Der Entwurf elektronischer Baugruppen und Geräte verlangt immer auch die Berücksichtigung 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 der Vorlesung  ( Gliederung als PDF / Zeitplan als PDF )

1 Einführung
   Vorlesung 1: Video ca. 235 MB / PDF
   Übung 1:      Video ca. 78 MB

2 Physikalische Grundlagen
   Vorlesung 2: Video ca. 505 MB / PDF
   Übung 2:      Video ca.  77 MB  

3 Mathematische Modelle und Berechnungsverfahren (als PDF1 , PDF2 )

   (Siehe auch -> Einführung in die Simulation mit LTSpice)
   Vorlesung 3: Video ca. 260 MB
   Übung 3:      Video ca. 126 MB
   Vorlesung 4: Video ca. 317 MB
   Übung 4:      Video1 ca. 92 MB / Video2 ca. 49 MB
 

4 Therm. Entwurf von elektronischen Baugruppen u. Geräten (als PDF1 , PDF2 )

   Vorlesung 5: Video ca. 385 MB
   Übung 5:      Video ca.  99 MB
   Vorlesung 6: Video ca. 295 MB
   Übung 6:      Video ca.  86 MB
   Zusammenfassung: Video ca. 76 MB
 

5 Messtechnik (als PDF )

Literatur

[1] Birkicht, A.; Wilde, J (Hrsg.): Technologie Roadmap Stressarme MST-Packages: Trends, Perspektiven, Herausforderungen. ZVEI – Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie e.V. 2012

[2] Brownell, D. L.; Guyer, E. C. (Eds.): Handbook of Applied Thermal Design. Taylor & Francis Inc 1999

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

[4] Krause, W.: Gerätekonstruktion in Feinwerktechnik und Elektronik, 3. Aufl. München, Wien: Carl Hanser Verlag 2000 [SLUB]

[5] Lienig, J.; Brümmer, H.: Elektronische Gerätetechnik - Grundlagen für das Entwickeln elektronischer Baugruppen und Geräte. Springer Verlag 2014 [SLUB]

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

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

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

[9] Thermal Resistance – Theory and Practice – SMD packages. Infineon 2000

[10] VDI-Wärmeatlas. Berlin: Springer Verlag 1997 [SLUB]

[11] Shabany, Y.: Heat Transfer / Thermal Management of Electronics. CRC Press 2010 [SLUB]

Abschluss

Die Lehrveranstaltung ist Bestandteil des Moduls "Simulation in der Gerätetechnik" (ET-12 05 07). Von den drei LV in diesem Modul (FEM, Optimierung, Thermischer Entwurf) sind zwei auszuwählen; die Modulnote ergibt sich aus der Bewertung von Übungsaufgaben.