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今天的熱分析軟件速度很快、很精確且容易使用，但在實際應(yīng)用中，仍存在著幾項主要挑戰(zhàn)。特別是針對LED和高整合的IC封裝設(shè)計，良好的熱設(shè)計已經(jīng)成為確保產(chǎn)品品質(zhì)的關(guān)鍵。
為了因應(yīng)新一代高整合IC和LED這類元件對可靠性的需求，Mentor Graphics提出了一種整合精確測量與熱模擬的解決方案，該方案包含了Mentor的T3Ster熱傳暫態(tài)測試工具，以及FloTHERM軟件，希望能提供從設(shè)計到制造的完整熱分析方案。
今天，對LED和IC封裝的熱分析而言，仍面臨著幾項巨大挑戰(zhàn)，Mentor Graphics系統(tǒng)設(shè)計部市場開發(fā)總監(jiān)John Issac說首先，是必須從IC封裝和LED供應(yīng)商處獲得精確的元件熱資訊。但許多供應(yīng)商僅能提供大約的熱耗散資料，如幾瓦等。
其次是必須對元件的熱路徑和勢壘做精確表征；以及建立包含系統(tǒng)熱分析的元件熱模型──這部份將需要專長于熱分析的專家，而且非常難以驗證。最后是必須在產(chǎn)品出貨前完成熱分析軟件的系統(tǒng)級驗證。
而透過整合T3Ster和FloTHERM軟件，“我們成為首次提供軟硬件整合方案的EDA公司，” Issac說。這種組合可優(yōu)化設(shè)備、子系統(tǒng)和整個系統(tǒng)的熱管理，讓設(shè)計者能優(yōu)化LED和IC封裝設(shè)計，以達(dá)到更好的散熱效果。舉例來說，當(dāng)設(shè)備原型制作完成后，設(shè)計師便能從熱分析的角度出發(fā)來表征元件特性，并在子系統(tǒng)與全系統(tǒng)級針對FloTHERM熱軟件模擬建立精確模型。最終，系統(tǒng)整合商可使用T3ster硬件進(jìn)一步驗證其熱管理方案。
對LED或IC封裝來說，過多的熱會加速電子系統(tǒng)故障。因此，管理由IC封裝產(chǎn)生的熱，已經(jīng)成為元件設(shè)計中的一大重點，Issac說。
FloTHERM是Mentor開發(fā)的熱模擬產(chǎn)品，能讓工程師使用先進(jìn)的CFD技術(shù)模擬電子系統(tǒng)中的氣流、溫度和熱傳導(dǎo)以實現(xiàn)虛擬原型。透過使用精確熱分析功能，工程師在建構(gòu)實體原型前便能自動評估測試設(shè)計方案。而在結(jié)合了T3Ster后，設(shè)計師則可透過真實的熱測試和熱封裝特性，來獲取精確的模擬分析模型。
“在一個電子系統(tǒng)中，溫度通常是導(dǎo)致系統(tǒng)失效的主要原因，所占比重達(dá)55%，”Issac說。其次還包括了振動、濕氣和粉塵等。而今天的電子產(chǎn)品不斷提高的復(fù)雜性和持續(xù)微縮的體積，則進(jìn)一步導(dǎo)致了熱問題，這已經(jīng)是當(dāng)今電子產(chǎn)業(yè)面臨的最重大挑戰(zhàn)。
為了確保產(chǎn)品可靠性，必須為從元件到系統(tǒng)級的設(shè)計提供完善的熱分析方案。Mentor指出，在該公司提出的解決方案中，封裝特性測試能預(yù)見封裝結(jié)構(gòu)的熱阻和熱容。模擬分析軟件能為工程師提供所測試的結(jié)構(gòu)具體部位的資訊。然而，在建模過程中熱介面材料較難處理，這是因為無法精確地確定其傳導(dǎo)率和厚度。因此，T3Ster進(jìn)行的熱封裝測試是以這些材料的阻抗為基礎(chǔ)，可用來在FloTHERM 中建立精確的模型。鄧榮惠/臺灣報道
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