芯片封裝建模工具-Simcenter Flotherm Package Creator介紹

利用Simcenter Flotherm Package Creator芯片封裝工具可以幫助你在幾分鐘內(nèi)創(chuàng)建出一個(gè)常用的IC封裝詳細(xì)模型，Package Creator可以基于CAD來創(chuàng)建簡潔的熱模型，能夠大大減少建模時(shí)間和常見錯(cuò)誤。

隨著電子產(chǎn)品的多元化，社會上所有的行業(yè)都不同程度的增加了其領(lǐng)域產(chǎn)品的復(fù)雜性，特別是在汽車和運(yùn)輸、航空航天和國防、電子和半導(dǎo)體以及消費(fèi)類產(chǎn)品行業(yè)的影響尤為突出。雖然產(chǎn)品的復(fù)雜性在增加，但產(chǎn)品設(shè)計(jì)的時(shí)間和預(yù)算卻在減少，同時(shí)功率密度也在增加。

這使得有效地散熱變得更加困難，從而降低產(chǎn)品性能和導(dǎo)致可靠性問題，并進(jìn)一步導(dǎo)致產(chǎn)品安全性問題。 Simcenter Flotherm Package Creator可以幫助熱工程師在幾分鐘內(nèi)創(chuàng)建精確詳細(xì)的熱模型，還支持快速、高保真的熱設(shè)計(jì)，讓公司能夠更快地完成熱設(shè)計(jì)活動，且不需要重新制作印刷電路板。 ?

一、Package Creator的優(yōu)勢

涵蓋所有主流芯片封裝

生成精確的三維CAD模型

附帶所有材料和熱特性，可以在Simcenter中使用FlothermXT和Simcenter FLOEFD(作為電子散熱的一部分)

準(zhǔn)確預(yù)估作為熱可靠性主要指標(biāo)的結(jié)溫

默認(rèn)向?qū)Э焖俳＃哂型暾某蜂N和重做功能

模型符合JEDEC標(biāo)準(zhǔn)

芯片上可建金屬導(dǎo)電3D結(jié)構(gòu)以及bond wire 焊接導(dǎo)電線3D結(jié)構(gòu)；芯片die可映射功率密度（power-map）

使用Simcenter T3STER 和Simcenter POWERTESTER 測試得到的結(jié)構(gòu)函數(shù)校準(zhǔn)Package Creator建立的詳細(xì)3D模型，在時(shí)間和空間上預(yù)測節(jié)溫，實(shí)現(xiàn)超過99%統(tǒng)計(jì)精度

已創(chuàng)建的FloTHERM中的封裝設(shè)計(jì)可讀入、修改和保存；根據(jù)設(shè)計(jì)變更，可更新封裝模型或創(chuàng)建相同產(chǎn)品的系列封裝模型而成模型庫 ?

二、Package Creator提供的解決方案

Package Creator可以支持16種主流的芯片封裝家族。如果接受Package Creator的默認(rèn)設(shè)置，工程師們可以在系統(tǒng)內(nèi)直接導(dǎo)入創(chuàng)建器模型，這樣僅需幾分鐘內(nèi)甚至幾秒鐘就可創(chuàng)建一個(gè)模型。

圖1 Package Creator提供支持的16種主流芯片封裝家族

Package Creator模塊可直接導(dǎo)入Simcenter Flotherm XT，然后將其轉(zhuǎn)換為基于Parasolid為基礎(chǔ)的CAD。這些模型是由參數(shù)化和自動生成的，也就意味著可以擺脫CAD建立幾何圖形錯(cuò)誤，無需模型簡化，簡單地即插即用!

半導(dǎo)體公司和封裝公司可以使用Package Creator為其客戶創(chuàng)建模型，而系統(tǒng)集成商和其他最終用戶公司可以使用Package Creator創(chuàng)建供應(yīng)鏈中無法獲得的封裝的熱模型。

三、Package Creator支持的封裝類型

Peripheral Packages周邊封裝:

LQFP, TQFP, MQFP, SSOP, TSOP, TSSOP, SOP, QFN

Ball Grid Arrays球網(wǎng)格陣列:

FOWLP, Wirebond PBGA, Flip Chip PBGA, Chip Array

Power Discrete Packages功率分立封裝:

Thin TO263, TO263, TO220, TO252

四、Package Creator功能介紹

基于Wizard-based的工作流程

Package Creator會基于Wizard-based的工作流程來引導(dǎo)您完成創(chuàng)建封裝的步驟，首先選擇封裝樣式并為封裝命名、設(shè)置熱功率以及可選的裸片大小(如果已知)。系統(tǒng)會自動為所有其他結(jié)構(gòu)、材料參數(shù)提供默認(rèn)值，這些參數(shù)可以在向?qū)Ы＿^程中修改。

圖2 在Package Creator中選擇封裝類型與尺寸

圖3 創(chuàng)建封裝中焊線結(jié)構(gòu)、芯片尺寸、die功率及尺寸、

QFN封裝厚度選擇

圖4隱藏了封裝外殼但顯示鍵合線屬性的QFN封裝

基于SmartPart的搭建

Package Creator內(nèi)嵌的FloTHERM Smartparts工具可以基于各種幾何參數(shù)，快速建立詳細(xì)3D芯片封裝模型，而材料屬性參數(shù)都可以修改編輯。

這些參數(shù)，如芯片、鍵合線、芯片連接等是SmartParts內(nèi)部的封裝創(chuàng)建提供的參數(shù)化定義，一些參數(shù)可以在不同的細(xì)節(jié)層次建模，例如：鍵合線可以用每條線的全部幾何細(xì)節(jié)來表示，也可以用每個(gè)鍵合線區(qū)域的緊湊表示；Die可以是單個(gè)電源，也可以是指定為表格或從文件導(dǎo)入的功率圖。

圖5利用FloTHERM Smart Parts 建立詳細(xì)封裝三維結(jié)構(gòu)

詳細(xì)模型的熱校準(zhǔn)

可以通過Simcenter T3STER和Simcenter POWERTESTER測量實(shí)際芯片在不同環(huán)境下的熱瞬態(tài)響應(yīng)。使用帶有額外的校準(zhǔn)許可證的Simcenter Flotherm XT Ultra 版本，可以根據(jù)測量數(shù)據(jù)自動校準(zhǔn)詳細(xì)的熱模型，調(diào)整模型參數(shù)使其與實(shí)際芯片的響應(yīng)相匹配，從而在空間和時(shí)間上提供超過 99% 的仿真精度。

圖6使用Simcenter Flotherm Package Creator創(chuàng)建多種封裝模型，可用于在Simcenter FlothermXT中進(jìn)行PCB熱分析

材料庫

Package Creator擁有自己的材料庫，也可以導(dǎo)入其他材料庫，比如Flotherm XT的整個(gè)數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)材料可以復(fù)制或修改，當(dāng)然也可以添加新的材料。材料具有各向同性、雙向異性或正交三向異性熱傳導(dǎo)率。所有材料參數(shù)選項(xiàng)都支持通過表格定義的溫度函數(shù)的熱導(dǎo)率，為我們提供了充分的靈活性。

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審核編輯：劉清