Thermo-fluidisch gekoppelte Untersuchung von Flip-Chips auf einer Leiterplatte

Abstract:
Die Konzentration von elektronischen und mechanischen Komponenten auf einer Leiterplatte (z.B. Main board) nimmt ständig zu. Dies führt zu höheren Verlustleistungsdichten und somit zu strengeren Anforderungen an das thermische Management. In momentanen und zukünftigen luftgekühlten Anwendungen wird, neben der reinen konduktiven Interaktion zwischen elektronischen Komponenten über die Leiterplatte, zukünftig auch die fluidische Interaktion der natürlichen und forcierten Konvektion während des Leiterplattendesigns mit zu berücksichtigen sein. Der Schaltkreisentwickler benötigt hier zusätzliche Informationen über die thermo-fluidisch gekoppelten Einflüsse zwischen den kritischen wärme-dissipierenden Komponenten sowie fluidischer Überlagerungen in Folge anderer angrenzender Komponenten oder mechanischer Komponentengehäuse. In der Vergangenheit wurden zahlreiche Benchmark-Studien zu konvektiven und konduktiven thermischen Interaktionen für verschiedene kommerziell erhältliche mikroelektrische Gehäusetypen veröffentlicht. Heutzutage hat sich die Flip-Chip (FC) Aufbautechnologie von ungehäusten Chips (bare dies) etabliert. Von daher besteht der Bedarf für eine thermische Benchmark Studie für FC Aufbauten. Die vorliegende Studie untersucht die natürlichen und forcierten thermo-fluidischen Einflüsse zwischen ungehäusten FC’s und anderen Komponenten, welche auf mehreren Testleiterplattendesigns aufgebaut und mit der CFD-Simulation verglichen wurden. Ein Vergleich der ersten analysierten Scenarios zeigt eine nachvollziehbare Übereinstimmung zwischen den experimentellen und den Simulationsergebnissen.