Forum: Platinen PCB Wärmeabfuhr


von Markus M. (mmax)


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Ich arbeite momentan an einer Leiterplatte über die ein möglichst hoher 
Strom fließen soll. Durch Aufnahmen mit einer Wärmebildkamera konnten 
70A dauerhaft fließen ohne nennenswerte Temperatursteigerungen.

Aktuell verwende ich eine PCB mit beidseitiger 70um Kupferauflage mit 
vielen thermischen Vias.

Wäre es zwecks Wärmeabfuhr eventuell besser auf vier Lagen mit je 35um 
umzustellen?

Wenn jemand diesbezüglich Erfahrungen hat, bin ich für jeden Tip 
dankbar.

: Verschoben durch User
von Timo G. (Gast)


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Markus M. schrieb:
> Wäre es zwecks Wärmeabfuhr eventuell besser auf vier Lagen mit je 35um
> umzustellen?

Ich denke nicht, da ja die inneren Lagen ihre Wärme nicht direkt an die 
Umgebung abgeben.

Markus M. schrieb:
> ohne nennenswerte Temperatursteigerungen.

und warum ändern wenn es gut funktioniert?

von Markus M. (mmax)


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Timo G. schrieb:
> Ich denke nicht, da ja die inneren Lagen ihre Wärme nicht direkt an die
> Umgebung abgeben.

Das dachte ich mir ursprünglich auch. Aber wenn ich durch die 
Zusätzlichen Lagen im inneren größere, zusammenhängende Kupferflächen 
zusammenbekomme, könnte die Wärmeabfuhr schon besser werden. Aber da hab 
ich auch zu wenig Erfahrung.

> und warum ändern wenn es gut funktioniert?

Die Bauteile die den hohen Strom führen, könnten deutlich mehr, wenn da 
nicht die thermische Grenze wäre. Also versuche ich das zu optimieren um 
noch mehr Strom drüber zu bringen.

von Weingut P. (weinbauer)


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aktives Kühlerchen ... ist fast unglaublich was n Luftstrom bewirken 
kann

von Teo D. (teoderix)


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Markus M. schrieb:
> Das dachte ich mir ursprünglich auch. Aber wenn ich durch die
> Zusätzlichen Lagen im inneren größere, zusammenhängende Kupferflächen
> zusammenbekomme, könnte die Wärmeabfuhr schon besser werden. Aber da hab
> ich auch zu wenig Erfahrung.

Auf verdacht würde ich das auch nicht machen. Wenn sich da die Wärme 
zu sehr staut, kommts noch zur Delamination.

von Markus M. (mmax)


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Weingut P. schrieb:
> aktives Kühlerchen ... ist fast unglaublich was n Luftstrom bewirken
> kann

Das geht in dem Fall leider nicht.

von Bauform B. (bauformb)


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Markus M. schrieb:
> Aber wenn ich durch die
> Zusätzlichen Lagen im inneren größere, zusammenhängende Kupferflächen
> zusammenbekomme, könnte die Wärmeabfuhr schon besser werden.

Würde ich auch vermuten. Durch die größere Fläche wird aber auch weniger 
Wärme erzeugt, weil es niederohmiger wird. Und erstmal hast du ja die 
komplette Fläche der zusätzlichen Lagen zu Verfügung (naja, abzüglich 
Vias).

Ein anderer Effekt: Innenlagen werden oft aus 35um Kupferfolie gemacht, 
Außenlagen aus 18um plus mindestens 18um galvanisch aufgebrachtem 
Kupfer. Der spezifische Widerstand und die Schichtdicke sind 
unterschiedlich.

Bei 70A könnte man 2 Lagen mit 105um Kupfer plus einer "normalen" 
Huckepack-Platine für Treiber usw. in Erwägung ziehen.

35um, 4 Lagen werden je nach Stückzahl deutlich billiger oder teurer als 
70um, 2 Lagen.

von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

Markus M. schrieb:
> Aber wenn ich durch die
> Zusätzlichen Lagen im inneren größere, zusammenhängende Kupferflächen
> zusammenbekomme, könnte die Wärmeabfuhr schon besser werden. Aber da hab
> ich auch zu wenig Erfahrung.

Ich hab' da auch keine Erfahrung, aber wohin soll die Waerme denn 
abgefahren werden aus den inneren Lagen? Die muss ja ueber die 
Aussenlagen - ueber die Stirnseiten des PCB wird wohl kaum was 
nennenswertes laufen.

Je nach Groesse und weitern Faxen des PCB wuerde es hoechstens was 
bringen, auf 6..XX Lagen zu gehen bei Standard-cu-dicke, um dann 
insgesamt den Widerstand und damit die verheizte Leistung gegenueber 
4x35µ bzw. 2x70µ noch kleiner zu kriegen. Wird wohl eine reine 
Preisfrage des PCB Herstellers sein.

Gruss
WK

von Patrick B. (p51d)


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PCB mit Alu-Kern?
Ist halt nicht die 0815 Lösung, aber sicher was thermisches Management 
angeht eine der besten.

von Purzel H. (hacky)


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Es gibt auch noch Kupferkern Leiterplatten. Dass wird ein Kupferblech 
Stanzteil eingebettet.
Fuer noch mehr Strom kann man auch eine Kupferschiene anschrauben.

von Markus M. (mmax)


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Jetzt ist G. schrieb:
> Es gibt auch noch Kupferkern Leiterplatten. Dass wird ein Kupferblech
> Stanzteil eingebettet.
> Fuer noch mehr Strom kann man auch eine Kupferschiene anschrauben.

Ich habe bereits eine Kupferschiene auf der PCB für den positiven 
Leitungsstrang. Auf der Groundplane entwickelt sich die Wärme 
hauptsächlich und an einer bestimmten Stelle, wo der Trace recht schmal 
ist.

von greg (Gast)


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Markus M. schrieb:
> Aktuell verwende ich eine PCB mit beidseitiger 70um Kupferauflage mit
> vielen thermischen Vias.

Wir lassen über 100A über unsere Leiterplatte fließen und arbeiten je 
nach spezifischer Anforderung mit verschiedenen Tricks.

Schick doch mal ein Bild Deiner Leiterplatte um Deine spezifischen 
Probleme diskutieren zu können.

von Wühlhase (Gast)


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von greg (Gast)


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Wühlhase schrieb:
> https://www.leiton.de/sondertechnologie-kupferkern-ml.html

Es gibt mehrere Hersteller, die Lösungen in dieser Richtung anbieten. 
Nur machen alle es irgendwie anders und benötigen entsprechend 
spezifische Daten. Damit lässt sich die Hersteller später nur mit 
gewissem Aufwand wechseln.

Besser kann es sein, die eigene Applikation mit Standard-Lösungen zu 
realisieren.

Beispiel für eine 100A-Lösung:

Multilayer-Platine 4x70µm (ist noch recht preiswert und überall zu 
bekommen) in Verbindung mit über die Platine führende Kupferschienen 
(1-3mm dick). Auch sehr eigenwillige Formen der Schienen lassen sich 
mittels Wasserstrahlschneiden fertigen (bei vielen Anbietern relativ 
preiswert); die DXF-Daten dazu liefert EAGLE.

von Joachim B. (jar)


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Markus M. schrieb:
> Wäre es zwecks Wärmeabfuhr eventuell besser auf vier Lagen mit je 35um
> umzustellen?

nein, innen wird man die Wärme ja noch schlechter los!

wie gesagt wurde:

Bauform B. schrieb:
> Bei 70A könnte man 2 Lagen mit 105um Kupfer plus einer "normalen"
> Huckepack-Platine für Treiber usw. in Erwägung ziehen.

genauso würde ich es machen aber nicht

Weingut P. schrieb:
> aktives Kühlerchen ... ist fast unglaublich was n Luftstrom bewirken
> kann

Lüfter sind meist Mist, entweder zu laut, dann Staubsammler und 
irgendwann von Lagerschäden heimgesucht, wenn möglich meide ich diese, 
habe zu viele negative Erfahrungen mit Lüfter in Elektronik gesammelt, 
frücher waren es gerne die 30-40mm auf 486er CPUs die dem Board das 
frühzeitige Ende brachten, heute eher die Minilüfter in Notebooks die 
man kaum noch zum Reinigen zerlegt bekommt.

von Markus M. (mmax)


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greg schrieb:
> Beispiel für eine 100A-Lösung:
>
> Multilayer-Platine 4x70µm (ist noch recht preiswert und überall zu
> bekommen) in Verbindung mit über die Platine führende Kupferschienen
> (1-3mm dick). Auch sehr eigenwillige Formen der Schienen lassen sich
> mittels Wasserstrahlschneiden fertigen (bei vielen Anbietern relativ
> preiswert); die DXF-Daten dazu liefert EAGLE.

Genau so hab ich es jetzt auch gemacht. 3mm Kupferbleck mit Wasserstrahl 
schneiden lassen. Sehr kostengünstig und kann wie ein reguläres Bauteil 
per Hand bestückt werden.

von greg (Gast)


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Markus M. schrieb:
> enau so hab ich es jetzt auch gemacht. 3mm Kupferbleck mit Wasserstrahl
> schneiden lassen. Sehr kostengünstig und kann wie ein reguläres Bauteil
> per Hand bestückt werden.

Du kannst sie auch mit etwas Abstand von der Platine anschrauben. Siehe 
dazu zum Beispiel: 
https://www.we-online.com/web/de/electronic_components/produkte_pb/application_notes/powerelemente.php

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