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电子组件的电热建模与可靠性预测(二)

发布时间:2024-05-19 发布时间:
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3. 降低维数

REBECA-3D在建模方面的第一个优势是降低了维数:三维问题被降阶为一组二维问题,只需进行表面结合即可。尽管传导性能取决于温度情况,也不需要进行内部几何的网格划分,不需要任何内部未知量和内部网格分割。因此,无需进行离散化处理就可将边界温度和流量计算出来。而且,REBECA-3D在降低问题维数的同时并没有牺牲精度和可靠性

维数的降低为经典数值方法提供了新的可能性:

(a) 由于没有任何内部结合,研究包括不同比例因子元(如,硅片厚度与元件长度之比)在内的一些问题也变得很容易。因此,不需要对体积进行精确的网格划分。网格长度常常符合一个细小表面的几何级数。

(b) 由于没有任何内部网格划分,产生运行问题所需的数据变得很容易,从而简化了模型。对于同一精确程度的结果,REBECA-3D所需网格数量的重要性常常比经典方法要低上一百倍。

4. 参数研究

REBECA-3D另一个有吸引力的优点是,它使得通过极少量计算而迅速方便地进行大量灵敏度研究变得更为可能。因此在表征过程中,可以通过很少的计算来来进行参数研究。这一点对于设计阶段和了解系统特别关键。因此,有可能可以根据不同参数对研究进展的影响在它们之间创建一个层次结构。通过结合高性能的数学技巧和一种基于对象概念的方法,REBECA-3D成为一种特别适合进行参数研究的工具。对边界元模型的修改完全是本地的,网格划分也可以非常迅速地进行修改。

由于REBECA-3D同时计算温度和流量,其结果比使用其他数值方法更为精确。结果的精度也通过使用经典数值方法(F.E.M和F.D.M)进行的测试以及与实验结果(液晶法、标准红外热像仪系统、专用实验装置)的比较得到了证明。上述优点带来的其他结果是:(a) 减少了计算时间。前面所述各点的结果就是,与其他软件(详细技术内容参见文献2和文献3)相比,REBECA-3D节省了时间。(b) 容易与其他软件合成。由于传导是在边界水平进行处理,因此很容易将REBECA-3D与其他热软件结合起来,以便研究关联复合的热问题。如包含多次反射的辐射、具有流体力学结构的对流等。

REBECA-3D的用途

REBECA-3D独立地应用在许多领域,用来解决大量的传导问题。在电子器件领域,从晶体管一级到PCB一级都可使用REBECA-3D。例如,可以用它来表征PCB上的元器件固化后对封装接点温度的影响。相应的模型考虑了5个尺寸因子,如:硅片的厚度为几个微米,PCB的长度为几个厘米。

对于电子元件,REBECA-3D可用于以下多种目的: (a) 工作和设计优化:包括晶体管、元器件和PCB; (b) 热性能表征; (c) 数据手册验证:Rthja(与周围环境相关)、Rthjc (与应用场合相关)、瞬态热阻抗、标准JEDEC环境、故障测试(AATC、LLTC); (d) 可靠性与性能改进:热工作范围距离;


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