Prof. Dr. Norbert Kalus


Stationäre Temperaturverteilung in einem idealisierten CPU-Chip

An der Unterseite aus Epoxidharz wird die Temperatur auf 50 Grad C gehalten. Über die Oberfläche aus Aluminium wird keine Wärme an die Umgebung abgegeben. Dies sind die Randbedingungen. An vier Stellen aus Kupfer an der Oberseite erfolgt eine Wärmezufuhr.

Die Temperatur T(x,y,z) als Funktion von den drei Raumvariablen erfüllt eine partielle Differentialgleichung, die sogenannte stationäre Wärmeleitungsgleichung: -a L(T) = f(x,y,z). Dabei ist L der Laplace Operator und f repräsentiert die Wärmezufuhr.

Die Lösung für die Randbedingungen ergibt die stationäre Temperaturverteilung, die in der Grafik zu sehen ist. Die Temperatur wird gleichzeitig als farblicher Contour -Plot und als Funktions-Plot dargestellt.




In einem verfeinerten Modellansatz lassen sich auch Konvektion, Wärmestrahlung sowie das instationäre nichtlineare Wärmeleitproblem behandeln.