西門子工業(yè)數(shù)字軟件FLOEFD T3STER 自動(dòng)校準(zhǔn)模塊——提高電子產(chǎn)品散熱設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性

實(shí)現(xiàn)封裝熱模型結(jié)溫的高精度預(yù)測(cè)（在某些情況下可實(shí)現(xiàn)超過(guò)99.5%的準(zhǔn)確度）。

克服傳統(tǒng)手動(dòng)校準(zhǔn)的耗時(shí)難題。

使用基于測(cè)量的校準(zhǔn)，工程師能夠輕松地探索不同封裝尺寸（例如導(dǎo)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(dǎo)率、比熱容、密度以及熱擴(kuò)散系數(shù)）對(duì)模型預(yù)測(cè)精度的影響。

利用校準(zhǔn)的高精度瞬態(tài)熱模型，在CFD（計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)）軟件中更好地評(píng)估熱設(shè)計(jì)可靠性，并驗(yàn)證降低成本的策略。

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

自動(dòng)熱模型校準(zhǔn)提升熱分析的精確度在應(yīng)對(duì)現(xiàn)代電子產(chǎn)品日益嚴(yán)苛的設(shè)計(jì)要求時(shí)顯得尤為關(guān)鍵。將仿真結(jié)果精準(zhǔn)匹配實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)已被驗(yàn)證為構(gòu)建極高保真度組件熱模型的有效途徑，但傳統(tǒng)的手動(dòng)模型調(diào)整與校準(zhǔn)過(guò)程往往會(huì)消耗大量時(shí)間與資源。作為西門子Xcelerator產(chǎn)品組合的一部分，Simcenter測(cè)試與仿真工具提供了獨(dú)特的自動(dòng)校準(zhǔn)技術(shù)。Simcenter Micred T3STER是一款先進(jìn)的熱瞬態(tài)測(cè)試解決方案，適用于集成電路封裝、功率半導(dǎo)體、LED及電子系統(tǒng)的熱特性表征。采用電壓法測(cè)試，可獲得公認(rèn)的高精度、高重復(fù)性的瞬態(tài)溫度響應(yīng)測(cè)量結(jié)果。在對(duì)電子設(shè)備或IC封裝進(jìn)行典型熱測(cè)試時(shí)，精確測(cè)量被測(cè)器件加熱或冷卻過(guò)程中功率階躍變化導(dǎo)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(jié)構(gòu)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(jié)點(diǎn)到環(huán)境的熱流路徑。通過(guò)在Simcenter FLOEFD中校準(zhǔn)模擬的結(jié)構(gòu)函數(shù)，使其與導(dǎo)入的測(cè)量生成的結(jié)構(gòu)函數(shù)相匹配，工程師現(xiàn)在可以獲得高度準(zhǔn)確的熱模型，并將其用于瞬態(tài)分析。

瞬態(tài)熱測(cè)試設(shè)備系列

Simcenter Micred T3STER SI、T3STER 、Power Tester

T3STER

Power Tester

Simcenter FLOEFD T3STER自動(dòng)校準(zhǔn)模塊

Simcenter FLOEFD自動(dòng)校準(zhǔn)模塊允許用戶導(dǎo)入從Simcenter Micred T3STER瞬態(tài)熱測(cè)試中基于準(zhǔn)確測(cè)量獲得的結(jié)構(gòu)函數(shù)，并將其與仿真的結(jié)構(gòu)函數(shù)進(jìn)行比較。之后，工程師可以利用軟件的校準(zhǔn)模塊，通過(guò)軟件計(jì)算探索封裝模型內(nèi)部尺寸和材料屬性的變化。設(shè)備與設(shè)計(jì)軟件的校準(zhǔn)過(guò)程確保了仿真模型的瞬態(tài)熱行為與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相匹配。最終結(jié)果是一個(gè)針對(duì)瞬態(tài)分析進(jìn)行了高精度校準(zhǔn)的詳細(xì)三維模型，從而提高了設(shè)計(jì)階段的熱分析準(zhǔn)確性，為評(píng)估電子設(shè)備或IC封裝的熱可靠性提供了有力支持。經(jīng)過(guò)精確校準(zhǔn)的瞬態(tài)熱分析模型在多種應(yīng)用場(chǎng)景中具有極高價(jià)值：

1. 電力電子領(lǐng)域

在電動(dòng)汽車（EV）逆變器等關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)中，通過(guò)利用高精度熱模型進(jìn)行任務(wù)剖面分析，工程師能夠預(yù)測(cè)在各種實(shí)際駕駛工況下功率半導(dǎo)體器件（如IGBTs或MOSFETs）的結(jié)溫變化情況。這些信息對(duì)于確保設(shè)備在極端工作條件下不超溫、延長(zhǎng)使用壽命以及優(yōu)化冷卻設(shè)計(jì)至關(guān)重要。

2. 數(shù)字電子領(lǐng)域

在智能手機(jī)、平板電腦等消費(fèi)電子產(chǎn)品中，處理器和其他關(guān)鍵組件在不同的電源模式、負(fù)載條件及節(jié)流控制策略下的熱響應(yīng)模擬是十分必要的。通過(guò)對(duì)瞬態(tài)熱行為的精準(zhǔn)建模，可以有效實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)熱管理，防止過(guò)熱導(dǎo)致性能下降或硬件損壞，并優(yōu)化電池續(xù)航能力。

3. 供應(yīng)鏈支持與市場(chǎng)差異化

半導(dǎo)體原始設(shè)備制造商（OEM）通過(guò)提供基于T3STER等先進(jìn)測(cè)試工具校準(zhǔn)得到的詳細(xì)熱模型數(shù)據(jù)，可以顯著增強(qiáng)其產(chǎn)品對(duì)下游客戶的吸引力。這樣的數(shù)據(jù)有助于終端客戶在設(shè)計(jì)階段就充分考慮熱可靠性因素，改進(jìn)整體產(chǎn)品設(shè)計(jì)，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

4. 高保真度三維降階模型構(gòu)建

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

熱瞬態(tài)測(cè)試、結(jié)構(gòu)函數(shù)生成以及未校準(zhǔn)模型與校準(zhǔn)模型對(duì)比

自動(dòng)校準(zhǔn)過(guò)程

結(jié)構(gòu)函數(shù)校準(zhǔn)細(xì)節(jié)

使用自動(dòng)校準(zhǔn)的集成封裝熱模型進(jìn)行精確的瞬態(tài)響應(yīng)建模