Forum: Platinen Mikrocontroller direkt auf Platine löten?


von Kurt K. (krawallkurt)


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Hallo,
ich habe ein paar unverlötete ESP32 Boards, sprich ohne Beine daran 
(siehe Anhang). Kann man die direkt auf eine durchkontaktierte 
Lochrasterplatine wie im Anhang löten, oder sollten da Beine zwischen 
rein? Und falls das okay wäre, nimmt man besser die vollen oder die 
halben Lötpunkt am Board?

Ich will eine Schaltung bauen, die möglichst flach ist, dabei wären 
zusätzliche Beine eher hinderlich. Da es nur ein Einzelstück wird, würde 
ich es aber gerne auf Lochraster aufbauen und nicht fertigen lassen.

von Route_66 H. (route_66)


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möglichst flach?
Dann würde ich mit der Laubsäge einen Ausschnitt ins Lochraster sägen 
und mit kurzen Drähten zunächst in den vier Ecken befestigen. Den Rest 
der Verbindungen direkt zur übrigen Schaltung legen.

: Bearbeitet durch User
von Christian M. (christian_m280)


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Das Board sieht wirklich aus zum direkten Auflöten. Diese Art von Pins 
haben einen Namen, habe ich aber vergessen! Aber eher nicht für 
Lochraster. Geht schon irgendwie, ich würde aber auf der ganzen Fläche 
Kaptonband drauftun, damit die Lötaugen keinen Kurzschluss machen 
können!

Gruss Chregu

Beitrag #7861179 wurde vom Autor gelöscht.
von H. H. (hhinz)


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Christian M. schrieb:
> Diese Art von Pins
> haben einen Namen, habe ich aber vergessen!

Castellated Holes aka Plattierte Halblöcher.

von Andreas S. (bastelmax)


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Christian M. schrieb:
> damit die Lötaugen keinen Kurzschluss machen
> können!
 oder doch mit Stifte von oben einlöten.
Die ca. 5mm eines "Pinheader" sollten nichts ausmachen - es soll ja 
nicht steckbar sein.

von Jens M. (schuchkleisser)


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Die halben Löcher nennt man "Castellated Holes", und die sind 
tatsächlich dazu da auf entsprechende Pads direkt verlötet zu werden.

In diesem Fall gilt zu beachten, das der USB-Stecker erreichbar bleiben 
muss, also muss er über den Rand schauen oder erhöht sein.
Zudem sollte unter der Antenne und in deren Nähe kein Metall sein.
Ich würde daher Stiftleisten untersetzen, damit hat man nur den Abstand 
des Plastikteils, was geschätzt so 2mm sind, evtl. genug für den 
Stecker, und unter der Antenne das Grundmaterial aussägen.

Die Idee einen Ausschnitt oder ein Loch zu machen ergibt zwar ein 
flacheres Gerät, aber Stecker und Antenne sind dann nicht frei.

von Andreas S. (bastelmax)


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Der TO schuldet noch ein besseres Bild, ich denke es ist diese
ESP32:
https://www.waveshare.com/wiki/ESP32-C6-Zero
An der Unterseite stehen nur die USB Anker vor - zur Not abschleifen
und die Platine mit doppelseitigen und dicken Klebeband befestigen.
Die Antenne ist Top - also sollte dass auch möglich sein.

von Rainer W. (rawi)


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Andreas S. schrieb:
> Die ca. 5mm eines "Pinheader" sollten nichts ausmachen - es soll ja
> nicht steckbar sein.

Den Plastikstreifen kann man nach dem Verlöten auch einfach abziehen und 
die Pins dann entsprechend kürzen.

von Gerald B. (gerald_b)


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Wie es bei dem Board von dir ausschaut, weiß ich nicht, aber bei den ESP 
"Briefmarken" gibt es auch "krumme Raster", die nicht mit 2,54 mm 
Lochraster aufgehen.
Außerdem ist direkt auflöten ein zweischneidiges Schwert. Wenn du bei 
einem FW Update mal die FW  zersägst, oder der FLASH nicht ausreicht für 
ein over the Air Update, wirst du dankbar sein, wenn das Modul steckbar 
ist (man beschaltet die fürs Flashen kritischen Leitungen meist so 
unglücklich mit Perepherie, das es NICHT geht.
Vor daher mach den Versuch am besten gleich, wie es sich im worst case 
verhält und nicht erst Jahre später, wenn du dich an Details deiner 
Schaltung nicht mehr erinnerst und das Ding in irgendeiner Zwischendecke 
verbaut ist.

von Frank K. (fchk)


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Kurt K. schrieb:
> Hallo,
> ich habe ein paar unverlötete ESP32 Boards, sprich ohne Beine daran
> (siehe Anhang). Kann man die direkt auf eine durchkontaktierte
> Lochrasterplatine wie im Anhang löten, oder sollten da Beine zwischen
> rein? Und falls das okay wäre, nimmt man besser die vollen oder die
> halben Lötpunkt am Board?

Wichtig ist:
1. Keine Kurzschlüsse produzieren. Unterseite des Boards darf die 
Lötpunkte der darunter liegenden Lochrasterplatine nicht berühren. 
Ansonsten mit Kaptonband etc. sorgfältig isolieren.
2. Das rote Teil mit dem aufgedruckten C3 auf der dem USB 
entgegengesetzten Seite ist eine Antenne. Unterhalb der Antenne darf 
keinerlei Metall sein: keine Löstpunkte, keine Durchkontaktierungen, 
nichts. Wenn Du den ESP32 umdrehst, siehst Du den reservierten Bereich, 
der über die Chipantenne hinaus geht. Das alles muss unter allen 
Umständen frei bleiben, sonst ist der Empfang im Eimer. Notfalls säge 
den Bereich der Leiterplatte aus.

fchk

von Sherlock 🕵🏽‍♂️ (rubbel-die-katz)


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Die USB Buchse muss an einer Außenkante zugänglich sein.

Die Antenne muss auch an einer Außenkante frei hervor ragen.

Ergo: Die Platine darunter darf nur 2cm breit sein. Blöder geht es 
nicht. Das kommt von der Dummheit, alles so klein wie möglich haben zu 
wollen.

von Marci W. (marci_w)


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Sherlock 🕵🏽‍♂️ schrieb:
> Ergo: Die Platine darunter darf nur 2cm breit sein. Blöder geht es
> nicht. Das kommt von der Dummheit, alles so klein wie möglich haben zu
> wollen.

Hmmm, das sehe ich aber komplett anders! Wieso sollte man "möglichst 
groß" konstruieren? Damit dann z.B. die Fernbedienung des TV noch 
ordentliche Zigarrenschachtelgröße hat? Oder der elektronische 
Autoschlüssel handlich wie ne Zigarettenschachtel ist? Von Smartphone 
und Notebook ganz zu schweigen ;-)

Die Frage ist, ob unter der Antenne noch ein anderes Material 
(Nichtmetall) sein darf? Da bin ich zu wenig in der HF-Technik drin... 
Und wie andere bereits geschrieben haben, kann man ja notfalls nen 
Ausschnitt fräsen.

ciao

Marci

von Yalu X. (yalu) (Moderator)


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Die Unterseite meiner "ESP32-C3 Super Mini"-Module mit exakt identischen
Layout ist absolut eben, auch von der USB-Buchse steht nichts heraus. Da
aber neben der USB-Buchse und den seitlichen Pads auch vier Vias nicht
mit Lötstopp bedeckt sind, schadet etwas isolierende Folie zwischen dem
Modul und der Lochrasterplatine sicher nicht.

Gerald B. schrieb:
> Wie es bei dem Board von dir ausschaut, weiß ich nicht, aber bei den ESP
> "Briefmarken" gibt es auch "krumme Raster", die nicht mit 2,54 mm
> Lochraster aufgehen.

Das vorliegenden Modul ist perfekt lochrasterkompatibel.

> Außerdem ist direkt auflöten ein zweischneidiges Schwert. Wenn du bei
> einem FW Update mal die FW  zersägst, oder der FLASH nicht ausreicht für
> ein over the Air Update, wirst du dankbar sein, wenn das Modul steckbar
> ist (man beschaltet die fürs Flashen kritischen Leitungen meist so
> unglücklich mit Perepherie, das es NICHT geht.

Flashen geht von Haus aus über USB. Solange die USB-Buchse und ggf. der
Boot-Taster zugänglich sind, gibt es diesbezüglich also keine Probleme.

Wie schon mehrfach geschrieben wurde, sollte die Lochrasterplatine
unterhalb der Antenne ausgeräumt werden, falls diese benutzt werden
soll.

von Sherlock 🕵🏽‍♂️ (rubbel-die-katz)


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Marci W. schrieb:
> Wieso sollte man "möglichst groß" konstruieren?

Das habe ich nicht verlangt. Ein vernünftiger Aufbau wäre gut. Zum 
Beispiel wäre die Antenne an einer der Längs-Seiten viel besser 
aufgehoben. Dann könnte man das ESP Modul in eine Ecke Platzieren, wo 
sowohl die USB Buchse als auch die Antenne außen liegen.

> Und wie andere bereits geschrieben haben, kann man ja notfalls nen Ausschnitt 
fräsen.

Ein Loch unter der Antenne reicht nicht. Siehe 
https://docs.espressif.com/projects/esp-hardware-design-guidelines/en/latest/esp32/pcb-layout-design.html#general-principles-of-pcb-layout-for-modules-positioning-a-module-on-a-base-board

: Bearbeitet durch User
von Frank K. (fchk)


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Marci W. schrieb:

> Die Frage ist, ob unter der Antenne noch ein anderes Material
> (Nichtmetall) sein darf? Da bin ich zu wenig in der HF-Technik drin...

Prinzipiell ja, aber Du verstimmst damit die Antenne, weil das 
Leiterplattenmaterial (oder was auch immer) eine andere 
Dielektrizitätskonstante (Leiterplatte z.B. irgendwas zwischen 3.6 und 
4.8) als Luft (1.0) hat. Du müsstest also eine andere Geometrie oder 
eine andere Anstimmung wählen, was Du bei einem fertigen Produkt nicht 
kannst.

Außerdem hat die Leiterplatte auch einen Verlustfaktor, der die 
Feldstärke schwächt.

Praktisch also besser nicht.

fchk

von Kurt K. (krawallkurt)


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Vielen Dank für die vielen schnellen Antworten.

Es handelt sich um einen ESP-C3 Mini. Im Anhang sieht man nochmal das 
Board mitsamt Unterseite. Da dürften eigentlich keine Kurzschlüsse 
passieren.

Bin jetzt aber doch am überlegen, das mit Beinen zu montieren. Das 
könnte auch gehen, wenn ich die unten abknipse, muss ich mal ausmessen. 
Auf die naheliegende Idee des Abknipsens bin ich irgendwie nicht 
gekommen.. Nach oben müsste es von der Höhe eigentlich auch passen, weil 
da eh noch Widerstände, Transistoren, etc. drauf kommen, die das Board 
ohne Beine wahrscheinlich überragen. Wenn ich es mit Beinen montiere, 
reicht mir eventuell auch eine einseitige Platine. Muss dann trotzdem 
unter die Antenne ein Loch, oder reicht der Abstand von Beinen + 
Platinendicke bis zum Kupferring?

Geplant ist das so, dass der USB Anschluss zur Stromversorgung aus dem 
Gehäuse raus schaut und der Rest des Boards mitsamt Platine im Inneren 
verschwindet.

Sherlock 🕵🏽‍♂️ schrieb:
> Die Antenne muss auch an einer Außenkante frei hervor ragen.

Das wird nicht möglich sein.

: Bearbeitet durch User
von Herbert Z. (herbertz)


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Ich würde dieses Teil Sockeln. Das kostet nicht viel und hat den Vorteil 
der Austauschbarkeit. Das Teil kann man sauber im Sockel fixieren und 
dann den Pinheader löten.

: Bearbeitet durch User
von Helmut -. (dc3yc)


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Ich habe hier einen ESP32-C6. Die Dinger sind dafür gedacht, direkt auf 
Platinen gelötet zu werden. Allerdings sind bei mir auf der Unterseite 
auch Pads, sodass du da schon mit Kapton isolieren solltest. Und unter 
der Antenne solltest du halt die Pads nicht an Masse anschliessen. Das 
würde die Abstrahleigenschaft der Antenne ändern. Eine Leiterplatte 
macht nichts, denn die Dielektrizitätskonstante von Keramik ist um 
einiges höher als die von FR4. Sonst dürftest du ja auch keine 
Kondensatoren auf PCBs löten.
Ich schleife das Kupfer unter der Antenne immer mit einem Dremel auf 
beiden Seiten weg.

von Jens M. (schuchkleisser)


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Kurt K. schrieb:
> Da dürften eigentlich keine Kurzschlüsse
> passieren.

Lötstoplack heißt so weil er Lot stoppt. Niemand garantiert für die 
Isolation.

Helmut -. schrieb:
> Eine Leiterplatte
> macht nichts, denn die Dielektrizitätskonstante von Keramik ist um
> einiges höher als die von FR4.

Das ist im Modul für die Modul-LP mit eingepreist. Eine zweite Lage 
ändert sehr wohl die Leistung der Antenne, mit Kupfer geht's dann gegen 
Null.
Am besten wäre "ein Loch" (und das sollte auch noch locker 15mm rundum 
sein), dann "Abstand", dann "nur Plastik" und bei "Plastik mit Metall 
drauf" kann man sich dann die ganze Chose gleich schenken.

: Bearbeitet durch User
von Frank K. (fchk)


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Kurt K. schrieb:

> Muss dann trotzdem
> unter die Antenne ein Loch, oder reicht der Abstand von Beinen +
> Platinendicke bis zum Kupferring?

Auf der komplette Breite der Chipantenne sollte der gesamte Bereich 
oberhalb und unzerhalb frei sein, wenn Du die Funktion der Antenne nicht 
beeinträchtigen willst.

> Sherlock 🕵🏽‍♂️ schrieb:
>> Die Antenne muss auch an einer Außenkante frei hervor ragen.
>
> Das wird nicht möglich sein.

Kann man machen, wird dann aber scheiße.

Lies nochmal das hier:
https://docs.espressif.com/projects/esp-hardware-design-guidelines/en/latest/esp32c3/pcb-layout-design.html

Und: Physik diskutiert nicht.

fchk

von Rainer W. (rawi)


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Marci W. schrieb:
> Die Frage ist, ob unter der Antenne noch ein anderes Material
> (Nichtmetall) sein darf?

Das kommt auf die dielektrischen Verluste und - falls es ein bei der 
Wellenlänge nicht zu vernachlässigendes Volumen im Antennennahbereich 
einnimmt - die Dielektrizitätskonstante des Materials an.

von Helmut -. (dc3yc)


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Frank K. schrieb:
> Lies nochmal das hier:
> 
https://docs.espressif.com/projects/esp-hardware-design-guidelines/en/latest/esp32c3/pcb-layout-design.html

Braucht er nicht zu lesen, denn das betrifft nur Antennen, die aus 
Kupfer auf der Leiterplatte sind. Da die von dem C3 (und C6)-Modul aber 
Keramikantennen sind, stört das bisschen zusätzliches Dielektrikum nicht 
die Bohne. Masse unter der Antenne jedoch ist unproduktiv und sollte 
weggelassen werden.

von Kurt K. (krawallkurt)


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Also Versuch macht klug! Ich hab es jetzt einfach mal ausprobiert und 
das Ding mit Pin Headern auf ein einseitiges Lochraster gelötet, ohne 
vorher irgendwas abzukratzen oder wegbzufräsen.. Funktioniert. Hat auch 
im Nachbarraum etwa ähnlich starken Empfang wie ein Handy im gleichen 
Raum (laut Router SNR Anzeige). Bild kann ich morgen nachliefern. Jetzt 
wird die Herausforderung, das Ding im Gehäuse unterzubringen :-)

von Alexander (alecxs)


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Yalu X. schrieb:
> Flashen geht von Haus aus über USB. Solange die USB-Buchse und ggf. der
> Boot-Taster zugänglich sind, gibt es diesbezüglich also keine Probleme.

Das kommt auf die Beschaltung an. Bestimmte GPIOs können das flashen 
verhindern.

von Rainer W. (rawi)


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Kurt K. schrieb:
> Ich hab es jetzt einfach mal ausprobiert und
> das Ding mit Pin Headern auf ein einseitiges Lochraster gelötet, ohne
> vorher irgendwas abzukratzen oder wegbzufräsen.

Lochraster ist kein Problem, solange die Pads nicht elektrisch verbunden 
sind, weil die einzeln zu klein sind, um zu stören.

von Marci W. (marci_w)


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Frank K. schrieb:
> Prinzipiell ja, aber Du verstimmst damit die Antenne,

Danke! Ja, das meinte ich. Also kein Material außer Luft unter der 
Antenne...
Und an anderer Stelle wurde ja schon auf ein entsprechendes PDF 
verwiesen.

ciao

Marci

von Thomas T. (runout)


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Jens M. schrieb:
> Kurt K. schrieb:
>> Da dürften eigentlich keine Kurzschlüsse
>> passieren.
>
> Lötstoplack heißt so weil er Lot stoppt. Niemand garantiert für die
> Isolation.
>
Ja, wenn das Modul direkt auf eine Trägerplatine soll
mach ich immer einen Streifen Isolierband drunter.
Theoretisch ist dann ein Spalt zwischen den Pads
aber das Löten geht trotzdem ohne Probleme.

Runout

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