整合精确测量与热模拟完美解决IC可靠性挑战

今天的热分析软件速度很快、很精确且容易使用，但在实际应用中，仍存在着几项主要挑战。特别是针对LED和高整合的IC封装设计，良好的热设计已经成为确保产品品质的关键。

为了因应新一代高整合IC和LED这类元件对可靠性的需求，Mentor Graphics提出了一种整合精确测量与热模拟的解决方案，该方案包含了Mentor的T3Ster热传暂态测试工具，以及FloTHERM软件，希望能提供从设计到制造的完整热分析方案。

今天，对LED和IC封装的热分析而言，仍面临着几项巨大挑战，Mentor Graphics系统设计部市场开发总监John Issac说首先，是必须从IC封装和LED供应商处获得精确的元件热资讯。但许多供应商仅能提供大约的热耗散资料，如几瓦等。

其次是必须对元件的热路径和势垒做精确表征；以及建立包含系统热分析的元件热模型──这部份将需要专长于热分析的专家，而且非常难以验证。最后是必须在产品出货前完成热分析软件的系统级验证。

而透过整合T3Ster和FloTHERM软件，"我们成为首次提供软硬件整合方案的EDA公司，" Issac说。这种组合可优化设备、子系统和整个系统的热管理，让设计者能优化LED和IC封装设计，以达到更好的散热效果。举例来说，当设备原型制作完成后，设计师便能从热分析的角度出发来表征元件特性，并在子系统与全系统级针对FloTHERM热软件模拟建立精确模型。最终，系统整合商可使用T3ster硬件进一步验证其热管理方案。

对LED或IC封装来说，过多的热会加速电子系统故障。因此，管理由IC封装产生的热，已经成为元件设计中的一大重点，Issac说。

FloTHERM是Mentor开发的热模拟产品，能让工程师使用先进的CFD技术模拟电子系统中的气流、温度和热传导以实现虚拟原型。透过使用精确热分析功能，工程师在建构实体原型前便能自动评估测试设计方案。而在结合了T3Ster后，设计师则可透过真实的热测试和热封装特性，来获取精确的模拟分析模型。

在一个电子系统中，温度通常是导致系统失效的主要原因，所占比重达55%，"Issac说。其次还包括了振动、湿气和粉尘等。而今天的电子产品不断提高的复杂性和持续微缩的体积，则进一步导致了热问题，这已经是当今电子产业面临的最重大挑战。

为了确保产品可靠性，必须为从元件到系统级的设计提供完善的热分析方案。Mentor指出，在该公司提出的解决方案中，封装特性测试能预见封装结构的热阻和热容。模拟分析软件能为工程师提供所测试的结构具体部位的资讯。然而，在建模过程中热介面材料较难处理，这是因为无法精确地确定其传导率和厚度。因此，T3Ster进行的热封装测试是以这些材料的阻抗为基础，可用来在FloTHERM 中建立精确的模型。