Finite-Elemente Simulation elektronischer, mechanischer und thermischer Eigenschaften von keramischen Vielschichtkondensatoren

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Anhand eines keramischen Vierlschichtkondensators als Beispiel eines komplexen Kermaik-Metall-Verbundsystems soll die Berechenbarkeit der makroskopischen Eigenschaften, der integralen Bauelementdaten und der Beanspruchungsverteilung im Bauelement aus den Werkstoffeigenschaften der beteiligten Keramik und Metalle untersucht werden. Neben den elektrischen Eigenschaften (Dielektrizitätszahl, Verlustfaktor, Isolationswiderstand, Hysteresekennlinie), den thermischen Eigenschaften (Wärmeleitfähigkeit, Wärmekapazität) und den mechanischen Eigenschaften (E-Modul, Bruch"festigkeit") sollen insbesondere die gekoppelten elektrisch-mechanisch-thermischen Eigenschaften einschließlich der meist nicht-linearen Großsignalparameter im Vordergrund stehen. Die Berechnungen werden mit Hilfe der Finite-Elemente Simulation durchgeführt, die Verifikation erfolgt durch Messungen an Vielschichtkondensatoren des Typs X7R. Das Projekt soll Aufschluß geben über die Vorhersagbarkeit der Bauelementeigenschaften und -zuverlässigkeit aus den Angaben zu den verwendeten Werkstoffen, der (inneren und äußeren) Bauelementgeometrie und den Betriebsbedingungen. Aufbauend auf den in den ersten vier Antragsjahren entwickelten Ergebnissen sollen diese nun als Grundlage für die Untersuchung insbesondere des transienten elektromechanischen Verhaltens bei Einschaltvorgängen und Testmessungen verwendet werden.