Forum: Mechanik, Gehäuse, Werkzeug M4 Unterlegscheibe aus Graphit


von Karel M. (marsalek)


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Liebe Kollegen,

für eine wärme-leitende Verbindung einer Platine mit deren Halterung 
suche ich nach graphit-Unterlegscheiben in der Größe M4. Dicke ist 
unwichtig. Die Verbindung soll elektrisch leitend sein. Könnt ihr mir 
eine Bezugsquelle empfehlen? Danke!

Bei Farnell bekomme ich nur rechteckige Pads mit Loch (für TO220) oder 
thermal filler in Bögen :-(

Danke
Karel

: Verschoben durch User
von Michael B. (laberkopp)


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Warum keine Unterlegscheibe aus Metall (vernickelter Stahl, Messing), 
elektrisch leitend und wärmeleitend und billig und stabil ?

von Georg (Gast)


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Karel M. schrieb:
> suche ich nach graphit-Unterlegscheiben in der Größe M4.

Graphit ist völlig ungeeignet, da macht es beim Schrauben nur Knacks und 
die Scheibe zerfällt in Bruchstücke.

Ist dir die Tatsache bekannt, dass Metalle im allgemeinen elektrisch 
leiten?

Ist dir die Tatsache bekannt, dass viele Metalle gute Wärmeleiter sind?

Georg

von Karel M. (marsalek)


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Hallo Jungs,

die Unterlegscheibe kommt zwischen die Platine und die Halterung. Sie 
dient dazu, die kleinen Unebenheiten der Oberflächen auszugleichen und 
den Wärmetransport zu verbessern. Eine Metallische Scheibe ist in dieser 
Eigenschaft viel schlechter. Dort zerfällt sie auch nicht in Bruchstücke 
:-)

Diese Scheibe soll als thermal filler dienen, vielleicht beantwortet es 
manche eure Fragen.

Danke für weitere Tipps
Karel

von Peter II (Gast)


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Karel M. schrieb:
> Eine Metallische Scheibe ist in dieser
> Eigenschaft viel schlechter.

Kupfer ist recht weich und passt sich an- wärme und Strom leitet es auch 
sehr gut.

von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


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Was spräche dagegen, die Scheiben aus einem duktilen Metall 
herzustellen, z.B. Gold, Indium, Blei, Zinn oder Lötzinn?

von F. F. (foldi)


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Karel M. schrieb:
> die kleinen Unebenheiten der Oberflächen auszugleichen und
> den Wärmetransport zu verbessern.

Warum nimmst du keine normale Unterlegscheibe und bestreichst sie mit 
Wärmeleitpaste?

von Timo B. (tondor)


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Kupferunterlegscheibe und Wärmeleitpaste?

von F. F. (foldi)


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von Peter II (Gast)


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F. F. schrieb:
> Wie viel Wärme soll denn über ein (!)4mm Unterlegscheibe
> abgeführt werden? Selbst mit Wärmeleitpaste und allen Pi-Pa-Po?

auch wenn der Name Wärmeleitpaste wunder verspricht, so ist es doch ein 
recht schlechter Wärmeleiter.

Kupfer leitet 40mal besser die Wärme und bei der kleinen Auflagefläche 
passt es sich auch an, da ist überhaupt kein Platz mehr für 
Wärmeleitpaste.

von Karel M. (marsalek)


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Hallo Jungs,

ihr seid zu iniziativ mit den Alternativlösungen :-)

Da die Platine in Vakuum betrieben wird,
- ist die Wärmeabfuhr über die Aufnahmepunkte doch sehr wichtig
- kommt keine Wärmeleitpaste in Frage, da sie ausgast


Daher bitte um Hilfe mit der Beschaffung der Graphit - Scheiben.

Danke!
Karel

von F. F. (foldi)


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Richtig, PeterII, aber Wärmeleitpaste hast du bestimmt an deinem 
Bastelplatz liegen und M4 Scheiben sicher auch. Aber in Kupfer? Die 
müsste ich erst beschaffen.

von Peter II (Gast)


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F. F. schrieb:
> Richtig, PeterII, aber Wärmeleitpaste hast du bestimmt an deinem
> Bastelplatz liegen und M4 Scheiben sicher auch. Aber in Kupfer? Die
> müsste ich erst beschaffen.

ein 1,5mm² draht + Rundzange liegt hier rum -> verlöten fertig.

von Karl H. (kbuchegg)


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Hast du die schon gefragt?

http://www.gtd-graphit.de/anwendungen/hochtemperatur.html

Runterscrollen bis
"Vakuumofenbau: Verbindungselemente aus CFC"

: Bearbeitet durch User
von Kevin K. (nemon) Benutzerseite


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Versuchen würde ich es zunächst mit einer KupferZAHNscheibe.

von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


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Karel M. schrieb:
> Da die Platine in Vakuum betrieben wird,

wären z.B. Kupfer oder Aluminium hervorragend geeignet und würden auch 
das Ausheizen überstehen.

Welche Qualität soll das Vakuum besitzen? Im UHV-Bereich sind 
großflächig  aufeinanderliegende Teile ein großes Problem, da es zu 
Gaseinschlüssen kommt, die nur sehr, sehr langsam ausgasen. Solche 
Quellen zu finden ist teilweise äußerst schwierig. Ggf. sollte daher die 
"Wärmeleitscheibe" mit Rillen überzogen werden, über die Gaseinschlüsse 
entweichen können.

Leiterplatten aus FR4 o.ä. enthalten aber auch Unmengen an Hohlräumen 
und bestehen aus langsam vor sich hingasenden Materialien. Oder sind 
Deine Leiterplatten aus massivem PEEK oder Keramik?

von Timmo H. (masterfx)


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Graphit mag ja die Wärme gut leiten, aber als wirklicher gapfiller ist 
sie nicht geeignet. Sprich wenn du einen super glatten Silizium Die hast 
(z. B.  Eine CPU) und einen gefrästen Kühlkörper, dann schafft es die 
Graphitfolie nicht die kleinen Unebenheiten auszugleichen und einen 
vernünftigen Wärmeübergang herzustellen. Gerade gehabt. 18w CPU ist mit 
Wärmeleitpaste ganze 25°C kühler gewesen als mit graphitfolie

von Matthias K. (kannichauch)


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Und falls das Graphit irgend etwas ausfüllen soll, macht es das 
höchstens als Pulver, und im Vakuum kommt die Choose vom Restdruck dann 
raus.
Einer plastische Masse wie weiches Kupfer, verbleites Kupfer, dünne 
Silikonfolie und so weiter, geb ich deutlich bessere Aussichten.
Geht aus physikalischen Gründen nur Graphit, dann kommt es noch drauf 
an, was für ein Graphit, und wer das dann herstellen kann. 
Wahrscheinlich ist sowas doch sehr exotisch.

MfG

von Karel M. (marsalek)


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Liebe Kollegen,

danke für eure Rückmeldungen. Im Prinzip suche ich nach Wärmeleit-Pads, 
wie z.B. 
http://de.farnell.com/laird-technologies/cm20-na-314/w-rmeleitpad-0-07grad-c-w-to-202/dp/1219149
jedoch in der Ausführung wie eine M4 Unterlegscheibe. Diese Pads 
bestehen aus 98% aus Graphit. In der Größe TO3 haben sie 0,07 K/W, d.h. 
als M4 Unterlegscheibe höchstens das Zehnfache. Bei der 
Gesamtleistungsaufnahme meines Geräts von 2W sehe ich die 
Wärmeleitfähigkeit als sehr gut.

Das Datasheet ist da: http://www.farnell.com/datasheets/1725383.pdf und 
auf der Seite 5 ist es als Diode Washer ausgeführt.

Ich muss morgen Laird Technologies anrufen... Google kennt die M4 
Unterlegscheiben CM20-na-129 von Lairdtech nicht :-)

Zu euren Fragen/Anregungen
1. Vakuumqualität = Weltraum
2. Gaseinschlüße -> kein Problem :-)
3. PCB Material -> FR4 ist für die Application qualifiziert
4. @ Timmo H.: Im verlinkten Datasheet ist die Messmethode beschrieben, 
wie man das CM20 Material vermessen hat. Leider muss ich die 
Wärmeleitpaste meiden, aber vielleicht ist das ein overkill-requirement 
- dafür habe ich kein Gefühl.

Danke und gute N8
Karel

von F. F. (foldi)


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: Bearbeitet durch User
von Karel M. (marsalek)


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F. F. schrieb:

>
> Und wenn das nicht klappt, dann nimm dein Beispiel und schlag mit einem
> 4mm Durchschlag ein zusätzliches Loch rein.

Hallo,
ja, das habe ich bisher gemacht. Entweder bedingt durch mein Werkzeug 
oder durch die Materialeigenschaften, ist der Schnitt nicht ganz sauber 
und die daraus rausfallende Stücke könnten u.U. auf der Platine 
Kurzschlüße erzeugen. Klar, die Platine ist mit Mapsil gecoated, aber 
sicher ist sicher...

Karel

von F. F. (foldi)


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von grillergrillgerät (Gast)


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Falls es darum geht, dass sich Graphit der Oberfläche besser anpasst:
Im PC-Bereich gibt es Flüssigmetallkühlpads für CPU-Kühler als 
Alternative zur Wärmeleitpaste. Sofern die Temperaturen halbwegs im 
Rahmen bleiben könnte man daraus eine Beilagscheibe machen und durch 
lokales Erhitzen kurz verflüssigen. Eine bessere Bindung wirds nicht 
geben.

Oder gleich eine Galliumlegierung nehmen.

von Joe F. (easylife)


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Du meinst vermutlich mit Graphit leitfähig gemachte PTFE (=Teflon) 
Scheiben.
z.B. hier: http://www.bulte.de/unterlegscheiben-ptfe

Allerdings ist PTFE ein schlechter Wärmeleiter (unter 0,1% von Kupfer), 
auch wenn es gerne in Bratpfannen (entsprechend dünnlagig) verwendet 
wird.

PTFE: 0,24 W/(m·K)
Kupfer: 240 ... 380 W/(m·K)
Aluminium: 236 W/(m·K)

Und "leitfähig" bezieht sich auch eher auf ESD und EMV Anwendungen...

: Bearbeitet durch User
von herbert (Gast)


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Es gab auch mal Scheiben aus Blei. Die sind weich und passen sich an. 
Notfalls kann man die sich auch selber mit dem Locheisen stanzen...

von eingast (Gast)


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http://www.lairdtech.com/products/tflex-500

"Tflex 500 meets NASA outgassing specification."

Ob man da sinnvoll Beilagscheiben draus frickeln kann weiß ich nicht, 
sinnvoll wäre aber die Wärme über eine grössere Fläche an die Struktur 
abzuführen.

von Peter II (Gast)


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eingast schrieb:
> http://www.lairdtech.com/products/tflex-500
>
> "Tflex 500 meets NASA outgassing specification."
>
> Ob man da sinnvoll Beilagscheiben draus frickeln kann weiß ich nicht,
> sinnvoll wäre aber die Wärme über eine grössere Fläche an die Struktur
> abzuführen.

Breakdown Voltage
 >200 VAC/mil

dürfte nicht als elektrisch leitend zählen, wie oben gefordert.

von eingast (Gast)


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Dafür gibts ja die Beinchen, wenn man passende Spacer drunter macht 
stellt man damit gleich den richtigen Druck auf das Thermalpad sicher.

von Florian R. (Firma: TU Wien) (frist)


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Hi Karel,
wie viele dieser Scheiben braucht Du eigentlich. Ein paar kann man auch 
aus einem Block fräsen oder auf ähnliche weise herstellen. Diese 
Scheiben von Farnell kann man vielleicht Laserschneiden, könnt gern 
probieren, wenn Du mir ein Muster schickst, allerdings grad nur mir 
einem CO2 Laser der Yag wird grad umgebaut.

Grüße
Flo

von Michael E. (Firma: irgendeine) (nodalek)


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Karel M. schrieb:
> Zu euren Fragen/Anregungen
> 1. Vakuumqualität = Weltraum
Das ist keine sinnvolle Angabe!
Das Vakuum im Weltall variiert recht stark auf dem Mond ist der Druck 
soweit ich weiß, um einiges niedriger, als in 100km Höhe, und im 
interstellaren Raum ist dann so gut wie wirklich nichts mehr.
Oder sag uns, welche Pumpsysteme eingesetzt werden, um das Vakuum zu 
erreichen. Vakuum ist ein riesengrosser Bereich von vielen 10er-Potenzen 
;)

> 2. Gaseinschlüße -> kein Problem :-)
Warum, wo geht das Gas hin?

> 3. PCB Material -> FR4 ist für die Application qualifiziert
> 4. @ Timmo H.: Im verlinkten Datasheet ist die Messmethode beschrieben,
> wie man das CM20 Material vermessen hat. Leider muss ich die
> Wärmeleitpaste meiden, aber vielleicht ist das ein overkill-requirement
> - dafür habe ich kein Gefühl.
>
> Danke und gute N8
> Karel

Gehe ich richtig in der Annahme, das es nicht für eine UHV-Anlage sein 
soll, sonder für ein Teil, welches später einige 100km von der Erde 
entfernt ist? Das ist nämlich nicht das selbe.
Muss das Ding einen Rütteltest überstehen?

Und ganz wichtig, welche Temperaturdifferenzen, muss das Teil aushalten?

von Harald W. (wilhelms)


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Michael M. schrieb:

>> 2. Gaseinschlüße -> kein Problem :-)
> Warum, wo geht das Gas hin?

Vermutlich in den Weltraum. :-)
Falls die Platine wirklich in den Weltraum geschickt werden soll,
wo Reparaturen bekanntlich "etwas schwierig" sind, würde ich mich
jedenfalls nicht auf so etwas unsicheres wie Graphitscheiben
verlassen. Insbesondere, wenn die Platine vielleicht vorher schon
hohe Startbeschleunigungen aushalten muss.

von nodalek (Gast)


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Harald W. schrieb:
> Michael M. schrieb:
>
>>> 2. Gaseinschlüße -> kein Problem :-)
>> Warum, wo geht das Gas hin?
>
> Vermutlich in den Weltraum. :-)

nur blöd, wenn es dann auf einen Detektor trifft ;)

von Pandur S. (jetztnicht)


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Ich verwende jeweils Silikonfett als Waermeleiter. Bei einer 
Schichtdicke gegen Null ist das egal. Das ist dann Vakuumfest. 
Alternativ koennte man auch Apiezon versuchen.

von nodalek (Gast)


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Jetzt N. schrieb:
> Ich verwende jeweils Silikonfett als Waermeleiter. Bei einer
> Schichtdicke gegen Null ist das egal. Das ist dann Vakuumfest.
> Alternativ koennte man auch Apiezon versuchen.

Apiezon kannte ich noch gar nicht. Danke für den Tip.

von Lurchi (Gast)


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Die Graphitplättchen sind nun nicht so gute Wärmeleiter (etwa 1% von 
Kupfer oder 10 mal Fett/Epoxy) und von den mechanischen Eigenschaften 
eher unsichere Kandidaten (setzen bei Lastzyklen / Ausgasen).

Je nach Andruckkraft wäre ich da für ein weiches Metall wie Kupfer 
(weichgeglüht, solche Ringe gibt es auch als Dichtungen zu kaufen), rein 
Alu, Blei, Zinn oder Indium. In Frage kämen sonst ggf. auch noch 
leitfähiger Epoxidkleber mit Metallfüllung.

Wenn es unbedingt das komische Graphit Zeug sein muss, dann halt weiter 
suchen oder Stanzen und tesen lassen.

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