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Article: Elektronik Praxis

Wrmemanagement

Sensorsystem sorgt fr optimale Khlkrpereffizienz

Das Khlkrper-Analysesystem Tactilus® misst und visualisiert den Oberflchenkontakt und die Druckverteilung zwischen Khlkrper und Halbleiter. Der Khlkrper lsst sich so schnell neu justieren.

Die thermischen Belastungen moderner Halbleiter in Embedded-Anwendungen erfordern Khlkrper mit einer starken Khlleistung. Allerdings kann schon ein leichter Verzug des Khlkrpers oder eine verringerte Kontaktflche die Khlleistung stark beeinflussen. Ist die Druckverteilung ber die Flche ungleichmig, wird die Wrme nur unzureichend abgeleitet und die Elektronik kann berhitzen.

Heat Sink
Sensor-System: Die 0,38 mm dicke Sensorfolie
wird zwischen Halbleiter und Khlkrper platziert

Mit dem Khlkrper-Analysesystem Tactilus® von Sensor Products lsst sich der Oberflchenkontakt und die Druckverteilung zwischen dem Khlkrper und dem Bauelement einfach prfen und korrigieren. Das System visualisiert die tatschlichen Kontaktkrfte und Druckverteilung auf den Leiterplattenkomponenten. Einsatzgebiete drften daher in der Entwicklung und Qualittssicherung von Khlkrpern fr Halbleiterbauelemente liegen.

Bestandteile des Systems
Das System besteht aus der Drucksensorfolie, Auswerteelektronik und Software zur grafischen Datenaufbereitung und Visualisierung in 2-D, 3-D und 360-Ansichten.

Der 0,38 mm dicke Drucksensor besteht aus einer Matrix von 625 Messpunkten (25 x 25) und arbeitet nach dem resistiven Messverfahren. Die Flche der Sensorfolie auf Polyimid-Basis wird mit 2 x 2 Zoll angegeben.

Das Auslesen der Messwerte erfolgt mit einer Frequenz bis 1000 Hz, der messbare Druckbereich liegt zwischen 0 und 700 kPa. ber die Auflsung macht der Hersteller keine Angaben.

Die flexible Sensorfolie wird zwischen Halbleiter und Khlkrper platziert und misst beim Anziehen der Befestigungsschrauben am Khlkrper die Druckverteilung. Der Ist-Zustand wird ber die PC-Software in Echtzeit visualisiert.

So lassen sich die Khlkrper-Kontaktflche berprfen und die Druckverhltnisse korrigieren. Der Khlkrper kann auf diese Weise in kurzer Zeit neu justiert werden. Der Sensor liefert ebenfalls Druckwerte fr die FEM-Simulation.

Software-Komponenten
Die Datenerfassungs- und -Verarbeitungs-Software (Windows) basiert auf speziellen mathematischen Algorithmen, die die Signale von Strungen trennen. Hier drfte auch der Vorteil gegenber Systemen anderer Anbieter liegen.

Nachfolgende Auswertungen werden vom System bereit gestellt:

  • Zeitabhngiges Druckverhalten (Diagramme und Histogramme)
  • 2-D-, 3-D- und 360-Darstellung sowie Skalierung
  • Druckkraft-Berechnung sowie Kraftanalysen
  • zahlreiche Protokolle in Formaten wie Excel, ASCII oder Access.

Das Sensorsystem ist fr mehrere einhundert stndig wiederkehrende diagnostische Anwendungen an verschiedenen Khlkrpern spezifiziert.

Da das Analysetool bereits vorkalibriert ist, kann man sich aufwndige und zeitintensive Kalibrierprozesse sparen.

Viel Wert wurde auf eine gute Schirmung des Systems gelegt: Elektrische Strungen, Temperatur- und Luftfeuchtigkeitsschwankungen verflschen die Messergebnisse laut Hersteller nicht. Die Genauigkeit liegt bei 10%; die Wiederholprzision bei 2%; die Hysterese wird mit 5% und die Nichtlinearitt mit 1,5% angegeben.

Das System ist laut Hersteller vielseitig einsetzbar. So lassen sich z.B. auch die Oberflchendruckverteilung an Brennstoffzellen, Leiterplatten, Flachbildschirmen sowie beim Wafer-Polieren messen und dokumentieren.

Geliefert werden sowohl Standard- als auch magefertigte Lsungen fr Spezialanwendungen. DLL-Dateien und die grafische Benutzeroberflchen werden auf Kundenwunsch angepasst.