Wärmewiderstand TO3 Gehäuse zu Kühl körper

[Ruediger Kluge]

Hallo,
wenn ich den Wärmewiderstand eines Transistors im TO3 Gehäuse zum
Kühlkörper bestimmen möchte (R_th_CH also Case to Heatsink), brauche ich
die Temperatur des TO3 Gehäuses und des Kühlkörpers. Meine Frage:

wo ist der Referenzpunkt der Temperaturmessung am TO3 Gehäuse ?

Leider habe ich bei den Halbleiterherstellern und in der Literatur dazu
keine Information gefunden.
Ich habe am TO3 Gehäuse eine Temperaturdifferenz von fast 30 Grad
Celsius bei ca. 50W P_D gemessen.
Vorab vielen Dank
--
Gruß Rüdiger
http://www.conelek.com/

 

[Rafael Deliano]

wo ist der Referenzpunkt der Temperaturmessung am TO3 Gehäuse ?
Sinnvollerweise wohl der Chip selbst.

Mühsam, aber: bei einem Bipolartransistor kann man die
Chip-Temperatur via Ube messen.
In Testschaltung würde er erst heizen, dann auf Messung
umgeschaltet werden.
Gleiches geht angeblich bei Fet, muß man aber erst
Referenz-Kennlinie in z.B. Wasser aufnehmen.

Wärmewiderstand ... TO3 Gehäuse zum Kühlkörper bestimmen
Das ist ist das wo die weisse Schmiere bzw. der Gummifetzen

ist. Ist also nicht so üppig genau in Fertigung reproduzierbar
( wie stark die Schrauben angezogen werden usw. ).
Man könnte die Hersteller der Gummifetzen anschreiben
wie sie ihre Traumwerte bestimmen. Ich vermute nicht
anhand Transistor/Kühlkörper.

MfG JRD

 

[Ruediger Kluge]

Hallo,

Rafael Deliano schrieb:

wo ist der Referenzpunkt der Temperaturmessung am TO3 Gehäuse ?

Sinnvollerweise wohl der Chip selbst.
Mühsam, aber: bei einem Bipolartransistor kann man die
Chip-Temperatur via Ube messen.
In Testschaltung würde er erst heizen, dann auf Messung
umgeschaltet werden.
Gleiches geht angeblich bei Fet, muß man aber erst
Referenz-Kennlinie in z.B. Wasser aufnehmen.

Ok, das macht man um die T_J (junction temp.) zu messen. Dafür muss man
sich aber einen entsprechenden Messaufbau erstellen. Ich hoffe das
bleibt mir erspart. Ich denke mal, das die Hersteller genau genug
messen. Bei diesem Gehäuse bzw. Transistor ist R_th_JC 1,17 K/W, da ist
laut Hersteller noch 25% Sicherheitzuschlag drin.

Wärmewiderstand ... TO3 Gehäuse zum Kühlkörper bestimmen

Das ist ist das wo die weisse Schmiere bzw. der Gummifetzen
ist. Ist also nicht so üppig genau in Fertigung reproduzierbar
( wie stark die Schrauben angezogen werden usw. ).

Genau darum geht es. Ich komme je nach Messort am Gehäuse zu
Ergebnissen, die (scheinbar?) viel zu hoch liegen. Motorola gibt für
Wärmeleitpaste 0,1 K/W an. Da gibt es auch eine Grafik über die
Abhängigkeit von R_th_CH vom Anzugsmoment der Schrauben. Ein
Kühlkörperhersteller gibt 0,005 bis 0,1 K/W an. Ich liege mit 0,7 K/W
bei Wärmeleitpaste völlig daneben. Ich messe allerdings an der
heissesten Stelle des TO3 Gehäuses am Die von unten.

Man könnte die Hersteller der Gummifetzen anschreiben
wie sie ihre Traumwerte bestimmen. Ich vermute nicht
anhand Transistor/Kühlkörper.

Mit einem habe ich schon telefoniert, aber der kauft die Isolierfolien
auch ein und vertraut den Angaben des Lieferanten.

MfG JRD

--
Gruß Rüdiger
http://www.conelek.com/

 

[Wolfgang Scheinecker]

Ruediger Kluge schrieb:

wo ist der Referenzpunkt der Temperaturmessung am TO3 Gehäuse ?

Leider habe ich bei den Halbleiterherstellern und in der Literatur dazu
keine Information gefunden.

Hallo Ruediger,

im Netz habe ich auf die Schnelle auch nichts zu TO-3 gefunden.
Interessant zur Problematik ist evtl.
http://www.onsemi.com/pub/Collateral/AN1040-D.PDF

Fuer TO-3 habe ich Dir ein TIP640 Datenblatt von Jan.1974 aus TI "The
Power Semiconductor Data Book for Design Engineers" gescannt und an PM
gesandt.

Damals hatte man noch eine kleine JEDEC Zeichnung abgebildet. Der "Case
Temperature Measurement Point" befindet sich auf der Unterseite. Auf der
waagerechten Mittellinie zwischen den Befestigungsbohrungen gelegen.
Rechts vom Gehaeusemittelpunkt 0,200 inch entfernt. (Die Basis und
Emitteranschluesse liegen links von der senkrechten Mittellinie.)

Freundliche Gruesse,

Wolfgang

 

[Ruediger Kluge]

Hallo,
Wolfgang Scheinecker schrieb:

Ruediger Kluge schrieb:

wo ist der Referenzpunkt der Temperaturmessung am TO3 Gehäuse ?

Leider habe ich bei den Halbleiterherstellern und in der Literatur dazu
keine Information gefunden.


Hallo Ruediger,

im Netz habe ich auf die Schnelle auch nichts zu TO-3 gefunden.
vielen Dank fürs Nachschauen.
Interessant zur Problematik ist evtl.
http://www.onsemi.com/pub/Collateral/AN1040-D.PDF

Da hatte ich meine Informationen über die Wärmewiderstände her. Jetzt
habe ich das Papier nochmal gelesen. In einer Überschrift, etwas
versteckt, steht wo gemessen wird, und zwar von unten direkt im Bereich
des Die durch ein Loch im Kühlkörper. So messe ich auch, komme aber zu
Ergebnissen für R_th_CH, die viel zu hoch sind.

Fuer TO-3 habe ich Dir ein TIP640 Datenblatt von Jan.1974 aus TI "The
Power Semiconductor Data Book for Design Engineers" gescannt und an PM
gesandt.
Vielen Dank auch dafür, da ist der Punkt eindeutig eingezeichnet. Macht

Texas überhaupt noch Leistungstransistoren? Auf deren HP habe ich keine
mehr gefunden.

Damals hatte man noch eine kleine JEDEC Zeichnung abgebildet. Der "Case
Temperature Measurement Point" befindet sich auf der Unterseite. Auf der
waagerechten Mittellinie zwischen den Befestigungsbohrungen gelegen.
Rechts vom Gehaeusemittelpunkt 0,200 inch entfernt. (Die Basis und
Emitteranschluesse liegen links von der senkrechten Mittellinie.)

Freundliche Gruesse,

Wolfgang
Da ich eine zu hohe Temperatur messe, kann es eigentlich nur an der

Wärmeleitpaste oder an der Befestigung liegen.

--
Gruß Rüdiger
http://www.conelek.com/

 

[Wolfgang Scheinecker]

Ruediger Kluge schrieb:

... Macht
Texas überhaupt noch Leistungstransistoren? Auf deren HP habe ich keine
mehr gefunden.

Hallo Ruediger,

TI hatte in 1997 die Plant in Bedford, wo die power devices hergestellt
wurden, geschlossen oder verkauft. Fertigungseinstellung der
Leistungstransistoren duerfte spaetestens damit zusammenfallen.

Da ich eine zu hohe Temperatur messe, kann es eigentlich nur an der
Wärmeleitpaste oder an der Befestigung liegen.

Tja, so sehr viele Moeglichkeiten gibt es ja nicht. Zerlegt man aeltere
Geraete, ist die Waermeleitpaste manchmal ziemlich trocken, im Vergleich
zu einer frischen. Evtl. koennte noch eine rauhe Montageflaeche Einfluss
haben.

Viele Gruesse,

Wolfgang

 

[Ruediger Kluge]

Wolfgang Scheinecker schrieb:

TI hatte in 1997 die Plant in Bedford, wo die power devices hergestellt
wurden, geschlossen oder verkauft. Fertigungseinstellung der
Leistungstransistoren duerfte spaetestens damit zusammenfallen.
Das habe ich nicht mitbekommen, aber gut dass du die alten Unterlagen

aufbewahrt hast.

Tja, so sehr viele Moeglichkeiten gibt es ja nicht. Zerlegt man aeltere
Geraete, ist die Waermeleitpaste manchmal ziemlich trocken, im Vergleich
zu einer frischen. Evtl. koennte noch eine rauhe Montageflaeche Einfluss
haben.

Das habe ich auch schon ausgeschlossen. ich habe sogar die schwarze
Eloxalschicht entfernt. Das hat nichts gebracht, ist bei Motorola auch
so beschrieben. Im Gegensatz zum Werkbuch der Elektronik, wo ein
wesentlicher Unterschied zwischen blanken Metall und eloxierten Metall
angegeben ist.

Über den Messort habe ich noch folgende Informationen gefunden:
http://www.aavidthermalloy.com/technical/papers/pdfs/select.pdf
Es wird direkt im Bereich vom Die gemessen. Dh. ich habe richtig
gemessen und der Interfac-Wärmewiderstand R_th_CH ist definitiv
schlecht, ca. 0,7 K/W. Der Kühlkörper hat gemessene 0,41 K/W, also ein
totales Missverhältnis.
Ich werde andere Leitpaste besorgen und noch Messungen mit Kapton-Folie
machen. Die soll den sagenhaften thermischen Widerstand von 0,07 K/W
ohne Paste haben.


--
Gruß Rüdiger
http://www.conelek.com/

 

[Matthias Weingart]

Ruediger Kluge <ruediger.kluge@conelek.com> wrote in
news:d93c16$ml0$00$1@news.t-online.com:

Tja, so sehr viele Moeglichkeiten gibt es ja nicht. Zerlegt man
aeltere Geraete, ist die Waermeleitpaste manchmal ziemlich
trocken, im Vergleich zu einer frischen. Evtl. koennte noch eine
rauhe Montageflaeche Einfluss haben.

Ich werde andere Leitpaste besorgen und noch Messungen mit
Kapton-Folie machen. Die soll den sagenhaften thermischen
Widerstand von 0,07 K/W ohne Paste haben.

Wie dick hast du denn die Wärmeleitpaste draufgemacht?
Wie ist es ohne? (Wenn es ohne Paste besser ist als mit, dann ist die
Paste zu dick drauf).

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

 

[Rainer Zocholl]

(Ruediger Kluge) 19.06.05 in /de/sci/electronics:

Wolfgang Scheinecker schrieb:

Tja, so sehr viele Moeglichkeiten gibt es ja nicht. Zerlegt man
aeltere Geraete, ist die Waermeleitpaste manchmal ziemlich trocken,
im Vergleich zu einer frischen. Evtl. koennte noch eine rauhe
Montageflaeche Einfluss haben.

Das habe ich auch schon ausgeschlossen. ich habe sogar die schwarze
Eloxalschicht entfernt.

Womit? Hast Du eine so genaue Schleifmaschine?

Das hat nichts gebracht, ist bei Motorola auch
so beschrieben. Im Gegensatz zum Werkbuch der Elektronik, wo ein
wesentlicher Unterschied zwischen blanken Metall und eloxierten Metall
angegeben ist.

Das hängt sicherlich von der Dicke der Oxid-Schicht ab!

Über den Messort habe ich noch folgende Informationen gefunden:
http://www.aavidthermalloy.com/technical/papers/pdfs/select.pdf
Es wird direkt im Bereich vom Die gemessen. Dh. ich habe richtig
gemessen und der Interfac-Wärmewiderstand R_th_CH ist definitiv
schlecht, ca. 0,7 K/W. Der Kühlkörper hat gemessene 0,41 K/W, also ein
totales Missverhältnis.
Ich werde andere Leitpaste besorgen und noch Messungen mit
Kapton-Folie machen. Die soll den sagenhaften thermischen Widerstand
von 0,07 K/W ohne Paste haben.

Dies ganzes Rth-Zeug ist nur Theorie.
Du bekommst absurd grosse Kühlkörper raus, da diese linearen
Rechnungen die z.T. erhebliche Abtrahung vernachlässigen.

Natürlich ist es vollkommen unsinnig den Transistor isoliert
aufzubauen, nur weil der Hersteller der Isolier-Scheiben einen Rth angibt.

Achso:
Bei TO-3 hast Du das Problem, das die Schrauben recht ungünstig
liegen. Es gab mal TO-3 Aufsätze, mit denen man einen gleichmässigen
Druck erzeugen konnte.


Rainer

 

[Ruediger Kluge]

Rainer Zocholl schrieb:

Womit? Hast Du eine so genaue Schleifmaschine?
Schleifpapier und kleinen Schleifklotz

Das hat nichts gebracht, ist bei Motorola auch
so beschrieben. Im Gegensatz zum Werkbuch der Elektronik, wo ein
wesentlicher Unterschied zwischen blanken Metall und eloxierten Metall
angegeben ist.


Das hängt sicherlich von der Dicke der Oxid-Schicht ab!
Die ist nicht angegeben.

Dies ganzes Rth-Zeug ist nur Theorie.
Du bekommst absurd grosse Kühlkörper raus, da diese linearen
Rechnungen die z.T. erhebliche Abtrahung vernachlässigen.
Ich kann den Kühlkörper beliebig gross machen, oder den R_th_H beliebig

klein, das bringt nichts, wenn der Interface R_th schlecht ist. Die
Wärmewiderstände von Kühlkörpern werden von den Herstellern bei sehr
hohen Temperaturen gemessen, dadurch ergeben sich bessere Werte als in
der Praxis. Das macht bei meinem Kühlkörper etwa 33% aus.

Natürlich ist es vollkommen unsinnig den Transistor isoliert
aufzubauen, nur weil der Hersteller der Isolier-Scheiben einen Rth angibt.
Damit will ich nur sehen, ob die Wärmeleitpaste nicht in Ordnung ist,

bis ich neue habe. Die Kapton Scheiben sind im Moment das Beste was man
so bekommen kann. Unter dem Einfluss der Hitze verändern sie sich und
dringen dann in die Hohlräume ein.

Achso:
Bei TO-3 hast Du das Problem, das die Schrauben recht ungünstig
liegen. Es gab mal TO-3 Aufsätze, mit denen man einen gleichmässigen
Druck erzeugen konnte.

An ungleichmässigen Druck kann es schon liegen. Die übliche Befestigung
ist aber über die beiden Schrauben. Motorola beschreibt eine Prozedur
und Drehmomente, mit denen die Schrauben angezogen werden sollen. Daran
habe ich mich gehalten. Die Aufsätze habe ich auch, die dienen aber eher
zur Isolierung des Gehäuses gegen Berührung von aussen.


--
Gruß Rüdiger
http://www.conelek.com/

 

[Ruediger Kluge]

Matthias Weingart schrieb:

Wie dick hast du denn die Wärmeleitpaste draufgemacht?
messen kann ich die Dicke nicht, aber ich habe verschiedene Versuche

gemacht. Wenn man das Metall noch sehen kann, habe ich einen R_th_CH von
0,91. Mit unterschiedlichen Dicken hatte ich dann 0,71 0,65 0,69 0,68
also eine recht geringe Streuung, aber viel zu hohe Werte.

Wie ist es ohne? (Wenn es ohne Paste besser ist als mit, dann ist die
Paste zu dick drauf).
Ohne habe ich ca. 1,5 C/W also sehr schlecht.

--
Gruß Rüdiger
http://www.conelek.com/