Test und elektromagnetische und thermomechanische Charakterisierung und Zuverlässigkeitsbewertung

Virtuelles Prototyping für den schnellen Entwurf von universellen Sensorplattformen

© Fraunhofer ENAS
Finite-Element-Modell des USeP-Moduls mit Sensorbestückung.
© Fraunhofer ENAS
Out-of-plane-Verschiebung bei -40°C nach 3 Temperaturzyklen.
Belastungsprofil für die thermomechanische Analyse.

Die Vorteile des Virtuellen Prototypings lassen das Verfahren bei der Produktentstehung einen bedeutsamen Platz einnehmen. So verursachen digitale Prototypen in der Regel geringere Kosten als physische Prototypen. Die Kosten für 3D-CAD-Systeme und Simulationsprogramme sind zwar in den letzten Jahren gefallen, aber für kleine und mittelständische Unternehmen immer noch erheblich. Durch das von der SAB geförderte Projekt USeP wird KMUs durch zukunftsweisende Systemarchitekturen und Fertigungsmethoden ein Zugang zu elektronischen Lösungen geschaffen, die es ihnen erlauben auf dem IoT-Markt konkurrenzfähig zu bleiben. Die Zuverlässigkeit der Aufbau- und Verbindungstechnik ist bei der Umsetzung der angestrebten Variabilität des mittels Baukastensystems konfigurierten elektrischen Gesamtsystems von zentraler Bedeutung. Die Anwendung einer »bottom-up«-Methode ermöglicht Zuverlässigkeitsaussagen sequentiell mit steigender Systemkomplexität. Zur Sicherstellung der thermischen und thermomechanischen Zuverlässigkeit der universellen Sensorplattform kam die Methode des virtuellen Prototypings zum Einsatz. Basierend auf parametrischen Finite-Element-Modellen konnte die angestrebte Variabilität durch den modularen Ansatz gewährleistet werden. Dieses System ist in der Lage, schnell auf Modelländerungen hin zu weiteren aktuellen und zukünftigen SiP-Produkten auf der Basis von FOWLP zu reagieren. Alle Ebenen der Packaging-Komponenten sind in einem kombinierten Satz von Modellen integriert. Durch die im Projekt USeP entwickelten Simulationsschemata werden KMUs in die Lage versetzt, die Vorteile des Virtuellen Prototypings nutzen zu können.