Gekoppelte Berechnung der Durchkontaktierungen in Leiterplatten unter elektrischer Belastung

Abstract:
Die Durchkontaktierungen in Leiterplatten leiten elektrischen Strom und erzeugen somit Wärme, die thermische Spannungen aufgrund des unterschiedlichen Ausdehnungsverhaltens verursachen. Mit Ein- und Ausschalten des elektronischen Bauteils treten die thermischen Spannungen zyklisch auf. Diese liegen über der Streckgrenze der Durchkontaktierung, so dass die zyklische Dissipation in dem System am Ende der Lebensdauer zum Versagen führt. Um die Lebensdauer des Systems abzuschätzen, benötigen wir eine realitätsnahe Berechnung der Dissipation in jedem Zyklus. Die Interaktion der Bilanzgleichungen mit den MAXWELLschen Gleichungen führt auf ein System der gekoppelten partiellen Differentialgleichungen, welches nur mithilfe eines Forschungscodes gelöst werden kann. Wir präsentieren in dieser Arbeit die notwendigen Gleichungen und ihre numerische Lösung bei einer Durchkontaktierung in einer Leiterplatte unter elektrischer Belastung.