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Forum: Platinen Rth von Kupferflächen


Autor: Heizer (Gast)
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Hallo,

hat jemand einen Tipp, wie ich den thermischen Widerstand einer 
Kupferfläche auf einer Platine berechnen kann? Im ersten Schritt würde 
die Berechnung einer einseitigen Lage reichen, später wäre noch 
Interessant zu wissen, wie sich das bei doppelseitigen Kupferflächen mit 
thermischen Vias verhält?!?!

Autor: Falk (Gast)
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@Heizer

>hat jemand einen Tipp, wie ich den thermischen Widerstand einer
>Kupferfläche auf einer Platine berechnen kann? Im ersten Schritt würde
>die Berechnung einer einseitigen Lage reichen, später wäre noch
>Interessant zu wissen, wie sich das bei doppelseitigen Kupferflächen mit
>thermischen Vias verhält?!?!

Das ist recht komplex, einfache Formeln gibts da nicht, bestenfalls 
Faustformeln ala, "möglichst viele Vias, möglichst viel Kupfer".

Messen wird wohl das pragmatischste sein.

MfG
Falk

Autor: Heizer (Gast)
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das es nicht so einfach ist, dachte ich mir schon. Aber für einseitige 
Cu - Fläche müsste es doch zu brechnen sein?!?!

Autor: Rahul, der Trollige (Gast)
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Wärmeleitfähikeit von Kupfer liegt bei 401W/(m*K).
Damit sollte das doch berechenbar sein.
Der Rth ist ja der Kehrwert dazu...

http://de.wikipedia.org/wiki/W%C3%A4rmeleitf%C3%A4higkeit

Autor: Frank (Gast)
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Wenn Du Kupferflächen zur Kühlung einsetzen willst (davon gehe ich aus), 
ist der Übergangswiderstand mindestens genauso wichtig wie der 
Durchgangswiderstand. Google oder Wikipedia helfen. Ich hab jetz grad 
keine Lust, die Unterlagen dazu rauszukramen. Allerdings gilt: Mehr als 
eine grobe Abschätzung ist nicht drin.

Autor: Falk (Gast)
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@Heizer

>das es nicht so einfach ist, dachte ich mir schon. Aber für einseitige
>Cu - Fläche müsste es doch zu brechnen sein?!?!

GAAAANZ grob abschätzen, bestenfalls. Aber dazu braucht man auch eine 
gute Portion Erfahrung.

@Rahul, der Trollige

>Wärmeleitfähikeit von Kupfer liegt bei 401W/(m*K).
>Damit sollte das doch berechenbar sein.
>Der Rth ist ja der Kehrwert dazu...

Bist du Mathematiker? Ein typsiche Mathematiker-Antwort. "Das Problem 
ist lösbar, aber keine Ahnung wie mans praktisch macht".

Der Wärmewiderstad des Epoxy spielt dabei auch ne wenentliche Rolle.

MFG
Falk

Autor: Heizer (Gast)
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Ja es geht darum, grob abzuschätzen wie groß man eine Kupferfläche ( 
bzw. Kühlfläche) auslegen muss, um einen bestimmten thermischen 
Widerstand zu erhalten.

Autor: Rahul, der Trollige (Gast)
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>Bist du Mathematiker? Ein typsiche Mathematiker-Antwort. "Das Problem
>ist lösbar, aber keine Ahnung wie mans praktisch macht".

Bäh! Mathematiker!

>Der Wärmewiderstand des Epoxy spielt dabei auch ne wenentliche Rolle.
Man wird auch die Wärmeleitfähigkeit des Basismaterials herausbekommen.
Und der dürfte höher als der des Kupfers in Richtung Luft sein. Deswegen 
würde ich ihn vernachlässigen.

Autor: Heizer (Gast)
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>>Der Wärmewiderstand des Epoxy spielt dabei auch ne wenentliche Rolle.
>Man wird auch die Wärmeleitfähigkeit des Basismaterials herausbekommen.
>Und der dürfte höher als der des Kupfers in Richtung Luft sein. Deswegen
>würde ich ihn vernachlässigen.

Würde ich für eine worst case Betrachtung auch vernachlässsigen.

Hab eine Formel gefunden:

Rth= 1/(h0*A)

h0= Wärmeübergangskoeffizient [W/m²K]
A= Fläche über die die Wärme abgegeben wird [m²]



Autor: Heizer (Gast)
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In dieser Formel wird aber die Dicke des Kupfers nicht berücksichtigt? 
Das kann ja dann nicht stimmen?

Autor: Frank (Gast)
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Hallo? Wärmeleitung != Wärmeübergang.
Mit einem Fitzelchen Engagement lässt sich dieses Problem lösen. Die 
Stichworte wurden genannt, jetz geht es darum SELBST zu verstehen. 
Google. Wikipedia.

Autor: Frank (Gast)
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Sorry, hatte nicht gesehen, dass die letzten zwei Beiträge von Dir sind.

Für den Übergangswiderstand ist die Dicke nicht von Bedeutung 
(theoretisch auch das Material nicht), nur die Ausrichtung. Soll heißen: 
Eine senkrechte Fläche hat einen niedrigeren Übergangswiderstand als 
eine Waagrechte.

Autor: Falk (Gast)
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@Frank

>Für den Übergangswiderstand ist die Dicke nicht von Bedeutung

Dicke von was? Der Verbindungsschicht (z.B. Wärmeleitpaste)? Aber 
sicher!
Und auch in vergossenen/verschweissten/verkleben/wasweissich Strukturen 
hat die Dicke des Materials in Richtung des Wärmeflusses sehr wohl einen 
Einfluss auf den Wärmewiderstand.

>(theoretisch auch das Material nicht), nur die Ausrichtung. Soll heißen:
>Eine senkrechte Fläche hat einen niedrigeren Übergangswiderstand als
>eine Waagrechte.

????

Um vielleicht einen einfachen, pragmatischen Ansatz aufzuzeigen. In 
verschiedenen Datenblättern werden Layouts zur Kühlung von ICs 
angegeben. Damit kann man ein grobe Abschätzung machen. Z.B.

http://www.national.com/ds.cgi/LM/LM117.pdf

MFG
Falk

P.S. Dann könnt ihr ja mal eure einfachen Formeln darauf anwenden und 
feststellen, dass ihr meilenweit daneben liegt.

Autor: Frank (Gast)
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Auch wenn Du sonst ein helles Kerlchen zu sein scheinst, hier hast DU 
Halbwissen. Was ist so schwer daran, sie Wärmeleitung (bei der die Dicke 
und das Material Einfluss haben) vom Wärmeübergang (bei dem nur die 
Fläche und deren Ausrichtung von Bedeutung sind) zu unterscheiden. Beide 
sind vorhanden.

Dass man mit diesen ach so einfachen (warum verstehst Du sie dann 
nicht?) Formeln ein exaktes Ergebnis erhält, hat niemand behauptet. 
Zumal die Wärmestrahlung komplett vernachlässigt wird.

Autor: Falk (Gast)
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@Frank

>Halbwissen. Was ist so schwer daran, sie Wärmeleitung (bei der die Dicke
>und das Material Einfluss haben) vom Wärmeübergang (bei dem nur die
>Fläche und deren Ausrichtung von Bedeutung sind) zu unterscheiden. Beide
>sind vorhanden.

Ich hab mit der Unterscheidung keine Probleme, nur deine Formulierung 
irritiert andere, die die Materie noch nicht so intus haben.

MFG
Falk

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