Elektronik Fallbeispiele
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Kategorie: Fallbeispiele
Fallbeispiele
J.Fan, J.Krome, A.Groove, M.Thoben:
"The Influence Of the Mechanical Deformation On the Heat Transfer Efficiency in a Semiconductor Power Module"
CADFEM Users Meeting 2013, Mannheim, 2.14.2 www.usersmeeting.com
Stichworte
- Halbleiterbauelement Bipolartransistor IGBT
- Einfluss von Deformationen auf das thermische Verhalten
Simulation
- Temperaturfeld und Strukturmechanik
- Transfer der Verschiebungen auf das Temperaturfeld-Modell
U.Killat
Zuverlässigkeit von Steckverbindern
CADFEM Users Meeting 2012, Kassel, 1.11.03 www.usersmeeting.com
Stichworte
- Produktsicherheit: Einfluss von Geometrie, Material, Fertigung, Randbedingungen
- Fallstudie Steckverbindung im Fahrzeugbau
Simulation
- Strukturmechanik, Fertigung, Schaltkreis-Simulation, Signal-Integrität
- Sensitivitätsstudie DoE zur Design-Diagnose
- Optimierung des Designs
- Validierung Six Sigma
J.Herr
Thermomechanische Simulation von vergossenen Elektronikbaugruppen
CADFEM Users Meeting 2012, Kassel, 1.11.02 www.usersmeeting.com
Stichworte
- Berechnung der Lebensdauer von Lötstellen
- Untersuchung und Optimierung des Umgusswerkstoffes
Simulation
- statische Simulation der Strukturmechanik
- thermisch induzierte Dehnungen
- Kriechen
Verformungsanalyse in Leiterplatten
Stichworte
- Einpresstechnik als Verbindungstechnik für elektronische Leiterplatten
- optimale Positionierung
- schadenfreie Montage
Simulation
- elastoplastisches Materialverhalten
- Kontakt
Stichworte
- Galvanisieren, Elektroplattieren
- Stromdichte-Verteilung
Simulation
- 3D Modellierung
- Simulation des elektrischen Feldes
- Schichtdicke berücksichtigt als nichtlineare Randbedingung
Stichworte
- Iontophorese: Ionen-Migration im elektrischen Feld
Simulation
- FEM-Simulation des elektrischen Feldes
- transiente Simulation
Electronic Cooling with ANSYS® Icepak® , Case Study of a Control Unit
Stichworte
- Elektronik-Komponente, Gehäuse und Einbauten
- Thermische Auslegung
Simulation
T.Iberer, L.Krüger
Technologische Möglichkeiten innerhalb ANSYS® zu typischen Aufgabenstellungen der Mikroelektronik
CADFEM Users Meeting 2011, Stuttgart, 1.9.8 www.usersmeeting.com
Stichworte
- Thermo-Mechanik, Diffusion-Swelling, Feuchtigkeitsverteilung
- Thermo-Mechanik, Lötverbindungen
Simulation
- transientes Temperaturfeld
- Strukturmechanik, Anand-Materialgesetz, Kriechen
- ICEPAK
Heat Transfer , Thermal Analysis using FLUID116 Elements in ANSYS®
Stichworte
- IGBT Bipolar-Transistor
- Thermische Auslegung
Simulation
- FEM-Simulation des Temperaturfeldes
- vereinfachte CFD-Simulation der Strömung (Rohrströmung) im Kühlkanal
Aus Fachzeitschriften und Publikationen
Time-to-market ist speziell in der sich rasch verändernden Elektronikindustrie von Bedeutung. Deshalb hatte sich Motorola 1992 das ehrgeizige Ziel gesetzt, bis 1997 den Produktzyklus auf ein Zehntel zu reduzieren. Um dies zu erreichen, wurden Projektteams definiert und in größtem Umfang FEM-Simulationen mit dem Programmsystem ANSYS® durchgeführt, um sowohl Entwürfe als auch Fertigungsmethoden zu untersuchen. Die Simulationen reichten von thermischen und thermisch-elektrischen Anwendungen bis hin zu viskoplastischen Analysen von Lotstellen, Eigenfrequenzberechnungen und elektromagnetischen Analysen. Über die Vielfalt der Simulationen und die Erfahrungen bei Motorola wird von /Fusaro/ berichtet. Das Programm ANSYS® wurde gewählt, weil es mit leistungsfähigen Pre- und Postprozessoren ausgestattet ist, auf eine Datenbank aufbaut, eine gute Anbindung an CAD ermöglicht und weil es viele Berechnungsmöglichkeiten bietet, darunter gekoppelte Feldberechnungen, wie sie z.B. bei magnetisch-thermischen Problemen erforderlich sind.
Die Mikrosystemtechnik ist eine Schlüsseltechnologie, deren Bedeutung
in Zukunft stark zunehmen wird. Im Vordergrund steht die Sensorik.
Sensoren werden benötigt zur Messung von unterschiedlichen Größen
wie Kraft, Druck, Weg, Beschleunigung, Drehzahl, Volumenstrom,
Temperatur oder Feuchtigkeit. Überall sind sie heutzutage anzutreffen,
man sieht sie allerdings selten, weil sie kleinste Abmessungen haben.
Im Auto stellen sie starke Verzögerungen fest und zünden den Airbag.
Im PC achten sie auf hohe Temperaturen, um den Lüfter einzuschalten.
Und eine Unzahl anderer Anwendungen könnte genannt werden.
Bei der Entwicklung von Mikrosystemen spielt die rechnerische
Simulation eine entscheidende Bedeutung, weil Versuche aufgrund
der kleinen Dimensionen nur begrenzt möglich sind.
Bei der Siemens AG wurden Pumpen und Ventile kleinster Abmessungen zum Mischen und Dosieren kleiner Flüssigkeitsmengen entwickelt, zum Beispiel für Dosierungen in der Medizin. Um das Ziel zu erreichen, waren transiente Strukturberechnungen des Ventils unter Berücksichtigung des Dämpfungsverhaltens des Fluids durchzuführen /Ulrich/.
Von Siemens-Hausgeräte wurde eine FEM-Analyse zur Optimierung einer
Kaffeemaschine herangezogen. Ziel war es, die Wassertemperatur für
das Aufbrühen des Kaffees heraufzusetzen, weil dadurch das Aroma
verbessert wird. Als Konstruktionsverbesserung wurde vorgeschlagen,
die Querschnitte von Wasserrohr und Heizungsrohr so zu ändern, dass
weniger Wärme verloren geht. Mit Hilfe der FEM-Analyse konnten die
Rohrquerschnitt so optimiert werden, dass das Ziel erreicht wurde.
Mikro-Schwenk-Aktoren sind winzige Bauteile, die sich durch eine
elektrische Stellgröße verformen. Solche Aktoren werden in optischen
Geräten eingesetzt, bei denen Licht definiert abgelenkt werden soll,
zum Beispiel bei Scannern, Druckern, in der Messtechnik. Die
Simulation dient dazu, bei der Auslegung der Aktoren die Eigenfrequenzen
und das Schwingungsverhalten zu berechnen, bevor die Aktoren gebaut
werden. Dadurch wird der Aufwand für Prototypen deutlich reduziert.
Trophacile hat einen neuen Korkenzieher aus Kunststoff entwickelt.
Die Anwendung der FEM während der Entwicklungsphase half 25.000 Euro
einzusparen.
Bei der Robert Bosch GmbH wurden SMD-Bauteile (surface mounted devices)
für elektronische Bauteile im Fahrzeugbau untersucht. In diesem
Einsatzbereich werden hohe Anforderungen an die Ausfallsicherheit
bei Temperaturschwankungen und äußeren Einflüssen gestellt.
Die Simulation untersuchte verschiedene Anordnungen der Bauteile.
Durch die Superelementtechnik konnten diese Simulationen besonders
effektiv durchgeführt werden. Damit konnte die Optimierung der
Bauteilauslegung um einen Faktor von 10 beschleunigt werden /Lemm/.
Literatur
/Fusaro/,J.: Analysis in Action: Reducing Time to Market in Electronic Packaging. White Paper Motorola, Inc., Phoenix, U.S.A. Veröffentlicht von ANSYS, Inc. Houston, PA, U.S.A. 1996
/Ulrich/,J.: Simulation mechanischer Bewegungen in Flüssigkeit einer Fluid-Struktur-Kopplung. CADFEM Users Meeting 1995, Bad Wildungen, Tagungsband der CAD-FEM GmbH
/Lemm/,C.: Application of superelements within the finite element analysis of electronic control units (ECU) applied in automotive industry, 21. CADFEM Users Meeting 2003, Potsdam, 1.1.15