優(yōu)勢

• 使用導(dǎo)入的詳細(xì)PCB設(shè)計和集成電路熱特性進行分析，省時省力
• 將詳細(xì)的PCB數(shù)據(jù)快速導(dǎo)入Simcenter FLOEFD
• 通過更詳細(xì)的電子設(shè)備熱建模提高分析精度

摘要

Simcenter FLOEFD軟件的EDA Bridge模塊可將印刷電路板(PCB)詳細(xì)導(dǎo)入到您選擇的機械計算機輔助設(shè)計(MCAD)工具中，為熱分析做準(zhǔn)備。一直以來，訪問PCB數(shù)據(jù)的有效方法是使用中間數(shù)據(jù)格式(IDF)文件對，但這種方法有很大的缺陷，尤其是在PCB的銅幾何體方面。

Simcenter FLOEFD EDA Bridge支持將包含材料和集成電路(IC)熱特性的詳細(xì)PCB導(dǎo)入到Simcenter FLOEFD中，以便單獨進行熱分析，也可以作為更大的系統(tǒng)級組件的一部分進行熱分析。

PCB導(dǎo)入文件格式

Simcenter FLOEFD EDA Bridge可以使用四種文件格式進行導(dǎo)入：

IDF

CC和CCE（Siemens Digital Industries Software的Xpedition軟件和PADS軟件的原生文件格式）

ODB++（用于PCB制造的中性文件格式）

IPC2581B（IPC數(shù)字產(chǎn)品模型交換聯(lián)盟的中性文件格式）

使用CCE、ODB++或IPC2581B的好處是可以讀取PCB堆疊和銅幾何體，并用于創(chuàng)建3D幾何體。當(dāng)電路板中設(shè)計了熱垂直連接通道（過孔）或銅沉積等熱注意事項，這尤其有用。

印刷電路板建模級別

使用Simcenter FLOEFD可以通過四種方法對PCB進行建模：緊湊、分層、顯式方法或使用新型智能PCB。合適的方法取決于熱仿真所需的粒度（根據(jù)項目中可用于分析的時間進行判斷）以及設(shè)計階段可用EDA數(shù)據(jù)的約束。

有關(guān)每種方法的更多信息：

緊湊：創(chuàng)建正交各向異性材料屬性以基于電路板內(nèi)銅含量計算面內(nèi)和面間導(dǎo)熱率。

分層（詳細(xì)）：每層都有自己基于銅層覆蓋率的材料屬性，其中包括帶過孔的介電層。

緊湊型

分層（局部放大）

緊湊和分層方法的PCB材料熱導(dǎo)率建模選項：

分析：這是一種眾所周知的傳統(tǒng)方法，其中的有效屬性根據(jù)單個板層或整個電路板的銅和電介質(zhì)的體積平均法確定。

經(jīng)驗：這是一種獨特的專利方法，其中有效屬性基于與顯式銅表示相關(guān)的覆蓋率。多個驗證示例表明，相比分析方法，基于經(jīng)驗有效導(dǎo)熱率的結(jié)果更能準(zhǔn)確地預(yù)測組件溫度。

顯式：當(dāng)有完整的布線板信息可用時，可以在更成熟的設(shè)計階段執(zhí)行顯式銅建模。您可以導(dǎo)入包含電路板網(wǎng)表和銅布局的CCE、ODB++或IPC-2581B文件，然后創(chuàng)建所有適當(dāng)?shù)?D幾何體。

您也可以采用子集方法，使用“顯式網(wǎng)絡(luò)”方法對各個網(wǎng)絡(luò)進行建模，以進行焦耳熱分析：可以選擇特定網(wǎng)絡(luò)并將其建模為顯式網(wǎng)絡(luò)。然后，該軟件將在Simcenter FLOEFD中創(chuàng)建3D幾何體，以模仿整個網(wǎng)絡(luò)，包括過孔。

顯式

智能PCB：這是一種新穎的方法，其中布線板內(nèi)的銅和電介質(zhì)使用網(wǎng)絡(luò)組件表示。對于完全布線的電路板，這是一種計算效率非常高的方法，可以加快求解速度。表示的保真度可以通過在精細(xì)和平均之間切換進行調(diào)整，前者確保兩個網(wǎng)絡(luò)組件跨越小跡線的寬度，后者允許進行全面控制以粗化或細(xì)化網(wǎng)絡(luò)組件。

智能PCB-網(wǎng)絡(luò)組件

熱區(qū)–局部PCB建模保真度

定義增強的局部建模保真度有利于實現(xiàn)速度更快、計算效率更高的PCB熱分析。使用此方法，用戶不必對整個PCB進行顯式建模，因而不會犧牲關(guān)鍵部位的精度。為了準(zhǔn)確計算關(guān)鍵的銅走線和層復(fù)雜性影響，用戶可在關(guān)鍵元器件下選擇一塊區(qū)域（標(biāo)準(zhǔn)熱區(qū)），或者在PCB上的任意部位設(shè)置一塊指定的矩形區(qū)域，以涵蓋一組元件的電路板屬性（獨立熱區(qū)）。可在單個電路板上定義多個熱區(qū)，并將其設(shè)置為緊湊、分層（細(xì)化）或顯式類型，連同設(shè)置整個電路板熱建模級別。

IC建模

元器件或IC封裝可通過多種方式進行熱表征，用于執(zhí)行電子冷卻仿真。

在EDA Bridge中，可在導(dǎo)入如下模型時做一些設(shè)置。若尚未在電子設(shè)計自動化(EDA)工具中設(shè)置元器件高度，則可在EDA Bridge中指定默認(rèn)值：

1.簡單：采用元器件塊表征。尺寸參照指定材料屬性的組裝體或放置輪廓。

2.雙電阻：使用電子工程設(shè)計發(fā)展聯(lián)合協(xié)會(JEDEC)指定的θJB和θJC熱阻。

將PCB從EDA Bridge遷移至Simcenter FLOEFD后，用戶可以按需手動將這些模型替換為以下類型（如適用）：

3.DELPHI多電阻：符合JEDEC準(zhǔn)則的高級熱阻網(wǎng)絡(luò)，含有作為網(wǎng)絡(luò)組件導(dǎo)入的附加網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。

4.詳細(xì)模型表征組件的完整3D材料和幾何體。

注意：通過Simcenter FLOEFD Package Creator應(yīng)用程序可以在短短幾分鐘內(nèi)生成基于清晰3D CAD幾何體的詳細(xì)模型。

PDML導(dǎo)入

PDML最初是一種Simcenter Flotherm軟件格式，供應(yīng)商經(jīng)常采用它為用戶提供IC封裝仿真模型。此*.pdml格式的IC封裝定義可導(dǎo)入Simcenter FLOEFD，其中包含有關(guān)幾何體、功率負(fù)載、材料特性或熱緊湊模型定義和表面輻射特性的信息。

電子元器件篩選

IC、電阻和其他元器件可依據(jù)一個或多個標(biāo)準(zhǔn)進行篩選。這樣即可賦能用戶透過分析移除與熱特性關(guān)系不大的組件，加快計算時間。安裝孔同樣可以進行篩選。

用戶可依據(jù)以下特性篩選零件：封裝尺寸、高度、功率、功率密度或參考標(biāo)號。

導(dǎo)入功率列表

可使用包含參考標(biāo)號和數(shù)字的CSV文件一次性應(yīng)用多個邊界條件，不必針對部件逐一應(yīng)用。存在多個元器件時，此功能非常有用。可導(dǎo)出CSV文件以供日后使用或編輯，如有必要。

可導(dǎo)入的邊界條件涵蓋從IC建模類型和屬性到它們的耗散功率等多元特性。

PCB電熱協(xié)同仿真

使用在EDA Bridge中生成并傳輸?shù)絊imcenter Flotherm的智能PCB，將電路板作為網(wǎng)絡(luò)組件執(zhí)行建模，用戶可通過HyperLynxPI直流壓降分析軟件建立協(xié)同仿真。這種協(xié)同仿真通過對電阻隨溫度的變化執(zhí)行建模，可以更精準(zhǔn)地表征電路板銅走線功率耗散。它通過PCB特性表進行設(shè)置，用戶可從中選擇適用的網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行建模。

在協(xié)同仿真的每次迭代中，溫度結(jié)果會傳遞到直流壓降分析中，以更好地對銅電阻隨溫度的變化進行建模，隨后將來自PCB電氣網(wǎng)絡(luò)的最新焦耳熱功率圖饋送至系統(tǒng)級熱分析，以完成準(zhǔn)確的溫度預(yù)測等任務(wù)。還可以通過設(shè)置協(xié)同仿真周期來控制熱特性信息在兩個工具之間傳輸?shù)念l率。總體而言，這種電熱建模解決方案賦能工程師更好更準(zhǔn)確地預(yù)測溫度影響，進而明確可能因壓降過大和高電流密度而出現(xiàn)故障的部位。