変形による配線の抵抗変化(変形形状を考慮した解析)

本例題について

• 変形による配線の抵抗変化の解析例を示します。

• ひずみゲージの測定原理を模擬した解析になります。

• 「変形形状を考慮した解析」の機能を使用した解析になります。

• 表に記載されていない条件は初期設定の条件を使用します。

三つの解析モデルを用意します。

・変形前（電場解析）

・変形形状（応力解析）

・変形後（電場解析）

手順等は「変形形状を考慮した解析」を参照してください。

解析モデル１：変形前

変形前の解析を行うための設定を行います。解析モデル名を「変形前」とします。

解析空間

行列ソルバのタイプ「自動」では反復法が使われますが、反復法では解析精度が悪いため、ここでは直接法を選択します。

解析条件

モデル図

ひずみゲージ素子のモデルを作成します。

ベース部(Base)を直方体形状のソリッドボディで作成します。

配線(Line)の形状を作成します。

直線部をシートボディ、カーブ部をワイヤボディ＋回転体で作成し、厚み方向に引きのばしを行います。

パッド部（Pad）を立方体形状のソリッドボディで作成します。

その上面に電位の境界条件を設定します。

ボディ属性および材料の設定

※材料データベースを利用

Base部は絶縁体を想定して解析領域から除外します。

境界条件

メッシュサイズの設定

解析モデル２：変形形状計算

基板の上に解析モデル１の素子を乗せて基板をたわませたときの変形を解析する応力解析の設定を行います。

解析モデル１（変形前）を複製して以下の設定を行います。解析モデル名を「変形形状計算」とします。

解析モデルの複製については「解析モデルをプロジェクト内に複製」を参照してください。

解析条件

モデル図

解析モデル１のモデルの下に基板のモデルを直方体形状のソリッドボディで作成します。

ボディ属性および材料の設定

※材料データベースを利用

Baseのヤング率が未定義のため、以下の値を入力します。

境界条件

基板をたわませるために、固定と変位を与えます。

解析モデル３：変形後

変形形状を考慮した解析を行うための設定を行います。

解析モデル１（変形前）を複製して以下の設定を行います。解析モデル名を「変形前」とします。

解析モデルの複製については「解析モデルをプロジェクト内に複製」を参照してください。

解析条件

結果インポートタブで解析モデル２（変形形状計算）を指定します。

解析実行

すべての解析モデルを実行します。解析モデル３（変形後）の前に解析モデル２（変形形状計算）の解析を行っておく必要があります。

解析結果

解析モデル１（変形前）の電流密度の大きさのコンター図を示します。

配線上に電流がながれているのを確認することができます。

抵抗の解析結果は、[解析結果]タブの、

 [テーブル] で表示できます。

解析モデル１（変形前）の抵抗値計算結果を以下に示します。

R1-2の抵抗値が、6.854[Ω]となっています。

次に解析モデル２（変形形状）の変位図を表示します。コンタ図はX垂直ひずみを表示しています。

荷重により基板がたわみ、基板表面にひずみが発生していることがわかります。

以下に配線部を拡大したものも示します。

基板表面のひずみと同等のひずみが配線部にも発生していることが確認できます。

次に解析モデル３（変形後）の電流密度の大きさのコンター図を示します。

変位図設定をONにしています。

変形した状態での電流の様子が確認できます。

次に解析モデル３（変形後）の抵抗値計算結果を以下に示します。

R1-2の抵抗値が、6.883[Ω]となっており、変形により抵抗が増加していることが確認できます。