WS 2009/10:  Vorlesung Mo, 4. DS (13 - 14:30 Uhr), BAR II/56, Beginn: 12. Okt. 2009

Die Entwicklung elektronischer Baugruppen und Geräte verlangt immer auch die Berück-sichtigung der anfallenden Verlustleistung. Durch die Entwicklung der Elektronik hin zu höheren Packungsdichten und Schaltfrequenzen und damit Verlustleistungsdichten, wird die Leistungsfähigkeit der Baugruppen zunehmend von den zulässigen thermischen Belastungen begrenzt. Der thermische Entwurf hat sicherzustellen, dass die zulässigen Temperaturen in allen Lebensphasen eines Gerätes trotz äußerer und innerer Beanspruchung eingehalten werden. Diese Lehrveranstaltung vertieft die in der Vorlesung Geräteentwicklung im Grundstudium vermittelten Grundlagen des thermischen Entwurfs. Systematisch werden die physikalischen Effekte der Wärmeübertragung behandelt sowie die daraus ableitbaren Elemente des thermischen Entwurfs mit ihrer Anwendung auf unterschiedlichen Systemebenen. Neben ausgewählten analytischen Lösungen für Wärmeübertragungsprobleme werden thermische Modelle mit räumlich konzentrierten und räumlich verteilten Parametern vorgestellt und an Beispielen vertieft. Abschließend werden messtechnische Probleme der thermischen Dimensionierung praxisnah erläutert.

Gliederung

1 Einführung

1.1 Grundbegriffe

1.2 Gegenwärtige Situation und erwartete künftige Entwicklung

1.3 Ursachen von Verlustleistung

1.4 Wirkungen thermischer Beanspruchung

2 Grundlagen des Wärmetransports

2.1 Übersicht

2.2 Wärmeleitung

2.3 Stofftransport und Konvektion

2.4 Zweiphasen-Wärmeübergang

2.5 Wärmestrahlung

2.6 Wärmetransport aufgrund mehrerer Effekte

3 Konstruktiv-technologische Elemente des thermischen Entwurfs

3.1 Übersicht und Entwurfsprinzipien

3.2 Elemente der Wärmeleitung

3.3 Elemente der Konvektion

3.4 Elemente des Stofftransports

3.5 Elemente der Wärmestrahlung

3.6 Thermoelektrische Kühlung

3.7 Thermodynamische Kühlung

4 Thermische Modelle und Berechnungsverfahren

4.1 Aufgabenstellungen

4.2 Modelle mit räumlich konzentrierten Parametern

4.3 Modelle mit räumlich verteilten Parametern

4.4 Kommerzielle Software

5 Messtechnik zur thermischen Dimensionierung

5.1 Temperaturmessung

5.2 Wärmestrommessung

5.3 Anemometrie

5.4 Charakterisierung von Werkstoffen

Literatur

[1] Brownell, D. L.; Guyer, E. C. (Eds.): Handbook of Applied Thermal Design. Taylor &

     Francis Inc 1999

[2] Incropera, F. P. et al. Introduction to Heat Transfer (5th ed.). J. Wiley & Sons 2007

[3] Krause, W.: Gerätekonstruktion in Feinwerktechnik und Elektronik, 3. Aufl.

     München, Wien: Carl Hanser Verlag 2000

[4] Lienig, J.; Löbl, H.: Geräteentwicklung. Initial-Verlag 2007.

[5] Michejew, M. A.: Grundlagen der Wärmeübertragung. Berlin: Verlag Technik 1961

[6] Remsburg, R.: Thermal Design of Electronic Equipment (Electronics Handbook). CRC   
     Press 2000

[7] Remsburg, R.: Advanced Thermal Design of Electronic Equipment. Kluwer Academic

     Publishers 1998

[8] Sergent, J. E. et al.: Thermal Management Handbook: For Electronic Assemblies    
     (Electronic Packaging and Interconnection Series). McGraw-Hill Education 1998

[9] VDI-Wärmeatlas. Berlin: Springer Verlag 1997

[10]Wutz, M.: Wärmeabfuhr in der Elektronik. Braunschweig: Viehweg 1991

[11]Polifke, W.; Kopitz, J.: Wärmeübertragung, 2. Aufl. München: Pearson Studium 2009

Abschluss

Für die Lehrveranstaltung können in einer mündlichen Prüfung ein Leistungsnachweis oder eine Abschlussnote erworben werden.