PCB部落格 - 如何建立準確的IC封裝模型？

如何建立準確的 IC封裝 模型是電子元器件級和系統級熱模擬的關鍵問題和挑戰. 建立準確有效的IC封裝模型對電子產品的熱設計至關重要. 對於包含大量 IC封裝, 更重要的是提高 IC封裝. 為了提高任務的及時性和節省計算資源，需要一個方便快捷的模型庫. 接下來的兩篇文章將簡要討論工程中常用的IC封裝模型的類型, 並介紹 IC封裝 Simcenter Flotherm中的建模方法.

IC封裝建模主要分為兩類：詳細熱模型（DTM）和緊湊熱模型（CTM）。

一點一

詳細建模DTMDTM是使用類比工具盡可能具體地類比和複製IC封裝的實際物理結構和資料，通常與IC封裝的CAD模型相結合。 囙此，從外觀上看，DTM總是與實際的IC封裝相似。 然而，詳細模型還將根據所研究問題的要求適當簡化封裝中的組件，例如用整體尺寸一致的立方體替換BGA焊球陣列，用具有給定銅含量的襯底替換實際襯底佈線，等等。 量測工具和類比工具的組合還可以校準DTM，將DTM結構功能與實際包結構功能之間的誤差降低到3%以下。 本文的第二部分將進一步討論Simcenter Flotherm的模型校準功能。

DTM具有高精度，並且與邊界條件無關。 它通常用於晶片或封裝設計和製造，例如典型的封裝參數表徵、封裝設計優化等。然而，由於IC封裝內部組件的尺寸差異較大，DTM將生成過大的網格，降低模擬效率。 囙此，對於板級類比，建議僅對重要的包進行詳細建模，而系統級或更高級別的類比，因為它包含大量的包，通常不使用DTM，而是使用CTM描述。

一點二

緊湊型建模CTMCTM是一種行為模型，它不類比IC封裝的實際物理結構或資料，而是類比IC封裝對環境的熱力學響應。 它旨在準確預測幾個關鍵位置（如節點、外殼和引線）的溫度，通常以熱阻熱容網絡的形式。

最常用的兩種CTM是雙熱阻（2R）模型和DELPHI模型。 2R模型是最簡單、使用最廣泛的。 它的結構如下圖所示，包括三個節點：接線、外殼和電路板。 JEDEC相關標準定義了測量方法，可參攷。

2R模型的優點是結構簡單明瞭，可以通過實驗量測熱阻，囙此廣泛應用於多個封裝的板級或系統級建模； 然而，其構造方法决定了2R模型在特定工作條件下的誤差無法預先計算。

考慮到2R模型的優缺點，建議在設計初期使用2R模型粗略預測結溫。 在設計的後期，2R模型比比溫度/熱流預測更適合於參數比較分析。

近年來, 越來越多的供應商開始為 IC封裝 方便用戶熱類比分析的產品, DELPHI模型的普及率正在提高. 一些電子熱類比軟體工具, 例如Simcenter Flotherm, 還為用戶提供大量範本，以方便快速地建立DELPHI模型和其他CTM或DTM. 下一個, IC封裝 本文將介紹在Simcenter Flotherm中建立各種熱模型的方法.