創建熱仿真模型

　　接著我們建立并驗證詳細的三維（3D）模型以便分析結構內部的溫度分布。所有的幾何參數都會在組件發生故障并拆解后進行測量。圖2是仿真模型的外觀（圖3是其剖面結構）。我們藉由調整材料參數，直到瞬態仿真結果所產生的結構函數與測量結果的結構函數相重合，如此一來我們可以確保所建立的模型運作方式與實際組件完全相同。此流程需要進行多次的反復計算。

　　圖 2 仿真模型的外觀。

　　圖3 IGBT模塊結構圖。

　　依據所測量的幾何外型以及對材料參數的猜測所創建的基礎模型顯示，熱瞬態的傳遞路徑與實際組件有明顯差異。此類偏差可藉由校準模型且不斷地改善模型參數予以排除。最后可將瞬態仿真所獲得的結構函數（圖4中的紅色曲線）與實際組件的測量結果產生的結構函數（藍色曲線）相互重迭。

　　圖4 基礎模型的仿真結果。

　　接著利用合適的封裝內部特征來校準組件，然后沿著向外的熱傳路徑方向，不斷地擬合不同區域的熱容和熱阻值。為了正確地校正熱容值，我們需確保芯片的實體尺寸正確無誤，且熱源區域的設定正確。在這種情況下，需要增加受熱面積直到芯片區域的熱容值在結構函數中互相重迭。

　　此外還需確保陶瓷層的熱阻設定在適當的范圍。隨著陶瓷的熱傳導系數升高，結構函數中相對應的熱阻區域可能需降低以達到另一部份的重迭。下一步則是將組件與冷板間的銅底層和接口材料（TIM）設定在適當的熱傳導系數，使曲線能正確地相互匹配（圖5）。

　　圖5 模型校準后的所得到的結構函數。模擬值（藍色）、測量值（紅色）。