【導(dǎo)讀】要想確保集成電路的可靠性，有必要了解封裝的熱特性。要將器件結(jié)溫保持在允許的最大限值以下，集成電路必須能夠通過封裝有效散熱。集成電路封裝熱仿真有助于預(yù)測結(jié)溫和封裝熱阻，從而幫助優(yōu)化熱性能以滿足特定要求。

本文要點

• 要想準(zhǔn)確預(yù)測集成電路封裝的結(jié)溫和熱阻，進而優(yōu)化散熱性能，仿真的作用舉足輕重。

• 準(zhǔn)確的材料屬性、全面的邊界條件設(shè)置、真實的氣流建模、時域分析以及實證數(shù)據(jù)驗證是成功進行集成電路封裝熱仿真的關(guān)鍵。

• 要實現(xiàn)高效傳熱，必須了解并管理集成電路封裝的熱阻 ΘJA、ΘJC 和 ΘJB。

  
  

要想確保集成電路的可靠性，有必要了解封裝的熱特性。要將器件結(jié)溫保持在允許的最大限值以下，集成電路必須能夠通過封裝有效散熱。集成電路封裝熱仿真有助于預(yù)測結(jié)溫和封裝熱阻，從而幫助優(yōu)化熱性能以滿足特定要求。

集成電路封裝熱仿真要點

準(zhǔn)確的材料屬性

確保仿真中使用的材料熱特性準(zhǔn)確無誤，并隨溫度變化而變化。

全面的邊界條件設(shè)置

設(shè)置的邊界條件要盡量接近真實世界場景，以獲得更準(zhǔn)確的仿真結(jié)果。

納入實際氣流模式

在風(fēng)冷系統(tǒng)中，要對實際氣流模式進行建模，而不是假設(shè)理想條件。

動態(tài)系統(tǒng)的時域分析

進行時域熱分析，了解隨時間變化的熱響應(yīng)，尤其是在動態(tài)系統(tǒng)中。

實證數(shù)據(jù)驗證

盡可能利用物理原型的實證數(shù)據(jù)來驗證仿真結(jié)果。

集成電路封裝晶體管熱仿真

集成電路封裝熱仿真流程的步驟（示例）

創(chuàng)建三維模型

包括裸片、基板、鍵合線、封裝材料和封裝主體，以及任何外部引腳、金屬片或其他必要的散熱器。

仿真時應(yīng)重點關(guān)注的器件

1.裸片

大多數(shù)集成電路封裝中的熱源是裸片，裸片的材料屬性和發(fā)熱特性是仿真的核心

2.鍵合線

鍵合線經(jīng)常被忽視，但它對封裝內(nèi)的熱分布有重大影響

3.封裝模塑

封裝模塑起到絕緣體的作用，材料的熱特性和厚度對散熱有重要影響

4.引線和焊點

引線和焊點是熱量傳遞到 PCB 的次要途徑，會影響整體熱性能

熱阻

半導(dǎo)體中的熱量管理幾乎與熱阻（通常以“θ”表示）直接相關(guān)，熱阻是描述材料傳熱特性的關(guān)鍵指標(biāo)。集成電路 (IC) 封裝的熱阻用于量化將 IC 產(chǎn)生的熱量傳遞到電路板或周圍環(huán)境的能力。給定兩個不同點的溫度后，只需根據(jù)熱阻值就能精確確定這兩個點之間的熱流量。

集成電路封裝熱阻變量分析——

為了滿足各種集成電路封裝熱仿真需求，Cadence  Celsius Thermal Solver 為集成電路封裝熱仿真提供了全面的解決方案。它采用經(jīng)過生產(chǎn)驗證的大規(guī)模并行架構(gòu)，可在不影響準(zhǔn)確度的情況下提供比傳統(tǒng)解決方案更快的性能。

文章來源：Cadence楷登PCB及封裝資源中心

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