7 元件和元件仿真 74
7.1 散热方式和热阻74
7.2 封装热阻75
7.2.1 LSI 75
7.2.2 Infineon 76
7.3 分立封装77
7.3.1 晶体管 77
7.4 封装仿真FLOPACK79
7.4.1 初级精度：块（Lumped）元件 79
7.4.2 中级仿真：双热阻模型 81
7.4.3 高级精度：DELPHI模型 81
7.4.4 General networks热阻模型 83
7.4.5 详细模型 85
7.5 LED仿真86
7.5.1 Osram 86
7.5.2 Avago 89
7 元件和元件仿真
Fairchild Semiconductors. Li, A., Brij,M., Sapp,S., Bencuya,I., Hong,L: „Maximum Power Enhancement Techniques for SOT-223 Power MOSFETs“ [SOT223_MOS_AN-1028.pdf]. (1996)
Fairchild Semiconductors. R. Locher: „Introduction to Power MOSFETs and their Applications” [Intro_MOS_AN-558.pdf]. (1998)
7.1 散热方式和热阻
硅芯片上的热量分布与内部几何状况和所用材料有关。
DIP封装内部主要散热路径(Infineon, 1999a)和内部结构(Hitachi, 2001)
元件外形尺寸和线路位置是标准化的。不同生产厂商之间的元件内部结构、材料和线路技术是不相同的，所以它们的热特性也存在差异。
元件的生产厂商不公开元件内部的详细结构数据。通过一些其它的方法来计算芯片内部的温度。Datasheet中仅仅提供了少数的相关数据，诸如：热阻J-C(Junction-case)和J-A（Junction-Ambient）。考虑到一个生产线的容许误差，所以生产商提供的J-C和J-A在 内波动。
温度对元件的性能影响很大，硅芯片的温度（结温） 可以通过元件表面温度 以及下式来确定（实际的情况可能更复杂）：
P为元件总的热功耗，不考虑热量的旁逸。
建议：如果散热路径是单一的散热器或者板子，则可以使用 或 。
有时还会给出热阻 （Junction-Ambient），这是结点到环境的热阻。如果我们进行一个详细的实验，可以很容易发现对于相同材料的元件其 不一定相等。当元件处于铜板比处于FR4或其它材料上时，可以得到更低的温度和不同的热阻。元件周围的情况对元件的温度有着很大的影响。但我们很少的元件周边情况的详细描述。
7.2 封装热阻
缺7.2.1 2R for IBM Power PC
7.2.1 LSI
不存在一个固定的封装热阻值，一般元件的几何表面越大，其结温越低。
7.2.2 Infineon
Infineon对半导体封装进行了系统的整理。详细的研究了封装热阻和标准化封装，但其中不包括BGA’s封装。
7.3 分立封装
7.3.1 晶体管
下图是Fairchild半导体器件
7.4 封装仿真FLOPACK
7.4.1 初级精度：块（Lumped）元件
最为简单的元件建模是采用一个具有材料特性和内部热量均匀分布的块（Cuboid）。这就是PCB简化模型中的独立实体元件（discrete solid component）。对于塑料元件的热导率为 ，陶瓷元件的热导率为 。不需要定义θJC 和θJB 。
来源：Schrammek, M.: „Warmeabfuhr in elektronischen Geräten bei Luftkühlung und freier Konvektion“. Fortschr.-Ber. VDI Reihe 9 Nr. 73. VDI Verlag, Düsseldorf (1987)
Schrammek采用温度测量仪对很多种PCB板子进行了测量。仿真中使用的是标准的欧洲板子（100*160mm ，FR4，5x6 DIL 元件）和垂直自然对流。下d图显示仿真数据与实测数据很好的吻合。
7.4.2 中级仿真：双热阻模型
这类PCB板子上的元件内部有一个虚拟的芯片结。结与上下表面的热阻分别为： θJB和θJC 。元件的热导率可以设为K=1000W/mK 对于瞬态分析要设置密度和比热，其比热大约为1000J/kgK 。
由Flopack PQFP的双热阻模型计算数据
测试结果表明在相同的环境条件下（板子、自然对流）双热阻模型与详细模型的偏差大约在30% 。双热阻模型太过于简单，所以不能适用于所有的场合。实际上 θJB或 θJC不是基于到板子或外壳的热流，而是基于总热流。
PQFP-208的结温（℃）在不同模型和条件下的比较(Shidore and Sahrapour, 2001)。
7.4.3 高级精度：DELPHI模型
为了减小双热阻模型的误差，并且避免热阻受到环境条件的影响。自从1990起，Flotherm依据JEDEC的标准创建了一种更为精确的热阻，称之为DELPHI热阻。现在这个热阻已经由JEDEC-51进行了标准化。可以在Data Sheet中找到相应的热阻数据。同时也可以通过FLOPACK DELPHI网络程序生成。在不同条件下的热阻模型由数字来描述
7.4.4 General networks热阻模型
这些新的热方面参数可以使设计人员对光耦合器和SSR装置更好的进行仿真。Vishay对其使用Flotherm的客户提供了一些简化的模型和Flotherm模型。
7.4.5 详细模型
可以通过登陆到FLOPACK获取详细的模型。目前有26种模型类型，并且都具有默认的值。每一个详细模型都有10～50个不同材料的物体构成。因此在仿真过程中会增加一些网格，同时计算的时间会稍微多一点。
当前有以下各类封装模型。
7.5 LED仿真
LED（发光二极管）朝着板子有单向性的热流通路。使用Data Sheet数据， 或节点到焊料垫的热阻θJS 必须给出。
7.5.1 Osram
LED模型必须包括一块PCB板和一个焊料垫（用于散热）。LED本身是一个元件。
7.5.2 Avago
Flotherm资料下载: 使用Flotherm进行电子散热仿真过程中涉及的物理学原理.pdf
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