Die Finite-Elemente-Analyse (FEM) ist eine Standardtechnologie in der Produktentwicklung. Die technische Simulation eröffnet eine große Bandbreite an Möglichkeiten. Sie wird verwendet, um die physikalischen Veränderungen im Gerät zu verstehen,  den Einfluss verschiedener Parameter (z.B. Geometrie, Material) auf das Ausgangssignal zu analysieren und darüber hinaus das Design von Geräten zu optimieren.

Entsprechend der transienten thermischen Analyse kann ein thermisches FEM-Simulationsmodell einer Chip-Scale-Package-LED mit Hilfe von FloEFD erstellt werden (siehe Abbildung unten). Nach der Validierung des Simulationsmodells, (siehe Abbildung rechts) kann die Dicke der verschiedenen Schichten, sogar der Materialien, für verschiedene Anwendungen optimiert werden. Darüber hinaus können auf der Grundlage des validierten Modells auch verschiedene Mikrodefektmodelle bereitgestellt werden, die zum Aufbau eines Zuverlässigkeitsmodells verwendet werden. Zudem wird eine thermo-mechanische Simulation mit ANSYS mit dem Raman-Experiment kombiniert und kann in der Zuverlässigkeitsanalyse verwendet werden.

 

Einführung - Simulationsprojekt

Ziel dieser thermischen Simulation ist die Untersuchung der Temperaturänderung der Sperrschicht (wo die Wärme in einer LED erzeugt wird und die höchste Temperatur in der Baugruppe hat). Als erster Schritt der Simulation wird eine stationäre Simulation mit der thermischen Belastung von 2,3 W durchgeführt. Die berechnete Temperaturverteilung aus der stationären Simulation wird als Anfangstemperaturverteilung für die transiente Simulation der Abkühlphase genommen, für die die Wärmebelastung auf Null geschaltet wird. Die simulierten Temperaturdaten werden nachbearbeitet: Tjunction = mittlere Temperatur des Volumens, das die epitaktischen Schichten des Übergangs repräsentiert, und Tcase = maximale Temperatur der temperaturkontrollierten Platte. Aus der anfänglichen stationären Simulation wird die Temperatur der Sperrschicht berechnet. Die thermischen Widerstände Rth des Moduls werden definiert: Rth = (T-Sperrschicht-Fall)/Thermisch. Schließlich wird die berechnete Rth-Kurve in eine Ableitung des Temperaturanstiegs umgewandelt und mit den experimentellen Ergebnissen verglichen.

Kontakt

Forschungsprofessor für Aufbau- und Verbindungstechnik
Prof. Dr. Gordon Elger
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Offene Stellen

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