【热设计】基于结构函数的仿真模型校准

0 评论
【热设计】基于结构函数的仿真模型校准

仿真模型的准确性是获得器件准确寿命值的先决条件。使用结构函数对仿真模型进行校准,仿真准确度可高达99%以上,有利于节省时间和成本,提升产品研发速度。

 

该方法适用于器件级别,系统级别等所有情况下的稳态仿真和瞬态仿真。

 

01 校准封装热模型的迫切需求

1

等效热阻封装模型三维温度场存在差异

很多情况下我们都习惯于把封装器件当成一个单一材料的规则体来处理。然而由此得到的器件本身三维温度场与实际情况相差甚远,壳温与结温等参数不能与测试数据相对应。如下图所示。

【热设计】基于结构函数的仿真模型校准

【热设计】基于结构函数的仿真模型校准

结温、壳温和内部三维温度场差异较大

2

封装工艺或老化导致实际模型与理论不符

封装电子器件在制造过程中,有时会出现由于封装工艺或其他因素导致与理想状态产生偏差的情况;

 

器件在使用过程中出现老化等现象,也会导致与理论模型偏离。

 

这类情况下,用未经校准的理论模型的仿真结果来描述该器件的热特性是没有意义的。

【热设计】基于结构函数的仿真模型校准

封装工艺导致的差异影响热特性

3

未经校准的模型不能准确反映封装器件的瞬态热特性

很多情充分校准的模型可以准确描述封装器件的稳态和瞬态特性,而“Good enough”模型则不行。

 

【热设计】基于结构函数的仿真模型校准

如上图所示,在瞬态功率脉冲的作用下反应出来的结温峰值和振幅均不正确,有此产生的误差也将被带入到后续基于温度数据的可靠性分析中,将产生更大的影响。

02 封装热模型校准方法

1

传统方法

【热设计】基于结构函数的仿真模型校准

2

Simcenter Flotherm (XT)/FloEFD 自动校准

Simcenter Flotherm (XT)/FLOEFD 自动校准模型的价值,除了能够提供高精度热模型之外,还大大节省了工程师的时间。

 

【热设计】基于结构函数的仿真模型校准

 

3

基于Simcenter T3STER结构函数的自动校准(Calibration)

Simcenter Flotherm (XT) / FLOEFD 导入瞬态热阻测试仪T3STER的测试数据,通过对Structure Fuction结构函数曲线的对比拟合,可以精确地校准初始仿真模型。

 

经过校准的器件热模型,不仅结构尺寸信息准确,同时也能更加精确的描述器件的瞬态热特性。

 

【热设计】基于结构函数的仿真模型校准

校准流程

 

自动循环迭代直至高精度:

 

【热设计】基于结构函数的仿真模型校准

校准实例

 

结语

通过Simcenter T3STER与Simcenter Flotherm (XT) / FLOEFD之间联合校准(calibration),搭建出热仿真与热测试研发平台,保证仿真模型的准确性,提升产品研发的速度和可靠性。如果您了解更多仿真模型校准的案例与方法,欢迎联系上海坤道SimuCAD。

 

 

【热设计】基于结构函数的仿真模型校准
关于坤道

 

 

上海坤道成立于2009年,前身为英国Flomerics公司中国代表处,后成为Mentor Graphics公司(现西门子工业软件旗下)代理商。一直以来,坤道专注于热仿真和热测试领域,为电子半导体、汽车、航天航空等行业提供Simcenter FloEFD/Flotherm Flexx/Flomaster等流体传热仿真软件解决方案和Simcenter T3STER热阻测试、Simcenter POWERTESTER功率循环测试、SanjSCOPETM 反射率热成像系统等硬件解决方案,具备资深专业、经验丰富的技术团队提供产品销售、项目咨询、夹具定制和技术培训等服务。目前,坤道公司已为400多家企业与机构提供热仿真&热测试解决方案和应用实践落地。如果您对热仿真及热测试解决方案感兴趣,请与我们联系。

 

 

 

 

 

相关软件
  FLOTHERM是一套由电子系统散热仿真软件先驱----英国FLOMERICS软件公司开发并广为全球各地电子系统结构设计工程师和电子电路设计工程师使用的电子系统散热仿真分析软件。
相关阅读