电子组件的电热建模与可靠性预测（二）

　　热阻Rja也可通过用REBECA-3D软件模拟PCB上所安装的封装来快速计算。REBECA-3D可以考虑所有的PCB信息(敷铜层、FR4层以及过孔等)。该软件也自动考虑环境条件，用来计算模型各表面的对流交换，包括PCB的方向(重力方向)和辐射热迁移。

　　这些类型的建模对于确保电子器件封装的热性能和优化设计很有帮助。瞬态热阻抗Zth的计算也可以通过在瞬态仿真中考虑占空比来实现。

　　2. 热-电冷却器建模(光电应用)

　　光电二极管的可靠性和寿命是通过热电冷却器的热量管理来保证的。要通过选择适当的热电冷却器(面积、最大强度、组数等)，并控制恰当使用强度以获得适合温度的方法来优化设计常常是一个困难。

　　通过向用户提供模拟任何一种热电冷却器和自动寻找工作强度的可能性，REBECA-3D克服了这个困难。

　　3. 电热模拟(工作模式)

　　在电子元件的寿命期间，强度和电压是时间的函数。由于整个几何中的耗散功率取决于强度和温度，我们需要考虑工作曲线(V(t)、I(t))，才能更好地模拟功率损失的局域化和密度。

　　在瞬态仿真过程中，强度和电压值需要对整个几何中的功率密度值进行计算，它可用来计算每个时刻的温度场。在瞬态仿真中，依赖于温度的材料特性(热传导性、密度、比热)自动发生变化，硅材料尤其如此。 (图9)

　　4. 功率电子器件中的电-热-流体仿真

　　功率电子器件的可靠性和寿命取决于温度。今天，随着大规模集成换能器的出现，高密度功率必须通过异质材料来实现。因此，全局性的热分析对于优化工作能力和可靠性已具有决定意义。

　　传统的热研究建立在等价RC电路或有限元传导模型的基础之上，只模拟组件中硅片与基板之间的热传导。因此，对冷却系统的模拟只采用了固定的温度或恒定的对流系数。

　　为了改进功率电子器件中的热管理，我们提出了一个全局性的方法：

　　通过使用热电偶，我们首次对测量和仿真的结果进行了比较，其差异通常小于3%。其次，我们使用了一个对表面有着相同发射率的红外摄相机。如图13所示，仿真结果和测量结果具有相同的形状，并且其最大温度值相同。热模型和热散发模型得到了完整的验证。 (图13)