Virtueller Falltest elektronischer Bauteile

LS-DYNA
Virtueller Falltest
elektronischer Bauteile
Kompakte elektronische Geräte begleiten den Menschen heute durch
den ganzen Tag. Eine wichtige Eigenschaft ist daher die Zuverlässigkeit
der Produkte und insbesondere ihrer Komponenten auch bei extremen
Belastungen, beispielsweise während eines Aufpralls. Führende Hersteller
wie Qimonda nutzen moderne Simulationstechnologien, um die sensiblen
elektronischen Module so auszulegen, dass „im Falle eines Falles“ ein
Höchstmaß an Stabilität erzielt wird.
Geschweisster Laufwagen einer
Linearachse mit Linearmotor
der Firma Güdel AG.
Qimonda ist ein weltweit führender Anbieter von Speicherprodukten mit einem
breiten, diversifizierten DRAM-Produktportfolio. Im Geschäftsjahr 2007 erzielte
Qimonda mit weltweit rund 13.500
Mitarbeitern einen Umsatz von 3,61
Milliarden Euro. Das Unternehmen kann
auf fünf Fertigungsstätten auf drei Kontinenten zugreifen und betreibt sechs
bedeutende Forschungs- und Entwicklungseinrichtungen. Das Unternehmen
bietet, basierend auf seinen Strom sparenden Technologien und Designs,
DRAM-Produkte für eine Vielzahl von
Anwendungen, wie Computing, Infrastruktur, Grafik, Mobil und Consumer.
Die Zuverlässigkeit der Komponenten
unter dynamischen mechanischen Belastungen, die im täglichen Gebrauch entstehen können, ist zu einer zentralen
Herausforderung in der Mikroelektronikindustrie geworden. Im Wesentlichen
geht es dabei um drei Szenarien: Vibrationen, Stöße und der Aufprall, bei dem
normalerweise die höchsten Belastungen
auftreten.
Speziell die experimentellen Falltests sind
sehr zeit- und kostenaufwändig, denn es
handelt sich um unzählige Szenarien, die
zudem auch nur bedingt wiederholbar sind.
Qimonda setzt die Simulationswerkzeuge
ANSYS und LS-DYNA ein, um beispielsweise das Verhalten einer Leiterplatte
innerhalb verschiedener Produkte zu analysieren und hinsichtlich ihrer Festigkeit
bei Vibrations- und Stoßbelastungen zu
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infoplaner 1/2008
optimieren. Die dabei erzielten Ergebnisse
(Kontakt, Reibung) dienen zusammen mit
bekannten Werten aus Versuchen als
Grundlage für weitergehende Analysen
des besonders interessierenden freien
Aufpralls aus 1 Meter Höhe.
Auch wenn es sich dabei um ein kleines
Produkt handelt, ist zu beachten, dass die
exemplarisch untersuchte Leiterplatte bei
Maßen von etwa 13,3 x 0,5 x 0,1 cm und
einem Gewicht von 39 gr. 38 BGAKomponenten (plus weitere, die nicht
berücksichtigt wurden) trägt. Mit 40.400
Knoten und 26.500 Elementen wurde ein
äußerst detailliertes Modell erstellt. Auf
dessen Basis konnten wichtige Aussagen
zu verschiedenen Belastungen der Komponenten gemacht werden. Als Ergebnis
ergab sich die Empfehlung, bestimmte
beim Aufprall besonders belastete Teile
anders zu verarbeiten und dadurch ihre
Robustheit zu erhöhen.
Hinweis
Kurzzusammenfassung des ausführlichen Vortrags ANSYS & LS-DYNA Simulation of Electronic
Modules Subjected to Free Drop Test von
Przemyslaw Gromola, Axel Müler, Sven Rzepka,
Qimonda Dresden GmbH & Co. OHG, Dresden.
www.qimonda.com
Der vollständige technische Vortrag kann unter
www.cadfem.de/infoplaner heruntergeladen werden.