Thermischer Kontaktwiderstand – Beispiel

In der Elektronikindustrie werden Chips gewöhnlich über eine dünne Epoxy-Schicht mit Substraten verbunden. Ähnlich ist es in anderen Branchen. Die Modellerstellung der Epoxy-Schicht als eine separate Komponente erfordert die Verwendung einer sehr kleinen Elementgröße, was zu Vernetzungsfehlern oder einer unnötig großen Anzahl von Elementen führen kann.

Um den von der Epoxy-Schicht verursachten thermischen Widerstand zu berücksichtigen, ist keine Modellierung erforderlich. Der thermische Kontaktwiderstand wird als lokale (Oberfläche-zu-Oberfläche) Kontaktbedingung implementiert. Sie können entweder den gesamten Widerstand oder den Widerstand pro Einheitsbereich festlegen.

Modellierung von thermischen Kontaktwiderständen

Es gibt zwei Möglichkeiten zur Modellierung von thermischen Kontaktwiderständen:

• Sie können beim Erstellen der Geometrie die dünne Epoxy-Schicht ignorieren. Dies bedeutet, dass die Flächen der Komponenten, die in Wirklichkeit durch die dünne Schicht getrennt werden, das Modell berühren.

• Sie können beim Erstellen der Geometrie die dünne Epoxy-Schicht berücksichtigen. In diesem Fall befindet sich zwischen den Flächen der thermischen Kontaktstelle eine Lücke. Bei dieser Methode müssen die folgenden zwei Aspekte beachtet werden:

• Die höchste Genauigkeit der Ergebnisse wird erzielt, wenn der Abstand zwischen den zwei Kontaktflächen kleiner oder gleich der Elementgröße in der Umgebung ist. Im folgenden Beispiel können ungenaue Ergebnisse entstehen.

• Das Aufspalten der Flächen für ein korrektes Zusammenpassen der thermischen Kontaktstelle ist zwar nicht erforderlich, führt jedoch zu einer größeren Genauigkeit.

• Um unterschiedliche thermische Widerstände zwischen einer großen Fläche und mehreren kleineren Flächen festzulegen, müssen Sie die große Fläche zunächst in mehrere kleinere Flächen aufteilen, bevor Sie den unterschiedlichen Paaren den thermischen Kontaktwiderstand zuweisen.

Definieren des thermischen Kontaktwiderstands:

1. Klicken Sie in einer thermischen Studie mit der rechten Maustaste auf Verbindungen , und wählen Sie im Kontextmenü die Option Kontaktsatz aus.

Der PropertyManager Kontaktsatz wird angezeigt.

2. Stellen Sie den Typ auf Thermischer Widerstand ein.

3. Wählen Sie im Feld Flächen, Kanten, Eckpunkte für Satz 1 die gewünschten Elemente aus, die mit einer oder mehreren Komponenten verknüpft sind.

4. Wählen Sie im Feld Flächen für Satz 2 die gewünschten Flächen von einer anderen Komponente aus.

5. Wählen Sie die Option Wärmewiderstand aus, und führen Sie folgende Schritte durch:

1. Legen Sie unter Einheiten das Einheitensystem fest, das Sie verwenden möchten.

2. Wählen Sie Gesamtwiderstand oder Verteilter Widerstand, und geben Sie einen Wert ein.

6. Wählen Sie unter Erweitert die Option Knoten zu Oberfläche oder Oberfläche zu Oberfläche aus. Die Option Knoten zu Knoten ermöglicht nicht die Angabe des Wärmewiderstands, da verbundene Knoten von sich berührenden Flächen die gleiche Temperatur haben (perfekte Wärmeleitung).

7. Klicken Sie auf .