By Team Sigrity, Cadence

如今愈來愈多(duō)的(de)封裝 / PCB 系統設計需要進行熱分(fēn)析。功耗是封裝 / PCB 系統設計中的(de)關鍵問題，需要仔細考慮熱和(hé)電兩個領域的(de)問題。為了(le)更好地理(lǐ)解熱分(fēn)析，我們以固體中的(de)熱傳導為例，並利用(yòng)兩個領域的(de)對偶性。
圖 1 和(hé)表 1 描述了(le)電域與熱域之間的(de)基本關係。

電域與熱域之間存在一些差異，比如：

	在電域，電流被限制在特定電路元件內流動，但在熱域中，熱流通(tōng)過三種熱傳導機制（傳導、對流和(hé)輻射）在三維空間從熱源散發出去。
	元件之間的(de)熱耦合比電耦合更加明(míng)顯且難以分(fēn)離。
	測量工具不同。對於熱分(fēn)析，紅外熱像儀和(hé)熱電偶取代了(le)示波器和(hé)電壓探頭。

當固體或靜止流體介質中存在溫度梯度時發生熱傳導。 熱對流和(hé)熱輻射是比熱傳導更複雜的(de)熱傳輸機制。 熱對流發生在固體表面與不同溫度流體材料接觸時，熱輻射來自於所有溫度大(dà)於絕對零度的(de)物(wù)質的(de)電磁輻射。 圖 2 顯示了(le)三種熱傳輸工作圖，所有上述熱傳輸機制的(de)一維應用(yòng)的(de)描述性等式如表2 所示。

其中：

	Q 為每秒傳輸的(de)熱量 (J/s)
	k 為導熱係數 (W/(K.m))
	A 為物(wù)體的(de)截面積 (m²)
	ΔT 為溫差
	Δx 為材料厚度
	hc 為對流傳熱係數
	hr 為輻射傳熱係數
	T1 為一側的(de)初始溫度
	T2 為另一側的(de)溫度
	Ts 為固體表面的(de)溫度 (℃)
	Tf 流體的(de)平均溫度 (℃)
	Th 為熱端溫度 (K)
	Tc 為冷(lěng)端溫度 (K)
	ε 為物(wù)體的(de)輻射係數（對於黑(hēi)體）(0~1)
	σ 為 Stefan-Boltzmann 常數 =5.6703*10- 8 (W/(m2K4))

Sigrity™ PowerDC™ 是一種經過驗證的(de)電熱技術，多(duō)年來一直應用(yòng)於設計、分(fēn)析及驗收封裝和(hé) PCB。整合的(de)電 / 熱協同模擬功能可(kě)幫助用(yòng)戶輕鬆確認設計是否符合指定的(de)電壓和(hé)溫度閾值，而無需花費大(dà)量精力從很多(duō)難以判斷的(de)影(yǐng)響因素中進行篩選。借助這項技術，您可(kě)以獲得(de)準確的(de)設計餘量並降低設計的(de)製造成本。下(xià)圖展示了(le)PowerDC 用(yòng)於電 / 熱協同模擬的(de)方法：

除了(le)電 / 熱協同模擬，PowerDC 還提供了(le)其他(tā)與熱相關的(de)功能，比如：

	熱模型提取 (圖4)
	熱應力分(fēn)析 (圖5)
	多(duō)闆分(fēn)析 (圖6)
	晶片 - 封裝 - 電路闆協同模擬 (圖7)

借助這些技術和(hé)功能，您可(kě)以方便快(kuài)捷地透過圖示、量化(huà)來評估封裝或印刷電路闆設計的(de)熱流及熱輻射。