LEISTUNGEN

FE-SIMULATION

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NUMERISCHE SIMULATION

Die Mikrosystemtechnik (MST), eng verknüpft mit der Mikroelektronik und deren Technologien, erlaubt die Schaffung einer neuen Qualität von Produkten mit komplexer Funktionalität in miniaturisierter Form. Nicht nur elektrische, sondern auch mechanische und optische Komponenten können mittels Mikrotechnologien hergestellt und gemeinsam integriert werden. Allerdings steigt die Komplexität der Effekte enorm an, wenn die elektrische Ebene verlassen wird.

Die Strukturanalyse auf Basis der Finite-Elemente-Methode (FEM) hat bereits seit langem in Maschinen- und Fahrzeugbau, Luft- und Raumfahrt oder Bauwesen ihren festen Platz. In zunehmendem Masse werden die Möglichkeiten der FEM auch in der Mikrosystemtechnik genutzt. Die Finite-Elemente-Methode ist ein leistungsfähiges Hilfsmittel zur:

Verkürzung der Durchlaufzeiten
Senkung der Entwicklungskosten
Verbesserung der Produktqualität
Materialeinsparung
Fehlerdetektierung und -analyse
Finite Elemente Modell

MECHANISCH-THERMISCHE ZUVERLÄSSIGKEIT

Die in der elektronischen Verbindungstechnik verwendeten Materialien sind häufig durch ihre komplizierten nichtlinearen Eigenschaften gekennzeichnet. Typische Nichtlinearitäten sind Temperaturabhängigkeit der Materialeigenschaften, Plastizität und Kriechen.

Die Kenntnis der mikrostrukturellen Mechanismen der Thermoermüdung und eine damit verbundene mögliche Bewertung der Lebensdauer verlangen fundierte Kenntnisse in den Bereichen Werkstoffanalytik, Mechanik und Numerik.

Der Einsatz der FEM ermöglicht die Berechnung von Verformungs- und Spannungszuständen auch komplexer Bauteile. Die daraus abgeleiteten Zuverlässigkeitskriterien bilden die Grundlage für eine hinreichend genaue Bewertung der Lebensdauer unter definierten Einsatzbedingungen.
Thermomechanische Analyse
eines PBGA

THERMISCHE ANALYSEN

Thermische Probleme erlangen in der MST eine immer größere Bedeutung. Die zunehmende Integration der elektronischen Baugruppen und größeren Verlustleistungen von Bauelementen erfordern eine präzise Planung der Wärmeableitung. FEM-Programme gestatten bereits während der Entwicklung die Analyse stationärer und instationärer Temperaturfelder unter Berücksichtigung von Wärmeleistung, Konvektion und Strahlung.

Auch die Kopplung zu mechanischen Problemen, z.B. die Verformungsanalyse an einem Mikroaktuator unter thermischer Last, ist möglich.
Durchwärmung
eines SOT-Bauelementes



DYNAMISCHE ANALYSEN

Schwingungen von Systemen der MST während des Betriebes oder des Transportes können zu Gewalt- oder Ermüdungsbrüchen von Mikrostrukturen, aber auch an Anschlüssen - wie z.B. Lötverbindungen - führen.

Die FEM gestattet die Durchführung von Modalanalysen zur Berechnung von Eigenfrequenzen und Eigenformen. Ferner kann die Strukturantwort auf eine harmonische, eine beliebig periodische oder auch zufallsverteilte Schwingungsanregung ermittelt werden.
Out-of-Plane-Mode
eines Beschleunigungssensors






In Zusammenarbeit mit dem MMCC des Fraunhofer ENAS Chemnitz