芯片封装建模工具-Simcenter Flotherm Package Creator介绍

利用simcenter flotherm package creator芯片封装工具可以帮助你在几分钟内创建出一个常用的ic封装详细模型,package creator可以基于cad来创建简洁的热模型,能够大大减少建模时间和常见错误。
随着电子产品的多元化,社会上所有的行业都不同程度的增加了其领域产品的复杂性,特别是在汽车和运输、航空航天和国防、电子和半导体以及消费类产品行业的影响尤为突出。虽然产品的复杂性在增加,但产品设计的时间和预算却在减少,同时功率密度也在增加。
这使得有效地散热变得更加困难,从而降低产品性能和导致可靠性问题,并进一步导致产品安全性问题。 simcenter flotherm package creator可以帮助热工程师在几分钟内创建精确详细的热模型,还支持快速、高保真的热设计,让公司能够更快地完成热设计活动,且不需要重新制作印刷电路板。  
一、package creator的优势
涵盖所有主流芯片封装
生成精确的三维cad模型
附带所有材料和热特性,可以在simcenter中使用flothermxt和simcenter floefd(作为电子散热的一部分)
准确预估作为热可靠性主要指标的结温
默认向导快速建模,具有完整的撤销和重做功能
模型符合jedec标准
芯片上可建金属导电3d结构以及bond wire 焊接导电线3d结构;芯片die可映射功率密度(power-map)
使用simcenter t3ster 和simcenter powertester 测试得到的结构函数校准package creator建立的详细3d模型,在时间和空间上预测节温,实现超过99%统计精度
已创建的flotherm中的封装设计可读入、修改和保存;根据设计变更,可更新封装模型或创建相同产品的系列封装模型而成模型库  
二、package creator提供的解决方案
package creator可以支持16种主流的芯片封装家族。如果接受package creator的默认设置,工程师们可以在系统内直接导入创建器模型,这样仅需几分钟内甚至几秒钟就可创建一个模型。
图1 package creator提供支持的16种主流芯片封装家族
package creator模块可直接导入simcenter flotherm xt,然后将其转换为基于parasolid为基础的cad。这些模型是由参数化和自动生成的,也就意味着可以摆脱cad建立几何图形错误,无需模型简化,简单地即插即用!
半导体公司和封装公司可以使用package creator为其客户创建模型,而系统集成商和其他最终用户公司可以使用package creator创建供应链中无法获得的封装的热模型。
三、package creator支持的封装类型
peripheral packages周边封装:
lqfp, tqfp, mqfp, ssop, tsop, tssop, sop, qfn
ball grid arrays球网格阵列:
fowlp, wirebond pbga, flip chip pbga, chip array
power discrete packages功率分立封装:
thin to263, to263, to220, to252
四、package creator功能介绍
基于wizard-based的工作流程
package creator会基于wizard-based的工作流程来引导您完成创建封装的步骤,首先选择封装样式并为封装命名、设置热功率以及可选的裸片大小(如果已知)。系统会自动为所有其他结构、材料参数提供默认值,这些参数可以在向导建模过程中修改。
图2 在package creator中选择封装类型与尺寸
图3 创建封装中焊线结构、芯片尺寸、die功率及尺寸、
qfn封装厚度选择
图4隐藏了封装外壳但显示键合线属性的qfn封装
基于smartpart的搭建
package creator内嵌的flotherm smartparts工具可以基于各种几何参数,快速建立详细3d芯片封装模型,而材料属性参数都可以修改编辑。
这些参数,如芯片、键合线、芯片连接等是smartparts内部的封装创建提供的参数化定义,一些参数可以在不同的细节层次建模,例如:键合线可以用每条线的全部几何细节来表示,也可以用每个键合线区域的紧凑表示;die可以是单个电源,也可以是指定为表格或从文件导入的功率图。
图5利用flotherm smart parts 建立详细封装三维结构
详细模型的热校准
可以通过simcenter t3ster和simcenter powertester测量实际芯片在不同环境下的热瞬态响应。使用带有额外的校准许可证的simcenter flotherm xt ultra 版本,可以根据测量数据自动校准详细的热模型,调整模型参数使其与实际芯片的响应相匹配,从而在空间和时间上提供超过 99% 的仿真精度。
图6使用simcenter flotherm package creator创建多种封装模型,可用于在simcenter flothermxt中进行pcb热分析
材料库
package creator拥有自己的材料库,也可以导入其他材料库,比如flotherm xt的整个数据库。数据材料可以复制或修改,当然也可以添加新的材料。材料具有各向同性、双向异性或正交三向异性热传导率。所有材料参数选项都支持通过表格定义的温度函数的热导率,为我们提供了充分的灵活性。


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