2024年10月30日，西门子工业软件发布了最新的Simcenter Flotherm 2410版本，主要内容包括：

 

1）实现PCB热分析结果可视化；

2）优化降阶建模；

3）支持查看导入的PCB和 Die 材料属性数据，获取导热率的变化。

 

这些增强功能将帮助工程师更高效地进行热仿真与热设计决策，为电子散热管理提供更有力的支持。

 

01 PCB图：关键组件热分析结果可视化

 

Simcenter Flotherm 2410 对PCB热分析结果的可视化处理进行了显著改进，并优化了表格结果查看。

 

在新版本中，使用新推出的PCB图进行后处理，可以一键生成图表，让您直观地了解热性能，从而专注于需要改进热设计的关键部位。在PCB图中，您可以根据以下方式生成PCB图：

 

1）根据壳温(Tc), 结温 (Tj)或平均温度；

2）根据温度差值( Tj-Tjmax 或Tc-Tcmax) ；

3）根据设置的最高允许温度，突出显示通过、边缘状态、未通过的组件；

4）根据功率或功率密度。

 

所有可用的PCB图类型如上所示，左侧为平均温度图，右侧为组件功率图

 

使用Simcenter Flotherm EDA Bridge工具创建的PCB部件均可生成PCB图。

 

02 轻松识别通过/未通过/边缘状态的组件，进一步优化PCB热分析

 

PCB可能会包含成百上千个组件，使用表格按温度和功率排序是常见的方法。但是，它无法直观地展现组件分布和位置情况，难以发现热设计问题。而在新版本中，您可以快速直观地识别超出或未超出最高允许工作温度的组件，对确定优先在何处改进热设计非常有价值。

 

在新版本Flotherm 2410 中，PCB图提供了一种可视化解决方案。现在您可根据每个组件的最高允许工作温度，按红色（不通过）、橙色（边缘状态）、绿色（通过）对组件进行分级显示。您可以在“分析模式首选项（Analyze Mode User Preferences）”中设置边缘状态的温度范围。

 

 

接下来通过一个简单的示例来展示机箱内PCB热分析。模型包含多种组件，使用立方体、双热阻模型、详细热模型建模。

 

1) 查看模型和每个组件的PCB功率图（新功能）

 

 

2) 通过分级图查看通过/未通过/边缘状态的组件

 

 

可以清楚地看到，位于中央的CPU处理器（FPBGA）和位于其他位置的两个组件未通过（红色）。虽然可以通过表格查找组件并排序，但是PCB图提供了一种快速直观的方式，帮助您理解问题出现在哪里。

 

3) 仅查看未通过组件的Tj– Tjmax差值，以获得更深入的洞察。

 

 

在这个示例中，可以看到CPU的差值是最大的，因此是进行初步改进设计的良好切入点。

 

4) 改进措施一 ：添加散热器并评估结果

 

 

在CPU上添加了针翅式散热器。在同一个分级图中，很快就能看到CPU不再是未通过状态，温度正在下降，设计得到了改进。

 

5) 改进措施二：更换散热器以增强热传导

 

 

更换成阳极氧化的黑色散热器后，辐射换热效果得到增强。如分级图中所示，大多数的组件都显示为通过状态，接下来可以根据需要进一步调整。

 

以上就是关于最新的PCB图功能的概要介绍。

 

关于仿真自动化的说明

 

您还可以将PCB图与Simcenter Flotherm的脚本与自动化功能相结合。该功能基于Floscript和GUI宏记录。这意味着对于特定PCB板的布局和功率变化研究，您可以自动化分析过程、解析结果，并生成可视化PCB图，例如分级图，可以帮助您与电子和机械设计团队的同事及管理层进行更清晰高效的沟通。

 

嵌入式BCI-ROM热通量报告

 

嵌入式BCI-ROM能够创建高精度的IC封装降阶热模型，用于三维CFD电子散热仿真研究，包括瞬态热仿真。嵌入式BCI-ROM的精度接近于详细热模型，更关键的是，封装器件的所有内部构造细节均不可见，因此无法通过逆向工程获取到。这不仅为精确建模提供了优势，还能有效地保护知识产权，从而可以在上下游供应链中安全共享模型。

 

如果您想了解更多有关嵌入式BCI-ROM技术信息，请参阅以下文章：

 

嵌入式BCI-ROM技术：应用于三维CFD电子冷却仿真的降阶热模型（上）

https://mp.weixin.qq.com/s/GLH005B4T7_k_x8hwXVLhQ

嵌入式BCI-ROM技术：应用于三维CFD电子冷却仿真的降阶热模型（下）

https://mp.weixin.qq.com/s/w3hagGriHRUvDxOLEqLsMg

 

Simcenter Flotherm 2410新增功能：支持报告嵌入式BCI-ROM模型表面的热通量。请参考上面的文章，了解导出降阶模型之前surfaces是如何配置的。现在，所有嵌入式BCI-ROM表面的热流分布都表示在表格中，如下表所示。

 

在导入的材料图中查看导热率

 

材料图是一种计算效率高且准确的方法，用于表示PCB铜和各层的材料属性变化，为复杂的IC封装基板和金属化芯片建模。

材料图文件将材料属性表示为具有局部定义的区域，包含导热率、比热容和密度值，以充分表示材料属性的变化。

 

如果您想了解更多有关材料图的技术信息，请查看：

【直播回放】Simcenter Flotherm PCB建模之材料图

https://mp.weixin.qq.com/s/4A6-7NF_5VCuoGS0fPUT_g

 

在Simcenter Flotherm 2410中，您可以在求解前快速查看材料图中的导热率值。您可以看到导入的材料图局部区域的实际值。

 

如上图所示，将视图从【wireframe】切换到【solid geometry】，查看材料图模型。您可以在Material Smart Part的【visualization】选项卡中：

 

l  选择导热方向

l  设置最大和最小导热率值（默认值在导入时从文件中读取）

l  为最小和最大导热系数设置相应的颜色，定义颜色图

 

您可以缩小导热率范围，聚焦在材料图中有进一步研究价值的区域。超出定义范围的部分将被裁剪掉，显示为白色。

 

安全性和加密说明

 

对于Calibre 3DThermal 导出的材料图加密文件，导热率数据不可见，保护了半导体公司的知识产权。Calibre 3D Thermal 是一款为 IC 设计人员准备的热分析工具，由 Simcenter Flotherm 求解器技术提供支持。

 

对于 Simcenter Flotherm 用户，如果您对生成用于 PCB 热分析的材料图感兴趣，请参考以下文章，了解如何通过 Python 脚本将 PCB 的 ODB++ 文件转换为材料图。

https://community.sw.siemens.com/s/article/Simcenter-Flotherm-Material-Map

 

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