Kühlflächen für SMDs verzinnen - was bringt's?

[Thomas Lamron]

Hallo!

Was bringt es, eine Kühlfläche (35ľm Cu) für SMD-Bauteile zusätzlich zu
verzinnen?
Wirkt sich das überhaupt nennenswert auf RthLA aus? Und wie dick wäre
die Zinnschicht? Ich habe mal in einem INFINEON Datenblatt etwas von 35
ľm Cu und 5ľm Sn gelesen.

Gruß, Thomas

 

[Marcel Müller]

Thomas Lamron wrote:

Hallo!

Was bringt es, eine Kühlfläche (35ľm Cu) für SMD-Bauteile zusätzlich zu
verzinnen?
Wirkt sich das überhaupt nennenswert auf RthLA aus?

Unter dem Bauteil schon

Und wie dick wäre
die Zinnschicht? Ich habe mal in einem INFINEON Datenblatt etwas von 35
ľm Cu und 5ľm Sn gelesen.

Bei großen Kühlflächen wirkt es sich schon aus, wobei ich die 5ľm für
deutlich zu niedrig halte. Ich würde eher mindestens 50ľm schätzen.


Marcel

 

[Thomas Lamron]

Matthias Weingart schrieb:

Thomas Lamron <thomas_aus_europa_nospam@t-online.de> wrote in
news:c8kgua$esq$00$1@news.t-online.com:


Hallo!

Was bringt es, eine Kühlfläche (35ľm Cu) für SMD-Bauteile
zusätzlich zu verzinnen?
Wirkt sich das überhaupt nennenswert auf RthLA aus? Und wie dick
wäre die Zinnschicht? Ich habe mal in einem INFINEON Datenblatt
etwas von 35 ľm Cu und 5ľm Sn gelesen.


Schwarz streichen bringt was. Somit wäre eine verzunderte
(grün/schwarze) Kupferfläche besser. Eine verzinnte Fläche und hat ein
schlechteres thermisches Abstrahlverhalten (wie alle blanken
metallischen Oberflächen). Ich vermute mal, eine Fläche, die mit dem
gruenen Lötstoplack beschichtet ist, strahlt besser ab als das blanke
Kupfer bzw. Zinn. Soweit zum thermischen Übergangswiderstand zur
Umgebung.
Was meinst du mit "RthLA"?

J = Sperrschicht
L = Anschlussbeinchen bzw. S = Lötanschluss
A = Umgebung

RthJL = 150 K/W

RthJA darf 270 K/W nicht überschreiten, sonst wird's kritisch.
Also gilt für das bzw. die Kühlpads die Forderung
RthLA < 120 K/W


Der therm. Widerstand des Leiters verringert

sich durch das zusätzliche Material wohl etwas. Inweiweit das von
Vorteil ist (gegenüber der schlechteren Abstrahlung) lässt sich wohl
nur durch Tests oder Computermodelle bestimmen (es gibt Software
dafuer).
Du kannst auch noch viele VIA's einbringen und beide Seiten der
Platine zur Kühlung benutzen.

Kann man dann die Fläche auf der Rückseite einfach zur Fläche auf der
Bauteilseite dazu addieren (also z.B. 25mm˛ + 25mm˛ = 50mm˛; Fläche
entspricht ca. 120 K/W) oder ist die Wärmeableitung über die Vias nicht
effektiv genug? Und wie dicht sollte man die Vias setzen?

Auf meiner Creative-Soundkarte im PC z.B. sitzt ein TDA auf einem
30x30mm großen Kühlpad (nicht verzinnt!). Über Vias im Abstand von ca. 6
mm wird der Kontakt zur ebensogroßen Fläche auf der Rückseite hergestellt.

Gruß, Thomas

 

[Jan Kueting]

"Matthias Weingart" <mwnews@pentax.boerde.de> schrieb im Newsbeitrag
news:Xns94F07A98060B7AlwLookOnTBrightSide@212.21.75.70...

Schwarz streichen bringt was. Somit wäre eine verzunderte
(grün/schwarze) Kupferfläche besser. Eine verzinnte Fläche und hat ein
schlechteres thermisches Abstrahlverhalten (wie alle blanken
metallischen Oberflächen). Ich vermute mal, eine Fläche, die mit dem
gruenen Lötstoplack beschichtet ist, strahlt besser ab als das blanke
Kupfer bzw. Zinn. Soweit zum thermischen Übergangswiderstand zur
Umgebung.

Hallo,

der Unterschied des Emissionsgrades ist bei den geringen Temperaturen,
sprich großen Wellenlängen, die bei der Bauteilkühlung auftreten, kaum von
der Farbe der Oberfläche abhängig. Anders sieht es bei hohen Temperaturen,
sprich Wellenlängen im Bereich des Sonnenlichts, aus. Hier ist von großer
Bedeutung ob die Oberfläche dunkel oder hell ist. Da der Absorptionsgrad
proportional dem Emissionsgrad ist, kann ein Weiß lackierter oder
verzinnter, nicht vor Sonnenlichteinfall geschützter, Kühlkörper von Vorteil
sein, da er die Energie des Sonnenlichtes nicht absorbiert und es zu einer
wesentlich geringern Erwärmung als beim schwarzen Kühlkörper kommt.

Mit freundlichen Grüßen

Jan

 

[Marcel Müller]

Matthias Weingart wrote:

Schwarz streichen bringt was. Somit wäre eine verzunderte
(grün/schwarze) Kupferfläche besser. Eine verzinnte Fläche und hat ein
schlechteres thermisches Abstrahlverhalten (wie alle blanken
metallischen Oberflächen). Ich vermute mal, eine Fläche, die mit dem
gruenen Lötstoplack beschichtet ist, strahlt besser ab als das blanke
Kupfer bzw. Zinn. Soweit zum thermischen Übergangswiderstand zur
Umgebung.

Es würde mich wundern, wenn bei den für Elektronik üblichen Temperaturen
die Abstrahlung überhaupt eine relevante Rolle spielt. Bei 70°C
Oberflächentemperatur und 40°C Umgebung beträgt sie maximal 50mW/cm^2.
Als Faustformel: bei rund 50°C sind es 1,6mW/cm^2/° - also rund 620K/W
bei 1cm^2.
Die Kühlwirkung beruht also vornehmlich auf Wärmeleitung durch Feststoff
oder Gas (Konvektion). Da ist die Farbe egal. Ein isolierender
Oxydüberzug ist da eher hinderlich.


Marcel

 

[Matthias Weingart]

Thomas Lamron <thomas_aus_europa_nospam@t-online.de> wrote in
news:c8kgua$esq$00$1@news.t-online.com:

Hallo!

Was bringt es, eine Kühlfläche (35ľm Cu) für SMD-Bauteile
zusätzlich zu verzinnen?
Wirkt sich das überhaupt nennenswert auf RthLA aus? Und wie dick
wäre die Zinnschicht? Ich habe mal in einem INFINEON Datenblatt
etwas von 35 ľm Cu und 5ľm Sn gelesen.

Schwarz streichen bringt was. Somit wäre eine verzunderte
(grün/schwarze) Kupferfläche besser. Eine verzinnte Fläche und hat ein
schlechteres thermisches Abstrahlverhalten (wie alle blanken
metallischen Oberflächen). Ich vermute mal, eine Fläche, die mit dem
gruenen Lötstoplack beschichtet ist, strahlt besser ab als das blanke
Kupfer bzw. Zinn. Soweit zum thermischen Übergangswiderstand zur
Umgebung.
Was meinst du mit "RthLA"? Der therm. Widerstand des Leiters verringert
sich durch das zusätzliche Material wohl etwas. Inweiweit das von
Vorteil ist (gegenüber der schlechteren Abstrahlung) lässt sich wohl
nur durch Tests oder Computermodelle bestimmen (es gibt Software
dafuer).
Du kannst auch noch viele VIA's einbringen und beide Seiten der
Platine zur Kühlung benutzen.

M.
--
Bitte auf mwnews2@pentax.boerde.de antworten.

 

[Rainer Zocholl]

(Marcel Müller) 21.05.04 in /de/sci/electronics:

Matthias Weingart wrote:

Schwarz streichen bringt was. Somit wäre eine verzunderte
(grün/schwarze) Kupferfläche besser. Eine verzinnte Fläche und hat
ein schlechteres thermisches Abstrahlverhalten (wie alle blanken
metallischen Oberflächen). Ich vermute mal, eine Fläche, die mit dem
gruenen Lötstoplack beschichtet ist, strahlt besser ab als das
blanke Kupfer bzw. Zinn. Soweit zum thermischen Übergangswiderstand
zur Umgebung.

Es würde mich wundern, wenn bei den für Elektronik üblichen
Temperaturen die Abstrahlung überhaupt eine relevante Rolle spielt.

Wundere dich.

Bei 70°C Oberflächentemperatur und 40°C Umgebung beträgt sie maximal
50mW/cm^2.
Als Faustformel: bei rund 50°C sind es 1,6mW/cm^2/° -
also rund 620K/W bei 1cm^2.

Wie kommt diese Formel zustande?

Die Kühlwirkung beruht also vornehmlich auf Wärmeleitung durch
Feststoff oder Gas (Konvektion). Da ist die Farbe egal.

Seltsam das man uns erzählt hat, das schwarze Eloxierung
ca. 0,5K/W Verbesserung bringt (IIRC) und sich die Hersteller immer
noch die Mühe machen, Kühlkörper, sofern nicht zwangsbelüftet, auch
in sw anzubieten.
Hat Deine Faustformel irgendwie einen Kommafehler,
oder ist die Fläche deutlich grösser?
Da liegt ja ein Faktor 1000 dazwischen...

Ein isolierender Oxydüberzug ist da eher hinderlich.

Nunja, wenn Du Alu ohne jeden Oxydüberzug bekommst?
Könnte es vielleicht sein, das das sw Oxid die Wärme
besser leitet oder deutlich dünner ist als bei "naturfarben"?
IIRC gab's immer 2 Klassen von sw KK:
Die einen waren komplett sw, die anderen waren dort, wo der
Transistor sass nicht "gefärbt". IIRC waren die ersten sw eloxiert
und die 2. "nur" sw lakiert.

 

[Martin Schönegg]

| der Unterschied des Emissionsgrades ist bei den geringen
Temperaturen,
| sprich großen Wellenlängen, die bei der Bauteilkühlung auftreten,
kaum von
| der Farbe der Oberfläche abhängig. Anders sieht es bei hohen
Temperaturen,
| sprich Wellenlängen im Bereich des Sonnenlichts, aus. Hier ist von
großer
| Bedeutung ob die Oberfläche dunkel oder hell ist. Da der
Absorptionsgrad
| proportional dem Emissionsgrad ist, kann ein Weiß lackierter oder
| verzinnter, nicht vor Sonnenlichteinfall geschützter, Kühlkörper von
Vorteil
| sein, da er die Energie des Sonnenlichtes nicht absorbiert und es zu
einer
| wesentlich geringern Erwärmung als beim schwarzen Kühlkörper kommt.

Wie immer im Leben... es kommt darauf an...
In unserem Fall hier könnt ihr an der sichtbaren Farbe wenig
festmachen. Es kommt auf die "Farbe" im infraroten Bereich an. Es gibt
z.B. Heizkörperlacke, die zwar im optischen Bereich weiss sind, jedoch
für die relevanten Wellenlängenbereiche quasi "schwarz" sind. Und dann
ist die Schichtdicke und Wärmeleitfähigkeit des Materials natürlich
auch nicht zu verachten...

Beim Verzinnen ist es ähnlich: Eine Runde chemisch verzinnt mit
wenigen ľm Auflage dürfte wenig bringen, die blanke Fläche über eine
Zinnwelle ziehen schon.

Martin

 

[Matthias Weingart]

Thomas Lamron <thomas_aus_europa_nospam@t-online.de> wrote in
news:c8klls$8iu$05$1@news.t-online.com:

Matthias Weingart schrieb:
Thomas Lamron <thomas_aus_europa_nospam@t-online.de> wrote in
news:c8kgua$esq$00$1@news.t-online.com:
Übergangswiderstand zur Umgebung.
Was meinst du mit "RthLA"?

J = Sperrschicht
L = Anschlussbeinchen bzw. S = Lötanschluss
A = Umgebung

RthJL = 150 K/W

RthJA darf 270 K/W nicht überschreiten, sonst wird's kritisch.
Also gilt für das bzw. die Kühlpads die Forderung
RthLA < 120 K/W

Kann man dann die Fläche auf der Rückseite einfach zur Fläche auf
der Bauteilseite dazu addieren (also z.B. 25mm˛ + 25mm˛ = 50mm˛;
Fläche entspricht ca. 120 K/W) oder ist die Wärmeableitung über
die Vias nicht effektiv genug? Und wie dicht sollte man die Vias
setzen?

Ohne VIA's würde die Rückseite auch schon wirken, aber noch nicht so
gut. Die VIA's verbessern die Wärmeleitung.
Schau mal hier:
http://www.flomerics.de/Seminare/FED_Seminar/
Ein paar theoretische und simulierte Untersuchungen zur
Leiterplattenthermie, was VIA's bringen usw.

Zu den andren Postern: bei 100°C liegt der Anteil der Strahlung schon
bei ca. 20-30% (bei freier Konvektion) und er ist noch höher, wenn die
Platine im Gehäuse nicht optimale freie Konvektion hat. Der Einfluß
der Farbe (schwarz oder silbrig) macht dann schon 10% oder mehr aus.

M.
--
Bitte auf mwnews2@pentax.boerde.de antworten.

 

[Matthias Weingart]

Matthias Weingart <mwnews@pentax.boerde.de> wrote in
news:Xns94F099A56F29FAlwLookOnTBrightSide@212.21.75.70:

Zu den andren Postern: bei 100°C liegt der Anteil der Strahlung
schon bei ca. 20-30% (bei freier Konvektion) und er ist noch
höher, wenn die Platine im Gehäuse nicht optimale freie Konvektion
hat. Der Einfluß der Farbe (schwarz oder silbrig) macht dann schon
10% oder mehr aus.

Ich habe gerade mal mit der Exceldatei von obiger Webseite gespielt:
Eine mit 10W beheizte liegende Europlatine hat bei blanker Oberfläche
ein Rth=4,32K/W (Plattentemperatur 78°C) und bei lackierter Oberfläche
Rth=2,53K/W (Plattentemperatur 60°C). Schon ein grosser Unterschied.

M.
--
Bitte auf mwnews2@pentax.boerde.de antworten.

 

[kai-martin knaak]

On Fri, 21 May 2004 15:37:00 +0200, Rainer Zocholl wrote:

Ein isolierender Oxydüberzug ist da eher hinderlich.

Wir haben einen 300W-Kühlkörper aus Alu-Druckguss mit und ohne schwarze
Lackschicht ausprobiert (ohne Ventilator). Ergebnis: 10K weniger
Endtemperatur (70°C statt 80°C). Selbst bei dem dicken Auto-Lack, den
wir verwendet hatten, überwog also die verbesserte Abstrahlung gegenüber
der Wärmeisolation.

---<(kaimartin)>---
--
Kai-Martin Knaak
kmkn@tem-messtechnik.de
gpg-key: http://pgp.mit.edu:11371/pks/lookup?search=kai-martin&op=index&exact=on

 

[Rainer Zocholl]

(kai-martin knaak) 22.05.04 in /de/sci/electronics:

On Fri, 21 May 2004 15:37:00 +0200, Rainer Zocholl wrote:

Ein isolierender Oxydüberzug ist da eher hinderlich.

Nein, das schrob ich nicht! Das schrub Marcel Müller
und ich wollte wissen wie er auf seine Werte kommt.

Wir haben einen 300W-Kühlkörper aus Alu-Druckguss mit und ohne
schwarze Lackschicht ausprobiert (ohne Ventilator). Ergebnis: 10K
weniger Endtemperatur (70°C statt 80°C). Selbst bei dem dicken
Auto-Lack, den wir verwendet hatten, überwog also die verbesserte
Abstrahlung gegenüber der Wärmeisolation.

ACK.
Wenn man "professionelle" Geräte ansieht und versucht mittels
linarem/constantem Rth den Kühlkörper zu berechnen kommt
man oftmals auf absurde Grössen, weil man die Strahlung
ebend nicht vernachlässigen kann. Aber wie gesagt, das
ist "nur" praxis, und ein wenig die Erfahrung eine Heizplatte
wirklich genau regeln zu wollen, was erst klappte, als man die
Strahlung einbezog, obwohl die Platte nur vermittels Halbleitern
beheizt wurde, also keineswegs glühte oder kuz davor war.

Kann wer erklären, wie es zu diesen Widersprüchen kommt?

 

[Rolf Bombach]

Rainer Zocholl wrote:

(Marcel Müller) 21.05.04 in /de/sci/electronics:

Bei 70°C Oberflächentemperatur und 40°C Umgebung beträgt sie maximal
50mW/cm^2.
Als Faustformel: bei rund 50°C sind es 1,6mW/cm^2/° -
also rund 620K/W bei 1cm^2.

Seltsam das man uns erzählt hat, das schwarze Eloxierung
ca. 0,5K/W Verbesserung bringt (IIRC) und sich die Hersteller immer
noch die Mühe machen, Kühlkörper, sofern nicht zwangsbelüftet, auch
in sw anzubieten.
Hat Deine Faustformel irgendwie einen Kommafehler,
oder ist die Fläche deutlich grösser?
Da liegt ja ein Faktor 1000 dazwischen...

Diese 0.5K/W scheinen ja auch vom Himmel zu fallen, auf
was bezieht sich das?
Leider finde ich meinen Uralt-Katalog nicht mehr, wo
der gleiche Typ Kühlkörper in blank und in schwarz
eloxiert angeboten wurde. IIRC hatte das Ding, 120/100mm
breit mal 37.5mm lang einen Rth von 4K/W für blank und
2.7K/W für schwarz.
Bei 20°C Luft und 30W Last wäre die Temperatur des
blanken Kühlkörpers auf 140° angestiegen. Die Abstrahlung
bei 100°C beträgt so ungefähr 12W bei dieser Baugrösse.
Das kommt mit den 2.7K/W dann gut hin.
Strahlung und Konvektion hängen natürlich stark von
den Umgebungsbedingungen ab. Die Abstrahlung hängt
auch von der Struktur des Kühlkörpers ab, ist er
stark zerklüftet, ist er "schwärzer" unabhängig von
der Farbe.
Dezent OT: Die Stagnationstemperatur eines schwarzen
isolierten Blechs an der Sonne ist etwa 100°C.

Nunja, wenn Du Alu ohne jeden Oxydüberzug bekommst?

Nur ganz kurz...

Könnte es vielleicht sein, das das sw Oxid die Wärme
besser leitet oder deutlich dünner ist als bei "naturfarben"?

Alox, eigentlich so was wie Saphir, ist ein guter
Wärmeleiter. Die Schicht sollte gefärbt gleich dick
sein wie ungefärbt, der Prozess ist derselbe, nur
wird etwas Farbstoff zugesetzt.

--
mfg Rolf Bombach

 

[Rainer Zocholl]

(Rolf Bombach) 22.05.04 in /de/sci/electronics:

Rainer Zocholl wrote:
(Marcel Müller) 21.05.04 in /de/sci/electronics:

Bei 70°C Oberflächentemperatur und 40°C Umgebung beträgt sie maximal
50mW/cm^2.
Als Faustformel: bei rund 50°C sind es 1,6mW/cm^2/° -
also rund 620K/W bei 1cm^2.

Seltsam das man uns erzählt hat, das schwarze Eloxierung
ca. 0,5K/W Verbesserung bringt (IIRC) und sich die Hersteller immer
noch die Mühe machen, Kühlkörper, sofern nicht zwangsbelüftet, auch
in sw anzubieten.
Hat Deine Faustformel irgendwie einen Kommafehler,
oder ist die Fläche deutlich grösser?
Da liegt ja ein Faktor 1000 dazwischen...

Diese 0.5K/W scheinen ja auch vom Himmel zu fallen, auf
was bezieht sich das?

Ja, irgendwelche Katalogdaten von Leistungskühlern
im unteren einstelligen Rth-Bereich. ;-)

Leider finde ich meinen Uralt-Katalog nicht mehr, wo
der gleiche Typ Kühlkörper in blank und in schwarz
eloxiert angeboten wurde.
IIRC hatte das Ding, 120/100mm breit mal 37.5mm lang einen
Rth von 4K/W für blank und 2.7K/W für schwarz.

Bei 20°C

stehender?

Luft und 30W Last wäre die Temperatur des
blanken Kühlkörpers auf 140° angestiegen.
Die Abstrahlung bei 100°C beträgt so ungefähr 12W bei
dieser Baugrösse.
Das kommt mit den 2.7K/W dann gut hin.

Ok, also keineswegs (per se) "völlig vernachlässigbar"...

Strahlung und Konvektion hängen natürlich stark von
den Umgebungsbedingungen ab. Die Abstrahlung hängt
auch von der Struktur des Kühlkörpers ab, ist er
stark zerklüftet, ist er "schwärzer" unabhängig von
der Farbe.

Jo. wobei eine zerklüftete Oberfläche für
Konvektion nicht unbedingt günstig sein muss,
da sich schneller ein Lage unbewegter Luft anreichert.
(Prandlschicht oder so).
Aber für die Strahlung ist das dann (fast) wurst...

Ich halte jedenfalls die Verhältnisse an einem realen Kühler
nicht für mit einer einzigen linearen Formel beschreibbar.

Dezent OT: Die Stagnationstemperatur eines schwarzen
isolierten Blechs an der Sonne ist etwa 100°C.

Nunja, wenn Du Alu ohne jeden Oxydüberzug bekommst?

Nur ganz kurz...

ebend. ;-)

Könnte es vielleicht sein, das das sw Oxid die Wärme
besser leitet oder deutlich dünner ist als bei "naturfarben"?

Alox, eigentlich so was wie Saphir, ist ein guter
Wärmeleiter. Die Schicht sollte gefärbt gleich dick
sein wie ungefärbt, der Prozess ist derselbe, nur
wird etwas Farbstoff zugesetzt.

IIRC gibt es KK auch in "blank", d.h. ohne das da wer
eine "Eloxalschicht" aufgebracht hat.
Ich meinte das diese "Natur"-Alox schicht dicker sein könnte.

 

[Rolf Bombach]

Rainer Zocholl wrote:

Jo. wobei eine zerklüftete Oberfläche für
Konvektion nicht unbedingt günstig sein muss,
da sich schneller ein Lage unbewegter Luft anreichert.
(Prandlschicht oder so).
Aber für die Strahlung ist das dann (fast) wurst...

Ich halte jedenfalls die Verhältnisse an einem realen Kühler
nicht für mit einer einzigen linearen Formel beschreibbar.

Auch am idealen Kühler gehen Konvektion und Strahlung
alles andere als linear mit der Temperatur. Manchmal
hab ich eh das gefühlt, dass Wunschzahlen des Her-
stellers angegeben werden, vielleicht erreichbar,
wenn das Teil an einem dünnen Faden mitten im unendlichen
Raum schwebt ;-). "Stehende Luft" ist bei Konvektion
ja auch ein merkwürdiger Begriff. Viele Leute schrauben
allerdings den Kühlkörper irgendwo innen im Gehäuse
hin und wundern sich dann...

Alox, eigentlich so was wie Saphir, ist ein guter
Wärmeleiter. Die Schicht sollte gefärbt gleich dick
sein wie ungefärbt, der Prozess ist derselbe, nur
wird etwas Farbstoff zugesetzt.

IIRC gibt es KK auch in "blank", d.h. ohne das da wer
eine "Eloxalschicht" aufgebracht hat.
Ich meinte das diese "Natur"-Alox schicht dicker sein könnte.

Die natürliche Schicht ist sehr dünn. Sie eignet sich
zB nicht zur elektrischen Isolation. Eloxieren ist
schon ein recht rabiater elektrochemischer Prozess
und führt zu viel dickeren Schichten. Dabei wird
das Alu anodisch oxidiert, d.h. die Schicht entsteht
aus dem Alu und wird nicht zusätzlich aufgebracht.
Der Prozess ist etwas geheimnisumwoben, Stromdichte,
Zeit, Temperatur, Geheimchemikalien im Elektrolyten
sind das eine. Anschliessend wird die Schicht verdichtet
(Sealprozess), dafür gilt ähnliches.

--
mfg Rolf Bombach

 

[Marcel Müller]

Rainer Zocholl wrote:

(Marcel Müller) 21.05.04 in /de/sci/electronics:

Bei 70°C Oberflächentemperatur und 40°C Umgebung beträgt sie maximal
50mW/cm^2.
Als Faustformel: bei rund 50°C sind es 1,6mW/cm^2/° -
also rund 620K/W bei 1cm^2.


Wie kommt diese Formel zustande?

Stefan Boltzmann Gesetz.

I = C * T^4

C = 5,67E-8 W/m^2/K^4

Die Temperaturen sind in Kelvin anzugeben. Die Differenz zwischen
Emmission und Absorption (Umgebungsstrahlung) ist zu bilden.

I = C * (Tk^4 - Tu^4)

Ich habe stillschweigend angenommen, die Emmissionskoeffizienten von
Kühlfläche und Umgebung seien nahe 1 (schwarz). Im allgemeinen wird der
Kühlkörper da etwas besser dastehen. Allerdings hat keine der beiden
Flächen den Wert 1, was die Strahlung wieder etwas reduziert.

Für die Doppelseitigkeit der Fläche gibt es dann noch einen Faktor 2.

Die Formel kann man dann nach T ableiten.

dI/dT = 4 C T^3

gibt 0,76mW/cm^2/K bei 50°C. Doppelseitig -> 1,6.
Bei höheren Temperaturen wird es natürlich etwas mehr.

Seltsam das man uns erzählt hat, das schwarze Eloxierung
ca. 0,5K/W Verbesserung bringt (IIRC) und sich die Hersteller immer
noch die Mühe machen, Kühlkörper, sofern nicht zwangsbelüftet, auch
in sw anzubieten.

Mag sein, aber nicht bei einem Kühlkörper mit 1 cm^2 und vermultlich
auch bei einer höheren Temperatur.

Hat Deine Faustformel irgendwie einen Kommafehler,
oder ist die Fläche deutlich grösser?
Da liegt ja ein Faktor 1000 dazwischen...


Ein isolierender Oxydüberzug ist da eher hinderlich.

Nunja, wenn Du Alu ohne jeden Oxydüberzug bekommst?

Aluoxyd ist in Sachen Wärmeleitung ziemlich gut. Für andere Oxide gilt
das nicht unbedingt. Ohne starken Luftstrom ist das aber vmtl. völlig
irrelevant.


Marcel

 

[Uwe Hercksen]

Thomas Lamron schrieb:

Hallo!

Was bringt es, eine Kühlfläche (35ľm Cu) für SMD-Bauteile zusätzlich zu
verzinnen?
Wirkt sich das überhaupt nennenswert auf RthLA aus? Und wie dick wäre
die Zinnschicht? Ich habe mal in einem INFINEON Datenblatt etwas von 35
ľm Cu und 5ľm Sn gelesen.

Hallo,

für die Wärmeleitung bringt das fast nichts, die Wärmeleitzahl von
Kupfer ist 300, von Blei nur 30 und von Zinn immerhin 55.
Bei der Strahlungszahl sieht es anders aus: Kupfer poliert 0,2 schwarz
oxidiert 3,86; Blei oxydiert 1,4; für Zinn steht nichts in der Tabelle.

Das Kupfer chemisch schwarz oxidieren zu lassen wäre wohl besser.

Warum nimmt man eigentlich Aluminium für Kühlkörper, die Wärmeleitzahl
ist nur 175, Kupfer wäre besser, aber auch schwerer.

Bye

 

[MaWin]

Uwe Hercksen <hercksen@mew.uni-erlangen.de> schrieb im Beitrag <40B1CFF3.6040000@mew.uni-erlangen.de>...

Warum nimmt man eigentlich Aluminium für Kühlkörper, die Wärmeleitzahl
ist nur 175, Kupfer wäre besser, aber auch schwerer.

Teurer. Moderne KK (Pentium) sind aber aus Kupfer oder haben
Kupferkern. Noch modernere bestehen aus leichtem und noch
besser waermeleitendem Graphit, brechen aber auch leicht.
--
Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at despammed.com
homepage: http://www.geocities.com/mwinterhoff/
de.sci.electronics FAQ: http://dse-faq.elektronik-kompendium.de/
Read 'Art of Electronics' Horowitz/Hill before you ask.
Lese 'Hohe Schule der Elektronik 1+2' bevor du fragst.

 

[Uwe Hercksen]

Marcel Müller schrieb:

Stefan Boltzmann Gesetz.

I = C * T^4

C = 5,67E-8 W/m^2/K^4

Die Temperaturen sind in Kelvin anzugeben. Die Differenz zwischen
Emmission und Absorption (Umgebungsstrahlung) ist zu bilden.

Hallo,

und die Strahlungszahl C kann ganz verschieden sein, 0,2 für poliertes
Kupfer, 0,4 für gewalztes Aluminium, 1,5 für Aluminium Sandguß und
immerhin 3,86 für schwarz oxidiertes Kupfer.

Bye

 

[Rolf Bombach]

Uwe Hercksen wrote:

Warum nimmt man eigentlich Aluminium für Kühlkörper, die Wärmeleitzahl
ist nur 175, Kupfer wäre besser, aber auch schwerer.

Leichter zu extrudieren? Und eben, leichter. Und bei
ähnlichem Kilopreis... Und pro Kilo leitet es
die Wärme besser als Kupfer. Kupfer lohnt also,
wenn bei kleinen Platzverhältnissen die Wärme
weg muss. Und irgendwann könnte man auch eine
Heat-Pipe in betracht ziehen.

--
mfg Rolf Bombach