Hello, Guest the thread was called5.9k times and contains 8 replays

last post from schnaggels at the

Messung zum Thema Wie warm werden unsere Chips

  • Es wurde schon viel diskutiert was Kühlung an Lebensdauer bringt oder wie viel die
    entfernung der Abschirmung bringt, ich denke es wurde mal zeit für messungen...




    Etwas die Grundlagen...


    Erklärung Aufbau DIL Gehäuse:
    Die Gehäuseform der C64 Chips ist "Dual in-line package".
    Der Gehäusegrundstoff ist aus Epoxydharz das mit Füllstoffen (ca.75-80%) angereichert ist.
    Es Gibt zwar auch Gehäuse aus echtem Temoplastischen Kunststoff, wurde aber nach meinem Wissen nicht bei Commodore verwendet.


    Der Leadframe ist bei den MOS Chips aus Kupfer das mit weiteren Metallen oberflächenveredelt ist.
    Vorteil des Kupfer Leadframe ist die Relativ gut Wärmeleitfähigkeit.
    Leider gibt es auch nachteile durch die starke wärmeausdehnung des Kupfers (16,8 10-6/K) im vergleich 0,65 bis 0,92 10-6/K der Epoxy Masse.


    Häufige Temperturwechsel führen zu Haarissen im Gehäuse und undichtigkeiten an der Leadframe/Epoxy schnittstelle, was die Alterung der Chips stark beschleunigt.


    Desweitern kann Epoxy Wasser aufnehmen was den "Popcorn" Effekt begünstigt,
    das bedeutet das Platzen des Gehäuses durch wasserdampf.

  • Durchführung Messung:


    Was für eine Temperratur ist für uns Interessant?


    Gehäuse Oberfläche?
    Anschlußpins?
    Temperatur des Silizium Die?


    Die Komponente die Temperaturmäßig interessant ist, ist der Silizium Die im Chip.
    Leider ist es nicht Einfach eine Messung zu machen ohne Spezialwerkzeug.


    Mit einem Spezialfräser wird von der Unterseite des Chips eine kleine öffung gefräst bis der Leadframe unter dem
    Silizium Die zugängig ist, bei dieser Meßstelle liegen wir mit unserer Meßperle nur ca. 1 bis 1,5 mm von der
    Aktiven Chipfläche. Eine normale Bohrstelle würde zu 99% den Chip zerstören!


    Die Meßperle wird mit leichten Druck an den Leadframe gepresst und die Öffnung im Gehäuse mit Epoxyd harz vergossen.
    Durch den geringen Kabelquerschnitt der Meßleitung und der minimalen wärmekap. der Meßperle wird der Meßwert nur minimal verfälscht.
    Die Verwendete Epoxy Harz hat vergleichbare eigenschaften wie das Original Material.

  • Die Oberflächentemperatur des SID Gehäuses bzw. des Kühlkörpers wird mit einem Pyrometer gemessen, diese art der Messung ist berührungslos und recht ungenau (abweichungen von +/- 10%)


    Die Innentemperatur des C64 Gehäuses wird an drei stellen in der Luft gemessen:
    1. Messstelle zwischen den beiden 6526 CIA, ca. 5mm über Chiphöhe
    2. Messstelle bei der Drossel nähe Hauptschalter 10mm über Leiterplatte
    3. Messstelle zwischen den Ram Bausteinen ca. 5mm über der Chiphöhe


    Der Mittelwert wurde als Lufttemperatur Innen angenommen.





    Verwendete Hardware;
    ASSY 250407 Rev. B
    SID 6581 3284


    Brotkasten Gehäuse mit Alter Silbenener Pappschirmung ohne Lüftungslöcher
    C64 II Gehäuse mit Neuer Silbener Pappschirmung mit Belüftungslöchern (Original zum Gehäuse)


    IC Kühlkörper Typ "Reichelt V 5619E"
    Wärmeleitpaste Weiß Standard


    Alle Messungen erfolgten auf einem Holztisch (Wie bei den meisten Usern im einsatz)



    Um die Grenzen der Kühlmöglichkeiten auszutesten und auch die Vorteile von Teuren wärmeleitpasten zu überprüfen wurden noch sondermessungen durchgeführt:


    Unter anderem ein Vergleich von normaler billig wärmeleitpaste und teurer Silber Wärmeleitpaste.


    Was kann mit einem Optimalen Kühlkörper mit Lüfter oder einem luftstrom ereicht werden.

  • Die Messergebnisse:


    Core = Silizium Die Temperatur
    Delta = Temperatur Differnz zwischen Umgebungsluft aussen und Silizium Die
    Luft = Lufttemperatur ausserhalb C64 Gehäuse
    Oberfläche = Oberflächentemperatur SID oder Kühlkörper
    Innenluft = Lufttemperatur innerhalb des Gehäuses



    Edit:
    Die Meßergebnisse sind nochmals besser lesbar im Anhang, irgendwie schluckt was Forum Spaces.


    Edit by FXXS: [ code ] Tag gesetzt

  • Quote

    Original von AREA51HT
    Die Meßergebnisse sind nochmals besser lesbar im Anhang, irgendwie schluckt was Forum Spaces.


    Die Spaces sind da, aber kleiner als die anderen Buchstaben.
    Ist halt kein monospaced Font.
    Müsstest Du CODE drumherum tun.

  • Das nenne ich doch mal einen spitzenmässigen Test, vielen Dank für den Aufwand. Also: Silberpappen raus!
    Bleiben für mich nur 2 Fragen offen:
    - was ist mit "loser Kühlkörper" gemeint?Hoffentlich nicht das, was ich denke...
    - wie bekomme ich jetzt einen Skythe Ninja an den SID geschnallt? :bgdev

  • @AREA51HT
    Eben erst gefunden, Respekt - was für eine tolle Arbeit :bia


    Na dann geh ich mal in den Bastelschränken nach Kühlkörpern suchen, hab sogar eine ungefähre Vorstellung wo etwa in den 4 Schränken :@1@:


    Der SID im C64 hat das auf jeden Fall verdient :dafuer: Im flachen C128 ist das Abschirmblech ja auch schon auf die "heißen" Kandidaten abgewinkelt...


    Gruß,
    Thomas