FLOEFD T3STER 自動校準模塊——提高電子產品散熱設計的準確性

西門子工業數字軟件FLOEFD T3STER 自動校準模塊——提高電子產品散熱設計的準確性

實現封裝熱模型結溫的高精度預測（在某些情況下可實現超過99.5%的準確度）。

克服傳統手動校準的耗時難題。

使用基于測量的校準，工程師能夠輕松地探索不同封裝尺寸（例如導熱界面材料的厚度、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率、比熱容、密度以及熱擴散系數）對模型預測精度的影響。

利用校準的高精度瞬態熱模型，在CFD（計算流體動力學）軟件中更好地評估熱設計可靠性，并驗證降低成本的策略。

Simcenter FLOEFD的自動校準模塊作為嵌入式CAD /CFD軟件的一部分，通過快速便捷地將熱模型與熱瞬態測試數據進行校準，顯著提升了熱分析的準確性。

自動熱模型校準提升熱分析的精確度在應對現代電子產品日益嚴苛的設計要求時顯得尤為關鍵。將仿真結果精準匹配實測數據已被驗證為構建極高保真度組件熱模型的有效途徑，但傳統的手動模型調整與校準過程往往會消耗大量時間與資源。作為西門子Xcelerator產品組合的一部分，Simcenter測試與仿真工具提供了獨特的自動校準技術。Simcenter Micred T3STER是一款先進的熱瞬態測試解決方案，適用于集成電路封裝、功率半導體、LED及電子系統的熱特性表征。采用電壓法測試，可獲得公認的高精度、高重復性的瞬態溫度響應測量結果。在對電子設備或IC封裝進行典型熱測試時，精確測量被測器件加熱或冷卻過程中功率階躍變化導致的瞬態溫度數據，并將這些數據后處理生成結構函數，該函數以熱阻與熱容分布曲線的形式表示從器件結點到環境的熱流路徑。通過在Simcenter FLOEFD中校準模擬的結構函數，使其與導入的測量生成的結構函數相匹配，工程師現在可以獲得高度準確的熱模型，并將其用于瞬態分析。

瞬態熱測試設備系列

Simcenter Micred T3STER SI、T3STER 、Power Tester

T3STER

Power Tester

Simcenter FLOEFD T3STER自動校準模塊

Simcenter FLOEFD自動校準模塊允許用戶導入從Simcenter Micred T3STER瞬態熱測試中基于準確測量獲得的結構函數，并將其與仿真的結構函數進行比較。之后，工程師可以利用軟件的校準模塊，通過軟件計算探索封裝模型內部尺寸和材料屬性的變化。設備與設計軟件的校準過程確保了仿真模型的瞬態熱行為與實驗數據相匹配。最終結果是一個針對瞬態分析進行了高精度校準的詳細三維模型，從而提高了設計階段的熱分析準確性，為評估電子設備或IC封裝的熱可靠性提供了有力支持。經過精確校準的瞬態熱分析模型在多種應用場景中具有極高價值：

1. 電力電子領域

在電動汽車（EV）逆變器等關鍵部件的設計中，通過利用高精度熱模型進行任務剖面分析，工程師能夠預測在各種實際駕駛工況下功率半導體器件（如IGBTs或MOSFETs）的結溫變化情況。這些信息對于確保設備在極端工作條件下不超溫、延長使用壽命以及優化冷卻設計至關重要。

2. 數字電子領域

在智能手機、平板電腦等消費電子產品中，處理器和其他關鍵組件在不同的電源模式、負載條件及節流控制策略下的熱響應模擬是十分必要的。通過對瞬態熱行為的精準建模，可以有效實現動態熱管理，防止過熱導致性能下降或硬件損壞，并優化電池續航能力。

3. 供應鏈支持與市場差異化

半導體原始設備制造商（OEM）通過提供基于T3STER等先進測試工具校準得到的詳細熱模型數據，可以顯著增強其產品對下游客戶的吸引力。這樣的數據有助于終端客戶在設計階段就充分考慮熱可靠性因素，改進整體產品設計，提高市場競爭優勢。

4. 高保真度三維降階模型構建

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

熱瞬態測試、結構函數生成以及未校準模型與校準模型對比

自動校準過程

結構函數校準細節

使用自動校準的集成封裝熱模型進行精確的瞬態響應建模