封裝仿真的案例
【Ansys線上直播回看】Ansys 2.5D/3D IC封裝仿真分析案例分享
通過包含鍵合、倒裝、堆疊、Interposer和RDL再布線層等技術(shù)的組合，實(shí)現(xiàn)很高的功能密度，具有明顯的系統(tǒng)優(yōu)勢，由于2.5D/3D IC設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，需要用三維電磁場工具精確抽取片上和封裝的三維電磁寄生效應(yīng)，5月26日下午4點(diǎn)，【Ansys 2.5D/3D IC封裝仿真分析案例分享】網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)即將開播，本次網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)基于HFSS最新推出的2.5D/3D封裝仿真流程，幫助設(shè)計(jì)者完成GDS導(dǎo)入，interposer模型處理及3D全波仿真等過程，充分了解和體驗(yàn)HFSS針對(duì)2.5D/3D IC設(shè)計(jì)的全新解決方案。
此次網(wǎng)絡(luò)直播吸引了眾多觀眾在線觀看，在會(huì)后我們也陸續(xù)收到在線觀眾以及其他用戶前來詢問，在此附上本場網(wǎng)絡(luò)直播錄播內(nèi)容，供大家回看學(xué)習(xí)。
▼▼▼2020 Ansys網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)有獎(jiǎng)反饋 - 可免費(fèi)獲取本場錄播和講解資料，參與者均可獲得千元培訓(xùn)券及技術(shù)鄰金幣獎(jiǎng)勵(lì)！
關(guān)于Simulation World
Simulation World是一場面向全球觀眾且為免費(fèi)的在線虛擬盛會(huì)，將于2020年6月10日-11日舉行，屆時(shí)，來自Ansys，客戶和合作伙伴多名演講者將在此發(fā)表主題演講。內(nèi)容涵蓋自動(dòng)駕駛、電氣化、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)以及后疫情時(shí)代的數(shù)字化轉(zhuǎn)型等前沿趨勢探討，Ansys合作伙伴也將在其冠名的虛擬展廳中展示相關(guān)解決方案。立即掃碼報(bào)名！
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展開 芯片封裝熱仿真詳解
本文來給大家講一講封裝級(jí)熱仿真的方法以及需要注意的問題。芯片封裝熱仿真之所以重要，主要有以下兩個(gè)原因。
首先，在一個(gè)大外形、大功率芯片（例如片上系統(tǒng) SoC）設(shè)計(jì)中，如果不考慮散熱問題，則很可能在以后會(huì)出現(xiàn)問題，導(dǎo)致其無論從成本、尺寸、重量還是性能方面來看，均不能稱為理想的封裝解決方案。
其次，雖然在以往的IC設(shè)計(jì)中都已考慮到芯片溫度要均勻，但是在許多情況下，這已不再是一個(gè)有效的假設(shè)了。電流泄漏導(dǎo)致的發(fā)熱使功率耗散不均勻，加上使用更薄的芯片（現(xiàn)在已小于 50μm），更是降低了芯片自身的熱擴(kuò)散能力。這兩種原因使得芯片上溫度變化更大。
設(shè)計(jì)三維疊層集成電路等多晶粒芯片時(shí)，芯片封裝熱仿真設(shè)計(jì)就顯得必不可少。熱傳遞是高度的三維現(xiàn)象，封裝溫度的分布會(huì)影響芯片上的溫度分布。
本文以SOP封裝為例，介紹使用Flotherm對(duì)芯片封裝進(jìn)行熱仿真分析及優(yōu)化的流程。仿真目標(biāo)是確定保證芯片結(jié)溫低于150℃且熱量能夠正常耗散的最大功耗值。SOP封裝的尺寸如下圖所示。
SOP封裝在PCB板上的安裝形式及測溫點(diǎn)的位置如下圖所示。分別對(duì)沒有散熱器和有散熱器兩種情況進(jìn)行仿真，在有散熱器的情況下在PCB板和散熱器基板之間有導(dǎo)熱膠進(jìn)行連接。
仿真使用的PCB板為59x61mm的6層板，假設(shè)每層的覆銅率在每層內(nèi)分布是均勻的。基于該假設(shè)，根據(jù)每層的覆銅率計(jì)算該層的熱傳導(dǎo)系數(shù)，如下表。
首先，對(duì)沒有安裝散熱器的情況進(jìn)行仿真，封裝安裝在板的主面，copper slug焊接在板子上，環(huán)境溫度為85℃。下圖為仿真結(jié)果。仿真熱耗為2w，die attach的熱導(dǎo)率為1.6W/mK。如果把die attach換成導(dǎo)熱性能更好的材料（熱導(dǎo)率為50W/Mk），結(jié)殼熱阻值會(huì)有明顯的降低，由6.61℃/W降低到1.12℃/W。
展開 白皮書下載丨高速芯片與先進(jìn)封裝仿真解決方案
圖元仿真工程中心一直致力于為客戶提供電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)相關(guān)的仿真分析服務(wù)，我們正在與很多IC封裝客戶和系統(tǒng)客戶合作，幫助他們解決實(shí)際項(xiàng)目問題并完善設(shè)計(jì)流程。通過每個(gè)仿真項(xiàng)目的實(shí)施，工程中心技術(shù)團(tuán)隊(duì)對(duì)客戶的需求以及行業(yè)的發(fā)展有了更加深刻的認(rèn)識(shí)，自身的業(yè)務(wù)能力也得到了長足的進(jìn)步，形成了完整的仿真服務(wù)體系。
下面我們通過一篇介紹性的技術(shù)白皮書來展示圖元的仿真能力與服務(wù)內(nèi)容，本白皮書為PDF版本，全長27頁，將重點(diǎn)介紹工程中心的業(yè)務(wù)范圍與框架：
一. 仿真工程中心
二. 仿真價(jià)值與作用
三. 仿真服務(wù)內(nèi)容
1) SI仿真
2) PI仿真
3) Thermal仿真
4) EMC仿真
5) 2.5D/3D先進(jìn)封裝仿真
四. 主要仿真平臺(tái)
掃描二維碼下載白皮書
展開 5/26 Ansys 2.5D/3D IC封裝仿真分析案例分享
通過包含鍵合、倒裝、堆疊、Interposer和RDL再布線層等技術(shù)的組合，實(shí)現(xiàn)很高的功能密度，具有明顯的系統(tǒng)優(yōu)勢，由于2.5D/3D IC設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，需要用三維電磁場工具精確抽取片上和封裝的三維電磁寄生效應(yīng)，本次網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)基于HFSS最新推出的2.5D/3D封裝仿真流程，幫助設(shè)計(jì)者完成GDS導(dǎo)入，interposer模型處理及3D全波仿真等過程，充分了解和體驗(yàn)HFSS針對(duì)2.5D/3D IC設(shè)計(jì)的全新解決方案。
時(shí)間：
2020/05/26 16:00~17:00
報(bào)名方式：
點(diǎn)擊鏈接報(bào)名：http://event.31huiyi.com/1854380366/index?c=jishulink
展開 
官方免費(fèi) | 2.5D/3D IC封裝仿真分析案例分享
直播簡介
HFSS最新推出的2.5D/3D封裝仿真流程，幫助設(shè)計(jì)者完成GDS導(dǎo)入，interposer模型處理及3D全波仿真等過程，充分了解和體驗(yàn)HFSS針對(duì)2.5D/3D IC設(shè)計(jì)的全新解決方案。
適宜人群
半導(dǎo)體行業(yè)客戶，包含芯片、封裝設(shè)計(jì)人員
時(shí)間安排
2020年2月21日 16：00
講師簡介
褚正浩
主任工程師
于2012年加入ANSYS，有多年的高速信號(hào)及電源完整性設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，目前主要負(fù)責(zé)ANSYS中國High-tech行業(yè)的技術(shù)方案規(guī)劃，為ANSYS的客戶提供信號(hào)完整性、電源完整性、電磁兼容方面的技術(shù)支持。在加入ANSYS之前，曾在Cadence-Sigrity公司以技術(shù)支持工程師的身份負(fù)責(zé)北方區(qū)客戶的信號(hào)完整性、電源完整性的技術(shù)支持。
報(bào)名方式
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展開 【ANSYS線上直播回看】2.5D/3D IC封裝仿真分析案例分享
由于2.5D/3D IC設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，需要用三維電磁場工具精確抽取片上和封裝的三維電磁寄生效應(yīng)，本次網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)基于HFSS最新推出的2.5D/3D封裝仿真流程，幫助設(shè)計(jì)者完成GDS導(dǎo)入，interposer模型處理及3D全波仿真等過程，充分了解和體驗(yàn)HFSS針對(duì)2.5D/3D IC設(shè)計(jì)的全新解決方案。
此次網(wǎng)絡(luò)直播吸引了眾多觀眾在線觀看，在會(huì)后我們也陸續(xù)收到在線觀眾以及其他用戶前來詢問，在此附上本場網(wǎng)絡(luò)直播錄屏內(nèi)容，供大家回看學(xué)習(xí)。
越來越多的企業(yè)在整個(gè)產(chǎn)品生命周期中融入前沿的ANSYS仿真技術(shù)，加速企業(yè)創(chuàng)新與實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。近期發(fā)布的ANSYS 2020 R1帶來全新升級(jí)的功能，同時(shí)上線新一季為大家精心打造的“30天密集學(xué)習(xí)計(jì)劃”，進(jìn)一步了解ANSYS前沿仿真技術(shù)和行業(yè)應(yīng)用。
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展開 一款專用仿真APP軟件:芯片封裝翹曲云計(jì)算應(yīng)用系統(tǒng)
芯片封裝翹曲云計(jì)算應(yīng)用系統(tǒng)是一款專用的仿真APP系統(tǒng)，該系統(tǒng)規(guī)范了仿真應(yīng)用流程、降低了應(yīng)用難度，對(duì)仿真任務(wù)及數(shù)據(jù)進(jìn)行了有效管理，可以大大提升仿真應(yīng)用效率，實(shí)現(xiàn)仿真計(jì)算的輕客戶端。
芯片封裝結(jié)構(gòu)仿真云計(jì)算系是面向設(shè)計(jì)人員基于Web應(yīng)用的快速計(jì)算系統(tǒng)。該系統(tǒng)構(gòu)建了常用的模型庫和專用材料數(shù)據(jù)庫，集成了芯片封裝結(jié)構(gòu)仿真計(jì)算中的快速建模、自動(dòng)網(wǎng)格劃分、邊界條件施加、求解控制以及結(jié)果自動(dòng)提取與報(bào)告輸出的完整過程，并將所有的應(yīng)用架設(shè)于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，支持多人同時(shí)在線應(yīng)用，對(duì)每個(gè)仿真應(yīng)用及其所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行集中管理。
芯片封裝翹曲云計(jì)算邏輯圖
特色功能
系統(tǒng)基于B/S架構(gòu)，具有芯片封裝模型的快速定義、幾何模型預(yù)覽、計(jì)算條件設(shè)置、計(jì)算任務(wù)提交與審核、任務(wù)后臺(tái)批處理計(jì)算、計(jì)算狀態(tài)監(jiān)控、詳細(xì)報(bào)告生成、郵件自動(dòng)提醒、材料庫管理、模型庫管理等功能。
支持兩大類用戶角色
系統(tǒng)提供了面向設(shè)計(jì)人員和仿真管理人員兩大類用戶角色。設(shè)計(jì)人員基于系統(tǒng)提供的向?qū)В瓿上嚓P(guān)建模參數(shù)輸入，材料定義，提交計(jì)算。仿真管理人員完成校核計(jì)算結(jié)果和報(bào)告。
展開 基于PERA SIM 的電子封裝翹曲仿真分析
摘要：本文基于國產(chǎn)自主仿真軟件PERA SIM Mechanical建立了某疊層封裝翹曲的仿真過程，從導(dǎo)入幾何模型開始，到劃分網(wǎng)格、賦予材料參數(shù)、施加邊界條件和加載載荷，以及設(shè)置分析參數(shù)、進(jìn)行分析得到仿真分析結(jié)果，實(shí)現(xiàn)了芯片翹曲全過程三維仿真。分析得到翹曲位移結(jié)果和應(yīng)力結(jié)果，對(duì)預(yù)測和分析電子封裝潛在可靠性問題，優(yōu)化芯片的結(jié)構(gòu)和布局并提高芯片的整體性能提供依據(jù)。
關(guān)鍵詞：芯片翹曲；電子封裝；仿真
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1.引言
電子產(chǎn)品中需要使用大量封裝器件,封裝中使用了各種不同的材料，如芯片、基板、塑封等，這些材料具有不同的熱膨脹系數(shù)（CTE，Coefficient of Thermal Expansion）。當(dāng)整個(gè)封裝經(jīng)歷溫度變化時(shí)，例如從封裝過程時(shí)的高溫降到室溫，由于各種材料的熱膨脹系數(shù)不同，伸縮不一致，進(jìn)而導(dǎo)致封裝產(chǎn)生翹曲。隨著電子產(chǎn)品集成度及電性能要求的進(jìn)一步提高，封裝技術(shù)向超薄化發(fā)展，當(dāng)封裝變薄后，剛性顯著降低，更容易變形，使得翹曲顯著加大。
封裝翹曲問題可能會(huì)導(dǎo)致電子產(chǎn)品性能下降、信號(hào)完整性問題或產(chǎn)生不良的互連。一方面，通過在設(shè)計(jì)階段進(jìn)行仿真，工程師只需要在計(jì)算機(jī)對(duì)不同封裝模型進(jìn)行建模模擬，不僅可以節(jié)省實(shí)驗(yàn)原料成本，還可以快速識(shí)別關(guān)鍵問題所在；另一方面，工程師可以結(jié)合DOE分析，通過考慮多組參數(shù)對(duì)翹曲的實(shí)際影響，優(yōu)化芯片的結(jié)構(gòu)和布局，獲取最佳設(shè)計(jì)。
展開 華東用戶專屬福利 | Ansys芯片-封裝-電路板 協(xié)同仿真線下免費(fèi)研討會(huì)
當(dāng)前電子產(chǎn)品發(fā)展迅速,電子產(chǎn)品的體積向輕、薄、小的方向發(fā)展,產(chǎn)品功能又不斷增加,電子產(chǎn)品對(duì)核心部分PCBA功能要求越來越復(fù)雜，體積是越來越小，從而對(duì)半導(dǎo)體和封裝的集成度要求越來越高，封裝工藝從單一DIE COB工藝-MCM-SIP（多DIE堆疊）日益復(fù)雜化，IC結(jié)構(gòu)也由簡單功能轉(zhuǎn)向具備更多和更為復(fù)雜的功能，目前，SoC 作為系統(tǒng)級(jí)集成電路，能在單一硅芯片上實(shí)現(xiàn)信號(hào)采集、轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)、處理和I/O 等功能，將數(shù)字電路、存儲(chǔ)器、MPU、MCU、DSP 等集成在一塊芯片上實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整系統(tǒng)的功能，芯片工藝也從傳統(tǒng)的90nm向22nm轉(zhuǎn)換，甚至14nm-7nm。電路設(shè)計(jì)難度越來越大，生產(chǎn)工藝也越來越復(fù)雜，對(duì)設(shè)計(jì)者來說，小型化高速多功能電子產(chǎn)品，以及新的生產(chǎn)工藝，過去設(shè)計(jì)仿真經(jīng)驗(yàn)面臨挑戰(zhàn)。面對(duì)當(dāng)前產(chǎn)品動(dòng)能化、體積小型化、信號(hào)高速化等挑戰(zhàn)，單一從PCB設(shè)計(jì)角度去考慮問題，已經(jīng)無法解決我們當(dāng)前或今后的問題，必須從具備新的系統(tǒng)的設(shè)計(jì)仿真分析。在這里，我們誠摯地邀請(qǐng)半導(dǎo)體、芯片設(shè)計(jì)、芯片加工、封裝設(shè)計(jì)、封裝加工、通信、高科技、電力電子、航空、航天、軌道交通、汽車行業(yè)等相關(guān)單位研發(fā)部、測試部、質(zhì)量部等部門負(fù)責(zé)人、工程師或其他感興趣人員，參加Ansys芯片-封裝-電路板 協(xié)同仿真研討會(huì)，共同探討，共享技術(shù)發(fā)展。
本次培訓(xùn)由上海佳研與Ansys聯(lián)合承辦，于2021年06月25日（星期五）在無錫舉行，我們將結(jié)合Ansys仿真平臺(tái)，和大家共同討論芯片-封裝-電路板協(xié)同仿真分析，包括芯片低功耗分析、高速信號(hào)及電源完整性分析、電磁兼容分析、熱仿真分析、應(yīng)力分析、可靠性分析等。
展開 2.5D/3D芯片-封裝-系統(tǒng)協(xié)同仿真技術(shù)研究
先進(jìn)封裝的設(shè)計(jì)方案可以進(jìn)一步縮小器件互連的距離，不僅電性能能夠得到提高，還可實(shí)現(xiàn)多樣化集成，包括通過異質(zhì)集成的方法實(shí)現(xiàn)多種形式的微系統(tǒng)。但設(shè)計(jì)復(fù)雜度的提高，對(duì)設(shè)計(jì)方法，包括仿真方法也提出了很大的挑戰(zhàn)，包括電磁、熱、結(jié)構(gòu)以及多物理場耦合分析。并且2.5D/3D芯片目前的主要應(yīng)用場景包括人工智能/網(wǎng)絡(luò)通信等，其典型功耗可能高達(dá)300W，所以在實(shí)際工作過程中，功耗及散熱問題，以及熱應(yīng)力形變等問題非常突出，設(shè)計(jì)面臨的挑戰(zhàn)包括，如何有效的優(yōu)化芯片功耗，保證信號(hào)通道的傳輸速率，保證系統(tǒng)散熱能力，確保熱/結(jié)構(gòu)可靠性能力，如何通過仿真手段在初期對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行篩選和優(yōu)化，尤其是針對(duì)2.5D/3D芯片封裝的仿真方法和流程，也是目前業(yè)界的研究熱點(diǎn)，內(nèi)容包括Interposer/TSV等結(jié)構(gòu)的性能優(yōu)化，芯片與封裝的聯(lián)合仿真，電熱耦合仿真等。本文主要介紹了 2.5D/3D芯片封裝的發(fā)展趨勢及其對(duì)傳統(tǒng)仿真方法流程的挑戰(zhàn)，并通過經(jīng)驗(yàn)總結(jié)討論了針對(duì)的2.5D/3D芯片的芯片-封裝-系統(tǒng)協(xié)同多物理場仿真方法。
展開 仿真案例｜三維電磁仿真的整合封裝和PCB電路板仿真
翻譯：上海安世亞太
前言
多年來，設(shè)計(jì)人員一直在仿真中考慮封裝寄生效應(yīng)package parasitics 的影響，從使用簡單的一階模型（如理想電感+電阻）到更復(fù)雜的spice梯形網(wǎng)絡(luò)，最后到使用三維電磁仿真器充分提取封裝的s參數(shù)。對(duì)于封裝加PCB通道，目前最常用的方法是將封裝和電路板作為s參數(shù)或?qū)拵PICE模型獨(dú)立地提取出來，并在電路仿真器中結(jié)合這兩種模型。但由于工作頻率高、信號(hào)速度快、集成器件復(fù)雜等因素，這種方法的局限性越來越大。
封裝與PCB（或封裝與電路）之間的耦合對(duì)性能有著不可忽視的影響。實(shí)現(xiàn)復(fù)雜封裝和PCB，或封裝和電路的仿真有幾個(gè)挑戰(zhàn):電磁求解器的容量和精度，自動(dòng)化，易用性，可接受的仿真時(shí)間。
PCB和封裝設(shè)計(jì)人員深知在更高層次的系統(tǒng)仿真中，提取其精確的設(shè)計(jì)模型是多么重要。采用三維全波電磁仿真和自動(dòng)自適應(yīng)網(wǎng)格劃分方案，可提供提取全波s參數(shù)模型所需的精度水平。然而，設(shè)計(jì)人員在嘗試使用三維電磁仿真來解決復(fù)雜的設(shè)計(jì)時(shí)面臨著一些挑戰(zhàn)，如圖1所示。電路板和封裝器件通常采用電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（EDA）工具進(jìn)行設(shè)計(jì)，需要引入到三維電磁仿真工具中。這些設(shè)計(jì)包括多個(gè)介質(zhì)層、電源和接地層、信號(hào)層、大量過孔（與焊盤定義相關(guān)）和鍵合線。
第一個(gè)挑戰(zhàn)是從EDA工具中導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫，但不包括應(yīng)用于設(shè)計(jì)的手動(dòng)修改，但要保留跟蹤、焊盤、焊線、網(wǎng)絡(luò)和引腳的數(shù)據(jù)庫信息。導(dǎo)入幾何體后，其他仿真模擬設(shè)置（例如，端口定義）需要易于使用，避免耗時(shí)的工程工作，并為非專業(yè)用戶提供可訪問性。最后，三維電磁仿真工具需要強(qiáng)大的網(wǎng)格、求解器和高性能計(jì)算功能，以將仿真時(shí)間縮短到可接受的水平，同時(shí)提供準(zhǔn)確度。本文詳細(xì)介紹了一種用ANSYS?HFSS?3D Layout進(jìn)行整合了封裝和PCB電路板的三維電磁仿真的新流程。
圖1.
展開 
下午直播 | IGBT仿真及封裝設(shè)計(jì)
針對(duì)國內(nèi)外變流器企業(yè)IGBT應(yīng)用及封裝設(shè)計(jì)的技術(shù)需求，Ansys解決方案以Workbench為電磁、熱、結(jié)構(gòu)、流體多物理場耦合設(shè)計(jì)平臺(tái)，以Simplorer為器件特征化建模、開關(guān)特性測試、變流電路設(shè)計(jì)及傳導(dǎo)干擾分析平臺(tái)，通過單/雙向的多物理場耦合技術(shù)和魯棒性設(shè)計(jì)，器件與系統(tǒng)的降價(jià)模型和協(xié)同仿真接口，高效解決IGBT封裝設(shè)計(jì)所面臨的、多物理場耦合設(shè)計(jì)和高精度器件與電路、系統(tǒng)設(shè)計(jì)問題。
使用ANSYS HFSS仿真芯片的BGA封裝
BGA封裝，即Ball Grid Array Package—球柵陣列封裝，是高密度、多功能芯片常用的引腳封裝，如下圖所示，該封裝性能優(yōu)勢大家可以去百度了解，本文主要講解如何對(duì)BGA封裝利用HFSS進(jìn)行仿真。
1、當(dāng)要對(duì)一個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行仿真時(shí)，需要先了解仿真項(xiàng)目有哪些參數(shù)尺寸、材料屬性該如何設(shè)置、以及如何簡化仿真模型等，不必一拿到仿真需求就去匆匆畫圖。如果能將仿真模型先在草稿上畫上關(guān)鍵部分，成熟胸中，必能事半功倍，不然老要回頭去修正模型，大大浪費(fèi)時(shí)間。不啰嗦了，先來看看BGA封裝的具體尺寸，如下圖：可以從芯片的datasheet中找到具體的封裝pad尺寸和BGA焊球的高度，其中這個(gè)高度和關(guān)鍵。
2、仿真準(zhǔn)備工作，由于要通過TDR值來優(yōu)化BGA過孔反焊盤的尺寸，需要將HFSS中的solution type設(shè)置為Terminal，即終端模式求解，另外掃頻方式只能選擇Interpolating（插值法掃描）。還有在HFSS》design setting中注意勾選Enable material override和automatically use causal material。（勾選這兩項(xiàng)一是為了簡化建模，讓金屬自動(dòng)覆蓋介質(zhì)材料，因此不必額外再做減法substract；另一項(xiàng)是為了使得仿真求解滿滿足因果性，不然仿真結(jié)果容易出錯(cuò)）
3、建立模型，具體過程就不詳述了，按BGA封裝尺寸建立即可，如下圖：在BGA焊球上方加一塊pec以保證GND相連，wave port 2是一個(gè)100ohm的同軸差分線，可以通過Q2D來確定其尺寸和介質(zhì)的介電常數(shù)。
展開 如何破解芯片封裝熱仿真技術(shù)“卡脖子”難題？
芯片在出廠前首先要對(duì)其進(jìn)行封裝，封裝是為了實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體芯片與外界交換信號(hào)并保護(hù)其免受各種外部因素影響。為了確保芯片能夠穩(wěn)定工作并延長使用壽命，工程師需要在芯片封裝前進(jìn)行熱仿真分析。芯片熱仿真分析能夠在樣品和產(chǎn)品開始生產(chǎn)之前發(fā)現(xiàn)熱問題，指導(dǎo)設(shè)計(jì)優(yōu)化，以保證芯片工作時(shí)的溫度不超過其最大結(jié)點(diǎn)溫度，從而減少打樣試錯(cuò)次數(shù)，節(jié)約時(shí)間和成本，縮短研發(fā)周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量。
現(xiàn)階段，各類電子設(shè)備普遍采用強(qiáng)制空氣對(duì)流的方式來冷卻發(fā)熱器件，即通過在芯片上加裝散熱器將芯片散發(fā)的熱量傳遞到散熱片上，并加裝風(fēng)機(jī)等設(shè)備增強(qiáng)空氣循環(huán)，將散熱器上的熱量帶走。
對(duì)于典型芯片封裝而言，主要的封裝熱阻包括 Die 結(jié)到環(huán)境（Junction-to-Ambient）的熱阻 Rja，結(jié)到殼（Junction-to-Case）的熱阻 Rjc和結(jié)到板（Junction-to-Board）的熱阻 Rjb。其中Rja與器件所處的環(huán)境有關(guān)，且器件規(guī)格書中的規(guī)定值一般為生產(chǎn)商基于標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境測試，而往往實(shí)際應(yīng)用環(huán)境和標(biāo)準(zhǔn)測試環(huán)境差別較大，Rja很難應(yīng)用于芯片結(jié)溫預(yù)計(jì)，更多的應(yīng)用于定性對(duì)比不同封裝芯片的散熱能力。因此，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，更多的采用結(jié)殼熱阻Rjc和結(jié)板熱阻Rjb評(píng)價(jià)器件的散熱能力，由此便產(chǎn)生了雙熱阻模型。
在建立雙熱阻模型時(shí)一般做如下假設(shè)：
①結(jié)點(diǎn)熱量僅存在兩條散熱途徑：通過上表面?zhèn)鬟f到空氣中或散熱器上，通過下表面?zhèn)鬟f到PCB板上；
②上下表面為等溫面，不發(fā)生熱量傳遞；
③結(jié)點(diǎn)熱量不通過側(cè)面?zhèn)鬟f。
下面就來介紹一下如何使用云道智造“電子散熱模塊”進(jìn)行“基于雙熱阻模型的芯片封裝中簡單強(qiáng)制對(duì)流換熱”仿真分析。
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其中Rja與器件所處的環(huán)境有關(guān)，且器件規(guī)格書中的規(guī)定值一般為生產(chǎn)商基于標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境測試，而往往實(shí)際應(yīng)用環(huán)境和標(biāo)準(zhǔn)測試環(huán)境差別較大，Rja很難應(yīng)用于芯片結(jié)溫預(yù)計(jì)，更多的應(yīng)用于定性對(duì)比不同封裝芯片的散熱能力。因此，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，更多的采用結(jié)殼熱阻Rjc和結(jié)板熱阻Rjb評(píng)價(jià)器件的散熱能力，由此便產(chǎn)生了雙熱阻模型。
在建立雙熱阻模型時(shí)一般做如下假設(shè)：
①結(jié)點(diǎn)熱量僅存在兩條散熱途徑：通過上表面?zhèn)鬟f到空氣中或散熱器上，通過下表面?zhèn)鬟f到PCB板上；
②上下表面為等溫面，不發(fā)生熱量傳遞；
③結(jié)點(diǎn)熱量不通過側(cè)面?zhèn)鬟f。
下面就來介紹一下如何使用云道智造“電子散熱模塊”進(jìn)行“基于雙熱阻模型的芯片封裝中簡單強(qiáng)制對(duì)流換熱”仿真分析。
“芯片雙熱阻封裝的簡單強(qiáng)制對(duì)流換熱問題”仿真分析
1.模擬條件
本算例中建立了包括 1 個(gè)機(jī)箱、1 個(gè) PCB 板、1 個(gè)雙熱阻封裝、1 個(gè)軸流風(fēng)扇、1 個(gè)散熱器的簡單強(qiáng)迫對(duì)流換熱模型，目的在于雙熱阻封裝模塊的應(yīng)用，便于熟悉雙熱阻封裝模塊的設(shè)置。穩(wěn)態(tài)計(jì)算，不考慮輻射。軸流風(fēng)扇固定流量為 2CFM，垂直出風(fēng)。
考慮流熱耦合問題；
雙熱阻封裝模塊中，中心節(jié)點(diǎn)功耗為 3W；
環(huán)境溫度為 30°C。
2.幾何模型
利用軟件自帶的智能模塊，快速建立所需幾何模型。
雙熱阻封裝算例幾何模型
雙熱阻封裝算例模型樹
3.仿真分析
3.1 網(wǎng)格剖分
本次采用默認(rèn)Region-based網(wǎng)格劃分方式；
調(diào)整全局網(wǎng)格和局部網(wǎng)格設(shè)置；
全局網(wǎng)格設(shè)置
該案例中主要對(duì)重要器件進(jìn)行局部網(wǎng)格設(shè)置，平面方向主要控制最大尺寸，厚度方向則是設(shè)置最小網(wǎng)格數(shù)，如芯片、板卡等。
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