Für das Zuweisen eines Leiterplattenmaterials sind keine Richtungsdaten erforderlich. Die Z-Richtung und die planaren Richtungen werden von Autodesk® CFD automatisch basierend auf der relativen Bemaßung des Teils bestimmt.
Um den Materialeditor zu öffnen, klicken Sie in der kontextabhängigen Gruppe Materialien auf Materialeditor.
Klicken Sie auf die Schaltfläche Liste.
Klicken Sie auf eine benutzerdefinierte Datenbank, und wählen Sie Neues Material. Wählen Sie Leiterplatten (PCB) aus. Geben Sie einen Namen ein.
Klicken Sie zum Definieren auf die dazugehörige Eigenschaftenschaltfläche.
Geben Sie für jede Eigenschaft den entsprechenden Wert und die entsprechenden Einheiten ein und klicken Sie auf Anwenden: Schritt 5-a: Leiterplattengesamtdicke
Geben Sie die Leiterplattengesamtdicke ein. In diesem Schritt wird die physische Gesamtdicke der Leiterplatte angegeben.
Die Dicke kann problemlos aus dem CAD-Modell oder anhand der tatsächlichen Komponente ermittelt werden. Mit diesem Wert und der Summe der Dicken aller Leiterbahn-Layer wird die Dicke der dielektrischen Schicht automatisch berechnet.
Schritt 5-b: Partikelspuren und Ebenen
Definieren Sie die Leiterbahn-Layer. In diesem Schritt wird das Festkörpermaterial, aus dem die Leiterbahnen gefertigt sind, aus der Festkörpermaterial-Bibliothek gewählt. Dieses Material ist in der Regel Kupfer und vorgabemäßig in der Festkörpermaterial-Bibliothek verfügbar. Darüber hinaus werden für jeden Layer die Dicke und der Metallgehalt in Prozent angegeben.
Klicken Sie auf die Schaltfläche Partikelspuren und Ebenen.
Wählen Sie das Leiterbahnmaterial aus dem Dropdown-Menü "Material". In diesem Menü sind alle in der Materialdatenbank enthaltenen Festkörpermaterialien aufgelistet. Kupfer ist das am häufigsten verwendete Material für PCB-Leiterbahn-Layer. Wenn Sie ein Material auswählen, das variable Eigenschaften aufweist, wird ein Mittelwert für das Leiterplattenmaterial verwendet. Dieser Eigenschaftswert bleibt während der gesamten Analyse konstant. (Siehe Anmerkung unten.)
Geben Sie für jeden Layer eine Zeile ein, und tragen Sie dort die entsprechenden Werte für Dicke und % Metall ein. Wenn das Layer beispielsweise zu 35 Prozent aus Kupfer besteht, geben Sie in der Spalte % Metall den Wert 35 ein.
Fügen Sie weitere Zeilen hinzu, indem Sie auf die Schaltfläche "Einfügen" klicken, und entfernen Sie Zeilen mit der Schaltfläche "Löschen".
Sie können auch eine zweispaltige Tabelle mit Daten im CSV-Format importieren, indem Sie auf die Schaltfläche "Importieren" klicken. Ebenso können Sie eingegebene Daten in einer CSV-Datei speichern, indem Sie auf die Schaltfläche Speichern klicken.
Exponent für Bedeckung ist eine Gewichtungsfunktion, die verwendet wird, um die Auswirkungen der Konfiguration und Konzentration von Kupfer innerhalb der Leiterplatte auf die planare Leitfähigkeit zu berücksichtigen. Der Standardwert ist 2. Ein Wert von 1 ist für Streifen oder Raster am geeignetsten, ein Wert von 2 eignet sich für Punkte oder Inseln. Ein Beispiel, das die Bedeutung von "Exponent für Bedeckung" illustrieren soll:
Stellen Sie sich eine Leiterplatte in der XY-Ebene vor.
Sie umfasst einen Layer mit parallel in X-Richtung verlaufenden Leiterbahnen aus Kupfer. Alle Leiterbahnen und alle Abstände zwischen ihnen haben dieselbe Breite. Der Abdeckungsgrad beträgt folglich 50 %.
In X-Richtung ist die Leitfähigkeit des Leiterbahn-Layers nur halb so hoch, wie sie wäre, wenn die gesamte Platte mit Kupfer bedeckt wäre. Der effektive Abdeckungsexponent in X-Richtung ist gleich 1.
Im Gegensatz dazu ist in Y-Richtung die Leitfähigkeit ungefähr doppelt so hoch wie innerhalb der FR4-Lage, da bei Widerständen in Reihe immer die höheren·Werte dominieren (und zwischen den Leitfähigkeiten von Kupfer und FR4 ein Unterschied von 3 Größenordnungen Der effektive Abdeckungsexponent wäre in diesem Fall ungefähr 4,5.
Bei echten Leiterplatten wäre die Situation niemals so schlecht wie hier für die Y-Richtung. Denn die Leitungspfade wären in der Regel besser, da üblicherweise quer verlaufende Leiterbahnen, Masseflächen, Vias usw. vorhanden sind. Folglich haben mehrere Autoren eine empirische Formel mit einem Abdeckungsexponent von 2 verwendet, die nachweislich recht gut für eine Reihe von typischen Multi-Layer-Leiterplatten mit randomisierter Länge und Ausrichtung von Leiterbahnen funktioniert.
Daher sollte für typische Leiterplatten mit mehreren Layern und randomisierten Leiterbahnen der Wert 2 verwendet werden.
Für eine Leiterplatte mit einem regelmäßigen Raster / Array von Leiterbahnen (wie es bei Speicherkarten usw. üblich ist) sollte ein Wert von 1 verwendet werden.
Klicken Sie auf Anwenden, um die Werte zu speichern und sie für die entsprechende Berechnung von Eigenschaften zu aktivieren.
Um ein nicht in der Liste aufgeführtes Material zu verwenden, schließend Sie dieses Dialogfeld und wechseln zu "Festkörpermaterialien" im Taskdialogfeld "Material". Erstellen Sie das gewünschte Festkörpermaterial mit dem Festkörpermaterial-Editor. Dieses Material ist anschließend im Dropdown-Menü "Leiterplattenmaterial" verfügbar.
Schritt 5-c: Dielektrisches Layer
Definieren Sie das dielektrische Material. Das Festkörpermaterial, aus dem das dielektrische Layer besteht, wird aus der Festkörpermaterial-Datenbank gewählt. Dieses Material ist dort unter dem Namen PCB Kunststoff für Lage aufgeführt.
Das dielektrische Layer ist in der Regel ein glasfaserverstärktes Polymer, das der Leiterplatte ihre Steifheit verleiht und die Kupfer-Layer umgibt. In diesem Schritt wird das Festkörpermaterial, aus dem das dielektrische Layer besteht, aus der Festkörpermaterial-Datenbank gewählt.
Wenn Sie ein Material wählen, das variable Eigenschaften aufweist, wird nur der Wert für die Leitfähigkeit in X-Richtung für das dielektrische Material der Leiterplatte verwendet. Dieser Eigenschaftswert bleibt während der gesamten Analyse konstant. Anmerkung: Anisotrope dielektrische Leitfähigkeit wird nicht unterstützt.
Um ein nicht in der Liste aufgeführtes Material zu verwenden, schließend Sie dieses Dialogfeld und wechseln zu "Festkörpermaterialien" im Taskdialogfeld "Material". Erstellen Sie das gewünschte Festkörpermaterial mit dem Festkörpermaterial-Editor. Dieses Material ist anschließend im Dropdown-Menü "Leiterplattenmaterial" verfügbar.
Klicken Sie optional auf Speichern.
Klicken Sie auf OK. Das neue Material ist verfügbar, wenn das Schnellbearbeitungs-Dialogfeld Materialien geöffnet wird.
Die Vorgabe-Materialdatenbank enthält mindestens ein Exemplar jedes Materialtyps. Eine einfache Möglichkeit zum Erstellen eines neuen Materials ist die Verwendung eines Vorgabematerials als Beispiel. Da diese Materialien schreibgeschützt sind, verwenden Sie den Materialeditor, kopieren Sie das Original in eine benutzerdefinierte Datenbank, und bearbeiten Sie die Kopie. Weitere Informationen zum Erstellen eines Materials aus einem vorhandenen Material...
Um eine Designstudiendatei, die mit einer CFD-Vorgängerversion erstellt wurde und ein benutzerdefiniertes Leiterplattenmaterial aus der lokalen Datenbank beinhaltet, in CFD 2016 zu öffnen, befolgen Sie bitte die folgenden Schritte, um die korrekte Anwendung des Materials auf das Simulationsmodell sicherzustellen:
Richtlinien für die Leiterplattenmodellierung
Beispiel für die Erstellung eines Leiterplattenmaterials
Beispiel für die Zuweisung eines Leiterplattenmaterials