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ANSYS in der Elektrotechnik/Elektronik

ANSYS bietet für die Simulation in dieser Branche eine Vielzahl von Berechnungswerkzeugen. Dazu sind die Bereiche Strukturmechanik, Strömungsmechanik, Temperaturfeld und Elektromagnetik, sowie deren Kopplung relevant. Spezifische Vertikale Applikation machen den Simulationsprozess noch effektiver.

Elektronik Kühlung – Thermisches Management

Die Kühlung von elektronischen Geräten spielt bei der Entwicklung moderner Elektronikprodukte eine herausragende Rolle, da diese immer kleiner und kompakter werden, die Leistungsdichte also permanent zunimmt.

ANSYS Icepak

ANSYS Icepak bietet eine solche Speziallösung für die Kühlungssimulation von elektronischen Komponenten (Package), Leiterplatten (PCB) und kompletten elektronischen Geräten. Die Detailanalyse von IC’ s im Chipgehäuse basierend auf Daten aus ECAD-Systemen, ermöglicht das Erreichen einer optimalen thermischen Konstruktion, sowie die Ableitung von Kompaktmodellen. Die Leiterplatte (PCB) kann nur unter Berücksichtigung der Leiterzüge und der Durchkontaktierungen genau nachgebildet werden. Auch hierzu werden die ECAD- Daten herangezogen. Die in ANSYS Icepak enthaltene Bibliothek von Komponenten (Bauteile, Lüfter, Kühlkörper, Filter etc.), bietet einen effizienten Weg komplette elektronische Systemen effizient zu analysieren - die Strömung inklusive. Die Berücksichtigung von komplexen Gehäusen wird über Direktschnittstellen zu MCAD-Systemen und effizienten angepassten Vernetzungstechnologien ermöglicht.

ANSYS CFD

ANSYS CFD (CFX, Fluent) wird benutzt, um komplizierte Detail-Simulationen durchzuführen. Darunter zählen Lüfterdruckverhältnisse, Strömungsakustik, Spray-Kühlung, Mikrokanal-Kühlung, Heat-pipes, spezielle Kühlkörper.

ANSYS Multiphysik

ANSYS Multiphysik wird herangezogen um Applikation mit physikalischen Kopplungen zu analysieren. Typische Analysen sind Fluid-Struktur-Interaktionen (FSI), Piezoelektrische und Thermoelektrische Effekte – z.B. bei piezoelektrischen Lüftern oder Thermoelektrischen Kühlern (Peltierkühler).

ANSYS Icepak
Kühlungssimulation - Gerät mit komplexem Gehäuse
ANSYS CFD
Temperaturverteilung in einem PQFP IC-Gehäuse
ANSYS Multiphysik
Statischer Druck im Zentrifugal-Lüfter

Thermomechanik

ANSYS Mechanical
Lötverbindung – Thermomechanische Spannung

ANSYS Mechanical

ANSYS Mechanical wird herangezogen um u. a. Simulationen in der Aufbau- und Verbindungstechnik durchzuführen. Dabei sind die speziellen nichtlinearen Materialeigenschaften u. a. von Lötwerkstoffen zu berücksichtigen. Weitere Elektronik-spezifische Simulationen sind die Berechnungen der Feuchtigkeitsaufnahme von Vergussmassen und das Quellen von Kunststoffteilen.

 

Strukturmechanik/Dynamik

ANSYS Structural
Avionk-Box – Verformung infolge Schwingung (PSD)

ANSYS Structural

ANSYS Structural wird herangezogen um Festigkeitsnachweise durchzuführen. Mechanische Belastungen elektronischer Geräte führen zu Verformungen von Gehäuseteilen, Bonddrähten, Lötverbindungen etc. und Verwölbungen der Leiterplatten. Langandauerde Belastungen führen zu Kriech- und Relaxationserscheinungen, insbesondere bei Kunststoffen. Bei Überschreiten von Grenzspannungen sind Ausfälle die Folge. Kurzzeit- und Dauerfestigkeitsbewertungen infolge von Schwingungsbelastungen (Harmonisch, PSD) sind typische Aufgabenstellungen in der Elektronik.

Elektromagnetik – Signal Integrität (SI) Analyse

ANSYS Icemax
Typischer IC–Aufbau: Berechnung von parasitären RLC Werten

ANSYS Icemax

ANSYS Icemax ist eine Speziallösung zur Extraktion von parasitären Daten (RLC) von IC-Gehäusen und Leiterplatten. Diese Daten werden im Touchstone, SPICE oder IBIS-Format für die weitere Berechnung in Schaltungssimulatoren zur Verfügung gestellt. Direkt-Schnittstellen zu Cadence APD bieten einen effizienten Modellaufbau.

Elektromagnetik – Mechatronik

ANSYS EMAG
EC Motor – Flussdichteverteilung

ANSYS EMAG und ANSYS Multiphysik bieten entsprechende Werkzeuge zur Simulation in der Mechatronik. Typische Komponenten in der Mechatronik sind Aktuatoren, Sensoren, Stecker, Schalter etc.