7 元件和元件仿真 74
7.1 散熱方式和熱阻74
7.2 封裝熱阻75
7.2.1 LSI 75
7.2.2 Infineon 76
7.3 分立封裝77
7.3.1 晶體管 77
7.4 封裝仿真FLOPACK79
7.4.1 初級精度：塊（Lumped）元件 79
7.4.2 中級仿真：雙熱阻模型 81
7.4.3 高級精度：DELPHI模型 81
7.4.4 General networks熱阻模型 83
7.4.5 詳細模型 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 散熱方式和熱阻
硅芯片上的熱量分布與內部幾何狀況和所用材料有關。
DIP封裝內部主要散熱路徑(Infineon, 1999a)和內部結構(Hitachi, 2001)
元件外形尺寸和線路位置是標準化的。不同生產廠商之間的元件內部結構、材料和線路技術是不相同的，所以它們的熱特性也存在差異。
元件的生產廠商不公開元件內部的詳細結構數據。通過一些其它的方法來計算芯片內部的溫度。Datasheet中僅僅提供了少數的相關數據，諸如：熱阻J-C(Junction-case)和J-A（Junction-Ambient）。考慮到一個生產線的容許誤差，所以生產商提供的J-C和J-A在 內波動。
溫度對元件的性能影響很大，硅芯片的溫度（結溫） 可以通過元件表面溫度 以及下式來確定（實際的情況可能更復雜）：
P為元件總的熱功耗，不考慮熱量的旁逸。
建議：如果散熱路徑是單一的散熱器或者板子，則可以使用 或 。
有時還會給出熱阻 （Junction-Ambient），這是結點到環境的熱阻。如果我們進行一個詳細的實驗，可以很容易發現對于相同材料的元件其 不一定相等。當元件處于銅板比處于FR4或其它材料上時，可以得到更低的溫度和不同的熱阻。元件周圍的情況對元件的溫度有著很大的影響。但我們很少的元件周邊情況的詳細描述。
7.2 封裝熱阻
缺7.2.1 2R for IBM Power PC
7.2.1 LSI
不存在一個固定的封裝熱阻值，一般元件的幾何表面越大，其結溫越低。
7.2.2 Infineon
Infineon對半導體封裝進行了系統的整理。詳細的研究了封裝熱阻和標準化封裝，但其中不包括BGA’s封裝。
7.3 分立封裝
7.3.1 晶體管
下圖是Fairchild半導體器件
7.4 封裝仿真FLOPACK
7.4.1 初級精度：塊（Lumped）元件
最為簡單的元件建模是采用一個具有材料特性和內部熱量均勻分布的塊（Cuboid）。這就是PCB簡化模型中的獨立實體元件（discrete solid component）。對于塑料元件的熱導率為 ，陶瓷元件的熱導率為 。不需要定義θJC 和θJB 。
來源：Schrammek, M.: „Warmeabfuhr in elektronischen Geräten bei Luftkühlung und freier Konvektion“. Fortschr.-Ber. VDI Reihe 9 Nr. 73. VDI Verlag, Düsseldorf (1987)
Schrammek采用溫度測量儀對很多種PCB板子進行了測量。仿真中使用的是標準的歐洲板子（100*160mm ，FR4，5x6 DIL 元件）和垂直自然對流。下d圖顯示仿真數據與實測數據很好的吻合。
7.4.2 中級仿真：雙熱阻模型
這類PCB板子上的元件內部有一個虛擬的芯片結。結與上下表面的熱阻分別為： θJB和θJC 。元件的熱導率可以設為K=1000W/mK 對于瞬態分析要設置密度和比熱，其比熱大約為1000J/kgK 。
由Flopack PQFP的雙熱阻模型計算數據
測試結果表明在相同的環境條件下（板子、自然對流）雙熱阻模型與詳細模型的偏差大約在30% 。雙熱阻模型太過于簡單，所以不能適用于所有的場合。實際上 θJB或 θJC不是基于到板子或外殼的熱流，而是基于總熱流。
PQFP-208的結溫（℃）在不同模型和條件下的比較(Shidore and Sahrapour, 2001)。
7.4.3 高級精度：DELPHI模型
為了減小雙熱阻模型的誤差，并且避免熱阻受到環境條件的影響。自從1990起，Flotherm依據JEDEC的標準創建了一種更為精確的熱阻，稱之為DELPHI熱阻。現在這個熱阻已經由JEDEC-51進行了標準化。可以在Data Sheet中找到相應的熱阻數據。同時也可以通過FLOPACK DELPHI網絡程序生成。在不同條件下的熱阻模型由數字來描述
7.4.4 General networks熱阻模型
這些新的熱方面參數可以使設計人員對光耦合器和SSR裝置更好的進行仿真。Vishay對其使用Flotherm的客戶提供了一些簡化的模型和Flotherm模型。
7.4.5 詳細模型
可以通過登陸到FLOPACK獲取詳細的模型。目前有26種模型類型，并且都具有默認的值。每一個詳細模型都有10～50個不同材料的物體構成。因此在仿真過程中會增加一些網格，同時計算的時間會稍微多一點。
當前有以下各類封裝模型。
7.5 LED仿真
LED（發光二極管）朝著板子有單向性的熱流通路。使用Data Sheet數據， 或節點到焊料墊的熱阻θJS 必須給出。
7.5.1 Osram
LED模型必須包括一塊PCB板和一個焊料墊（用于散熱）。LED本身是一個元件。
7.5.2 Avago
Flotherm資料下載: 使用Flotherm進行電子散熱仿真過程中涉及的物理學原理.pdf
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