FLOEFD T3STER 自动校准模块——提高电子产品散热设计的准确性

 

西门子工业数字软件FLOEFD T3STER 自动校准模块——提高电子产品散热设计的准确性

实现封装热模型结温的高精度预测（在某些情况下可实现超过99.5%的准确度）。

克服传统手动校准的耗时难题。

使用基于测量的校准，工程师能够轻松地探索不同封装尺寸（例如导热界面材料的厚度、散热器的体积和表面积等）以及材料特性（如不同材料层的热导率、比热容、密度以及热扩散系数）对模型预测精度的影响。

利用校准的高精度瞬态热模型，在CFD（计算流体动力学）软件中更好地评估热设计可靠性，并验证降低成本的策略。

Simcenter FLOEFD的自动校准模块作为嵌入式CAD /CFD软件的一部分，通过快速便捷地将热模型与热瞬态测试数据进行校准，显著提升了热分析的准确性。

自动热模型校准提升热分析的精确度在应对现代电子产品日益严苛的设计要求时显得尤为关键。将仿真结果精准匹配实测数据已被验证为构建极高保真度组件热模型的有效途径，但传统的手动模型调整与校准过程往往会消耗大量时间与资源。作为西门子Xcelerator产品组合的一部分，Simcenter测试与仿真工具提供了独特的自动校准技术。Simcenter Micred T3STER是一款先进的热瞬态测试解决方案，适用于集成电路封装、功率半导体、LED及电子系统的热特性表征。采用电压法测试，可获得公认的高精度、高重复性的瞬态温度响应测量结果。在对电子设备或IC封装进行典型热测试时，精确测量被测器件加热或冷却过程中功率阶跃变化导致的瞬态温度数据，并将这些数据后处理生成结构函数，该函数以热阻与热容分布曲线的形式表示从器件结点到环境的热流路径。通过在Simcenter FLOEFD中校准模拟的结构函数，使其与导入的测量生成的结构函数相匹配，工程师现在可以获得高度准确的热模型，并将其用于瞬态分析。

瞬态热测试设备系列

Simcenter Micred T3STER SI、T3STER 、Power Tester

 

T3STER

Power Tester

Simcenter FLOEFD T3STER自动校准模块

Simcenter FLOEFD自动校准模块允许用户导入从Simcenter Micred T3STER瞬态热测试中基于准确测量获得的结构函数，并将其与仿真的结构函数进行比较。之后，工程师可以利用软件的校准模块，通过软件计算探索封装模型内部尺寸和材料属性的变化。设备与设计软件的校准过程确保了仿真模型的瞬态热行为与实验数据相匹配。最终结果是一个针对瞬态分析进行了高精度校准的详细三维模型，从而提高了设计阶段的热分析准确性，为评估电子设备或IC封装的热可靠性提供了有力支持。经过精确校准的瞬态热分析模型在多种应用场景中具有极高价值：

1. 电力电子领域

在电动汽车（EV）逆变器等关键部件的设计中，通过利用高精度热模型进行任务剖面分析，工程师能够预测在各种实际驾驶工况下功率半导体器件（如IGBTs或MOSFETs）的结温变化情况。这些信息对于确保设备在极端工作条件下不超温、延长使用寿命以及优化冷却设计至关重要。

2. 数字电子领域

在智能手机、平板电脑等消费电子产品中，处理器和其他关键组件在不同的电源模式、负载条件及节流控制策略下的热响应模拟是十分必要的。通过对瞬态热行为的精准建模，可以有效实现动态热管理，防止过热导致性能下降或硬件损坏，并优化电池续航能力。

3. 供应链支持与市场差异化

半导体原始设备制造商（OEM）通过提供基于T3STER等先进测试工具校准得到的详细热模型数据，可以显著增强其产品对下游客户的吸引力。这样的数据有助于终端客户在设计阶段就充分考虑热可靠性因素，改进整体产品设计，提高市场竞争优势。

4. 高保真度三维降阶模型构建

借助Simcenter FLOEFD软件中的BCI-ROM（边界条件独立降阶模型）模块和Package Creator模块，可以从复杂的三维热模型中提取出简化但保持较高准确度的模型。这种降阶模型能够在保证仿真结果可靠性的前提下，极大地提升仿真的计算速度，使得大型系统级别的热管理和性能评估成为可能，尤其适用于多物理场耦合的复杂仿真场景。

热瞬态测试、结构函数生成以及未校准模型与校准模型对比

自动校准过程

结构函数校准细节

使用自动校准的集成封装热模型进行精确的瞬态响应建模