Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Thermischer Leiter statt Kühlkörper


von root (Gast)


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Hallo zusammen,

ich habe ein Paar Leistungsschalter im D2PAK Gehäuse,
die grenzwertig heiß werden. Auf der Suche nach einem Kühlkörper
bin ich auf thermischen Leiter QB0805A40WCATD gekommen.
Da auf der Platine die Schalter alle nebeneinander sitzen,
würden die ublichen Kühlkörper miteinander kollidieren.
Der thermische Leiter hätte den großen Vorteil, dass ich von
den jeweiligen Kupferinseln auf die Massefläche gehen kann.

2 Dinge stören mich.
1) scheinbar single source supplier
2) auf BeO würde ich gern verzichten (siehe an, es ist ROHS)

Zum 2) gibt es eine alternative (AlN) vom selben Hersteller.
Zum 1) finde ich keinen Alternativebauteil.
Kenn einer vielleicht einen?

von Bastian W. (jackfrost)


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Laut Datenblatt ist das ja AlN. Der Buchstabe A in QB 0805 A 40WCATD
bedeutet AlN. Für BeO müsste es ein B sein.

http://www.mouser.com/ds/2/586/ATC_Q-BRIDGE_Rev_B-536616.pdf

Gruß JackFrost

von root (Gast)


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Das ist mir auch aufgefallen. Hab sogar den ALN-Typ im Produktschlüssel.

Gibt es ähnliche Bausteine von anderen Herstellern?

Bei 0805 hat BeO einen "etwas" besseren Wert von 7C°/W, verglichen mit 
10°C/W bei AlN.

OK "etwas" ist untertrieben :)
Platzmässig kann ich sogar mehrere 0805 setzen und den schlechteren Wert 
ausgleichen.
Wenn es zu teuer wird, kann ich einfach nur einen bestücken lassen.

von Sebastian S. (amateur)


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>Thermischer Leiter statt Kühlkörper

Irgendwie werde ich aus Deiner Anfrage nicht schlau!

Egal ob thermischer Leiter oder stinknormale Heatpipe es gibt kein 
"statt".

Mit einem thermischen Leiter oder einer Heatpipe kann man nicht kühlen. 
Das einzige, was man damit anfangen kann ist die Wärme relativ effektiv 
von dem berühmten Punkt A zum nicht weniger berühmten Punkt B zu 
transportieren...

von Michael K. (Gast)


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Statt dem Kühlkörper will er die Massefläche benutzen indem er sie über 
den elektrisch isolierenden thermischen Leiter anbindet.

Um über Sinn und Unsinn einer so teuren und relativ ineffizienten 
Methode zu Urteilen fehlen fast alle Angaben.
Bisher habe ich derartige Bauteile nie vermisst. Ist aber interessant 
das es sowas gibt.

von Georg (Gast)


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root schrieb:
> dass ich von
> den jeweiligen Kupferinseln auf die Massefläche gehen kann.

Und du hast für jeden Transitor eine freie Massefläche von etwa 20 x 20 
mm? Alsopraktisch eine leere Platine? Dann gibt es sicher sinnvollere 
Massnahmen, deine bringt sowieso relativ wenig, ev. ein paar Grad 
weniger.

Georg

von Pandur S. (jetztnicht)


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In solchen Faellen nehm ich die Halbleider unten raus, dh TO220 von 
unten her bestueckt mit den Beinen nach oben und schraube von oben in 
ein Kuehlprofil. zB Alu. Sicher kein BeO. BeO kann man ja gar nicht 
vernuenftig bearbeiten. Daempfe sind giftig, krebserrechend, die Spaene 
sind Sondermuell uws.

von Michael K. (Gast)


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Oder D. schrieb:
> In solchen Faellen
setze ich ein Rudel Thermovias und kühle von der Unterseite mit Gap Pads 
zum Gehäuse.
Hängt aber davon ab wie die Kiste aufgebaut ist und das wissen wir ja 
nicht.

von Axel R. (Gast)


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was es nicht alles gibt ...

Axelr.
DG1RTO

von Jens G. (jensig)


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@ Oder Doch (jetztnicht)
>vernuenftig bearbeiten. Daempfe sind giftig, krebserrechend, die Spaene

Was für Dämpfe? So stark kannst Du das mit zivilen Mitteln gar nicht 
beheizen, daß da was dampft.
Vermutlich meinst Du eher Staub.

von root (Gast)


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Oder D. schrieb:
> Sicher kein BeO. BeO kann man ja gar nicht
> vernuenftig bearbeiten. Daempfe sind giftig, krebserrechend, die Spaene
> sind Sondermuell uws.

es hat mich ja auch etwas gewundert, dass es ROHS konform ist.
Nahezu jede Mikrowelle (Magnetron) hat nicht wenig davon.
Auch hier als elektrisch isolierender guter Wärmeleiter.
Gefährlich ist es vor allem wenn es bricht oder geschreddert wird.

Es gibt halt nicht viele alternative Materiale, da sowohl die 
elektrische
wie die thermische Leitung physikalisch auf Elektronen basiert.
Gute elektrische Leiter sind daher gute thermische Leiter und
umgekehrt.

Ich habe mittlerweile paar Anbieter gefunden
Wenn man die Begriffe Heat spreader, thermal bridge in google eingibt
findet man was. Leider ist kein großer wie Vishay,AVX,TE... dabei.
http://www.ims-resistors.com/Thermal_Management.html
http://emc-rflabs.com/Passive-Components/Diamond-Rf-Resistives/Thermal-Management/Thermal-Bridging
Beim ersten Link sind auch IR Fotos dabei.
Ich denke, für meinen Anwendungsfall wäre das ausreichend.
Und 2€/Stück sind zu verkraften. Mir ist ein second source Lieferant
wichtig. Auch wenn es bei ihm die Teile für 2€ mehr zu holen sind.

Ein senkrechtes Gehäuse kann ich leider nicht nehmen. Kein Platz nach 
oben.
Die Platine hat 4 Layer. Alle Layer unter dem großen Pad
eines Schalters sind über VIAs verbunden. Ich könnte evtl.
auf bottom direkt SMD Kühlkörper setzen. Danach habe ich ursprunglich
Ausschau gehalten. Die Höhe sollte nicht größer 8mm sein.
Optimal wäre 10mm x 15mm x 5mm (hoch). Die würden natürlich
am Drain Potential hängen. Würde eine Schraube ins Gerät fallen
und sich zwischen Kühlblech und Geräteblech rollen, würde es
einen Kurzschluss verursachen und Platine wäre defekt.

Kann mir jemand so einen Kühlblech empfehlen, das man direkt
auf Platine reflow löten kann?

von root (Gast)


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Georg schrieb:
> Und du hast für jeden Transitor eine freie Massefläche von etwa 20 x 20
> mm?

ich habe ein GND Layer und alle Schalter könnten sich diesen teilen,
zweckentfremdet als Kühlkörper. So die Idee.

von Michael K. (Gast)


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von root (Gast)


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Michael K. schrieb:
> http://www.fischerelektronik.de/aktuelles/pressemi...

könnte funktionieren.
Wobei die eher dafür gedacht sind über dem Schalter zu sitzen.
Vom Wirkungsgrad wohl besser, da die Wärme nicht durch VIAs
auf die Rückfläche gehen muss.

von hauspapa (Gast)


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http://www.aavid.com hat da unter board level Devices SMD auch einiges 
zu bieten.

7106DG ist unter 10mm hoch.

viel Erfolg
hauspapa

von Georg (Gast)


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root schrieb:
> zweckentfremdet als Kühlkörper. So die Idee.

1. Cu-Flächen ausserhalb etwa 1 Quadratzoll (25 x 25 mm) um das Bauteil 
tragen praktisch nichts mehr zur Wärmeableitung bei (Faustregel).

2. Eine innenliegende GND-Fläche gibt wenig Wärme nach aussen ab, und 
das ist letztlich entscheidend - die Wärme nur von A nach B zu leiten 
bringt garnichts.

Die Idee taugt wahrscheinlich nur was, wenn es sich um eine LP mit 
massivem Alu-Kern handelt.

Georg

von Michael K. (Gast)


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root schrieb:
> Wobei die eher dafür gedacht sind über dem Schalter zu sitzen.
> Vom Wirkungsgrad wohl besser, da die Wärme nicht durch VIAs
> auf die Rückfläche gehen muss.

Reden wir jetzt über Idealfälle die bei Deinem bestehenden Design nicht 
mehr zu erreichen sind, oder über einen tragfähigen Kompromiss um die 
benötigte Entwärmung zu erreichen ?

Wenn Du die Kühlkörper nicht per Luft oder Kontaktkühlung entwärmst 
bringt Dir das alles nichts.
Die Wärme muß in letzter Konsequenz raus aus dem Gerät und alle 
zusätzichen Übergänge sind dabei hinderlich.

Wenn Du es richtig machen willst dann machst Du das Design neu und 
ordnest Die Schalter gleich so an das die sich perfekt kühlen lassen.

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