Usando projetos de PCB detalhados importados e propriedades térmicas de IC para agilizar a análise térmica
Benefícios
Economize tempo e esforço usando designs de PCB detalhados importados e propriedades térmicas de IC para análise;
Importe rapidamente dados detalhados de PCB para o Simcenter FLOEFD;
Melhore a precisão da análise com modelagem térmica mais detalhada de eletrônicos.
EDA Bridge
O módulo EDA Bridge do Simcenter FLOEFD fornece recursos para importação detalhada de placas de circuito impresso (PCBs) para a ferramenta de projeto mecânico auxiliado por computador (MCAD) de sua escolha na preparação para análise térmica. Historicamente, a melhor maneira de acessar dados de PCB era usar pares de arquivos Intermediate Data Format (IDF), que apresentam vários problemas, especialmente em relação à geometria do cobre no PCB.
O Simcenter FLOEFD EDA Bridge permite a importação detalhada da PCB com propriedades térmicas de materiais e circuitos integrados (IC) para o Simcenter FLOEFD para análise térmica por conta própria ou como parte de uma montagem maior em nível de sistema.
Formatos de arquivo de importação de PCB
O Simcenter FLOEFD EDA Bridge pode usar quatro formatos de arquivo para importação:
IDF
CC e CCE (formato de arquivo nativo para software Xpedition™ e software PADS™ da Siemens Digital Industries Software)
ODB++ (formato de arquivo neutro para fabricação de PCB)
IPC2581B (formato de arquivo neutro do IPC Digital Product Model)
O benefício de usar CCE, ODB++ ou IPC2581B é o empilhamento da PCB e a geometria de cobre pode ser lida e usada para criar geometria 3D.
Isto é particularmente útil quando considerações térmicas, como acesso térmico de conexão vertical (vias) ou vazamentos de cobre, foram projetadas na placa.
Níveis de modelagem de PCB
Um PCB pode ser modelado de quatro maneiras usando o Simcenter FLOEFD: compacto, em camadas, explícito ou usando o novo Smart PCB. A abordagem mais adequada depende da granularidade exigida da simulação térmica, avaliada em relação ao tempo disponível para análise em um projeto e às restrições dos dados EDA disponíveis na fase de projeto.
Mais informações sobre cada abordagem:
1. Compacto: uma propriedade de material ortotrópico é criada para levar em conta as condutividades térmicas no plano e no plano direto com base no conteúdo de cobre dentro da placa.
2. Em camadas (detalhado): cada camada possui sua própria propriedade de material com base na cobertura de cobre da camada, incluindo camadas dielétricas com vias. Opções de modelagem de condutividade térmica de material PCB para abordagens compactas e em camadas:
Analítica: uma abordagem legada bem conhecida onde as propriedades efetivas são determinadas com base na média do volume do cobre e do dielétrico das camadas individuais da placa ou da placa inteira.
Empírico: uma abordagem exclusiva e patenteada onde as propriedades efetivas são baseadas em uma correlação percentual de cobertura com a representação explícita do cobre. Vários exemplos de validação mostraram que os resultados baseados em condutividades térmicas efetivas empíricas preveem com mais precisão as temperaturas dos componentes do que o método analítico.
Condutividade efetiva empírica no plano
3. Explícito: a modelagem explícita do cobre pode ser realizada em estágios de projeto mais maduros, quando as informações da placa totalmente roteada estão disponíveis. Você pode importar arquivos CCE, ODB++ ou IPC-2581B que contenham a netlist da placa e o layout de cobre, e então toda a geometria 3D apropriada será criada. Alternativamente, você pode adotar a abordagem de subconjunto para modelar redes individuais para análise de Aquecimento Joule usando a abordagem de rede explícita: Redes específicas podem ser selecionadas e modeladas como explícitas. O software criará então uma geometria 3D para se assemelhar a toda a rede, incluindo vias, no Simcenter FLOEFD.
4. Smart PCB: uma nova abordagem onde o cobre e o dielétrico dentro de uma placa roteada são representados usando uma montagem de rede. Para uma placa totalmente roteada, este é um método computacionalmente muito eficiente para um tempo de solução mais rápido. A fidelidade da representação pode ser ajustada alternando entre fino, que garante duas montagens de rede na largura do menor traço, ou média, que permite controle total para tornar mais grosseiro ou refinado a montagem da rede.
O SmartPCB é uma abordagem única para processamento de dados de PCB ECAD que permite simulação térmica, termoelétrica e estrutural. O número de células na malha CFD e o tempo para resolver o SmartPCB são muito menores do que uma abordagem totalmente explícita, mas mantêm a mesma quantidade de detalhes. Para compreender a abordagem da Resolução Fina e, de forma mais geral, a criação do SmartPCB, considere cada camada representada por uma imagem equivalente da distribuição de cobre. A resolução máxima que pode ser alcançada é de 1 pixel, da ordem de 10 mícrons. Células ou blocos em áreas maiores de Cobre ou FR4 são mesclados para reduzir o número de nós na representação da rede.
Territórios térmicos – Fidelidade da modelagem de PCB localizada
A definição de fidelidade de modelagem localizada aprimorada oferece suporte a análises térmicas de PCB mais rápidas e computacionalmente eficientes. Ele elimina a necessidade de modelar explicitamente todo o PCB, sem sacrificar a precisão onde ela é mais necessária. Para contabilizar com precisão as influências da complexidade da camada e do traço de cobre onde elas são mais críticas, os usuários podem selecionar uma área sob um componente crítico (um território térmico padrão) ou definir uma área retangular definida arbitrariamente em qualquer lugar do PCB para abranger as propriedades da placa sob um grupo de componentes (território térmico autônomo). Vários territórios térmicos podem ser definidos em uma única placa e definidos como tipo compacto, em camadas (detalhado) ou explícito em conjunto com a forma como o nível geral de modelagem térmica da placa foi definido.
Modelagem IC
Componentes ou pacotes IC podem ser representados termicamente de diversas maneiras para simulação de resfriamento de eletrônicos.
Dentro do EDA Bridge você pode configurar durante a importação os seguintes modelos. Se as alturas dos componentes não forem definidas na ferramenta de automação de projeto eletrônico (EDA), um padrão poderá ser especificado no EDA Bridge:
Simples: use representações em bloco dos componentes. O tamanho é baseado no contorno da montagem ou posicionamento com as propriedades do material definidas.
Dois resistores: use resistências térmicas θJB e θJC do Joint Electron Device Engineering Council (JEDEC).
Multi-resistor DELPHI: rede de resistência térmica avançada compatível com as diretrizes JEDEC com nós de rede adicionais importados como um conjunto de rede.
Modelos detalhados representam todos os materiais 3D e a geometria de um componente.
Nota: modelos detalhados baseados em geometria CAD 3D limpa podem ser gerados usando o aplicativo Simcenter FLOEFD Package Creator em minutos.
Importação PDML
O PDML era originalmente um formato de software Simcenter Flotherm™ frequentemente usado por fornecedores para fornecer aos usuários um modelo de simulação de pacote IC. Esta definição de pacote IC no formato *.pdml pode ser importada para o Simcenter FLOEFD e contém informações sobre a geometria, carga de energia, propriedades do material ou a definição do modelo compacto térmico e propriedades radiativas da superfície.
Filtragem de componentes eletrônicos
ICs, resistores e outros componentes podem ser filtrados com base em um ou mais critérios. Isso foi projetado para permitir que os usuários removam componentes termicamente insignificantes da análise para acelerar o tempo computacional. Os orifícios de montagem também podem ser filtrados.
Os usuários podem filtrar peças com base em: dimensão da área ocupada, altura, potência, densidade de potência ou designador de referência.
Importar lista de potências
Um arquivo CSV contendo o designador de referência e um número pode ser usado para aplicar múltiplas condições de limite em uma operação, em vez de peça por peça. Esta funcionalidade é útil quando muitos componentes estão presentes. Um arquivo CSV pode ser exportado para uso posterior ou edição, se necessário.
As possíveis condições de contorno importadas variam desde o tipo e propriedades de modelagem do IC até sua potência dissipada.
Co-simulação eletrotérmica de PCB
Usando o Smart PCB gerado no EDA Bridge e transferido para o Simcenter Flotherm para modelar uma placa como uma montagem de rede, os usuários podem configurar uma co-simulação com o software de análise de queda HyperLynx™ PI DC. Esta co-simulação representa com mais precisão a dissipação de energia do traço de cobre da placa, modelando mudanças de resistência elétrica versus temperatura. Ele é configurado na folha de propriedades da PCB e o usuário seleciona as redes apropriadas para modelar.
Em cada iteração na co-simulação, os resultados de temperatura são passados para uma análise de queda CC para modelar melhor as mudanças na resistência elétrica do cobre com a temperatura e, em seguida, um mapa de potência de aquecimento joule atualizado da rede elétrica PCB é alimentado na análise térmica no nível do sistema para precisão e previsão de temperatura e assim por diante. Também é possível controlar a frequência com que a informação térmica é passada entre as duas ferramentas, definindo a periodicidade da co-simulação. No geral, esta solução de modelagem eletrotérmica permite que os engenheiros prevejam melhor as influências da temperatura com mais precisão e, em seguida, identifiquem áreas de queda excessiva de tensão e alta densidade de corrente que podem causar mau funcionamento.
FloEFD: Uma Solução de Análise Térmica Integrada
Com o Simcenter FloEFD, engenheiros podem realizar análises térmicas diretamente no ambiente CAD, aproveitando os dados importados pelo EDA Bridge. Esta integração elimina a necessidade de softwares adicionais para simulação, simplificando o fluxo de trabalho de design.
Interface FloEFD
A combinação do FloEFD com o módulo EDA Bridge permite uma análise térmica mais precisa e detalhada, otimizando o design de PCBs para melhor desempenho e confiabilidade. A co-simulação eletrotérmica do FloEFD oferece uma visão aprofundada das interações térmicas e elétricas, resultando em designs mais robustos e eficientes.
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