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Simulation optimiert die Herstellung von Elektronikplatinen

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Simulationsmodell optimiert den Bedruckungsprozess systematisch

Ein kostengünstiger Lösungsansatz besteht im Einsatz von Simulationsprogrammen, mit denen einzelne Prozessschritte systematisch untersucht und optimiert werden können. Am Fraunhofer-IWM wurde dazu ein Simulationsmodell entwickelt, mit dem im Computer die Pastenrheologie sowie die Prozess-parameter gezielt variiert werden können. Damit kann der Bedruckungsprozess systematisch optimiert werden.

Die komplexen hydrodynamischen Zusammenhänge werden mit Hilfe der partikelbasierten, strömungsmechanischen Smoothed-Particle-Hydrodynamics-Methode (SPH) beschrieben, die ursprünglich aus der Astrophysik stammt. Der Einsatz des am IWM entwickelten Simulationscodes ermöglicht es, maßgeschneiderte Materialmodelle zu implementieren. Damit werden sowohl die Pastenrheologie, die von der lokalen Strömungssituation abhängt, als auch die Oberflächenspannung und die daraus resultierenden Benetzungsphänomene modelliert.

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Nummerische Ergebnisse und experimentelle Messwerte zeigen gute Übereinstimmung

Das neue Simulationsverfahren wurde erstmals im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Forschungsvorhabens Nano-Sieb (Förderkennzeichen 02PG2291, Projektträger Forschungszentrum Karlsruhe) auf den Siebdruck angewendet. In diesem Projekt geht es darum, durch eine spezielle Siebbeschichtung die Ablösung der Paste während des Drucks zu verbessern. Für möglichst aussagekräftige Simulationsergebnisse wurde das rheologische Verhalten der im Projekt verwendeten Silberleitpaste von dem Unternehmen W. C. Heraeus vermessen und so wurden die für die Simulation benötigten Modellparameter bestimmt.

Ein Vergleich der nummerischen Ergebnisse mit den experimentellen Messwerten zeigt gute Übereinstimmungen. Die für die Simulation notwendigen Siebdruck-Prozessparameter stellte der Mikroelektronik-Spezialist Micro Systems Engineering zur Verfügung; Daten über die genaue Maschengeometrie stellte der Siebhersteller Koenen bereit. Auf diese Weise konnte der Siebdruck-Prozess exakt nachempfunden werden.

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