Тепловое моделирование BGA на ПП с учетом выводов.
При тепловом моделировании ПП, содержащих корпуса BGA, возникает необходимость учитывать специфические выводы таких корпусов. Воздушная прослойка, существующая между BGA корпусом и поверхностью ПП, ухудшает перенос тепла от микросхемы к плате. Чтобы учесть данный эффект, производители микросхем обычно приводят данные Jc (тепловое сопротивление кристалл — корпус ИС) и Jb (тепловое сопротивление корпус ИС — ПП) для своих корпусов. Но, что делать, если такие данные отсутствуют?
Модуль PowerDC пакета Cadence Sigrity 2018 предоставляет возможность моделирования шариков припоя и учета их влияния на общую картину нагрева корпуса.
На рисунке изображена микросхема BGA с шариками, которые будут учтены при тепловом моделировании.
![](https://static.wixstatic.com/media/c3410e_3c69837660d5478c93c8b1df2a017581~mv2.png/v1/fill/w_1258,h_747,al_c,q_90/c3410e_3c69837660d5478c93c8b1df2a017581~mv2.webp)
Корпус микросхемы представляется, как однородное тело прямоугольной формы с заданной пользователем высотой. Материал и его свойства так же задается пользователем.
![](https://static.wixstatic.com/media/c3410e_ceaa2141110d49a382df8234162bb574~mv2.png/v1/fill/w_1260,h_748,al_c,q_90/c3410e_ceaa2141110d49a382df8234162bb574~mv2.webp)
Хочется отметить, что влияние шариков можно видеть на поверхности корпуса в форме тепловых кругов с большей температурой, чем остальной корпус. В то время, как ситуация на нижней стороне корпуса противоположная — места крепления шариков холоднее чем корпус.
![](https://static.wixstatic.com/media/c3410e_b6ca26b5e36345d3ad26ebffc9c3798c~mv2.png/v1/fill/w_902,h_744,al_c,q_90/c3410e_b6ca26b5e36345d3ad26ebffc9c3798c~mv2.webp)
![](https://static.wixstatic.com/media/c3410e_712892f9646e4bf8a2fb2879563ba8b4~mv2.png/v1/fill/w_832,h_739,al_c,q_90/c3410e_712892f9646e4bf8a2fb2879563ba8b4~mv2.webp)
Нелогичность результатов легко объяснить, если визуализировать тепловые потоки.
![](https://static.wixstatic.com/media/c3410e_c713537534c5421ea8ca985f4b28c7c4~mv2.png/v1/fill/w_851,h_660,al_c,q_90/c3410e_c713537534c5421ea8ca985f4b28c7c4~mv2.webp)
В нижней части тепло стекает по шарикам в тело ПП.
Настройка проекта и проведение симуляции как всегда занимают несколько минут. 🙂
Легко видеть, что в местах крепления шариков к корпусу образуются «тепловые трубы», куда тепло может стекать более легко. Естественно, что данная область будет нагреваться больше относительно остального материала.
![](https://static.wixstatic.com/media/c3410e_f93338eaf978480fb6061ef054036e33~mv2.png/v1/fill/w_731,h_605,al_c,lg_1,q_90/c3410e_f93338eaf978480fb6061ef054036e33~mv2.webp)