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ECAD Import Module

Importieren Sie ECAD-Dateien in COMSOL Multiphysics®

Das ECAD Import Module erweitert die Möglichkeiten von COMSOL Multiphysics® um Funktionen für den Import gängiger Layout-Formate für mikroelektromechanische Systeme (MEMS), integrierte Schaltungen (IC oder Chips) und Leiterplatten. Layouts in den Formaten GDS-II, IPC-2581 und ODB++ können importiert und automatisch in für die Analyse geeignete 3D-Geometriemodelle konvertiert werden. Das ECAD Import Module kann mit anderen Modulen der COMSOL-Produktpalette kombiniert werden, um eine Vielzahl von Anwendungsbereichen wie Nieder- und Hochfrequenz-Elektromagnetik, Wärmetransport, Strukturmechanik und Mikrofluidik zu simulieren.

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Ein planares Transformatormodell, das das elektrische Potential in der Farbtabelle Rainbow zeigt.
Ein Modell eines Beschleunigungsmessers, das die Deformation in einer blaugrauen Farbskala zeigt.

Behandlung importierter ECAD-Dateien

Je nach Dateiformat bietet die Importfunktionalität verschiedene Optionen, um zu konfigurieren, wie die in den Ebenen der importierten ECAD-Dateien enthaltenen geometrischen Formen für die Geometriekonstruktion verwendet werden sollen. Die Anwender können entscheiden, welche Ebenen importiert werden sollen, die Dicken und Höhen der Schichten bearbeiten und eine Feinabstimmung der Parameter vornehmen, um die Geometrie zu vereinfachen. Für einen schnelleren Importprozess können die Ebenen-Konfigurationsinformationen aus einer Textdatei geladen werden. Um den Zeitaufwand für die Einrichtung von Simulationen weiter zu verkürzen, kann der Import so konfiguriert werden, dass automatisch Auswahlen für jede Ebene erstellt werden. Diese Auswahlen stehen dann zur Verfügung, wenn Sie den Gebieten und Rändern Physikeinstellungen zuweisen.

Die aus den ECAD-Layouts konstruierten 3D-Geometrieobjekte werden in der Software wie jedes andere 3D-Modell dargestellt und können mit den Funktionen zur Geometriemodellierung in COMSOL Multiphysics® weiterbearbeitet werden.

Wenn das ECAD Import Module mit dem CAD Import Module, dem Design Module oder einem der LiveLink™-Produkte kombiniert wird, kann die 3D-Geometrie zur Verwendung in einer anderen Software in die Dateiformate IGES, STEP, ACIS® oder Parasolid® exportiert werden.

Layouts für Leiterplatten

Die Dateiformate IPC-2581 und OBD++ enthalten die wesentlichen Informationen, die für die Herstellung einer Leiterplatte benötigt werden, wie die Informationen zu den Kupfer- und dielektrischen Schichten sowie den Footprints der Komponenten.

Um eine Geometrie für die Simulation zu erzeugen, kann die Importfunktionalität einige dieser Informationen einlesen, einschließlich des Layouts der Kupfer- und Dielektrikumsschichten, der Durchkontaktierungen, des Leiterplattenumrisses und der Informationen über den Lagenaufbau. Eine ECAD-Datei für eine Leiterplatte kann auch Informationen über elektrische Netzwerke enthalten, die aus Leiterbahnen und Durchkontaktierungen bestehen. Sie können den Import so konfigurieren, dass diese Informationen verwendet werden, um Selektionen zu erzeugen, die bei der Vorbereitung der Geometrie für eine Simulation oder beim Einrichten der Physik und des Netzes verwendet werden können.

Ein Modell einer Leiterplatte in orange und grün.
Eine Nahansicht eines Layouts mit sich überschneidenden geometrischen Formen.
Eine Nahansicht eines Layouts mit extrudierten geometrischen Formen.

3D-Modelle für Leiterplatten

Um eine 3D-Geometrie zu erhalten, erzeugt der Import zunächst die 2D-Geometrie für jede Ebene, indem er die in der Layoutmaske definierten Formen aus der Datei kombiniert. Um sehr kurze Kanten zu vermeiden, die bei der Erzeugung der Geometrie für Leiterbahnen häufig auftreten, kann der Import so konfiguriert werden, dass kurze Kanten eliminiert und Punkte mit durchgehenden Tangenten ignoriert werden.

Sie können wählen, ob Sie die Kupferschichten als Flächen in der Geometrie beibehalten möchten, was bei der Approximation der Leiterbahnen als Flächen nützlich sein kann, oder ob die Schichten automatisch entsprechend dem Schichtenaufbau extrudiert werden sollen. Diese Informationen können aus IPC-2581- und OBD++-Dateien gelesen werden. Sie können sie auch direkt eingeben oder aus einer separaten Textdatei importieren. Durchkontaktierungen werden zu separaten Geometrieobjekten extrudiert, die entweder von der Leiterplattengeometrie entfernt oder mit ihr vereint werden können, je nachdem, ob es sich um verschlossene oder offene Durchkontaktierungen handelt.

IC- und MEMS-Layouts

Das GDS-Dateiformat (GDS-II) wird üblicherweise für die Übertragung von Ebenenmasken für die Herstellung von integrierten Schaltungen (IC) und MEMS-Bauteilen verwendet. Die Datei ist binär, wobei die Formen auf den Ebenen aus Polygonen bestehen. Diese können in Bibliotheken organisiert werden, die Zellen genannt werden, die in andere Zellen und Ebenen instanziiert werden können. Die verschiedenen Ebenen stellen in der Regel verschiedene Schritte im Herstellungsprozess dar, und der Import kann so konfiguriert werden, dass er die Geometrie für ausgewählte Zellen und Ebenen generiert. Der Import kann auch den Datentyp erkennen, der manchmal in GDS-Dateien verwendet wird, um die Polygonformen auf den Ebenen weiter zu unterscheiden.

Für einen effizienten Workflow können Benutzer die Option wählen, die vom GDS-Import erzeugten geometrischen Objekte automatisch benannten Auswahlen zuzuweisen, die auf den Ebenen, Zellen und Datentypen basieren, zu denen die importierten Formen gehören. Diese Auswahlen stehen dann bei nachfolgenden Geometrieoperationen und beim Einrichten der Physik und des Netzes als Input zur Verfügung.

Eine Nahansicht eines Resonatormodells in einer metallischen Farbe.
Eine Nahansicht eines Resonatormodells in der Rainbow-Farbtabelle.
Eine Nahansicht eines Beschleunigungsmesser-Modells mit Elektroden.
Eine Nahansicht eines Beschleunigungsmesser-Modells mit Ankern.

3D-Geometrien aus GDS-Dateien

Um für die Simulation geeignete Geometrieobjekte zu erzeugen, erkennt der GDS-Import automatisch Bögen und gerade Linien und eliminiert so die kurzen Kantensegmente, die sonst zu einem unnötig feinen Netz führen würden. Zusätzlich zur Bogen- und Linienerkennung können die gleichen Optionen zum Entfernen kurzer Kanten aus der resultierenden Geometrie auch für den Import von Layouts für Leiterplatten verwendet werden.

Das GDS-Format gibt nicht an, wie die Ebenen für den Herstellungsprozess verwendet werden sollen. Diese Informationen werden normalerweise auf andere Weise bereitgestellt. Beim Importieren einer GDS-Datei können für jede Schicht eine Dicke und eine Höhe konfiguriert werden, um durch Extrusion eine 3D-Struktur zu erzeugen. Diese Methode eignet sich, wenn eine Schicht über einer flachen Oberfläche aufgetragen und strukturiert wird und die Maske für einen positiven Fotolack enthält.

Bauteile mit komplexen 3D-Strukturen

Um komplexere 3D-Strukturen zu erstellen, können die durch den GDS-Import erzeugten Geometrieobjekte über Boolesche Geometrieoperationen mit anderen Geometrieobjekten kombiniert werden. Wenn Sie beispielsweise die Maske für einen Negativlack importieren, kann die extrudierte Schicht nach dem Import durch eine Boolesche Differenzoperation von anderen Objekten entfernt werden.

Wenn das ECAD Import Module mit dem Design Module kombiniert wird, können Benutzer auch effizient Halbleiterfertigungsprozesse nachbilden, bei denen die Schichten über nicht ebenen Oberflächen abgeschieden und strukturiert werden. Dies geschieht, indem die Flächen, auf denen die Schicht aufgebracht werden soll, in der Normalenrichtung versetzt werden. Das resultierende Objekt wird dann mit der extrudierten Maske aus der GDS-Datei geschnitten, um die Geometrie für die strukturierte Schicht zu erstellen.

Parasolid ist eine eingetragene Marke der Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. oder ihren Tochtergesellschaften in den USA und anderen Ländern. ACIS ist eine eingetragene Marke der Spatial Corporation.

Die Unterstützung für die Implementierung des ODB++-Formats wurde von der Mentor Graphics Corporation gemäß der ODB++ Solutions Development Partnership General Terms and Conditions bereitgestellt.

Jedes Unternehmen und jeder Simulationsbedarf ist einzigartig.

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