Verformungsanalyse in Leiterplatten
Branche: Elektrotechnik/ElektronikFachgebiet: StrukturmechanikDie AB Elektronik GmbH ist ein Automobilzulieferer für elektromechanische Produkte. Für das spezielle Verfahren der Einpresstechnik zur lötfreien Verbindung von Bauteilen auf Leiterplatten wurde die Dehnungsverteilung mittels Simulation analysiert.
Zusammenfassung
Aufgabe
Zu ermitteln war die Dehnungsverteilung in einer Leiterplatte, die sich nach dem Einpressen von ERNI-Kontakten ausbildet.
Lösung
Mittels Ansys-Simulationswerkzeugen wurde die Durchkontaktierung im Modell nachvollzogen, ebenso das elastoplastische Materialverhalten der Leiterplatte.
Kundennutzen
Die AB Elektronik GmbH nutze die Erkenntnisse aus der Simulation zur optimalen Positionierung der elektronischen Bauteile auf der Leiterplatte. Die Simulation gewährleistet eine schadensfreie Durchführung des Einpressvorgangs.
Die Einpresstechnik ist eine spezielle Verbindungstechnik für elektronische Leiterplatten, um lötfrei elektrische Verbindungen herzustellen. Hierzu muss ein Einpressstift in das metallisierte Loch (Durchkontaktierung) einer Leiterplatte gepresst werden. Das wesentliche Merkmal ist dabei, dass die Diagonale des Stiftquerschnitts größer ist als der Durchmesser des Lochs in der Leiterplatte. Zu ermitteln war die Dehnungsverteilung in einer Leiterplatte, die sich nach dem Einpressen von ERNI-Kontakten ausbildet.
Da es sich hier um einen sehr komplizierten und rechenintensiven Vorgang handelt, wurde für den ERNI-Kontakt zunächst an einem Halbmodell gerechnet. Innerhalb dieser Rechnung wurde der Reibwert zwischen der Durchkontaktierung so optimiert, dass die benötigte Einpresskraft möglichst gut mit dem Ergebnis aus dem Versuch übereinstimmt. Die Leiterplatte wird mit einem linear-elastischen Materialverhalten gerechnet. Die Kontaktierung und der Erni-Kontakt werden mit einem elastoplastischen Materialverhalten berechnet. Nach der Vorstudie am Halbmodell wurden die Parameter auf das Gesamtmodell übertragen und das Gesamtsystem berechnet.
