FloEDA Bridge - Nástroj pre import geometrie DPS

Stále sa zvyšujúca komplexnosť elektronických zariadení spolu s pokročilou miniaturizáciou posunuli náročnosť vývoja do oblasti, v ktorej už prakticky nie je možné spoliehať sa na ľudský úsudok. Skúsený konštruktér je a vždy bude o krok napred a jeho výstupy sú kvalitnejšie, no ani ten najskúsenejší odborník nie je neomylný. Najmä v prípadoch, keď komplexnosť výrobku a vzájomná previazanosť elektrických a mechanických funkcionalít presiahne „ľudské medze“, začínajú sa množiť konštrukčné nedostatky. V praktickej rovine vývojár elektronickej časti zariadenia nie je schopný posúdiť mechanické vplyvy a naopak. S príchodom nových materiálov začína zlyhávať aj konštruktérska intuícia. Podobným výzvam čelí aj proces simulácie zariadenia. Kým v minulosti stačilo simulovať zariadenie či jeho komponenty iba z hľadiska príslušných profesií, dnes je nutné simulovať zariadenie ako celok, a to zo všetkých stránok. Vysoké nároky na miniaturizáciu a znižovanie hmotnosti zariadení si vyžiadali sofistikovanú konštrukciu, keď pomerne subtílny obal nedokáže samostatne poskytnúť dostatočnú mechanickú pevnosť, preto sa súčasťou mechanickej konštrukcie stáva aj DPS. Túto potom treba testovať nielen vzhľadom na elektrické vlastnosti či EMC, ale je nutné skúmať aj jej mechanické vlastnosti. Osadenú DPS je nutné skúmať nielen z hľadiska celkovej pevnosti, ale aj vzhľadom na jej možné deformácie a riziko vzniku prípadných únavových trhlín najmä vo vnútorných vodivých vrstvách. Vytvorenie modelu DPS pre komplexné, prípadne multifyzikálne simulácie je časovo náročné, pri potrebe modelovania vnútorných vrstiev spravidla nemožné.

FloEDA bridge (Mentor Graphcs) je nástroj umožňujúci import geometrie DPS z bežných formátov určených pre výrobu (Gerber, OBD++ a pod.), teda z 2D reprezentácie jednotlivých vrstiev DPS, do formátu používaného MCAD (mechanical CAD) systémami (napr. SolidWorks), teda do 3D modelu. Vzhľadom na to, že výrobné podklady neobsahujú výškový rozmer komponentov, je tento nutné zadať pri importe. V prípade potreby je možné po importe tento rozmer pre jednotlivé komponenty upraviť. Pri importe je taktiež možné zvoliť spôsob importu signálových vrstiev medzi explicitným modelom alebo zjednodušeným modelom reprezentovaným percentuálnym pokrytím meďou.

Obr. 1 Detailný geometrický model vodivých dráh DPS exportovaný pomocou nástroja FloEDA bridge (pre lepšiu prehľadnosť sú vodivá a zemniaca vrstva skryté).

V editore FloEDA bridge je možné upravovať usporiadanie, materiál a hrúbku jednotlivý vrstiev DPS. Je možné upravovať jednotlivé komponenty počnúc označením cez puzdro (vrátane materiálu voliteľného z knižnice), fyzické rozmery, polohu a natočenie až po stratový výkon. Pre potreby teplotných simulácií je možné importovať a editovať výkonovú mapu, prípadne vytvoriť výkonové profily pre vybrané komponenty, a to tak statické, ako aj dynamické, vrátane nastavenia maximálnych teplôt čipu a puzdra.

Možnosti editácie v podstate umožňujú vytvoriť novú DPS, čo je možné s výhodou využiť pri optimalizácii návrhu pomocou výsledkov simulácií, keď nie je nutné vždy upravovať pôvodný návrh DPS.

Ďalej je možné nastaviť filter pre import komponentov do mechanického modelu, kde sa dajú automaticky vyfiltrovat entity s minimálnym vplyvom na skúmané vlastnosti výsledného modelu, čím dôjde k zjednodušeniu modelu a následnému zrýchleniu simulácií. Kritériami filtrácie sú fyzické rozmery komponentu, jeho celkový stratový výkon alebo výkonová hustota.

Rovnaká filozofia je použitá aj při exporte vodivej vrstvy, kde je možné voliť medzi kompaktným a detailným modelom. V prípade detailného modelu je možné vyexportovať vybrané (podľa net-listu) vodivé dráhy vrátane prekovení otvorov. Pri exporte kompletního detailného modelu je do MCAD systému exportovaný komplexný geometrický model DPS vrátane vnútorných vodivých vrstiev a osadených komponentov. Takto získaný model je použiteľný pre mechanické či iné simulácie, ktoré nie sú súčasťou návrhového systému pre DPS.

Odkazy:

[1] www.mentor.com/products/mechanical/flotherm/flotherm-pcb/options

[2] www.mentor.com/products/mechanical/resources/overview/using-existingpcb-data-for-thermal-analysis-withfloefd-2b359ed1-9060-4855-a2e6-15b4e81e32a1

[3] www.mentor.com/products/mechanical/flotherm