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Experimentelle Studie mit numerischer Validierung von thermi-schen Kopplungs-Phänomenen mit in Flip-Chip-Technologie aufge-bauten Testchips auf Leiterplatten

  • In aktuellen mikro-elektronischen Systemen müssen verschiedene aktive und passive Bauteile auf engstem Raum miteinander auf dem Substrate (bspw. FR4-Leiterplatte) kombiniert werden. Die dabei stetig steigende Leistungsdichte bedarf einer optimierten Kühlstrategie und der Definition von konduktiven und konvektiven Entwärmungspfade, die bereits während der Layout-Designphase der Baugruppe berücksichtigt werden sollten. Strömungsmechanische Simulationen (CFD) können dabei ein erstes Abbild zur Analyse von Kopplungseffekten zwischen den Wärmequellen und der Umgebung liefern. Diese sind jedoch oft zeitaufwendig und es bedarf zumindest ein gewisses Grundverständnis, um die Fluid-mechanischen Parameter, das Vernetzen der Geometrien und die gewonnenen Ergebnisse korrekt zu interpretieren. Erste analytische Ansätze zur reduzierten Beschreibung von ungehäusten Chips auf Leiterplattensubstrat können durch thermische Widerstandsnetzwerke abgebildet und durch Aufteilung der Wärmeströme in Richtung Substrat (Wärmeleitung) und in Richtung desIn aktuellen mikro-elektronischen Systemen müssen verschiedene aktive und passive Bauteile auf engstem Raum miteinander auf dem Substrate (bspw. FR4-Leiterplatte) kombiniert werden. Die dabei stetig steigende Leistungsdichte bedarf einer optimierten Kühlstrategie und der Definition von konduktiven und konvektiven Entwärmungspfade, die bereits während der Layout-Designphase der Baugruppe berücksichtigt werden sollten. Strömungsmechanische Simulationen (CFD) können dabei ein erstes Abbild zur Analyse von Kopplungseffekten zwischen den Wärmequellen und der Umgebung liefern. Diese sind jedoch oft zeitaufwendig und es bedarf zumindest ein gewisses Grundverständnis, um die Fluid-mechanischen Parameter, das Vernetzen der Geometrien und die gewonnenen Ergebnisse korrekt zu interpretieren. Erste analytische Ansätze zur reduzierten Beschreibung von ungehäusten Chips auf Leiterplattensubstrat können durch thermische Widerstandsnetzwerke abgebildet und durch Aufteilung der Wärmeströme in Richtung Substrat (Wärmeleitung) und in Richtung des bewegten Fluides (Konvektion) näher beschrieben werden.show moreshow less

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Metadaten
Author: Torsten Nowak, Sebastian MerboldORCiD, Christoph EgbersORCiDGND, Ralph SchachtGND
ISBN:978-3-9816764-6-4
Title of the source (German):Experimentelle Strömungsmechanik : 27. Fachtagung 3.-5. September 2019 Erlangen
Publisher:Deutsche Gesellschaft für Laser-Anemometrie - German Association for Laser Anemometry GALA e.V.
Place of publication:Karlsruhe
Editor: Antonio Delgado
Document Type:Conference publication peer-reviewed
Language:German
Year of publication:2019
Tag:Mikroelektronik; Wärmekopplung; in-situ Temperaturerfassung
First Page:27.1
Last Page:27.8
Faculty/Chair:Fakultät 3 Maschinenbau, Elektro- und Energiesysteme / FG Aerodynamik und Strömungslehre
Fakultät 3 Maschinenbau, Elektro- und Energiesysteme / FG Elektronische Schaltungstechnik
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