Ich habe ein RF board, was insgesamt 12W auf einer eurokarte
Leistungsaufnahme hat. Davon wird das meiste in Wärme umgesetzt. Das ist
ein signalgenerator mit PLL synths und Verstärkern. Es kommt ein
gefrästes Gehäuse auf die Platine zur Schirmung. Im Gehäuse sind Taschen
gefräst. Nun ist dann weitestgehend die Konvektion von chip zu Luft weg.
Kann man in den Taschen einfach extrusionen vorsehen die bis 0,1mm über
den chip gehen und da ein Punkt leitpaste zwischen?
Alternativ die Rückseite von lötstopp befreien und kleine Kühlkörper
vorsehen. Unter den packages ist das thermal pad mit vias unterlegt. Wie
geht man das professionell an?
Jaja, überhitzte HF-Blöcke kennen wir auch von DJI Drohnen. Als Abhilfe
wurden dann mal Metallkühlkörper auf die Chips geklebt. Dadurch wird der
Block zwar immer noch warm, aber nicht mehr direkt auf dem Chip.
Wenns geht, sorge für Wärmeabfuhr über das umgebende Abschirmgehäuse.
Multilayer mit mehreren Masselagen machen und die ICs über die Platine
entwärmen. Bei Teilen mit Exposed Pad geht das eh viel besser, als ein
Entwärmen über die IC-Gehäuse-Oberseite.
Wenn nicht über die Platinenunterseite ans Gehäuse entwärmt werden kann,
dann die Platine und das Gehäuse ringsrum etwas größer machen und mit
Wärmeleitpaste dazwischen den am Rand überlappenden Teil mit dem
Alugehäuse verbinden.
Thorsten S. schrieb:> Wenn nicht über die Platinenunterseite ans Gehäuse entwärmt werden kann
Ist "Entwärmen" das, was man im Volksmund "kühlen" nennt? Ich gehe jetzt
mal zum Entwärmschrank, um mir was entwärmtes zu holen!
Otto schrieb:> Das ist "Neusprech".
Bestimmte Berufsgruppen (Jäger, Ärzte, Anwälte) benutzen eine eigene
Sprache,
um sich von normalen Menschen abzugrenzen.
Helmut -. schrieb:> Thorsten S. schrieb:>> Wenn nicht über die Platinenunterseite ans Gehäuse>> entwärmt werden kann>> Ist "Entwärmen" das, was man im Volksmund "kühlen"> nennt?
Nein -- es ist das, was man in der guten alten Zeit
"Wärmeabfuhr" nannte.
Ein "Kühlkörper" kühlt nämlich gar nicht (unter die
Umgebungstemperatur), sondern verteilt nur überflüssige
Wärme.
> Ich gehe jetzt mal zum Entwärmschrank, um mir was> entwärmtes zu holen!
Unwahrscheinlich.
Ich weiss ja nicht, wie es bei Dir ist, aber mein
Kühlschrank ist (im Innern) tatsächlich kühler als
die Umgebung...
ja extrusion und dann mit "gapfiller" von Berquist den zwischenraum
auskleiden. Also n quadrat abschnibbeln und auf den Chip. Der Alu-Deckel
sollte dann, mit etwas Druck, von oben aufsitzen.
https://www.digikey.de/de/products/filter/thermal-pads-sheets/218
EDIT:
noch besser gehts natürlich, wenn man die Wärme von unten großflächig
über die GapFiller abführt, statt von oben übers Chip-Gehäuse.
Helmut -. schrieb:> Ist "Entwärmen" das, was man im Volksmund "kühlen" nennt? Ich gehe jetzt> mal zum Entwärmschrank, um mir was entwärmtes zu holen!
Das ist offenbar ein Teil von Neusprech. Genauso wie doppelminusgut.
W.S.
Helmut -. schrieb:> Ist "Entwärmen" das, was man im Volksmund "kühlen" nennt?
Nein.
Kühlen wie im "Kühlschrank" meint, etwas unter Umgebungstemperatur zu
bringen, während Entwärmen meint, es bleibt oberhalb der
Umgebungstemperatur. Genaugenommen geht es eher um Wärme(weg-)leitung
also Konvektion, während beim Kühlschrank keine Wärmeleitung sondern der
Phasenübergang genutzt wird.
"im Volksmund"
du meinst Dummsprech SCNR
Schuhangst schrieb:> Nein.>> Kühlen wie im "Kühlschrank" meint, etwas unter Umgebungstemperatur zu> bringen,...
Du schreibst Unsinn. Nach deiner Definition ist der Kühler im Auto auch
keiner. Also typisch Neusprech.
Kühlen heißt ganz allgemein Energieentzug zwecks Absenken der
Temperatur. Nicht mehr und nicht weniger. Und es hat überhaupt nix mit
deinen komischen Einschränkungen zu tun.
W.S.
W.S. schrieb:> Du schreibst Unsinn. Nach deiner Definition ist der Kühler im Auto auch> keiner. Also typisch Neusprech.
Leute darum geht es hier nicht. Die Fragestellung war wie man von Chips
Wärme ableiten kann um die Performance zu erhalten. Da weiß jeder was
gemeint ist und diese Haarspalterei ob nun ein Kühlschrank gemeint ist
oder nicht ist so typisch Ingenieurskrankheit.
> Die Fragestellung war wie man von Chips Wärme ableiten kann
Das Berryliumoxid wurde ja wechgeloescht.
Es wird seit Jahrzehnten(!) in der HF-Technik eingesetzt.
Da muss ja jemand ueberhaupt keine Ahnung haben.
W.S. schrieb:> Du schreibst Unsinn. Nach deiner Definition ist der Kühler im Auto auch> keiner. Also typisch Neusprech.> Kühlen heißt ganz allgemein Energieentzug zwecks Absenken der> Temperatur. Nicht mehr und nicht weniger. Und es hat überhaupt nix mit> deinen komischen Einschränkungen zu tun.
Naja, beim Entwärmen steht eben nicht der Energieentzug im Blickpunkt
(weil dann würde man einfach die Elektronik ausschalten und cool wird
es), sondern lediglich deren Verteilung. Und ja, das war der Laier als
Kühler im Auto versteht, besteht tatsächlich aus mehreren teilen,
darunter dem Entwärmer.
vielleicht kannst du ja deine Denkblockade bei Betrachtung einer
elektronischen Kamera durchbrechen. Nicht jede Kamera hat einen Kühler
(bspw. Peltier-element), aber jede elektronische Kamera wird entwärmt
(Kühlkörper, Cu-PCB).
Baut man zu einer Kamera holt man sich gleich neue Probleme an board
(Taupunkt, Feuchtigkeit). deshalb muss man ein Kühlkonzept auch mit
einem Entfeuchtekonzept verbinden. Das siehste auch an deinem
Eisschrank, der hat meist eine Auffangschale um das Kondesnwasser an der
elektrik vorbei abzuführen.
Die Waerme von der Platine weg ist erst die halbe Sache. Allenfalls ist
damit dann Schluss. Denn schlussendlich muss die Waerme aus dem
Gehaeuse.
Ich wuerd eher schauen, dass die Leiterplatte unten plan ist, und dann
mit irgendwas Waermeleitendem auf das Gehaeuse schrauben. Nicht
Waermeleitpaste, die ist zu viskos, sondern eher Silikonfett, und mit
Alukloetzchen zur Duckverteilung auf die Nicht-RF Strukturen, mit hohem
Druck auf das Gehaeuse schrauben. Allenfalls kriegt man 12W ueber die
Oberflaeche des Gehaeuses weg, sonst muss man das Gehaeuse mit
Waermerillen versehen.
Allenfalls laengerfristig ueber ein Stromspar-Redesign nachdenken. Sich
von akademischen Fuerzen trennen. Braucht man wirklich 20dBm ? und
dergleichen.
Ich hab kerzlich den ERASynth in der Hand gehabt, der verbraet 10W und
wird ordentlich warm. Allenfalls den mal anschauen, der hat Bilder vom
Aufbau innen publiziert. Auch mit Alufraesgehaeuse, mit Stegen auf die
Leiterplatte.
Hallo,
ich gehe mal auf die Ursprungsfrage ein:
12W auf einer Europakarte sollte gehen, wenn die Wärme von der
Europakarte keine Problem ist (Nachbarmodule, ggf. vorhandene Lüfter
usw. betrachten).
Also besteht das Problem im Grunde in der Verteilung der 12W auf die
komplette Aussenhülle. Das ist hier, wenn ich es richtig verstehe, ein
Metallteil (auch zur Separierung/Schirmung), also kein metallisierter
Kunststoff.
Das lässt sich auf verschiedenen Wegen erreichen
1. Der von dir vorgeschlagene Einsatz von Gapfiller. Bitte beachten,
dass Gapfiller ein anderes Epsilon R haben, als Luft, was im höheren
Frequenzbereich (>1GHz) relevant wird und die Schaltung beeinflussen
kann.
2. Metallkern (z.B. Kupferkern) in der Leiterplatte, der dann über
Verschraubungen/Auflageflächen die Wärme an den Metalldeckel
weiterleitet.
3. Passive oder aktive Kühllösungen (Heatpipes zu Stellen mit Kühlkörper
oder aktive Kühllösungen mit Lüfter
Je nach Lösung wirst du aber eine höhere Temperatur an den Bauteilen
haben, als die Umgebungstemperatur und musst dies bei der Betrachtung
berücksichtigen. Dieses Delta T kann entweder simulieren, oder mittels
Prototyp/Heizwiderständen auf einem Testaufbau Messen.
Gruss
Otto schrieb:> Das Berryliumoxid wurde ja wechgeloescht.> Es wird seit Jahrzehnten(!) in der HF-Technik eingesetzt.
Es wird seit Jahrzehnten eher immer weniger dort eingesetzt – den Grund
kennst du, aber verschweigst ihn: es ist stark giftig. Laut Wikipedia
wird die Verarbeitung stark kontrolliert, die entsprechenden Teile sind
kennzeichnungspflichtig.
Davon abgesehen ist es ein Keramikmaterial, was man (schon aufgrund der
Giftigkeit des Staubs) praktisch nicht selbst bearbeiten kann und damit
an dieser Stelle reichlich unpraktikabel in der Handhabung. Da außerdem
eine elektrische Isolation hier überhaupt nicht notwendig ist, braucht
es so einen Aufwand schlicht gar nicht: ein Kühlkörper direkt auf die
Rückseite wäre sehr viel einfacher und wurde ja gleich zu Anfang
vorgeschlagen.
Wenn das Gehäuse dicht ist, kannst du auch Silikonöl einfüllen. Dies
überträgt dann die Wärme an das Metallgehäuse durch Konvektionsströme.
Du brauchst ein sehr dünnflüssiges Silikonöl.
Jörg W. schrieb:> Micha schrieb:>> Wenn das Gehäuse dicht ist, kannst du auch Silikonöl einfüllen.>> Das ändert aber auch das epsilon_r.
Dann nimmst halt ein HF-taugliches Silikonöl wie man es in jeder
GHz-Baugruppe für kleinen Raum verwendet.
Silikonöl ist eine einzige Sauerei, wärend der Entwicklung und bei der
Reparatur oder Entsorgung. Be-haltige Stoffe sind nach Reach eher ein
NoGo.
Bei 13W braucht es imho auch keine "schräge" Lösung, da reicht das
normale Instrumentarium.
An den TE:
Sind es SMD-Bauteile mit Thermal Pad (was ich vermute) oder eher Dinger
mit Schaubanschüssen für Kühlkörper?
Ich vermute mal aufgrund der Beschreibung des TE ("signalgenerator mit
PLL synths und Verstärkern"), dass die 13W auch nicht an einem einzigen
Bauteil auftreten, sondern schon bnereits verteilt auf Mehrere, oder?
Micha schrieb:>> Das ändert aber auch das epsilon_r.>> Dann nimmst halt ein HF-taugliches Silikonöl
"HF-tauglich" beschreibt eher tan_delta, epsilon_r (in der
Gesamtschaltung) ändert sich trotzdem.
HF-Werkler schrieb:> Bei 13W braucht es imho auch keine "schräge" Lösung, da reicht das> normale Instrumentarium.
Denk ich auch.
Jörg W. schrieb:> Micha schrieb:>>> Das ändert aber auch das epsilon_r.>>>> Dann nimmst halt ein HF-taugliches Silikonöl>> "HF-tauglich" beschreibt eher tan_delta, epsilon_r (in der> Gesamtschaltung) ändert sich trotzdem.
OK, ich arbeite Beruflich in der HF-Entwicklung. Ich sehe an deiner
Kennziffer das du wohl ein Amateurfunker bist. Das Er sich ändert ist
zwar richtig, interessiert aber nicht wirklich, da es sehr gering sich
ändert. Zumindest alles unter 47GHz. Würdest du wissen wenn du wüsstest
welches Öl man dafür nimmt. Das Öl ist auch nicht wirklich teuer.
Lediglich die Reinheit und den Anwendungsfall macht es teuer. Man kann
aber für Hobbyzwecke jedes Öl nehmen das bestimmte Eigenschaften hat.
Micha schrieb:> Würdest du wissen wenn du wüsstest welches Öl man dafür nimmt.
Davon abgesehen, dass das hier ja schätzungsweise nicht nötig ist (und
halt, wie schon genannt, eine ziemliche Sauerei), wäre es natürlich gut,
wenn du nicht um den heißen Brei herumredest sondern mal ein solches
Exemplar benennst.
Ich denke, man sollte gute/zwingende Gründe haben (z.B. korrosive
Umwelteinflüsse), um eine Schaltung in einem hochkriechfähigen,
isolierenden Öl zu "baden", das kaum bis garnicht Umweltabbaubar ist.
Nur zur Wärmeabfuhr für diese geringe Leistung ist mir das zu sehr
"Overkill".
Micha, hast du weitere Vorschläge, die hier zur Problemlösung beitragen?
HF-Werkler schrieb:> Micha, hast du weitere Vorschläge, die hier zur Problemlösung beitragen?
Ja, hätte ich. Allerdings mag ich Kritik an Vorschläge überhaupt nicht.
Ich mach mir eine Arbeit und nur weil es für euch "Overkill" ist muss
man meinen Vorschlag nicht gegegargumentieren. Daher lass ich es auch zu
nennen welches Billigöl ihr verwenden könnt (welches wir beim Testen
nehmen) und ich werde mich auch nun nicht mehr an einer brauchbaren
Problemlösung beteiligen. Ich hätte da noch einige bastlerfreundliche
Methoden aufgezeigt.
Micha, nun, das ist deine Entscheidung. Dann brauche ich mir nicht die
"Arbeit" machen, auf weitere Punkte zum Silikonöl hinzuweisen.
Dann geht die Frage an die anderen, ob sie weitere Möglichkeiten sehen?
HF-Werkler schrieb:> Ich vermute mal aufgrund der Beschreibung des TE ("signalgenerator> mit PLL synths und Verstärkern"), dass die 13W auch nicht an einem> einzigen Bauteil auftreten, sondern schon bnereits verteilt auf Mehrere,> oder?
Ja die verteilen sich auf mehrere ICs
