介紹電子熱分析

FloEFD

------無縫嵌入MCAD環(huán)境的工程化的流體/傳熱分析軟件李中云

MECHANICALANALYSISDIVISION2MeetingAgendaTellusmoreaboutyouWhoareMentorGraphics–MechanicalAnalysisDivision?TypicalelectronicscoolingdesignissuesWhatisFloEFD?FloEFDProductFamilyandTechnologyProveninthereal-worldQuestionsandnextsteps3Aboutyourcompanyyourcompanymission…..WhatisyourCADplatform?Whatareyourmaindesignrequirements?Whatis‘driving’theinterestforCFD?WhereareyouintheCFDevaluationprocess?4前Flomerics公司，成立于1988年。是第一個研發(fā)CFD軟件專注于電子散熱的公司。

是電子冷卻領域的仿真軟件與咨詢服務的領導供應商超過65%的市場份額和增長4,000+usersites7,500+individualusersMostbluechipelectronicscompaniesarecustomers250+員工;60%在研發(fā)與支持公司總部在UKWhoareMentorGraphics–MechanicalAnalysisDivision?5完整的電子冷卻求解方案FLOTHERMFLOPCBFLOPACKFLOVENTFLOEFD6我們專注于電子冷卻業(yè)務是“ElectronicsCoolingMagazine”的出版者獨立出版，支持電子設計領域7Flomerics參與的大型電子散熱項目JEDEC–“JointElectronDeviceEngineeringCouncil”DELPHI–“DevelopmentofLibrariesandPhysical”ModelsforanIntegratedDesignEnvironmentSEED–“SupplierEvaluationandExploitationofDELPHI”PROFIT–“PredictionofTemperatureGradientsInfluencingtheQualityofElectronicProducts”其他在研項目:ADEPTSiP

EGRwithGreenwichUniversity8R&DCentersDedicatedGlobalSales&Support9CustomerSatisfactionOutstandinglevelsofcustomersatisfactionacrossallproducts/markets95%ofcustomerswouldmendFlomerics’FLOEFDproductsandservicestoothersThehighlevelonsupportgiventousfromFlomericsisnowourbenchmarkwhenlookingatallsoftwaresuppliers.”GrahamSillitoe,PrincipalMechanicalDesignEngineerFlomericsSurvey10電子冷卻的主要設計挑戰(zhàn)為什么要預測溫度?溫度降低時CMOS性能提高(計算時)可靠性預測(航天,國防)復雜結構,尤其是系統(tǒng)級!滿足供應商/客戶的熱需求多數(shù)分析是商業(yè)競爭驅動惡劣工況分析需要.設計保證需要!Source:ITRSRoadmapforAssemblyandPackaging(2006update)11設計保證:熱余量保證TJ

有熱余量:AirPCBPackageDieFlomerics擁有所有完整的熱/流分析的解決方案DiePackageHeadroomBoardAir環(huán)境溫度冷卻空氣外殼內局部溫度硅晶體溫度溫度最大工作溫度封裝外端溫度板溫

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WhatdoesEFDstandfor?EFD=工程化的CFD軟件針對產品研發(fā)仿真的虛擬測試平臺滿足專業(yè)工程師的需求允許做流動與傳熱分析,但是不需要特別的數(shù)學和數(shù)值算法經驗.用戶不需要特別的針對CFD中”C”方面的專業(yè)知識和經驗,但是必須能很好的理解CFD中“FD”(“流體動力學”)高效完成模擬13EngineeringFluidDynamicsFLOEFD：與CAD集成采用原始的實體模型自動探測流體區(qū)域支持交互設計分析為工程師所開發(fā)的適應于產品開發(fā)過程中容易應用

性價比高ComputationalFluidDynamicsCFD：與CAD分離需要轉換實體模型對流動區(qū)域進行建模每次設計更改需要重新開始為專業(yè)人士開發(fā)用戶滯后于開發(fā)過程難以使用性價比低13什么是FLOEFD?FLOEFD基于與傳統(tǒng)CFD軟件相同的理論基礎,但是卻提供全新的應用思想:14InitialconceptProductionTimeTypicalproductcycleCostPhysicalPrototype

RiskThirdPartyInvolvementOutlayFLOEFDhelpsavoidfirefightingOnlycostistime.TypicalDevelopmentCosts15FLOEFD–系列產品便捷的流動與換熱分析軟件。

CAD模型讀取/創(chuàng)建,模型定義,網格生成,求解,后處理,都在一個軟件包中.完全嵌入Pro/Engineer運行的FLOEFD.靈活的EFDlicence管理：采用多種CAD工具的客戶可以靈活運行所選擇的CAD平臺.完全嵌入CATIAV5運行的FLOEFD.FloEFDProFloEFDV5FloEFDFloEFDFlexx

外流/內流

多流域（擁有獨自流體參數(shù)）

不可壓縮/可壓縮氣體粘性流動包括亞音速，跨音速，超音速和超高音速(5-30)自動層流/湍流包括過渡求解多組分模型(甚至可達十種不相關組分)非牛頓流體(多種材料模型,溫度相關性)蒸汽模型相對濕度模型空化模型壁面粗糙度模型

多旋轉部件(轉子–靜子),考慮離心力和科氏力多孔介質模型耦合換熱（流體，固體),導熱與對流強迫對流/自然對流/混合對流面-面輻射/太陽輻射/環(huán)境輻射時間相關流動,傳熱/傳質分析帶風扇/散熱器的換熱器簡化模型熱管、多孔板、雙熱阻、PCB板、焦耳熱、TEC、風扇等簡化模型/眾多專業(yè)廠家產品性能庫以及電子散熱分析專用材料庫FloEFD-強大的求解能力17以CAD為中心用Wizard引導逐步進行項目分析自動探測流體區(qū)域智能化的自動網格劃分一次運行就能得到結果自動批處理計算自動生成MicrosoftWord&Excel報告集成MSCPatran和Pro/MECHANICA–用于結構分析熱/壓力載荷7大關鍵技術使得FLOEFD與眾不同F(xiàn)LOEFDFeatures18直接使用已有模型使用已有CAD模型自動探測流動區(qū)域7大關鍵技術使得FLOEFD與眾不同直接使用CAD幾何模型,作為精確網格生成,邊界條件應用和后處理結果可視的體源由網格高精度的代表幾何體

–非常低的離散誤差精確計算體積和面積使用CAD核心功能獲取解析的面描述使用內部的CAD函數(shù)描述原始的幾何類型(球體處理為數(shù)學的球,園柱處理為數(shù)學的園柱)基于CAD幾何的自動自適用網格加密

–這保證幾何的高精度解析.197大關鍵技術使得FLOEFD與眾不同直接應用Pro/ENGINEER模型自動探測固體之外的流體區(qū)域1.DC3–FLOEFD無縫集成Pro/ENGINEER207大關鍵技術使得FLOEFD與眾不同直接應用Catia模型自動探測固體之外的流體區(qū)域1.DC3–FLOEFD無縫集成Catia212.

工程化用戶界面為工程師開發(fā)多數(shù)工程師只需要少于8小時的培訓

Wizard引導逐步進行項目分析強大的結果分析與可視化能力自動生成基于MSOffice的結果報告7大關鍵技術使得FLOEFD與眾不同22智能矩形化自適應網格生成7大關鍵技術使得FLOEFD與眾不同根據(jù)求解精度要求自動進行固體和流體區(qū)域的網格劃分，并且自動根據(jù)幾何模型細節(jié)和結果自動調整網格密度同時支持用戶直接操作網格，手工進行網格劃分234.

修正的壁面函數(shù)應用部分單元技術進行近壁面的仿真，壁面處理不依賴于網格質量壁面流體邊界層和熱邊界層的模擬無需特殊的網格FLOEFDsimulationExperiment7大關鍵技術使得FLOEFD與眾不同24層流-過渡-湍流模擬應用統(tǒng)一的與網格無關的修正的壁面函數(shù)自動進行層流湍流模擬自動判定層流區(qū),過渡區(qū),湍流區(qū),無需指定流動特征7大關鍵技術使得FLOEFD與眾不同25自動收斂控制收斂性非常強，求解可靠一次求解成功7大關鍵技術使得FLOEFD與眾不同26“What-If”分析針對“what-if?”的特征克隆分析,不需要對模型進行重復的定義完全支持產品配置概念(FamilyTable)創(chuàng)建針對幾何參數(shù)的多設計變化方案,不需要:再次應用載荷再次定義邊界條件再次定義材料支持多CPU分析的多設計方案,同時可以對結果進行分析比較,選擇優(yōu)勢設計方案7大關鍵技術使得FLOEFD與眾不同277大關鍵技術使得FLOEFD與眾不同結果精度是關鍵因素精確的結果來自于壁面

與湍流的處理28FLOEFD與FEA的interface-EFD2COMOSWorks:直接點擊菜單輸出

29FLOEFD與FEA的interface-EFD2Mechanical30FLOEFD與FEA的interface-EFD2Patran31FLOEFD的電子散熱模塊32FLOEFD電子熱分析特征該模塊支持豐富的電子熱分析功能:焦耳熱雙熱阻緊湊模型帶庫熱管緊湊模型帶庫熱電制冷(TEC)緊湊模型帶庫PCB生成工具帶庫改進的風扇模型:旋轉,離心部件33FLOEFD電子熱分析特征大量的工程數(shù)據(jù)庫風扇庫標準的JEDEC*組件庫雙熱阻模型庫熱電制冷(TEC)庫固體材料庫(電子工業(yè))導熱膠庫Bergquist,Chomerics,DowCorning,FujipolyandThermagon輻射面庫過濾器庫*JointElectronDeviceEngineeringCouncil34焦耳加熱現(xiàn)在可以計算穩(wěn)態(tài)、導電固體的直流發(fā)熱.相關的焦耳熱特定影響自動計算包括傳熱計算.材料電阻可以是各向同性或者是各向異性的或者與溫度相關的.在汽車和能源電子許多應用方面提供一個解決方案,其中焦耳熱影響是一關鍵的物理過程(如電動馬達單元或功率分布架).容許精確的模擬計算的電損耗熱(如電子轉換的載荷損失).可以模擬PCB走線焦耳熱問題。35雙熱阻組件模型對客戶直覺上很吸引他們基于JEDEC標準做過測試.他們提供可以接受的結果精度.與傳統(tǒng)的單熱阻處理方法相比，這種方法是個很大的改進.FLOEFD中有豐富的雙熱阻模型庫支持（JEDEC標準）.*JointElectronDeviceEngineeringCouncil36多孔板該簡化模型主要用來代表多孔薄板.

它可以作為開口壓力條件或風扇條件下的增加附加條件.多孔板需要定義開孔率,開孔形狀

(圓,矩形或者規(guī)則多邊)以及孔的尺寸.計算高效準確，不需要實際對孔劃分網格.37熱管代表熱管，需要指定熱管整體有效熱阻，制定熱流進出口面.熱管性能取決于許多因素,如斜度,方向,長度等.用戶可以通過指定不同的有效熱阻模型不同的條件.筆記本和其他空間限制或者傳導冷卻的系統(tǒng)中它是很好的冷卻途徑，常用.不需要模擬復雜的兩項流.38PCB生成器得到兩個方向的導熱系數(shù)、法向和層內導熱系數(shù).PCB可以是任意方向,如：斜置板.簡單而又標準的方法決定多層PCB板特性.任意放置的PCB使得簡單而準確的模擬傾角DIMM’s.39FLOEFD的工程數(shù)據(jù)庫特點

加入了大量新的固體材料，風扇，TEC，雙熱阻部件庫.增加了導熱膠材料庫.增加了代表IC封裝的單塊庫，提供有效密度，有效導熱系數(shù).用戶可以直接獲取預定義的與電子部件相關的有效特性.庫還可以擴展.對電子散熱分析很有用40擴展的風扇庫庫里直接有眾多風扇廠家的風扇數(shù)據(jù):ComairRotronDeltaEBMETRIJMCMechatronisMicronelNMBPapstSanyoDenkiSunonYSTechUSA41ComponentMaterialLibrary直接JEDEC標準的封裝熱模型支持:CBGA,ChipArray,LQFP,MQFP,PBGA,PLCC,QFN,SOP,SSOP,TQFP,TSOP,TSSOP42TECManufacturerLibrary已有Marlow和Melcor產品43ElectronicsSolidMaterialLibrary典型電子系統(tǒng)設計所需材料.包括的材料有：Alloys,Ceramics,Glasses&Minerals,Laminates,Metals,PolymersandSemiconductors.為典型的IC封裝提供特殊的單熱阻庫.44InterfaceMaterialLibrary導熱膠材料庫：Bergquist,Chomerics,DowCorningandThermagon.通常很難獲取，這些數(shù)據(jù)都比較真實，很有價值.45FloEFDDemonstration46ManufacturersAroundtheGlobe

RelyonFlomericsCelesticaFoxconnSanminaSolectronAMDInfineonIntelMotorolaPhilipsSemiconductorSTMicroelectronicsTexasInstrumentsComputersSemiconductorsCo