Guten Tag,
beim Layout bin ich auf ein paar "Probleme" (siehe Bilder) gestoßen.
KiCad meckert hierbei,dass der GND-Pin nicht mit dem Kühlpad verbunden
ist, obwohl beide Kontakt mit der Massefläche haben (Bild1).
In Bild2 habe ich GND-Pins mit der GND-Kühlpad verbunden. Ist das so
möglich oder eher unschön? Ebenfalls frage ich mich, ob die Verbindung
der beiden VCC-Pins so möglich ist. Die Leiterbahnbreite ist noch im
Rahmen (vom Hersteller)
Was sagt ihr dazu?
Hallo Sinkto.
Sinkto schrieb:> KiCad meckert hierbei,dass der GND-Pin nicht mit dem Kühlpad verbunden> ist, obwohl beide Kontakt mit der Massefläche haben (Bild1).
A) Entweder das GND-Pin wurde versehentlich mehrfach angelegt. Dann
hättest Du zwei übereinander, und nur eins angeschlossen. Mal im
Footprint bis "zum Boden" weglöschen, dann sieht man das.
oder
B) Das Kühlpad in der Mitte gehört zum Footprint und ist dort als
Kupferfläche und nicht als Pad angelegt. Der DRC hat Probleme, Kupfer in
Pads, das nicht Pad ist, zu berücksichtigen.
Ob es besser ist, das Kühlpad aus SMD-Pads zusammenzubasteln, steht auf
einem anderen Blatt....wenn Du es machst, sollten sich die Pads
ausreichend weit überlappen, damit nicht die Kühlfläche in der
Leiterplattenfabrik, falls ein Zurückziehen der Kupferfläche im Rahmen
der Addition des Uterätzungsfaktors nötig ist, in Inseln zerfällt.
Siehe Beitrag "Kicad Leiterbahn im Footprint möglich?"
und Beitrag "KiCad: Nicht verbundenes Pad">> In Bild2 habe ich GND-Pins mit der GND-Kühlpad verbunden. Ist das so> möglich oder eher unschön? Ebenfalls frage ich mich, ob die Verbindung> der beiden VCC-Pins so möglich ist. Die Leiterbahnbreite ist noch im> Rahmen (vom Hersteller)>> Was sagt ihr dazu?
Find ich erstmal ok. Ich weiss allerdings auch keine weiteren Details.
Mit freundlichem Gruss: Bernd Wiebus alias dl1eic
http://www.l02.de
Sinkto schrieb:> In Bild2 habe ich GND-Pins mit der GND-Kühlpad verbunden. Ist das so> möglich oder eher unschön?
Kommt drauf an. Wenn es ein GND-Pin ist, dann würde ich das auch so
machen. Wenn es ein Pin mit einer Funktion ist, dann fahrre ich den nach
"aussen" und verbinde ihn dort mit Masse. Dann kann man auch ohne "Pin
ablöten" mit dem Messer den Pin zum Test von Masse trennen.
> Ebenfalls frage ich mich, ob die Verbindung der beiden VCC-Pins so möglich> ist. Die Leiterbahnbreite ist noch im Rahmen (vom Hersteller)
Kommt drauf an. Wenn über diese Pins wirklich Strom fließt, dann ist die
Anbindung mikrig. Sonst siehe oben.
BTW: ein Kühl-Pad ist dafür da, dass über das Kupfer die Wärme
abtransportiert wird. Das geht natürlich nicht, wenn du das Bauteil mit
Thermals anbindest und das Kupfer nicht flächig rausführst...
Vom Kühlpad abgesehen noch ein Tip: 2 benachbarte Pads mit gleichem
Potential, wenn möglich nicht zwischen den Pads verbinden. Der
Hintergrund ist: Bei der Bestückung können sich dort Zinnbrücken bilden
die normalerweise nicht gewünscht sind. Der Bestücker muss dann
aufwändig im Layout schauen, ob das in Ordnung ist. (Üblicherweise sind
unterschiedliche Personen mit der Platine beschäftigt, sodaß hier immer
Rückfragen entstehen die den Prozess stören)
Wenn es geht solche Verbindungen außerhalb der Pads machen.
Ein Kühlpad nicht mit Thermals anzubinden wurde ja schon genannt, bei
Mehrlagiger Platine bieten sich ThermalVias im Kühlpad an um die Wärme
schnell auf andere Lagen zu verteilen.
> A) Entweder das GND-Pin wurde versehentlich mehrfach angelegt. Dann> hättest Du zwei übereinander, und nur eins angeschlossen. Mal im> Footprint bis "zum Boden" weglöschen, dann sieht man das.>> oder> B) Das Kühlpad in der Mitte gehört zum Footprint und ist dort als> Kupferfläche und nicht als Pad angelegt. Der DRC hat Probleme, Kupfer in> Pads, das nicht Pad ist, zu berücksichtigen.>> Ob es besser ist, das Kühlpad aus SMD-Pads zusammenzubasteln, steht auf> einem anderen Blatt....wenn Du es machst, sollten sich die Pads> ausreichend weit überlappen, damit nicht die Kühlfläche in der> Leiterplattenfabrik, falls ein Zurückziehen der Kupferfläche im Rahmen> der Addition des Uterätzungsfaktors nötig ist, in Inseln zerfällt.>> Siehe Beitrag "Kicad Leiterbahn im Footprint möglich?"> und Beitrag "KiCad: Nicht verbundenes Pad">>>>> In Bild2 habe ich GND-Pins mit der GND-Kühlpad verbunden. Ist das so>> möglich oder eher unschön? Ebenfalls frage ich mich, ob die Verbindung>> der beiden VCC-Pins so möglich ist. Die Leiterbahnbreite ist noch im>> Rahmen (vom Hersteller)
Ich habe eben noch einmal im Schaltplan nachgeguckt. Im Schaltplan habe
ich für das Kühlpad einen Pin vorgsehen und diesem mit Masse verbunden.
Der Pin daneben ist ebenfalls mit Masse verschaltet. Im zugehörigen
Footprint habe ich für die Kühlfläche ein SMD-Pad vorgesehen und es nach
dem DB platziert.
Bei dem zweiten VCC-Pin der über die sehr dünne Leitung verbunden ist
handelt es sich um einen ENABLE Pin, der im High-Zustand einen Strom von
10 nA braucht. Daher sollte die Leiterbahnbreite ausreichend sein.
> Kommt drauf an. Wenn es ein GND-Pin ist, dann würde ich das auch so> machen. Wenn es ein Pin mit einer Funktion ist, dann fahrre ich den nach> "aussen" und verbinde ihn dort mit Masse. Dann kann man auch ohne "Pin> ablöten" mit dem Messer den Pin zum Test von Masse trennen.>>> BTW: ein Kühl-Pad ist dafür da, dass über das Kupfer die Wärme> abtransportiert wird. Das geht natürlich nicht, wenn du das Bauteil mit> Thermals anbindest und das Kupfer nicht flächig rausführst...
Der Pin ist ein GND-Pin und demnach werde ich ihn mit dem Kühlpad
verbinden. Ich dachte die "Thermals"-Anbindung ist dafür gedacht die
Wärme besser abzuleiten. Bie "soliden" GND-Anbidungen ist es doch eher
schwer diese per Hand zu löten oder?
Christian B. schrieb:> Vom Kühlpad abgesehen noch ein Tip: 2 benachbarte Pads mit> gleichem> Potential, wenn möglich nicht zwischen den Pads verbinden. Der> Hintergrund ist: Bei der Bestückung können sich dort Zinnbrücken bilden> die normalerweise nicht gewünscht sind. Der Bestücker muss dann> aufwändig im Layout schauen, ob das in Ordnung ist. (Üblicherweise sind> unterschiedliche Personen mit der Platine beschäftigt, sodaß hier immer> Rückfragen entstehen die den Prozess stören)>> Wenn es geht solche Verbindungen außerhalb der Pads machen.>> Ein Kühlpad nicht mit Thermals anzubinden wurde ja schon genannt, bei> Mehrlagiger Platine bieten sich ThermalVias im Kühlpad an um die Wärme> schnell auf andere Lagen zu verteilen.
Danke für den Hinweis. Die Bestückung werde ich hierbei allerdings
selbst vornehmen
Ich werde die Anbindung der Bauteile per Thermals vornehmen müssen, da
ich die Bestückung per Hand machen werde. Elektrisch gesehen gibt es
doch keinen Unterschied zwischen "solide" und "thermal". Lieg ich da
richtig?
Sinkto schrieb:> Elektrisch gesehen gibt es> doch keinen Unterschied zwischen "solide" und "thermal". Lieg ich da> richtig?
Der Unterschied ist der gleiche elektrisch wie bez. Wärmeleitung: die
üblicherweise als Thermal bezeichnete Version mit einem Isolierring, der
von Stegen unterbrochen wird, leitet eben weniger, das genau ist ja der
Zweck der Übung. Elektrisch fällt das normalerweise nicht ins Gewicht.
Bei einer Kühlfläche ist die maximale Wärmeleitung gewünscht, also
sollte Solid die Wahl sein, es ist nur die Frage ob man das mit der
vorhandenen Technik zuverlässig löten kann. Wenn nicht, dann Thermals
vorsehen, aber das ist eben ein halblebiger Kompromiss mit schlechterer
Kühlwirkung.
Die Thermal Vias nützen natürlich nur was, wenn sie zu einer Fläche
führen, die die Wärme an die Umgebung abgeben kann. Die Lötfläche unter
dem Chip ist allein für sich nutzlos.
Georg
Sinkto schrieb:> Bei dem zweiten VCC-Pin der über die sehr dünne Leitung verbunden ist> handelt es sich um einen ENABLE Pin, der im High-Zustand einen Strom von> 10 nA braucht. Daher sollte die Leiterbahnbreite ausreichend sein.
Aber genau, weil es ein Funktionspin ist, würde ich den nach aussen
führen und dann mit Vcc verbinden. Denn dann kannst du auch mal ein
Enable-Signal nachrüsten, ohne das IC-Bein abheben zu müssen...
Georg schrieb:> es ist nur die Frage ob man das mit der vorhandenen Technik zuverlässig> löten kann.
Wenn man solche ICs einsetzt, dann braucht man eben die passende
Löttechnik.
> Wenn nicht, dann Thermals vorsehen, aber das ist eben ein> halblebiger Kompromiss mit schlechterer Kühlwirkung.
Ein lebenslanger (und die Lebensdauer reduzierender) Kompromiss, weil
man den falschen Prozess hat?
Hallo Sinkto
Sinkto schrieb:> Ich werde die Anbindung der Bauteile per Thermals vornehmen müssen, da> ich die Bestückung per Hand machen werde.
Wenn Du mit der Hand verlötest, kannst du Dir Thermals dort am Kühlpad
erst recht nicht Leisten, weil Du ja das ganze Pad unter dem IC erwärmen
musst. Auch Thermalpads sollten verlötet werden.
Mit dem Lötkolben kannst Du ja nur per Wärmeleitung von der Seite her
unter das IC kommen. Thermals machen das schlecht möglich. Zumindest
solltest Du die Thermals dann so ausserhalb des IC Bodys anlegen, dass
Du mit dem Lötkolben (Freistellung Lötstopplack!) gut die Wärme unter
das IC bekommst, aber der Wärmeabfluss nach aussen behindert ist. Diese
Behinderung ist für die spätere Kühlung aber leider auch wirksam.
Es ist, so gesehen, schon ein Unterschied, ob Du einzelne THT Pinne mit
Thermals versiehst, oder SMD Kühlpads. THT Pinne in Multilayer bekommst
Du ohne Thermals oftmals nicht richtig warm. Aber auch hier gilt:
Ausreichend Restring lassen, damit Du den Lötkolben überhaupt vernünftig
ansetzten kannst.
Auch wenn Du mit dem Heissluftfön arbeitest, helfen Dir seitliche
Kupferflächen mit guter Anbindung ohne Thermals, das ganze schnell warm
zu bekommen. Gerade beim Heissluftfön erwärmst eigentlich die Gegend
drumherum immer mit. Also ist der Wärmeabfluss dahin auch nicht so
gravierend.
Vorwärmen der ganzen Platine auf ca. 100°C ist in Härtefällen auch
hilfreich.
> Elektrisch gesehen gibt es> doch keinen Unterschied zwischen "solide" und "thermal". Lieg ich da> richtig?
Nicht ganz. Thermals besitzten einen höheren Widerstand, und schlimmer
noch, eine höhere Induktivität.
Inwieweit das störend Auftritt, hängt am konkreten Anwendungsfall.
Vermutlich ist der Widerstand eher irrelevant. Die Induktivität könnte
aber ein Problem werden.
Unangenehm könnte auch sein, dass der Strom durch die Thermals in einer
größeren Schleife fliesst (Induktives Ein/Auskoppeln von Störungen).
Aber ob das in dem Ausmasse stört, hängt auch wieder an der konkreten
Anwendung.
Es ist, so gesehen, auch elektrisch schon ein Unterschied, ob Du
einzelne THT Pinne mit Thermals versiehst, oder SMD Kühlpads. Die
"Umwege" sind bei Pinnen kleiner.
Insgesammt ist Schaltungsdesign und Platinenlayout immer ein Eiertanz
zwischen zwischen verschiedenen Kompromissen und Optimierungen in
verschiedene Richtungen. Ideale sind dabei selten erreichbar.
Ist natürlich ein Unterschied ob Du eine Gleichstrom-, eine analoge NF
oder HF oder eine langsame oder schnelle digital Anwendung hast.
Welche Leistung ist im Spiel? Bei welcher Umgebungstemperatur?
Es gibt Fälle, die funktionieren noch gut mit einer (stark gefüllten)
Klebeverbindung zwischen Body ubd Kühlpad.
Mit freundlichem Gruß: Bernd Wiebus alias dl1eic
http://www.l02.de
Vielen Dank für die hilfreichen Erklärungen.
Meine Idee war es jetzt, das größe Kühlpad mit Wärmeleitpaste zu
versehen und die restlichen Pins mit der Hand zu löten. Bei dem IC in
Bild1 handelt es sich um einen LM3406HV LED Treiber, der bis zu 1,5 A
liefern kann, jedoch nur mit ca. 270mA betrieben wird. Daher gehe ich
davon aus, dass sich die Temperatur, die sich einstellen wird noch weit
unter der maximalen Grenze befinden wird.
Sinkto schrieb:> Meine Idee war es jetzt, das größe Kühlpad mit Wärmeleitpaste zu versehen
Dir ist aber hoffentlich klar, dass dort GND (zuverlässig!) angebunden
sein muss, wenn im Datenblatt steht, dass das Kühlpad auf GND gehört?
Also vergiss diese Idee und löte das Ding an Masse an.
Lothar M. schrieb:> Sinkto schrieb:>> Meine Idee war es jetzt, das größe Kühlpad mit Wärmeleitpaste zu versehen> Dir ist aber hoffentlich klar, dass dort GND (zuverlässig!) angebunden> sein muss, wenn im Datenblatt steht, dass das Kühlpad auf GND gehört?>> Also vergiss diese Idee und löte das Ding an Masse an.
Alles klar. Aber Vias in Pads ist nicht so schön oder?
> Alles klar. Aber Vias in Pads ist nicht so schön oder?
Dann musst du dir wohl eine neue Lib anlegen wo dein IC kein SMD-Pad
unter dem Gehäuse hat. Füge dann das neu erstellte Bauteil ein und
zeichne Wire oder Polygon das SMD-Pad nach. Dieses kannst du dann
problemlos an / mit Vias anschließen.
Sinkto schrieb:> Aber Vias in Pads ist nicht so schön oder?
Halb so schlimm: diese "Fehler" kannst du einfach ignorieren. Du weißt
ja, was du machst und willst es so...
Hallo Sinkto.
Sinkto schrieb:> Meine Idee war es jetzt, das größe Kühlpad mit Wärmeleitpaste zu> versehen und die restlichen Pins mit der Hand zu löten.
Grusel. Für Prototypen kann das ok sein, in der Serie eher nicht.
Aber ich gebe zu, gelegentlich murkse ich auch so rum. ;O)
Besser dann von der Unterseite ein oder mehrere große Löcher, die Zugang
zum Verlöten mit einer Lötspitze bieten.
Sinkto schrieb:>> Also vergiss diese Idee und löte das Ding an Masse an.>> Alles klar. Aber Vias in Pads ist nicht so schön oder?
Bei Vias in Pads kann Lötzinn durch die Vias verschwinden und fehlt
dann.
Gegenmassnahmen:
Die Vias verstopfen (pluggen) oder abdeckeln (tenting).
oder alternativ:
Extra viel Lötpaste auftragen, um den Verlust zu kompensieren. Ist aber
nicht immer einfach hin zu bekommen.
Bei Handverlötung könnte es einfacher sein, wenn Du eine Methode wählst,
wo Du Lötzinn nachgeben kannst, biss es passt.
Lötzinn in Vias trägt NICHT wesentlich zur Wärmeleitung von thermal Vias
bei, verursacht aber die oben genannten Probleme.
Eventuell erhäst Du jetzt auf der anderen Seite der Vias auch noch eine
verzinnte Fläche, möglicherweise auch noch unregelmäßig, was extra
Probleme gibt, wenn Du z.B. dort einen Kühlkörper anbringen möchtest.
Mit freundlichem Gruß: Bernd Wiebus alias dl1eic
http://www.l02.de
Bernd W. schrieb:> Extra viel Lötpaste auftragen, um den Verlust zu kompensieren. Ist aber> nicht immer einfach hin zu bekommen.
In der Regel ist es so, dass unter so einem großen Pad zu viel Paste ist
und deshalb das IC aufschwimmt oder das Lot seitlich herausquillt.
Insofern sind ein paar richtig bemessene Vias durchaus als Zinnreservoir
tauglich. Man kann in abspraceh mit dem Fertiger die Pastenmaske aber
auch so gestalten, dass gar nicht so viel Zinn unter dem IC ist...
Bernd W. schrieb:> Gegenmassnahmen:> Die Vias verstopfen (pluggen) oder abdeckeln (tenting).>> oder alternativ:> Extra viel Lötpaste auftragen, um den Verlust zu kompensieren. Ist aber> nicht immer einfach hin zu bekommen.
beim Pluggen stimme ich dir zu, ist aber unsinnig teuer, wenns nicht
sowieso auf der Platine gemacht wird.
Extra viel Lotpaste ist eher kontraproduktiv. Normalerweise macht man
ein Raster mit Via in das Pad und setzt nur in den Räumen dazwischen
Pastedepots. Zum einen kann dadurch die Luft entweichen beim aufsetzen
des Bauteils und zum anderen zieht das Zinn das Bauteil zur Platine beim
verlöten. Im Idealfall ist es so, daß das Zinn nicht bis an die
Viaöffnungen heranreicht. Das muss man aber schon mit seinem Fertiger
abstimmen. Wie so etwas aussehen kann hab ich mal angefügt. (In der Lib
und als Testlötung vom Fertiger, ohne Bauteile)
Hallo Lothar und Christian.
Danke für eure Inspirationen. Ich begutachte zwar oft Platinen, aber
Vias in Pads sind hier im Hause eher unüblich.
Lothar M. schrieb:>> Extra viel Lötpaste auftragen, um den Verlust zu kompensieren. Ist aber>> nicht immer einfach hin zu bekommen.> In der Regel ist es so, dass unter so einem großen Pad zu viel Paste ist> und deshalb das IC aufschwimmt oder das Lot seitlich herausquillt.> Insofern sind ein paar richtig bemessene Vias durchaus als Zinnreservoir> tauglich. Man kann in abspraceh mit dem Fertiger die Pastenmaske aber> auch so gestalten, dass gar nicht so viel Zinn unter dem IC ist...
Auch ein Aspekt zum berücksichtigen.
Christian B. schrieb:> beim Pluggen stimme ich dir zu, ist aber unsinnig teuer, wenns nicht> sowieso auf der Platine gemacht wird.
Und es geht gelegentlich schief. D.h. das Material landet nicht im Loch,
oder darauf, sondern anderswo, wo es das Löten behindert.
> Extra viel Lotpaste ist eher kontraproduktiv. Normalerweise macht man> ein Raster mit Via in das Pad und setzt nur in den Räumen dazwischen> Pastedepots. Zum einen kann dadurch die Luft entweichen beim aufsetzen> des Bauteils und zum anderen zieht das Zinn das Bauteil zur Platine beim> verlöten. Im Idealfall ist es so, daß das Zinn nicht bis an die> Viaöffnungen heranreicht.
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> Wie so etwas aussehen kann hab ich mal angefügt. (In der Lib> und als Testlötung vom Fertiger, ohne Bauteile)
Interessanter Vorschlag. Insbesondere machen die runden Freistellungen
in der Lötstoppmaske einen solideren Eindruck als ein Gitter aus
Lötstopplack
anzulegen.
Mit freundlichem Gruß: Bernd Wiebus alias dl1eic
http://www.l02.de
