Software: FEMM - Elektrostatik - Geometrie: Unterschied zwischen den Versionen
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Version vom 13. März 2018, 14:05 Uhr
Geometrie-Modellierung
Noch einmal zur Erinnerung der abstrahierte Aufbau des Verdrahtungsträgers:
- Die Kupferschichten sind jeweils 35 µm dick.
- Das Laminat FR4 zwischen Masse-Ebene und Leiterbahnen ist jeweils 0,5 mm dick.
- Die Breite einer Leiterbahn beträgt 0,2xx mm (xx=01 bis 99).
- FR4-Laminat: εr = 4,7
In einem ersten FEMM-Modell Leiterplatte1_xx.FEE werden wir einen hinreichend großen Luftraum modellieren, um damit das unendliche Feld zu erfassen:
- Wir modellieren nur die obere Hälfte des Verdrahtungsträgers.
- Unter Ausnutzung der Symmetrie genügt z.B. die rechte obere Verdrahtungsträger-Hälfte.
Es existieren einige Besonderheiten im FEMM-Programm:
- In FEMM (Elektrostatik) wird nur das elektrische Feld in den Isolatoren berechnet. Leiter werden als feldfrei angenommen (als ideal leitend).
- Mittels geometrischer Objekte beschreibt man nur den betrachteten Raum für die Isolatoren (Luft/Laminat).
- Grenzen zwischen Isolator und Leiter werden im Sinne einer Randbedingung mit dem Leiter-Potential [V] belegt.
- Grenzen zum nicht betrachteten Raum müssen mit geeigneten Randbedingungen versehen werden.
In diesem Sinne beschreiben wir nun die Geometrie der Isolator-Bereiche:
1. Konfiguration des Arbeitsbereiches
- Anpassen des sichtbaren Koordinaten-Bereichs an die Objektgröße mittels View > Keyboard .
- Aktivieren der Rasteranzeige
und des Rasterfangs
.
- Vorläufige Rastergröße
von 0.5 mm in Kartesischen Koordinaten.
2. Laminat-Geometrie (Rechteck)
- Die 0.5 mm hohe Laminatschicht liegt direkt auf der X-Achse.
- Mit 5 mm Breite für die rechte Symmetriehälfte erfasst man die 10-fache Entfernung zwischen Masseschicht und Leiterbahn.
Definition der Eck-Knoten (linke Maustaste).
Definition der Kanten zwischen den Knoten.
3. Berücksichtigter Luftraum (und Leiterbahn)
- Im FEMAP-Modell hatten wir aufgrund der beschränkten Netzgröße nur ca. 1 mm Luft über dem Laminat berücksichtigt.
- Wir nehmen nun mindestens 2 mm, was dem 4-fachen Abstand zwischen Masseschicht und Leiterbahn entspricht.
- Den Bereich der Leiterbahn müssen wir von dem Luftraum aussparen.
Definition der Eck-Knoten
- Den gemeinsamen Knoten zum Laminat kann man verwenden (nicht neu definieren!).
- Die "krummen" Werte am Leiterzug sollte man manuell als Koordinaten eingeben:
- Mit Cursor ohne Klick nächste Koordinate fangen (aktueller Wert sichtbar in Statuszeile!)
- Tab-Taste öffnet die Koordinateneingabe mit aktuell gefangener Cursor-Position.
- Die Werte kann man beliebig ändern. Da Formeln möglich sind, kann man damit Rechenfehler vermeiden (Siehe Bild).
Definition der Kanten zwischen den Knoten.
- Die gemeinsame Kante zum Laminat kann man verwenden (nicht neu definieren!)
- Zur Bearbeitung der Kanten um den winzigen Leiterzug sollte man die Zoom-Funktionen nutzen: