​电子元件冷却中心模块Simcenter FLOEFD

电子元件冷却中心模块Simcenter FLOEFD

电子元件冷却中心模块Simcenter FLOEFD专注于电子设备的高精度热仿真分析，其独特优势在于能够无缝集成于CAD环境中实现快速建模与自动网格划分。为确保仿真结果真实可靠，关键输入参数如材料导热系数、对流换热系数等需通过经严格仪器校准的热物性测量设备获取实测数据，从而有效指导散热方案优化，显著提升电子产品热设计的准确性与效率。

电子元件冷却中心模块Simcenter FLOEFD为高功率电子设备提供精准的热管理解决方案，通过高效仿真精准预测芯片、封装及系统级散热性能，助力工程师在早期设计阶段识别过热风险。该模块依托计量校准技术，将仿真模型中的材料热导率、界面热阻及流体边界条件等关键参数与实验测试数据严格比对和误差补偿，确保预测结果与实际工况高度一致。计量校准不仅提升了热设计的可靠性与精度，更有效减少物理原型依赖，优化散热结构布局，为电子元件的稳定运行与产品快速迭代提供坚实的技术支撑。

优势

结合Simcenter FLOEFD和Simcenter Flotherm的强大的电子元件相关功能，对CAD内部的电子元件进行精确的热仿真

在CAD中提前进行强大的热设计仿真和设计空间探索，防止重新设计并消除昂贵的物理原型设计

使用Simcenter FLOEFD和Simcenter Flotherm的精选技术提供的强大功能，执行准确、快速的热分析，并使其更易于与电子和机械设计工作流程集成

验证电子元件冷却系统性能，确保可靠性和延长产品寿命

摘要

Simcenter FLOEFD是Siemens Xcelerator业务平台的一部分，该仿真软件工具可用于在产品开发早期提前进行计算流体力学(CFD)，完全嵌入到计算机辅助设计(CAD)软件中。您可以使用3D CAD几何体直接仿真流体流动和传热，而无需将数据转换到单独的分析环境。根据您的需求，有几种特定于电子元件冷却的模块可能适合您的需求。

电力电子元件的3D热仿真与BCI-ROM仿真的比较

Simcenter FLOEFD电子元件冷却中心模块将Simcenter Flotherm软件的多项关键技术与您常用的CAD环境中的Simcenter FLOEFD结合在一起，包括NX软件、Solid Edge软件、Creo和CATIA V5。它具有强大的功能，可帮助您快速准确地预测电子设备的热行为，验证电子元件冷却系统性能以实现较长的产品寿命，并轻松探索复杂电子组件的冷却方法。

Simcenter FLOEFD电子元件冷却中心模块由多个模块和功能组成，即：

Simcenter FLOEFD电子元件冷却模块

该模块提供：

用于计算导电固体中稳态直流电的焦耳热。电势和电流的计算仅在导电固体中进行，例如金属和含金属的复合材料。材料的电阻率可以是各向同性的、各向异性的或与温度相关的。

用于促进电子设备仿真的紧凑模型。该模块提供双电阻紧凑模型，该模型基于经批准的联合电子设备工程委员会(JEDEC)标准进行了测试；标准JEDEC封装外形的内置双电阻模型库；热管紧凑模型。

用于获取双轴热导率值的PCB生成器。热导率可以从PCB结构中自动得出，并且可以访问指定导体和介电材料的特性。

强大的材料库：除了基本材料外，还包括以下数据库：来自不同制造商的1,000 多种风扇；合金、陶瓷、金属、聚合物、层压板、玻璃和矿物等固体材料以及半导体；集成电路(IC)封装；单级和多级热电制冷器(TEC)；界面材料（接触热阻）；以及双电阻元件。

电子设备的仿真

Simcenter FLOEFD EDA Bridge模块

强大的Simcenter FLOEFD EDA Bridge允许用户将包含材料和集成电路(IC)热特性的详细PCB导入到Simcenter FLOEFD中，以便单独进行热分析，也可以作为更大的系统级组件的一部分进行热分析。

从EDA数据到导入3D CAD的PCB

导入的PCB可以表示为带有铜轨迹的完全详细的3D几何体、具有双轴热导率值的PCB组件或智能PCB。利用智能电路板，可通过网络组件对全布线电路板内的铜和电介质进行建模，计算效率非常高，可缩短求解时间。此外，它还允许导入PDML文件。

支持以下PCB导入文件格式：IDF、CC和CCE（Siemens Digital IndustriesSoftware的Xpedition软件和PADS软件的原生文件格式）、ODB++（用于PCB制造的中性文件格式）、ProStep（*idx、*idz、*xml）以及IPC2581B（IPC数字产品模型交换联盟的中性文件格式）。

Simcenter FLOEFD T3STER自动校准模块

该模块通过使用热测试数据进行自动校准，帮助您在仿真中实现IC封装的高保真度建模。

由于缺乏对内部结构的了解，仿真中使用的半导体封装特性数据可能与实际数据不同。Simcenter Micred T3STER硬件可快速准确地测量对外加功率阶跃的瞬态热响应。处理此结温数据可以生成结构函数，将从器件结到环境的热流路径表示为热阻与热容的曲线。

用户可以使用该模块导入测试数据，然后校准其热模型以紧密匹配结构函数。参数化研究的校准模式会搜索封装尺寸和材料属性，以符合测量要求，以便模型能够表示封装结构的热行为和材料属性，从而提供高保真度。

自动校准的封装热模型

Simcenter FLOEFD BCI-ROM和Package Creator模块

该模块允许用户生成独立于边界条件的降阶热模型(BCI-ROM)，可在任何热环境下快速、准确地建模。降阶模型是从仅传导分析中提取的，尤其适用于瞬态分析。用户指定提取的传热系数范围。BCI-ROM保留了与3D热模型在空间和时间上的高精度，同时求解速度提高了几个数量级。BCI-ROM导出文件有三种主要格式：

矩阵格式（用于独立解决方案）

VHDL-AMS格式（用于电路仿真工具电热分析，例如PartQuest Explore或 Xpedition AMS）

FMU格式（用于1D系统仿真工具，例如Simcenter Amesim软件或Simcenter Flomaster软件）

此外，Simcenter FLOEFD可以导出对一系列边界条件有效的SPICE格式的热网表。

电力电子封装的热仿真

Package Creator应用程序允许您在几分钟内从常见的IC封装系列库中快速创建基于清晰3D CAD的详细热模型几何体。要创建封装，您可以指定各种组件，例如封装材料、芯片、芯片贴装、引线框架、芯片贴装焊盘和键合线，以获得更精确的热模型。

电气元件

这种热电紧凑模型允许您通过给定元件的电阻将元件添加到直流(DC)电热计算中。计算相应的焦耳热并将其作为热源施加到实体上。电气元件分为电阻器和导线两种：电阻器元件使用提供的总电阻，而导线元件根据导线的材料特性、长度和横截面积自动计算电阻。或者，您还可以指定导线绝缘体的热阻。