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ANSYS ICEPAK

ANSYS ICEPAK 软件是专门为电子产品工程师定制开发的专业的电子散热分析软件。借助 ANSYS ICEPAK 的分析和优化结果,用户可以减少设计成本、提高产品的一次成功率、改善电子产品的性能、提高产品可靠性、缩短产品的上市时间。软件提供了丰富的物理模型,如可以模拟自然对流、强迫对流和混合对流、热传导、热辐射、流-固的耦合换热、层流、湍流、稳态、非稳态等流动现象,还提供了其它分析软件所不具备的许多功能,如模型真实的几何、真实的风机曲线、真实的物性参数等等。ANSYS ICEPAK 还提供了其它分析软件包不具备的能力,包括:精确的模拟非矩形设备、接触阻力、各向异性热传导率、非线形风扇曲线、散热设备、外部热交换器等。


10 多年来,全球公司都采用 Icepak 进行 IC 封装、印刷电路板、电子装配体和完整产品的快速热传递和流体流动分析。Icepak 帮助您方便地做出设计权衡,并在构建物理原型之前验证修改,降低成本,缩短产品上市进程。


全球领先企业信任 ANSYS Icepak 软件能提供高稳健性的强大计算流体动力学技术,满足电子热管理要求。它提供的交互式接口,具备用于快速电子模型创建的智能对象等功能。为加速模型创建,它能从 Altium、Cadence、达索、Mentor Graphics、PTC 和 Zuken 等知名 MCAD 和 ECAD 供应商的产品中导入文件。此外,Icepak 还有额外的定制功能,能提高客户的生产力。ECAD 导入特性简化了 PCB和封装之间的连接映射。贴体网格剖分技术能捕获复杂的曲率,从而得出精确的热分析结果。Icepak 提供同类最佳的求解器。高级后处理功能有助于分析组件上的气流和温度,从而改进设计性能,减少对物理原型的需求。要模拟现实世界分析,ANSYS Icepak 也能无缝传输不同物理数据(包括电磁场和结构求解器),利用 ANSYSWorkbench 中方便的拖放选项即可实现。


Icepak 组件


ANSYS Icepak软件包含多个增效功能,能快速创建和模拟集成电路(IC)封装、印刷电路板和完整电子系统的电子冷却模型。 模型是用拖拽预先定义的组件来简单创建的,这些组件包括机箱、风扇、封装、电路板、通风孔和散热器,这样就创建了整个电子系统。这些智能化的组件捕捉几何信息、材料属性、网格参数和边界条件,所有这些都可以参数化,用于完成敏感性研究和优化设计。


ECAD-MCAD


为了加速模型开发,ANSYS Icepak从许多来源读入电子CAD(ECAD)和机械CAD(MCAD)数据。ANSYS Icepak软件直接支持Cadence® Allegro® 或 Cadence Allegro Package Designer 这些EDA软件生成的IDF、MCM、BRD 和TCB文件。另外AnsoftLinks和 ANSYS Icegrb产品让ANSYS Icepak能读入Cadence、Zuken®、Sigrity®、Synopsys® 和 Mentor Graphics®这些EDA软件生成的ECAD数据。 ANSYS Icepak直接支持从中性文件格式包括STEP和IGES文件读入机械CAD数据。ANSYS DesignModeler软件能让ANSYS Icepak用ANSYS Workbench的几何接口从大多数机械CAD软件中读取几何。从ECAD和MCAD中读入的几何能合并成智能组件来有效地创建电子装配体模型。  


灵活自动的网格


ANSYS Icepak软件包含高级网格算法,能自动产生捕捉电子部件真实形状的高质量网格。选项包括六面体为主的网格、非结构六面体网格和笛卡尔网格,这样用户能在最少介入的情况下自动生成贴体网格。可以通过非一致界面局部控制网格密度,这样在同一个电子冷却模型中就能包括不同量级尺度的部件了。 在完全自动化的同时,ANSYS Icepak包含许多网格控制,能通过网格参数定制来加密网格,并且在计算费用和求解精度之间优化权衡。这种网格灵活性导致了无需妥协精度就可以达到最快速的求解时间。


稳健的数值算法


ANSYS Icepak软件包含高级网格算法,能自动产生捕捉电子部件真实形状的高质量网格。选项包括六面体为主的网格、非结构六面体网格和笛卡尔网格,这样用户能在最少介入的情况下自动生成贴体网格。可以通过非一致界面局部控制网格密度,这样在同一个电子冷却模型中就能包括不同量级尺度的部件了。 在完全自动化的同时,ANSYS Icepak包含许多网格控制,能通过网格参数定制来加密网格,并且在计算费用和求解精度之间优化权衡。这种网格灵活性导致了无需妥协精度就可以达到最快速的求解时间。 


结果可视化


ANSYS Icepak软件包含全套的定性和定量的后处理工具来生成有意义的图像、动画和报告,容易地为同事和客户传递仿真结果。可以实现解释电子冷却仿真结果所需要速度矢量图、温度云图、流体颗粒轨迹、等值面、切面和X-Y视图。定制的报告包括能自动生成图像在内的分布结果、确认仿真趋势、报告风扇和风机的操作点。ANSYS Icepak包括了ANSYS CFD-Post,用于进一步实现高级后处理和动画。 


自动DELPHI封装特征


ANSYS Icepak包含从详细封装模型抽取DELPHI封装特征的自动过程。运行不同的边界条件得到温度和热流量,然后创建优化的热网络模型。这个优化的DELPHI网络模型能很容易加入到系统级仿真中,精确地预测系统级热仿真中IC部件的接点温度。


自动导热系数计算


基于读入的ECAD数据,ANSYS Icepak软件能抽取印刷电路板和封装的详细导热系数图。对印刷电路板,能从电子布线和印刷电路板分层信息中得出局部各向同性的导热系数。这能精确模拟板级的导热,在预测内部温度和部件接点温度时增加了可信度。


焦耳热多物理场


ANSYS Icepak提供到SIwave的双向互动链接,能说明印刷电路板和封装中铜电阻损耗造成的加热问题。该连接能将SIwave的DC配电特性导入ANSYS Icepak进行热分析。耦合也能预测封装中内部温度和组件的精确结温。 


热应力多物理场


        采用ANSYS Icepak仿真,热流分析的温度数据能用ANSYS Workbench平台导入ANSYS结构力学产品。ANSYS结构力学软件能模拟线性和非线性结构力学,满足静态和动态系统要求。ANSYS Icepak和结构力学相结合,能帮助您评估电子组件的温度和产生的热应力。


宏定制


ANSYS Icepak包括许多宏,这些宏可用于实现常见模型构建任务的自动化。宏能协助创建不同类型的封装、PCB、散热器、热管道、热电冷却器、JEDEC测试配置和DELPHI封装特性描述。


Icepak库


 ANSYS Icepak软件中包含了大量标准电子组件库。这些库有助于快速创建电子冷却模型。


库包括以下数据: 


材料——流体、固体和表面的材料属性


风扇——几何结构和工作曲线 散热器——Aavid散热器,提供部件编号


热电冷却器——Melcor®和Marlow® TEC,提供部件编号


热接口材料——热焊盘和垫圈,提供厂商部件编号


过滤器——风扇空气过滤器,提供厂商部件编号


封装——BGA、FPBGA和TBGA封装 


利用Simplorer的ROM


ANSYS Icepak与Simplorer连接,能为大型系统级模型开发热网络。计算流体动力学(CFD)在大型热仿真中已经得到成功运用,但系统级CFD模型对重复性瞬态热分析来说通常还是太耗费时间了。降阶模型(ROM)可用于这种大型复杂热系统,以加速生成准确的响应:许多热系统都是线性时不变的(LTI),可在Simplorer中作为状态空间模型进行建模。Icepak–Simplorer耦合工作流 程采用这种技术,能帮助您从缩减状态空间模型中加速获得更准确的结果。


利用DX的DoE


ANSYS Icepak可在ANSYS Workbench框架中链接到ANSYS DesignXplorer(DX)。ANSYS DesignXplorer能帮助您更好地了解给定设计空间的全面信息。它采用试验设计(DoE)算法,科学高效地分析设计空间,并用尖端响应面科技插入结果,就一系列给定的输入变量计算结果敏感度。 


云解决方案


ANSYS Icepak的大型系统级仿真工作负荷可方便地从本地工作站迁移到云计算。随着产品日益复杂,我们需要更多计算资源和数据存储来进行详细的大规模系统级仿真。为应对上述要求,组织机构正转而采用云计算实现方案,以大幅降低IT流程复杂性,并能以较高的成本效率获得CAE工程师所需的HPC资源。ANSYS Icepak能方便地托管到ANSYS云计算或第三方云解决方案。 


利用Icepak和HFSS的多物理场


ANSYS Icepak可通过ANSYS Workbench链接到ANSYS HFSS,从而进行电磁—热分析。大功率、高频应用会在金属导体和电介质上产生大量热耗散,对工作可靠性和产品鲁棒性造成消极影响。ANSYS HFSS是行业领先的高频电磁场分析和设计软件。Workbench平台中方便的拖放选项支持双向HFSS–Icepak数据传输,让用户能精确研究有关应用的电气和热元素。


利用Icepak和Maxwell的多物理场 


ANSYS Icepak和Maxwell解决方案包提供综合的热和低频电磁场分析解决方案。ANSYS Maxwell是综合全面的电磁场仿真解决方案,可帮助工程师设计和分析3-D/2-D结构,如电机、致动器、变压器和其它电子电磁器件。Maxwell和Icepak之间的双向耦合帮助您精确探索器件冷却以及热对器件整体性能的影响。


利用Icepak和Q3D Extractor的多物理场


ANSYS Icepak集成在ANSYS Workbench中,可将ANSYS Q3D Extractor计算得出的DC功率损耗用作热分析的来源。ANSYS Q3D Extractor软件是高级2D和3D寄生抽取工具,可帮助工程师设  计电子封装和电力电子设备。Q3D和Icepak之间的双向耦合可帮助您精确研究有关应用的电气和热元素。






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