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1 概述
ANSYS Icepak是一款基于Fluent求解器的電子散熱分析軟件，是針對電子熱設(shè)計，涵蓋芯片級、板級、系統(tǒng)級、環(huán)境級全系列解決方案的高精度分析專業(yè)軟件包。
ANSYS Icepak被廣泛應(yīng)用于航空航天、能源電力、電力電子、鐵路機(jī)車消費品電子產(chǎn)品、醫(yī)療器械等各行各業(yè)電子產(chǎn)品的研發(fā)和設(shè)計過程。
2 功能特點
Icepak庫
ANSYS Icepak軟件包含許多快速的功能，能夠快速創(chuàng)建和模擬集成電（IC）封裝、印刷電路板和完整電子系統(tǒng)的電子元件散熱模型。只需拖拽預(yù)定義的模型對象（包括機(jī)柜、風(fēng)扇、包裝、電路板、通風(fēng)孔和散熱器）的圖標(biāo)，即可創(chuàng)建模型，從而創(chuàng)建完整電子系統(tǒng)的模型。
材料——流體、固體和表面的材料屬性
風(fēng)扇——幾何形狀和工作特性
散熱器——按料號列舉的Aavid散熱器
熱電冷卻器——按料號列舉的Melcor和Marlow TEC
熱界面材料——按供應(yīng)商料號列舉的散熱墊和墊片
過濾器——按供應(yīng)商料號列舉的風(fēng)扇空氣過濾器
封裝——BGA、FPBGA和TBGA封裝
ECAD-MCAD
為了提高建模效率，ANSYS Icepak支持各種來CAD（ECAD）和機(jī)械 CAD（MCAD）數(shù)據(jù)的導(dǎo)入。Icepak支持直接導(dǎo)入EDA軟件（如Altium.Designer、Cadence、Zuken、Sigrity、Synopsys、ODB++、IPC2581和MentorGraphics軟件創(chuàng)建的文件。ANSYS Icepak支持直接導(dǎo)入中間文件格式的機(jī)械CAD數(shù)據(jù)（包括STEP和IGES文件）。ANSYS SpaceClaim支持Icepak能夠通過ANSYS Workbench的Geometry界面，導(dǎo)入主流機(jī)械CAD幾何形狀從ECAD和MCAD導(dǎo)入的幾何形狀可以組合成靈活的組件，以便快速地創(chuàng)建電子設(shè)備的模型。
靈活自動的網(wǎng)格
ANSYS Icepak軟件包含網(wǎng)格算法，能自動產(chǎn)生捕捉電子部件真實形狀的高質(zhì)量網(wǎng)格。選項包括六面體為主的網(wǎng)格、非結(jié)構(gòu)六面體網(wǎng)格和笛卡爾網(wǎng)格，這樣用戶能在更少介入的情況下自動生成貼體網(wǎng)格?？梢酝ㄟ^非一致界面局部控制網(wǎng)格密度，這樣在同一個電子冷卻模型中就能包括不同量級尺度的部件了。在完全自動化的同時，ANSYS Icepak包含許多網(wǎng)格控制，能通過網(wǎng)格參數(shù)定制來加密網(wǎng)格，并且在計算費用和求解精度之間優(yōu)化權(quán)衡。這種網(wǎng)格靈活性導(dǎo)致了無需妥協(xié)精度就可以達(dá)到更快速的求解時間。
數(shù)值求解器
ANSYS Icepak軟件包含一整套定性和定量后處理工具，用于生成有意義的圖形、動畫和報告，可隨時向同事和客戶傳達(dá)模擬結(jié)果。速度矢量、等溫線、流體顆粒軌跡、等值表面顯示、剖面和x-y軸坐標(biāo)圖的可視化都可用于解釋電子散熱模擬的結(jié)果?？梢宰詣觿?chuàng)建包含圖像的定制化報告，用于分發(fā)模擬分析結(jié)果、識別仿真中的趨勢以及報告風(fēng)扇和鼓風(fēng)機(jī)工作點。ANSYS Icepak包括用于后處理和動畫工具CFD-Post。
自動DELPHI封裝特征
ANSYS Icepak包含從詳細(xì)封裝模型抽取DELPHI封裝特征的自動過程。運行不同的邊界條件得到溫度和熱流量，然后創(chuàng)建優(yōu)化的熱網(wǎng)絡(luò)模型。這個優(yōu)化的DELPHI網(wǎng)絡(luò)模型能很容易加入到系統(tǒng)級仿真中，準(zhǔn)確地預(yù)測系統(tǒng)級熱仿真中IC部件的接點溫度。
自動導(dǎo)熱系數(shù)計算
基于讀入的ECAD數(shù)據(jù)，ANSYS Icepak軟件能抽取印刷電路板和封裝的詳細(xì)導(dǎo)熱系數(shù)圖。對印刷電路板，能從電子布線和印刷電路板分層信息中得出局部各向同性的導(dǎo)熱系數(shù)。這能準(zhǔn)確模擬板級的導(dǎo)熱，在預(yù)測內(nèi)部溫度和部件接點溫度時增加了可信度。
焦耳熱多物理場
ANSYS Icepak提供到SIwave的雙向互動鏈接，能說明印刷電路板和封裝中銅電阻損耗造成的加熱問題。該連接能將SIwave的DC配電特性導(dǎo)入ANSYS Icepak進(jìn)行熱分析。耦合也能預(yù)測封裝中內(nèi)部溫度和組件的準(zhǔn)確結(jié)溫。
熱應(yīng)力多物理場
采用ANSYS Icepak仿真，熱流分析的溫度數(shù)據(jù)能用ANSYS Workbench平臺導(dǎo)入ANSYS結(jié)構(gòu)力學(xué)產(chǎn)品。ANSYS結(jié)構(gòu)力學(xué)軟件能模擬線性和非線性結(jié)構(gòu)力學(xué)，滿足靜態(tài)和動態(tài)系統(tǒng)要求。ANSYS Icepak和結(jié)構(gòu)力學(xué)相結(jié)合，能幫助您評估電子組件的溫度和產(chǎn)生的熱應(yīng)力。
宏定制
ANSYS Icepak包括許多宏，這些宏可用于實現(xiàn)常見模型構(gòu)建任務(wù)的自動化。宏能協(xié)助創(chuàng)建不同類型的封裝、PCB、散熱器、熱管道、熱電冷卻器、JEDEC測試配置和DELPHI封裝特性描述。
利用Simplorer的ROM
ANSYS Icepak與Simplorer連接，能為大型系統(tǒng)級模型開發(fā)熱網(wǎng)絡(luò)。計算流體動力學(xué)（CFD）在大型熱仿真中已經(jīng)得到成功運用，但系統(tǒng)級CFD模型對重復(fù)性瞬態(tài)熱分析來說通常還是太耗費時間了。降階模型（ROM）可用于這種大型復(fù)雜熱系統(tǒng)，以加速生成準(zhǔn)確的響應(yīng)：許多熱系統(tǒng)都是線性時不變的（LTI），可在Simplorer中作為狀態(tài)空間模型進(jìn)行建模。Icepak–Simplorer耦合工作流程采用這種技術(shù)，能幫助您從縮減狀態(tài)空間模型中加速獲得更準(zhǔn)確的結(jié)果。
利用DX和DoE
ANSYS Icepak可在ANSYS Workbench框架中鏈接到ANSYS DesignXplorer（DX）。ANSYS DesignXplorer能幫助您更好地了解給定設(shè)計空間的完整信息。它采用試驗設(shè)計（DoE）算法，科學(xué)快速地分析設(shè)計空間，并用響應(yīng)面科技插入結(jié)果，就一系列給定的輸入變量計算結(jié)果敏感度。
云解決方案
ANSYS Icepak的大型系統(tǒng)級仿真工作負(fù)荷可方便地從本地工作站遷移到云計算。隨著產(chǎn)品日益復(fù)雜，我們需要更多計算資源和數(shù)據(jù)存儲來進(jìn)行詳細(xì)的大規(guī)模系統(tǒng)級仿真。為應(yīng)對上述要求，組織機(jī)構(gòu)正轉(zhuǎn)而采用云計算實現(xiàn)方案，以大幅降低IT流程復(fù)雜性，并能以較高的成本效率獲得CAE工程師所需的HPC資源。ANSYS Icepak能方便地托管到ANSYS云計算或第三方云解決方案。
利用Icepak和HFSS的多物理場
ANSYS Icepak可通過ANSYS Workbench鏈接到ANSYS HFSS，從而進(jìn)行電磁—熱分析。大功率、高頻應(yīng)用會在金屬導(dǎo)體和電介質(zhì)上產(chǎn)生大量熱耗散，對工作可靠性和產(chǎn)品魯棒性造成消極影響。ANSYS HFSS是行業(yè)先進(jìn)的高頻電磁場分析和設(shè)計軟件。Workbench平臺中方便的拖放選項支持雙向HFSS–Icepak數(shù)據(jù)傳輸，讓用戶能準(zhǔn)確研究有關(guān)應(yīng)用的電氣和熱元素。
利用Icepak和Maxwell的多物理場
ANSYS Icepak和Maxwell解決方案包提供綜合的熱和低頻電磁場分析解決方案。ANSYS Maxwell是綜合完善的電磁場仿真解決方案，可幫助工程師設(shè)計和分析3-D/2-D結(jié)構(gòu)，如電機(jī)、致動器、變壓器和其它電子電磁器件。Maxwell和Icepak之間的雙向耦合幫助您準(zhǔn)確探索器件冷卻以及熱對器件整體性能的影響。
利用Icepak和Q3D Extractor的多物理場
ANSYS Icepak集成在ANSYS Workbench中，可將ANSYS Q3D Extractor計算得出的DC功率損耗用作熱分析的來源。ANSYS Q3D Extractor軟件是2D和3D寄生抽取工具，可幫助工程師設(shè)計電子封裝和電力電子設(shè)備。Q3D和Icepak之間的雙向耦合可幫助您準(zhǔn)確研究有關(guān)應(yīng)用的電氣和熱元素。
3 產(chǎn)品概覽
ANSYS電磁場 電路/系統(tǒng)仿真產(chǎn)品
