Hallo Männer! Ich möchte gern diverse Platinen auf ihre Kupferstärke hin
untersuchen. Dazu würde ich eine Vierleitermessung mit
Konstantstromquelle nutzen, also 4 Prüfspitzen, die gegen die Platine
drücken.
Soweit so gut. Nur wäre mir eine digitale Anzeige mit der realen
Kupferstärke lieber als ein analoges Messgerät.
Bedeutet aber, daß ich eine Art Negator oder sowas für den verstärkenden
OP brauche (kenne die genaue Bezeichnung dafür nicht).
Der Widerstand sinkt ja bei höherer Kupferstärke, aber das
Ausgangssignal muss dabei höher werden, um statt z.B. 35 Mikrometern 70
Mikrometer anzuzeigen.
Vermutlich ist es eine ganz einfache OP-Basisbeschaltung, tue mich damit
nur leider etwas schwer. Würde mich freuen, wenn jemand das
entsprechende Suchwort kennt.
Vielen Dank!
Platinen haben keine gleichmässige Kupferdicke.
Die Kupferdicke wird in oz/ft2 gemessen.
Die richtige Methode, die Kupferdicke zu messen, ist es also, das
Gewicht der Platine mit Kupfer zu wiegen das Kupfer abzuätzen, und das
Gewicht der Platine ohne Kupfer zu wiegen.
Natürlich bemühen sich die Hersteller, möglichst überall 34.1 µm Kupfer
drauf zu bekommen. Beim Messen des Widerstandes stellt sich die Frage,
ob du eine definierte Leiterbahn ätzen kannst (10cm lang, 1mm breit...)
oder ob du mit 2 Messpunkten in definiertem Abstand messen musst (2
Nadeln in 2.54cm Abstand, daneben 2 Nadeln zur 4-Leiter Kontaktierung).
Kupferstärkenmessung schrieb:> Bedeutet aber, daß ich eine Art Negator oder sowas für den verstärkenden> OP brauche (kenne die genaue Bezeichnung dafür nicht).
Nö. du musst bloss die winzigkleine Spannung im Millivoltbereich mit
einem präzisen OpAmp wie dem MCP6V11/AD8551 (Reichelt) auf den ganzen
Messbereich deines uC den du zur digitalen Anzeige verwendest ausdehnen
per nichtinvertierender OpAmp Schaltung. Dann misst der mit seinem
A/D-Wandler und kann umrechnen. Dabei darf aber die Messstromquelle
nicht mit Masse des uC-Auswerteschaltung verbunden sein, sondern Masse
ist nur über 2 der 4 Leiter verbunden, sonst brauchst du einen
Instrumentenverstärker (keine Ahnung welchen hochpräzisen Reichelt da
hat).
Die "Stromspitzen" würde ich dann auch etwas entfernt von den
Messspitzen anbringen, damit das Strömungsfeld im Bereich der
Spannungsmessung einigermaßen homogen ist.
Kupferstärkenmessung schrieb:> Hallo Männer! Ich möchte gern diverse Platinen auf ihre Kupferstärke hin> untersuchen. Dazu würde ich eine Vierleitermessung mit> Konstantstromquelle nutzen, also 4 Prüfspitzen, die gegen die Platine> drücken.
Und du bist sicher daß das funktioniert?
> Soweit so gut. Nur wäre mir eine digitale Anzeige mit der realen> Kupferstärke lieber als ein analoges Messgerät.>> Bedeutet aber, daß ich eine Art Negator oder sowas für den verstärkenden> OP brauche (kenne die genaue Bezeichnung dafür nicht).> Der Widerstand sinkt ja bei höherer Kupferstärke, aber das> Ausgangssignal muss dabei höher werden, um statt z.B. 35 Mikrometern 70> Mikrometer anzuzeigen.>> Vermutlich ist es eine ganz einfache OP-Basisbeschaltung, tue mich damit> nur leider etwas schwer. Würde mich freuen, wenn jemand das> entsprechende Suchwort kennt.
Nun im Prinzip brauchst du einen Kehrwertbildner. Z.B. realisierbar mit
einem Dividierer. Wesentlich geschickter ist es allerdings, als Anzeige
und ADC einen ICL7106 o.ä. zu verwenden und die Referenzspannungs- und
Meßspannungseingänge zu vertauschen. Dann erledigt der ADC die
Kehrwertbildung. Machen alle Ohmmeter so.
Ich weiß es ist keine Antwort auf die Fragestellung, aber eine für das
Problem. Wie wäre es mit einem Lackstärkenmessgerät? Die Teile sind sehr
günstig zu haben und messen die Schichtdicke lokal unter dem Sensor.
Vielen Dank für das Feedback. Hätte vielleicht schreiben sollen, daß ich
ohne Mikrocontroller auskommen muss, da davon keine Ahnung.
Das Ganze sollte auch allein mit 1 oder 2 OPs machbar sein, dahinter ein
200mV-Meter. Brauche auch kein "Hallo, Ihr Controller wünscht Ihnen eine
angenehme Messung des Widerstands" ;-)
Axel S. schrieb:> Machen alle Ohmmeter so.
Ein Ohmmeter wäre aber nicht geeignet, da es lediglich den
Spannungsabfall am Messwiderstand anzeigt. Ich brauche das genaue
Gegenteil, bei linear sinkendem Widerstand muss der Anzeigewert linear
steigen.
MaWin schrieb:> Kupfer abzuätzen
Das sicherlich nicht, möchte einen schnellen Test, und bis auf diese
Kehrwertbildung ist das auch ein Kinderspiel. Man kann einen langsamen,
aber hochgenauen OP verwenden, plane den Elektrodenabstand auf
allenfalls 10mm. So ist mir die Breite der Platine fast egal.
Anderervorschlag schrieb:> Lackstärkenmessgerät
Habe ich auch schon drüber nachgedacht. Damit könnte man aber nur die
Stärke des Epoxids messen. Theoretisch sogar möglich, aber deutlich
ungenauer.
Der Australier hat mal ein Video gemacht, in dem er etwas interessantes
zeigt, was vielen nicht direkt Bewusst ist. Beim darüber Nachdenken ist
es dann sonnenklar:
Ein quadratisches Stück Kupferplatte hat immer den gleichen Widerstand,
unabhängig von der Größe des Stücks. Die Eigenschaft Ohm/Quadrat (Ohm
pro Quadrat, ohne Längeneinheit) ist eine Konstante.
Das kann man sich zum Messen natürlich zu nutze Machen
Also wird es wohl doch schwieriger. Dachte, daß das eine der vielen
Standard-OP-Verschaltungen tut.
Werde nochmal versuchen, mir eine Schaltung dazu einfallen zu lassen.
Vielen Dank für die sehr netten Tips.
Harald W. schrieb:> Ich nehme an der TE sucht keine zerstörende Messmethode.
Gut, dann gäbe es vielleicht noch die Möglichkeit mit einem
Stiftmikroskop oder mit der Messlupe an der Seitenfläche (Stirnfläche)
optisch zu messen.
Die Dinger gibt es ja mit der Skalierung bis 0,001mm.
http://www.messzeuge.santool.de/PDF/2013/MI_2013/ST_Messzeuge_2013_5000.pdf?XTCsid=ebabe3938967be6c8c7b23ab928af231
Ich habe das gestern mal mit der “Normalen Optiker Augenklemmlupe“ ohne
Skalierung versucht. (25fach)
Leider habe ich kein Basismaterial mehr mit 70µ Kupferauflage, um einen
Vergleich anzustellen.
Aber die Kupferstärke müsste man gut erkennen oder auch optisch messen
können.
Leider sehen die Kanten immer etwas rubbelig aus, auch bei Bungard.
Gruß
Thomas
Edit:
Die Skalierung geht nur bis 0,005mm
Ok, wäre natürlich nicht digital :-)
An sich gibt es nur einige wenige Cu Stärken. Da reicht im Prinzip so
etwas wie 3 oder 4 LEDs für z.B. 17 µ, 35 µ, 70 µ und ggf. mehr oder
weniger. Das ist dann auch schon digital. Schön zerstöungsfrei wäre das
ggf. über Wirbelströme möglich da braucht man keinen Kontakt und könnte
auch Fotobeschichtete Platten messen, solange man ein genügend großes
Stück hat.
Für die Wandlung Dicke -> Anzeigespannung könnte man z.B. den Strom
messen, den man braucht um eine definierte kleine Spannung (z.B. 1 mV)
über den Spannungskontaken zu erreiche. So super genau wird es wegen des
TK so oder so nicht.
Wenn man es witzig haben will: messen nach van der Pau und µC zur
Auswertung . da braucht man dann nur ein Stück homogene Platine und 4
(Punkt-) Kontakte irgendwo am Rand. Die Form und Größe sind weitgehend
egal.
Thomas B. schrieb:> Die Skalierung geht nur bis 0,005mm
Ein Mikrometer hätte mich auch gewundert. Das kratzt schon an der
theoretischen Auflösungsgrenze optischer Mikroskope.
Thomas B. schrieb:> Leider sehen die Kanten immer etwas rubbelig aus, auch bei Bungard.
Eben, so einfach ist es doch nicht. Um Schliffbilder zu machen (die
dienen ja hauptsächlich der Vermessung von Metallschichten), muss ein
Stückchen Leiterplatte in Kunstharz vergossen, angesägt und mit
Schleifpapier und Diamantpasten auf Hochglanz poliert werden - sonst
sieht man alles mögliche, wie z.B. den Grat vom Sägen, aber nicht die
reale Schichtdicke.
Eine LP einfach zu bohren oder zu sägen, um die Kupferschicht zu messen,
ist totaler Murks, vielleicht könnte man mit einiger Erfahrung gerade so
zwischen 35 und 70 µ unterscheiden.
Georg
Mich würde auch mal interessieren warum man die Kupferdicke messen will.
Wie schon gesagt wurde, soviele unterschiedliche Platinen gibts ja
nicht, wenns da nur drum geht zu wissen ob man jetzt eine 35µm oder 70µm
Platine gegriffen hat genügt wahrscheinlich auch eine Gewichtsmessung
der Rohplatine.
Über das Gewicht, ist auch nicht so einfach: der Träger ist auch nicht
immer so gleich. Auch da gibte s leicht verschiedene Materialien und
dicken. Die Gesamtdicke sollte man wenigstens noch messen.
Michael K. schrieb:> Mich würde auch mal interessieren warum man die Kupferdicke messen will.
Na z.B. im Rahmen der Qualitätskontrolle. Kupfer ist teuer. Wenn da der
Fertiger statt 35µ bloß 25µ aufgalvanisiert, macht er fetten Reibach
aber deine Geräte spielen evtl. nicht mehr.
R = U / I Widerstandsmessung: Spannungsabfall am Prüfling messen,
Strom vorgegeben (Stromquelle)
1/R = I / U Leitfähigkeitsmessung: Stromfluss durch den Prüfling
messen, Spannung vorgegeben (Spannungsquelle)
Lurchi schrieb:> Für die Wandlung Dicke -> Anzeigespannung könnte man z.B. den Strom> messen, den man braucht um eine definierte kleine Spannung (z.B. 1 mV)> über den Spannungskontaken zu erreiche.
Das ist doch mal eine Idee, vielen Dank!
Werde nun keinen Konstantstrom mehr vorgeben, sondern den Strom bei
Erreichen von z.B. 1mV an den Messleitungen verringern. Dann den Strom
messen.
Problem gelöst, vielen Dank allen!
Axel S. schrieb:> Na z.B. im Rahmen der Qualitätskontrolle. Kupfer ist teuer. Wenn da der> Fertiger statt 35µ bloß 25µ aufgalvanisiert, macht er fetten Reibach> aber deine Geräte spielen evtl. nicht mehr.
Gibt es dafür nicht vorgefertigte Verfahren?
Horst schrieb:> Lauter Laien hier?>> Die Cu- Schichtdicke wird mit Wirbelstrom gemessen
Das stimmt zwar (es gab auch mal das Beta-Rückstreu-Verfahren), aber
sowas ist natürlich nicht zum Selbstbau für Laien geeignet.
Überhaupt erhebt sich die Frage, wie man so eine Messvorrichtung
kalibriert. Dazu müsste man mehrere Muster mit genau vermessener
Schichtdicke haben. Nimmt man einfach als 35µ deklariertes Material, hat
man sich schon von vornherein mehr als 10% Fehler eingebaut.
Fischer-Geräte sind übrigens auch preislich nicht bastler-kompatibel.
Georg
Horst schrieb:> Lauter Laien hier?>> Die Cu- Schichtdicke wird mit Wirbelstrom gemessen, guckt Ihr da:
Wurden nicht weiter oben schon Schichtdickenmessgeräte vorgeschlagen?
Vielleicht verwechsel ich das auch mit einem anderen Thread...
>> Hallo Männer!>...und Männerinnen!
Es stimmt: Nur wahre Männer würden, auf die vorgeschlagene Weise, die
Schichtdicke messen.
Vielleicht kann ja mal einer von denen, zwischen den vielen von Herrn
Ohm abgekupferten Formeln, erklären, wie dies bei zweifelhafte
Verbindungen und nicht definierbaren effektiven Querschnitten, helfen
soll.
Bei den kleinen Widerständen wird man den Widerstand schon mit 4
kontakten messen müssen: also 2 für den Strom und 2 für die Spannung.
Die Kontaktwiderstände fallen dadurch heraus.
Für die Positionierung bzw, Wahl der Querschnitte hat man verschiedene
Mögllichkeiten. Ein paar Vorschläge wären:
1) Geätzte Leiterbahn nutzen (fertige Platine). Die Breite und länge
etwa per Foto vermessen. Die Abmessungen gehen etwa llinear ein, sind
also nicht so kritisch.
2) Kontakte am Rand einer genügend großen Platine. Wie groß die
Wiederstände dann sind müsste man nachrechnen - das Problem dürfte aber
noch lösbar sein. Zur Not halt am Beispiel kalibrieren, linear ist der
zusammenhang ja.
3) 4 Punktkontake in einer Reihe, weit genug weg vom Rand. So ähnlich
wie vor, nur halt eine andere Konstante (halber Widerstand).
4) Wer rechnen mag: nach van der Pau, mit 4 Kontakten am Rand einer fast
beliebig geformten Platine, und mit durchtauschen der Kontakte. Die
Mathematik dahinter ist aber nicht ohne - die Formeln gehen aber noch.
Die Wirbelstrommethode könnte man ggf. auch selber bauen. Ein einfacher
Test mit 2 Spulen, Funktionsgenerator und Oszilloskop bei 100 kHz hat
gar nicht so schlecht funktioniert: 35 µm und 2 -seitig 35 µm lassen
sich gut unterscheiden, nur 2 mal 17 µm oder 1 mal 35 µm geben ungefähr
das selbe.
Amateur schrieb:> Vielleicht kann ja mal einer von denen, zwischen den vielen von Herrn> Ohm abgekupferten Formeln, erklären, wie dies bei zweifelhafte> Verbindungen und nicht definierbaren effektiven Querschnitten, helfen> soll.
Wenn etwas nicht funktioniert, dann sollte man an der schwächsten Stelle
nachsehen und verbessern, was geht. Was eh stabil genug ist, sollte man
in Ruhe lassen. (das schwächste Glied einer Kette sollte man stärken)
Wenn jetzt dein Problem zweifelhafte Verbindungen sind und
undefinierbare Leiterquerschnitte, dann ist die Schichtdicke des Kupfers
auf der Platine in der Tat völlig irrelevant.
Zu den bei Herrn Ohm "abgekupferten" Formeln vorneweg eine Frage: Du
weisst noch, was es heisst, wenn eine Grösse proportional einer zweiten
ist? Was ein Proportionaltätsfaktor ist? Und wie man das formelmässig
ausdrückt?
Schau zur Sicherheit nochmal bei "Dreisatz" nach.
Damit sollte sich die Erkennntnis Bahn brechen können.
