西門子工業(yè)數(shù)字軟件FLOEFD T3STER 自動校準模塊——提高電子產(chǎn)品散熱設計的準確性

實現(xiàn)封裝熱模型結溫的高精度預測（在某些情況下可實現(xiàn)超過99.5%的準確度）。

克服傳統(tǒng)手動校準的耗時難題。

使用基于測量的校準，工程師能夠輕松地探索不同封裝尺寸（例如導熱界面材料的厚度、散熱器的體積和表面積等）以及材料特性（如不同材料層的熱導率、比熱容、密度以及熱擴散系數(shù)）對模型預測精度的影響。

利用校準的高精度瞬態(tài)熱模型，在CFD（計算流體動力學）軟件中更好地評估熱設計可靠性，并驗證降低成本的策略。

Simcenter FLOEFD的自動校準模塊作為嵌入式CAD /CFD軟件的一部分，通過快速便捷地將熱模型與熱瞬態(tài)測試數(shù)據(jù)進行校準，顯著提升了熱分析的準確性。

自動熱模型校準提升熱分析的精確度在應對現(xiàn)代電子產(chǎn)品日益嚴苛的設計要求時顯得尤為關鍵。將仿真結果精準匹配實測數(shù)據(jù)已被驗證為構建極高保真度組件熱模型的有效途徑，但傳統(tǒng)的手動模型調(diào)整與校準過程往往會消耗大量時間與資源。作為西門子Xcelerator產(chǎn)品組合的一部分，Simcenter測試與仿真工具提供了獨特的自動校準技術。Simcenter Micred T3STER是一款先進的熱瞬態(tài)測試解決方案，適用于集成電路封裝、功率半導體、LED及電子系統(tǒng)的熱特性表征。采用電壓法測試，可獲得公認的高精度、高重復性的瞬態(tài)溫度響應測量結果。在對電子設備或IC封裝進行典型熱測試時，精確測量被測器件加熱或冷卻過程中功率階躍變化導致的瞬態(tài)溫度數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)后處理生成結構函數(shù)，該函數(shù)以熱阻與熱容分布曲線的形式表示從器件結點到環(huán)境的熱流路徑。通過在Simcenter FLOEFD中校準模擬的結構函數(shù)，使其與導入的測量生成的結構函數(shù)相匹配，工程師現(xiàn)在可以獲得高度準確的熱模型，并將其用于瞬態(tài)分析。

瞬態(tài)熱測試設備系列

Simcenter Micred T3STER SI、T3STER 、Power Tester

T3STER

Power Tester

Simcenter FLOEFD T3STER自動校準模塊

Simcenter FLOEFD自動校準模塊允許用戶導入從Simcenter Micred T3STER瞬態(tài)熱測試中基于準確測量獲得的結構函數(shù)，并將其與仿真的結構函數(shù)進行比較。之后，工程師可以利用軟件的校準模塊，通過軟件計算探索封裝模型內(nèi)部尺寸和材料屬性的變化。設備與設計軟件的校準過程確保了仿真模型的瞬態(tài)熱行為與實驗數(shù)據(jù)相匹配。最終結果是一個針對瞬態(tài)分析進行了高精度校準的詳細三維模型，從而提高了設計階段的熱分析準確性，為評估電子設備或IC封裝的熱可靠性提供了有力支持。經(jīng)過精確校準的瞬態(tài)熱分析模型在多種應用場景中具有極高價值：

1. 電力電子領域

在電動汽車（EV）逆變器等關鍵部件的設計中，通過利用高精度熱模型進行任務剖面分析，工程師能夠預測在各種實際駕駛工況下功率半導體器件（如IGBTs或MOSFETs）的結溫變化情況。這些信息對于確保設備在極端工作條件下不超溫、延長使用壽命以及優(yōu)化冷卻設計至關重要。

2. 數(shù)字電子領域

在智能手機、平板電腦等消費電子產(chǎn)品中，處理器和其他關鍵組件在不同的電源模式、負載條件及節(jié)流控制策略下的熱響應模擬是十分必要的。通過對瞬態(tài)熱行為的精準建模，可以有效實現(xiàn)動態(tài)熱管理，防止過熱導致性能下降或硬件損壞，并優(yōu)化電池續(xù)航能力。

3. 供應鏈支持與市場差異化

半導體原始設備制造商（OEM）通過提供基于T3STER等先進測試工具校準得到的詳細熱模型數(shù)據(jù)，可以顯著增強其產(chǎn)品對下游客戶的吸引力。這樣的數(shù)據(jù)有助于終端客戶在設計階段就充分考慮熱可靠性因素，改進整體產(chǎn)品設計，提高市場競爭優(yōu)勢。

4. 高保真度三維降階模型構建

借助Simcenter FLOEFD軟件中的BCI-ROM（邊界條件獨立降階模型）模塊和Package Creator模塊，可以從復雜的三維熱模型中提取出簡化但保持較高準確度的模型。這種降階模型能夠在保證仿真結果可靠性的前提下，極大地提升仿真的計算速度，使得大型系統(tǒng)級別的熱管理和性能評估成為可能，尤其適用于多物理場耦合的復雜仿真場景。

熱瞬態(tài)測試、結構函數(shù)生成以及未校準模型與校準模型對比

自動校準過程

結構函數(shù)校準細節(jié)

使用自動校準的集成封裝熱模型進行精確的瞬態(tài)響應建模