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Elektronikkühlung - in Leiterplatten-Design und -Fertigung
von: Johannes Adam, Wolf-Dieter Schmidt
Vogel Communications Group GmbH & Co. KG, 2021
ISBN: 9783834362810 , 262 Seiten
Format: PDF, OL
Kopierschutz: Wasserzeichen
Titel
3
Copyright / Impressum
4
Vorwort
5
Inhaltsverzeichnis
7
1 Einleitung
11
2 Temperatur und Wärme
13
2.1 Physikalische Grundbegriffe
13
2.2 Arten der Wärmeübertragung
14
2.3 Elektrisches und thermisches Strömungsfeld
15
3 Von Watt zu Celsius
17
3.1 Wärmeübergangskoeffizient
17
3.2 Wärmewiderstand
20
4 Wärmeabgabe durch Konvektion und Strahlung
25
4.1 Konvektion
25
4.2 Korrelationen
28
4.3 Wärmestrahlung
31
4.4 Konvektion plus Strahlung
35
5 Wärmetransport durch Wärmeleitung
39
5.1 Wärmeleitung im Stab
39
5.2 Wärmewiderstand der Wärmeleitung
40
5.3 Spezifischer Wärmewiderstand
41
5.4 Widerstandschaltungen
41
5.5 Temperaturprofil
44
5.6 Randbedingungen
45
5.7 Thermischer Einfluss des Lötstopplacks
46
6 Die Leiterplatte als Kühlkörper
49
6.1 Konvektion und Wärmeleitung im Stab
49
6.2 Die orthotrope Leiterplatte I
50
6.3 Wärmespreizung eindimensional
52
7 Die Leiterplatte als komplexer Wärmeübertrager
63
7.1 Beispiele verschiedener Leiterplatten-Layouts
63
7.2 Orthotrope Wärmeleitfähigkeit II
70
8 Verbesserung der Baugruppenkühlung
73
8.1 IMS-Leiterplatten
73
8.2 Thermovias
73
8.3 Beispiel IWR6843
79
9 Wärmewiderstände von Bauteilen
81
9.1 ?-Junction-Ambient
81
9.2 Messung von ?JA nach dem Standard JESD-51
82
10 Strombelastbarkeit von Leiterbahnen
85
10.1 Strom, Leistung und elektrischer Widerstand
85
10.2 Die Richtlinie IPC-2221
88
10.3 Die Richtlinie IPC-2152
92
10.4 Charts aus numerischen Simulationen
93
11 Strom- und Temperatursimulation mit Layout
97
11.1 Wärmespreizung um die Leiterbahn
97
11.2 Lageneinfluss
98
11.3 Eckenströmung
99
11.4 Hochstrom Cu-Profile
100
11.5 Stromtragfähigkeit von Vias
102
12 Temperatur und Zeit
105
12.1 Aufheizkurve
105
12.2 Abkühlkurve
107
12.3 Transiente Stromheizung in analytischer Näherung
107
12.4 Transiente Stromheizung, numerische Simulation
111
12.5 Thermische Impedanz
112
13 Kühlungshardware
117
13.1 Gehäuse
117
13.2 Kühlkörper
122
13.3 Lüfter
129
14 Elektronik und Wärme
137
15 Materialeigenschaften
141
15.1 Metalle und Isolationsmaterialien
141
15.2 Leiterplattenmaterial
144
16 Bauteile
151
16.1 Wärmeabfuhr aus Bauteilen
151
16.2 Halbleiter
152
16.3 Bauteildaten und Temperatureinflüsse
160
16.4 Verlustleistungsangaben
161
17 Verbindungstechnik
165
17.1 Leitklebetechnik
165
17.2 Schweißtechnik
165
17.3 Einpresstechnik
166
17.4 Löttechnik
167
18 Schäden durch Wärmeeinwirkung
171
18.1 Leiterplattenmaterial
172
18.2 Lötstellen
176
18.3 Bauteile
179
19 Praxistipps zur einfachen Baugruppenanalyse
187
20 Leiterplatte – Schaltungsträger und Wärmeleiter
189
20.1 Funktion
189
20.2 Kostenaspekte
190
20.3 Durchkontaktierungen
191
21 Layout und Konstruktion – Hinweise undErfahrungen
209
21.1 Wärmeableitung
209
21.2 Konstruktionsbeispiele
220
21.3 Spezialfälle
234
Anhänge
239
Literaturverzeichnis
245
Stichwortverzeichnis
255
Schlusswort
237
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