Strombelastbarkeit von Platinenprototypen seriös erhöhen

[David .. (volatile)]

Im (funktionierenden) Prototypen einer speziellen elektronischen Last 
werden Ströme bis über 200A linear geregelt. Aktuell werden Halbleiter 
mit Schraubanschlüssen eingesetzt und der Strom fließt über 
Stromschienen, auf der Platine befinden sich nur Steuersignale. Das 
Konzept ist damit bewiesen, die neue Version soll die Ströme auf 
Leiterplatte tragen.
Da der Strom ohnehin auf mehrere Halbleiter verteilt wird, sind die 
jeweiligen Einzelströme gut handhabbar, einzig die Sammelschienen mit 
den vollen 200A und die Anschlüsse ans Kabel sind "heiss".
Gibt es (neben eingebetteten Kupferschienen in der Leiterplatte) 
fertige, erprobte und OTS kaufbare Lösungen dafür? Wie löst man sowas 
sonst in Prototypen und Kleinserien?

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Man nimmt Kupferschienen, die stehend in Löcher der Leiterplatte 
eingelötet werden. Sowas z.B.
https://www.secomp.de/schroff-leiterplatten-stromschienen-lp-schiene-1pol-5te-l210-2mm/26158467.html

In der Serie werden das dann recht billige Stanzteile...

[David .. (volatile)]

Lothar M. schrieb:
> Man nimmt Kupferschienen, die stehend in Löcher der Leiterplatte
> eingelötet werden. Sowas z.B.
> 
https://www.secomp.de/schroff-leiterplatten-stromschienen-lp-schiene-1pol-5te-l210-2mm/26158467.html

Vom Prinzip sieht das schon nicht schlecht aus, die sind allerdings alle 
begrenzt auf 30A, auch die verschiedenen Dicken. Der Flaschenhals muss 
also der geringe Querschnitt der Loetpins sein? Massivere Ausfuehrungen 
habe ich leider nicht gefunden.
Man koennte sowas natuerlich auch lasern, aber unser Laser schafft kein 
Kupfer :(

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

David .. schrieb:
> Der Flaschenhals muss also der geringe Querschnitt der Loetpins sein?
Und auch der recht große Abstand der Pins...

[David .. (volatile)]

Ah, ich habe auch noch was gefunden, das sieht vielversprechend aus

[Florian W. (florian_w77)]

So ähnliche Teile gibt es auch von Würth Elektronik. Schau mal auf 
www.we-online.de in der Rubrik Standardbauteile => Elektromechanische 
Bauelemente.

MfG
Florian W.

[MiWi (Gast)]

David .. schrieb:
> Im (funktionierenden) Prototypen einer speziellen elektronischen Last
> werden Ströme bis über 200A linear geregelt. Aktuell werden Halbleiter
> mit Schraubanschlüssen eingesetzt und der Strom fließt über
> Stromschienen, auf der Platine befinden sich nur Steuersignale. Das
> Konzept ist damit bewiesen, die neue Version soll die Ströme auf
> Leiterplatte tragen.
> Da der Strom ohnehin auf mehrere Halbleiter verteilt wird, sind die
> jeweiligen Einzelströme gut handhabbar, einzig die Sammelschienen mit
> den vollen 200A und die Anschlüsse ans Kabel sind "heiss".
> Gibt es (neben eingebetteten Kupferschienen in der Leiterplatte)
> fertige, erprobte und OTS kaufbare Lösungen dafür? Wie löst man sowas
> sonst in Prototypen und Kleinserien?

210u Cu ist bei bei zB. Ätzwerk leicht lieferbar, wir fahren 100A auf 2 
Lagen und 500A (gepulst) auf 4 Lagen, Kontaktierung erfolgt mit 
Pressfit.

Vorteil für uns: keine zusätzlichen Blechteile, Standardprozess bei der 
Platinenfertigung. Platz ist eh vorhanden und daher sind ensprechende 
Leiterbahnbreiten kein allzugroßes Problem.

MiWi

[David .. (volatile)]

MiWi schrieb:

> 210u Cu ist bei bei zB. Ätzwerk leicht lieferbar, wir fahren 100A auf 2
> Lagen und 500A (gepulst) auf 4 Lagen, Kontaktierung erfolgt mit
> Pressfit.
>
> Vorteil für uns: keine zusätzlichen Blechteile, Standardprozess bei der
> Platinenfertigung. Platz ist eh vorhanden und daher sind ensprechende
> Leiterbahnbreiten kein allzugroßes Problem.

Dann ist es aber wieder aus mit uC usw auf der gleichen Platine.
Wieviel zahlt ihr beim Aetzwerk fuer eine Europlatine 210u?

[MiWi (Gast)]

David .. schrieb:
> MiWi schrieb:
>
>> 210u Cu ist bei bei zB. Ätzwerk leicht lieferbar, wir fahren 100A auf 2
>> Lagen und 500A (gepulst) auf 4 Lagen, Kontaktierung erfolgt mit
>> Pressfit.
>>
>> Vorteil für uns: keine zusätzlichen Blechteile, Standardprozess bei der
>> Platinenfertigung. Platz ist eh vorhanden und daher sind ensprechende
>> Leiterbahnbreiten kein allzugroßes Problem.
>
> Dann ist es aber wieder aus mit uC usw auf der gleichen Platine.
> Wieviel zahlt ihr beim Aetzwerk fuer eine Europlatine 210u?

Wir haben aus verschiedenen Gründen kein SMD auf diesen Platinen, daher 
stört uns das nicht.

Die uC-Platine wird über normale RM2,54 Stecker/Buchsenleisten 
aufgesteckt und hat nur für Steuer- & Meßleitungen kontakt nach "unten" 
.

Und so klein wie eine Europakarte sind unsere Teile auch nicht.

Frag einfach an, die sind recht schnell und auch telefonisch 
erreichbar...

MiWi

[Uwe N. (ex-aetzer)]

David .. schrieb:
> Dann ist es aber wieder aus mit uC usw auf der gleichen Platine.

Nicht unbedingt: siehe Iceberg Technologie.
https://files.vogel.de/vogelonline/vogelonline/files/235.pdf

Und ja - die ist natürlich teurer :)

[temp (Gast)]

Ich habe für ein ähnliches Vorhaben schon mal an so etwas gedacht aber 
auch noch nicht realisiert:

http://pim.woehner.de/online/cms/DE/DE/catalog/1000073673

hat den Vorteil dass es von der Stange lieferbar ist. Ob es so passt 
oder verarbeitbar ist könnt nur ihr prüfen. 35mm² sollten auf der 
Platine aber eventuell auch für mehr als die angegebenen 130A reichen. 
Bei einer 210µ Leiterbahn entspricht das 166mm!.

[Martin S. (sirnails)]

Also ich kann Dir nur sagen, wie wir das bei unserem Lastabwurf für 400A 
gemacht haben:

Wir haben eine klassische Leiterplatte genommen (4-lagig) und mit 
Hochstrom-Durchkontaktierungen massenhaft versehen. Die haben auch den 
Vorteil, dass sie als thermal vias dienen. Als Schalttransistoren sind 
wir wegen der besseren Stromführung auf SMD gegangen (TO-252), weil da 
zumindest das Drain vollflächig verlötet wird und damit die höchste 
Erwärmung am Beinchen im Source entsteht. Allerdings ist das gut 
handhabbar, weil die Wärme gut abgeführt werden kann. Auf die sich 
ergebende Fläche Mosfetgehäuse hatten wir ein so ein labbriges 
Wärmeleitsilikon aufgebracht, und den KK direkt drauf gesetzt.

Der Strom wurde dabei durch Layer 1+2 (Eingang) und Layer 3+4 (Ausgang) 
übertragen.

Zur Verbesserung des Innenwiderstandes haben wir 0 Ohm 
Hochlastwiderstände (sind einfach nur stink normale 
Flachmetallstückchen) bestückt. Der Vorteil hier: Keine Spezialmaschinen 
für die Fertigung notwendig, was sich massiv! im Preis auswirkt. Link 
finde ich nicht.

Beim Kupfer darf man natürlich nicht sparen.

Unterm Strich hatten wir bei 400A damit 15W Wärmeverluste. Und damit 
kann man - je nach Anwendung - ganz gut leben. Optimierungspotential ist 
natürlich vorhanden.

[Pandur S. (jetztnicht)]

Au einer Messe vor ein paar Jahren en wurden Leiterplatten miy solid 
Kupfer Inserts gezeigt. Da wird als Kupferblech gestanzt, Leiterplatten 
waehrend der Ferigung mit den passenden Ausfraesungen versehen, Und am 
Schluss ist das Kupferbleck in der mitte der Leiterplatte.

gurgel : kupfer inlay leiterplatten
         kupfer insert leiterplatten

http://www.ats.net/de/produkte-technologien/produkt-portfolio/doppelseitige-durchkontaktierte-leiterplatten/kupfer-inlay-leiterplatte/
http://www.elektroniknet.de/elektronikfertigung/leiterplatten/artikel/84736/

[TestX (Gast)]

Die Kupfer inlays lassen sich teils schwierig elektrisch kontaktieren 
und werden erfahrungsgemäß eher als wärmeleitpad eingesetzt.

[Martin S. (sirnails)]

Also bevor ich mir den Kupferkern antun würde, eher noch Aluminium. Aber 
das hat der TO ja bereits ausgeschlossen - vermutlich weil es 
unbezahlbar teuer ist.

[Georg (Gast)]

Martin S. schrieb:
> vermutlich weil es
> unbezahlbar teuer ist.

Nein, weil es wesentlich schlechter leitet, und darauf kommt es hier an.

Georg

[David .. (volatile)]

Vielen Dank fuer die zahlreichen konstruktiven Antworten!
Ich werde mal ein paar der gefundenen Loesungen und Ideen 
durchspielen...