Tach auch, eine Frage zur Leiterbahn als Kühlfahne: Verändern sich die Temperaturabgabe entscheident wenn man den Lötstopp weglässt?
Tendenziell wird sie schlechter, weil der Emissionsgrad von blankem Metall sehr niedrig ist. Keine Ahnung wie gut Lötstopp abschneidet, aber auf jeden Fall besser. Damit das prozentual wirklich etwas ausmacht, müsste die Platine gut heiß sein und die Umgebung kalt. Nur dann könnte max. die halbe Leistung per Strahlung abgegeben werden. Normal, im Gehäuse, dürfte es kaum etwas ausmachen. nicht schön, aber immerhin: https://www.adam-research.de/pdfs/PCB-Physik5.pdf
Gibt es dazu eigentlich keinen Artikel auf uc.net? Die Frage kommt gefühlt zweimal im Jahr (immerhin deutlich seltener als "wie kann ich diesen abgerissenen Stecker wieder anlöten?"). Es sind erst mal drei Wärmetransportmechanismen zu unterscheiden: * Wärmeleitung * Wärmestrahlung * Konvektion (d.h. Ableitung über bewegte Luft) Wie ein konkretes Bauteil oder eine konkrete Leiterplatte sich verhält, ist ungefähr so einfach zu beantworten wie "wie schnell komme ich mit dem Auto 100km weit?". Eine Leiterplatte an der Luft (also ohne Gehäuse) wird über Konvektion und Strahlung entwärmen, wobei Konvektion in der Regel dominiert. Leiterplatten und insbesondere das Kupfer darin sind recht gute Wärmeleiter, weswegen sich die Temperatur einigermaßen gleichmäßig darauf verteilt - durch Wärmeleitung. Hier hat dein Lötstopplack einen Einfluss, aber vermutlich irgendwo um die 10% - je nach Bedingungen. Wenn die Leiterplatte direkten Kontakt zu einem Metallgehäuse hat und dieses dann noch auf etwas Kühlendem befestigt ist (Wasserkühlung, große Metallplatte, ...), wird die Wärmeleitung dominieren. Dann ist dein Lötstopplack völlig egal. Wenn du stehende Luft und eher hohe Temperaturunterschiede hast, wird die Strahlung im Verhältnis viel ausmachen. Dann ist dein Lötstopplack nicht mehr egal. Bei temperaturkritischen Designs kommt man deswegen um eine Simulation oft nicht herum. Eine Aussage "ja/nein" hat daher den Aussagewert von "nachts ist es kälter als draußen."
Bauform B. schrieb: > Tendenziell wird sie schlechter, weil der Emissionsgrad von blankem > Metall sehr niedrig ist. Keine Ahnung wie gut Lötstopp abschneidet, aber > auf jeden Fall besser. Damit das prozentual wirklich etwas ausmacht, > müsste die Platine gut heiß sein und die Umgebung kalt. Nur dann könnte > max. die halbe Leistung per Strahlung abgegeben werden. Normal, im > Gehäuse, dürfte es kaum etwas ausmachen. > > nicht schön, aber immerhin: > https://www.adam-research.de/pdfs/PCB-Physik5.pdf Das ist für mich hoch interessant. Vor kurzem hat ein sehr erfahrener Kollege gemeint, dass sie (seine alte Firma) vor vielen Jahren experimentell nachgewiesen hätten, dass durch geöffneten Lötstopplack die Verlustwärme in der Leiterplatte besser (in die Luft) abgegeben werden kann. Zumindest erinnere ich das so. Deine Antwort und die Werte der Materialien / Oberflächen im PDF widersprechen dem ja erst mal. Allerdings: Es heißt im PDF auch: "Bei erzwungener Konvektion wird der Anteil der Strahlung sehr klein und kann vernachlässigt werden." Meine Interpretation daraus für folgendes (für mich reales!) Szenario: - Baugruppe wird aktiv durch einen Lüfter gekühlt (Umgebungstemperatur 85°C) - Bauteile mit hoher Eigenerwärmung bis zum Tg der LP, z.B. DPAK-MOSFET - Lötstopplack hat wie jedes Material einen thermischen Widerstand - Lötstopplack auf der Kühlfläche ist geöffnet, also die Oberfläche z.B. HAL beschichtet Fazit: Das Bauteil wird in diesem Fall besser gekühlt, weil durch die erzwungene Konvektion am geöffneten Lötstopplack der thermische Widerstand (also die Isolation) entfällt. Wer hat Einwände?
nur ich schrieb: > Baugruppe wird aktiv durch einen Lüfter gekühlt > (Umgebungstemperatur 85°C) Bei solchen Bedingungen kann man Strahlung wohl vergessen. Dann wirkt der Lötstopp wirklich als Isolierung. > Fazit: Das Bauteil wird in diesem Fall besser gekühlt, weil durch die > erzwungene Konvektion am geöffneten Lötstopplack der thermische > Widerstand (also die Isolation) entfällt. > Wer hat Einwände? Ziemlich überzeugend. Noch schlimmer: der Lötstopp gleicht kleine Unebenheiten der HAL-Oberfläche aus, der Luftstrom wird gleichmäßiger und der Wärmetransport schlechter; na gut, ein klein wenig. Man könnte kleine Speed Bumps aus Kupfer einbauen... Wo soviel Wärme produziert wird, gibt es evt. Stromschienen, die, wenn geschickt angeordnet...
Dave Jones hat da mal ansonsten auch ein Video mit Messung zu gemacht: https://www.youtube.com/watch?v=L9q5vwCESEQ
Die Wärmestrahlung ist nicht nur bei sehr hohen Temperaturen relevant, sondern auch schon im Bereich von deutlich unter 100°C. Jeder Heizkörper in Wohnräumen usw. ist lackiert und nicht etwa metallisch blank, und der Grund besteht in dem wesentlich höheren Emissionskoeffizienten von Lackschichten. Ansonsten wären gerade in schicken Hipsterwohnungen und repräsentativen Geschäftsräumen polierte oder gebürstete Edelstahlheizkörper an der Tagesordnung. Die Dicke einer Lötstopplackschicht (~10-20 µm) liegt in der Größenordnungen einer Handvoll Wellenlängen im relevanten Infrarotbereich und ist somit optimal für die Abgabe und Aufnahme von Wärmestrahlung. Schaut man sich eine deutlich warme Baugruppe mit einer Wärmebildkamera an, sieht man sofort, dass lackierte oder Kunststoffteile deutlich heller aufleuchten als Metallteile, auch bei nahezu identischer Temperatur.
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Bearbeitet durch User
Max G. schrieb: > Es sind erst mal drei Wärmetransportmechanismen zu unterscheiden: > * Wärmeleitung > * Wärmestrahlung > * Konvektion (d.h. Ableitung über bewegte Luft) Wärmeübergang fehlt in deiner Aufstellung.
Bauform B. schrieb: > Noch schlimmer: der Lötstopp gleicht kleine Unebenheiten der > HAL-Oberfläche aus, ... Dann müsste bei ENIG ein genau umgekehrte Effekt zu beobachten sein.
das Heizkörper lackiert sind, liegt eher daran, dass das Metall nicht der Umgebungsluft ausgesetzt wird. Man will ha nicht jedesmal braune Flecken auf der Hose wenn man dem Heizkörper zu nahe kommt.
Wolfgang schrieb: > Wärmeübergang fehlt in deiner Aufstellung. Naja, das ist doch das Gleiche wie die Wärmeleitung. Wenn das von einem Festkörper zum nächsten geht, dann ändert sich auf dem Weg eben die Wärmeleitfähigkeit, aber es bleibt weiterhin Wärmeleitung. Dann zum Lack: Das hat mehrere Komponenten: 1. Lack hat eine andere, meist dunklere Farbe als Metall und kann daher mehr Wärme abstrahlen. 2. Ist der Lack aber auch eine zusätzliche Schicht oben drauf mit einer bestimmten Dicke und Wärmeleitfähigkeit die schlechter ist als bei dem Metall. Was also ideal ist ist unklar. Kein Lack kann besser leiten bis zur Oberfläche, mit Lack strahlt besser ab. Vermutlich wäre es optimal wenn da eine möglichst dünne möglichst dunkle Lackschicht drauf wäre. Dann zur Farbe: Es gibt ja Heizkörper in Schwarz und Weiß, das ist auf der ersten Blick dumm weil ja Weiß weniger Wärme absorbieren und somit auch abstrahlen kann als Schwarz. Schwarze Heizkörper wären also optimal. Aber: Es geht nicht darum wie die Farbe für uns Menschen aussieht, sondern wie sie für IR Licht aussieht. Und da sind auch weiße Heizungslacke schwarz. Eine Heizung sieht also für den Menschen weiß aus, für IR Licht ist sie aber schwarz. Und somit kann die Heizung mit weißem Heizungslack ähnlich gut Wärme abstrahlen wie mit schwarzem Lack. Andreas S. schrieb: > in schicken Hipsterwohnungen und > repräsentativen Geschäftsräumen polierte oder gebürstete > Edelstahlheizkörper an der Tagesordnung. Habe ich schon gesehen, da würde ich gerne mal Zahlen sehen aber eigentlich müsste das schlechter sein als schwarzer oder weißer Lack. Bei der Platine würde ich also entweder sehr dünnen schwarzen Lack nehmen oder keinen Lack und dann entweder Kühlkörper drauf setzen oder Kühlfahnen anlöten.
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