ANSYS ANSYS Icepak 热分析

软件的功能特点：

• Icepak 组件

ANSYS Icepak软件包含多个增效功能，能快速创建和模拟集成电路（IC）封装、印刷电路板和完整电子系统的电子冷却模型。模型是用拖拽预先定义的组件来简单创建的，这些组件包括机箱、风扇、封装、电路板、通风孔和散热器，这样就创建了整个电子系统。这些智能化的组件捕捉几何信息、材料属性、网格参数和边界条件，所有这些都可以参数化，用于完成敏感性研究和优化设计。

• ECAD-MCAD

为了加速模型开发，ANSYS Icepak从许多来源读入电子CAD（ECAD）和机械CAD（MCAD）数据。软件直接支持Cadence Allegro 或 Cadence Allegro Package Designer 这些EDA软件生成的IDF、MCM、BRD 和TCB文件。另外AnsoftLinks和 ANSYS Icegrb产品让ANSYS Icepak能读入Cadence、Zuken、Sigrity、Synopsys 和 Mentor Graphics这些EDA软件生成的ECAD数据。 ANSYS Icepak直接支持从中性文件格式包括STEP和IGES文件读入机械CAD数据。

• 自动的网格

ANSYS Icepak软件包含高级网格算法，能自动产生捕捉电子部件真实形状的高质量网格。选项包括六面体为主的网格、非结构六面体网格和笛卡尔网格，这样用户能在最少介入的情况下自动生成贴体网格。可以通过非一致界面局部控制网格密度，这样在同一个电子冷却模型中就能包括不同量级尺度的部件了。 在完全自动化的同时，ANSYS Icepak包含许多网格控制，能通过网格参数定制来加密网格，并且在计算费用和求解精度之间优化权衡。这种网格灵活性导致了无需妥协精度就可以达到最快速的求解时间。

• 高级数值求解器

ANSYS Icepak软件采用ANSYS Fluent CFD求解器中的尖端技术，可用于热和流体流动计算。ANSYS Icepak支持流体流动求解，并包含所有热传递模式（包括传导、对流和辐射），从而实现稳态和瞬态热流体仿真。求解器采用多重网格方案加速解收敛，可解决共轭热传递问题。

• 结果可视化

ANSYS Icepak软件包含全套定性和定量的后处理工具来生成有意义的图像、动画和报告，可方便地向同事和客户传递仿真结果。该软件还可生成结果数据的速度矢量图、等温线、流体颗粒轨迹、等值面、切面和X-Y曲线图，用于解释电子冷却仿真的结果。

• 自动DELPHI封装特征

ANSYS Icepak包含从详细封装模型抽取DELPHI封装特征的自动过程。运行不同的边界条件得到温度和热流量，然后创建优化的热网络模型。这个优化的DELPHI网络模型能很容易加入到系统级仿真中，精确地预测系统级热仿真中IC部件的接点温度。

• 自动导热系数计算

基于读入的ECAD数据，ANSYS Icepak软件能抽取印刷电路板和封装的详细导热系数图。对印刷电路板，能从电子布线和印刷电路板分层信息中得出局部各向同性的导热系数。这能精确模拟板级的导热，在预测内部温度和部件接点温度时增加了可信度。

• 焦耳热多物理场

ANSYS Icepak提供到SIwave的双向互动链接，能说明印刷电路板和封装中铜电阻损耗造成的加热问题。该连接能将SIwave的DC配电特性导入ANSYS Icepak进行热分析。耦合也能预测封装中内部温度和组件的精确结温。

• 热应力多物理场

采用ANSYS Icepak仿真，热流分析的温度数据能用ANSYS Workbench平台导入ANSYS结构力学产品。ANSYS结构力学软件能模拟线性和非线性结构力学，满足静态和动态系统要求。

• 宏定制

ANSYS Icepak包括许多宏，这些宏可用于实现常见模型构建任务的自动化。宏能协助创建不同类型的封装、PCB、散热器、热管道、热电冷却器、JEDEC测试配置和DELPHI封装特性描述。

• Icepak库

ANSYS Icepak软件中包含了大量标准电子组件库。这些库有助于快速创建电子冷却模型。库包括以下数据：

• • 材料——流体、固体和表面的材料属性
  • 风扇——几何结构和工作曲线
  • 散热器——Aavid散热器，提供部件编号
  • 热电冷却器——Melcor和Marlow TEC，提供部件编号
  • 热接口材料——热焊盘和垫圈，提供厂商部件编号
  • 过滤器——风扇空气过滤器，提供厂商部件编号
  • 封装——BGA、FPBGA和TBGA封装
• 利用Simplorer的ROM

ANSYS Icepak与Simplorer连接，能为大型系统级模型开发热网络。计算流体动力学（CFD）在大型热仿真中已经得到成功运用，但系统级CFD模型对重复性瞬态热分析来说通常还是太耗费时间了。降阶模型（ROM）可用于这种大型复杂热系统，以加速生成准确的响应：许多热系统都是线性时不变的（LTI），可在Simplorer中作为状态空间模型进行建模

• 利用DX的DoE

ANSYS Icepak可在ANSYS Workbench框架中链接到ANSYS DesignXplorer（DX）。它采用试验设计（DoE）算法，科学高效地分析设计空间，并用尖端响应面科技插入结果，就一系列给定的输入变量计算结果敏感度。

• 云解决方案

ANSYS Icepak的大型系统级仿真工作负荷可方便地从本地工作站迁移到云计算。随着产品日益复杂，我们需要更多计算资源和数据存储来进行详细的大规模系统级仿真。为应对上述要求，组织机构正转而采用云计算实现方案，以大幅降低IT流程复杂性，并能以较高的成本效率获得CAE工程师所需的HPC资源。ANSYS Icepak能方便地托管到ANSYS云计算或第三方云解决方案。

• 利用Icepak和HFSS的多物理场

ANSYS Icepak可通过ANSYS Workbench链接到ANSYS HFSS，从而进行电磁—热分析。大功率、高频应用会在金属导体和电介质上产生大量热耗散，对工作可靠性和产品鲁棒性造成消极影响。ANSYS HFSS是行业领先的高频电磁场分析和设计软件。Workbench平台中方便的拖放选项支持双向HFSS–Icepak数据传输，让用户能精确研究有关应用的电气和热元素。

• 利用Icepak和Maxwell的多物理场

ANSYS Icepak和Maxwell解决方案包提供综合的热和低频电磁场分析解决方案。ANSYS Maxwell是综合全面的电磁场仿真解决方案，可帮助工程师设计和分析3-D/2-D结构，如电机、致动器、变压器和其它电子电磁器件。

• 利用Icepak和Q3D Extractor的多物理场

ANSYS Icepak集成在ANSYS Workbench中，可将ANSYS Q3D Extractor计算得出的DC功率损耗用作热分析的来源。ANSYS Q3D Extractor软件是高级2D和3D寄生抽取工具，可帮助工程师设计电子封装和电力电子设备。