熱瞬態測試的案例
精準洞察熱性能：T3Ster 熱阻測試儀的強大優勢
在半導體及電子設備的研發與生產中，熱管理至關重要。過高的溫度會導致器件性能下降、可靠性降低，甚至引發故障。準確測量和分析熱阻等熱特性參數，是優化熱管理、確保產品質量與性能的關鍵。T3ster 熱阻測試儀作為行業內的先進設備，為熱特性測試帶來了革命性的解決方案。
一、T3ster 熱阻測試儀簡介
T3ster 熱阻測試儀由專業的半導體測試設備制造商研發，是一款專注于半導體器件封裝熱特性測試的精密儀器。它能在數分鐘內快速提供各類封裝的詳細熱特性數據，廣泛應用于半導體、電子應用和 LED 行業以及研發實驗室等領域。其系統融合了功能強大的軟件與先進的硬件，具備極高的測試精度與可靠性。
二、T3ster 的測試原理與方法
（一）測試原理
T3ster 采用基于電學法的熱瞬態測試技術。通過改變電子器件的功率輸入，使得器件產生溫度變化。在這個過程中，T3ster 尋找器件內部具有溫度敏感特性的電學參數，如 PN 結的正向結電壓等。利用測試設備對這些溫度敏感參數（TSP）進行監測，通過測量 TSP 的變化來精確得到結溫的變化情況。當器件的功率發生改變時，結溫會從一個熱穩定狀態轉變到另一個穩定狀態，T3ster 能夠精準記錄結溫的瞬態變化過程，包括升溫與降溫過程 。
（二）測試方法
靜態測試法：符合 JEDEC JESD51-1 標準中描述的靜態測試方法。T3ster 通過持續改變電子器件的輸入功率，讓器件達到熱平衡狀態后，在冷卻過程中進行連續測試，實時采集器件的瞬態溫度響應曲線。這種方法能夠全面獲取熱流傳導路徑中每層結構的詳細熱學信息，包括熱阻和熱容參數 。
動態測試方法：也稱為脈沖加熱單點測試。
展開 電力電子器件可靠性之熱設計交流會
基于此，為幫助高校及國內科研單位提升電子產品熱設計水平，海基科技將聯合Mentor Graphics公司共同舉辦“電力電子器件可靠性之熱設計交流會”，本次活動于2016年5月27日在北京開幕，誠邀您參加。
本次活動中，您將有機會與多位散熱專家共同探討熱仿真、熱測試相關話題；了解半導體器件的熱瞬態測試方法、半導體器件的功率循環及壽命預測、電子器件進行計算模型的校準等相關技術；并有機會親自參觀體驗先進的半導體器件熱特性測試儀器T3Ster。
報名請點擊：https://jinshuju.net/f/FqmKbghttps://jinshuju.net/f/FqmKbg
專家介紹
Andras Vass-Varnai：布達佩斯技術與經濟大學電氣工程專業博士，2007年加入MicRed團隊，擔任歐盟資助的 NANOPACK 項目技術主管，開發出DynTIM產品。在工業級功率循環測試系統PWT1500A（Power Tester 1500A）的設計和推廣中有深刻研究。2015年榮升為高級產品經理負責熱測試的相關研究。他的主要研究領域包括電子設備的熱管理、熱瞬態測試的高級應用、TIM材料的屬性、高功率半導體器件的可靠性研究，在國際上發表相關文章30多篇。
許欽淳：博士，Mentor Graphics MAD（機械分析部）高級應用工程師，工作地點臺灣。2008年獲得臺灣淡江大學機械專業博士學位。研究方向為熱管理，擅長電子冷卻、熱管、兩相流和流體機械。在T3Ster熱瞬態測試設備和熱管理方面，擁有多年研究經驗。
羅曉川：碩士，海基科技熱設計工程師，具有多年電子散熱CFD仿真及測試經驗，負責熱設計相關咨詢項目及產品的技術支持，熟練使用FloTHERM\FloEFD \Fluent等電子熱設計軟件，T3Ster、PWT等熱瞬態測試工具。
展開 熱設計，熱測試，熱仿真聽說讀寫
另外由于半導體設備的功耗、散熱參數與材料成分、制造工藝相關，且與環境溫度及溫升相關，需要借助熱測試設備重新標定元件的散熱特性。
目前電子、電氣行業的熱設計工作大都是由結構設計工程師在兼顧，相對缺乏熱設計理論、專業CFD散熱分析技術和熱測試經驗。安世亞太多年從事熱設計工程咨詢服務，積累了豐富的實踐經驗，時至今日已具備熱設計完整解決方案及落地能力。在逐步積淀的過程中，梳理出相對清晰的理論體系，在這里與感興趣的業內伙伴分享。
熱設計技術
電子設備的熱設計是根據電子元器件的功耗、溫度特性和應用場景，利用熱傳遞技術和相應的結構設備，使元器件的工作溫度不超過其正常工作溫度的要求范圍，同時滿足散熱路徑上部件的可靠性要求。通常熱設計需要借助熱測試技術獲得關鍵傳熱性能參數，仿真技術能夠對熱設計進行評估與優化。
熱測試技術
熱測試是一門測試技術，借助專業測試設備與測試方法獲得產品一維散熱路徑上各處的熱阻特性，為散熱設計評估、仿真分析提供可靠的數據。
在電子產品散熱設計中，熱測試的目的主要是為測試產品實際散熱表現是否能達到預期要求，檢驗產品散熱方案的合理性、評估產品工藝的可靠性。另外熱測試技術還可進行優化潛力與降成本方面的評估，測試產品在不同方案以及在不同環境下的實際表現, 結合其理論設計、仿真分析進行回歸，指導后續的散熱設計。
傳統的熱測試方法主要分為熱電偶的接觸式和紅外測溫法的非接觸式二種，以及較為準確的ETM電氣法測溫（JEDEC JESD51）。如今第三代熱測試技術為瞬態熱測試法（JESD51-14）也已問世。瞬態熱測試法能夠測量電子部件一次元散熱路徑的結殼熱阻，以及進行散熱路徑上的結構函數分析。
展開 熱設計，熱測試，熱仿真聽說讀寫-淺談篇
另外由于半導體設備的功耗、散熱參數與材料成分、制造工藝相關，且與環境溫度及溫升相關，需要借助熱測試設備重新標定元件的散熱特性。
目前電子、電氣行業的熱設計工作大都是由結構設計工程師在兼顧，相對缺乏熱設計理論、專業CFD散熱分析技術和熱測試經驗。安世亞太多年從事熱設計工程咨詢服務，積累了豐富的實踐經驗，時至今日已具備熱設計完整解決方案及落地能力。在逐步積淀的過程中，安世亞太也梳理出相對清晰的理論體系，在這里與感興趣的業內伙伴分享。
熱設計技術
電子設備的熱設計是根據電子元器件的功耗、溫度特性和應用場景，利用熱傳遞技術和相應的結構設備，使元器件的工作溫度不超過其正常工作溫度的要求范圍，同時滿足散熱路徑上部件的可靠性要求。通常熱設計需要借助熱測試技術獲得關鍵傳熱性能參數，仿真技術能夠對熱設計進行評估與優化。
熱測試技術
熱測試是一門測試技術，借助專業測試設備與測試方法獲得產品一維散熱路徑上各處的熱阻特性，為散熱設計評估、仿真分析提供可靠的數據。
在電子產品散熱設計中，熱測試的目的主要是為測試產品實際散熱表現是否能達到預期要求，檢驗產品散熱方案的合理性、評估產品工藝的可靠性。另外熱測試技術還可進行優化潛力與降成本方面的評估，測試產品在不同方案以及在不同環境下的實際表現, 結合其理論設計、仿真分析進行回歸，指導后續的散熱設計。
傳統的熱測試方法主要分為熱電偶的接觸式和紅外測溫法的非接觸式二種，以及較為準確的ETM電氣法測溫（JEDEC JESD51）。如今第三代熱測試技術為瞬態熱測試法（JESD51-14）也已問世。瞬態熱測試法能夠測量電子部件一次元散熱路徑的結殼熱阻，以及進行散熱路徑上的結構函數分析。
展開 
fcBGA-H封裝瞬態熱特性 仿真&測試（一）
隨著功能要求的提高，功率和熱流密度越來越大。因此，對于高功率倒裝芯片，客戶在不斷的推進TIM（熱界面材料）的低熱阻化。
TIMs（Thermal Interface Materials）是用于提高固體接觸面之間傳熱性能的導熱材料。比如CPUs和散熱器之間，若出現微小間隙，由于空氣導熱性能極差，整個散熱效率就會嚴重降低。因此，TIM的熱特性對于散熱方案的可靠性是至關重要的，尤其是發熱部位的最高溫度（結溫Tj），散熱片上表面溫度（殼溫Tc），和上述兩點之間的熱阻。測殼溫Tc的傳統方法是，在散熱片中心放置一個熱電偶。該方法的一個最大問題是只能用散熱片中心位置的溫度來表征殼溫。但是在實際應用中，最高溫度的位置我們通常不確定，尤其是當給結區加載非均勻熱載荷（non-uniform power）的時候。
本文主要討論的是：
a. 描述如何使用不借助熱電偶的瞬態測試設備測試fcBGA封裝器件（由STATS ChipPAC制造）的TIM熱特性，尤其是結殼熱阻Rjc；
b. 描述如何測試在風扇不同轉速下（模擬真實工況）封裝器件的Rja（結到環境的熱阻）；
c. 闡明功率脈普對結構函數的影響；
d. 描述如何通過仿真生成一個仿真結構函數，再用測試結構函數來修正仿真結構函數，最后用修正后的結構函數生成熱阻網絡模型，應用于系統級產品中；
e. 明確并改進更好的仿真和測試方法。
2. 封裝器件和熱測試裝置的結構
STATS ChipPAC內部搭建了一個flip-chip測試裝置（test vehicle），專門用于評估TIM的熱特性，其結構如圖1所示。
展開 半導體封裝整體解決方案
出于模型校準目的，如果我們在Simcenter FLOEFD內重復測試，使用與測試中相同的邊界條件、輸入功率和瞬態時間步長，描述封裝數字孿生的R-C網絡模型必須與從測試中獲得的R-C網絡模型相同。如果出現不匹配的情況，Simcenter FLOEFD可以自動找到缺失的接觸熱阻值，調整不明確的熱導率，甚至根據需要調整幾何形狀。
校準后的熱模型:
它的熱行為與真實的物理設備完全一樣，
即使在瞬態模擬情況下也是如此，相應的結構模擬也將更加精確，因為它們需要精確的熱場作為輸入
所選材料的行為將得到理解，并可保存在庫中，用于創建更好的模型
庭田科技，專注于為半導體封裝提供整體解決方案，
更多產品信息請登錄：www.anscos.com
如需咨詢更多解決方案請點擊:https://www.anscos.com/contactus.html
展開 【仿真平臺性能測試】Fluent旋轉機械瞬態分析
可以發現，“神工坊”高性能工業仿真平臺在進行瞬態仿真分析時，其仿真計算時間在各個并行規模下都明顯少于其他仿真云平臺。“神工坊”高性能工業仿真平臺在16核下的計算速度就超過了其他仿真云平臺在64核下的計算速度，且在32核下的計算速度也優于其他仿真云平臺在128核下的計算速度。
五、結論
綜上所述，“神工坊”高性能工業仿真平臺在進行Fluent瞬態仿真分析時，其性能是遠遠優于其他仿真云平臺的。
“神工坊”高性能工業仿真平臺以超算HPC集群作為硬件支撐，實現了跨節點大規模并行計算，可以滿足復雜結構模型和算法仿真時對大量計算資源的需求，縮短了大規模仿真用時，為工業設計的高效運行提供保證。
十四五期間，工業數字化將是工業轉型升級的主路線。“神工坊”秉持“算力賦能、協同創新”的理念，爭做“先進算力到仿真算能的轉換器”、“離散機理和垂直仿真場景的連接器”，助力我國工程仿真技術實現跨越發展，支撐重大裝備研制創新和工業設計研發數字化轉型。（本文作者：郯俊建）
【仿真平臺性能測試】專題后續還將發布“Abaqus隱式靜力學分析”、“Abaqus顯示動力學分析”、“Fluent穩態仿真分析”測評，感興趣的小伙伴可以繼續關注本專題文章。
展開 一分鐘了解穩態熱分析&瞬態熱分析
穩態熱分析的能量平衡方程為（以矩陣的形式表示）
式中，[K]為熱傳導矩陣，包含導熱系數、對流系數及輻射率和形狀系數；{T}為節點溫度向量；{Q}為節點熱流率向量，包含熱生成。
穩態傳熱用于分析穩定的熱載荷對系統或部件的影響。通常在進行瞬態熱分析之前，進行穩態熱分析用于確定初始溫度分布。穩態熱分析可以通過有限元計算確定由于穩定的熱載荷引起的溫度、熱梯度、熱流率、熱流密度等參數。
1.2.瞬態熱分析
瞬態傳熱過程是指一個系統的加熱或冷卻過程。在這個過程中，系統的溫度、熱流率、熱邊界條件以及系統內能隨時間都有明顯的變化。根據能量守恒定律，瞬態熱平衡方程可以表達為（以矩陣的形式表示）
式中，[K]為熱傳導矩陣，包含導熱系數、對流系數及輻射率和形狀系數；{T}為節點溫度向量；{C}為比熱矩陣，考慮系統內能的增加；{dT/dt}為節點溫度向量對時間的導數；{Q}為節點熱流率向量，包含熱生成。
瞬態傳熱用于計算一個系統隨時間變化的溫度場及其他熱參數。在工程上一般用瞬態熱分析計算溫度場，并將之作為熱載荷進行應力分析。其基本步驟與穩態熱分析類似。主要的區別在于瞬態熱分析中的載荷是隨時間變化的。為了表達隨時間變化的載荷，首先必須將載荷~時間曲線分為載荷步。載荷~時間曲線中的每一個拐點為一個載荷步。對于每一個載荷步，必須定義載荷值及時間值，同時必須選擇載荷步為漸變或階躍。
2.單軸直桿穩態熱分析
2.1.問題描述
如圖所示的單軸直桿傳熱模型（不考慮輻射和對流換熱），熱流率Q=1W從溫度T(0)端流入，流過長度L=400mm，橫截面積A=10×10mm2的直桿，從溫度T(L)=20°C端流出，假設材料為鋁合金，導熱系數k=100W/(m°C)，計算直桿的軸向溫度分布。
展開 ansys18.2焊接過程分析瞬態熱分析熱應力分析 ￥8.88
ansys18.2焊接過程分析
移動熱源通過插件實現
基于HyperWorks的瞬態熱-固耦合分析 ￥20
五、文章小結
本次仿真主要介紹了瞬態熱—固耦合的仿真方法，選取簡單的彎管模型進行端面施加熱源，分析了①結構導熱②結構空氣對流③受熱力影響下的結構變形，這三個部分基本上包括了HyperWorks的所有熱力學分析方法，讀者可以進行任意的組合摘取來分析自己的模型。相信掌握了以上分析方法，用HyperWorks進行熱力學分析將手到擒來。
Workbench瞬態熱應力仿真
Workbench除了做穩態熱應力變形，還可以做瞬態熱應力變形。熱雙金有兩個熱膨脹系數不同的金屬組成，熱膨脹系數越大，其為主動層，帶動被動層受熱彎曲。
通過workbench瞬態熱模塊和瞬態結構模塊可模擬該類情景。若考慮空氣對流對熱雙金表面溫度分布的影響，可使用Fluent與瞬態結構模塊進行熱應力仿真。Workbench仿真搭建流程如下所示，
現假設兩個熱雙金體功耗不同，主動層更大，在Fluent計算熱雙金瞬態溫度分布；接著將結果導入到瞬態結構模塊；最后設置約束，這樣搭建完整的瞬態熱應力仿真操作流程。
1-120s的仿真結果如下圖所示
僅為演示，提供一定參考意義。
展開 
超導開關瞬態熱分析 ￥50
使用瞬態熱分析來計算20s內電加熱絲加熱及之后冷卻的溫度變化。
ANSYS workbench 芯片瞬態熱分析 ￥10
本案例適合哪些人學習：
1、學習型仿真工程師
2、理工科院校學生
你會得到什么：
1、學習芯片的三維模型處理
2、學習芯片瞬態熱分析步的建立
3、學習芯片瞬態熱分析的載荷施加
4、學習芯片瞬態熱的施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020R2.
案例介紹了ANSYS workbench 芯片瞬態熱分析。
本案例完整得提供了分析相關所有分析文件。
塑料熱變形溫度測試影響因素，附常見塑料熱變形溫度匯總
熱變形溫度是指對浸在120°C/h的升溫速率升溫的導熱的液體介質中的一定尺寸的矩形材料試樣施以規定負荷，試樣中點的變形量達到與試樣高度相對應的規定值時的溫度，是衡量材料耐熱性能的重要指標之一。
1.測試方法對熱變形溫度結果的影響
常用熱變形溫度測試標準
(1)GB/T1634-2004 (2)ASTM D648-2007 (3)ISO 75-2：2013
注：由于1和3測試方法完全一樣，這里只討論1和2之間的區別
同種材料在相同實驗條件下，根據不同標準以及樣條獲得的實驗結果如下
結果分析：不論何種材料，按照不同測試方法得到的結果確實存在一定差別，且有著相同的規律：GB/T1634-2004 4X10X80（平放）＜GB/T1634-2004 4X10X120(側立)＜ASTMD648-2007 6.4X13X130（側立）。
2.硅油黏度對熱變形溫度的影響
根據熱變形溫度測試原理，硅油只是一種介質，用來保證樣品不同方位受熱均勻穩定，理論上對測試結果沒有影響。但當硅油使用時間較長以后，由于受到污染（樣品在高溫條件下分離出小顆粒渣滓），硅油會變得混濁，顏色變深，從而增加硅油的黏度，當黏度過大導致硅油不能均勻流動時，會對測試結果造成一定的誤差。
3.熱變形測試起始溫度對測試結果的影響
在GB/T1634-2004標準中規定：每次實驗開始時，加熱裝置的溫度應低于27°C，除非以前的實驗已經表明，對測試的具體材料在較高溫度下開始不會引起誤差。
展開 性能測試｜突破傳統分析瓶頸！Fluent旋轉機械瞬態分析的云端高效求解
image_process=/format,webp/quality,q_40" alt="【仿真平臺性能測試】Fluent旋轉機械瞬態分析的圖2"></p><h2 class="ql-align-justify"><strong>三、仿真結果</strong></h2><p class="ql-align-justify">迭代完成之后仿真云圖如下所示。</p><p class="ql-align-center"><img src="https://img.jishulink.com/msimage/202301/b99510840debcde9568f583e2e3c9330.jpg?image_process=/format,webp/quality,q_40" alt="【仿真平臺性能測試】Fluent旋轉機械瞬態分析的圖3"></p><h2 class="ql-align-justify"><strong>四、仿真平臺對比</strong></h2><p class="ql-align-justify">進行Fluent旋轉機械瞬態分析時，所使用的<span style="color: rgb(25, 27, 31);">SIMFORGE?高性能仿真云</span>與其他兩家仿真云平臺的硬件參數如下表所示。
展開 