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ECAD Import Module

Importazione di file ECAD in COMSOL Multiphysics®

L'ECAD Import Module amplia le capacità di COMSOL Multiphysics® con la funzionalità di importazione dei formati di layout più diffusi per dispositivi di sistemi microelettromeccanici (MEMS), circuiti integrati (IC o chip) e schede a circuito stampato (PCB). I layout nei formati GDS-II, IPC-2581 e ODB++ possono essere importati e convertiti automaticamente in modelli geometrici 3D adatti all'analisi. L'ECAD Import Module può essere combinato con altri moduli della suite di prodotti COMSOL per simulare una varietà di aree applicative, tra cui l'elettromagnetismo a bassa e alta frequenza, il trasferimento di calore, la meccanica strutturale e la microfluidica.

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Modello di trasformatore planare che mostra il potenziale elettrico nella tavola dei colori Rainbow.
Modello di accelerometro che mostra la deformazione in una scala di colori grigio-verde.

Gestione dei file ECAD importati

A seconda del formato del file, la funzionalità di importazione offre diverse opzioni per configurare l'utilizzo delle forme geometriche contenute nei layer dei file ECAD importati per la costruzione della geometria. Gli utenti possono decidere quali layer importare, modificare gli spessori e le quote dei layer, e regolare con precisione i parametri per semplificare la geometria. Per velocizzare il processo di importazione, le informazioni di configurazione dei layer possono essere caricate da un file di testo. Per ridurre ulteriormente i tempi di impostazione delle simulazioni, l'importazione può essere configurata in modo da creare automaticamente le selezioni per ogni layer. Queste selezioni sono poi disponibili quando si assegnano le impostazioni fisiche ai domini e ai contorni.

Gli oggetti geometrici 3D costruiti dai layout ECAD sono rappresentati nel software come qualsiasi altro modello 3D e possono essere ulteriormente modificati utilizzando le funzioni di modellazione geometrica di COMSOL Multiphysics®.

Quando l'ECAD Import Module è combinato con il CAD Import Module, con il Design Module o con uno dei prodotti LiveLink™, la geometria 3D può essere esportata nei formati IGES, STEP, ACIS® o Parasolid® per essere utilizzata in altri software.

Layout di PCB

I formati di file IPC-2581 e OBD++ sono in grado di gestire la maggior parte delle informazioni necessarie alla produzione di un PCB, compresi gli strati di rame e dielettrico e le tracce dei componenti.

Per generare una geometria per la simulazione, la funzionalità di importazione può leggere alcune di queste informazioni, tra cui il layout degli strati di rame, dielettrico e via, il perimetro della scheda e le informazioni sulla disposizione degli strati. Un file ECAD per PCB può anche includere informazioni sulle reti elettriche di cui fanno parte le tracce di rame e i via. Gli utenti possono configurare l'importazione in modo da utilizzare queste informazioni per generare selezioni utili quando preparano la geometria per una simulazione o quando impostano la fisica e la mesh.

Modello di circuito stampato mostrato in arancione e verde.
Vista in primo piano di un layout con forme geometriche sovrapposte.
Vista in primo piano di un layout con forme geometriche estruse.

Creazione di modelli 3D per schede di circuito

Per ottenere una geometria 3D, l'importatore di PCB genera prima la geometria 2D che rappresenta ogni strato combinando le forme definite nella maschera di layout dal file. Per evitare i bordi molto corti che sono spesso presenti quando si genera la geometria delle tracce di rame, l'importazione può essere configurata in modo da eliminare i bordi corti e ignorare i vertici con tangenti continue.

Gli utenti possono scegliere di mantenere gli strati di rame come superfici nella geometria, il che può essere utile quando si approssimano le tracce come shell, oppure gli strati possono essere estrusi automaticamente in base alla loro disposizione. Queste informazioni possono essere lette dal file IPC-2581 e OBD++, ma gli utenti possono anche inserirle direttamente o importarle da un file di testo separato. I layer di via vengono estrusi in oggetti geometrici separati che possono essere rimossi dalla geometria della scheda o uniti ad essa, a seconda che si tratti di via chiusi o aperti.

Layout IC e MEMS

Il formato di file GDS (GDS-II) è comunemente utilizzato per trasferire le maschere di livello per il processo di fabbricazione di circuiti integrati e dispositivi MEMS. Il file è binario e le forme dei livelli sono costituite da poligoni, che possono essere organizzati in librerie chiamate cells, che a loro volta possono essere istanziate in altre celle e livelli. I diversi layer rappresentano solitamente diverse fasi del processo di produzione e l'importazione può essere configurata in modo da generare la geometria per le celle e i layer selezionati. L'importazione può anche riconoscere il tipo di dati talvolta utilizzato nei file GDS per differenziare ulteriormente le forme dei poligoni sui layer.

Per un flusso di lavoro efficiente, gli utenti possono selezionare l'opzione per assegnare automaticamente le entità geometriche e gli oggetti generati dall'importatore GDS a selezioni denominate in base ai layer, alle celle e ai tipi di dati cui appartengono le forme importate.

Queste selezioni sono quindi disponibili come input nelle operazioni geometriche a valle e durante l'impostazione della fisica e della mesh.

Vista in primo piano di un modello di risonatore in colore metallico.
Vista in primo piano di un modello di risonatore nella tavola dei colori Rainbow.
Vista in primo piano di un modello di accelerometro con elettrodi.
Vista in primo piano di un modello di accelerometro con ancoraggi.

Creazione di geometrie 3D da file GDS

Per generare oggetti geometrici adatti alla simulazione, l'importatore GDS riconosce automaticamente gli archi e le linee rette, eliminando così i segmenti di bordo corti che altrimenti risulterebbero in una mesh inutilmente fine. Oltre al riconoscimento di archi e linee, le stesse opzioni di rimozione dei bordi corti dalla geometria risultante possono essere utilizzate per importare i layout dei PCB.

Il formato GDS non specifica come i layer debbano essere utilizzati per il processo di fabbricazione; questa informazione viene solitamente fornita in altro modo. Quando si importa un file GDS, è possibile configurare lo spessore e l'elevazione di ciascun layer per creare una struttura 3D mediante estrusione. Questo metodo è adatto quando uno strato viene depositato e modellato su una superficie piana e contiene la maschera per un fotoresistente positivo.

Modellazione di dispositivi con strutture 3D complesse

Per creare strutture 3D più complesse, gli oggetti geometrici generati dall'importazione GDS possono essere combinati con altri oggetti geometrici mediante operazioni geometriche booleane. Ad esempio, quando si importa la maschera per una fotoresistenza negativa, lo strato estruso può essere rimosso da altri oggetti dopo l'importazione utilizzando un'operazione di differenza booleana.

Quando l'ECAD Import Module è combinato con il Design Module, gli utenti possono anche emulare in modo efficiente i processi di fabbricazione dei semiconduttori in cui gli strati sono depositati e modellati su superfici non piane. Questa operazione viene eseguita sulla geometria sfalsando, nella direzione normale, le facce in cui deve essere depositato lo strato. L'oggetto risultante viene quindi intersecato con la maschera dello strato estruso dal file GDS per creare la geometria dello strato modellato.

Parasolid è un marchio registrato di Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. o delle sue filiali negli Stati Uniti e in altri Paesi. ACIS è un marchio registrato di Spatial Corporation.

Il supporto per l'implementazione del formato ODB++ è stato fornito da Mentor Graphics Corporation in base alla ODB++ Solutions Development Partnership Termini e condizioni generali.

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