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Getrimmter Widerstand

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WEBINAR
Simulation of axial flux machines in EMS/SolidWorks
Thursday, December 2, 2021
Time
SESSION 1
SESSION 2
CET (GMT +1)
03:00 PM
08:00 PM
EST (GMT -4)
09:00 AM
02:00 PM
Gebrauchte Werkzeuge:

Definition

Beim Lasertrimmen werden die Betriebsparameter einer elektronischen Schaltung mithilfe eines Lasers eingestellt.

Eine der häufigsten Anwendungen verwendet einen Laser, um kleine Teile der Widerstände abzubrennen und so ihren Widerstandswert zu erhöhen. Der Brennvorgang kann durchgeführt werden, während der Stromkreis mit automatischen Testgeräten getestet wird, was zu optimalen Endwerten für den Widerstand im Stromkreis führt (Abbildung 1).

Der Widerstandswert eines Folienwiderstands wird durch seine geometrischen Abmessungen (Länge, Breite, Höhe) und das Widerstandsmaterial definiert. Ein seitlicher Einschnitt des Widerstandsmaterials durch den Laser verengt oder verlängert den Stromflussweg und erhöht den Widerstandswert. Der gleiche Effekt wird erzielt, wenn der Laser einen Dickfilm- oder Dünnfilmwiderstand auf einem Keramiksubstrat oder einen SMD-Widerstand auf einer SMD-Schaltung ändert. Der SMD-Widerstand wird mit der gleichen Technologie hergestellt und kann auch lasergeschnitten werden.

Laserschneidvorgang
Abbildung 1 - Laserschneidvorgang



Widerstandsabschaltung
Abbildung 2 - Widerstandsabschaltung

Beschreibung

Bei einem getrimmten Widerstand aus Kupfer, der von einer Aluminiumplatte mit einer Spannungsbelastung von 10 Volt am linken und rechten Ende gesichert wird. Das Ziel dieser Studie ist es, den Widerstand sowie das elektrische Feld, die Stromdichte und die Potentialverteilungen zu berechnen. Beachten Sie, dass für die elektrische Leitfähigkeitsanalyse keine Luft modelliert werden soll.

3D-Modell des getrimmten Widerstands
Abbildung 3 - 3D-Modell des getrimmten Widerstands

Studie

Das "Electric Conduction" - Modul ist das einzige Modul, das den Widerstand berechnen kann. Der Widerstand ist definiert als das Verhältnis von Spannung zu Strom. Die Spannung wird zwischen zwei Punkten definiert. Daher muss der Benutzer die Eingangs- und Ausgangsports für den Widerstandssatz angeben. Der Eingangsanschluss ist der Ort, an dem der Strom in den Widerstandssatz fließt, und der Ausgangsanschluss ist der Ort, an dem der Strom austritt. EMS berechnet automatisch die Spannungsdifferenz zwischen den Eingangs- und Ausgangsanschlüssen sowie den durch den Widerstandssatz fließenden Strom. Aus dem Strom und der Spannung wird der Widerstand abgeleitet.
Nach der Erstellung einer elektrischen Leitfähigkeitsstudie in EMS müssen immer vier wichtige Schritte befolgt werden: 1 - Auswählen des richtigen Materials für alle festen Körper, 2 - Auswählen der erforderlichen Randbedingungen oder der sogenannten Lasten/Beschränkungen in EMS, 3 - Vernetzen des gesamten Modells und 4 - Ausführen des Solvers.

Materialien

Bei der elektrischen Leitfähigkeitsanalyse von EMS werden nur die elektrische und die Wärmeleitfähigkeit (bei thermischer Kopplung) benötigt (Tabelle 1).

Tabelle 1 - Materialtabelle

Komponenten/Körper Material Leitfähigkeit (S/m)
Beschnitten Aluminium 38,2e + 006
Teil 2 Gold 41e + 006

Eingabegrößen und Randbedingungen

In dieser Studie werden feste Spannungen (Tabelle 2) und Widerstandssätze (Abbildung 4) angewendet.

Tabelle 2 - Angewandte feste Spannung

Name Feste Spannung
Frontelektrode 0,6 V
Rückelektrode 0 V
Widerstandssätze, die in dem Körper angewendet werden, in dem der Widerstand berechnet werden soll
Abbildung 4 - Widerstandssätze, die in dem Körper angewendet werden, in dem der Widerstand berechnet werden soll

Vernetzen

Die Vernetzung ist ein sehr wichtiger Schritt bei der Entwurfsanalyse. EMS schätzt eine globale Elementgröße für das Modell unter Berücksichtigung seines Volumens, seiner Oberfläche und anderer geometrischer Details. Die Größe des generierten Netzes (Anzahl der Knoten und Elemente) hängt von der Geometrie und den Abmessungen des Modells, der Elementgröße, der Netztoleranz und der Netzsteuerung ab. In den frühen Phasen der Entwurfsanalyse, in denen ungefähre Ergebnisse ausreichen können, können Sie eine größere Elementgröße für eine schnellere Lösung angeben. Für eine genauere Lösung ist möglicherweise eine kleinere Elementgröße erforderlich.

Vermaschtes Modell
Abbildung 5 - Meshed Model

Ergebnisse

Nach dem Ausführen der Simulation dieses Beispiels können wir viele Ergebnisse erhalten. Die elektrische Leitung von EMS wird zur Berechnung und Visualisierung des elektrischen Feldes (Abbildung 7,8), der Stromdichte (Abbildung 9,10) und des Potentials (Abbildung 11) verwendet. Eine ebenfalls erzeugte Ergebnistabelle (Abbildung 6) enthält den Widerstand und die Verlustleistung.

Ergebnistabelle
Abbildung 6 - Ergebnistabelle

EMS bietet die Möglichkeit vieler Arten von Darstellungen. Unten können wir die Streifen- und Vektordarstellung der magnetischen Flussdichte beobachten.

Elektrisches Feld
Abbildung 7 - Elektrisches Feld
Elektrisches Feld, Liniendiagramm (Iso-Ausschnitt)
Abbildung 8 - Elektrisches Feld, Liniendarstellung (ISO-Clipping)
Aktuelle Dichte, Vektordiagramm
Abbildung 9 - Aktuelle Dichte, Vektordarstellung

Liniensegmentdiagramm der aktuellen Dichte zwischen zwei Punkten auf den gegenüberliegenden Seiten des Zuschnitts
Abbildung 10 - Liniensegmentdiagramm der aktuellen Dichte zwischen zwei Punkten auf den gegenüberliegenden Seiten der Trimmung


Potenzial
Abbildung 11 - Potenzial

Fazit

Durch das Laser-Trimmen von Widerständen können Hersteller von integrierten Schaltkreisen die Widerstandswerte sehr genau steuern. Da dies ein teurer Prozessschritt ist, ist es wichtig, den Nutzen zu maximieren, sobald diese Option genutzt wird. Das EMS "Electric Conduction" - Modul ermöglicht die einfache Charakterisierung verschiedener Trimmalgorithmen.