30-ICEPAK学习笔记.docx

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1、ICEPAK学习笔记张永立2010-09-13书目学习Tutorials5算例一：翅片散热5流量单位CFM：5ICEPAK的分析流程：5Peclet数：5网格Peclet数：5留意。Pening和风扇的边界条件设置：6算例二：RF放大器6射频功率放大器简介：6WallEnclosurcBlockPlate的区分：7Wall的内侧(inner)和外侧(OUtSidC)是如何定义的？7Enclosure内部是否有网格，内部是如何定义和处理的？7PCB板的定义(Rack/Board/HeatDissipation/Trace1.ayers)：7HeatSink的定义尺寸含义：7算例三：风扇位置优化7

2、格栅(Grille)可以定义倾斜角度：7类型为“hollow”的BIOCk内部没有网格：8优化参数的定义：8定义并显示多工况报告(report)：8如何修正风扇模型中P-Q随着海拔高度的变更：8留意networkblock的用法：9算例四：冷板的模拟(Cold-Plate)9在BIOCkI内部又建立BIOCk2意味着什么？9留意优先级的应用：9算例五：热管模拟9UnPaCk的应用：9各向异性导热的设置：9嵌套assembly的运用方法：9算例六：协调网格/非协调网格对比10ICEPAK的默认参数设置：10为什么ICEPAK写出的*.res文件不能读入到CFD-Post后处理？10算例七：高级网

3、格划分10建立ASSCnIbIy实现非连续网格划分时须要留意：10掩膜板划分网格须要留意：11接触热阻和薄导热板的差别是什么？11留意：ICEPAK中不允许两个“thinobjects,交叠在一起！12算例八：计算GriIlC损失系数(批处理/优化)12ICEPAK中多孔板的创建方法：12留意多种批处理的设置和后处理功能：12算例九：两种散热器翅片散热效果(参数开关)12多种散热器对比可以在一个CaSe中通过切换开关来实现：12一个CaSe计算多种散热器模型不须要预先生成网格：12本算例的。PCning边界没有设置压力边界条件：12算例十：最小化热阻(参数优化)13计算域外延：13新材料的定义

4、：13如何才能激活ICEPAK的优化参数(optimization)?13优化计算的基本步骤：13算例H-：ICEPAK的辐射模型14自然对流最好给定非零速度的初始条件：14辐射模型一：S2S模型14辐射模型二：DO模型14三种计算结果对比：14算例十二：瞬态模拟15定义一个瞬态问题：15随时间变更函数实体的定义方法：15非定常动画：15算例十三：ZoomIn功能15留意本算例hollowBlock的用法：15GrilIe的方向问题：15Grille和ReSiStanCe的差别：16当所设置的ZOomln区域和系统中的实体(object)相交时：16关于ZOOlnIn的具体分析：16干脆具体计

5、算和通过ZoOnjn具体计算的结果差别比较：16算例十四：IDF导入功能16IDF文件说明：16留意“Group”的应用：17算例十五：CAD导入功能17CAD几何面导入成ICEPAK实体(object)的方法：17MCntor输出文件格式：17MesherHD网格：17如何查询网格数量和质量？17如何并行计算？17如何重启动计算？17算例十六：PCB板的TraCe导入17可以导入TraCe的文件格式：17如何能够查询材料库函数的具体物性参数？18ICEPAK是如何依据导入的trace计算热导率的？18PCB实体不能兼容非连续网格：18PCB实体和BloCk实体有什么区分？18IDF导入的模型

6、划分网格出错：19算例十七：TraCe焦耳热19给定局部关切的TraCe焦耳热：19计算过程中中途强制停止计算的后果：19算例十八：微电子封装19留意封装库的选择和运用：19留意network类型的BIOCk的设置和结果温度查询方法：20留意探针（Probe）的运用：20为什么文本输出和图形显示的最高温度差别很大？20算例十九：多级网格20定义assembly时须要留意：20留意多级网格的用途和用法：21算例二十：BGA封装的TraCe导入21留意导入BGA中trace的方法：21计算封装内部的热问题没有流淌：21留意本算例自然对流系数的处理方式（不是常数）：21留意RjC的计算方法：21算例

7、二十一：30所ICEM题目22如何在ICEPAK中实现模拟？22阅历技巧总结221 .如何把元器件功率导入ICEPAK中？222 .应用“tworesistor双热阻模型计算温度不合理的问题233 .关于IDF文件的说明244 .IDF中间格式如何导入Pro/E245 .关于常用EDA软件的介绍246 .PADS和Protel文件格式互转287 .Protel的数据输入给ICEPAK的方法29学习TUtorialS算例一：翅片散热流量单位CFM：CFM是一种流量单位cubicfeetperminute立方英尺每分钟1CFM=28.31851./MINICEPAK的分析流程：建模模型检查划分网格

8、网格视察检查Reynolds和Peclct数求解Peclet数：pecletnumber,用P或Pe表示，是一个无量纲数值，用来表示对流与扩散的相对比例。随着Pe数的增大，输运量中扩散输运的比例削减，对流输运的比例增大。P=v1.其中V为特征速度，1.为特征长度，为特征扩散系数。网格Peclet数：1976年RoaChe提出，网格或单元PeeIet数可以用来度量某点处的对流和扩散的强度比例。网格PeClet数定义为：随着Pe数的增大，的输运量中扩散输运的比例削减，对流输运的比例增大。扩散是无方向性的，在各个方向的扩散量一样。而对流是有方向性的，输运特征或的分布呈椭圆形态。当Pe-8时，的输运中

9、几乎没有扩散，全部都是对流。在P点处的影响由于对流干脆传达到下游节点E,而反过来E点处的值几乎对P点处的分布没有影响。因此网格PeClet数越大，上游节点值对下游节点的影响越大，下游节点对上游节点的影响越小。而当Pe=O时，上游节点对下游节点的影响与下游节点对上游节点的影响一样。采纳泰勒级数误差分析可知，中心差分格式离散方程计算具有二阶截差，在Pe2或扩散占优的流淌状况下，计算有较高的精度。但是当流淌为强对流状况时，计算的收敛性和精度都较差0为什么这里有个标准一一Pe2,则aE将会为负，而这样会导致物理上不真实的解。因此当Pe-tlMainlibrary噩GroupsIIPost-proces

10、sing-QPointsWTrashInactiveM3Model-Q)Cabinet一图cabinet_default_s羽cabinet_default_ssource.1为什么ICEPAK写出的*.res文件不能读入到CFD-Post后处理？算例七：高级网格划分建立Assembly实现非连续网格划分时须要留意：设置ASSembIy的slack时，不要把非连续网格界面放在ASSembly和其它器件相接触的位置,如下图示：a8SCfnbly1上图assembly的slack,划分网格会失败。上图assembly的slack,划分网格胜利。掩膜板划分网格须要留意:如下图，当对“Plate”运用

11、类型“conductingthin”划分网格失败时，可以尝试把掩膜板改为接触热阻的形式“Contactresistance”类型。Figure7.2:ThinConductingPlateIntersectingtheNon-ConfonnalBonndarjr接触热阻和薄导热板的差别是什么？即类型mContactresistance和mconductingthin”的差别是彳I么？留意：ICEPAK中不允许两个“thinobjects”交叠在一起！算例八：计算GriHe损失系数（批处理/优化）ICEPAK中多孔板的创建方法：先创建一个block作为无孔板，再在此板的平面内穿件若干个openi

12、ng!留意多种批处理的设置和后处理功能：表达式的定义、曲线的绘制等。算例九：两种散热器翅片散热效果（参数开关）多种散热器对比可以在一个case中通过切换开关来实现：两种类型的散热器效果对比，可以把两个散热器同时建立在一个模型中，把其中一个散热器放在“Trash中的InaCtive；等一个分析完毕后，再把这个散热器从“Inactive”中拿出来，把另外一个散热器放入“Inactive”中。也可以干脆定义一个变量，如“HcatSink”通过在trials中给定变量HcatSink”的值（如：rtInlinew和“Staggered”）来实现。一个case计算多种散热器模型不须要预先生成网格：由于多

13、种散热器几何模型不一样，因此软件在计算每个模型之前自己自动划分网格。不过最好把散热器作为一个ASSembIy,以便应用Non-Conformal网格。本算例的OPening边界没有设置压力边界条件：当外边界不设置压力边界条件时，软件内部是如何处理压力边界条件的？计算结果显示压力场分布的合理性有待探讨？！算例十：最小化热阻（参数优化）计算域外延：当计算域不仅包含了热分析器件本身，还包含其四周的空间场时，在ICEPAK中实现只须要把“Cabinet”尺寸外延，并把“Cabinet”的默认边界改成“opening”边界即可。新材料的定义:可以创建自己的新材料放在材料库里面。A如何才能激活ICEPAK

14、的优化参数（optimization）?不知道是什么缘由，目前我的ICEPAKVI2.1版本始终无法激活（灰体），刚好定义了设计变量。优化计算的基本步骤:第一步：定义设计变量，并给定设计变量的初始值；其次步：定义设计变量的约束条件（包括设计变量的上下限，目标变量的约束等，目标变量可以是函数表达式，例如：Mass_HeatSink1+Mass_HeatSink20.326kg）；第三步：生成网格；第四步：提交求解。OptimizationrunDknVsISwvITgrmin*IPbtIPrntgmphIS(rcnGIFdlnI算例十一：ICEPAK的辐射模型自然对流最好给定非零速度的初始条件：

15、自然对流计算，要避开速度为零的出场，给一个较小的初始速度，以便求解能顺当进行下去。辐射模型一：S2S模型计算辐射前，先须要计算角系数(viewfactor)oICEPAK中,在aModelRadiationw中计算角系数。(注：不要激活DO辐射模型选项)辐射模型二：DO模型激活DO辐射模型选项，不须要计算角系数。三种计算结果对比:结论：一般辐射模型剧烈举荐运用S2S模型；当模型特殊困难，儿何面特殊多的时候，由于应用S2S模型计算角系数会占用特别多的计算量，则考虑运用DO辐射模型。Figure11.12:TemperatureFieldsonthez三20mmplanefor（八）Rftdiat

16、iondisabled(b)S2Sradiationmodeland(c)DiscreU?ordinatesradiationmode)算例十二：瞬态模拟定义一个瞬态问题：随时间变更函数实体的定义方法：非定常动画：算例十三：ZoOmln功能留意本算例hollowBlock的用法：假如计算域不是规则的六面体，可以考虑用hollowbIoCk来挖去不须要的计算域，这样此计算域内就不须要划分网格（如下图）。Grille的方向问题:其中的方向：“Normalin和Normalout,是如何定义的?Grille和Resistance的差另(：当所设置的ZoOnIln区域和系统中的实体(object)相交

17、时：通过“Resize”，被求交的实体会适应ZOomlrl区域，ZOOmIn本身的区域不变。3. ClickonAccepttocreatethezoom-inmodel.Sincemanyofthepartsinthezoom-inmodelextendoutofthezoom-inbox,awarningmessagewindowshouldpopuplistingasetofobjectsthatlieoutside.4. IntheObjectsoverlappingdialogbox,clicktleResizebuttontoresizethesepartstofitintothe

18、zm-inmodel.ANSYSIcepakwillwriteoutazoom-inmodelcalledrack-new.zoomJn.ANSYSIcepakwillreportontheoperationstoconstructthemodelandcreatetheprofilesintheANSYSIcepakmessageswindow.关于ZoomIn的具体分析：一旦创建了ZoOmIn区域，在当前书目下就会有一个“*.ZoOn1.in”的文件生成，打开此文件,把ZOOmln内部原来系统级上简化的实体删除，创建具体的实体模型，然后重新提交计算，即可获得具体的分析结果(软件已经自动把系

19、统级的计算结果加载到ZoomIn新的Cabinet六个边界上)。干脆具体计算和通过ZoomIn具体计算的结果差别比较：算例十四：IDF导入功能IDF文件说明：ProblemDescription:IntermediateDataFormat(IDF)isamechanicaldataexchangespecificationforthedesignadanalysisofprintedcircuitboards.AnIDFCADmodelisgeneratedbysoftwaresuchasMentorGraphics.TypicalIDFmodelsincludeaboardfileanda

20、Iibraryfile.Theboardfileincludesboardlayout(boardBRDTCB,以及运用Cadence/Synopsys/Zuken/Mentor等创建的Gerber文件(.grb/.art/,pho)。留意：只能在WindOwS平台下才能导入Gerber文件，并且还须要有artwork口令。另外,假如想导入MCM/BRD文件，须要安装CadenceAllegro0如何能够查询材料库函数的具体物性参数?ICEPAK是如何依据导入的trace计算热导率的？本算例中,导入的PCB板本身材料的导热率为(KX、KYxKZ)=(5.7,5.7,0.37),为什么加入Tra

21、ce之后计算的真实导热率局部位置比原PCB板本身的材料导热率还低？KX=(0.35,43.7),KY=(0.35,42.5),KZ=(0.35,0.56)!ABOARD.OT1.INE1Solic1.maWrialfl)CabinetBOARDJHcabinet_d-cabinet_dMaterialsInfoPropertiesNotesIMaterialtype:SolidCSurfaceFluidSub-type:DensitySpecificheat(1.01kgm31REditConductivityIpEditConductivitytypeIorthOtrOPiCy5.72960

22、82Y5.7296082Z(0366341?“FixvaJuesUpdateNewResetDeleteDoneCancelHelpPCB实体不能兼容非连续网格：假如实体是PCB板类型，则不能运用非连续网格；但可以用BIoCk来代替PCB板，这样就可以运用非连续网格。PCB实体和Block实体有什么区分?IDF导入的模型划分网格出错:算例十七：TraCe焦耳热给定局部关切的TraCe焦耳热：通过过滤器，选择TraCe,然后设定其电流，ICEPAK软件会基于给定的电流计算其发热功率,进而精确的分析PCB板的温度分布。计算过程中中途强制停止计算的后果：强制停止计算后，本算例可以看到温度场，但看不到

23、电流密度、电位势等参数。算例十八：微电子封装留意封装库的选择和运用:留意network类型的Block的设置和结果温度查询方法:留意探针（Probe）的运用:为什么文本输出和图形显示的最高温度差别很大?本算例计算发觉：通过wWriteoverviewofresultswhenfinishedw写出的每个实体的最大温度（700,和干脆在图形显示（或者report）出来的每个实体的最大温度（80C）不一样呢？cabinetfa6tG*Mnx-33.16W636c川66g36323M“”“%SM:lsu”ssr.Asvxded9d111237i2227N7i1Cc722j才277r2PPrPPPrr

24、r-bololololololsx”Vp-r6C.1rnG.?*-rC.?OFBC4k.3Overalltotals:pwr-3.1VMtslothroughogdxls-1.9e-7kqulurFlwtruglbuMlarle-1.63r-B73算例十九：多级网格定义assembly时须要留意:留意wexternalassembly,和internalassembly”的区分在哪里?留意多级网格的用途和用法:当想更好的捕获几何形态，而在空间区域又不想划分太密网格时，考虑运用多级网格来捕获几何特征。具体方法就是在所定义的assembly中激活：multilevelo算例二十：BGA封装的Tra

25、Ce导入留意导入BGA中trace的方法:计算封装内部的热问题没有流淌:留意本算例自然对流系数的处理方式（不是常数）：留意Rjc的计算方法:GothetheReport-SummaryreportandclickonNewtwice.Choosethesourceonthedieforthepackageobjectandthetopwalladkeepthevariableastemperatureforboth.Maxdieandmaxtopwalltemperaturesaredeterminedas131.8and128.4oC,respectively.Notethatthetopw

26、allrepresentsthecaseforthepackage.Therefore,junction-to-caseresistanceforthispackageisdeterminedas:RjC-rnw,e-max,case(20.1)WherePisthediepowerandassignedas0.5W.Therefore,Rjc=131.8-128.40.5=6.8oCW(20.2)算例二十一：30所ICEM题目如何在ICEPAK中实现模拟？主要是以下几点如何便利的实现ICEU转化到ICEPAK?第一：左/右/上三个侧面的散热侧片在ICEPAK中，如何处理Cabinet的边界？

27、其次：箱体的厚度可以用CnelOSUre+壁厚来等效吗？还是通过若干个block或Plate来实现？还是通过CADData（用CADsurface）干脆转换？阅历技巧总结1.如何把元器件功率导入ICEPAK中？答：有三种方法导入：（可以具体参考tutl4IDFImport）第一种：EDA软件输出成IDF格式时只要有元器件功率就可以干脆导入；其次种：手动编写文本文件，把各个元器件的功率编写成*.txt文件，然后导入即可；第三种：通过AnSOftSiWaVe软件导入。第四种：通过将protel文件转为pads文件,然后在pads里面另存就可以得到emn,OmP文件了，网上多的很的将protel文件

28、转为pads文件的转换器。有网友回答：我们这边EDA的IayOUt工程师运用软件各有不同，用POWCrPCB,protel,或者是allegro等，对他们那边具体操作不太熟识，不过用ProtCl的工程师讲，其他软件都可以，的确只有Protel不能干脆输出，但他始终是导入到PowCrPCB中在导出胜利的！另外也可以在ICEPAK内手工编辑。留意：IDF是IntermediateDataFormat,的缩写，IDF不是一种文件格式，而是中间数据格式的统称，它记录的是CAD信息（几何信息和数据库信息），可能有几个文件。比如：emn和CmP就是一种中间格式；bdf和Idf也是一种中间格式。2,应用tw

29、oresistor双热阻模型计算温度不合理的问题答：客户提到：在PCB板上的电子器件运用“network”类型中的tworesistor双热阻模型发觉，在PCB板和电子器件向接触的温度反而比外围的温度还低，不合理。经测试发觉，当PCB板的法向导热率远低于切向导热率的问题，不会出现上述现象。当把PCB板用BloCk来代替，即导热率为各向同性（法向和切向导热率都比较大）时，就会出现上述问题。3 .关于IDF文件的说明Mentor可以生成IDF的CAD模型。典型的IDF模型包含两个文件：board文件和Iibrary文件。BOard文件包含板层（板尺寸和形态、以及元器件位置），Iibrar文件包含元

30、器件信息（尺寸、功耗、jc及jb电阻等）。ICEPAK的IDFimport”菜单可以把IDF数据自动转换成ICEPAK的模型。4 .IDF中间格式如何导入Pro/E问：小弟我在PADS2005里导出IDF数据后，在Pro/E里打开，可是在ProE里只看到一个板，上面什么也没有，不知道是什么缘由，请各位大哥指引。小弟我搞来搞去他总是只显示一个板的外形，没有元件，请大哥指引。答：这个问题说起来比较困难，我想问一下，你在PRO/E里面想看到什么？IDF接口包含两种文件格式：*.cmn和*.cmpoEMN文件包含诸如PCB物理外形、kecp-out区域、keep-in区域、钻孔等信息，同时还有每一个元

31、器件的位置和方向。而EUP文件包含的每一个元器件的2D大小，外形和高度。你只看到一个板，是因为你打开的是EMN文件，且打开为元件所致。正确的方法是把打开的板子保存下来，再新建一下装配，把板子装上，然后再插入EMP数据，这样就OK了。这个比较麻烦，首先要求你要了解PRO/E的基本操作，不然说也说不清。1、PADS层设置里面设置PCB厚度2、从PADS里面先要对每个元件的高度进行设置，假如没有设置，在导出为IDF文件时会有提示。3、在PRO/E里面打开前面导出的IDF文件（*.cmn）,打开为元件（Component）,这时就可以看到PCB板，然后保存为PRO/E的*.PRT文件，关掉这个文件。4

32、、PRO/E新建一个组件（ASSCmbIy）,然后将上面的PCB元件装配到默认位置。5、PRO/E菜单里，“插入”一“数据来自文件”，打开前面PADS导出的IDF文件,选择元件的坐标系（默认），就可以了。网上探讨：（输出时的设置方式如下，有警告，但不影响运用）shapetop；formatIDFV3.0；selectexportitems全选；minimumheight全是Oo5 .关于常用EDA软件的介绍EDA件全称是EleCtrOniCDesignAutomation,即电子系统设计自动化。ED瞰件是一种专门为IC设计企业提供IC设计方案的专业软件。根据不同IC设计模式，ED檄件可分为综合

33、软件、模拟软件和验证软件。全球EDA软件供应商主要在美国，以CandenCe所占市场分额最大，紧次其后的依次为AVantl（先驱）、Synopsys（新思）及IIentor（明导）MentOrGraphicS公司：全球第三大EDAr商，他的PCB设计软件是全球著名的，目前的版本有BOardStation(MentorEN2000.5*Unix和WindoWS下)、Expedition(MentorWG2004,WindOWS下)以及PADS,总部设在OregOn(美国的俄勒冈州)。中国的用户较少，有上海贝尔等！在最新的系列发布中，公司对其名称做了一些改动：PoWer1.oglC更名为PADS1

34、.ogicoPoWerPCB更名为PADS1.ayout,国内流行的PCB设计软件。BlaZeRoUter更名为PADSAutoRouteroFlRE更名为PADSRouteroCadenCe公司：提供新一代集成设计技术和方法的平台，该平台使用户各缚进行毫微米级的电千设计，公司总部位干美国的加利福尼亚州。1、Candence0RCADV9.1V9.2V10.OVlO.O是ORCAD的新版本，包含CaPtUre、CaptureCISs1.ayoutStd、1.ayoutPluss1.ayoutEngEd-.PSPiCe、PSpiceADsPSpiceADBasics,PSpiceOptimize

35、r2、CadencePSDV14.1V14.2V15.0PCBDesignStudio,Vl5.0是PSD最新版本。3、Allegro一一是CadenCe推出的高端的PCB设计布线工具，是全球高端PCB布线系统领域中的先驱。主要包括AIlegrOAMSSimulator、AllegroDesignEntryCIS、AllegroDesignEntryHD1.AllegroDesignWorkbenchsAllegroPackageDesignerandAllegroPackageSI、AllegroPCBEditor、AllegroPCB1.ibraria11sAllegroPCBROUter

36、以及AIlegrOPCBS工等。SynOPSyS公司：1、SaberDesignerV2002.2V2003.6电子电路板开发软件。2、Star-HspiceV2001.4.2forNTStar-HSPICE为美国AVantl(这里是不是不对？晕了)公司所有之电路模拟软体，其功能包含电路阶层之交、直流及智态分析。可运行在WIndOWS2000等NT核心的操作系统下。3、Star-HSpiceV2003.03V2003.09/TM一是高精确度的模拟电路仿真软件,是世界上最广泛应用的电路仿真软件，它无与伦比的高精确度和收敛性已经被证明适用于广泛的电路设计。ElectronicsWOrkbenCh公司：提供CirCs1.tdesignflow的全部解决方案，包括原理图的捕获、仿真的实现、PCB布线、自动布线以及CAM输出等，总部加拿大多伦多。1、Multicap7：原理图设计软件。2、Iultisim7数字和模拟电路仿真软件，集成了MUItiCaP7原理图设计、PCB布线以及仿真实现等。功能包括示波器、频谱分析仪、信号发生器和逻辑分析仪等设备，其外观及特征与真实的电子测量仪器没有区别。这些功能有可能