Forum: Mechanik, Gehäuse, Werkzeug Wärmeleitkleber oder selbstklebendes Klebepad?


von Wegstaben V. (wegstabenverbuchsler)


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ich habe hier einen Philips 42PD26907 Fernseher auf dem Werktisch, der 
"sich nicht einschalten lässt".

beim Öffnen des Gehäuses purzelte mir gleich ein Keramik-Kühlkörper 
entgegen. Er war mit "Teppich-Klebeband" an der CPU befestigt, sonst 
keinen weiteren sonstigen mechanischen Befestigungen.

Die Stromversorgung scheint ok zu sein. Der Prozessor (versorgt aus der 
3.3V Standby-Versorgung) schaltet beim Hochfahren 12V= an, und will dann 
loswerkeln. Nach ca. 30 Sekunden wird es ihm ohne Kühlkörper eindeutig 
zu warm, und er schaltet die 12V wieder ab. Nach ca. 15 Sekunden hat 
sich der Prozessor genügend abgekühlt, und der Vorgang beginnt von 
neuem.

mechanisch sind da zwar "in der Nähe" 4 Löcher in der Platine, aber da 
ist nix mechanisches, was den Kühlkörper mit der Platine verbindet. Also 
muss der  Kühlkörper wieder "unmechanisch" befestigt werden.

--> Was nehme ich denn nun "am besten" zum befestigen des Kühlkörpers?
Wärmeleit-KLEBER oder selbstklebende Wärmeleit-PADS?

: Bearbeitet durch User
von J. S. (pbr85)


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Der 2K-Kleber, leitet in der Regel die Wärme deutlich besser, und ganz 
wichtig hier, erlaubt deutlich kleinere Schichtdicken weit unter 100µm. 
Die Haftkraft ist meistens auch besser. Vorher aber beide Oberflächen 
entfetten, am besten mit Aceton. Waschbenzin oder Isopropanol gehen 
auch.

: Bearbeitet durch User
von Der, der klebt (Gast)


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Hat einen an der Waffel! Mach es richtig!

von Wegstaben V. (wegstabenverbuchsler)


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J. S. schrieb:
> Der 2K-Kleber, leitet in der Regel die Wärme deutlich besser

hast du villeicht eine Produktempfehlung zu 2K Wärmeleitkleber? oder 
kann man da beliebigen 2K Kleber, z.B. "UHU 2K quick" nehmen? Der klebt 
ganz gut, den hab ich grade hier in Gebrauch

: Bearbeitet durch User
von Einhart P. (einhart)


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Mein bevorzugter Kleber für Metall auf Metall oder Metall auf Keramik 
ist Weicon RK-1500:
https://www.ebay.de/itm/25-58-100g-Weicon-RK-1500-Konstruktions-Klebstoff-und-Aktivator-60g-Tube-/122363982743?_trksid=p2385738.m4383.l4275.c10
Damit Klebe ich z.B. Kühlkörper zusammen und LEDs auf Aluminium. Wenn 
man sauber arbeitet dann kann man die Verbindung schon nach wenigen 
Minuten nur noch mit Gewalt trennen.

von J. S. (pbr85)


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Wegstaben V. schrieb:
> J. S. schrieb:
>> Der 2K-Kleber, leitet in der Regel die Wärme deutlich besser
>
> hast du villeicht eine Produktempfehlung zu 2K Wärmeleitkleber? oder
> kann man da beliebigen 2K Kleber, z.B. "UHU 2K quick" nehmen? Der klebt
> ganz gut, den hab ich grade hier in Gebrauch

In diesem Fall kannst du eigentlich jeden beliebigen nehmen, da hier die 
Temperatur und die Wärmestromdichte so gering sind, dass die ~0,2W/m*K, 
die typische Wärmeleitfähigkeit der meisten Kunststoffe, völlig 
ausreicht. Sonst würde kein Keramikkühlkörper zum Einsatz kommen und 
derart schlecht fixiert werden. Wichtig ist wie gesagt eine möglichst 
geringe Schicktdicke. Dünn auftragen, draufdrücken und dabei einige Male 
hin und her drehen, um überschüssigen Kleber rauszudrücken.

: Bearbeitet durch User
von Wegstaben V. (wegstabenverbuchsler)


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J. S. schrieb:
> Sonst würde kein Keramikkühlkörper zum Einsatz kommen und
> derart schlecht fixiert werden.

Ich habe keine Ahnung von Materialkunde, unterstelle jedoch dass der 
Konstrukteur der Schaltung Ahnung hatte, wieviel zu kühlen ist. Dahe 
nehme ich an, das das Volumen und die Materialauswahl des Kühlkörpers 
zur abzuführenden Wärmemenge passt.

Das der Kühlkörper mit Klebepads mechanisch schlecht fixiert ist, kann 
man dem Konstrukteur hingegen durchaus ankreiden. Insbesondere, da ja 
die Platine (und demzufolge auch der Kühlkörper) ja senkrecht im Gehäuse 
steht, demzufolge automatisch irgendwann mal wegrutschen kann.

J. S. schrieb:
> da hier die
> Temperatur und die Wärmestromdichte so gering sind, dass die ~0,2W/m*K,
> die typische Wärmeleitfähigkeit der meisten Kunststoffe, völlig
> ausreicht.

Hm, dann frage ich mich aber, wieso es speziellen Wärmeleitkleber gibt, 
der deutlich bessere (höhere) Kennzahlen hat. (Auch hier: Die Kennzahl 
sebst sagt mir persönlich nichts, ich sehe nur die Werte laut 
Datenblatt)

Die Schichtdicke von "Kittifix" versus "speziellen Wärmeleitkleber" 
untestelle ich mal als gleich dick (bzw. dünn), und die 
Haft/Klebewirkung, sowie eine gewisse Temperatur-Stabilität nehme ich 
jetzt einfach mal als gleich gut an.

Aber irgendwo muss es ja dennoch nach einer solchen Klebung einen 
Unterschied geben zwischen "normalen" Kleber und speziellem 
Wärmeleitkleber?

: Bearbeitet durch User
von Einhart P. (einhart)


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Wegstaben V. schrieb:
> Aber irgendwo muss es ja dennoch nach einer solchen Klebung einen
> Unterschied geben zwischen "normalen" Kleber und speziellem
> Wärmeleitkleber?

Das kommt nur bei größeren Schichtdicken zum Tragen. Bei ebenen Flächen 
und minimaler Kleberschicht macht das keinen Unterschied. Die 
Arbeitstemperatur des Klebers muss natürlich zu der zu erwartenden 
Temperatur passen.

von Zeno (Gast)


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Wegstaben V. schrieb:
> Das der Kühlkörper mit Klebepads mechanisch schlecht fixiert ist, kann
> man dem Konstrukteur hingegen durchaus ankreiden.

Du schreibst in Deinem Eröffnungspost "Teppich-Klebeband" - das das auch 
wirklich benutzt wurde glaube ich eher nicht.

Ich habe mal vor 4 oder 5 Jahren auf der Embedded eine Mustermappe mit 
verschiedenen thermischen Klebepads von 3M bekommen. Die eine Sorte 
sieht schon so aus wie auf Deinem Foto. Ich würde auch schon wieder so 
etwas nehmen, denn es hat schon einen Grund warum man spezielle 
Wärmeleitkleber/-pads herstellt. Bei normalen Kleber könnte ich mir 
schon vorstellen, das die Klebkraft bei wechselnten Temperaturen stark 
nach läßt.
Dann hängt es sicher auch davon ab was für Materialien verklebt werden. 
Wenn Dein Chip z.B. ein Metallgehäuse hat und Dein Kühlkörper aus 
Keramik ist, würde ich definitiv keinen normalen Kleber - egal ob 
Wärmeleitkleber oder nicht - nehmen, weil es zwischen diesen Materialien 
zu thermischen Spannungn kommt. Keramik hat meist 5,5µm/K/m Ausdehnung 
Metall so um die 10 oder mehr, d.h. zwischen beiden ist eine Differenz 
von >4,5µm/K/m bei 20°C. Jetzt kannste Dir das ja mal für die zu 
erwartenden Temperaturen ausrechnen. Auch wenn sich µm wenig anhört die 
Spannungen bei Erwärmumg sind gewaltig. Ich mußte schon öfter 
Keramik/Metallkombinationen neu verkleben, weil die Klebung gerissen 
ist. Die ist an dieser Stelle nicht durch mechanische Beanspruchung 
gerissen. Das passierte meist nach größeren Temperaturschwankungen in 
dem Raum wo die Maschine aufgestellt ist.
In Deinem Fall würde ich mir lieber passende Pads besorgen, da diese die 
mechanischen Spannungen besser ausgleichen.

Bei Deinem Kühlkörper ist das halt so wie bei den allseits bekannten 
Klebeschellen, der Mist hält nicht ewig, weil der Kleber irgendwann aus 
Altersgründen aufgibt. Kleben ist aber eben schön billig und auch 
Philips muß sparen, wie alle armen großen Firmen.
Du sollst ja das Ding gar nicht mehr reparieren, sondern nach Ablauf der 
Garantiezeit neu kaufen.

von Zeno (Gast)


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Kleiner Nachtrag:
Der Konstrukteur hat das mit dem Klebepad schon richtig gemacht, weil es 
die die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten besser ausgleicht.
Einzig und allein der Klebstoff hat nicht durchgehalten - warum auch 
immer.

von J. S. (pbr85)


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Wegstaben V. schrieb:

> Aber irgendwo muss es ja dennoch nach einer solchen Klebung einen
> Unterschied geben zwischen "normalen" Kleber und speziellem
> Wärmeleitkleber?


Der Punkt ist wie gesagt halt die Wärmestromdichte. Bei gegebener Fläche 
und Schichtdicke hast du dann in Abhängigkeit von der Wärmeleitfähigkeit 
deine Temperaturdifferenz. Bei thermisch empfindlichen Bauteilen wie 
LEDs, die bei 100°C Chiptemperatur schon einiges an Wirkungsgrad und 
Lebensdauer verlieren, ist es wichtig, wenn man diese nahe am 
Leistungsmaximum betreibt.

Da aber fast alle Keramiken Wärme nicht soo gut leiten und der Kühler 
wiederum noch so klein ist und mit etwas Wärmeleitklebeband großer Dicke 
fixiert wurde, kann dieser Prozessor nicht soo viel Wärme erzeugen. Man 
vergleiche das mal mit den großen PC CPUs, die TDPs an die ~100W haben. 
Oder eben modernen COB-LEDs, mit ähnlichen Leistungen und 
Wärmestromdichten.

Der zweite Punkt ist, wie schon erwähnt wurde, die Wärmeausdehnung. 
Wärmeleitkleber besitzen idealerweise auch eine Restflexibilität.

Wobei ich mich frage, wieso der Hersteller überhaupt diese Kombi gewählt 
hat. Prozessor mit Metallgehäuse und darauf einen Keramikkühler statt 
Alublech. Für mich ist das eine mit Absicht rein gebaute Schwachstelle, 
die versagen soll ...

: Bearbeitet durch User
von Wegstaben V. (wegstabenverbuchsler)


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Zeno schrieb:
> Du schreibst in Deinem Eröffnungspost "Teppich-Klebeband" - das das auch
> wirklich benutzt wurde glaube ich eher nicht.

Danke für deine ausführlichen Erläuterungen.

das mit dem Teppich-Klebeband war natürlich ironisch gemeint.

Deine Hinweise mit den unterschiedlichen Wärmeausdehnungen klingt sehr 
plausibel. Also dann dochnicht das Epoxyd-Uhu Rapid nehmen.

Das Argment von "pbr85" ist jedoch auch nicht ganz von der Hand zu 
weisen: Ich würde auch annehmen, das spezifischer Wärmeleitkleber neben 
seinen guten Wärmeleit-Eigenschaften auch eine gewisse Rest-Flexibilität 
behält.

Die Frage (zu jedem Kleber, zu jedem Klebezweck) ist halt: wie fest it 
der Kleber in sich, und wie fest haftet er an den zu klebenden 
Materialien?

von Röhry (Gast)


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Was es auch tat!

von Wegstaben V. (wegstabenverbuchsler)


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Zwischenstatus:

ich hab mir zwischenzeitlich Wärmeleitkleber besorgt (ebay 
162350522413), und konnte den Kühlkörper auch erfolgreich (und wie mir 
scheint fest genug) an den Prozessor dran kleben.

Jetzt "spricht" der Prozessor mit mir (über LED Blinkcode), aber er sagt 
mir nix gutes.

"Error 53. This error will indicate that the Fusion device has
read his bootscript (when this would have failed, error 15
would blink) but initialization was never completed because
of hardware problems (NAND flash, DDR...) or software
initialization problems. Possible cause could be that there
is no valid software loaded (try to upgrade to the latest main
software version)"

Tja, kaum ist ein Problem gelöst, kommt ein neues um die Ecke :-(


--> Ich hoffe mal, das es kein Hardware-Fehler ist, sondern nur die 
Software irgendwohin entschwunden ist, und ein Update den Fehler behebt.

: Bearbeitet durch User
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