Forum: Platinen Multilayer-Platine Reparieren (Verbindung unterschiedlicher Lagen)


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von Jens M. (jensle)


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Hallo,

bei meinem Danfoss ULX Solarwechselrichter gab es bei einem Relais eine 
unbemerkte, noch funktionierende (kalte) Lötstelle.
Vorgestern funktionierte der Wechselrichter nicht mehr, nach dem Öffnen 
des Gehäuses war sofort zu sehen, dass ein Kontakt an der Platine zu 
einem Relais  weggebrannt ist.

Ich habe dies provisorisch mal mit Lötzinn wieder verbunden und der 
Wechselrichter funktioniert auch wieder fast so wie er soll.

Das Problem ist aber, dass die Platine eine Multilayer-Platine ist. Das 
heißt es sind in der Platine drei Lagen Kupfer, welche zu dem Relais 
führen. Ich konnte nur die obere mit der unteren Lage der Platine zu dem 
Relaiskontakt wieder verbinden. Die mittlere Lage konnte ich nicht mehr 
verbinden.
Das Problem neben den nun zu hohen Strömen in den beiden verbliebenen 
Leiterbahnen ist, dass die Strommessung auf nur einer Leiterbahn 
stattfindet und dieser Wert dann mit 3 multipliziert wird für die 
Leistungsermittlung. Da nun der Strom, welcher durch drei Leiterbahnen 
fließen sollte durch 2 Leiterbahnen fließt gibt es hier einen Messfehler 
welcher einem um 30% zu hohen Strom misst. Dadurch regelt der 
Wechselrichter ständig die Leistung runter da der Wechselrichter meint, 
der Strom wäre zu hoch.

Den Wechselrichter habe ich außer Betrieb genommen.

Gibt es eine Möglichkeit, die dritte (in der Mitte liegenden) Leiterbahn 
wieder mit den anderen Leiterbahnen zu verbinden?

Ich möchte vermeiden, die "fehlende" Leiterbahn mit einem Kabel zu 
ersetzen, da sonst die Strommessung wieder nicht sauber funktioniert.

Vielen Dank für eure Hilfe!

Gruß Jens!

von Thomas Z. (usbman)


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Widerstand der vorhanden Verbindung ermitteln ev über den 
Spannungsabfall ausrechnen. Dann mit niederohmigen Widerständen solange 
verändern bis der Messwert wieder passt. Die Leitung in der Innenlage 
kannst du nicht reparieren. In Frage kommt auch noch Widerstandsdraht 
aus Konstantan.

von georg (Gast)


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Jens M. schrieb:
> da sonst die Strommessung wieder nicht sauber funktioniert

Doch, wenn die Leitung den gleichen Widerstand hat. Alternative: 
wegschmeissen. Eine zerstörte Durchkontaktierung wieder mit den 
Innenlagen zu verbinden liegt ausser Reichweite, und das nicht nur für 
dich. Es sei denn, du schaffst es, im Loch an der Wand an eine 70µ dünne 
Kupferschicht was anzulöten, und zwar zuverlässig.

Georg

von Jens M. (jensle)


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Hallo,

Schade.... ich dachte, dass jemand einen Tip hat wie man mit aufbohren 
und Lötzinn ein "Kontaktröhrchen" einbringen kann oder sonst irgendwie 
repariert werden kann.

Ich bin halt jemand der gerne repariert statt immer alles neu zu kaufen, 
auch der Umwelt zu liebe.

Trotzdem danke an Thomas und Georg für die bisherigen Antworten !

Dann werde ich die Lösung mit dem "Bypass" mal ins Auge fassen.
Hierzu eine Frage:
Wie bekomme ich die Höhe der Kupferleiterbahn raus damit ich den nötigen 
Querschnitt der "Bypass-Leitung" ausrechnen kann? Die Breite ausmessen 
ist ja kein Problem. Aber die Höhe ? Oder ist die als Standard immer 70 
Mikrometer wie Georg andeutete?

Danke und schönen Tag !

GRÜßE
Jens

von René F. (therfd)


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Jens M. schrieb:
> Oder ist die als Standard immer 70 Mikrometer wie Georg andeutete?

Als Standardprozess kenne ich 35μm bei Aussenlagen, und 17,5μm bei 
Innenlagen, muss aber nicht viel bedeuten, bei Leiterplatten kann man 
fast sagen, das nichts unmöglich ist. Wir haben beispielsweise eine 
zweilagige Leiterplatte zum Schalten von Lasten mit Top und Bottom 
150μm.

Poste mal ein Bild von der zu reparierenden Stelle, es kann durchaus 
möglich sein, das man an die Innenlagen kommt, bei einem Wechselrichter 
dürfte die Bauteildichte eigentlich nicht so extrem sein, mich wundert 
es sogar, das die Platine 4 lagig ist.

Vielleicht ist es auch möglich durch Modifikation den Grenzwert der 
Strommessung zu verschieben.

von Jens M. (Gast)


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Hallo René,
danke für deine Nachricht.

Bilder habe ich leider keine. Habe ja die Stelle schon etwas 
provisorisch repariert.

Welche Möglichkeiten siehst du um an die mittlere Lage zu kommen?
Danke und Gruß
Jens

von Jens M. (Gast)


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Hallo,
hier noch ein Bild der Platine. Der Kontakt an der Platine unter dem 
Relais an der gelb/rot markierten Stelle ist weggebrannt.

von Christian B. (luckyfu)


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René F. schrieb:
> Als Standardprozess kenne ich 35μm bei Aussenlagen, und 17,5μm bei
> Innenlagen, muss aber nicht viel bedeuten, bei Leiterplatten kann man
> fast sagen, das nichts unmöglich ist.

Du kennst nicht sehr viel, offensichtlich.

Gerade bei Hochstromanwendungen sind 70µm sehr gern genutzt. (Damit kann 
man zumeisst noch die, für die Steuerelektronik-ICs notwendigen, 
Line-Space Forderungen einhalten und hat dennoch eine höhere 
Stromtragfähigkeit, womit man nicht ganz so breite Leitungen benötigt.) 
Daneben gibt es noch 105, 200 und, selten, 400µm. (Natürlich geht die 
Skala auch noch nach unten...) Zuverlässig kann man die Schichtdicke 
meines Wissens nur Zerstörend (im Querschliffbild) messen. Wenn du einen 
Lackfreien Teil hast, könnte es auch tastend funktionieren, evtl mit 
Mikrometerschraube oder, sofern vorhanden, einem Rauhigkeitsmessgerät 
(mir fällt der Name grad nicht ein, das Ding fährt mit einer Tastnadel 
die Oberfläche ab)
Wie gesagt: funktioniert nur, wenn die Platine im Messbereich und 
daneben ohne Lötstopplack ist, da dieser sehr große Dickenschwankungen 
aufweist.
Außerdem müsste man noch beachten, daß die Dickenschwankung vom 
Fertigungsprozess abhängig ist. Das am häufigsten Verbreitete, selektive 
Aufkupfern, sorgt z.B. dafür, daß aus 35µm End-Kupfer gern mal eher so 
50µm werden. Bei 70µm landet man dann eher so bei 85-90µm. Das ist 
Technisch bedingt. Die Erklärung spare ich mir hier, das dauert zu 
lange. (Esseidenn, jemand will es unbedingt wissen) Normalerweise ist 
das kein Problem, nur bei Impedanzkontrollierten Leitungen muss man da 
vorsichtig sein. Deshalb sollten die nicht auf der Außenlage geführt 
werden, aber anderes Thema

: Bearbeitet durch User
von Wegstaben V. (wegstabenverbuchsler)


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ist es denn tatsächlich so, das (im Originalzustand) die 3 Lagen 
ausschließlich an der Durchkontaktierung beim Relais miteinander 
verbunden waren?

Ich hab keine Ahnung (sowas noch nie ausprobiert) ob oder wie das 
folgende funktionieren könnte:

nahe an der DuKo ein ca. 2 x 5 mm (vieleicht etwas größer?) großes 
"Fenster" in die oberste Kupfer-Lage reindremeln, d.h. die oberste 
Kupferlage abtragen. Dann vorsichtig durch die Glasfaser-Lage "hindurch 
arbeiten" [*1] bis man auf die mittlere Kupferlage trifft. Dann die 
beiden Lagen wieder miteinander verbinden.

[*1] verschiedene Zahnarzt-Bohrer etc. könnten dabei helfen, z.B. 
"elastische Polierer" zum Zahnstein-entfernen.

https://de.wikipedia.org/wiki/Rotierende_zahn%C3%A4rztliche_Instrumente

Vielleicht reicht aber auch schon eine ruhige Hand und eine feine kleine 
Trennscheibe, welche man sehr zaghaft an die Platine heran führt, bis 
man die mittlere Lage kupfern leuchten sieht. Dann sofort STOP. Einen 
feinen Kranz am Rand der oberen Lage vom Lötstopplack befreien, und 
beide Lagen verbinden.

: Bearbeitet durch User
von georg (Gast)


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Wegstaben V. schrieb:
> das (im Originalzustand) die 3 Lagen
> ausschließlich an der Durchkontaktierung beim Relais miteinander
> verbunden waren?

Das ist eher unwahrscheinlich, weil es ziemlich sicher 4 Lagen sind - 3 
Lagen-Multilayer sind sehr ungünstig herzustellen. Das dürfte deine 
Methode weiter komplizieren.

Georg

von Bla (Gast)


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Warum lötest du den Stromsensor nicht aus und packst den auf ein 
externes Zusatz PCB? Dann kannst du die Verbindung zum Relais über einen 
Einzeldraht machen und auf dem Zusatz-PCB routest du drei identische 
Tracks damit die Multiplikation mit 3 wieder passt. Der Stromsensor wird 
ja sicher nicht in einem vom Layout her kritischen Kommutierungsloop 
stecken ä, sondern eher in Reihe zu einer Induktivität, die zusätzliche 
parasitäre Induktivität wird dir also egal sein können.

von M. K. (mkn)


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georg schrieb:
> wenn die Leitung den gleichen Widerstand hat.

Ich habe noch nie gesehen das eine Strommessung auch nur halbwegs genau 
über den Widerstand einer Leiterbahn gemessen wird.
Die sollte man also ohne weiteres über einen Draht überbrücken können, 
wenn man die Vias findet wo die Leiterbahn die Lagen wechselt.

Verbrannte Stellen in der PCB muss man aber 'ausgraben'.
Der Kohlenstoff ist leitfähig.
Das ist keine schöne Lösung, gerade weil in Wechselrichten hohe 
Spannungen mit hoher Leistung unterwegs sind.

Das müsste ich in Händen halten um da belastbare Aussagen treffen zu 
können.

von Jens M. (jensle)


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Danke für den Hinweis mit dem "ausgraben" verbrannter Stellen da diese 
Leitfähig sind.
Leider finde ich nicht den Strommess-Chip :-(

Kann es sein, dass die beiden grünen Widerstände die sogenannten 
Shunt-Widerstände für die Strommessung sind (siehe roter Kreis im 
beigefügten Bild, ein Widerstand hat 47 Ohm, der andere kann ich nicht 
entziffern)

Unter diesen beiden Widerständen und dem kleinen Kondensator oder Spule 
befindet sich noch eine Diode.
Vor den Widerstände befindet sich ein kleiner Brückengleichrichter, 
welcher an der Ausgangsseite der Platine angeschlossen ist und zu den 
oben genannten grünen widerstände, Spule und Diode führt.

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