Leistungs-MOSFET vergießen

Ich hab mit Epoxy-Knete und Epoxy-Kleber schlechte Erfahrungen mit 
Vergießen gemacht: bei Temperaturschwankungen reisst es Dir durch 
unterschiedliche Ausdehnung die Bauteile von der Platine. Da reicht 
schon ein warmer Tag im Sommer für.

Das beste dürfte ein wasserdichtes Gehäuse mit einer Goretex (oder so 
ähnlich) Membran sein.

Wie wäre es mit Silikon(wie Homemade schon erwähnte)?
Das ist elastisch und leitet die Wärme auch gut ab.
Ich hatte mal so ein Zeug von Wacker-Chemie in Gebrauch,
aber die Beschaffung wird wohl ein Problem sein, sowohl
was die benötigte (geringe?)Menge wie auch den Preis angeht.
Obs noch hergestellt wird kann ich nicht sagen weil es
schon lange her ist. Vielleicht reicht mein Tipp ja.

Format schrieb:
> Michael S. schrieb:
>> Das ist elastisch und leitet die Wärme auch gut ab.
> lol

Was du wohl mit deiner schmutzigen Fantasie wieder denkst?

Format schrieb:
> Dass du schlau wie Bohnenstroh bist.
> Silikon leitet Wärme so gut wie Kupferkabel Licht.

Der Vergleich ist doch dämlich

Wärmeleitfähigkeit:
Silikon:~0,07W/mK
Luft: ~0,026W/mK

Immerhin leitet Silikon ca. 3x besser die Wärme als Luft
oder liege ich falsch? Ich denke nicht.

Hui schrieb:
> Lol

Ich weiß nicht was es da zu lachen gibt?
Ist doch ein ernstes Problem.
In der Regel nimmt man bei Vergleichen Bezug zu dem einfachsten Stoff
der sowieso schon vorhanden ist, also Luft. Will man Elektronik gegen 
Feuchtigkeit schützen (worum es hier ja eigentlich ging) gibts eben
nicht viele Möglichkeiten. Giesharz hat eine Wärmeleitfähigkeit 
(0,02W/mk)die in etwa der von Luft (0,026W/mk)entspricht, aber
trotzdem schlechter ist und auch noch andere Nachteile besitzt.
An für sich gibts für das Problem nur die beiden Möglichkeiten.
Andere kenn ich (noch) nicht oder halte z.B. Öl für unpraktikabel.
Sollte Wärme ein erhebliches Problem sein würde ich das so machen
wie ein Solid-State-Relais. Eine Aluplatte nehmen, das ganze berechnen
und dann den Leistungshalbleiter isoliert auf dem Alu montieren, dann
vergießen, aushärten lassen, fertig.
Was der TO nun macht ist ihm überlassen.
Ist das Thema nun genug verrissen und damit erledigt?

Oliver B. schrieb:
> Bin allerdings unschlüssig, was für meine Anwendung das Richtige ist.
> Hat jemand einen Vorschlag?

Wepuran-Vergußmasse VU 4453/101 WR, blau von Lackwerke Peters

Das Zeug hat die höchste Wärmeleitfähigkeit, die mir bislang bei den 
(wasserfesten) Vergussmassen über den Weg gelaufen sind. Wir haben dies 
einmal sehr erfolgreich zum wasserdichten Vergießen von 
Temperatursensoren benutzt.

Normales Silikon ist aufgrund der sehr schlechten Wärmeleitfähigkeit 
wirklich nicht zu empfehlen und durch die fehlende Konvektion ist das 
Ergebnis deutlich schlechter als Luft. Peters hat aber auch spezielle 
Silikon-Kautschuk-Massen, die bis zu 0,8W/mK gehen (aber meiner 
Erinnerung nach nicht wirklich wasserfest sind).

Einfach mal hier stöbern:

http://www.peters.de/produkte_d/ue4_0400000d_018.pdf

Vielen Dank für die Beiträge, das Interesse habe ich keineswegs 
verloren, nur die vergangene Woche sehr wenig Zeit.

Um die Anwendung ein wenig zu konkretisieren:

 - Die Schaltung soll ein Motorrad-Starterrelais ersetzen, 
dementsprechend kämen noch Resistenz gegen diverse Substanzen (Öl, 
Benzin, Reiniger) hinzu. Die Isolationsfestigkeit ist weniger 
entscheident, da die Spannung nur 12V DC beträgt. Schutzklasse mind. 
IP64 (Spritzwasser), besser IP65 (Strahl).

 - Temperaturmäßig sollte der Verguss/die Lackierung auf jeden Fall 
mindestens so lange durchhalten, wie es der MOSFET tut. Bei einer 
maximalen Junction-Temperatur von 175°? dann vielleicht so 150°C? Müsste 
man konkret ausrechnen, der Wärmefluss hängt ja stark vom Kühlkörper ab.

 - Habe heute nochmal Messungen bezüglich der zu erwartenden 
abzuführenden Wärme durchgeführt. Anlasserstrom bewegt sich im Mittel 
wohl bei ~110A, bei erhöhter Belastung (Gang testweise "aus Versehen" 
eingelegt) geht es auch höher, dann waren es auch mal 160A. Die 
gewählten MOSFETs haben einen typ. Rds,on von 1,5mOhm. Insgesamt sind 
vier MOSFETs vorgesehen, die abzuführende Wärmeleistung beträgt dann ca. 
10W im schlimmst anzunehmenden Fall.

Das Bild im Anhang zeigt einen Grobentwurf der Platine, damit ihr euch 
die Anordnung in etwa vorstellen könnt. "Oben" am exposed pad ist Drain, 
Source kommt über die Beinchen der MOSFETs. Die vier großen Vias sind 
zur Befestigung der Anschlüsse mittels Ringkabelschuhen. Die Anschlüsse 
sind symmetrisch ausgeführt, damit alle MOSFETs möglichst gleich 
belastet werden.

Der Top-Layer wird geflutet mit Drain- bzw. Source-Potential. Auf dem 
Bottom-Layer befindet sich auf der unteren Hälfte die Ansteuerschaltung 
für die Mosfets, die obere Hälfte ist ebenfalls mit Drain-Potential 
geflutet und mittels der zahlreichen thermischen Vias (übertrieben?) mit 
Top verbunden.

Die untere Hälfte des Bottom Layers ist nicht geflutet. So gut es geht 
möchte ich nämlich verhindern, dass sich auch die Treiber erwärmen, die 
machen nämlich nur 85°C mit.

Um zum eigentlichen Thema zurückzukommen:

Im Moment favorisiere ich eher einer Lackierung, da bei einem 
Vollverguss evtl. mehr Wärme vom heißen Teil der Schaltung zu den 
Treibern transportiert wird. Außerdem stelle ich mir die Applikation 
leichter vor, da man den Lack einfach aufpinseln oder sogar sprühen 
kann.

Aus dem Sortiment der Firma Peters habe ich dabei die Lacke DSL 1705 FLZ 
(Dickschicht) und SL 1400 ECO-FLZ (Dünnschicht) im Auge. Spricht gegen 
die etwas, das ich nicht bedacht habe?

Wie wendet man die Wepuran-Vergussmasse an? Wäre es damit auch möglich, 
die Schaltung nur mit einem eher dünnen Überzug zu versehen?

Viele Grüße

Oliver

Anhang vergessen...

wenn du 4 der Transistoren nimmst und wir Einschaltverluste, Unsymetrien 
und so weiter ausblenden komme ich auf ca. 2,4W pro Transistor. Das 
schaffst du nur noch mit einem Kühlkörper. Ich habe ein Halbleiterrelais 
entworfen bei dem der Transistor 1,2W Wärmeenergie erzeugt und diese nur 
durch Abstrahlung loswerden kann (entsprechendes Layout und 
entsprechende Kupferstärke ist Vorraussetzung.) Das Relais kann bei 24V 
9.5A dauerhaft schalten (mit 100% on time, also nicht im "Dimmodus") bei 
einer Umgebungstemperatur von 50°C kommt die Baugruppe auf eine 
Temperatur von 75°C (im Eingeschwungenen Zustand) was gerade noch 
akzeptabel ist. Bei Fahrzeuganwendungen musst du von noch höheren 
Umgebungstemperaturen ausgehen.

Allerdings hast du einen Vorteil: der Startvorgang dauert in der Regel 
ja nicht allzulang. d.h. du musst nicht den eingeschwungenen Zustand 
erreichen. sogesehen könnte hier der Schlüssel darin liegen die Wärme 
möglichst schnell vom Transistor weg zu bringen und zu speichern. Eine 
große Kupferfläche auf der LP kann das leisten (aber nicht mit 35µm 
Kupfer sondern mind. 75, besser 105). Bei geschicktem Layout kannst du 
es möglicherweise hinbekommen, daß die Baugruppe 5min Dauernudeln ohne 
Schaden übersteht. Evtl ist es in der Form sinnvoll eine Art 
Temperaturabschaltung mit einzubauen die dann erst nach Abkühlung auf 
einen ungefährlichen Wert ein neues Starten zulässt.

Das mitgelieferte Layout kann diese Forderung übrigens keinesfalls 
erfüllen. die Platine muss sehr viel größer werden. Oder du schraubst 
sie irgendwo an den Rahmen an der dann als Wärmesenke dient