Wie reagiert Kunstoff auf Dielektrikum

Hi,

Leider hatte ich nie Chemie und werde in Google auch nicht fündig um eine konkrete Antwort bzw. Formel für die berechnung zu erhalten.

Zu meiner Frage: Wie reagiert z.B. Kunstoff der einer Platine aus einem Computer auf Dielektrikum/Mineralöl. Die eigenschaften des Minerlöls sind mir zum Teil bekannt wie zum Beispiel: Kühlung und Schmierung. Was noch relevant wäre ist wie sich die einzelnen Elemente der Platine auf das Öl reagieren (Verschleißeigenschaften).

Hoffe ich konnte so gut wie möglich meine Frage formulieren.

Wie reagiert Kunstoff auf Lösungsmittel
Der Hauptanteil ist hier die chemische Beständigkeit des heute üblichen Expoxy-Materials gegenüber Mineralöl.

http://de.wikipedia.org/wiki/Leiterplatte

http://de.wikipedia.org/wiki/Epoxidharz

https://www.google.de/search?client=opera&rls=de&q=b…

https://www.google.de/search?client=opera&rls=de&q=b…

wie sich die einzelnen Elemente der Platine auf das Öl
reagieren (Verschleißeigenschaften).

Ähem. Soll die Leiterplatte auch mechanisch beansprucht werden?

Gruß

Stefan

Die Leiterplatte soll prinzipiell ein Ölbad in Mineralöl nehmen und zwar so lange bis sie ihre funktion nichtmehr ausführen kann. Ließe sich das berechnen oder abschätzen?

Mein Ziel ist es, Elektronische teile in Computersysteme zu kühlen mittels Mineralöl oder Dielektrikum. Wenn es nicht möglich ist über längere Zeit die Leiterplatten zu kühlen da der verschleiß zu groß wäre, ist meine nächste aufgabe eine Lösung zu finden, wie ich die Leiterplatten beschichten kann um die haltbarkeit heraus zu zögern.

Mein Ziel ist es, Elektronische teile in Computersysteme zu
kühlen mittels Mineralöl oder Dielektrikum. Wenn es nicht

Ein erster Weg wäre, Anleihen bei der bekannten Transformatorenkühlung
mit Mineralöl
http://de.wikipedia.org/wiki/Transformatoren%C3%B6l

zu nehmen.
Wie sich die verschiedenen Elektronischen teile zusammen mit Platinen aus Hartpapier bzw. epoxyd Verhalten, kann man nur mit Hilfe eines langzeitversuchs unter Praxisbedingungen für den einzelfall Prüfen.

Hallo

Jetzt kann man die Frage verstehen.
Verschleiß ist jedoch mehr der Tribologie(Reibung) zugeordnet, weniger der Alterung von elektronischen Bauteilen.

Öl ist nicht besonders agressiv. Das Epoxid der Platine dürfte die wenigsten Probleme machen. Du weißt jedoch nicht, woraus die ganzen anderen Bauteile bestehen.

Dann gibt es ein anderes größeres Problem, die Kapazität zwischen den Leitungen wird erhöht. Ein Radio oder ein Computergerät wird normal nicht mehr funktionieren. Erst besondere Konstruktionen funktionieren auch im Ölbad. Wo allerdings eine Luftkühlung bereits ausreichte.

Als Alternative bieten sich z.B. Wasserkühlungen für CPU’s an.

MfG
Matthias

Hi,

Warum wird die Kapazität der leitungen erhöt?
Das Mineralöl dient in dem fall als Isolator und als kühler.
Dielektrikum die verfeinerte Version des Mineralöls wird in meinen Beruf bei Drahterosionsmaschinen ( http://de.wikipedia.org/wiki/Drahterosion ) verwendet.

Ich werde so bald wie möglich einen Praktischen Versuch starten und halte euch auf dem laufenden.

Hallo

Hier steht u.A., warum die Kapazität zwischen 2 Leitungen erhöht wird:
http://www.techniklexikon.net/d/dielektrizitaetskons…

Man beachte die Dielektrizitätskonstante von Petroleum und Luft.

MfG
Matthias

Hallo Fragewurm,

Die Leiterplatte soll prinzipiell ein Ölbad in Mineralöl
nehmen und zwar so lange bis sie ihre funktion nichtmehr
ausführen kann. Ließe sich das berechnen oder abschätzen?

  • Nur wenn man die verwendeten Materialien aller Bauteile kennt!
  • Elektromechanische Bauteile, wie Schalter, Relais und Potentiometer werden Pobleme machen. Bei Schaltern/Relais kommt es aber auch noch auf die geschalteten Spannungen und Ströme an.
  • Falls sich Trimm-Kondensatoren auf der Platine befinden, wird die Schaltung nicht funktionieren, bzw. kann evtl. im Öl neu abgeglichen werden.
  • Die Isolationslacke von Spulendrähten sind vermutlich auch nicht ölresistent, das ergibt dann Windungsschlüsse.

Das praktische Problem ist, dass die Bauteilhersteller selber keine Erfahrung mit einer solchen Anwendung haben und somit keinerlei Datenbasis für irgendwelche Berechnungen vorhanden ist.

Mein Ziel ist es, Elektronische teile in Computersysteme zu kühlen
mittels Mineralöl oder Dielektrikum. Wenn es nicht möglich ist über
längere Zeit die Leiterplatten zu kühlen da der verschleiß zu groß
wäre, ist meine nächste aufgabe eine Lösung zu finden, wie ich die
Leiterplatten beschichten kann um die haltbarkeit heraus zu zögern.

Das kann auch kontraproduktiv werden. Die Beschichtung erhöht den Wärmewiderstand, sodass der Gewinn durch das Öl, zumindest teilweise, wieder zu Nichte gemacht wird.

MfG Peter(TOO)

Hallo!

Die Leiterplatte soll prinzipiell ein Ölbad in Mineralöl
nehmen und zwar so lange bis sie ihre funktion nichtmehr
ausführen kann. Ließe sich das berechnen oder abschätzen?

Zu viele Materialien sind beteiligt, deren Eigenschaften unter den speziellen Bedingungen unbekannt sind. Auch die Hersteller der Bauelemente sind dazu i. d. R. nicht aussagefähig.

Wenn das umgebende Medium nicht Luft ist (auch darin können zuweilen Stoffe enthalten sein, die für Überraschungen gut sind), sondern z. B. ein Öl, ist von vornherein nur gewiss, dass sich alle möglichen Kapazitäten, etwa zwischen Leiterbahnen und zwischen Bauelementen, vergrößern. Das liegt an der im Vergleich mit Luft größeren Dielektrizitätszahl des Mediums. Zudem werden vermutlich manche Kunststoffe aufgehen wie ein Hefekuchen (bildlich, aber sehr zutreffend). Es gibt zahllose verschiedene Öle, die in sehr unterschiedlicher Weise auf Werkstoffe wirken.

Dein Problem ist keineswegs besonders ungewöhnlich. Abgesehen von natürlich auch etlichen bekannten Unverträglichkeiten hat man es i. d. R. mit so vielen Materialien zu tun, dass nur der Versuch klug macht. Dazu bedient man sich einer einfachen Zeitraffermethode: Man lege die bestückte Leiterplatte mit ihrer bunten Materialmixtur ins Ölbad mit genau der zu testenden Ölsorte (weil eben verschiedene Öle sehr unterschiedliche Eigenschaften besitzen), das Ganze in den Materialprüfschrank und lasse Temperaturzyklen ablaufen, z. B. -20°C bis +60°C. Dann merkt man spätestens nach wenigen Tagen und einigen Dutzend Zyklen, was sich da alles verändert und auflöst. Von manchen angeblich ölresistenten Teilen werden nur noch unförmige Gebilde übrig bleiben.

_Aus dem Nähkästchen: Vor Jahren brauchte ich einen ölresistenten Faltenbalg für das Entwicklungsmuster eines Sensors. Klar, sowas kann man selber gießen, aber Formherstellung für ein Einzelstück erschien mir zu viel Aufwand zu sein. Deshalb hielt ich es für naheliegend, millionenfach eingesetzte Faltenbälge zu verwenden, die fast nichts kosten und in ihrer gewöhnlichen Anwendung ölresistent sein sollten. Ich benutzte den Faltenbalg, der das Lenkgetriebe zur Spurstange eines Pkw abdichtet, baute meine Elektronik drumherum und legte die Anordnung im Ölbad in den Klimaschrank, um meine Elektronik Temperaturstress auszusetzen. Zu meiner Verblüffung wurde der Spurstangen-Faltenbalg immer größer und unförmiger und löste sich im Öl auf. Ich setzte aber kein Motorenöl ein, sondern Weißöl, das man in der Pharmazie als Abführmittel und in der Lebensmitteltechnik zum Schmieren von mit Lebensmitteln in Berührung kommenden Teilen verwendet. Seitdem weiß ich: Spustangen-Faltenbälge vom Opel-Kadett und Weißöl vertragen sich gar nicht :smile:.

Bei anderer Gelegenheit musste ich lernen, dass manche in der Optik gebräuchlichen Vergütungsschichten alle Tests überstehen, Radiergummitest, Salzwasser, Kochtest - alles bestens. Aber wehe, diese Schicht kommt mit destilliertem Wasser in Berührung und wird auch nur geringem Temperaturstress ausgesetzt. Binnen kürzester Zeit zerfressen.

Bei wieder anderer Gelegenheit (ich entwickelte über viele Jahre faseroptische Sensorik) ging es um die Reinigung von mit einer hauchdünnen Kunststoffschicht ummantelten Glasfasern. Funktionierte mit reinem Alkohol klaglos. Irgendwann benutzte ich aber Brennspiritus zur Reinigung. Funktionierte ebenso, aber nach längerer Zeit kam es zu gehäuften Ausfällen. Nach mühsamer Suche und erst nach Untersuchung von Materialunverträglichkeiten unter Temperaturstress stellte sich heraus, dass es Spiritussorten gibt, deren Vergällung zur Schädigung der Kunststoffschicht auf den Glasfasern führte. Nach solchem Mist kann man sich totsuchen.

Und weil das so ist, läuft in meinem Labor schon seit vielen Jahren gar nichts mehr ohne Materialprüfschrank und vielen Temperaturwechseln. Was darin absolut nicht kaputt gehen will, bekommt noch einen kräftigen UV-Strahler dazugestellt. Dann bleibt kaum etwas ganz, wenn es nicht gerade massive Metallteile sind (die zerlegen sich dann in Resonanz gebracht auf der Rüttelplatte). Manchen Leuten reicht auch das nicht. Die wollen zusätzlich Resistenz gegen Gammastrahlung nachgewiesen haben…_

Also: Nehme deine Elektronik, lege sie in die Ölsorte deiner Anwendung, nehme die Anordnung in Betrieb und lasse tagelang Temperaturzyklen durchlaufen. Hinterher weißt du, wo die Schwachstellen liegen. Eine andere sichere Möglichkeit, das herauszufinden, gibt es nicht.

Gruß
Wolfgang

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Ahoi!

Hier steht u.A., warum die Kapazität zwischen 2 Leitungen erhöht wird:

Eben - zwischen zwei Leitungen.
Zwischen zwei Leitungen auf einem Mainboard befindet sich aber keine Luft oder Öl, sondern in erster Linie Epxoy.
Ich will nicht ausschließen, das es einen Einfluss haben könnte, würde mich aber doch wundern.

Wie auch immer, der Frager ist nicht der erste, der auf so eine Idee kommt. Wir haben zu Studentenzeiten auch völlig übertaktete Rechner im Ölbad gekühlt - allerdings kein Mineralöl, sondern Silikonöl, chemisch nahezu innert und vor allem durchsichtig. Im Prinizp ging das auch, allerdings nicht so gut, wie erhofft: der deutlich höheren Wärmekapazität steht eine erheblich langsamere Abfuhr entgegen - das Zeug hat halt eine erheblich höhere Viskosität - so das nach ein paar Tagen Dauerbetrieb auch hier lokale Überhitzungserscheinungen auftraten. Allerdings haben wir nicht zwangsumgewälzt, das könnte die Lage entspannen.

Und bitte: Das war Ende der 80er, da hat man unter Leiterbahn und CPU noch was anderes verstanden als heute :smiley:

lg, mabuse

Hallo mabuse,

Eben - zwischen zwei Leitungen.
Zwischen zwei Leitungen auf einem Mainboard befindet sich aber
keine Luft oder Öl, sondern in erster Linie Epxoy.

Du vergisst z.B. die ganzen IC-Anschlüsse, da ist normalerweise nur Luft dazwischen.

Und bitte: Das war Ende der 80er, da hat man unter Leiterbahn
und CPU noch was anderes verstanden als heute :smiley:

Da waren die Signalfrequenzen noch unter 100MHz rum.

Heute ist das 10x bis 30x schneller (Ich meine nicht den Internen CPU-Takt, sondern SATA und Speicherbus usw.).

Bei diesen Frequenzen machen dann 1-2 pF schon einen rechten Unterschied.

MfG Peter(TOO)

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Moin Peter,

Du vergisst z.B. die ganzen IC-Anschlüsse, da ist normalerweise nur Luft dazwischen.

Shit, jo, da hast du recht. Aber da die ja eher kurz sind (moderne Ball-Grids nur noch Bruchteile vnm Millimeter) - Leiterbahnen hingegen verlaufen ja teilweise mehrere Zentimter parallel) - glaubst du, das das wirklich so einen riesen Unterschied ausmacht?

Da waren die Signalfrequenzen noch unter 100MHz rum.

Ja, ja, eben.

Vor allem aber war damals noch so gut wie alles gelötet und nicht gesteckt. Ich seh evtl. Probleme eher im Bereich der Steckverbiundungen, wenn da das Öl reinkriecht und evtl. den Kontakt unterbricht oder zumindest einen Widerstand aufbaut.

Letztendlich halte ich hier nur Wolfgangs Vorgehensweise (/t/wie-reagiert-kunstoff-auf-dielektrikum/7102966/9

lg, mabuse