電熱仿真的案例
PCB電熱仿真方法及實例分析
③ 導入CFD模型到FEA求解器中實施最終電熱仿真
FEA求解器的PCB板仿真中，打開之前仿真過設置好的demo.spd文件，在workflow中點擊Set up Thermal Simulation，選擇Generate Simplified CFD Model界面，取消Generate CFD Model的勾選。
選擇Setup Heat Transfer Coefficients界面，使能Use Defined CFD File選項，點擊Browse，指向剛才CFD仿真生成的.cfd文件，點擊Auto-match by Terminal Name，這樣通過CFD仿真得到的、真實準確的換熱系數就應用到PCB和元器件表面作為邊界條件了。
重新仿真，得到的結果如下，因為在機箱中使用風扇冷卻的強制對流，U99的最高溫度降到了59.8℃。
我們通過FEA-CFD電熱仿真方法，FEA和CFD求解器分工合作，分別應用于最適合的場景，實現了PCB在強迫對流下的電熱耦合仿真，精確、高效地模擬熱對流、熱傳導和電熱耦合效應。
本文來自公眾號：封裝與高速技術前沿
展開 PCB電熱仿真方法及實例分析
保存工程，點擊紅色三角形符合開始仿真，仿真結束可以右鍵Result Summary查看結果。在工程目錄下***_EX_CFD文件夾中會自動生成一個包含強制對流的CFD模型。
③ 導入CFD模型到FEA求解器中實施最終電熱仿真
FEA求解器的PCB板仿真中，打開之前仿真過設置好的demo.spd文件，在workflow中點擊Set up Thermal Simulation，選擇Generate Simplified CFD Model界面，取消Generate CFD Model的勾選。
選擇Setup Heat Transfer Coefficients界面，使能Use Defined CFD File選項，點擊Browse，指向剛才CFD仿真生成的.cfd文件，點擊Auto-match by Terminal Name，這樣通過CFD仿真得到的、真實準確的換熱系數就應用到PCB和元器件表面作為邊界條件了。
重新仿真，得到的結果如下，因為在機箱中使用風扇冷卻的強制對流，U99的最高溫度降到了59.8℃。
我們通過FEA-CFD電熱仿真方法，FEA和CFD求解器分工合作，分別應用于最適合的場景，實現了PCB在強迫對流下的電熱耦合仿真，精確、高效地模擬熱對流、熱傳導和電熱耦合效應。
展開 Icepak和SIwave電熱耦合仿真
背景介紹
-隨著功率的增大，電熱仿真成為越來越多電子產品的必選項
-其中PCB散熱根據傳統的標準評估基本難以完成設計
-因此站在系統設計的視角，需要將熱耗不斷提升的PCB部分加入到系統評估中
-Icepak，專為電子產品工程師定制開發的專業電子熱分析軟件，使用經典的Fluent做為求解內核
1）在一個界面內完整電熱雙向耦合。
2）SIwave完成直流電磁仿真。
3）Icepak完成系統熱流體仿真。
-通過測試驗證，在自然和風冷散熱下尋找一種精度非常高的手段勢在必行
-在進行仿真工具精度的驗證之前，需要對影響精度的三大條件做基礎研究
-影響電熱仿真的三大基本條件分別是材料的熱導率，基礎電阻率以及實際加工銅厚
PCB的熱量來源
-開關/線性電源模塊
-PCB銅皮
-PCB上安裝的芯片
測試板設置
測試板按照IPC-TM650標準制作
基礎材料測試
仿真設置
環境溫度：25℃。
FR4熱導率：0.448。
銅皮電導率：50438000 S/m，if(Temp<26.2cel,1,1/(1+0.003865*(Temp-26.2))) 。
仿真溫度讀取
Icepak溫度場圖中，通過設置Marker，可以得到任何位置的準確溫度。
自然散熱仿測對比 – 25℃
在環境溫度25℃下，掃描不同的輸入電流，得到每個電流對應的溫升。
展開 starccm實現COMSOL案例----微執行器電熱耦合仿真
微制動器-電熱耦合仿真.sim
本文是通過starccm軟件來復現comsol中的微執行器案例，進行電熱耦合分析。相應的模型圖如下
對應的電邊界條件：
熱邊界條件：
starccm實現
幾何：
網格：
物理連續體設置：
區域設置：
結果：
溫度分布
聊一聊電子產品的熱設計技術
熱設計的方法一般有理論分析法、熱測試法以及熱仿真法。工業產品復雜，只有比較少的理論分析解；熱測試是熱設計的重要手段，但周期長成本高而且在產品設計的前期是沒有樣品測試的；而熱仿真能很好地彌補理論分析和熱測試的不足，且已大量應用于工程實踐中。理論分析，熱測試和熱仿真，三者相輔相成，在可以預見的未來，熱仿真扮演著越來越重要的角色。
權威機構調查顯示，電子產品失效原因中55%跟溫度相關，因此電子產品的熱設計至關重要。
Ansys電子散熱解決方案專注于電子產品的熱設計和熱仿真的相關問題, 主要涉及電子產品包括芯片封裝、PCB 板、機箱系統等。跟溫度相關的多物理場耦合仿真問題也是此電子散熱關注的重點，如電熱耦合問題、熱結構耦合問題、電熱結構耦合問題等。
1. 芯片封裝級散熱分析
可編程性強，自動化程度高。
精細化 Die 熱源 (CTM模型)
RedHawk-Icepak電熱耦合仿真
SIwave-Icepak基板電熱耦合仿真
3D Layout-Icepak基板電熱耦合仿真
封裝級電熱結構耦合仿真
常用熱阻提取
多 Die DELPHI 網絡模型提取
強大的可編程性使自動化程度大幅提高
2. PCB 板級散熱分析
完善的流程，出眾的精度。
電熱結構耦合仿真
SIwave-Icepak電熱耦合
3D Layout-Icepak電熱耦合
高效處理考慮trace影響的熱分析
簡單的直流壓降損耗計算
傾斜PCB 板熱仿真
3. 機箱/大系統級熱仿真
處理復雜模型的能力，業界領先。
展開 干貨 | ANSYS HFSS與Icepak電熱耦合仿真與計算
在Icepak中勾選溫度反饋選項，在Workbench平臺下設置溫度反饋，進行電熱雙向耦合仿真。
下圖為電磁-熱流雙向耦合的流程圖。
本文主要是使用ANSYS HFSS與Icepak軟件，對微波電路中常用的濾波器進行了電磁—熱流的耦合模擬計算。首先在HFSS中對模型進行了各種參數的設置，并在HFSS中對混合環進行了計算，得到了帶狀線介質層的體積熱耗和帶狀線金屬層的表面熱耗。最后對HFSS計算的損耗和Icepak中計算的熱耗進行了比較，證明兩者之間數據傳遞的精度。
行業應用方案 | 電子散熱
精細化 Die 熱源 (CTM模型)
RedHawk-Icepak電熱耦合仿真
SIwave-Icepak基板電熱耦合仿真
3D Layout-Icepak基板電熱耦合仿真
封裝級電熱結構耦合仿真
常用熱阻提取
多 Die DELPHI 網絡模型提取
強大的可編程性使自動化程度大幅提高
2
PCB 板級散熱分析
完善的流程，出眾的精度。
電熱結構耦合仿真
SIwave-Icepak電熱耦合
3D Layout-Icepak電熱耦合
高效處理考慮trace影響的熱分析
簡單的直流壓降損耗計算
傾斜PCB 板熱仿真
3
機箱/大系統級熱仿真
處理復雜模型的能力，業界領先。
展開 行業應用方案 | 電子散熱
精細化 Die 熱源 (CTM模型)
RedHawk-Icepak電熱耦合仿真
SIwave-Icepak基板電熱耦合仿真
3D Layout-Icepak基板電熱耦合仿真
封裝級電熱結構耦合仿真
常用熱阻提取
多 Die DELPHI 網絡模型提取
強大的可編程性使自動化程度大幅提高
2、PCB 板級散熱分析
完善的流程，出眾的精度。
電熱結構耦合仿真
SIwave-Icepak電熱耦合
3D Layout-Icepak電熱耦合
高效處理考慮trace影響的熱分析
簡單的直流壓降損耗計算
傾斜PCB 板熱仿真
3、機箱/大系統級熱仿真
處理復雜模型的能力，業界領先。
展開 行業應用方案 | 電子散熱
精細化 Die 熱源 (CTM模型)
RedHawk-Icepak電熱耦合仿真
SIwave-Icepak基板電熱耦合仿真
3D Layout-Icepak基板電熱耦合仿真
封裝級電熱結構耦合仿真
常用熱阻提取
多 Die DELPHI 網絡模型提取
強大的可編程性使自動化程度大幅提高
2
PCB 板級散熱分析
完善的流程，出眾的精度。
電熱結構耦合仿真
SIwave-Icepak電熱耦合
3D Layout-Icepak電熱耦合
高效處理考慮trace影響的熱分析
簡單的直流壓降損耗計算
傾斜PCB 板熱仿真
3
機箱/大系統級熱仿真
處理復雜模型的能力，業界領先。
展開 五分鐘看完SiP設計EDA流程
（圖片來源Mentor網站）
--------電熱協同仿真工具--------
◆ Celsius Thermal Solver 是業內針對從集成電路到物理部件全電子系統所設計的一款完整電熱協同仿真解決方案。Celsius Thermal Solver能夠與Cadence IC、封裝和基板設計平臺實現無縫集成。利用創新的多物理場技術應對這些挑戰。將實體結構有限元分析（FEA）與計算流體動力學（CFD）相結合，Celsius Thermal Solver可以在同一工具內完成系統分析。Celsius Thermal Solver幫助工程團隊結合電氣和熱力分析，進行電力和熱力流動仿真，從而獲得比傳統工具更精確的系統級熱力仿真結果。此外，Celsius Thermal Solver基于先進3D 結構中電力的實際流動，執行靜態（穩態）和動態（瞬態）電熱協同仿真，提供了對真實世界系統行為的預見性。
◆ Ansys最新的SIwave版本中，集成了SIwave-Icepak電熱協同仿真功能，設計者在單獨的SIwave軟件環境中，就可以同時調用SIwave 直流求解器和Icepak 三維散熱（CFD）求解器，進行電熱耦合分析，得到封裝或板級工作時的電流密度分布以及溫度分布結果，幫助設計者提前評估溫度變化對封裝及PCB性能的影響，預判溫度分布熱點，以便進行散熱設計。
（圖片來源Ansys網站）
--------熱力結合仿真工具--------
◆ 作為Ansys的核心產品之一，Ansys Mechanical是使用最廣泛的的通用結構力學仿真分析系統。以結構力學分析為主，涵蓋線性、非線性、靜力、動力、疲勞、斷裂、復合材料、優化設計、概率設計、熱及熱結構耦合、壓電等分析中幾乎所有的功能，全面集成于ANSYS新一代協同仿真環境ANSYS Workbench中。
展開 電纜電熱耦合數值仿真 ￥500
</p><p><img src="https://img.jishulink.com/202205/imgs/ad2e8be310c544538a91afe60e406675.png" alt="m1.png"></p><p class="ql-align-center"><strong>圖1 幾何模型</strong></p><p>基于COMSOL軟件的電磁-熱多物理場耦合相關模塊，仿真得到電纜的溫度場變化分布云圖和電勢分布云圖，如圖2所示。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/202205/imgs/e80c1f99d564433fadd843467d3c201b.gif" alt="Untitled1.gif"></p><p class="ql-align-center"><strong>溫度場分布云圖</strong></p><p><img src="https://img.jishulink.com/202205/imgs/394e583c028c4b25bfb58a15ad8df3cd.gif" alt="Untitled2.gif"></p><p class="ql-align-center"><strong>電勢分布云圖</strong></p><p class="ql-align-center"><strong>圖2 數值仿真結果</strong></p><p>感興趣的朋友，可以下載模型源文件，歡迎交流合作</p>
展開 
新一代電熱耦合仿真平臺AEDT Icepak實操搶鮮體驗
本人原創，原文首發于個人公眾號：贏仿設計(二維碼在文末)。
===================分割線，以下為正文======================
1. 前言
從19版本開始，經典版Icepak的部分功能被集成在Ansys Electronics Desktop界面內，更注重電和熱的耦合，可以在一個界面內完成與HFSS、MAXWELL、Q3D等的雙向耦合分析。其自帶教程波導元件和線圈講解的主要是求解和后處理部分，但限于篇幅對幾何建模部分沒有過多展開。本文分享了近期的操作體驗，并簡略說明了與經典Icepak的不同。
2. 區別于經典Icepak的項目管理
經典Icepak中，每個Icepak任務只保持一個項目在當前界面，如果與HFSS或Maxwell做耦合分析，需要在Workbench平臺內建立數據鏈接。如下圖，AEDT界面內，可以同時打開多個項目(project4和project6)，每個項目內又可以建立多個任務(Icepak6-1，Icepak6-2和maxwell1)。任務可以在不同項目間拷貝粘貼。任務下的幾何元件和屬性，也可拷貝粘貼到同一項目或不同項目內的其它任務。任務間的切換，可以雙擊任務名，也可在主菜單window下選擇。
3. 鋁板傳熱問題的AEDT Icepak和經典Icepak對比
一鋁板，寬60高50厚4，發熱量4W，20度環境溫度下開放空間自然對流散熱。鋁板材料取系統默認AL-EXTRUDED，表面狀態取系統默認Steel-oxidised-surface。不考慮輻射。AEDT Icepak中建模如圖，
重力方向-Y。計算域X向180，Y向240，Z向40，6個面均為opening。網格設置如圖:
生成網格如下圖，單元數14416，可見為非結構化網格。
鋁板的網格見下圖，雖然在前面網格設置中
展開 技術分享丨淺談SiP系列-常用軟件工具篇（上）
SystemSI-PBA的前仿真能力（包括3D全波Via-wizard建模能力）確保精確的寬帶模型能夠快速產生并與其他系統模塊連接。而后仿真能力允許用戶加入優化的、包含更多細節信息的實際版圖模型并進行最終的驗證分析。所有的SI效應如導體/介質損耗、反射、ISI碼間干擾、串擾以及同步翻轉噪聲（SSN）等都能在一個仿真引擎中同步考慮。其非理想電源仿真能力能精確模擬真實PDN噪聲對信號的干擾。
電源完整性
? Celsius
Celsius Thermal Solver 是業內針對從集成電路到物理部件全電子系統所設計的一款完整電熱協同仿真解決方案。Celsius Thermal Solver能夠與Cadence IC、封裝和基板設計平臺實現無縫集成。利用創新的多物理場技術應對這些挑戰。將實體結構有限元分析（FEA）與計算流體動力學（CFD）相結合，Celsius Thermal Solver可以在同一工具內完成系統分析。Celsius Thermal Solver幫助工程團隊結合電氣和熱力分析，進行電力和熱力流動仿真，從而獲得比傳統工具更精確的系統級熱力仿真結果。此外，Celsius Thermal Solver基于先進3D 結構中電力的實際流動，執行靜態（穩態）和動態（瞬態）電熱協同仿真，提供了對真實世界系統行為的預見性。
? PowerDC
PowerDC 能對IC封裝提供快速準確的直流分析和電熱協同分析，是一款能對基板和IC封裝設計進行電熱協同仿真分析的工具，其提供了一個詳細的工作流程幫助仿真工程師發現設計中隱含的直流壓降問題、電流密度問題和熱可靠性問題。PowerDC能支持多Die堆疊的封裝設計，能進行復雜設計的DRC檢查，可以得到Die、過孔和封裝等各組件的溫度，還可以得到JEDEC定義的各種封裝熱參數模型。
展開 軌道電磁炮技術的多場耦合仿真----電熱 結構 溫度耦合
位移和時間的關系
4.電熱、結構和溫度耦合仿真
根據前面的結果可以獲取電磁炮彈的受力以及移動位移和時間的關系，這些數據都是運動相關的結果，那么根據發熱原理，可以知道溫度的仿真需要考慮電流的焦耳熱、摩擦熱、電弧高溫熱、高溫物體熱傳導。這些結果在仿真分析中，我們采用直接耦合的方法來完成，即電熱結構耦合場分析.為了展示動態效果，本次分析采用瞬態分析，查看運動和溫升的過程.
4.1分析模型
仿真模型采用2D模型，并且由于上下對稱采用一半的模型來分析，簡化分析過程和計算時間，模型如圖所示
2D仿真模型
模型網格劃分-對稱顯示
4.2分析單元及材料
在ANSYS中可以完成電熱結構耦合的分析三維的為226單元，二維的分析采用223單元.
材料設定為銅導體，設置材料相應的密度，彈性模量、電阻率、熱傳導系數、比熱容等與電、熱、結構分析相關的物理屬性。
4.3邊界條件的設定
本次瞬態仿真分析考慮的因素較多，因此從以下幾個方面來考慮仿真設置。
（1）材料按照實際情況給定不同的物體。
（2）炮彈和導軌的接觸需要修改相關接觸單元的關鍵字，更改為考慮摩擦，設置摩擦系數0.3；考慮電流的傳導，更改關鍵字考慮電流傳遞；考慮熱量的傳遞，更改接觸關鍵字設置相應的熱阻或完好接觸來傳遞熱量。
展開 功能全面，快速求解 | 《ANSYS 5G行業研發與應用解決方案》現已開放領取
1 5G行業概述
2 5G研發中面臨的仿真設計挑戰
· 數字/模擬/混合芯片設計
· 射頻前端芯片設計
· 芯片/封裝/系統一體化設計
· 單元天線設計
· 陣列天線設計
· 陣列天線和射頻前端的場路協同設計
· 便攜設備天線的仿真設計
· 天線SAR仿真
· 射頻連接器仿真
· 射頻介質濾波器仿真
· 射頻微波無源器件仿真
· 射頻有源器件版圖效應仿真
· 場景級電磁場仿真設計
· 射頻系統抗干擾仿真設計
· 電子設備的EMC仿真設計
· 電子設備的結構可靠性設計
· 電子設備的電熱耦合仿真
3 案例參考
· RFIC VCO尺寸優化分析
· 芯片/封裝一體化仿真
· 使用芯片CPM模型進行系統級性能優化分析
· 芯片/封裝/PCB的電熱分析
· 基站天線布局
· 自適應波束賦形
· 智能家居電磁干擾
· 5G室內場景仿真
· 5G室外仿真場景
· 手機天線的電熱耦合仿真
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