Systemdesign / EDA-Tools PCB-Designs frühzeitig falsifizieren!

Analyse und Simulation

In die Entwicklung von PCB-Investigator durch das Regensburger Unternehmen Schindler & Schill fließen 30 Jahre Erfahrung in Entwicklung und Fertigung elektronischer Baugruppen ein. Das Team integriert Funktionen, um viele eindringliche Probleme im PCB-Layout anzugehen. Beispiele dafür sind thermische Probleme und Kriechströme. Beides sind Problemfelder, in denen häufig erst sehr spät im Entwicklungsprozess – anhand von zerstörenden Tests an Prototypen – Änderungsbedarf sichtbar wird. Hotspots oder ein durchschlag-gefährdeter Bereich sind Fehler, die viele Projekte verzögern.

Thermische Simulation war bisher meist die Aufgabe spezialisierter Physiker und Teil der mechanischen Evaluierung eines PCB-Designs. Im Modul Physics integriert PCB-Investigator nun ein Simulations-Tool mit dem thermische Probleme bereits in der Entwicklungs- und Layoutphase erkannt und dezimiert werden können. Es basiert auf der Engine der anerkannten Spezialsoftware Adam Research TRM und liefert Ergebnisse mit allerhöchstens ±10% Abweichung von Infrarot-Thermographien fertiger Boards. Anders als die Thermographie zeigt die Simulation aber auch Hotspots in Innenlagen zuverlässig an.

Der große Vorteil für die Zuverlässigkeit im Entwicklungsprozess: Die Software kann in jedem Entwicklungsstadium das thermische Verhalten des zukünftigen Boards simulieren und daher standardmäßig zur entwicklungsbegleitenden Qualitätssicherung genutzt werden. Daraus ergeben sich weitere Potenziale. Beispielsweise können Entwickler, über wiederholte Simulationen, eine Wärmeableitung iterativ verbessern und somit Kupfer einsparen.

Die Simulationszeit verkürzen

Mindestabstände zwischen leitenden Komponenten gemäß DIN EN 60664 VDE 0110, IPC2221A oder UL60950-1 einzuhalten, ist ein wichtiger, aber fehleranfälliger Designaspekt. Miniaturisierung und die Kombination von Netzklassen auf Boards gestalten die Bestimmung von Luft- und Kriechstrecken zu einer hochkomplexen Aufgabe, die Tage in Anspruch nehmen kann.

In PCB-Investigator liegen bereits alle Daten vor, automatisch werden Netzgruppen nach ihren Spannungsniveaus identifiziert und die Abstände vermessen. Dabei werden auch unbeschichtete Bohrlöcher (z.B. Halterbohrungen) und Einbuchtungen berücksichtigt – Pfade, die sehr aufwendig im Einzelfall zu berechnen wären. Die Ergebnisse werden zum besseren Verständnis in 3D-Grafiken dargestellt und gewichtet nach einer realistischen Betrachtung der Gefahren ausgegeben. Die Kriechstromanalyse wandelt sich von einer zeitintensiven Sonderaufgabe in eine entwicklungsbegleitende Standardfunktion.