上一篇文章我們介紹了IC封裝建模的分類以及如何在Simcenter Flotherm中實現不同精度的手動建模，接下來我們來了解一下Flotherm提供的其他建模方法。

03Flotherm PACK 與 Package Creator

3.1

Flotherm PACKFlotherm PACK是第一個符合JEDEC標準的在線IC封裝數據庫，提供三十余種IC封裝和換熱器模板，用戶根據設置向導，只需要點擊幾次鼠標就可以參數化指定封裝設計，按照一般流程需要幾天時間才能構建完成的封裝熱阻模型，可以在幾分鐘時間內完成。用戶也可以自行修改芯片、導熱膠、引腳/焊球等任何部件的尺寸及材料性質。

Flotherm PACK可以自動創建2R和DELPHI模型兩種CTM，以下圖所示的TSOP封裝為例，自動生成對應節點的熱阻值，DELPHI模型還給出了與DTM之間的結溫誤差。CTM能夠以Compact Component或Network Assembly的格式下載并導入Flotherm直接使用。

類似地，Flotherm也可以自動生成該TSOP的DTM，包括初步的網格劃分，如下圖所示，可以直接導入Flotherm中進行仿真計算。Flotherm PACK還是一個雙向的封裝數據庫平臺，若用戶在仿真和設計過程中對封裝進行了一些修改，可以將修改后的模型上傳回去，并生成對應的CTM，簡化該封裝的建模。用戶可以建立專屬的模型數據庫，為后續設計和仿真任務中的信息重用提供了便利。

Flotherm PACK還提供封裝板級測試建模，同樣根據向導，用戶可以在封裝DTM的基礎上生成PCB板模型，定義其材料組成和熱學性質，并下載導入Flotherm進行測試仿真分析，幫助用戶提高IC封裝仿真測試的工作效率。

3.2

Package CreatorPackage Creator是為Simcenter Flotherm XT用戶免費提供的客戶端IC封裝建模數據庫，與Flotherm PACK類似，Package Creator也提供了大量符合JEDEC標準的封裝模板和建模向導如下：

Package Creator的模板類型更為豐富，但目前只支持創建封裝的DTM模型和2R模型。如下圖的QFN，該模型可以以XTXMLA格式直接導入Flotherm XT或FloEFD。

Model Caliabration是Simcenter Flotherm、Flotherm XT和FloEFD提供的，通過封裝的結構函數分析熱流通路，以T3STER瞬態熱分析系統測量結果為基準，對封裝數值模型進行參數校準的功能。

我們知道，對封裝進行仿真建模時，有些參數若沒有供應商提供的數據，是很難確定其準確值的，比如說芯片的有效發熱面積、Die Attach的實際厚度等等。事實上，即使是供應商提供的數據，也可能存在缺失或模糊。另外，即使是相同批次的封裝，填充附著表面之間微小間隙的導熱界面材料（TIM）層也可能會顯示出很大的差異。這些不確定因素影響了封裝仿真建模的準確性，尤其是當系統功耗或環境邊界條件經歷瞬態變化時，重復的瞬態熱可能會在封裝的材料界面處產生剪切應力，導致分層/撕裂，引起熱阻的變化，甚至帶來熱失效的嚴重后果。故而我們更需要一個能夠準確表征封裝熱傳遞路徑的模型，用于高精度的熱設計。

如何準確地表征封裝熱傳遞路徑？可以用結構函數。當仿真模型的結構函數與實驗測量得到的結構函數一致時，我們就可以認為仿真模型具有與實際封裝一樣的傳熱性質。在任意功耗工況下，仿真模型與實際封裝具有一致的三維溫度場和瞬態熱特性。關于結構函數和T3STER測量系統的原理，可以點擊文末“閱讀原文”閱讀更詳細的介紹，這里不做過多展開。Flotherm提供了目前市面上唯一的熱仿真與熱測試相結合的模型校準技術，原理即通過調整IC模型中的設計參數改變仿真模型結構函數，去貼合實驗測量獲得的結構函數曲線，本質上是一個參數優化的過程。Flotherm內嵌的設計優化模塊Command Center為這個過程提供了便捷的工具。用戶可以一鍵導入T3STER測量的結構函數，直觀地與Flotherm模型的結構函數進行對比，如下圖所示：

可以一鍵校核實驗與Flotherm 仿真的邊界條件是否一致；可以很方便地選擇并自定義需要校準的參數及其范圍。用戶不需要擁有優化算法相關的專業知識，只要定義DoE試驗次數，Flotherm就可以自動生成設計、迭代循環并給出最終的校準結果及精度，如下圖。經校準的Flotherm模型結構函數精度可以超過99%。用戶還可以對結構函數進行更有針對性的分段校準，或者校準多條熱通路。

05總結

Simcenter Flotherm是西門子工業軟件提供的專門針對電子散熱開發的熱仿真工具。為了方便熱設計工程師更快、更準確地進行散熱分析和設計，Flotherm提供了多粒度、多精度的多種IC封裝建模方法，以及獨特的仿真-測試相結合的模型校準功能。工程師在設計的不同階段可以根據需求選擇最合適的方法，達到仿真設計結果和時間成本的最優平衡。

責任編輯：haq