ANSYS Icepak

1 概述

ANSYS Icepak是一款基于Fluent求解器的电子散热分析软件，是针对电子热设计，涵盖芯片级、板级、系统级、环境级全系列解决方案的高精度分析专业软件包。

ANSYS Icepak被广泛应用于航空航天、能源电力、电力电子、铁路机车消费品电子产品、医疗器械等各行各业电子产品的研发和设计过程。

2 功能特点

Icepak库

ANSYS Icepak软件包含许多快速的功能，能够快速创建和模拟集成电（IC）封装、印刷电路板和完整电子系统的电子元件散热模型。只需拖拽预定义的模型对象（包括机柜、风扇、包装、电路板、通风孔和散热器）的图标，即可创建模型，从而创建完整电子系统的模型。

材料——流体、固体和表面的材料属性

风扇——几何形状和工作特性

散热器——按料号列举的Aavid散热器

热电冷却器——按料号列举的Melcor和Marlow TEC

热界面材料——按供应商料号列举的散热垫和垫片

过滤器——按供应商料号列举的风扇空气过滤器

封装——BGA、FPBGA和TBGA封装

ECAD-MCAD

为了提高建模效率，ANSYS Icepak支持各种来CAD（ECAD）和机械 CAD（MCAD）数据的导入。Icepak支持直接导入EDA软件（如Altium.Designer、Cadence、Zuken、Sigrity、Synopsys、ODB++、IPC2581和MentorGraphics软件创建的文件。ANSYS Icepak支持直接导入中间文件格式的机械CAD数据（包括STEP和IGES文件）。ANSYS SpaceClaim支持Icepak能够通过ANSYS Workbench的Geometry界面，导入主流机械CAD几何形状从ECAD和MCAD导入的几何形状可以组合成灵活的组件，以便快速地创建电子设备的模型。

灵活自动的网格

ANSYS Icepak软件包含网格算法，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，这样用户能在更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更快速的求解时间。

数值求解器

ANSYS Icepak软件包含一整套定性和定量后处理工具，用于生成有意义的图形、动画和报告，可随时向同事和客户传达模拟结果。速度矢量、等温线、流体颗粒轨迹、等值表面显示、剖面和x-y轴坐标图的可视化都可用于解释电子散热模拟的结果。可以自动创建包含图像的定制化报告，用于分发模拟分析结果、识别仿真中的趋势以及报告风扇和鼓风机工作点。ANSYS Icepak包括用于后处理和动画工具CFD-Post。

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，准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。这能准确模拟板级的导热，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准确结温。

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。

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和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完整信息。它采用试验设计（DoE）算法，科学快速地分析设计空间，并用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，JNH官网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是行业先进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，让用户能准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是综合完善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准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准确研究有关应用的电气和热元素。

3 产品概览

ANSYS电磁场电路/系统仿真产品