CN110263396A - 一种系统级封装sip器件的虚拟试验平台及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于计算机技术领域及可靠性计算领域，具体涉及一种系统级封装SIP器件的虚拟试验平台及方法。本发明通过设计一种系统级封装SIP器件的虚拟实验平台，实现方便快捷的计算系统级封装器件的可靠度。本发明操作简单，可以直接调用数据库中存储已有的有限元仿真模型，通过接口进入有限元仿真软件进行仿真计算，计算结果在显示模块中显示，同时根据仿真结果进行可靠度计算，无需手动建模，大幅度的缩短了仿真周期和成本。

Description

一种系统级封装SIP器件的虚拟试验平台及方法

技术领域

本发明属于计算机技术领域及可靠性计算领域，具体涉及一种系统级封装SIP器件的虚拟试验平台及方法。

背景技术

系统级封装是电子元器件封装技术的重要发展方向之一，其中可靠性的计算是系统级封装器件设计过程中的重要环节，且对于不同环境载荷下系统级封装器件的结构可靠性亦是重中之重。但由于系统级封装器件的多样性，所处环境的多变性的影响，不可能对于每一个系统级封装器件进行可靠性计算，因此，有必要设计一种系统级封装SIP器件的虚拟试验平台及方法，可以方便快捷的通过有限元仿真技术来实现器件的可靠性评估。

发明内容

本发明的目的在于提供一种系统级封装SIP器件的虚拟试验平台。

本发明的目的通过如下技术方案来实现：

一种系统级封装SIP器件的虚拟试验平台，包括有限元仿真计算模块、可靠度计算模块、显示模块和储存模块；所述的有限元仿真计算模块读取储存模块中存储的系统级封装器件有限元模型，对系统级封装器件有限元模型在某一环境载荷下进行有限元仿真计算，并将环境载荷信息以及对应的有限元仿真计算结果导入显示模块、可靠度计算模块和储存模块中；所述的显示模块根据有限元仿真计算模块中的计算结果，绘制相应的3D云图以及数据曲线，并将3D云图以及数据曲线存入储存模块；所述的可靠度计算模块根据有限元仿真计算模块中的环境载荷信息选择相应的可靠度计算模型，并计算出在该环境载荷下系统级封装器件有限元仿真模型的可靠度，可靠度的计算结果存入储存模块；所述的储存模块包括两部分，一部分为存储已经建立好的系统级封装器件有限元模型，另一部分存储有限元仿真计算模块、可靠度计算模块和显示模块中的计算结果。

本发明的目的还在于提供基于一种系统级封装SIP器件的虚拟试验平台的一种系统级封装SIP器件的虚拟试验方法。

一种系统级封装SIP器件的虚拟试验方法，包括以下步骤：

步骤一：在有限元仿真计算模块中读取储存模块中存储的系统级封装器件有限元模型，并选择进行试验的系统级封装器件有限元模型；

步骤二：在有限元仿真计算模块中选择环境载荷信息，并对系统级封装器件有限元模型在某一环境载荷下进行有限元仿真计算；

步骤三：在显示模块中根据有限元仿真计算模块中的仿真计算结果，绘制3D云图以及数据曲线；在可靠度计算模块中根据选择的环境载荷信息，选择对应的可靠度计算模型，并计算出在该环境载荷下系统级封装器件有限元仿真模型的可靠度。

本发明的有益效果在于：

本发明通过设计一种系统级封装SIP器件的虚拟实验平台，实现方便快捷的计算系统级封装器件的可靠度。本发明操作简单，可以直接调用数据库中存储已有的有限元仿真模型，通过接口进入有限元仿真软件进行仿真计算，计算结果在显示模块中显示，同时根据仿真结果进行可靠度计算，无需手动建模，大幅度的缩短了仿真周期和成本。

附图说明

图1是一种系统级封装SIP器件的虚拟试验平台的框架示意图。

图2是一种系统级封装SIP器件的虚拟试验平台的界面设计图。

图3是一种系统级封装SIP器件的虚拟试验平台的操作流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述。

实施例1：

一种面向国产系统级封装器件的一种系统级封装SIP器件的虚拟试验平台。如图1所示，本发明具体包括4个模块，即有限元仿真模块，可靠度计算模块，显示模块和储存模块。

有限元仿真计算模块，即包括用户选择所需要的有限元模型并针对该模型进行计算。有限元仿真结果的3D云图以及数据曲线发送至显示模块显示。将有限元计算结果发送至可靠度计算模块，并针对该模型进行可靠度计算。最终将有限元仿真结果与可靠度计算结果同时发送至储存单元储存。

设计一种系统级封装SIP器件的虚拟试验平台主要包括以下步骤：软件界面设计、与有限元仿真软件接口开发、可靠度计算设计、存储与显示设计。

1)软件界面设计

软件界面设计。及使用计算机语言针对系统级封装器件的虚拟实验平台所需的功能进行软件界面设计。如图2所示，系统级封装SIP器件的虚拟试验平台所需功能全部显示在设计界面上。其软件界面主要包括以下方面。

a)“启动软件”按钮。启动软件包括两方面：一方面是启动虚拟实验平台软件，另一方面是启动有限元仿真软件。

b)“选择模型”按钮。事先在数据库中建立有限元仿真模型，用户可根据需要进行选择。

c)“开始计算”按钮。即根据选取的模型通过接口传给有限元仿真软件计算。

d)“读取结果”按钮。即通过接口将计算结构传回软件。

e)“结果显示”按钮。显示有限元仿真软件的计算结果。

f)“分析云图/3D显示”窗口。即在该位置显示通过有限元仿真软件计算的结果，结果以云图和3D模型的方式显示。

g)“数据/曲线显示”按钮。将有限元仿真结果以数据或曲线的方式显示。

h)“数据导入”按钮。将有限元仿真结果导入数据库存储。

i)“可靠性分析”按钮。通过可靠度计算评判该有限元模型的可靠性。

j)“耦合模型选择”按钮。即从数据库中选择不同环境耦合在一起的有限元仿真模型。

k)“可测试性设计”按钮。即针对耦合模型计算结果，评判其可靠性

通过以上几方面针对系统级封装SIP器件的虚拟试验平台软件界面进行设计，用户可以使用该软件进行系统级封装器件的有限元模型的可靠度计算。模型的基本功能全部显示在用户操作界面，用户可以清楚明了的针对需要进行操作。

2)与有限元仿真软件接口开发

所为的有限元仿真软件接口开发，即针对有限元仿真软件的一种二次开发。对于有限元仿真软件而言，打造大平台已经形成一种趋势，但对于使用者而言，制定适用于自己的流程化的有限元软件才是最重要的。因此，有限元仿真软件本身为用户提供了全面的二次开发接口，用户可以根据有限元仿真软件提供的二次开发程序，针对需求定制合适自己的应用程序。、针对本发明而言，本发明使用有限元软件本身的二次开发程序，在其基础上开发出针对与本发明的系统级封装SIP器件的虚拟试验平台的接口。该接口的主要功能如下：

a)模型的数据的传输。在软件界面选择数据库中建立好的模型，通过接口传入有限元分析模型中。

b)控制有限元软件。通过在软件界面上的开始计算按钮，启动有限原分析软件，开始计算模型。

C)计算结果的读取。通过接口，将有限元分析软件计算的有限元仿真结果回传入软件界面中显示。

本发明采用软件与有限元仿真软件建立接口的方式，使软件和有限元仿真软件联通，可以方便快捷的计算系统级封装器件的有限元仿真模型。同时由于有限元仿真计算的复杂性，采用建立接口的方式，可以更加精准的计算系统级封装器件的有限元仿真模型，提高结果的准确性。

3)可靠度计算设计

本发明目的在于通过虚拟试验的方法，计算系统级封装器件的有限元模型的可靠度。简而言之，其核心还是计算有限元模型的可靠度。

可靠性指的是产品在规定条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力，而可靠性的概率度量叫可靠度。可靠性分为基本可靠性和任务可靠性，前者考虑包括与维修供应有关的可靠性，后者仅考虑造成任务失败的故障影响。本发明即仅考虑任务可靠性。

本发明通过可靠度计算设计模块，计算模型的可靠度。主要步骤如下。用户选择相应的系统级封装器件的有限元模型，通过接口进入有限元仿真软件中进行计算，计算结果通过接口传回虚拟实验平台软件中，用户根据不同环境的仿真结果提取相应的结果数据，根据提取的数据进入相应的可靠度计算模型中，即计算出该环境下系统级封装器件有限元仿真模型的可靠度，从而评估该模型的可靠性。

4)存储与显示设计

建立数据库，用以存储事先建好的模型和通过有限元仿真软件计算的仿真结果。

存储模块分为两部分，一部分存储已经建立好的系统级封装器件的有限元模型，以方便用户使用选择，节省时间，无需单独建立模型。另一部分存储用户计算的有限元仿真模型的计算结果，以方便用户查阅，无需多次计算，大幅度缩短的试验周期。

显示模块分为两部分，一部分为分析云图/3D显示，即将模型及其计算结果以云图或3D模型的方式显示。另一部分为数据/曲线显示，即将计算结果以数据或曲线的方式显示出来。

如图3所示，上述一种系统级封装SIP器件的虚拟试验平台的工作过程为：启动软件，初始化软件界面和3D模型显示界面，用户根据自己的需求在已有的数据库中选择有限元仿真模型，如果该模型的仿真计算结果存在，则直接显示仿真后的3D云图，与此同时如果已有该模型可靠度，则显示可靠度计算结果，否则重新对该模型进行仿真，计算该模型的可靠度并显示。将该模型的计算结果存入数据库以方便查询。

本发明提供了一种系统级封装SIP器件的虚拟试验平台的软件开发方法。本发明涉及计算机技术领域，及可靠性计算领域。其中具体涉及了对于软件界面的开发，可靠性计算。通过设计一种系统级封装SIP器件的虚拟实验平台，实现方便快捷的计算系统级封装器件的可靠度。用户通过操作虚拟实验平台界面，在数据库中挑选需要的有限元模型，通过接口进入有限元仿真软件计算，计算结果将在虚拟实验平台界面显示，同时根据仿真结果进行可靠度计算。本发明的软件界面设计人性化，软件操作简单，软件数据库中存储已有的有限元仿真模型，可以直接调用，通过接口进入有限元仿真软件进行仿真运算，无需用户手动建模，大幅度的缩短了仿真周期和成本。

本发明通过设计一种方便的软件界面，与Abaqus和Ansys有限元分析软件联通。用户可以在软件界面上方便快捷的选取模型，通过使用有限元分析软件来计算模型的可靠度

其大致过程如下；

1)设计软件界面

建立软件界面，以方便用户使用。用户既可以在软件界面上选取想要计算的模型，又可以清楚的观察有限元模型计算的结果。且软件界面设计人性化，可以根据用户的需求选取相应的功能。

2)软件界面与有限元软件联通

由于有限元计算的复杂性，系统级封装SIP器件的虚拟试验平台本身不支持有限元计算。因此，需要建立接口，与Abaqus和Ansys有限元开发软件机型联通。在软件界面上选好所需的模型，，通过接口进入有限元仿真软件计算，计算结果在通过接口回传到软件中显示。

3)建立数据库储存有限元模型及计算结果

建立数据库，用以存储事先建好的模型和通过有限元仿真软件计算的仿真结果。用户可以从数据库中调用已经建立好的有限元模型，直接进行计算，不用花费时间重新建模。同时数据库会将用户需要的计算结果进行储存，用户只需计算一次即可，无需重复工作。

4)可靠度计算单元

软件会根据用户通过有限元仿真软件计算的结果来计算出该系统级封装模型的可靠度。同时将可靠度结果存储到数据库中，方便用户之后查询。

系统级封装SIP器件的虚拟试验平台主要包括以下功能：

1)实现系统级封装器件的有限元仿真虚拟实验。

2)实现系统级封装器件的有限元仿真模型的可靠度计算。

3)实现系统级封装器件的有限元仿真模型及其计算结果的存储与显示。

本发明主要有以下几种优点：

1)软件界面设计人性化。本发明主要目的在于用户可以使用该软件进行系统级封装器件的有限元模型的可靠度计算。模型的基本功能全部显示在用户操作界面，用户可以清楚明了的针对需要进行操作。

2)软件操作简单。软件数据库中存储已有的有限元仿真模型，可以直接调用，通过接口进入有限元仿真软件进行仿真运算，无需用户自己建模，操作简单。

3)节约时间及成本。节约时间主要体现在两方面：一、用户无需自己建立繁琐的有限元模型，直接调用数据库中模型即可；二、用户计算完一次的结果会储存在数据库库中，方便以后查询，无需多次计算。节约成本主要体现在用户使用软件进行仿真，无需进行物理实验，大幅度的节约了成本。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种系统级封装SIP器件的虚拟试验平台，其特征在于：包括有限元仿真计算模块、可靠度计算模块、显示模块和储存模块；所述的有限元仿真计算模块读取储存模块中存储的系统级封装器件有限元模型，对系统级封装器件有限元模型在某一环境载荷下进行有限元仿真计算，并将环境载荷信息以及对应的有限元仿真计算结果导入显示模块、可靠度计算模块和储存模块中；所述的显示模块根据有限元仿真计算模块中的计算结果，绘制相应的3D云图以及数据曲线，并将3D云图以及数据曲线存入储存模块；所述的可靠度计算模块根据有限元仿真计算模块中的环境载荷信息选择相应的可靠度计算模型，并计算出在该环境载荷下系统级封装器件有限元仿真模型的可靠度，可靠度的计算结果存入储存模块；所述的储存模块包括两部分，一部分为存储已经建立好的系统级封装器件有限元模型，另一部分存储有限元仿真计算模块、可靠度计算模块和显示模块中的计算结果。

2.基于权利要求1所示的一种系统级封装SIP器件的虚拟试验平台的一种系统级封装SIP器件的虚拟试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：在有限元仿真计算模块中读取储存模块中存储的系统级封装器件有限元模型，并选择进行试验的系统级封装器件有限元模型；

步骤二：在有限元仿真计算模块中选择环境载荷信息，并对系统级封装器件有限元模型在某一环境载荷下进行有限元仿真计算；

步骤三：在显示模块中根据有限元仿真计算模块中的仿真计算结果，绘制3D云图以及数据曲线；在可靠度计算模块中根据选择的环境载荷信息，选择对应的可靠度计算模型，并计算出在该环境载荷下系统级封装器件有限元仿真模型的可靠度。