如何利用ICEPAK进行热仿真分析，简单易学

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微型化、多密度和高功率是当今电子设备的主流发展趋势，集成芯片更是这一发展趋势的典型代表。集成芯片应用领域众多，诸如手机、电脑、PAD等常见电子设备更是离不开芯片，但是芯片的设计与制造并非易事，芯片设计过程要考虑的问题众多，散热设计就是不得不面对的问题，如果不能有效解决芯片散热问题，设计出来的芯片能分分钟让你的手机变成暖手宝。

笔者从事过一段时间的芯片散热结构设计，针对芯片散热问题，常用的方法是借助热仿真软件进行仿真计算。下面就简单介绍下如何利用热仿真软件ICEPAK进行集成芯片的散热分析。

案例以集成了众多芯片的上下两层PCB板结构为例，下层PCB板称为载板，上层PCB板称为子板，载板和子板上各有一片重点温控芯片，记名为FPGA_zaiban和FPGA_ziban。

仿真计算模型

建模分析步骤如下：

1.利用Cabinet建立流场计算区域（不等同于壳体结构尺寸），在Geometry选项卡内设置流场计算域的大小。

流场计算域建立

2.利用Model→Create Object→Blocks/Printed Circuit Boards功能建立PCB板和芯片模型，并在Geometry和Properties选项卡内赋予每个模块对应的尺寸参数和热力学属性。

PCB板及芯片建模

3.利用Model→Create Object→Enclosure功能流场包围区域，即实物的壳体尺寸边界。并在Geometry选项卡下设置尺寸参数，在Properties选项卡下设置边界参数。

物理边界赋值

4.利用Model→Create Object→Heat sinks功能建立翅片式散热器结构，并在Geometry选型卡下设置散热器整体尺寸参数，在Properties选项卡下设置散热器的翅片厚度和翅片间距等特性参数。

翅片式散热器结构建模

5.利用Model→Create Object→Grille功能创建出风口模型，并在Geometry选项卡下设置尺寸参数，在Properties选项卡下设置开孔率和风速流向等参数。

出风口建模

6. Model→Create Object→Fans功能建立风机模型，并在Geometry选项卡下设置风机尺寸参数，在Properties选项卡下设置Fan type（风机类型）、Flow direction（流向）和Flow type（风机特性）等参数。

风机建模

9.利用Mesh Control功能进行网格划分。

网格划分

10.在左侧Problem setup菜单下Basic parameters选项卡设置湍流方程和环境温度等参数，在Solution settings菜单下的Basic settings、Parallel settings等选项卡下设置迭代次数、并行运算等参数。

计算初始参数设置

11.运行Solve→Run solution模块进行求解计算，经迭代计算至收敛为止，得出系统内部温升分布。

系统温升分布图

根据仿真结果，系统内部最高温升为82.03℃，远低于案例中芯片设计的最高耐热温度120℃的要求。通过分析可以确认芯片散热设计符合要求，且热设计余量较大，下一章将据此进一步阐述如何利用ICEPAK对散热器结构进行优化分析，进而辅助设计最优参数的散热器结构，敬请关注。