Forum: Platinen GND über Durchkotantaktierungen


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von Jürgen M. (juergen89)


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Hi Leute

Ist es ein Problem den Ground über Durchkontaktierungen laufen zu 
lassen?

Oder hohe Ströme und Leistungen über Durchkontaktierungen laufen zu 
lassen?

In dem Bild ist der Ground über eine Durchkontaktierung gelöst wo eben 
die Versorgungsspannung gekreuzt wird.


Noch als Hinweis:
Im letzten Schritt wird die gesamte obere Fläche auch Groundfläche.

Strom_max = 400mA
Spannung_max = 30 V

: Bearbeitet durch User
von Georg (Gast)


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Jürgen M. schrieb:
> Oder hohe Ströme und Leistungen über Durchkontaktierungen laufen zu
> lassen?

Dann nimm dafür eben Vias mit grösserem Bohrdurchmesser. In einer 
breiten Leiterbahn ist dafür ja auch Platz.

Jürgen M. schrieb:
> Ist es ein Problem den Ground über Durchkontaktierungen laufen zu
> lassen?

Das kommt auf die Frequenzen an, bei HiSpeed wird die Induktivität eines 
Via zum Problem, nicht der Widerstand. Aber das ist lösbar, bei 
Verwendung von GND-Planes wird GND ja immer über Vias kontaktiert.

Georg

von Hp M. (nachtmix)


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Um die Induktivität zu reduzieren kann man mehrere benachbarte Vias 
setzen.
Das empfiehlt sich auch bei höheren Strömen, oder wenn Verlustwärme auf 
die andere Seite der Platine transportiert werden muss.

von A. D. (egsler)


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Georg schrieb:
> Dann nimm dafür eben Vias mit grösserem Bohrdurchmesser. In einer
> breiten Leiterbahn ist dafür ja auch Platz.
Würde ich eher nicht machen, da hat man so viel ungenutze Fläsche durch 
die große Bohrung. Dann lieber, wie nachtmix schon schrieb, mehrere 
kleine Vias nebeneinander.

: Bearbeitet durch Moderator
von Georg (Gast)


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Julian S. schrieb:
> Würde ich eher nicht machen, da hat man so viel ungenutze Fläsche durch
> die große Bohrung.

In einer Leiterbahn, die für grössere Ströme breit genug ist, ist IMMER 
Platz für eine ausreichend grosse Bohrung: das liegt daran, dass die 
Hülse des Via eine Umfang von Pi mal Durchmesser hat, sie leitet also 
besser als die zuführende Leiterbahn.

Für Leute mit Rechenschwäche: Leiterbahn 1mm, Via mit 0,6 mm Bohrung: 
die Wandung ist 1,9 mm, also fast doppelt soviel wie die Leiterbahn. 
Null Problemo würde Alf sagen. Wo ist hier Platz verschwendet?

Georg

von A. D. (egsler)


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Und welche Schichtdicke hat das schön große Via?
Da die Kupferflächen auf den Platinen bereits von Anfang an mit etwa der 
Hälfte der entgültigen Dicke bestehen und beim galvanisieren noch dicker 
werden (und dabei dann ihre 35µm, 70µm... erreichen), werden diese 
Schichten knappdoppelt so dick wie in den Vias.
Oder andersrum: Ein Via besitzt bei gleicher leitender Fläche nur etwa 
die halbe Leitfähigkeit im Vergleich zur Leiterbahn.

von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Julian S. schrieb:
> Oder andersrum: Ein Via besitzt bei gleicher leitender Fläche nur etwa
> die halbe Leitfähigkeit im Vergleich zur Leiterbahn.
Es hat aber einen gewaltigen Umfang und damit wesentlich größere 
Fläche...
Letztlich hat so ein Via selbst bei Bohrdurchmessern um 0,4mm un 17µm 
Kupferbelag immer noch nur etwa 1 MilliOhm(!):
http://www.preis-ing.de/index.php/de/extras/alle-berechnungen/berechnung-widerstand-von-vias

Und dort sieht man dann, dass das Via komplett unkritisch ist:
http://www.andus.de/leiterplatte/strombelastbarkeit.php
Ein Via mit 1mm Durchmesser kann einen Strom von 29A tragen...

Hier ist das Ergebnis 25A:
http://www.adam-research.de/pdfs/PCB-Physik6.pdf


Jürgen M. schrieb:
> Noch als Hinweis:
Die Leiterbahnabstände in diesem Layout sehen stellenweise recht 
grenzwertig aus. Du solltest da unbedingt noch einen vernünftigen DRC 
machen...

: Bearbeitet durch Moderator
von Falk B. (falk)


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@Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite

>http://www.andus.de/leiterplatte/strombelastbarkeit.php
>Ein Via mit 1mm Durchmesser kann einen Strom von 29A tragen...

In der SIMULATION! Dort ist auch eine 90A Simulation mit EINEM VIA drin!
Daran sieht man mal wieder SEHR DEUTLICH, dass man Simulationen nicht 
blind vertrauen darf! Das VIA fackelt ab, trotz riesiger Kühlflächen! 
Selbst 29A halte ich für praxisfern.

: Bearbeitet durch User
von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Falk B. schrieb:
> In der SIMULATION! Dort ist auch eine 90A Simulation mit EINEM VIA drin!
Sieh dir mal dieses "Via" genau an. Das würde ich nicht als Referenz 
hernehmen...

> Das VIA fackelt ab, trotz riesiger Kühlflächen! Selbst 29A halte ich für
> praxisfern.
Ich hätte mal eine Platine, da waren zwei "Massen" miteinander 
verbunden, die eigentlich nicht zusammengehörten. Ich dachte mir: nichts 
leichter als das, nimm das starke Netzteil und lass 15 A durch. Da wird 
man schnell sehen, wo die verbunden sind!
Gesagt, getan: Kurzschluss mit 15 A gemacht und gewartet. Auch nach 
länger Zeit: nichts zu sehen. Überhaupt nichts...
Also gut, Dampfhammer geholt: die Autobatterie, die als Starthilfe 
mitsamt dicken Kabeln immer geladen herumsteht, musste es richten. 
Selbst mit einer Startleistung von 500A war damit erst nach ein paar 
Sekunden(!) dann auch das eine einzige Via mitten in der Platine an der 
Bräunung und der anschließenden Rauchentwicklung zu erkennen...

Von daher glaube ich diese Simulationsergebnisse aufs Wort (zudem haben 
die Jungs das garantiert ausprobiert).

: Bearbeitet durch Moderator
von Falk B. (falk)


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@ Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite

>> In der SIMULATION! Dort ist auch eine 90A Simulation mit EINEM VIA drin!
>Sieh dir mal dieses "Via" genau an. Das würde ich nicht als Referenz
>hernehmen...

Was meinst du? Dort steht was von 1mm Durchmesser.

>> Das VIA fackelt ab, trotz riesiger Kühlflächen! Selbst 29A halte ich für
>> praxisfern.
>Ich hätte mal eine Platine, da waren zwei "Massen" miteinander
>verbunden, die eigentlich nicht zusammengehörten. Ich dachte mir: nichts
>leichter als das, nimm das starke Netzteil und lass 15 A durch. Da wird
>man schnell sehen, wo die verbunden sind!
>Gesagt, getan: Kurzschluss mit 15 A gemacht und gewartet. Auch nach
>länger Zeit: nichts zu sehen. Überhaupt nichts...

So einen Fall hatte ich auch schon ;-)
Ich hab die fehlerhaften VIAs mit einem 150A++ Hochstromnetzteil und der 
Wärmebildkamera ausgespürt. Der Trick war dabei, dass man mit VIEL Strom 
pulsartig eine Belastung herstellt, dann sieht man die VIAs kurz 
leuchten. Nach ein paar Sekunden bleibt nur noch ein großer Wärmefleck 
übrig und die "bösen" VIAs werden unsichtbar.

Ja, die VIAs halten verdammt viel aus, aber das ist dennoch keine 
Richtlinie für den Dauerbetrieb.

>Also gut, Dampfhammer geholt: die Autobatterie, die als Starthilfe
>mitsamt dicken Kabeln immer geladen herumsteht, musste es richten.
>Selbst mit einer Startleistung von 500A war damit erst nach ein paar
>Sekunden(!) dann auch das eine einzige Via mitten in der Platine an der
>Bräunung und der anschließenden Rauchentwicklung zu erkennen...

Was aber auch nicht gerade dem Arbeitspunkt von VIAs entspricht.

>Von daher glaube ich diese Simulationsergebnisse aufs Wort

Ich nicht, denn sie suggerieren, dass keinerlei hot spot auftritt.

http://www.andus.de/_images/strombelastbarkeit-vias.gif

Wer sich ein bisschen mit dem Thema Simulation auskennt weiß, dass hier 
u.a. die Vernetzungsdichte zu gering ist, um das Problem adäquat 
abzubilden. Und ob die Simulation die lokale Wärmequelle VIA überhaupt 
abbildet oder ob die einfach als von aussen vorgegebene Konstante 
gehandhabt wird, ist vollkommen unklar!

>(zudem haben die Jungs das garantiert ausprobiert).

WOW! Du bist aber gutgläubig! Wenn sie es GARANTIERT ausprobiert haben, 
würde ich aber auch EXPLIZIT die Ergebnisse sehen wollen!

von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Falk B. schrieb:
> WOW! Du bist aber gutgläubig!
Naja, das sind doch genau diese simplen Strukturen, die für solche 
vergleichenden Untersuchungen hergenommen werden...

Falk B. schrieb:
> Was meinst du? Dort steht was von 1mm Durchmesser.
Mit jeweils 1 mm Kupfer auf beiden Seiten und einem Isolationsabstand 
von 0,4 mm.

von Falk B. (falk)


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@ Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite

>> WOW! Du bist aber gutgläubig!
>Naja, das sind doch genau diese simplen Strukturen, die für solche
>vergleichenden Untersuchungen hergenommen werden...

Schöner Ablenkungsversuch! Ja, du hast recht, aber das war gar nicht die 
Frage! Sondern dein blindes Vertrauen!

>> Was meinst du? Dort steht was von 1mm Durchmesser.
>Mit jeweils 1 mm Kupfer auf beiden Seiten und einem Isolationsabstand
>von 0,4 mm.

Hmm, hab ich irgendwie übersehen. Ja, das sind keine typischen 
Aufbauten, wie sie "normale" Leiterplatten besitzen.

von Rainer V. (Gast)


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Hallo,

habe bisher immer versucht, GND-Verbindungen zu einem Bauteil direkt per 
Lötauge zur Platinenunterseite (sofern dort halt die Massefläche ist) zu 
verbinden. Nach Verlöten ist dann dort doch ausreichend Masse voehanden 
oder?

Gruß Rainer

von Sven B. (scummos)


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Rainer V. schrieb:
> habe bisher immer versucht, GND-Verbindungen zu einem Bauteil direkt per
> Lötauge zur Platinenunterseite (sofern dort halt die Massefläche ist) zu
> verbinden.

Das ist bei SMD halt nicht so intuitiv ;) aber im Endeffekt kann man es 
natürlich genau so machen. Für hohe Stromstärken nehme ich immer größere 
Vias, aber wie oben schon diskutiert braucht man sich da abseits von 
Hochstrom-Anwendungen mit mehr als einigen Ampere keine Sorgen machen, 
wenn das Via sagen wir 0.7mm Durchmesser hat oder so. Für jede "normale" 
Platine ist das völlig ausreichend.
Für hochfrequenz-taugliche Masseanbindungen benutze ich immer mehrere 
Vias nebeneinander.

von Rainer V. (Gast)


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Sven B. schrieb:
> Das ist bei SMD halt nicht so intuitiv ;) aber im Endeffekt kann man es
> natürlich genau so machen. Für hohe Stromstärken nehme ich immer größere
> Vias, aber wie oben schon diskutiert braucht man sich da abseits von
> Hochstrom-Anwendungen mit mehr als einigen Ampere keine Sorgen machen,
> wenn das Via sagen wir 0.7mm Durchmesser hat oder so. Für jede "normale"
> Platine ist das völlig ausreichend.
> Für hochfrequenz-taugliche Masseanbindungen benutze ich immer mehrere
> Vias nebeneinander.

Ja klar, aber auch ein freies Via zu verzinnen müßte das doch auch 
bringen!?

Gruß Rainer

von Sven B. (scummos)


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Rainer V. schrieb:
> Ja klar, aber auch ein freies Via zu verzinnen müßte das doch auch
> bringen!?

Hmjaa. Lötzinn hat viel schlechtere Leitfähigkeit als Kupfer, so 
Richtung Faktor 10, also soo immens viel bringt das nicht. Für 
HF-Anwendungen ist es sogar schädlich, weil dann die Oberflächenströme 
in dem schlechter leitfähigen, also stärker verlustbehafteten Material 
fließen.

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