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1、上海市徐汇区凯旋路上海市徐汇区凯旋路3500号华苑大厦号华苑大厦2号楼号楼11层层A座座 (200030)(200030) Tel:021-64391516 Fax:021-64391506 www.CnT COMSOL COMSOL 热传导模块培训热传导模块培训主讲人：主讲人： 上海上海中仿科技中仿科技上海市徐汇区凯旋路上海市徐汇区凯旋路3500号华苑大厦号华苑大厦2号楼号楼11层层A座座 (200030)(200030) Tel:021-64391516 Fax:021-64391506 www.CnT 利用利用COMSOL模拟散热问题模拟散热问题问题描述问题描述IC封装中为了减少芯片封装
2、面积，通常采用表面贴片工艺对芯片进行封装。利用计算机可对芯片产热以及散热进行模拟，以提高封装设计的可靠性。该例子涉及到热、电和应力的耦合，对芯片施加0.2W的功耗，模拟其散热情况，模型如图所示：上海市徐汇区凯旋路上海市徐汇区凯旋路3500号华苑大厦号华苑大厦2号楼号楼11层层A座座 (200030)(200030) Tel:021-64391516 Fax:021-64391506 www.CnT 求解过程求解过程1、启动COMSOL2、创建几何模型3、划分网格4、选择分析问题5、设定边界条件6、求解7、后处理上海市徐汇区凯旋路上海市徐汇区凯旋路3500号华苑大厦号华苑大厦2号楼号楼11层层A
3、座座 (200030)(200030) Tel:021-64391516 Fax:021-64391506 www.CnT 启动启动COMSOL通过桌面快捷方式或者启动菜单打开COMSOL软件，点击Ok启动软件上海市徐汇区凯旋路上海市徐汇区凯旋路3500号华苑大厦号华苑大厦2号楼号楼11层层A座座 (200030)(200030) Tel:021-64391516 Fax:021-64391506 www.CnT 设置常量设置常量通过菜单OptionConstants在常量设置窗口中name中输入变量名，在Expression中输入数值，点击OK按钮关闭常量设置窗口。上海市徐汇区凯旋路上海市徐
4、汇区凯旋路3500号华苑大厦号华苑大厦2号楼号楼11层层A座座 (200030)(200030) Tel:021-64391516 Fax:021-64391506 www.CnT 创建几何模型创建几何模型通过菜单Draw Work Plane Settings，将绘图平面设置为y-z平面，点击Ok上海市徐汇区凯旋路上海市徐汇区凯旋路3500号华苑大厦号华苑大厦2号楼号楼11层层A座座 (200030)(200030) Tel:021-64391516 Fax:021-64391506 www.CnT 创建几何模型创建几何模型按住 Shift键点击Rectangle/Square 按钮，输入如
5、下参数分别绘制四个矩形：上海市徐汇区凯旋路上海市徐汇区凯旋路3500号华苑大厦号华苑大厦2号楼号楼11层层A座座 (200030)(200030) Tel:021-64391516 Fax:021-64391506 www.CnT 绘制草图绘制草图1 选择 R4 矩形，使用组合键Ctrl+C拷贝；2 通过菜单 menu Create Composite Object；3 在 Set formula 中输入 R3-R4，点击 OK；4 按住组合键 Ctrl+V，点击 OK ；5 点击左侧工具栏的Line按钮，通过原先画好的图形的顶点绘制直线，点击左侧工具栏的2nd Degree Bezier C
6、urve按钮，绘制圆弧，作为焊料的外形轮廓；6 使用组合键Ctrl+C拷贝R1, R2, CO1, 和CO2；7 使用组合键 Ctrl+V，在displacement 区域的 x 输入 0.006，点击 OK。上海市徐汇区凯旋路上海市徐汇区凯旋路3500号华苑大厦号华苑大厦2号楼号楼11层层A座座 (200030)(200030) Tel:021-64391516 Fax:021-64391506 www.CnT 绘制草图绘制草图8 通过菜单Draw Modify Scale在 Scale factor 区域的 x 中输入 -1在 Scale base point 区域的 x 中输入 0.00
7、7，点击 OK；9 点击主工具栏的 Zoom Extents 按钮进行缩放；10 点击左侧工具栏的 Line 按钮，通过两坐标点绘制直线 (0.002, 0) 、(0.006, 0)；11 使用鼠标筐选所有区域，点击左侧工具栏的Coerce to Solid 按钮；12 按住Shift键点击工具栏的Rectangle/Square 按钮输入如下参数绘制矩形：上海市徐汇区凯旋路上海市徐汇区凯旋路3500号华苑大厦号华苑大厦2号楼号楼11层层A座座 (200030)(200030) Tel:021-64391516 Fax:021-64391506 www.CnT 绘制草图绘制草图13 通过菜单
8、Draw Extrude ；14 在Objects to extrude列表中选择CO5，在 Distance 中输入1.5e-3 ，点击 OK；15 选择绘图平面左上方的Geom1标签 ；16 通过菜单 Draw Extrude ；17 在Objects to extrude列表中选择R1，在Distance中输入 4e-3 ，点击OK。上海市徐汇区凯旋路上海市徐汇区凯旋路3500号华苑大厦号华苑大厦2号楼号楼11层层A座座 (200030)(200030) Tel:021-64391516 Fax:021-64391506 www.CnT 上海市徐汇区凯旋路上海市徐汇区凯旋路3500号华苑
9、大厦号华苑大厦2号楼号楼11层层A座座 (200030)(200030) Tel:021-64391516 Fax:021-64391506 www.CnT 网格划分网格划分1 通过菜单 Draw Create Pairs，选择 EXT1和 EXT2，去除 Create imprints 前的钩号，点击Ok；2 通过菜单Mesh Mapped Mesh，选择Edge标签；3 在Edge selection中选择1，钩选Constrained edge element distribution，在Number of edge elements中输入5，采用同样的方式将2号边划分20份；5 选择B
10、oundary标签，在Boundary selection列表中选择1，点击Mesh Selected ，点击OK；7 通过菜单Mesh Swept Mesh，使用组合键Ctrl+A选择所有区域；9 钩选Manual specification of element，在Number of element layers 中输入10，点击OK；10 在主工具栏中选择Subdomain模式，在绘图平面选择最大的区域；11 通过菜单MeshInteractive MeshingMesh Selected (Swept)划分网格；12 通过菜单MeshInteractive MeshingMesh Re
11、maining (Swept)划分网格。上海市徐汇区凯旋路上海市徐汇区凯旋路3500号华苑大厦号华苑大厦2号楼号楼11层层A座座 (200030)(200030) Tel:021-64391516 Fax:021-64391506 www.CnT 上海市徐汇区凯旋路上海市徐汇区凯旋路3500号华苑大厦号华苑大厦2号楼号楼11层层A座座 (200030)(200030) Tel:021-64391516 Fax:021-64391506 www.CnT 选择问题选择问题1 通过菜单Multiphysics Model Navigator 2 在右侧的Multiphysics 区域选择 Geom2
12、，在左侧列表中选择Structural Mechanics ModuleThermal-Structural InteractionSolid, Stress-Strain with Thermal Expansion3 点击OK 上海市徐汇区凯旋路上海市徐汇区凯旋路3500号华苑大厦号华苑大厦2号楼号楼11层层A座座 (200030)(200030) Tel:021-64391516 Fax:021-64391506 www.CnT 上海市徐汇区凯旋路上海市徐汇区凯旋路3500号华苑大厦号华苑大厦2号楼号楼11层层A座座 (200030)(200030) Tel:021-64391516 F
13、ax:021-64391506 www.CnT 设定边界条件设定边界条件1 通过菜单Multiphysics Geom2: Solid, Stress-Strain；2 通过菜单Physics Subdomain Settings；3 点击Load标签，使用组合键Ctrl+A选择所有区域，在 Tempref 中输入T_air；4 点击Material标签；5 选择区域1，点击Load按钮，选择FR4 (Circuit board)；6 重复第五步，设置各个区域材料属性：7 选择区域7，去除Active in this domain 前面的钩号，点击OK。上海市徐汇区凯旋路上海市徐汇区凯旋路35
14、00号华苑大厦号华苑大厦2号楼号楼11层层A座座 (200030)(200030) Tel:021-64391516 Fax:021-64391506 www.CnT 8 通过菜单Multiphysics Geom2: General Heat Transfer；9 通过菜单Physics Subdomain Settings， 选择 Conduction标签，选择区域1， 在Library material 列表中选择FR4 (Circuit board)；10 重复第9步操作，将各个区域材料设置如下：11 点击Init标签，选择所有区域，在Temperature 中输入T_air，点击OK
15、上海市徐汇区凯旋路上海市徐汇区凯旋路3500号华苑大厦号华苑大厦2号楼号楼11层层A座座 (200030)(200030) Tel:021-64391516 Fax:021-64391506 www.CnT 设定边界条件设定边界条件1 通过菜单Physics Boundary Settings ；2 选择与空气接触的面，即3, 4, 8, 12, 19, 29, 30, 44, 46 和52-63号边，在Boundary condition 列表中选择Heat flux，在Heat transfer coefficient中输入h_air，在External temperature 中输入T_
16、air，点击OK；3 通过菜单Multiphysics Geom2: Solid, Stress-Strain；4 通过菜单Physics Boundary Settings ；5 选择1, 7, 10, 13, 16, 20, 33, 37, 40和48号边，在Constraint condition列表中选择Symmetry plane；6 选择2、5号边，在Constraint condition列表中选择Fixed，点击OK。上海市徐汇区凯旋路上海市徐汇区凯旋路3500号华苑大厦号华苑大厦2号楼号楼11层层A座座 (200030)(200030) Tel:021-64391516 Fa
17、x:021-64391506 www.CnT 求解器设定求解器设定1 通过菜单Solve Solver Manager ；2 点击Solve For标签，选择Geom2General Heat Transfer (htgh)，点击Apply；3 点击Script标签，钩选Solve using a script，点击Add Current Solver Settings按钮4 点击Solve For标签，选择Geom2Solid, Stress-Strain (smsld)；5 点击Initial Value标签， 在Values of variable not solved for区域中选择
18、Current solution ，点击OK；6 通过菜单Solve Solver Parameters，在Linear system solver列表中选择Direct (SPOOLES) 点击OK；7 通过菜单Solve Solver Manager，点击Script标签， 点击Add Current Solver Settings按钮，点击OK，点击主工具栏的=进行求解。上海市徐汇区凯旋路上海市徐汇区凯旋路3500号华苑大厦号华苑大厦2号楼号楼11层层A座座 (200030)(200030) Tel:021-64391516 Fax:021-64391506 www.CnT 结果显示结果
19、显示1 通过菜单Postprocessing Plot Parameters ；2 点击General标签3 在Plot type中，去除Slice前的钩号，钩选Isosurface；4 点击Isosurface标签,在Predefined quantities列表中选择Temperature；5 在Isosurface levels区域中点击Levels option按钮， 在 Number of levels中输入30，点击Apply 。上海市徐汇区凯旋路上海市徐汇区凯旋路3500号华苑大厦号华苑大厦2号楼号楼11层层A座座 (200030)(200030) Tel:021-6439151
20、6 Fax:021-64391506 www.CnT 上海市徐汇区凯旋路上海市徐汇区凯旋路3500号华苑大厦号华苑大厦2号楼号楼11层层A座座 (200030)(200030) Tel:021-64391516 Fax:021-64391506 www.CnT 结果显示结果显示1 将Number of levels设置为15；2 在 Fill Style 列表中选择Wireframe；3 点击Subdomain标签，钩选Subdomain plot，在Predefined quantities列表中选择von Mises stress；4 点击Deform标签，钩选Deformed shape
21、；5 在Domain types to deform区域中，去除Boundary和 Edge，在Deformation data 区域中选择Subdomain标签， 在Predefined quantities列表中选择Displacement6 点击OK。上海市徐汇区凯旋路上海市徐汇区凯旋路3500号华苑大厦号华苑大厦2号楼号楼11层层A座座 (200030)(200030) Tel:021-64391516 Fax:021-64391506 www.CnT 上海市徐汇区凯旋路上海市徐汇区凯旋路3500号华苑大厦号华苑大厦2号楼号楼11层层A座座 (200030)(200030) Tel:0
22、21-64391516 Fax:021-64391506 www.CnT 结果显示结果显示1 通过菜单Options SuppressSuppress Subdomains；2 选择1, 2, 5, 6, 7, 8和10号区域，点击OK；3 通过菜单Postprocessing Plot Parameters;4 选择General标签，在Plot type区域，去除Isosurface和Deform前面的钩号，点击OK。上海市徐汇区凯旋路上海市徐汇区凯旋路3500号华苑大厦号华苑大厦2号楼号楼11层层A座座 (200030)(200030) Tel:021-64391516 Fax:021-
23、64391506 www.CnT 上海市徐汇区凯旋路上海市徐汇区凯旋路3500号华苑大厦号华苑大厦2号楼号楼11层层A座座 (200030)(200030) Tel:021-64391516 Fax:021-64391506 www.CnT 中仿信息科技有限公司是专业从事工程仿真分析软件和咨询服务的提供商，业务包括项目咨询和专业软件的集成和实施等。公司自成立至今，已为国内外数百家企业、高校及科研院所提供专业软件系统及项目咨询等服务，服务领域涉及教学科研、机械工业、土木工程、生物医学、航空航天、材料科学、化学化工、冶金科学、汽车工业、电子电器、虚拟仪器等众多行业。 中仿科技和国内外众多信息化企
24、业有着长期的紧密合作关系，我们已成为瑞典COMSOL、美国 ALGOR、加拿大GEO-SLOPE、英国Thermotech、美国XYZ等世界著名软件公司在华的核心合作伙伴。公司将坚持不懈，及时为国内外客户提供全球最前沿最顶端的科技服务。 中仿科技拥有一支优秀的技术团队，公司90%以上的员工均具有某一行业的专业背景，80%以上的技术支持拥有硕士或博士学位。我们将竭诚为客户提供专业的工程解决方案和高质量的专业工程应用服务，帮助客户优化产品设计流程、降低开发成本，从而提高产品质量，保持竞争优势。 中仿科技将始终怀着谦虚、诚实、敬业的态度，秉承关注客户需求、提升客户价值的核心理念，始终遵循 客户满意为止的服务准则，真诚地为客户排忧解难、出谋划策、提供专业的技术应用服务，力争成为仿真技术行业的典范！ 关于我们更多的软件产品以及服务信息，请登录公司网站：www.CnT 获取更详尽资料。
