Die Leiterplatte als Kühlkörper nutzen

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ADAM Research Berechnungen und Dienstleist.

Einfluss der Innenlagen

Noch einen zweiten, allerdings gewaltigen Irrtum enthält die IPC-2221 beim Teildiagramm für so genannte Internal Conductors. Demnach soll eine Leiterbahn auf einer Innenlage ein Derating des Stromwerts um (exakt!) 50% haben. Das ist schlichtweg falsch. Tatsächlich könnten Innenlagen sogar besser als Außenlagen gekühlt werden, sollten sich massive Lagen in nächster Nachbarschaft darüber oder darunter befinden. Durch den Fertigungsprozess gelaufene Innenlagen sind in der Regel dünner (vielleicht 25 µm), sodass dieser leichte Vorteil wieder kompensiert wird.

Die alte IPC-2221 befand sich 11 Jahre in Revision und ist jetzt als IPC-2152 im September 2009 neu erschienen. Dort werden die neuen Messungen an zeitgemäßen Leiterplatten zusammengefasst. In der IPC Pressemitteilung heißt es: „das Hauptdokument bestimmt allgemeine konservative Richtlinien für die Bestimmung von Stromleiterstärken und enthält einfache Diagramme, die Prüfergebnisse für sowohl interne als auch externe Leiter in Luft- und in Vakuumumgebungen darstellen.“

Auf das Leiterbild zugeschnittene Stromtragfähigkeitskurven

Stromtragfähigkeitskurven, die genau auf ein bestimmtes Leiterbild und einen bestimmten Leiterplattenaufbau zugeschnitten sind, kann man nicht in einer Richtlinie zu finden hoffen. Dazu bedarf es genauer Detailberechnungen. Dafür wird die räumlich aufgelöste Strom- und Spannungsverteilung aus dem Ohmschen Gesetz berechnet und als Wärmeleistung für eine Temperaturberechnung weiterverwendet. Wegen der Temperaturabhängigkeit des elektrischen Widerstands von Kupfer bedarf es zusätzlich der Rückkopplung. Ein Beispiel dafür zeigt Bild 3. Die gezeigten Detailberechnungen werden zur Zeit als Dienstleistung bei Adam Research durchgeführt.

Literatur

[1] Adam, J.; PLUS 4, 1669-1673 (2002)

[2] Adam, J.: GMM-Fachbericht 44, 117-123 (2004)

*Dr. Johannes Adam bietet Berechnungen und Technologieberatung rund um das Wärmemanagement von Elektronik bzw. zur Elektronikkühlung an und ist zukünftiger Technischer Leiter bei Alpha Numerics.

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