hohe Ströme - Leiterbahnen verzinnen?

Ok Danke MaWin.

Also aber doch erstmal ohne Lötstopplack.
Es reicht doch, wenn ich in Eagle eine dicke Linie im Layer tStop bzw 
bStop über die Leiterbahnen lege?

Die Leitfaehigkeit von Zinn ist 16 mal schlechter. Alternativ gibt es 
70um, 105um, 150um, 200um und 300um Kupferdicke auf Leiterplatten. 
Einfach mal den Hersteller fragen.

Sept Oschi schrieb:
> Die Leitfaehigkeit von Zinn ist 16 mal schlechter

Das heißt, wenn die Zinnschicht nur einen halben Millimeter dick ist, 
hat er nur noch den halben Widerstand der Leiterbahn.

MaWin schrieb:
> Bringt kaum was, die Leitfähigkeit von Zinn ist viel zu schlecht.

Ich würde nicht sagen, dass die Widerstandshalbierung "kaum etwas" ist.

´Carsten H. schrieb:
> Meine Idee ist es die Leiter frei von Lötstopplack zu lassen und zu
> verzinnen. Kann man das machen? Erreiche ich damit 30 A?

Das Verfahren mit verzinnten Leiterbahnen sieht man bei entsprechenden 
Anwendungen immer mal wieder und es hilft auch etwas. Aber davor würde 
ich dennoch über 70µ (oder dickeres) Material nachdenken oder 
Stromschienen. Ansonsten kann man ohne Glaskugel auch nicht sagen, ob in 
deinem Fall 30A möglich werden. Da du weder die maximale Leiterbreite, 
noch den zulässigen Spannungsabfall, noch die maximal tolerierbare 
Erwärmung angibst.

Verzinnte Leiterbahnen haben aber den Nachteil das bei starker
Strombelastung und Erwärmung das Lötzinn schmelzen kann und
so der vermeintliche Vorteil verloren gehen kann, mal von der 
Kurzschlussgefahr verflüssigtem Lötzinns ganz abgesehen.
Kann passieren, muss aber nicht. Könnte also ein Risiko sein.

Michael S. schrieb:
> Verzinnte Leiterbahnen haben aber den Nachteil das bei starker
> Strombelastung und Erwärmung das Lötzinn schmelzen kann und
> so der vermeintliche Vorteil verloren gehen kann, mal von der
> Kurzschlussgefahr verflüssigtem Lötzinns ganz abgesehen.
> Kann passieren, muss aber nicht. Könnte also ein Risiko sein.

Wie heiß willst du die denn werden lassen, dass das bleifreie Zinn 
schmilzt? Da machen es auch die anderen Bauteile (sofern sie nicht 
runterfallen, wenn das Lötzinn schmilzt) und die Platine selbst nicht 
lang. Da sollte es nicht stören, wenn sich das Lötzinn auch 
verabschiedet ;-)

Hallo Jungs,

Danke für die Diskussion trotz Herrentag!
Mein Projekt ist ein brushless direct current motor controller (oder 
soll es mal werden :-)
Ich glaube der Spannungsabfall kann da vernachlässigt werden.
Die Erwärmung der Leiterbahn ist mir, solange die Bauteile nicht 
ausgelötet werden, auch egal.

Die Platine mit dickerem Kupfer auszuführen kostet bestimmt ne Ecke 
mehr.
Werde mal meinen Hersteller fragen. Hat auch mehr Gewicht.

Kupferdraht auflöten gefällt mir momentan am besten.

Danke und Gruß

Sogenanntes Dickkupfer ist wesentlich teurer, machen nicht alle 
Platinenhersteller und begrenzt zunmehend dann die minimale 
Strukturauflösung.

Eine Mischform für zuhause wäre vielleicht Entlötlitze auf die 
Leiterbahnen fett aufgelötet. Ich habe es noch nie probiert. Probier es 
aus und berichte!! Würde mich auch mal interessieren. Zinn alleine ist 
jedenfalls eher witzlos.

Heiße Platinen verziehen sich auch gerne. Die Leiterbahnen werden 
gewellt...

Abdul K. schrieb:

> Eine Mischform für zuhause wäre vielleicht Entlötlitze auf die
> Leiterbahnen fett aufgelötet. Ich habe es noch nie probiert. Probier es
> aus und berichte!! Würde mich auch mal interessieren. Zinn alleine ist
> jedenfalls eher witzlos.

Weil? Warum ist eine Halbierung des Leiterbahnwiderstands mit praktisch 
0 Kostenaufwand (wenn mit Welle gelötet wird) "witzls"?

Die Draht oder Lötlizenlöterei find' ich da schlimmer. Wenn es hier 
nicht um Privatbastelei geht würde ich solche Sachen dringend vermeiden. 
Dann eben dickeres Material/ größere Leiterbahnen, notfalls größere 
Platine/ Stromschienen/ in der Platine verpresste Stromschienen 
(zugegeben teuer). Es gibt genügend vernünftige Möglichkeiten, da muss 
man nicht pfuschen ;-)

Wenn es ein privates Bastlerprojekt ist, mag es anders aussehen.

Ich habe eine Option dargestellt. Mehr nicht. Macht was ihr wollt.

10A und aufwärts verlangt jedenfalls mehr als 70um Kupfer, außer man 
will endlos breite Leiterbahnen.

Stromschienen sind natürlich optimal. Aber wie du schon sagtest: 
umständlich, teuer, schwer beschaffbar. Wenn man vorher dran denkt, kann 
man vielleicht das Layout dementsprechend  optimal anlegen, sodaß die 
Schiene nur ein Stück Kupfer wird.

Das dicke Verzinnen war früher bei Röhrenfernsehern gang und gäbe. Man 
findet es heutzutage auch noch in absolut billigen Baumarkt-Geräten. Ich 
würde sagen: Umso mieser das Gerät, umso häufiger vorhanden.

Am besten ist einfach eine Vermeidungsstrategie: Leistungshalbleiter 
direkt ans Zielobjekt.

Abdul K. schrieb:
> Ich habe eine Option dargestellt. Mehr nicht. Macht was ihr wollt.

Aber auch unbegründet andere Optionen als schlecht dargestellt ;-)

Abdul K. schrieb:
> Das dicke Verzinnen war früher bei Röhrenfernsehern gang und gäbe. Man
> findet es heutzutage auch noch in absolut billigen Baumarkt-Geräten. Ich
> würde sagen: Umso mieser das Gerät, umso häufiger vorhanden.

Würde ich nicht behaupten. Findet man u.A. auch in (guten/ qualitativ 
hochwertigen) PA-Endstufen, bei denen viel Strom fließt. Wenn auch eher 
70µ+ dicke Leiterbahnen+ verlötete Leiterbahnen. Wobei das wie gesagt, 
bei entsprechendem Fertigungsverfahren mit keinem Aufwand verbunden ist. 
Und das bisschen Lötzinn wird sich preislich auch nicht wirklich 
auswirken (erst Recht im Vergleich zu dickerem Kupfer).

Doch, ich habe Erfahrung mit all den Varianten. Nur die Idee mit der 
Entlötlitze wurde bei mir noch nicht probiert. Die schwirrt mir aber 
auch schon zwei drei Jahre abundzu durch den Kopf.

Daher weiß ich schon wovon ich rede.


Mittlerweile gibts ja relativ leicht beschaffbare Metall-PCBs. Da ist 
das alles kein Thema außer dem Preis ;-)


Bei Mainboards kann man sich billige effiziente Fertigungsverfahren 
absehen. Lieber nicht beim ollen Grundig reinschauen. Die waren was das 
Löten angeht, absolut kein Vorbild!! Oder wars Absicht?

Bei einer Hochstromanwendung hat sich ein Kollege mal von unseren 
Hydraulikern Kupfer"stangen" passend zur Leiterbahn biegen lassen, der 
Bestückung in die Hand gedrückt und im Ofen auf die Leiterbahn löten 
lassen.
Die Platinen waren danach allerdings etwas verworfen, weil die Stangen 
sich beim Löten natürlich ausgedehnt haben ^^

Nur so zum Schmunzeln...

Siehe Leiterbahnbreite.

Möge jeder selber urteilen, wie relalistisch 0,3mm Lötzinn sind.

Falk Brunner schrieb:
> Siehe Leiterbahnbreite.
>
> Möge jeder selber urteilen, wie relalistisch 0,3mm Lötzinn sind.

Ja, jemand (du?) hat seine Meinung in einen Artikel geschrieben, darum 
hat das natürlich absolute Richtigkeit. Ich schreib' gleich mal bei 
Wikipedia rein, dass mit jeder Haushalt in Deutschland monatlich 5€ 
überweisen soll.

Mit der Argumentation wäre es auch unsinnig mehr zu zahlen um 70µ 
Platinen zu bekommen, auch hier nur 1,4 mal höhere Strombelastbarkeit. 
Wobei ich den Faktor 1,4 nicht vernachlässigbar finde, würde sich mein 
Kontostand über Nacht ver-1,4-fachen, fände ich das beachtlich.

Zusätzlich sollte man noch bedenken, dass man die Widerstandsreduzierung 
über das Lötzinn nahezu gratis bekommt (was kosten ein paar g Lötzinn?), 
im Gegensatz zu der Erhöhung auf 70µ oder dem nachträglichem Auflöten 
von Kupfer. Bei letzterem muss man, professionelle Anwendung 
vorausgesetzt, noch jemanden dafür bezahlen, an den Platinen rumzulöten 
;-)

Falk ist unser Heißblut. Er hat aber immerhin einige Artikel 
geschrieben. Etwas Ahnung hat er auch!

Falk Brunner schrieb:
> Siehe Leiterbahnbreite.
>
> Möge jeder selber urteilen, wie relalistisch 0,3mm Lötzinn sind.

Also bei einer nachträglichen Verzinnung mit dem Lötkolben und der 
bewussten Absicht da möglichst viel Zinn aufzubringen halte ich bei 
Leiterbahnbreiten die man verwendet um da etwas Leistung drüberzubringen 
die 0,3mm für sehr leicht zu erreichen.

HAbe es gerade mal spasseshalber an einer Proto-Platine ausprobiert die 
ich wegen einer Änderung am Layout dann doch nicht mehr gebracuht habe.

Bei einer Leiterbahnbreite von 30mil/0,8mm was ja schon sehr schmal ist 
bekomme ich ohne weiteres einen Lötzinnauftrag von 0,8mm hin.
Bei 100mil/2,7mm sind es 1,1mm und bei Leiterbahnbreiten von 195mil/5mm 
sind es 1,4mm Lötzinnauftrag. Natürlich muss dazu gesagt werden das die 
Schichtdicke nicht über den ganzen Querschnitt gleich ist, sondern eher 
einer flachen (halbierten) Ellipse ähnelt.

Für Chemische und Galvanische Verzinnungsverfahren stimme ich aber zu. 
Da sind 0,3mm Schichtdicken wenn überhaupt, dann nur mit erheblichen 
Abstrichen zu erreichen - und schon gar nicht mit einem Standartsetup.

Gruß
Carsten

Was ist mit dem Fakt, dass sich beim Verzinnen auch die Wärmekapazität 
des Leiters erhöht und somit eine bessere Stabilität gegen Überhitzung 
erreicht wird (falls doch mal zuviel Strom fließt)?

Gruß Carsten

@  Sni Ti (sniti)

>Ja, jemand (du?)

Ja.

> hat seine Meinung in einen Artikel geschrieben, darum
>hat das natürlich absolute Richtigkeit.

Es hat insofern Richtigkeit, als dass dort, im Gegensatz zu den meisten 
Diskussionen, mal eine paar handfest Zahlen stehen.

>Mit der Argumentation wäre es auch unsinnig mehr zu zahlen um 70µ
>Platinen zu bekommen, auch hier nur 1,4 mal höhere Strombelastbarkeit.

Was schon mal für Anfänger eine wichtige Information ist. Siehe oben.

>Wobei ich den Faktor 1,4 nicht vernachlässigbar finde, würde sich mein
>Kontostand über Nacht ver-1,4-fachen, fände ich das beachtlich.

Das Problem ist, dass viele Anfänger/Bastler irrtümlich glauben, mit 
einer dicken Zinnschicht den Widerstand um einen großen Faktor X senken 
zu könnnen, schliesslich ist die Zinnschicht vielleicht 0,5mm, das 
Kupfer nur 0,035mm. Dieser Irrtum soll ausgeräumt werden. Nicht mehr, 
nicht weniger.

>Zusätzlich sollte man noch bedenken, dass man die Widerstandsreduzierung
>über das Lötzinn nahezu gratis bekommt (was kosten ein paar g Lötzinn?),

You get what you pay for.

>im Gegensatz zu der Erhöhung auf 70µ

Was kostet 70um Kupfer im Gegensatz zu 35um? Konkrete Zahlen bitte. Das 
sind AFAIK ein paar Cent/dm^2 mehr für den höheren Kupferanteil, sonst 
nichts.

> oder dem nachträglichem Auflöten
>von Kupfer. Bei letzterem muss man, professionelle Anwendung
>vorausgesetzt, noch jemanden dafür bezahlen, an den Platinen rumzulöten
>;-)

Wenn man keinen Platz hat und 20A über 2mm Breite führen muss, ist das 
die einzige Möglichkeit.

MFG
Falk

@  Carsten H. (ccp1con)

>Was ist mit dem Fakt, dass sich beim Verzinnen auch die Wärmekapazität
>des Leiters erhöht und somit eine bessere Stabilität gegen Überhitzung
>erreicht wird (falls doch mal zuviel Strom fließt)?

Dann spricht hoffentlich die Sicherung an! Die höhere Wärmekapazität hat 
praktisch kaum Nutzen. Warum?

Im Normalbetrieb (Dauerbelastung) ist sie wirkungslos.

Im Pulsbetrieb ist die Wärmekapazität des Kupfers praktisch ausreichend, 
sonst brennt so oder so was durch. Hab ich mal praktisch aufgebaut. 
Einen Pulsgenerator mit 2kV/6kA. Dort flossen ca. 1,5kA über relativ 
dünne Kupferbahnen, dünnste Stelle 2,5mm, beidseitig 105um. Der Puls war 
aber nur um die 0,5ms lang. Temperaturerhöhung dabei ca. 10K.

Im Überlastbetrieb bei Kurzschluss könnte eine erhöhte Wärmekapazität 
ein wenig von vorteil sein. Aber auch hier ist noch genug Reserve nach 
oben ohne Zinn.

MfG
Falk

Abdul K. schrieb:
> Falk ist unser Heißblut. Er hat aber immerhin einige Artikel
> geschrieben. Etwas Ahnung hat er auch!

Ich habe auch nichts anderes behauptet ;-) Und was die technische 
Auslegung angeht, stimme ich mit dem Artikel auch 1:1 überein. Es ist 
also eher eine "Meinungsfrage" ;-)

Falk Brunner schrieb:
> Das Problem ist, dass viele Anfänger/Bastler irrtümlich glauben, mit
> einer dicken Zinnschicht den Widerstand um einen großen Faktor X senken
> zu könnnen, schliesslich ist die Zinnschicht vielleicht 0,5mm, das
> Kupfer nur 0,035mm. Dieser Irrtum soll ausgeräumt werden. Nicht mehr,
> nicht weniger.

Gut, insofern ist er auch informativ. Anfänger glauben viel irrtümlich, 
dennoch sollte man diese Möglichkeit nicht von vornherein ausschlagen. 
Wenn man die Parameter kennt und einen echten nutzen daraus zieht - 
warum nicht?

>>im Gegensatz zu der Erhöhung auf 70µ
>
> Was kostet 70um Kupfer im Gegensatz zu 35um? Konkrete Zahlen bitte. Das
> sind AFAIK ein paar Cent/dm^2 mehr für den höheren Kupferanteil, sonst
> nichts.

Bei Leiton 20% mehr. Bei einer Platine, die z.B. 30x40cm hat, macht das 
schon einen Unterschied.

>> oder dem nachträglichem Auflöten
>>von Kupfer. Bei letzterem muss man, professionelle Anwendung
>>vorausgesetzt, noch jemanden dafür bezahlen, an den Platinen rumzulöten
>>;-)
>
> Wenn man keinen Platz hat und 20A über 2mm Breite führen muss, ist das
> die einzige Möglichkeit.

Ich habe nie behauptet, dass man damit die Gesetzte der Physik aushebeln 
kann. Man kann ein wenig rausholen, Zauberei ist das ganze dennoch 
nicht. Wenn man durch intelligentes Motordesign bei einem 1,2L 
Kleinwagenmotor die 1,4 fache Leistung rausholt, wäre das enorm. Dennoch 
würde wohl niemand behaupten, dass der Motor dann Rennsport-tauglich 
ist.

Ansonsten gäbe es auch hier andere Möglichkeiten (z.B. (verpresste) 
Stromschienen,..), die dann, zugegeben, recht teuer sind.

Noch mal zum Abschluss; Ich behaupte nicht, dass Zinn auf den 
Leiterbahnen der heilige Grahl bei Hochstromanwendungen ist. 
Grundsätzlich tendiere ich bei entsprechenden Anforderungen auch eher zu 
stärkerem Kupfer. Dennoch kann man diese Möglichkeit im Hinterkopf 
behalten, falls es doch mal "eng" werden sollte oder man am Ende noch 
etwas Reserve aus dem Layout raus-kitzeln will.

Carsten H. schrieb:
> (falls doch mal zuviel Strom fließt)

Den Fall musst du ohnehin bei der Entwicklung einkalkulieren,
z.B. bei einem Kurzschluss.

Ich habe jetzt folgende Änderungen vorgenommen:
+ kleinere Motoren mit weniger Strom (dann fliegen wir halt nicht so 
schnell :-)
+ die Leiterbahnen für jeden Controller separat verlegt
+ Leiterbahnen auf 1,25 mm verbreitert und werde wahrscheinlich 
Verzinnen (dann kann ich besser schlafen)
? Optional CU 70 µm – soll nur 9,57 Euro mehr kosten (dann ist Verzinnen 
pos nicht nötig)

Somit sollte sich Imax auf 7A (für max 60s) reduzieren lassen.
Ich habe das Layout mal angehangen. Es ist aber noch nicht fertig!
Controller #4 ist, was die Leiterbahnen für den Strom angeht , derzeit 
repräsentativ.
Schaut mal bitte ob man das so machen kann.
Kann man die Vias unter den MOSFETS lassen?

Dankbar für jeden Hinweis.
Gruß Carsten

Da ist ja noch eweig viel Platz für dickere Leiterbahnen, eine 
verdreifachung der Breite ist an den meisten Stellen kein Problem.

Was nützen "die meisten Stellen", wenn's an einer dann dünner wird?
Naja ich könnte das Layout nochmal komplett umschmeißen und mit den 
Stromleitern direkt von den FETs wegfahren. Dann kann ich so breit wie 
nötig. Muß dann halt sehen, wei ich mit den Steuerleitungen klar komme.

Wenn man ein paar andere Signale ein bisschen anders routet, kann man 
auch die gesamten wichtigen Leiterbahnen dicker machen. Ansonsten bringt 
es natürlich etwas für den Gesamtwiderstand (damit Erwärmung, 
Spannungsabfall), wenn die Leiterbahnen an "den meisten" Stellen breiter 
werden.

Carsten H. schrieb:
> Was nützen "die meisten Stellen", wenn's an einer dann dünner wird?
> Naja ich könnte das Layout nochmal komplett umschmeißen und mit den
> Stromleitern direkt von den FETs wegfahren. Dann kann ich so breit wie
> nötig. Muß dann halt sehen, wei ich mit den Steuerleitungen klar komme.

Wenns mal dünner wird ist das nicht schlimm! Das sieht man selbst bei 
professionellen Designs und geht manchmal gar nicht anders. Z.B. bei 
Transistoren in kleinen Gehäusen, die schon das eine oder andere Ampere 
schalten können.

Ok verstanden.

Was ist mit den Vias unter den FETs und auf den Pads?
Kann man das machen oder gibt das irgednwelche Probleme beim Vertigen?

Carsten H. schrieb:
> Was ist mit den Vias unter den FETs und auf den Pads?
> Kann man das machen oder gibt das irgednwelche Probleme beim Vertigen?

Da du vermutlich von Hand lötest: kein Problem. Nur wenn per Reflow 
gelötet wird, könnte es in der Fertigung Probleme bekommen (Lötzinn 
verzieht sich in die Vias).

Aber dem Platinenfertiger ist es recht egal, wo du deine Vias machst ;-)

MöchtegernMaWin schrieb:
> Na ja, das Lötzinn tropft ab 280 GradC ab und bildet mit den

Dann löten sich aber bei unverzinnten Leiterbahnen auch die Bauteile 
aus. Steht auch schon weiter oben.

> Nachbarbahnen einen Kurzschluss, die Kupferfolie fängt erst bei 750 Grad
> an aufzuglühen und Verwerfungehn durch sich-Längen zu zeigen.

Nein, die Platine nimmt thermisch schon viel früher Schaden. Wann genau 
kommt wohl auf die verwendeten Stoffe an.

> Ich befürchte, in der Summe geht das positiv für unverzinnte
> Leiterbahnen aus.

Mit an den Haaren herbeigezogenen Argumenten; ja.

Abtropfendes Lötzinn halte ich für unwahrscheinlich. Das haftet schon 
gut, das Gewicht sehr begrenzt. Das mag bei sehr hohen 
Beschleunigungswerten anders aussehen.

Die Bauelemente löten sich vor allem zuerst aus, da dort die meiste 
Wärme entsteht und Wärmeabfuhr vor allem durch die mögliche Kühlfläche 
charakterisiert ist.

Ihr solltet einen neuen Thread aufmachen - MaWin vs SniTi.
Also meine Fragen sind beantwortet, danke dafür, kein Grund für weitere 
Grundsatzdiskusionen.