Eingetrocknete Wärmeleitpaste....

[Magnet]

Frage eines Ahnungslosen: welche Komponente bewirkt eigentlich die elektrische Isolation von Transistor und Kühlkörper?

Die Wärmeleitpaste jedenfalls nicht. Üblich sind

- Glimmerscheibe
- Aluminiumoxidkeramikplättchen
- Kaptonfolie

zwischen Kühlkörper und Bauteil (Transistor, Diode, …)

Trotzdem sollte (in der Regel) die Wärmeleitpaste selbst auch besser nicht elektrisch leiten, denn sonst besteht die Gefahr, dass verschmierte Paste zu Kriechströmen bis Kurzschlüssen führt.

Gruß

Thomas

[timundstruppi]

Eine weitere Isolation erfolgt an Befestigungspunkt. Hier werden Kunststoffhülsen oder Pappringe untergelegt. Dadurch wird der Kontakt des Schraubenkopfes mit dem Metall des Transistors verhindert und durch die Zentrierung auch die Des Schaftes mit dem Metall. Manchmal werden auch mehrere Transen an ihrem isolierten Kunststoffgehäuse mit einer Metalllasche, die über mehrere Transen reicht verpresst.

WLP blutet aus, so kenne ich es und wird da durch noch pastöser. Sie einen schlechten Wärmewiderstand, wie auch die Glimmerscheibe. die Scheibe ist daher recht dünn. Ich kenne aus der Röhrenfernsehtechnik (70/80er) noch dicke Glimmerscheiben, die weit überstehen für den 1kV Boster. Ich hatte als Schüler mal ein Ferni zerlegt und ich mich über die große TO3 Scheiben gewundert.

Um zu einer Aussage zu kommen, müsste man einen unberührten alten Verstärker mal Stunden mit vielleicht 50% Nennlast gegen eine Widerstand mit einem Sinus bestreiben und dann mit einer Thermocam schauen. Dann die Paste erneuern und die Messung wiederholen. Gleiche Raumtemperatur, etc. vorausgesetzt. Bekommt man aber hin.

Da die WLP so dünn ist, wird sich der Widerstand in der Reihenschaltung aller Wärmewiderstände nicht signifikant bemerkbar machen.

Gruß TW

[hf500]

- Glimmerscheibe
- Aluminiumoxidkeramikplättchen
- Kaptonfolie

Moin,
und Silikonscheiben mit und ohne Gewebeverstaerkung.

Ich habe auch von Isolierscheiben aus Berilliumoxid gehoert. Wird in Unterhaltungsgeraeten eigentlich nicht eingesetzt, aber bei militaerischer und anderer kommerzieller (Hochfrequenz)-Technik sollte man damit rechnen. Und hoffen, dass Warnhinweise angebracht wurden, denn das Zeug ist gefaehrlich. Nicht der solide Keramikkoerper an sich, da reicht Haendewaschen, sondern der beim Zerbrechen entstehende Staub. Haeufiger findet man das BeO2 aber an/in Bauteilen selbst, weniger bei dem Montagezubehoer.

73
Peter

[scope]

Um zu einer Aussage zu kommen, müsste man einen unberührten alten Verstärker mal Stunden mit vielleicht 50% Nennlast gegen eine Widerstand mit einem Sinus bestreiben und dann mit einer Thermocam schauen. Dann die Paste erneuern und die Messung wiederholen. Gleiche Raumtemperatur, etc. vorausgesetzt. Bekommt man aber hin.

So einfach ist das nicht zu machen. Man müsste die selbe Wärmeleitpaste verwenden, die vor 25 Jahren vom Hersteller des Verstärkers verwendet wurde.
Den Vergleich über "Stunden" halte ich ebenfalls für ungünstig. Wenn man den ersten Einwand (identische Paste) mal aussen vor lässt, würde ich folgende Vorgehensweise vorschlagen:

Original KK mit dem seit 20 Jahren verbauten Transistor mit einer kleinen Schaltung verdrahten, sodass man einen definierten Kollektorstrom  von z.B. 2A erreicht.
Danach auf Raumtemperatur abkühlen lassen, und einen Temperatursensor auf die Oberfläche des Transistors (TO3P) kleben. Sein Wert steuert die Y-Achse eines Plots
Die X Achse wird mit Zeiteinheiten skaliert.
Einschalten, Plot nach z.B. 1 Minute speichern.
Transistor entfernen, mit frischer WLP wieder montieren.
Versuch wiederholen und vergleichen, ob die Wärme des TR besser, schlechter, oder in etwa genauso gut abgeleitet wurde.


Ich bin ja für so Manches zu haben, aber das wäre mir zur Wahrheitsfindung zu aufwendig, da am Ende immer die Frage bleibt, ob die Pasten überhaupt vergleichbar waren.

[timundstruppi]

Man würde so aber grob einen Anhaltspunkt haben, ob sich etwas verändert. Aber was erwartet man und vielleicht heben sich Effekte auf.

Mir wäre es auch zu aufwendig.

Gruß TW

[RealHendrik]

Meine unmaßgebliche Meinung dazu: Wärmeleitpaste dient definitiv nur dazu, die Oberflächenrauhigkeiten zwischen Halbleitergehäusen und Kühlkörpern zu füllen. Die wichtigste Eigenschaft der WLP ist folglich, dass deren Wärmeleitfähigkeit besser ist als die der Luft. Sie ist jedoch in aller Regel wesentllch schlechter als die Wärmeleitfähigkeit von Metallen, aus denen Halbleitergehäuse und Kühlkörper bestehen.

Da die Metall-Oberflächen-Rauhigkeiten im ALlgemeinen im Bereich weniger µm liegen, gilt auf jeden Fall: Wärmeleitpaste ist dünn - seehr dünn - aufzutragen. Und zwar so dünn, dass zwischen Halbleiter und Kühlkörper noch direkter Metallkontakt entsteht.

Aber ganz genau genommen, kann man im Hifi-Bereich die Wärmeleitpaste auch weglassen. Isolationselemente wie Glimmerscheiben und Silikonfolien sind auf jeden Fall vielfach dicker als die Obetrflächenrauhigkeiten, und trotzdem gewährleisten sie eine "einwandfreie" Wärmeableitung an den Kühlkörpern, obwohl deren Wärmewiderstand deutli9ch höher ist als von den hier eingesetzten Metallen. Die paar Mikrometer Oberflächenrauhigkeiten, die ohne WLP nut mit Luft "gefüllt" sind, machen den Kohl nicht fett.

[scope]

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Und zwar so dünn, dass zwischen Halbleiter und Kühlkörper noch direkter Metallkontakt entsteht.

Dann muss man aber laufend Sicherungen wechseln....... und hört nichts.

aber ganz genau genommen, kann man im Hifi-Bereich die Wärmeleitpaste auch weglassen.

DAs kann man bei Glimmer oder Keramik auf gar keinen Fall, und um "das" festzustellen genügt sogar der Zeigefinger.

Die paar Mikrometer Oberflächenrauhigkeiten, die ohne WLP nut mit Luft "gefüllt" sind, machen den Kohl nicht fett.

Doch, das machen sie, und das kann man -anders als beim Vergleich neue Paste gegen alte Paste- praxisnah untersuchen....Ich hab´s bereits getan, wobei natürlich auch hier die Planheit der Glimmerscheiben , der Aluminiumteile, und der Transistorbleche entscheidend ist.

Eine Verwendung von Glimmer ist "trocken" nicht ratsam, aber jeder darf es selbstverständlich so durchführen, wie er es für richtig hält.

[Magnet]

Aber ganz genau genommen, kann man im Hifi-Bereich die Wärmeleitpaste auch weglassen. Isolationselemente wie Glimmerscheiben und Silikonfolien sind auf jeden Fall vielfach dicker als die Obetrflächenrauhigkeiten, und trotzdem gewährleisten sie eine "einwandfreie" Wärmeableitung an den Kühlkörpern, obwohl deren Wärmewiderstand deutli9ch höher ist als von den hier eingesetzten Metallen. Die paar Mikrometer Oberflächenrauhigkeiten, die ohne WLP nut mit Luft "gefüllt" sind, machen den Kohl nicht fett.

Das ist ziemlich falsch. Hier mal ein paar Wärmeleitfähigkeiten:

Stickstoff stellvertretend für "Luft". Ausgehend von 10µm Luft sind die Dicken von Glimmer , Fischer WLPF Wärmeleitpaste und Keramik berechnet, welche die gleiche Wärmeleitfähigkeit wie eine 10µm dicke Luftschicht (natürlich ohne Konvektion) haben. Ja, das sind 9.6mm bei Keramik.

Code:

Material     Wärmeleitf. (W/(m*K)   Dicke (µm)
Stickstoff        0.026                10
Glimmer           0.5                 192
Fischer WLPF      0.7                 269
Al2O3-Keramik    25                  9615

Bitte nicht vergessen, dass es auf beiden Seiten der isolierenden Scheibe Luft gibt, wenn Wärmeleitplaste fehlt.

Gruß

Thomas

[scope]

Ich konnte es nicht lassen, und habe ein paar Experimente durchgeführt. Absolut "quick & dirty".

Aus einem ca. 25 Jahre alten Verstärker stammt der KK samt den darauf montierten Transistoren. Einer davon dient als Testmuster. Die TRansistoren sind direkt (ohne Isolation) auf einem Blech montiert, welches dann isoliert auf dem KK montiert wurde. Letztendlich spielt das für den VERGLEICH aber keine Rolle.



Der Transistor wurde so beschaltet, dass genau 40 Watt verbraten werden. Ein aufgeklebter NTC mit exakt 5 Kohm (+/- 5 ohm) bei Raumtemperatur ist an das AP DCX127 angeschlossen. Die Meßdauer beträgt jeweils 180 Sekunden.


Erster Durchgang, Originalpaste, 30 Jahre alt und trocken wie ein Martini.   Der Transistor musste nach  dem ersten Durchgang mit etwas Gewalt abgehoben werden....Schön verbacken.



Im Vergleich dazu nach gründlicher Reinigung mit silikonfreier WLP von Fischer. Kein besonders teures Produkt



Die Schraube wurde immer mit dem gleichen Moment ..."aus dem Handgelenk"  angezogen.

Rot: Originalpaste, Blau, frische Paste.




Zweiter Durchgang...
Während der Transistor im ersten Durchgang ohne Isolierscheiben direkt auf dem Zwischenblech montiert war, wird jetzt zusätzlich.....

* Eine Glimmerscheibe mit WLP
*Eine Klimmerscheibe ohne WLP
* Eine Silikonscheibe "grau"
* Eine Silkon (?) scheibe Beige"

....verglichen



Die Scheiben sind neu, aber liegen schon ein paar Jahre. Die graue Silikonscheibe ist relativ dick und nachgiebig. Ich habe den Eindruck, dass sich der Transistor beim Anziehen im Bereich der Bedrahtung hebt...Keine guten Voraussetzungen.


 Alle sonstigen Parameter bleiben gleich....Die Abkühlphase dauert dank einem Tischgebläse jeweils "nur" 5 Minuten, sodass jeder Test mit exakt 5 Kohm beginnt.


Von oben nach unten...

Rot: Glimmerscheibe mit WLP -->Temperatur am ntc nach 180 s ca. 47 Grad. Ohne die zusätzliche Scheibe waren es im ersten Durchgang gerade mal 40 Grad.
Cyan: Silikonscheibe beige  ---> 50 Grad
Blau: Glimmer , trocken ohne WLP --> 56 Grad
Grün: Silikonscheibe grau, wobei das schon rein mechanisch nicht gut aussah. Der Transistor bleibt beim Anziehen nicht parallel zum KK und erhält im Bereich der Bedrahtung zu wenig Anpressdruck.  ---> 62 Grad

[DIYLAB]

Ich konnte es nicht lassen, und habe ein paar Experimente durchgeführt.

Kaum zu glauben !

[timundstruppi]

Danke für die Versuchsreihen!

Also:
WLP erneuern bringt nicht viel bis nichts
Nötig ist sie aber und besser als die Silikonauflagen.

Gruß TW

[scope]

Das alles ist natürlich nicht allgemeingültig. Es gibt viele Sorten Silikonscheiben und auch unterschiedliche Stärken bei Glimmer und Silikon.

[timundstruppi]

Das alles ist natürlich nicht allgemeingültig. Es gibt viele Sorten Silikonscheiben und auch unterschiedliche Stärken bei Glimmer und Silikon.

Aber der Trend ist doch eindeutig erkennbar.

WLP ist besser als Silikon.

Und Hochvolt Glimmer muss man nicht bei Hifi nehmen.

Gruß TW

[scope]

Der Aufbau steht noch. Eventuell werde ich noch zwei weitere sorten Silikonpads austesten.  Mal sehen, ob wenigstens eine mir zur Verfügung stehende Variante zu 100% an die verwendete Glimmerscheibe +wlp herankommt.

[Silomin]

Hatte mir die letzte WLP bei Conrad gekauft. Der Verkäufer empfahl mir die etwas teurere WLP, da sie durch den höheren Kupferanteil besser die Wärme leiten würde. Sind die Unterschiede da wirklich so eklatant ?

[scope]

Ich würde aus dem Bauc hheraus vermuten, dass man bei meinem Versuchsaufbau durch unterschiedliche Pasten am Ende der Messung eine Differenz von vielleicht 1-2 Grad erreichen kann.
Wenn überhaupt....Ich habe leider keine teure WLP .
Die Preise variieren ja ganz gewaltig. 20 Gramm für 3 € ....oder auch für 20 €.

Die teuren Pasten sind ganz offensichtlich für die Bedürfnisse von Computerpozessoren oder gpu´s entwickelt worden. Da hier im Gegensatz zu einem Transistor kein Glimmer verwendet werden muss, wirken sich eventuelle Vorteile viel deutlicher aus. Sobald man eine Glimmerscheibe verwendet, wird sich der Vorteil vermutlich .....relativieren.

Ich sehe auch keinen Bedarf im Hifibereich. Weitere Silikonfolien werde ich nachher aber nochmal vergleichen. Irgendwas sollte doch die Glimmerscheibe übertreffen oder zumindest gleichziehen. Der große Vorteil ist wohl der Wegfall der Matscherei.

[Magnet]

Irgendwas sollte doch die Glimmerscheibe übertreffen

Das sollte auf Kapton (z.B. von Fischer) zutreffen. Die spezifische Wärmeleitfähigkeit ist ähnlich der von Glimmer, aber die Scheiben sind sehr dünn (und vergleichsweise teuer).

[Tobifix]

Haben auch bessere Werte. Die Silikon Scheiben von Fischer liegen auf dem Niveau von Glimmer Scheiben
Nachteil teuer ,Vorteil keine matscherei mit der weißen Paste

Grüße

[scope]

Das sollte auf Kapton (z.B. von Fischer) zutreffen. Die spezifische Wärmeleitfähigkeit ist ähnlich der von Glimmer, aber die Scheiben sind sehr dünn (und vergleichsweise teuer).

Davon habe ich einen Restbestand Für TO-3 da. Hauchdünne Kaptonfolie in der typischen Honigfarbe mit einer ebenfalls hauchdünnen Ummantelung aus Silikon(?) . Sind nicht "wiederverwendbar", weil sich dann die Beschichtung löst.

Was ich abschliessend eben noch probiert habe:
Silikonscheiben mit Gewebeeinlage. Relativ dick und fest, ist deutlich schlechter als die beige, dünnere Silikonfolie weiter oben.
Dann noch eine Scheibe aus grauem Silikon, dünner als die erste graue weiter oben. Zusätzlich habe ich den Transistor mit einer mini-Zwinge im Bereich der Bedrahtung angezogen.

Kein Überflieger.....Liegt immer noch deutlich schlechter schlechter als Glimmer + billig WL . Beinahe so "schlecht" wie Glimmer ohne wlp.

Hab´den Zirkus jetzt abgebaut.

[winix]

silikonfreie WLP von Fischer.
Kein besonders teures Produkt

ist diese WLP das Produkt der Wahl?
oder gibt es Empfehlungen?

[scope]

Wenn man die Paste für altes "Geraffel" , und nicht für die GPU modernster Grafikkarten verwenden möchte, dann ist diese Paste (wie jede andere) eine Empfehlung wert.

[winix]

jou, uralt-Zeugs, also bestell ich sowas

[hf500]

Moin,
die Silikonfreie, die ich kenne, besteht aus "gefuelltem" Mineraloel. Gefaellt mir irgendwie nicht sonderlich. Ist diese Mixtur fuer silikonfreie Paste allgemeingueltig?

73
Peter

[Magnet]

Falls du mit "gefüllt" Aluminiumoxid oder Zinkoxid meinst, dann würde ich das für normal halten. Wenn man die (Sicherheits-) Datenblätter anschaut, steht gern was von synthetic fluids. Das Öl oder Fett dürfte also häufig synthetisch sein. Evtl. kann manchmal auch ein organisches Lösemittel dabei sein, um die Paste beim Auftrag etwas weniger zäh zu machen.

Was gefällt dir an Mineralöl nicht?

Lustig auch immer wieder die Frage: Warum silikonfrei? Ich kannte da bisher nur die Begründung: Bildung von dünnsten (isolierenden) SiO2-Schichten auf Kontakten von Schaltern und Relais. Neulich ist mir allerdings auch die Begründung "mögliche Probleme beim Lackieren" begegnet.

Gruß

Thomas

[timundstruppi]

Silikonspray und Dieselabgase können Lackierungen wirklich stören.
Silikonspray in Leiterplattenwerken oder irgendwelchen COB COC-Verfahren sind äußerst qualitätsmindernd.
Es gibt wirklich Fette und Öle, die bluten einen halben Meter, sogar aus Gefäßen ala kommunizierende Röhren