Forum: Platinen KiCad: Potentialfreie Kupferfläche mit Vias


von Ignaz (kaputnik)


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Hallo,

ich würde auf einer zweilagigen Platine zwecks Wärmeableitung gerne eine 
beidseitige Kupferfläche unter einem Bauteil erstellen.
Ober- und Unterseite sollen durch Vias verbunden sein (bessere 
Wärmeleitung).

Die Fläche soll potentialfrei sein, also keine Massefläche o.ä.

Ich kann Kupferflächen erstellen und diese keinem Netz zuordnen. Aber 
sobald ich Vias einfüge sind diese von der Kupferfläche isoliert, haben 
also eine schlechte Wärmeanbindung.

Im Schaltplan habe ich versucht ein "Dummy" Label anzulegen, aber dieses 
steht mir im Layout Editor nicht als Netz zur Verfügung, vermutlich weil 
es mit keinen Bauteilen verbunden ist.

Habt ihr eine Idee für nicht angebundene Kupferflächen mit Vias?

Danke, Ignaz!

von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

Ignaz schrieb:
> Habt ihr eine Idee für nicht angebundene Kupferflächen mit Vias?

Vielleicht einen (nicht bestueckten) Widerstand, dessen beide 
Anschluesse ueber genau dieses Netz miteinander verbunden sind?

Gruss
WK

von Keks F. (keksliebhaber)


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Fläche als GND ausweisen, aber nicht anschließen. Den Fehler beim DRC 
ignorieren.
Ich gucke nachher mal ob es etwas eleganteres gibt.

von Ignaz (kaputnik)


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Danke erstmal!
Außenrum hab ich Ober- und Unterseite mit Masseflächen geflutet, also 
kann ich GND nicht für die Kühlfläche verwenden.

Sicherlich kann man tricksen, mit oben erwähntem Widerstand, oder ich 
verwende irgend ein anderes vorhandenes Netz und ignoriere dann die 
Warnung dass meine Fläche nicht angebunden ist.

Meine Hoffnung war aber dass man es irgendwie elegant hinkriegt.

von Keks F. (keksliebhaber)


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Ignaz schrieb:
> Danke erstmal!
> Außenrum hab ich Ober- und Unterseite mit Masseflächen geflutet, also
> kann ich GND nicht für die Kühlfläche verwenden.

Ja, dann kannst du ein "hohles Rechteck" als Keepout Zone benutzen um 
sowohl die Kühlfläche zu definieren, als auch den Abstand.

von Ignaz (kaputnik)


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Mist, nein dieser Workaround klappt leider nicht. Denn solange die 
Massefläche im hohlen Rechteck keine Verbindung mit Masse hat wird sie 
nicht mit Kupfer geflutet. Erst wenn ich sie mit dem drum herum 
liegenden GND verbinde wird sie gefüllt, aber ich will ja keine 
Masseverbindung.

von Max D. (max_d)


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Verpasse deinem Bauteil einen zusätzlichen pin und erstellt ein pad 
unter dem Gehäuse. Dann hat es ein Netz dem du die Fläche zuweisen 
kannst :D

von Falk B. (falk)


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In Eagle kann man beliebige Polygone mit beliebigem Namen versehen und 
gut. Sowas sollte auch in KiCAD möglich sein.

Beitrag #7456772 wurde von einem Moderator gelöscht.
von Bauform B. (bauformb)


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Ignaz schrieb:
> ich will ja keine Masseverbindung.

Will nicht oder darf nicht?
a) das Kühlpad vom Bauteil ist intern mit irgendeiner Spannung verbunden 
und darf deshalb nicht an GND. In dem Fall ist die Fläche ja mit einem 
realen Netz verbunden. Das sollte auch im Schaltplan sichtbar sein, 
notfalls muss man das Bauteil anpassen.
b) das Kühlpad ist intern mit GND verbunden. Dann gilt a), nur darf man 
sich aussuchen, ob die kleine mit der großen GND-Fläche Kontakt haben 
soll.
c) das Kühlpad floatet. Im Allgemeinen möchte man solche Antennen 
vermeiden und die Kühlwirkung wäre mit der Gesamtfläche auch besser. In 
dem Fall könnte ich in Eagle den Vias ein Netz zuweisen.

von Veit D. (devil-elec)


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Hallo,

man kann eigene Signalnamen vergeben. Im Schaltplan
> Hinzufügen > Bezeichner,
oder Taste 'L' drücken,
einen Namen vergeben und verbinden. Die Bauteil Kühlfläche sollte im 
Symbol einen Anschluss haben. Im PCB Editor den Vias, Polygone etc. 
dieses "Netz/Signal" manuell zuweisen.

von Ignaz (kaputnik)


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Es geht um die Fläche unter der Spule eines Schaltreglers.
Dort wird es gut warm, daher möchte ich die Wärme auf die Unterseite der 
Platine bringen (mit Vias), dort liegt sie auf einem Kühlkörper auf.

Laut Datenblatt von ST soll man unter der Spule keine Massefläche haben.
Ist das mit der floatenden Fläche eine dumme Idee, wenn dann eine 
Antenne entsteht?


Einen beliebigen Namen für das Netz des Polygons kann ich nicht 
vergeben, ist eine Dropdown Liste mit den vorhandenen Netzen oder "kein 
Netz".

Ich verwende nun letzteres.

In den Via-Eigenschaften kann ich den Abstandsring entfernen, dann hab 
ich genau das was ich will, wenn auch mit Warnungen.

von Bernd W. (berndwiebus) Benutzerseite


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Hallo Ignatz.

Ignaz schrieb:
> Es geht um die Fläche unter der Spule eines Schaltreglers.
~~~
~~
~
> Laut Datenblatt von ST soll man unter der Spule keine Massefläche haben.
> Ist das mit der floatenden Fläche eine dumme Idee, wenn dann eine
> Antenne entsteht?

"Antenne" ist dabei so eine Sache....es geht wohl in erster Linie darum, 
dass das Wechselfeld der Spule die Kupferfläche durchsetzt und dort 
Wirbelströme induziert. Für den Kühlkörper darunter könnte gleiches 
gelten.
Die Wirbelströme sind halt nicht so elegant, weil sie Verluste 
produzieren, die den Wirkungsgrad schmälern und die Leiterplatte heizen.

Die Spule und Leiterplatte könnte explizit darum dort warm werden, weil 
dort Kupfer ist.
>
>
> Einen beliebigen Namen für das Netz des Polygons kann ich nicht
> vergeben, ist eine Dropdown Liste mit den vorhandenen Netzen oder "kein
> Netz".

Neuer Netztname in PCBnew: Drop down Menue "Inspektion", dort 
"Netzinspektoe" wählen und mit dem Plus Symbol eine neue Netzklasse 
(Netznahmen) erzeugen, benennen und definieren.


> In den Via-Eigenschaften kann ich den Abstandsring entfernen, dann hab
> ich genau das was ich will, wenn auch mit Warnungen.

Das kann aber aus Sicht der Platinenherstellung eine ganz doofe Idee 
sein. Vias müssen zum Herstellen der Durchkontaktierung mit einem 
Restring versehen sein, und Du willst ja auch eine Kupferanbindung aus 
thermischen Gründen....falls du aus den genannten Wirbelstromgründen 
dort überhaupt etwas leitfaähiges willst.

Vieleicht eine andere Spulenbauform nehmen? Es gibt Spulen mit einem 
Ferritkern in Topfform (mit Steg in der Mitte, die unten zu sind, die 
machen dort weniger Streufeld.

Mit freundlichem Gruß: Bernd Wiebus alias dl1eic
http://www.l02.de

: Bearbeitet durch User
von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

Ignaz schrieb:
> Es geht um die Fläche unter der Spule eines Schaltreglers.

Da ist das mit der Entwaermung durch Kupfer im PCB aber ein bisschen 
eine Schnapsidee. Wenn die Spule nicht gut abgeschirmt ist, wird das 
Kupfer eher noch die Erwaermung durch Wirbelstroeme foerdern.
Nimm eine andere Spule, mit niederigerem Rdc und hoeherem Imax. (und 
Kernmaterial,das fuer die Frequenz geeignet ist).

Gruss
WK

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Ignaz schrieb:
> Laut Datenblatt von ST soll man unter der Spule keine Massefläche haben.

Das meint aber: du sollst da gar keine zusammenhängende Kupferfläche 
haben – ob du die dabei an Masse anschließt oder nicht, ist den 
Wirbelströmen nämlich völlig wurscht.

Ansonsten: du kannst dir allemal irgendein Mini-Bauteil, beispielsweise 
ein Testpad aussuchen, diesem ein benanntes Netz zuweisen und das dann 
für die Füllflächen benutzen.

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