2抵抗模型 — CAE术语解说
2抵抗模型
老师,在半导体封装的热分析中经常看到"2抵抗模型"这个词,这到底是什么?
集成电路芯片的发热可以简洁地表达为热模型。从芯片的结点(接合部)到外壳上表面的热阻 θ_JC 和从结点到基板侧的热阻 θ_JB 这两个参数就可以近似封装的热特性。在JEDEC标准中得到规范化。
定义
只用两个阻力就能表达吗? 感觉太简单了吧?
确实如此,也有一定的局限性。但在基板上安装数百个集成电路的系统级热分析中,没有余力来详细建模每一个封装。这就是2抵抗模型的用武之地了。比如想看整个服务器主板的温度分布时,用2抵抗模型替换每个BGA封装可以大幅降低计算成本。
热分析中的作用
在热分析中怎么使用呢?
将封装表示为长方体块,上表面分配θ_JC,下表面分配θ_JB热阻。设定发热量Q后,可以用结点温度 Tj = Ta + Q × θ_JA 的形式求出。像Flotherm这样的热设计工具中已经内置了JEDEC模型。
热传导的基础方程式是这样的。2抵抗模型可以说是把这个方程式简化到极致的结果。
但是散热片的有无和空气流动的条件会改变热的流动方式吧。2抵抗模型能应对吗?
这是很重要的一点,θ_JC 和 θ_JB 的定义方式使它们不依赖于边界条件。所以不论是装散热片还是自然对流都可以用同样的值。不过如果要求更高的精度,应该切换到有更多节点的DELPHI模型。
相关术语
能告诉我相关的术语吗?
DELPHI模型好像是上位版本的感觉。先用2抵抗模型掌握整体,然后在有问题的地方用DELPHI详细分析,这样的流程比较好吧。
正是这样的工作流程在实际工作中最常见。用2抵抗模型对整个系统进行筛选,只把温度苛刻的封装替换成详细模型。在设计初期,只需要用数据手册中的θ_JC值就能进行足够的分析,这是2抵抗模型的强项。
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