Software: FEMM - Stromfluss

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Autor: Dr.-Ing. Alfred Kamusella

Mittels Siebdruck können elektrische Widerstände als Dickschichtwiderstände direkt auf Verdrahtungsträger gedruckt werden. Eine mögliche Variante zeigt obiges Bild.

Die wirksame Widerstandsfläche wird durch die Länge (L) und die Breite (B) bestimmt. Die Widerstandspasten werden durch entsprechende Mischungsvorgaben auf den erforderlichen Widerstandswert eingestellt.

Der Druck auf die Kontaktflächen erfolgt als Rechteck. Ohne Abgleich ist dabei eine Genauigkeit des Widerstandswertes von ungefähr ±30% erreichbar. Um eine höhere Genauigkeit zu erreichen, ist das Lasertrimmen üblich. Dabei erfolgt eine definierte Verengung des Flussweges für den elektrischen Strom in einem Teilbereich, was zu einer Erhöhung des Widerstandswertes führt.

Wie z.B. in einer Veröffentlichung im Jahresforschungsbericht 2001 des Fraunhofer Instituts für Keramische Technologien und Sinterwerkstoffe (IKTS) mittels Infrarot-Aufnahmen gezeigt wird, führen einige Schnittformen dabei jedoch zu starken lokalen Erwärmungen der Widerstandsfläche ("senkrechter" Stromfluss):

Bild

Im Vergleich zum ungetrimmten Widerstand (1. Bild) verhält sich thermisch am günstigsten der L-Schnitt (4. Bild). Deshalb soll der L-Schnitt als Beispiel für diese FEM-Übung benutzt werden.

Man kann analytisch die Größe des erforderlichen Schnittes nur grob berechnen. Da das elektrische Feld sich auf Grund der Einschnitte in der Widerstandsschicht inhomogen ausbreitet, kann nur eine FEM-Berechnung genauere Ergebnisse liefern. Für die Ermittlung der erforderlichen Schnittgeometrie soll im Beispiel die Nennwert-Optimierung genutzt werden:

• Flächenwiderstand
• L-Schnitt
• Simulation des ungetrimmten Widerstands
  • Current Flow Problem
  • LUA-Script
• Simulation des Lasertrimmens mit OptiY
  • L-Schnitt im FEMM-Modell
  • Workflow mit FEMM-Modell
  • Datenschnittstelle zum Modell
  • Experimentkonfiguration

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