Infoplaner 1-2007 - Cadfem

CADFEM INFOPLANER 1/2007Effiziente Bauteilentwicklung in der ElektronikNeue ANSYS Produkte zur Analyse von Chipgehäusen,Leiterplatten, Elektronischen Geräten, Leistungs-elektronik und Elektrischen Antrieben20Simulation bei der Entwicklung eines komplexen Systemsendet nicht bei der Analyse elektronischer Schaltungen.Vielmehr erfasst sie auch das mechanische, elektromagnetischeund thermische Verhalten von Chipgehäusen,Leiterplatten und vollständigen Systemen.Wechselwirkungen, elektronische Schaltungen zurRegelung von mechanischen Bauteilen und thermischesVerhalten im Gesamtsystem sind bei elektronischen wiemechatronischen Komponenten eine große Herausforderungan die Simulation.ANSYS bietet für diese Bereiche ein umfassendes Softwareportfolio,das in Deutschland, Österreich und der Schweiz vonCADFEM als Kompetenzzentrum für Elektronik-Anwendungenbetreut wird.ANSYS MultiphysicsANSYS Multiphysics ermöglicht in der Workbench-BenutzerumgebungSimulationen unterschiedlicher Disziplinen. TypischeAnwendungen von ANSYS Multiphysics aus dem Bereich derElektronikentwicklung sind beispielsweise:• Strukturmechanik: Festigkeitsberechnung eines Gerätes (z.B.bei Aufprall, Vibration ...)• Elektrothermik: Kühlung von elektronischen Geräten; Micro-Hotplates, Peltier-Elemente, u.a.• Thermomechanik: Zuverlässigkeit von Lötstellen, Chipgehäusenoder Leiterplatten unter dem Einfluss thermisch bedingterSpannungen• Elektromagnetik: Analyse von Tauchspulen, BürstenlosenGleichstrommotoren, Permanentmagnet-Synchronmotoren,Relais, u.a.• Strömungsmechanik: Kühlung von elektronischen GerätenDie Verbreitung von ANSYS in der Elektronikbranche wird auchdadurch deutlich, dass in einem Großteil der Beiträge in denTagungsbänden der renommierten Eurosime-Konferenzen(www.eurosime.org) auf das Simulationswerkzeug ANSYSMultiphysics verwiesen wird.Elektronische Kühlung: ANSYS IcepakEine wichtige Rolle bei der Entwicklung moderner elektronischerGeräte spielt die effiziente Kühlung. Die Geräte werdenimmer kleiner und kompakter und die Leistungsdichte nimmtzu. Um die elektrische Funktionsfähigkeit zu erhalten, ist eineoptimale Anordnung der Wärmewege erforderlich. Die Abbildungelektronischer Kühlprozesse ist praktisch nur noch unterVerwendung hoch spezialisierter Simulationstools möglich.Auch hier kann ANSYS Multiphysics herangezogen werden.Noch effizienter ist in diesem Fall aber der Einsatz der ANSYSIcepak Tools, die über die MCAD Systeme hinaus auch einedirekte Anbindung der ANSYS Simulationsumgebung an dieführenden ECAD Systeme ermöglichen. Kühlprozesse durchWärmeleitung, freie oder erzwungene Konvektion am Gesamtmodellbestehend aus Gehäuse, Leiterplatten, Halbleiterbauelementenund anderen Komponenten können detailliert simuliertwerden. Zusätzlich bietet ANSYS Icepak physikalische Objektewie z. B. Kühlkörper, Lüfter, Luftein- und Luftauslässe und auchBibliotheken verschiedener Bauelemente für die elektronischeKühlung an. Wenn es um den schnellen Modellaufbau zurSimulation elektronischer Kühlung geht, ist ANSYS Icepak eineäußerst hilfreiche Ergänzung zu ANSYS Multiphysics.Detaillierte Informationen zu ANSYS Icepak finden Sie auch aufSeite 22-23.Thermisches Leiterplatten-Design:ANSYS Iceboard und ANSYS IcechipANSYS Iceboard (früher TASPCB) und ANSYS Icechip (früherPTD) sind Software-Werkzeuge, die speziell für das thermischeDesign von Leiterplatten und dementsprechend auch einesChipgehäuses inklusive der Aufbau– und Verbindungstechnikentwickelt wurden. Ähnlich wie ANSYS Icepak sind diese Programmefür einen spezifischen Anwendungsbereich wertvolleErgänzungen zum umfangreichen Paket ANSYS Multiphysics.Während ANSYS Iceboard bereits in der frühen Entwicklungsphasedie schnelle Auswertung von „Hot Spots“ in einer Leiterplatteermöglicht, wird ANSYS Icechip herangezogen, wennes darum geht, mehrere alternative Designs von komplettenHalbleiterchips einem vollständigen thermischen Vergleichzu unterziehen. Außerdem ermöglicht ANSYS Iceboard dieelektrisch-thermische Simulation unter Berücksichtigung derBestromung einzelner Leiterbahnen. Auch elektrische Spannungsabfälleund damit elektrische Widerstände, die Kupferbereicheauf der Leiterplatte aufweisen, können ermitteltwerdenSoftware