Adam / Schmidt Elektronikkühlung

in Leiterplatten-Design und -Fertigung
1. Auflage 2021
ISBN: 978-3-8343-6281-0
Verlag: Vogel Communications Group GmbH & Co. KG
Format: PDF
Kopierschutz: 1 - PDF Watermark

E-Book, Deutsch, 262 Seiten

Für das thermisch richtige Design einer Leiterplattenbaugruppe gibt es kein Patentrezept. Fast jede Kühlungsaufgabe ist aufgrund der individuellen Gegebenheiten und spezifischen Anforderungen einzigartig. Das Fachbuch Elektronikkühlung zeigt für diese komplexe Herausforderung sowohl die theoretischen Grundlagen der Elektronikkühlung als auch den Weg zu praktischen Lösungsansätzen auf. Die Leserinnen und Leser erhalten mit der Medienkombination aus Buch plus E-Book das Know-how, eigene Projekte unter Berücksichtigung eines effizienten Wärmemanagements zu planen. Zudem lernen sie, Designkonzepte und Konstruktionen zur Elektronikkühlung kritisch zu hinterfragen und objektiv zu bewerten. Aus dem Inhalt: • Grundlagen zu Temperatur und Wärme • Wärmetransport durch Wärmeleitung • Die Leiterplatte als Kühlkörper und Wärmeübertrager • Wärmewiderstände von Bauteilen • Strombelastbarkeit von Leiterbahnen • Strom- und Temperatursimulation mit Layout • Kühlungshardware • Materialeigenschaften, Bauteile, Verbindungstechnik • Schäden durch Wärmeeinwirkung • Praxistipps zur einfachen Baugruppenanalyse • Layout und Konstruktion

Autoren/Hrsg.

Adam, Johannes

Schmidt, Wolf-Dieter

Fachgebiete

• Technische Wissenschaften Maschinenbau | Werkstoffkunde Technische Mechanik | Werkstoffkunde Technische Thermodynamik
• Technische Wissenschaften Elektronik | Nachrichtentechnik Elektronik Elektronische Baugruppen, Elektronische Materialien

Inhaltsverzeichnis

1;Titel;3
2;Copyright / Impressum;4
3;Vorwort;5
4;Inhaltsverzeichnis;7
4.1;1 Einleitung;11
4.2;2 Temperatur und Wärme;13
4.2.1;2.1 Physikalische Grundbegriffe;13
4.2.2;2.2 Arten der Wärmeübertragung;14
4.2.3;2.3 Elektrisches und thermisches Strömungsfeld;15
4.3;3 Von Watt zu Celsius;17
4.3.1;3.1 Wärmeübergangskoeffizient;17
4.3.2;3.2 Wärmewiderstand;20
4.4;4 Wärmeabgabe durch Konvektion und Strahlung;25
4.4.1;4.1 Konvektion;25
4.4.2;4.2 Korrelationen;28
4.4.3;4.3 Wärmestrahlung;31
4.4.4;4.4 Konvektion plus Strahlung;35
4.5;5 Wärmetransport durch Wärmeleitung;39
4.5.1;5.1 Wärmeleitung im Stab;39
4.5.2;5.2 Wärmewiderstand der Wärmeleitung;40
4.5.3;5.3 Spezifischer Wärmewiderstand;41
4.5.4;5.4 Widerstandschaltungen;41
4.5.5;5.5 Temperaturprofil;44
4.5.6;5.6 Randbedingungen;45
4.5.7;5.7 Thermischer Einfluss des Lötstopplacks;46
4.6;6 Die Leiterplatte als Kühlkörper;49
4.6.1;6.1 Konvektion und Wärmeleitung im Stab;49
4.6.2;6.2 Die orthotrope Leiterplatte I;50
4.6.3;6.3 Wärmespreizung eindimensional;52
4.7;7 Die Leiterplatte als komplexer Wärmeübertrager;63
4.7.1;7.1 Beispiele verschiedener Leiterplatten-Layouts;63
4.7.2;7.2 Orthotrope Wärmeleitfähigkeit II;70
4.8;8 Verbesserung der Baugruppenkühlung;73
4.8.1;8.1 IMS-Leiterplatten;73
4.8.2;8.2 Thermovias;73
4.8.3;8.3 Beispiel IWR6843;79
4.9;9 Wärmewiderstände von Bauteilen;81
4.9.1;9.1 ?-Junction-Ambient;81
4.9.2;9.2 Messung von ?JA nach dem Standard JESD-51;82
4.10;10 Strombelastbarkeit von Leiterbahnen;85
4.10.1;10.1 Strom, Leistung und elektrischer Widerstand;85
4.10.2;10.2 Die Richtlinie IPC-2221;88
4.10.3;10.3 Die Richtlinie IPC-2152;92
4.10.4;10.4 Charts aus numerischen Simulationen;93
4.11;11 Strom- und Temperatursimulation mit Layout;97
4.11.1;11.1 Wärmespreizung um die Leiterbahn;97
4.11.2;11.2 Lageneinfluss;98
4.11.3;11.3 Eckenströmung;99
4.11.4;11.4 Hochstrom Cu-Profile;100
4.11.5;11.5 Stromtragfähigkeit von Vias;102
4.12;12 Temperatur und Zeit;105
4.12.1;12.1 Aufheizkurve;105
4.12.2;12.2 Abkühlkurve;107
4.12.3;12.3 Transiente Stromheizung in analytischer Näherung;107
4.12.4;12.4 Transiente Stromheizung, numerische Simulation;111
4.12.5;12.5 Thermische Impedanz;112
4.13;13 Kühlungshardware;117
4.13.1;13.1 Gehäuse;117
4.13.2;13.2 Kühlkörper;122
4.13.3;13.3 Lüfter;129
4.14;14 Elektronik und Wärme;137
4.15;15 Materialeigenschaften;141
4.15.1;15.1 Metalle und Isolationsmaterialien;141
4.15.2;15.2 Leiterplattenmaterial;144
4.16;16 Bauteile;151
4.16.1;16.1 Wärmeabfuhr aus Bauteilen;151
4.16.2;16.2 Halbleiter;152
4.16.3;16.3 Bauteildaten und Temperatureinflüsse;160
4.16.4;16.4 Verlustleistungsangaben;161
4.17;17 Verbindungstechnik;165
4.17.1;17.1 Leitklebetechnik;165
4.17.2;17.2 Schweißtechnik;165
4.17.3;17.3 Einpresstechnik;166
4.17.4;17.4 Löttechnik;167
4.18;18 Schäden durch Wärmeeinwirkung;171
4.18.1;18.1 Leiterplattenmaterial;172
4.18.2;18.2 Lötstellen;176
4.18.3;18.3 Bauteile;179
4.19;19 Praxistipps zur einfachen Baugruppenanalyse;187
4.20;20 Leiterplatte – Schaltungsträger und Wärmeleiter;189
4.20.1;20.1 Funktion;189
4.20.2;20.2 Kostenaspekte;190
4.20.3;20.3 Durchkontaktierungen;191
4.21;21 Layout und Konstruktion – Hinweise undErfahrungen;209
4.21.1;21.1 Wärmeableitung;209
4.21.2;21.2 Konstruktionsbeispiele;220
4.21.3;21.3 Spezialfälle;234
4.22;Anhänge;239
4.23;Literaturverzeichnis;245
4.24;Stichwortverzeichnis;255
4.25;Schlusswort;237