Forum: Platinen Überlappende Bauteile auf Top und Bottom Layer


von TempeltonPeck (tempeltonpeck)


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Hallo,

Ich bin relativ neu im PCB-Design und habe eine Frage bezüglich der 
Bauteileplazierung.

Zum Kontext. Ich habe mit Platzprobleme auf dem PCB zu kämpfen. Ich muss 
6 DC-DC Wandler mit externer Spule unterbringen.

Frage: Können bzw. dürfen Bauteile wie Widerstände oder Kondensatoren 
direkt oder teilweise über einander auf Top und Bottom Layer 
positioniert werden? Ich würde gerne die größten 
Entkopplungskondensatoren der DC-DC Wandler auf Bottom packen. Das wird 
in dem passenden Design-Guide auch empfohlen aber durfen die großen 
Kondis so zu sagen unter den kleinen angebracht werden?

Ich finde dazu keine eindeutige Aussage. So sollte man dies aus 
thermischen und statischen Gründen nicht machen. Allerdings werden bei 
BGAs ja auch die Entkopplungskondensatoren direkt darunter gepackt.

Das es sehr ungünstig wäre Spulen, Kondensator und Spulen oder DC-DC 
Wandler direkt über einander auf Top und Bottom zu packen steht außer 
Frage aber bei Kondensatoren und Widerständen sollte das nicht so 
kritisch sein.
von Gerald B. (gerald_b)


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Ein Schaltungsausschnitt dazu, wäre hilfreich. Den Adj. Spannunsgteiler 
genau "gegenüber" eines MLCCs, wo mit einigen 100 kHz teils mehrere 
Ampere fließen können, wäre vielleicht keine so gute Idee, besonders, 
wenn der Spannungsteiler recht hochohmig ist, um den Eigenverbrauch zu 
drücken.
Wenn es winzig und doppelseitig werden muß, könnte 4-lagig mit 
innenliegendem Masselayer als Schirm, dir den Arsch retten ;-)
von Marcel V. (mavin)


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TempeltonPeck schrieb:
> dürfen Bauteile wie Widerstände oder Kondensatoren direkt oder teilweise
> über einander auf Top und Bottom Layer positioniert werden?

Theoretisch ja, praktisch werden die PCB Hersteller aber die Vias und 
Pads durchkontaktieren. Diese dürfen sich dann nicht ins Gehege kommen 
mit den darunter/darüber liegenden Bauteilen!
von TempeltonPeck (tempeltonpeck)


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Danke erst einmal für eure Antworten.

Anbei der erste Versuch einer groben Positionierung basierend auf den 
Design Vorschlag des DC-DC-Wandlers (TPS543820RPYR). Ich weiß das die 
Vias noch fehlen. Die Bauteile auf Bottom sind Kondensatoren. Der von 
der Bauform sehr große 100uF wird wohl gegen 2x47uF ersetzt werden. Ich 
würde die gerne näher an den DC-DC Wandler rücken.

Es sei auch gesagt das für den Prototyp extra Kondensatoren als "non 
fitted" sowie ein Messwiderstand vorgesehen sind. Da könnte man auch 
noch Platz sparen.
von Kevin K. (nemon) Benutzerseite


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Bei diesen PWM-Controllern mit geringer EMV sollst du, wie im Datenblatt 
Seite 35 gezeigt, das IC, Eingangskondensatoren, Bootstrapkondensator, 
Spule und Ausgangskondensatoren unbedingt auf eine gleiche Seite packen. 
Der Spannungsteiler für die Ausgangsspannung kann auf die andere Seite. 
Der Strommesswiderstand ist ja hinter dem Ausgangskondensator (bzw. 
Kondensatoren), also auf einem geglätteten Potential und kann daher auch 
über Vias angebunden werden. Wie viele Kupferlagen hast du zur 
Verfügung? Vier, oder mehr? Könntest du denn nicht diese Schaltung 
einseitig routen (auch, wie Datenblatt Seite 35, dann eine Kopie auf die 
Unterseite Spiegeln und wegen den Vias etwas von einander verschieben? 
Der TPS wird je nach Ausgangsstrom und Verhältnis Eingangs- zu 
Ausgangsspannung warm. Da sollten zwei Stück eh nicht direkt 
übereinander platziert werden.
von TempeltonPeck (tempeltonpeck)


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Kevin K. schrieb:
> Bei diesen PWM-Controllern mit geringer EMV sollst du, wie im Datenblatt
> Seite 35 gezeigt, das IC, Eingangskondensatoren, Bootstrapkondensator,
> Spule und Ausgangskondensatoren unbedingt auf eine gleiche Seite packen.
> Der Spannungsteiler für die Ausgangsspannung kann auf die andere Seite.

Mit gleicher Seite meinst du die Layer?

> Der Strommesswiderstand ist ja hinter dem Ausgangskondensator (bzw.
> Kondensatoren), also auf einem geglätteten Potential und kann daher auch
> über Vias angebunden werden. Wie viele Kupferlagen hast du zur
> Verfügung? Vier, oder mehr? Könntest du denn nicht diese Schaltung
> einseitig routen (auch, wie Datenblatt Seite 35, dann eine Kopie auf die
> Unterseite Spiegeln und wegen den Vias etwas von einander verschieben?
> Der TPS wird je nach Ausgangsstrom und Verhältnis Eingangs- zu
> Ausgangsspannung warm. Da sollten zwei Stück eh nicht direkt
> übereinander platziert werden.

Ein Layout erstellen und spiegeln auf der Rückseite war ja meine Idee 
aber da überlappen sich halt Bauteile. Daher meine Frage. Es sind 5 TPS 
+ ein LDO sowie FPGA mit Kühlköper und weiteres auf einem PCIe HHHL 
8-Layer Board unter zu bringen.
von Rick (rick)


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TempeltonPeck schrieb:
> aber da überlappen sich halt Bauteile
???
Wieso sollten die sich überlappen?
Wenn wir von SMD-Technologie reden, da sind die einen Bauteile oben und 
die anderen unten. Wo ist das Problem? Ob das dein Fertiger kann ist 
eine andere Frage...

TempeltonPeck schrieb:
> sowie FPGA mit Kühlköper
Und da hat dein Verein niemanden gefunden, der mit sowas etwas mehr 
Erfahrung hat?
von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Marcel V. schrieb:
> Theoretisch ja, praktisch werden die PCB Hersteller aber die Vias und
> Pads durchkontaktieren. Diese dürfen sich dann nicht ins Gehege kommen
> mit den darunter/darüber liegenden Bauteilen!

Außerdem sollte man mit dem Bestücker klären, was sie zu riskieren 
bereit sind. Schließlich läuft der Kram zweimal durch den Ofen, und die 
bereits gelötete Seite schmilzt nochmal auf, wodurch Bauteile herunter 
fallen können im Ofen.
von TempeltonPeck (tempeltonpeck)


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Rick schrieb:
> Wieso sollten die sich überlappen?
> Wenn wir von SMD-Technologie reden, da sind die einen Bauteile oben und
> die anderen unten. Wo ist das Problem? Ob das dein Fertiger kann ist
> eine andere Frage...

Ich glaube du hast meine Frage nicht richtig verstanden. Mit überlappen 
meine ich das Bauteile auf Top und Buttom Layer quasi über einander 
plaziert sind. Das diese nicht direkt auf einander sind da andere Layer 
dazwischen sind versteht sich.
von Rick (rick)


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TempeltonPeck schrieb:
> Ich glaube du hast meine Frage nicht richtig verstanden.
Ja, das glaube ich auch.

Ich hab mal schnell eine Platine entworfen. Vier Kondensatoren (und ein 
THT-Stecker).
Zwei Kondensatoren oben und zwei Kondensatoren unten. Zwei davon sind 
auf der selben Position. Und nun?
von TempeltonPeck (tempeltonpeck)


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Rick schrieb:
> TempeltonPeck schrieb:
>> Ich glaube du hast meine Frage nicht richtig verstanden.
> Ja, das glaube ich auch.
>
> Ich hab mal schnell eine Platine entworfen. Vier Kondensatoren (und ein
> THT-Stecker).
> Zwei Kondensatoren oben und zwei Kondensatoren unten. Zwei davon sind
> auf der selben Position. Und nun?

Ja so meine ich das. Die Frage war ob die "überlappenden" Kondis. 
Problematisch sein können. Wie ich in meinem ersten Post geschrieben 
hatte soll es angeblich aus thermischen und Stabilitätsgründen nicht gut 
sein. Die Frage war wie sehr. Elektrisch sollte das zumindest bei 
Widerständen und Kondensatoren weniger kritisch sein.
: Bearbeitet durch User
von Klaus F. (klaus27f)


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TempeltonPeck schrieb:
> soll es angeblich aus thermischen und Stabilitätsgründen nicht gut
> sein

Hmm. Komplizierte Fragen. Noch nie gehört.
Vielleicht solltest du immer nur Nordpolkondensatoren über 
Südpolkondensatoren planen, damit sie kleben bleiben.
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