Numerische Beschreibung des richtungsabhängigen Deformationsverhaltens von Leiterplattenbasismaterialien

Abstract:
Basismaterialien organischer Schaltungsträger weisen aufgrund des zur Steifigkeitserhöhung in die Polymermatrix eingebrachten Glasfasergewebes ein richtungsabhängiges Materialverhalten auf. Zur numerischen Modellierung jener Materialien werden zur Reduzierung der Modellkomplexität zum gegenwärtigen Zeitpunkt überwiegend Homogenisierungsansätze verwendet. Diese vereinfachten Modellierungen können das lokale Materialverhalten nicht vollständig abbilden. Sie gelten darüber hinaus lediglich im Bereich kleiner Verformungen, wodurch ihre Anwendbarkeit bzw. Aussagekraft limitiert wird. In der vorliegenden Studie erfolgt die explizite Modellierung eines Basismaterials durch eine Unterscheidung zwischen Harzmatrix und Glasfasergewebe. Glasfaserfreie Prüfkörper ermöglichen die thermomechanische Charakterisierung eines Epoxidharzsystems für organische Schaltungsträger. Viskoplastische bzw. linear-elastische Modellierungsansätze für die Polymermatrix bzw. das Glasfasergewebe ermöglichen die numerische Abbildung der Materialeigenschaften. Die Validierung der Simulationsergebnisse der expliziten Modellierung eines Leiterplattenbasismaterials erfolgt anhand experimenteller Zugversuche an Leiterplattenproben mit Variation der Glasgewebeausrichtung. Die vorliegende Studie zeigt eine hohe Korrelation zum experimentell beobachteten richtungsabhängigen Deformationsverhalten von Basismaterialien organischer Schaltungsträger und stellt einen viel versprechenden neuen Ansatz für deren numerische Beschreibung dar. Dieser Modellierungsansatz bietet somit eine Erweiterung zu den herkömmlichen, auf kleine Verformungen limitierten Homogenisierungsansätzen für Leiterplattenbasismaterialien.