Numerische Modellierung der lokalen mechanischen Beanspruchbarkeit eines epoxidharzbasierten Schaltungsträgersubstrats

Organische Schaltungsträger verwenden als Basismaterial überwiegend Glasfaserverbundwerkstoffe, die im Zuge der automobilen Megatrends der Elektromobilität und des autonomen Fahrens hohen Zuverlässigkeitsanforderungen gerecht werden müssen. Neben einem vollständig anisotropen Materialverhalten von Schaltungsträgersubstraten führt das in die Polymermatrix eingebrachte Glasfasergewebe durch seinen sinusförmigen Verlauf zu Unterschieden in den lokalen Materialeigenschaften und deren Beanspruchbarkeit, die in gegenwärtig verwendeten numerischen Modellierungsansätzen vollkommen unberücksichtigt bleiben. In der vorliegenden Arbeit wird eine Methodik zur Modellierung der lokalen mechanischen Beanspruchbarkeit von organischen Schaltungsträgersubstraten über die Produktlebensdauer entwickelt. Neben der Ermittlung des thermomechanischen Materialverhaltens einer epoxidharzbasierten Polymermatrix eines organischen Schaltungsträgersubstrats wird ein Ansatz zur numerischen Modellierung des vollständigen Materialverhaltens entwickelt, angewendet und an einem relevanten Fehlerbild validiert. Die entwickelte Modellierungsmethodik ermöglicht damit die Berücksichtigung der lokalen Materialbelastbarkeit im simulationsgestützten Entwicklungsprozess elektronischer Steuergeräte und liefert damit einen neuartigen Beitrag zur Erhöhung der Simulationsgenauigkeit und zur Zuverlässigkeitsoptimierung von Baugruppen im Hinblick auf die aus den automobilen Megatrends resultierenden Anforderungen an organische Schaltungsträgersubstrate.