题目：考虑器件级散热特性的PCB热分析软件开发

随着芯片向高集成度、高频率、超高I/O端子数的方向发展，芯片尺寸越来越小，现代电子设备已向小型化、高密度方向发展。这一趋势导致电子设备的散热问题日益严重，而产生的直接后果是电子产品可靠度的降低。解决电子设备热问题，首先要对电子设备进行合理的热设计。其次，通过热评估判断热设计是否取得实效。热评估一般有两种方法：热分析和热测量。其中，热分析是用传热理论和数学分析方法在产品设计阶段获得其温度分布的方法。电子设备热设计热分析分三个层次：器件级、板级和设备级。电路板由若干器件组成，而电子设备又是由一块或若干块电路板组成。所以板级热设计热分析起着承上启下的作用。本文主要针对电路板级和器件级热分析技术进行研究，开发了板级热分析软件，总结分析了功率器件散热特性及其简化热模型。论文首先对热分析、有限差分法、印刷电路板的结构和传热模型的基本理论进行了研究。在此基础上建立了板级温度场的导热微分方程，并对数学模型的简化、离散化过程和数值求解方法进行了详细的论述。其次，详尽研究了印刷电路板上发热量较大的功率器件的散热特性。主要讨论了功率器件的发展现状、分类、封装形式、散热参数、散热形式、散热影响因素及其简化散热模型等。其中，器件的简化热模型是目前国外研究的新热点，国内在这方面的研究较少，论文针对稳态简化热模型做了详尽的总结研究。然后，介绍自主开发的板级热分析软件框架结构，并结合一个实际的数字电路系统应用该软件进行热分析，采用自行研制的测温设备进行热测量。最后，对软件热分析结果和误差进行了分析。