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Forum: Platinen 80A auf der Platine - wie den Strom leiten


Autor: Bernd Rüter (Firma: Promaxx.net) (bigwumpus)
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Mein Kunde hat die Idee, mit einer Schaltung 4x20A auszugeben (KFZ/NFZ). 
Dafür habe ich schon ProFETs gefunden und Anschlußklemmen für soviel A 
gibt es auch - aber - wie bekomme ich 80A auf die Platine und verteile 
sie ?
Gibt es da passende Stromschienen ?

Am Idealsten ist es so, daß der Strom an einem Punkt angeschlossen wird 
und auf die 4 FETs verteilt wird. An den FETs sitzt dann nah eine 
Anschlußklemme.

Das ganze soll Serie werden und da würde ich Löt-Abenteuer vermeiden.

: Verschoben durch Admin
Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Früher hat man sowas separat verdrahtet direkt am Kühlkörper. Du kannst 
dir ja mal ausrechnen, wie breit normale Leiterbahnen werden müssen - 
selbst wenn es Starkkupfer ist. Sehr ernüchternd, habe das hinter mir.

Stromschienen gibt es fertig. Trotzdem müssen die Enden dann irgendwie 
kontaktiert werden...

Übrigens, einfach Lötzinn zusätzlich auf die Leiterbahnen ist Blödsinn. 
Einige bekannte Firmen mach(t)en es aber trotzdem.

Autor: Philipp Burch (philipp_burch)
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Wenn es preislich verkraftbar ist, kann man für sowas auch eine 
Multilayer-Platine verwenden und die Leiterbahnen auf jeder Lage 
ausreichend dick ausführen. Ist aber eine Katastrophe zum Löten und geht 
halt in's Geld. Dafür lässt es sich gut maschinell fertigen.

Alternativ lässt sich natürlich auch ein fetter Kupferdraht auf die 
Leiterbahn auflöten. Ist aber auch mühsam.

Autor: David ... (volatile)
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Ich finde die Seite nicht mehr, aber es gibt Fertiger, die Platinen mit 
massiv Kupfer drin fertigen, habe 800 Ampere als Angabe aus der Werbung 
im Kopf...

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Das bieten einige Platinenhersteller an. Stichwort 'direct bounded 
copper' oder so ähnlich. Fettes Kupfer auf Al-Oxid. Aber ob da noch SMD 
geht?? Vielleicht die Steuerung dann als extra kleine Platine obendrauf.

Wiki weiß alles:
http://de.wikipedia.org/wiki/Direct_Bonded_Copper

Autor: Ben (Gast)
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wenns keine serienproduktion sein soll kann man problemlos kupferdrähte 
auf die leiterplatte auflöten. bei 80A vielleicht 2-4 nebeneinander, je 
nachdem wie hoch die verluste sein dürfen. bei pc-netzteilen fließt auch 
ordentlich strom, und da ist selten was zur verstärkung aufgelötet.

auf jeden fall sollten die leiterbahnen so kurz wie möglich gehalten 
werden und der strom so bald wie möglich runter von der platine. sprich 
die endstufe die den strom schaltet oder regelt sollte so nahe wie 
möglich bei den anschlußklemmen liegen. falls plus- und minus-zweig des 
80A-stromkreises auf der platine liegen beide immer nebeneinander und 
nicht in schleifen weit voneinander entfernt verlegen.

Autor: Anja (Gast)
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Autor: RAY (Gast)
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schau doch mal bei: http://www.haeusermann.at/

Autor: David ... (volatile)
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Bernd Rüter schrieb:
> Das ganze soll Serie werden und da würde ich Löt-Abenteuer vermeiden.

Ben schrieb:
> wenns keine serienproduktion sein soll kann man problemlos kupferdrähte

Ich versteh es nicht. Sind einige Menschen nicht faehig zu lesen? Ich 
mein, wenn das ab und zu auftreten wuerde, aber in nahezu jedem 
laengeren Thread sieht man wie die Leute aneinander vorbeireden, weil 
sie nicht lesen was andere schreiben! Wer mir das schluessig erklaeren 
kann hat ein Bier verdient...

Autor: sepp (Gast)
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Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Bernd Rüter (Firma: Promaxx.net) (bigwumpus)

>Gibt es da passende Stromschienen ?

Von der Stange? Keine Ahnung. Wahrscheinlich nicht. Muss man wohl 
individuell fertigen lassen.

>Am Idealsten ist es so,

Superlative kann man nicht steigern ;-)

Ideal oder nicht ideal.

>Das ganze soll Serie werden und da würde ich Löt-Abenteuer vermeiden.

Naja, irgendwie müssen die Stromschienen ja auch kontaktiert werden. 
Schrauben oder löten.

MfG
Falk

Autor: Tuttischwein (Gast)
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>>Am Idealsten ist es so,

>Superlative kann man nicht steigern ;-)

Jeder Rheinländer steigert die Superlative, DUDEN hin WAHRIG her, z.B.:

"Ideal", "am idealsten", "am idealsten überhaupt" ;-)

Autor: Fabian B. (fabs)
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Würth ICS hat da auch interessante Lösungen für hohe Ströme. Mit 
Einpresskontakten und Stromschienen.

Da würd ich mal anfragen.

Gruß
Fabian

Autor: Reinhard Kern (Gast)
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Hallo,

LP mit teilweise 200 µ Cu für den Leistungsteil und SMD für den 
Steuerteil wurden von unseren Firmen seit Jahren problemlos gefertigt. 
Bei 200 µ, 80 A und 50 K Temperaturerhöhung reichen meiner Rechnung nach 
ca 10 mm Leiterbahnbreite.

Aussage der Fa. Siemens zu den von uns gefertigten LP: die LP sind zwar 
relativ teuer gegenüber normalen LP, alles in allem aber erheblich 
billiger als Alternativen mit vorkonfektionierten CU-Schienen und 
Handmontage (so wars vorher) oder Verdrahtung mit CU-Litzen.

Das ist Stand der Technik schon seit Ende des letzten Jahrhunderts! 
Frequenzumrichetr mit 3 Phasen Brücken im Multi-kW-Bereich sind kaum 
anders wirtschaftlich zu fertigen, es sei denn alles wird von 
minderjährigen Chinesinnen für Taschengeld montiert.

Tipp: Dick Cu ist meistens kombiniert mit abziehbarer Lötstoppmaske, um 
die Kontaktstellen nicht mitzulöten.

Der Entwurf erfordert natürlich Erfahrung mit diesen Technologien.

Gruss Reinhard

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Warum bringt eigentlich das Aufbringen von Zinn keine Verbesserung?

Autor: David ... (volatile)
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Simon K. schrieb:
> Warum bringt eigentlich das Aufbringen von Zinn keine Verbesserung?

Leitet Strom und Waerme erheblich schlechter, iirc braucht man 7 mal so 
dickes Zinn, damit das Zinn so gut wie das Kupfer leitet, man also den 
doppelten Strom durchschicken koennte, wenn nicht auch noch die 
verschlechterte Waermeableitung waere ;)

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Also bringt es was, aber nicht viel? ;) Allerdings wenn die Platine eh 
mit Zinn beschichtet ist, hat man doch keine Wärmeableitung mehr über 
das Kupfer (an die Luft). Oder wie ist das gemeint?

Autor: David ... (volatile)
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Simon K. schrieb:
> Also bringt es was, aber nicht viel? ;) Allerdings wenn die Platine eh
> mit Zinn beschichtet ist, hat man doch keine Wärmeableitung mehr über
> das Kupfer (an die Luft). Oder wie ist das gemeint?

Naja, bei einer duennen Schicht macht es wahrscheinlich weniger aus als 
bei einer Dicken, aber normalerweise sind die Leiterbahnen doch unterm 
Loetstopplack und nicht beschichtet.

Autor: Quantumjump (Gast)
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Schau dir mal die Leitfähigkeit von Kupfer und von Lötzinn an.
58*10^-6 vs 9.17*10^-6
Verzinnen mit ein paar zehntel mm bringt praktisch nix.
Viel effektiver ist eben, die Leiterplatte dicker aufkupfern zu lassen.

Ciao

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Quantumjump schrieb:
> Schau dir mal die Leitfähigkeit von Kupfer und von Lötzinn an.
> 58*10^-6 vs 9.17*10^-6
> Verzinnen mit ein paar zehntel mm bringt praktisch nix.
> Viel effektiver ist eben, die Leiterplatte dicker aufkupfern zu lassen.

Das hätte ich mir auch schon selber beantworten können, aber die Frage 
war, warum es nichts bringt. Demnach sollte es aber was bringen (wenn 
auch nur wenig).
Man kann ja auch auf 2mm Zinn aufstocken. Das ist immerhin ca. 50 mal 
mehr als das 35µm Kupfer.

Unterm Lötstopplack sind die Platinen aber auch verzinnt. Zumindest 
wenns günstig sein soll.

Autor: Chris D. (myfairtux) (Moderator) Benutzerseite
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Simon K. schrieb:

> Das hätte ich mir auch schon selber beantworten können, aber die Frage
> war, warum es nichts bringt. Demnach sollte es aber was bringen (wenn
> auch nur wenig).

Nein, das kann man so nicht sagen - siehe unten.

> Man kann ja auch auf 2mm Zinn aufstocken. Das ist immerhin ca. 50 mal
> mehr als das 35µm Kupfer.
>
> Unterm Lötstopplack sind die Platinen aber auch verzinnt. Zumindest
> wenns günstig sein soll.

Es kommt immer darauf an. Verzinnen kann auch zur deutlichen 
Verschlechterung führen, wenn sich es um Wechselströme handelt 
(Stichwort Skineffekt).

Chris D.

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Das mit dem Skineffekt klingt nachvollziehbar :-)

Dennoch schrob Abdul K.

> Übrigens, einfach Lötzinn zusätzlich auf die Leiterbahnen ist Blödsinn.
> Einige bekannte Firmen mach(t)en es aber trotzdem.

Und das klingt für irgendwie ein wenig (zu) pauschal. Warum es genau 
Blödsinn ist verstehe ich leider immer noch nicht. Bei 
Versorgungsleitungen oder niederfrequenten hohen Strömen verringert es 
den Widerstand doch schon annehmbar, wenn man 1-2mm Lötzinn aufbringt.

Autor: Kevin K. (nemon) Benutzerseite
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vermutlich ist das Auflöten eines massiven Kupferdrahtes hier 
geschickter, also irgendwo nen 1,0mm²-Draht (oder mehr) aus einem 
Erdleiter ziehen und draufbrutzeln. Ist aber nicht so wirklich 
serientauglich,

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Draht auflöten bringt technisch was, ist aber fertigungstechnisch ne 
Katastrophe. Normalerweise würde ich daraufhin den Entwickler zum 
Gespräch bitten und seine Personalakte durchsehen.

Und das mit 2mm Zinn auftragen war wohl der Witz. Sollen das 
Bestückerinnen mit dem Lötkolben nachträglich machen?

Danke für eure Amüsmen.

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Abdul K. schrieb:
> Draht auflöten bringt technisch was, ist aber fertigungstechnisch ne
> Katastrophe. Normalerweise würde ich daraufhin den Entwickler zum
> Gespräch bitten und seine Personalakte durchsehen.
>
> Und das mit 2mm Zinn auftragen war wohl der Witz. Sollen das
> Bestückerinnen mit dem Lötkolben nachträglich machen?
>
> Danke für eure Amüsmen.

Du Dödel, es ging mir bei der Frage jetzt nicht um Massenproduzierung.

Es ist ziemlich traurig, dass zu Anfang des Threads etwas behauptet wird 
(Zinn bringt nichts) und man über 20 Posts später immer noch keine 
vernünftige Antwort darauf bekommen hat.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Simon K. (simon) Benutzerseite

>(Zinn bringt nichts) und man über 20 Posts später immer noch keine
>vernünftige Antwort darauf bekommen hat.

-es bringt wenig Widerstandsminderung bei praktikablen Schichtdicken
-es verschlechtert den Widerstand bei höherfrequenzen Strömen 
(Schaltnetzteile, Frequenzumrichter)
-es ist praktisch in Serienproduktion nicht einsetzbar

Siehe Leiterbahnbreite

Reicht das?

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Falk Brunner schrieb:
> @  Simon K. (simon) Benutzerseite
>
>>(Zinn bringt nichts) und man über 20 Posts später immer noch keine
>>vernünftige Antwort darauf bekommen hat.
>
> -es bringt wenig Widerstandsminderung bei praktikablen Schichtdicken

Ich verstehe es nicht. Bereits eine 1,2mm dicke Schicht, die man Zuhause 
locker aufbringen kann, kann man den Widerstand vierteln. Das bedeutet 
nur noch ein Viertel der Verlustleistung. Der Strom darf dann bei 
gleicher Eräwrmung doppelt so hoch sein (2² = 4). Oder übersehe ich da 
was?

Na gut, wenn man nur von 0,6mm Schichtdicke ausgeht sind es nur noch 1,4 
mal mehr Strom (Wurzel 2).

PS: Der Link zum Artikel war gut, danke!

Autor: Kevin K. (nemon) Benutzerseite
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höchstens den Wärmeübergangskoeffizienten zur Luft. Aber du hast 
schonmal Recht, es lassen sich leicht Lotschichten von Hand auflöten 
(jaja, keine Serientauglichkeit), die viel größer sind, als die 35µm 
Kupfer, also kann der Widerstand der Leiterbahn schon deutlich gesenkt 
werden.

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Ganz am Anfang stand "Das ganze soll Serie werden und da würde ich 
Löt-Abenteuer vermeiden." und daran habe ich mich gehalten mit meiner 
Auskunft.
Nichts ist schlimmer als wenn man das Pflichtenheft nur überfliegt.

Zuhause kannste vieles machen. Da würde ich dann aber nicht umständlich 
Zinn auftragen was dort nicht freiwillig bleiben will, sondern gleich 
Draht drüberziehen.


Falk hat mich gerettet. Ich dachte schon ich habe ne 
Wahrnehmungsstörung.


Anmk:
Das mit der 1 ounce muß wohl noch um pro squarefeet erweitert werden??

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Simon K. (simon) Benutzerseite

>Ich verstehe es nicht. Bereits eine 1,2mm dicke Schicht, die man Zuhause
>locker aufbringen kann, kann man den Widerstand vierteln.

Selbst für eine Hobbybastelei würde ich keine Sekunde auf so ein 
Gekleckse verschwenden sondern einen Draht auflöten. Geht 10mal 
einfacher und bringt deutlich weniger Widerstand.

>Na gut, wenn man nur von 0,6mm Schichtdicke ausgeht sind es nur noch 1,4
>mal mehr Strom (Wurzel 2).

Wenig Erfolg für viel Kleckserei.

MFG
Falk

Autor: Bernd Rüter (Firma: Promaxx.net) (bigwumpus)
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Ich hatte ja nicht geahnt, daß eine solche Frage wieder mal so ausufern 
kann bei den ANtworten.

Fakt ist: Lötzinn ist ein wesentlich schlechterer Leiter als Kupfer!

Ich kann bei der geplanten Serie von ca. 100 Geräten leichter einen 2mm² 
Kupferdraht auflöten (Drahtbrücke) als 2mm Zinn aufziehen.

Normale Platinen kann ich mit 35um und 70um Kupfer produzieren lassen 
bei jedem Deppenverein.
Will ich was spezielles, so wird mit Würth sicher versch. Lösungen 
anbieten, die aber wohl etwas über das Ziel hinausschießen und erheblich 
mehr Planung erfordern.

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Bei Würth biste da gut aufgehoben. Die machen auch mal etwas kuriose 
Sachen wie Kuchenteller für Beschleuniger und so ein Quatsch.

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Ja. Das Kupfer wird als Ounce per Squarefoot gemessen. Das waeren dann
1/2 Ounce per Squarefoot = 17um
1   Ounce per Squarefoot = 34um
2   Ounce per Squarefoot = 70um
3   Ounce per Squarefoot = 105um

Autor: Frank B. (frankman)
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Also 80A...

Hm 1A = 0,35mm bei 35ym

10A = 3,5mm dicke Leiterbahn
20A = 7mm dicke Leiterbahn
40A = 7mm bei 70ym
60A = 7mm bei 105ym

Ach rechne doch selber weiter.
Oder mach eine oder zwei fette Innenlagen.

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Und was ist das jetzt für ne Milchmädchenrechnung?

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Sowas wie Maximalwiderstand und zulässige Erwärmung respektive 
Wärmeableitung muß schon definiert sein.

Autor: Frank B. (frankman)
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Simon K. schrieb:
> Und was ist das jetzt für ne Milchmädchenrechnung?

Keine Milchmädchenrechnung, eher ne Layouterrechnung.

@simon und abdul--> siehe hier:
http://www.multipcb.de/ger/sites/pool/index.html?/...


Mit meiner Milchmädchenrechnung komme ich bei 105ym CU auf eine 
Leiterbahnbreite von 7mm/60A*80A=9,3mm

Aus dem Diagramm (siehe Link oben) komme ich auf 9,6mm, bei vernünftiger 
Eigenerwärmung....

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Abdul K. schrieb:
> Sowas wie Maximalwiderstand und zulässige Erwärmung respektive
> Wärmeableitung muß schon definiert sein.

Richtig, darum ging es mir. Pauschal festzulegen 0,35mm pro Ampere ist 
eher Milchmädchenhaft ;)

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Die Diagramme sind ja ganz nett. Nur bei delta(T)=100°C wäre man bei 
einer Umgebungstemperatur von 40°C bereits jenseits der 
Glasübergangstemperatur. Sagte ja, es ist ernüchternd.

Autor: frankman (Gast)
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@Abdul: Nicht, wenn man die Diagramme richtig lesen kann: bei 105ym 5A 
30°C Temperaturerhöhung 600ym Breite. Also 80A / 5 = 16
16 x 0,6mm = 9,6mm... Ts Ts Ts

Autor: Dennis (Gast)
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frankman schrieb:
> @Abdul: Nicht, wenn man die Diagramme richtig lesen kann: bei 105ym 5A
> 30°C Temperaturerhöhung 600ym Breite. Also 80A / 5 = 16
> 16 x 0,6mm = 9,6mm... Ts Ts Ts

Falsch, der Zusammenhang zwischen Leiterbreite und Stromtragfähigkeit 
ist nicht linear.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Dennis (Gast)

>Falsch, der Zusammenhang zwischen Leiterbreite und Stromtragfähigkeit
>ist nicht linear.

Eben, weil eine dicke Leiterbahn ein kleineres Oberfläche/Volumen 
Verhältnis hat wie eine dünne, demzufolge schlechter gekühlt wird. D.h. 
die relative Stromtragfähigkeit in A/mm^2 sinkt mit steigendem 
Querschnitt!!

MFG
Falk

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