Zuverlässigkeit von Leistungselektronik/Modulen in Elektrofahrzeugen

Heutige Elektronikentwicklungen werden durch die Erhöhung der Funktionsdichte, aber auch durch die Erhöhung der Zuverlässigkeit aller Komponenten auf Chip-, Package- und Board-Ebene vorangetrieben. Dabei ist die Verbindung zur Leiterplatte ein entscheidender Aspekt der Systemzuverlässigkeit und das mechanische Verhalten von SMD- oder eingebetteten Komponenten sowie das der Leiterplatte müssen gut verstanden und in Form von thermo-mechanisch induzierten Spannungen und Dehnungen determiniert werden. In diesem Sinne wurde eine detaillierte Repräsentation der Leiterplatte (PCB) mittels Finite- Elemente-Methode (FEM) etabliert. Der Modellierungsansatz zur Beschreibung von Multilayer-PCB auf Basis der kommerziellen Software ABAQUS wurde mit experimentellen Verwölbungsmessungen, durchgeführt mit einem MicroProf 300-System, verifiziert. Eine auf Python V2.7.3 basierende Benutzerroutine ist nun in der Lage, Multilayer-Leiterplatten in ABAQUS adäquat darzustellen. Das Verfahren verwendet Bilder von jedem Lagenlayout und dessen Dicke als Input für die Diskretisierung in ein benutzer definiertes Rechtecknetz (Source Grid). Nach dem Aufbau eines CAE-Modells (ABAQUS GUI) unter Berücksichtigung von Bohrungen und Ausschnitten und der Vernetzung des Modells mit benutzerdefinierter Netzdichte werden die Elemente des FE-Modells auf die entsprechenden Segmente der Bild-Diskretisierung abgebildet, um dem FE-Modell die Materialinformationen zuzuordnen. Der Vorteil liegt in einer einfachen Vernetzung der komplexen Grundgeometrie und der hohen Detailgenauigkeit der entsprechenden FE-Diskretisierung unter Erhalt der Fähigkeit, eine Vielzahl von Materialeigenschaften für das Modell wie linear elastisches, elastisch-plastisches oder viskoelastisches Verhalten zu nutzen. Die Simulation ist somit heute und in Zukunft in der Lage, basierend auf einer präziseren Multilayer-PCB-Diskretisierung das thermo-mechanische Verhalten von belasteten Leiterplatten hinsichtlich der Wechselwirkung mit oberflächenmontierten sowie einge - betteten Bauelementen zu beschreiben.