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現(xiàn)在的電子產(chǎn)品體積小、熱耗大，因此必須要求有良好的散熱設(shè)計(jì)。器件過熱勢必降低其******性，進(jìn)而導(dǎo)致高昂的設(shè)計(jì)成本。為了確保IC封裝、PCB和整機(jī)系統(tǒng)的卡靠性。工程師需要使用ANSYS Icepak來確保產(chǎn)品良好的散熱設(shè)計(jì)。

ANSYS Icepak包含******的求解器，其魯棒性強(qiáng)、穩(wěn)定性高，自動化的網(wǎng)格技術(shù)，使得工程師可以對所有的電子產(chǎn)品進(jìn)行快速的熱設(shè)計(jì)模擬。作為專業(yè)的熱分析軟件，可以解決各種不同尺度級別的散熱問題：

• 環(huán)境級 —— 機(jī)房、外太空等環(huán)境級的熱分析
• 系統(tǒng)級 —— 電子設(shè)備機(jī)箱、機(jī)柜以及方艙等系統(tǒng)級的熱分析
• 板 級 —— PCB板級的熱分析
• 元件級 —— 電子模塊、散熱器、芯片封裝的熱分析

快速模擬電子系統(tǒng)熱分布

電子產(chǎn)品的迅速更新需要工程師具有便捷的熱設(shè)計(jì)能力。工程師可以通過ANSYS Icepak的標(biāo)準(zhǔn)電子組件來建立電子產(chǎn)品的真實(shí)熱模型，同時進(jìn)行快速計(jì)算，得到產(chǎn)品的熱特性分布。

工程師通過簡單的拖拽、下拉等操作，對Icepak提供的小組件（比如：機(jī)箱、風(fēng)扇、封裝、PCB板和散熱器等等）進(jìn)行編輯修改，即可快捷地建立完整的系統(tǒng)熱模型；修改不同的參數(shù)，還可以對不同工況進(jìn)行熱模擬分析比較。

******模擬PCB板 

高溫勢必影響PCB的工作性能，因此工程師需要將PCB的熱設(shè)計(jì)和PCB的電氣功能設(shè)計(jì)同時進(jìn)行。使用ANSYS Icepak，工程師可以將各種EDA軟件的PCB布線導(dǎo)入Icepak（包括PCB的尺寸、器件的布局、PCB板布線和過孔信息等，均可以導(dǎo)入），這樣工程師可以得到******的PCB熱特性。Icepak也可以模擬PCB板的焦耳熱損耗等。工程師利用Icepak可以******預(yù)測PCB的溫度分布及各IC器件的結(jié)溫。

IC封裝的詳細(xì)和簡化模型 

由于高溫嚴(yán)重影響設(shè)備的******性，******的封裝工藝均要求封裝有良好多熱設(shè)計(jì)。ANSYS Icepak包含各類IC封裝的詳細(xì)和簡化熱模型。另外，工程師可以導(dǎo)入EDA軟件的封裝信息，比如基板布線和過孔、金線、焊錫凸塊、硅片DIE尺寸及焊球等等，同時Icepak還可以進(jìn)行各種封裝的熱測試模擬。對于詳細(xì)的封裝模型，可以自動產(chǎn)生一個優(yōu)化后的DELPHI網(wǎng)絡(luò)IC模型，工程師進(jìn)行板級或系統(tǒng)級熱模擬時，可以得到各IC封裝的結(jié)溫分布。

功能特色

快速穩(wěn)定的求解計(jì)算

ANSYS Icepak使用***新的Fluent求解器進(jìn)行計(jì)算。可求解流動及所有的傳熱模型—傳導(dǎo)、對流和輻射換熱，可對電子產(chǎn)品熱設(shè)計(jì)進(jìn)行瞬態(tài)計(jì)算和穩(wěn)態(tài)計(jì)算。求解器可以對異形幾何的貼體網(wǎng)格進(jìn)行耦合計(jì)算；允許工程師用非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格對任何復(fù)雜的電子幾何單元進(jìn)行貼體保性的網(wǎng)格劃分，并進(jìn)行計(jì)算求解。

自動******的網(wǎng)格技術(shù) 

提供******的自動網(wǎng)格技術(shù)，可自動產(chǎn)生高質(zhì)量的網(wǎng)格，并真實(shí)表達(dá)幾何形狀。其網(wǎng)格類型包括：Mesher-HD、非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格和結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格；不用人工干預(yù)，便可以對復(fù)雜幾何產(chǎn)生貼體的網(wǎng)格。另外，工程師可以對Icepak的網(wǎng)格進(jìn)行人工控制。******的網(wǎng)格技術(shù)可以有效地改善求解計(jì)算的時間。

Icepak—基于對象的建模方式 

包含電子行業(yè)常用的預(yù)定義小組件：機(jī)箱、風(fēng)扇、離心風(fēng)機(jī)、IC封裝、電路板、通風(fēng)孔、散熱器等等。另外，包含電子行業(yè)常用的材料屬性、邊界條件等等。工程師可以快速地建立模型，并進(jìn)行模擬計(jì)算。 

電子器件庫 

豐富的標(biāo)準(zhǔn)電子器件庫方便用戶不用特意尋找器件的詳細(xì)數(shù)據(jù)。其包含材料庫、散熱器庫、導(dǎo)熱硅庫、封裝庫及各類廠商的風(fēng)扇庫和離心風(fēng)機(jī)庫。

自動耦合傳熱計(jì)算 

根據(jù)PCB板布線和過孔的信息，Icepak可以計(jì)算出PCB板和IC封裝基板層的詳細(xì)導(dǎo)熱率分布。對于PCB板這種多層復(fù)合材料，得到各向異性不均勻的導(dǎo)熱率，可以大大提高電子熱設(shè)計(jì)的精度。

自然冷卻工況下，某MLPQ封裝的溫度云圖分布

使用MRF模擬真實(shí)風(fēng)機(jī)，得到某系統(tǒng)的跡線和溫度分布云圖

基于布線和過孔信息，計(jì)算IC封裝基板層的詳細(xì)導(dǎo)熱率

參數(shù)化/優(yōu)化計(jì)算 

ANSYS Icepak定義的變量參數(shù)、組合函數(shù)等可進(jìn)入ANSYS Workbench平臺的參數(shù)管理系統(tǒng)，用戶可隨便輸入各變量的參數(shù)值，自動驅(qū)動Icepak進(jìn)行多變量的參數(shù)化計(jì)算。 

ANSYS DesignXplorer是Icepak的優(yōu)化模塊，通過MOGA (Multiple Objective Generic Algorithm)算法進(jìn)行多參數(shù)的優(yōu)化計(jì)算，如下模型：

• 優(yōu)化散熱器個數(shù)和翅片厚度；
• 散熱器總質(zhì)量不超過0.326kg；
• 系統(tǒng)******溫度不超過70℃；
• 優(yōu)化結(jié)果：翅片厚度0.55893mm，翅片個數(shù)18，******溫度69.316℃，熱阻0.24513C/W，散熱器總質(zhì)量0.32546kg。

參數(shù)化計(jì)算

變量優(yōu)化計(jì)算

典型應(yīng)用

?  IC封裝

?  板級散熱

?  機(jī)箱散熱

?  數(shù)據(jù)中心通風(fēng)

IC封裝

PCB單板

服務(wù)器系統(tǒng)

數(shù)據(jù)中心