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整合精確測量與熱模擬方案確保IC性能

上網時間: 2011年12月28日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:LED  封裝  接面溫度  熱耗散  驗證 

今天的熱分析軟體速度很快、很精確且容易使用,但在實際應用中,仍存在著幾項主要挑戰。特別是針對LED和高整合的IC封裝設計,良好的熱設計已經成為確保產品品質的關鍵。

為了因應新一代高整合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熱傳暫態測試工具,以及FloTHERM軟體,希望能提供從設計到製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,Mentor Graphics系統設計部市場開發總監John Issac說首先,是必須從IC封裝和LED供應商處獲得精確的元件熱資訊。但許多供應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徵;以及建立包含系統熱分析的元件熱模型──這部份將需要專長於熱分析的專家,而且非常難以驗證。最後是必須在產品出貨前完成熱分析軟體的系統級驗證。

而透過整合T3Ster和FloTHERM軟體,“我們成為首次提供軟硬體整合方案的EDA公司,” Issac說。這種組合可最佳化設備、子系統和整個系統的熱管理,讓設計者能最佳化LED和IC封裝設計,以達到更好的散熱效果。舉例來說,當設備原型製作完成後,設計師便能從熱分析的角度出發來表徵元件特性,並在子系統與全系統級針對FloTHERM熱軟體模擬建立精確模型。最終,系統整合商可使用T3ster硬體進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故障。因此,管理由IC封裝產生的熱,已經成為元件設計中的一大重點,Issac說。

FloTHERM 是Mentor開發的熱模擬產品,能讓工程師使用先進的CFD技術模擬電子系統中的氣流、溫度和熱傳導以實現虛擬原型。透過使用精確熱分析功能,工程師在建構實體原型前便能自動評估測試設計方案。而在結合了T3Ster後,設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。

“在一個電子系統中,溫度通常是導致系統失效的主要原因,所佔比重達55%,”Issac說。其次還包括了振動、濕氣和粉塵等。而今天的電子產品不斷提高的複雜性和持續微縮的體積,則進一步導致了熱問題,這已經是當今電子產業面臨的最重大挑戰。

為了確保產品可靠性,必須為從元件到系統級的設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,封裝特性測試能預見封裝結構的熱阻和熱容。模擬分析軟體能為工程師提供所測試的結構具體部位的資訊。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率和厚度。因此,T3Ster進行的熱封裝測試是以這些材料的阻抗為基礎,可用來在FloTHERM 中建立精確的模型。 (鄧榮惠)





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