Forum: Platinen Optimierung meiner Platine


von Martin Z. (abalone76)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Liebes Forum,

Als Anfänger habe ich meine ersten Platinen mit Sprint Layout fertig 
gezeichnet und noch ein paar offene Fragen. Wenn ich Glück habe, kann 
mir die der Fachmann in kurzer Zeit beantworten... Die Platine ist 
zweiseitig, FR4, 1.6mm dick mit 1oz Kupfer, alles Standardparameter vom 
Fernost-Hersteller. Nichts Hochfrequentes, kein SMD, nur TH. 
Leiterbahnen mindestens 0.3mm, Abstand zur Automasse 0.3mm, Bohrungen 
mindestens 0.7mm.

- Kann man bei Leiterbahnen von 0.3mm Dicke / Abstand zur Automasse 
0.3mm zu optimalen Abmessungen für ein Via raten? Bei mir haben die im 
Moment 0.7mm Lötring und 0.3mm Bohrung. Gibt es sowas wie eine 
Faustregel betr. Verhältnis Leiterbahn/Via?

- Meine Thermal Pads auf Masseflächen sind nach wie vor schwierig zu 
löten. Beispiel: Lötring 1.8mm, Bohrung 0.9mm, vier Stege von 0.3mm 
Breite und 0.3mm Länge. Sind weniger Stege üblich? Oder sollen die 
länger werden?

- Darf ich ein TH Pin für ein Bauteil gleichzeitig als Via verwenden?

- Sind Vias bezüglich Stromfluss irgendwie speziell zu berücksichtigen? 
Wenn ich bei einer Leiterbahn von 0.3mm 1A Strombelastbarkeit angezeigt 
bekomme, gilt das dann auch noch, wenn es über 3 Vias geht?

- Ist es üblich, oben und unten Massefläche zu haben und dann die 
GND-Pins auf beiden Seiten mit Thermal-Pads zu versehen? Oder sollte nur 
auf einer Seite eine Massefläche sein? Oder kommt das vor allem auf die 
jeweilige Schaltung an?

- Wenn sich drei Leiterbahnen treffen, darf das dann T-förmig sein? 
Rechte Winkel soll man ja vermeiden, deshalb knicken meine Leiterbahnen 
auch nur max. 45 Grad. Gibt es bessere Varianten als im angehängten 
Bild?

Vielen Dank :-)

von Michael B. (laberkopp)


Lesenswert?

Martin Z. schrieb:
> - Kann man bei Leiterbahnen von 0.3mm Dicke / Abstand zur Automasse
> 0.3mm zu optimalen Abmessungen für ein Via raten? Bei mir haben die im
> Moment 0.7mm Lötring und 0.3mm Bohrung. Gibt es sowas wie eine
> Faustregel betr. Verhältnis Leiterbahn/Via?

Je grösser, je besser. Einfacher herzustellen, weniger Fehler, 
geringerer Herstellungspreis. 0.3mm Bohrer sind schon klein.

> - Meine Thermal Pads auf Masseflächen sind nach wie vor schwierig zu
> löten. Beispiel: Lötring 1.8mm, Bohrung 0.9mm, vier Stege von 0.3mm
> Breite und 0.3mm Länge. Sind weniger Stege üblich? Oder sollen die
> länger werden?

Es gibt keinen Grund warum sie schwierig zu löten sein sollten, es liegt 
eher am löten als am thermal.

> - Darf ich ein TH Pin für ein Bauteil gleichzeitig als Via verwenden?

Natürlich.

> - Sind Vias bezüglich Stromfluss irgendwie speziell zu berücksichtigen?
> Wenn ich bei einer Leiterbahn von 0.3mm 1A Strombelastbarkeit angezeigt
> bekomme, gilt das dann auch noch, wenn es über 3 Vias geht?

Die Metallisierung im Via ist normalerweise erheblich dünner als auf den 
Flächen, ein 0.3mm Loch hat aber mehr Fläche als eine 0.3mm Bahn, 
insofern hebt sich das in etwa auf. Will man viel Strom, sollte man 
mehrere Vias parallel machen.

> - Ist es üblich, oben und unten Massefläche zu haben

Nein, eher nicht, eine 2-setige platine wäre damit voll, eine 4-Seitige 
hätte nur noch 1 Versorgungsspannungslage und 1 Signallage.

> und dann die
> GND-Pins auf beiden Seiten mit Thermal-Pads zu versehen? Oder sollte nur
> auf einer Seite eine Massefläche sein? Oder kommt das vor allem auf die
> jeweilige Schaltung an?

Du verwechselst Restinseln zwischen Leiterbahnen mit Masseflächen,. 
restinseln sind zu nichts nütze ausser Ätzmittel zu sparen bzw. vom 
Leiterplattenhersteller mehr Kupfer für's Geld zu bekommen.

Eine von einer Leiterbahn durtchschnittene Fläche ist keine Massefläche 
mehr sondern eien Schlitzantenne. Masseflächen sind vollflächig, 
höchstens von Punkten durchlöchert, niemals von Bahnen.

> - Wenn sich drei Leiterbahnen treffen, darf das dann T-förmig sein?

Natürlich.

> Rechte Winkel soll man ja vermeiden

Bei Frequenzen jenseits der Gigahertz. Für dich irrelevant.

> deshalb knicken meine Leiterbahnen auch nur max. 45 Grad.
> Gibt es bessere Varianten als im angehängten Bild?

Nimm 1mm breite leiterbahnen und 1mm Abstand. Dann kann man eine Platine 
auch mit Hobbymitteln fertigen, notfalls Tonertransfer, und bohren, und 
viel einfacher Löten und ggf. reparieren als solche 0.3mm Fizzeldinger.

Ich halte es für unwahrscheinlich, daß du 0.3mm für die Komplexität 
deiner Leiterplatten brauchst.

Und: Lege ZUERST Masse und dann PARALLEL zum Stromfluss in Masse die 
dazu passende Versorgungsspannung, setze Abblockkondensatoren und erst 
dann wichtige Leiterbahnen und zum Schluss unwichtige Leiterbahnen und 
erwarte niemals, daß eine Leiterplatte die man hinterher mit Masse 
flüllt eine gute Platine wäre. Aber es ist schlau, den nachver noch 
übrigen Platz zur VERDICKUNG der Masse und Versorgung (und wichtigen) 
Leitungen zu nutzen.
Es ist nicht schlau, irgendwo Inseln mit Kupfer zu füllen.

von Martin Z. (abalone76)


Lesenswert?

Danke für die Antwort :-)

Wegen der Thermal Pads dachte ich, dass die halt immer noch zu viel 
Wärme abführen. Muss bei denen deutlich länger heizen beim Löten und 
finde es schwierig, da eine perfekte Lötstelle hinzukriegen.

Wegen der rechten Winkel dachte ich an Unterätzungen/Ablösungen oder so. 
Vielleicht ist das beim selber Ätzen ein Argument und beim 
professionellen Hersteller kein Thema mehr...

Wegen der Restkupferinseln habe ich mir bis jetzt noch gar nicht viele 
Gedanken gemacht. Auf die Massefläche oben kann ich wohl verzichten, 
eine unten brauch ich aber.

Was ich nicht einschätzen kann ist, inwiefern solche Inseln nun stören. 
Soll ich nun viele Sperrflächen einzeichnen oder sogar nur noch 
Massefläche zulassen, die auch wirklich mit Masse verbunden ist?

Ich glaube, mein Sprint Layout kann Inseln nicht automatisch anzeigen.

Das Ganze soll ein Shield für ein Arduino 2560 werden. Da werden recht 
gemächlich ein paar GPIO eingelesen/ausgegeben...

von HildeK (Gast)


Lesenswert?

Martin Z. schrieb:
> Wegen der Thermal Pads dachte ich, dass die halt immer noch zu viel
> Wärme abführen. Muss bei denen deutlich länger heizen beim Löten und
> finde es schwierig, da eine perfekte Lötstelle hinzukriegen.
>
Vielleicht ist deine Löttemperatur zu niedrig. Ich löte bleihaltig nicht 
unter 360°-370°, an Lötstellen mit Thermals ist das überhaupt kein 
Problem, außerdem sollte die Lötspitze nicht zu lang und zu schmal sein, 
das reduziert den Wärmenachfluss.

> Wegen der rechten Winkel dachte ich an Unterätzungen/Ablösungen oder so.
> Vielleicht ist das beim selber Ätzen ein Argument und beim
> professionellen Hersteller kein Thema mehr...
Bei den genannten Leiterbahnbreiten kein Problem. Der Hersteller 
beherrscht das ohne Probleme bis zu seiner genannten minimalen 
Leiterbahnbreite.

> Wegen der Restkupferinseln habe ich mir bis jetzt noch gar nicht viele
> Gedanken gemacht. Auf die Massefläche oben kann ich wohl verzichten,
> eine unten brauch ich aber.
> Was ich nicht einschätzen kann ist, inwiefern solche Inseln nun stören.
> Soll ich nun viele Sperrflächen einzeichnen oder sogar nur noch
> Massefläche zulassen, die auch wirklich mit Masse verbunden ist?

Nicht verbundene Cu-Flächen würde ich vermeiden, entweder weglassen oder 
mittels Via an die GND-Fläche anbinden. Je nach Größe der Fläche mehrere 
Vias nehmen.

von Wolfgang (Gast)


Lesenswert?

HildeK schrieb:
> Vielleicht ist deine Löttemperatur zu niedrig. Ich löte bleihaltig nicht
> unter 360°-370° ...

Gewöhnliches bleihaltiges Lötzinn verflüssigt sich bei 183°C. Was willst 
du da mit 360°C das Flussmittel wegbraten?

Vielleicht schafft es dein Lötkolben nur nicht, beim Löten die Lötspitze 
auf der eingestellten Temperatur zu halten.

von Wolfgang (Gast)


Lesenswert?

Martin Z. schrieb:
> Soll ich nun viele Sperrflächen einzeichnen oder sogar nur noch
> Massefläche zulassen, die auch wirklich mit Masse verbunden ist?

Was sind Masseflächen, die nicht mit Masse verbunden sind?

Unverbundene Flächen sind Antennen, die von den Signalen auf der Platine 
zum Schwingen angeregt werden. Willst du das?

von Martin Z. (abalone76)


Lesenswert?

Ich habe den Lötkolben auf 320 Grad. Ob das höher oder tiefer besser 
wäre, weiss ich nicht...

Massefläche ohne Verbindung zur Masse ist natürlich ungeschickt 
ausgedrückt. Kupferinsel wäre treffender.

Da meine Layoutsoftware einfach pro Layer eine "Automasse" 
ein-/ausschalten kann, ist es danach schwierig, schnell eventuelle 
Inseln zu erkennen.

Ich habe jetzt den Bottom-Layer als JPG exportiert und in Photoshop 
geöffnet. Dort einfach mit dem Farbeimer-Symbol irgendwo auf die 
Massefläche geklickt und schon sieht man, wo nicht gefüllt wird. Waren 
bei meiner Platine nur etwa 5 Stellen.

von ntldr (Gast)


Lesenswert?

Martin Z. schrieb:
> Ich habe den Lötkolben auf 320 Grad. Ob das höher oder tiefer besser
> wäre, weiss ich nicht...

Einfach mal ausprobieren. Eher nicht bei Bauteilen im Eurobereich, aber 
ob man jetzt mal 5ct verbrennt sollte dann auch nicht besonders wichtig 
sein, wenn dadurch das Löten in Zukunft besser klappt.

Mit meiner alten Weller Station habe ich fast immer auf 440°C gelötet 
(Ausnahme: Teurere ICs, oder welche ohne Ersatz). Nie irgendwelche 
Probleme gehabt. Dafür muss man dann einfach nur schneller sein.

Martin Z. schrieb:
> - Wenn sich drei Leiterbahnen treffen, darf das dann T-förmig sein?
> Rechte Winkel soll man ja vermeiden, deshalb knicken meine Leiterbahnen
> auch nur max. 45 Grad. Gibt es bessere Varianten als im angehängten
> Bild?

Heute ist das mit den rechten Winkel weniger ein muss als eine 
historisch gewachsene Tradition, die heute aber eher wenige praktische 
Bedeutung hat. Bei hohen Frequenzen und Spannungen (kV Bereich) gibt es 
dann zwar wieder Gründe für 45 Grad, aber die sind im Hobbybereich eher 
selten Anzutreffen (und noch seltener Funktionsfähig :)).

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.