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EDA-Tools Entwurf mit Flo Therm XT Bild 2 zeigt einen typischen Prozess für die Entwicklung einer komplexen Komponente mit Flo Therm XT. Dieser Prozess beginnt mit dem konzeptionellen Layout der Leiterplatte. Hier erstellt der Entwickler grobe Versionen der Leiterplatte sowie aller Wärme erzeugenden Komponenten. Mit Hilfe des Tools lassen sich diese neu anlegen oder aus der Smart-Parts-Bibliothek auswählen. Die Smart-Parts-Bibliothek enthält sowohl vollständig beschriebene Komponenten als auch Templates, die leicht angepasst werden können, um die tatsächlichen Bauteile darzustellen. Diese Bauteile werden dann auf der konzeptionellen Leiterplatte platziert. Im Anschluss entwirft der Entwickler ein konzeptionelles Gehäuse, in dem er die Leiterplatten platziert. Flo Therm XT verfügt über vollständige Funktionen zum mechanischen Konstruieren, so dass die erstellten Bauteile oder Gehäuse so detailliert wie möglich sind, damit das Zielprodukt ordnungsgemäß dargestellt wird. Sobald die Leiterplatten im Gehäuse untergebracht sind, werden die Randbedingungen hinzugefügt und die thermische CFD-Analyse durchgeführt. Auf der Basis dieses Ergebnisses kann der Entwickler die Platzierung der Bauteile modifizieren, bei heißen Komponenten Kühlkörper anbringen, das Gehäuse ändern und so weiter und die Analyse erneut starten. Dieser Prozess wird solange fortgesetzt, bis der Entwickler eine gute Lösung für das Wärmemanagement gefunden hat. Hitze-relevante Komponenten werden geeignet auf den Leiterplatten platziert und die Leiterplatten entsprechend im Gehäuse untergebracht. Die Form und das Material des Gehäuses unterstützen gute Konduktion, Konvektion oder Abstrahlung, um optimale Wärmeabfuhr zu gewährleisten. Das Design erhält dann Konzept-Signoff-Status und die Informationen werden an die MDA- und EDA- Designer für das endgültige Design weitergeleitet. Im weiteren Verlauf des Prozesses können die detaillierten Designs aus den EDA- und MDA-Umgebungen zur Analyse und Optimierung automatisch in Flo Therm XT importiert werden. Der Import der detaillierten Leiterplatte wird durch ein Tool namens Flo EDA Bridge erreicht. Dieses Tool lässt sich anpassen, um die Bild 3: Ein schnelles und genaues thermisches Analysewerkzeug, das von Entwicklern und Thermospezialisten einsetzbar ist und den MDA- und EDA-Bereich zusammenbringt, hilft Unternehmen, ihre offensiven Geschäftsziele zu erreichen. Bild 2: Der Entwicklungsprozess vom Konzept bis zur endgültigen Verifikation mittels Flo Therm XT mit enger Integration von MDA- und EDA-Entwurfswerkzeugen. unnötigen Details im Leiterplattenentwurf wie die vielen nicht Wärme-relevanten Glättungskondensatoren, Abschlusswiderstände, Ausrundungen und so weiter herauszufiltern. Wenn diese nicht benötigten Features in der CFD-Analyse verbleiben, würde sich diese während der Ausführung unnötig verlangsamen. Das Flo EDA Bridge Tool arbeitet direkt mit der nativen Datenbank der Leiterplatten-Entwurfssoftware zusammen. Dadurch werden Probleme bei der Erstellung und anschließenden Modifikation zahlreicher Schnittstellen wie den IDF-Standard beseitigt und auch das manuelle Hinzufügen von Randbedingungen und thermischer Modelle der Komponenten erübrigt sich. Die gleichen Vorteile gelten für die Integration der mechanischen Konstruktion (Gehäuse) in Flo Therm XT. Das Modell wird wieder direkt aus der nativen Datenbank eines gängigen MCAD- Werkzeugs (beispielsweise Creo, Catia, NX, Solid Works) extrahiert und die nicht relevanten Details aus dem Modell herausgefiltert. Dann erlangen einige der speziellen Funktionen des CFD-Simulators große Bedeutung und zwar nicht nur um schnelle Taktzyklen bereitzustellen, sondern auch, um Entwicklern und Experten die effiziente Durchführung einer genauen thermischen Analyse zu ermöglichen. Herkömmliche CFD-Simulationswerkzeuge erfordern ein hohes Maß an Know-how und viel Zeit, um ein Modell für die Lösung vorzubereiten. Dazu gehören die manuelle Bereinigung des Modells, manuelle Anpassung des Lösungs-Netzes (dies kann selbst bei einem Spezialisten einige Wochen dauern) und Modifikationen die gewährleisten, dass die Berechnung konvergiert. Mit traditioneller CFD beträgt die Zykluszeit für eine Design-Iteration bis zum Erreichen einer Lösung unter Umständen mehrere Wochen. Zu diesem Zeitpunkt kann das Design bereits fortgeschritten sein und einen weiteren Zyklus erfordern. Mit Flo Therm XT lassen sich Analysen im Vorfeld durchführen, Trends herausfinden, Probleme schneller lösen und gute Fortschritte erzielen, da Entwickler den Herausforderungen rascher begegnen und faktisch um das ergänzen, was Spezialisten in späteren Phasen der Verifikation machen. Dies kann die Zykluszeiten drastisch reduzieren. Entwickler können verschiedene Design- Vorschläge testen und ein wesentlich wettbewerbsfähigeres oder zuverlässigeres Produkt kreieren. Die schnellen Zykluszeiten helfen auch, die Markteinführungszeit zu reduzieren (Bild 3). (jj) ■ Der Autor: John Isaac ist Director of Market Development bei Mentor Graphics /USA. 52 elektronik industrie 05 / 2013 www.elektronik-industrie.de
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