Hallo Leute, kann mir jemand sagen, wie ich die maximal zulässige Stromstärke (abhängig von der Temperatur) meiner Leiterbahn/Elektrode berechnen kann? Komm da nicht so richtig vorran. Hier die Details: - Leiterbahnbreite: 200 µm - Leiterbahndicke: 100 nm - Leiterbahnlänge: 20 mm - Leiterbahnmaterial: Platin Die Diagramme die ich bisher gefunden habe gehen nur bis 35µm Dicke und das auch nur für Kupfer... :( Dankeschön! Viele Grüße Matze
@ Matthias M. (matze86) >kann mir jemand sagen, wie ich die maximal zulässige Stromstärke >(abhängig von der Temperatur) meiner Leiterbahn/Elektrode berechnen >kann? Gar nicht. Das kann man bestenfalls sehr aufwändig simulieren oder messen. Nimm fertige Tabellen und gut. Siehe Leiterbahnbreite. >- Leiterbahnmaterial: Platin WOW! Nobel geht die Welt zu grunde. >Die Diagramme die ich bisher gefunden habe gehen nur bis 35µm Dicke und >das auch nur für Kupfer... :( Dann muss man halt etwas kreativ umrechnen, um die geringere Leitfähigkeit des Platins einzurechnen. Sprich, man dreht es so, dass bei gleichem Querschnitt die gleiche Leistung abfällt (denn die macht die Verlustwärme). Platin hat ca. 105 mOhm mm^2/m, Kupfer hat ~18 mOhm mm^2/m, sprich dazwischen liegt Faktor 5,8. Da gilt P = I^2 * R und ausserdem P_Kupfer = P_Platin, I_K^2 * R_K = I_P^2 *R_P R_P = 5,8 * R_K -> I_K^2 * R_K = I_P^2 * 5,8 * R_K -> I_P = 1/wurzel(5,8) * I_K = 0,41 * I_K Also schafft die Platinleiterbahn nur 41% der Stromstärke bei gleicher Erwärmung.
>Die Diagramme die ich bisher gefunden habe gehen nur bis 35µm Dicke und >das auch nur für Kupfer Diese Tabellen beziehen sich eben auf "normale" Printplatten für "normale" Elektronik, mit Pertinax oder FR4 als Trägermaterial. Bei einer Leiterbahn aus Platin mit 100 nm Dicke wird es sich ja kaum um eine normale Printplatte sondern vermutlich um irgendeinen Sensor handeln? Auf welchem Substrat ist die Leiterbahn denn drauf? Was wäre denn als maximale Erwärmung zulässig? Welche Ströme sollen denn da drüber laufen? Bei 100 nm Dicke werden wohl schon ein paar mA zuviel sein.
Mangönntsichjasonstnichts schrieb: > Bei 100 nm Dicke werden wohl schon ein paar mA zuviel sein. Die Stromdichte bei solchen Konstrukten ist deutlich höher als bei "normalgroßen" Leitungen!
@ Marc S. (Gast) >Die Stromdichte bei solchen Konstrukten ist deutlich höher als bei >"normalgroßen" Leitungen! GENAU! Beitrag "Re: Unglaublich hohe Stromdichte?"
Mangönntsichjasonstnichts schrieb: > Auf welchem Substrat ist die Leiterbahn denn drauf? Was wäre denn als > maximale Erwärmung zulässig? Welche Ströme sollen denn da drüber laufen? Auf PMMA ist die Leiterbahn drauf. Maximale Erwärmung sollte 70°C nicht überschreiten. Ströme bis ca. 200µA.
Matthias M. schrieb: > Komm da nicht so richtig vorran. Vielleicht kann man die mögliche Wärmeabführung mit einem FEM-Programm lösen, wie es das für die thermische Simulation von Leiterplatten gibt (wieviel Wärme entsteht ist ja einfachste Physik), aber ich denke, der Aufwand dafür ist grösser als Muster zu fertigen und auszumessen. Die Software liegt im hohen kEuro-Bereich und es dürfte auch einigen Aufwand kosten, sie an das Problem anzupassen. Eines der Probleme dabei: schon ein Hauch von Luftzug ändert die Werte um hunderte Prozent. Die Leiterbahntabellen, die du erwähnst, sind Schätzwerte nach Messungen und auch nicht zuverlässiger als auf -50/+100%, und wurden vor einiger Zeit massiv geändert. Georg
Falk Brunner schrieb: > Also schafft die Platinleiterbahn nur 41% der Stromstärke bei gleicher > Erwärmung. Bei gleicher Dicke, so weit so gut. Aber seine Leiterbahn ist um den Faktor 350 dünner, also ist die Strombelastbarkeit 0,12 % von 35 µ Cu, so ganz ungefähr 1 mA. Ohne die geringste Garantie. Georg
Hallo, um die maximal zulässige Stromstärke zu berechnen musst du eigentlich die abführbare Wärmemenge bei der gegebenen Temperaturdifferenz ermitteln. Wenn das genau (besser als 10% Unsicherheit) werden soll muss man das mit einer aufwendigen FEM-Rechnung machen. Wenn es ehrer um eine rechnerische Abschätzung geht, dann lässt sich das durchaus von Hand berechnen. Mit den Nusselt-Beziehungen lassen sich Wärmeübergangskoeffizienten berechnen. Die Beziehungen sind rein empirischer Natur und weichen teils auch mal bis zu 50% von der Realität ab (Aussage von meinem Prof.). Alternativ kannst du auch einfach einen Strom durch deine Leiterbahn schicken und die Temperatur messen. Gruß Kai
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