Forum: Platinen Leiterbahnbreite (verzinnt) bis 50A


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von Johannes (Gast)


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Hallo,

ich muss über eine Leiterbahn 50A blasen. Mir ist bewusst, dass dies 
nicht mit einer normalen Leiterbahn machbar ist bzw. diese würde dann 
seeeehhhhhr breit werden würde. Bei 70µ Dicke komme ich auf eine Breite 
von mind. 15mm, was nicht machbar ist.

Was gibt es für Lösungen? Wie wirkt sich das verzinnen der Leiterbahn 
aus (Faktor; Erhöhung des effektiven Querschnitts)? Das auflöten einer 
Kupferader auf die Leiterbahn wäre zwar eine Möglichkeit, aber nicht 
grad praktische für viele Platinen.

Hat vielleicht schon jemand ähnliche Erfahrungen mit hohen Strömen auf 
Leiterbahnen.

Mir wurde bereits zu einer Stromschiene geraten, nur könnte das eng 
werden im Gehäuse.


Danke, schönen Freitag,

Johannes

von I_ H. (i_h)


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Hab hier ein ziemlich hochwertiges Schaltnetzteil für Rechner rumfliegen 
(800W). Da ist auf den Leiterbahnen ca. 5mm dick Lötzinn aufgetragen. 
Also keine Kupferader, sondern nur Zinn.

von Gast (Gast)


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Hallo

warum nimmst du nicht 200 oder besser 400µm CU Stärke?

von Falk B. (falk)


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@ Johannes (Gast)

>ich muss über eine Leiterbahn 50A blasen. Mir ist bewusst, dass dies
>nicht mit einer normalen Leiterbahn machbar ist bzw. diese würde dann
>seeeehhhhhr breit werden würde. Bei 70µ Dicke komme ich auf eine Breite
>von mind. 15mm, was nicht machbar ist.

>Was gibt es für Lösungen? Wie wirkt sich das verzinnen der Leiterbahn
>aus (Faktor; Erhöhung des effektiven Querschnitts)? Das auflöten einer

Der Widerstand wird verringert, ABER . . .

>Kupferader auf die Leiterbahn wäre zwar eine Möglichkeit, aber nicht
>grad praktische für viele Platinen.

Das ist die empfohlenen Vorgehensweise. Warum? Lötzinn hat ca. 8..10 mal 
SCHLECHTERE Leitfähigkeit als Kupfer.

Sprich, wenn dein Kupfer 70um dick ist, dann bringt eine 0,7mm 
Zinnschicht gerade mal eine Halbierung des Widerstands. Von der 
Reporduzierbarekeit mal ganz uu schweigen.

>Mir wurde bereits zu einer Stromschiene geraten, nur könnte das eng
>werden im Gehäuse.

Klingt solide!

MfG
Falk

von Roland (Gast)


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70u x 15mm  = 0.07mm x 15mm = ca. 1qmm Querschnitt Kupfer


und dann 50A - ??

Als Sicherung OK ;-)

Elektroistallation verwendet 25 qmm !

mfg
Roland

von Stefan (Gast)


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Hallo !

Cu-Auflage 105 µm
Stromführende Leiterbahnen doppelseitig ausführen
Leiterplatte versilbern

oder

35 µm Cu-Auflage und schön dick verzinnen 3-4 mm

mfg

Stefan

von Johannes (Gast)


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danke für die vielen Antworten.


>70u x 15mm  = 0.07mm x 15mm = ca. 1qmm Querschnitt Kupfer

Du hast Recht, da ist wohl was in der Berechnung schiefgelaufen:)


Da es bei vielen Platinen einfach z fertigen sein sollte fallen die 
Kupferdrähte schonmal raus, auch wenn sie natürlich besser leiten als 
Kupfer.



>Hab hier ein ziemlich hochwertiges Schaltnetzteil für Rechner rumfliegen
>(800W). Da ist auf den Leiterbahnen ca. 5mm dick Lötzinn aufgetragen.
>Also keine Kupferader, sondern nur Zinn.

Hast du ne Ahnung was da pro Leitung für ein Strom fließt? Und wie breit 
ist dann so eine Bahn?

Auf die Stromschiene würde ich gern verzichten wenn das geht...


Grüße,

Johannes

von Jemand (Gast)


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Entlötlitze (falches Kupferlitzeband) draufbraten

von SintesiMoe (Gast)


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>Da es bei vielen Platinen einfach z fertigen sein sollte fallen die
>Kupferdrähte schonmal raus, auch wenn sie natürlich besser leiten als
>Kupfer.

Kuperdrähte leiten besser als Kupfer?
duckundweg

von Johannes (Gast)


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>Kuperdrähte leiten besser als Kupfer?

Na aber auf jeden Fall :). Steht in jeder besseren Formelsammlung

von Gast (Gast)


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>Kuperdrähte leiten besser als Kupfer?

Ja, weil die Drähte mit einem Flux-Kompensator bearbeitet wurden.

von pcbfreak (Gast)


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@ Johannes

Schau mal hier:

http://www.fs-leiterplatten.de/html/el__bemessung.html

Da kannste sehen, das mehr als ca.20-25A nicht sinnvoll sind.

Manche Leute schweißen mit soviel Strom Bleche ans Auto.

Daher würde ich einen sehr dicken Draht empfehlen.

Es kommt eben auch auf die Kühlung des Leiters an.

Gruß Martin

von Falk B. (falk)


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@ Stefan (Gast)

>Cu-Auflage 105 µm
>Stromführende Leiterbahnen doppelseitig ausführen
>Leiterplatte versilbern

Schon mal das Ganze durchgerechnet? Wohl kaum . . .

>35 µm Cu-Auflage und schön dick verzinnen 3-4 mm

Dito.

Merke: "Vor Öffnen des Mundwerks Gehirn einschalten".

MFG
Falk

von Stefan (Gast)


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@ Falk :

Bevor du andere beleidigst solltst du mal darüber nachdenken welchen 
Scheiss du von dir gibst. Rechne doch du mal nach : 3,5 mm² zinn 
entspricht in etwa 0,5 mm² Cu !

In der Elektronikindustrie (bei Bauteilanschlüssen) sind zulässige 
Stromdichten von 100 A/mm² Standard.

Also hat eine Leiterbahn von z.B 10mm Breite und Cu von 105µ kein 
Problem damit 50A zu leiten da ja auch die Wärmeabgebende Oberfläche an 
Leiterplatten noch grösser ist als bei einfachen Runddrähten.

Es geht hier nicht um lange Anschlußleitungen oder 
Elektroinstallationen.

mfg,

Stefan

von Falk B. (falk)


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@ Stefan (Gast)

>Bevor du andere beleidigst solltst du mal darüber nachdenken welchen
>Scheiss du von dir gibst.

Wer im Glashaus sitzt, sollte nicht mit Steinen schmeissen.

> Rechne doch du mal nach : 3,5 mm² zinn
>entspricht in etwa 0,5 mm² Cu !

Nur weil der Faktor 7 in etwa der Leitfähigkeit entspricht, heisst das 
noch nicht sehr viel.

>In der Elektronikindustrie (bei Bauteilanschlüssen) sind zulässige
>Stromdichten von 100 A/mm² Standard.

>Also hat eine Leiterbahn von z.B 10mm Breite und Cu von 105µ kein
>Problem damit 50A zu leiten da ja auch die Wärmeabgebende Oberfläche an

Ach ja? 1mm^2 haben eine Widerstand von 17,8 mOhm/m. Bei 50A fallen da 
0,89V ab bzw. 44W!!!

>Leiterplatten noch grösser ist als bei einfachen Runddrähten.

Sicher, aber da der OP nicht ansatzweise die Anwendung beschrieben hat 
ist so eine Aussage fahrlässig bis unsinnig. Zumal die glorreiche Idee

"35 µm Cu-Auflage und schön dick verzinnen 3-4 mm"

totaler Hobbybastlermurks ist. Solche Ströme führt man nur über 
Stromschienen, nicht undefnierbare Zinnkleckse.

>Es geht hier nicht um lange Anschlußleitungen oder
>Elektroinstallationen.

Das weisst du doch gar nicht. Und selbst wenn es nur um 10cm geht würde 
man da keine Zinnkleckse nehmen.

MfG
Falk

von Michael G. (linuxgeek) Benutzerseite


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Falk Brunner wrote:
> @ Stefan (Gast)
>
>>Bevor du andere beleidigst solltst du mal darüber nachdenken welchen
>>Scheiss du von dir gibst.
>
> Wer im Glashaus sitzt, sollte nicht mit Steinen schmeissen.

Hackt ma hier nich so auf unserem guten Falk rum ;p

von Falk B. (falk)


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@ Michael G. (linuxgeek) Benutzerseite

>Hackt ma hier nich so auf unserem guten Falk rum ;p

Keine Bange, so schnell bringt mich kein Hackerangriff in Bedrängnis.
Firewall 2.0 mit LMAA PlugIn ;-)

MFG
Falk

von Matrix (Gast)


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Die 44Watt fallen aber bei einer Leiterbahn an die einen Meter lang ist. 
Wenn die Bahn nur 5cm lang ist dann sind das gerade mal 2,2Watt. Okay 
wird sicher etwas warm aber Sicherlich nicht so das das Kupfer 
wegschmizt.

Wenn du deine Leiterbahn verzinnst fällt dadurch 1. weniger Spannung ab 
-> weniger Hitze und 2. hast du mehr Masse und minimal mehr Oberfläche 
was zum Kühlen und langsameren erwärmen beiträgt.

Leiterbahnen verzinnen würde ich nicht gerade als "totaler 
Hobbybastlermurks" bezeichnen. In vielen komerziell vertriebenen Geräten 
wird genau dies gemacht.

von Falk B. (falk)


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@ Matrix (Gast)

>wird sicher etwas warm aber Sicherlich nicht so das das Kupfer
>wegschmizt.

Und wenn du Pech hast ist irgendwo ne dünne Stelle in Lötzinnklecke und 
dor kommt e zu einem lokalen Wärmemaximum mit dem Ergebnis, dass das 
lötzinn schmilzt. Selbstauslötende Leistungswiderstände sind nicht neu . 
. .

>Wenn du deine Leiterbahn verzinnst fällt dadurch 1. weniger Spannung ab

Lies die Postings nochmal.

- Um den Widerstand signifikant zu senken braucht man SEHR dicke 
Zinnschichten, die nicht wirklich reproduzierbar hergestellt werden 
können.

>-> weniger Hitze und 2. hast du mehr Masse und minimal mehr Oberfläche
>was zum Kühlen und langsameren erwärmen beiträgt.

Die Minimale Oberfläche trägt wie du selber erkannt hast nur minimal zur 
besseren Kühlung bei. Und es ist egal ob sich die Leitung langsam oder 
scgnell erwärmt. Wenn sie die Wärme dauerhaft nicht abführen kann dann 
überhitzt sie.

>Leiterbahnen verzinnen würde ich nicht gerade als "totaler
>Hobbybastlermurks" bezeichnen. In vielen komerziell vertriebenen Geräten
>wird genau dies gemacht.

Das sieht man mal, was so an Murks für Geld verkauft wird. Wobei im 
Konsumerbereich selten 50A irgendwo fliessen.

MFG
Falk

von Chris D. (myfairtux) (Moderator) Benutzerseite


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50A lassen sich problemlos bei entsprechend kaschiertem Material 
bewältigen. 105µ bei 10mm Breite sind schon ok, allerdings würde ich die 
doppelseitig mit einige Vias verlegen (mit dann nur noch 0,5W 
Gesamtverlustleistung auf den angesprochenen 5cm).

Kühlung ist natürlich immer gut - einen leichten Luftstrom auch 
unterhalb der Platine nimmt jede Elektronik dankbar entgegen :-)

Wenn man das halbwegs pfiffig (kleiner Tempsensor in der Nähe) macht, 
hat man auch gleich noch den Shunt zur Messung der Stromstärke.

Ich musste das mal ähnlich bei einem 60A-Schaltnetzteil entwerfen - 
Kunde freute sich über den gesparten Shunt - das gab dann einen netten 
Bonus :-)

Den Quatsch mit dem Verzinnen vergiss direkt wieder - macht nur Ärger 
und ist schon bei 100Hz unbrauchbar (Skineffekt!).

Christoph

von Falk B. (falk)


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@ Christoph D. (myfairtux)

>50A lassen sich problemlos bei entsprechend kaschiertem Material
>bewältigen. 105µ bei 10mm Breite sind schon ok, allerdings würde ich die

Naja . . .

>doppelseitig mit einige Vias verlegen (mit dann nur noch 0,5W
>Gesamtverlustleistung auf den angesprochenen 5cm).

einige Vias? Wieviel Strom willst du denen denn zumuten?

>Wenn man das halbwegs pfiffig (kleiner Tempsensor in der Nähe) macht,
>hat man auch gleich noch den Shunt zur Messung der Stromstärke.

???

>Den Quatsch mit dem Verzinnen vergiss direkt wieder - macht nur Ärger
>und ist schon bei 100Hz unbrauchbar (Skineffekt!).

Wichtiger Punkt!

MFG
Falk

von Chris D. (myfairtux) (Moderator) Benutzerseite


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Falk Brunner wrote:
> @ Christoph D. (myfairtux)
>
>>50A lassen sich problemlos bei entsprechend kaschiertem Material
>>bewältigen. 105µ bei 10mm Breite sind schon ok, allerdings würde ich die
>
> Naja . . .
>>doppelseitig mit einige Vias verlegen (mit dann nur noch 0,5W
>>Gesamtverlustleistung auf den angesprochenen 5cm).

BTDT - und das waren bzw. sind Industrienetzteile, die dauervolllastfest 
sind (und bei denen man schon sehr konservativ rechnet)

> einige Vias? Wieviel Strom willst du denen denn zumuten?

25A - die Hälfte eben.

Ist kein Problem z.B. mit einem 5x5-Raster - schau Dir mal PC-Mainboards 
an - da kann man das sehr schön sehen (wobei da noch ganz andere Ströme 
fliessen).

>>Wenn man das halbwegs pfiffig (kleiner Tempsensor in der Nähe) macht,
>>hat man auch gleich noch den Shunt zur Messung der Stromstärke.
> ???

man Spannungsabfall über die 5cm.

von Matrix (Gast)


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Da hast du recht!

Bsp: Pentium D840 - 130Watt - 1,2V

macht stolze 108,3A

@Falk: Wie machen die das denn? Hab noch keine Stromschienen auf 
Mainboards von PCs gesehen...

von Stefan (Gast)


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Hier sind doch wirklich viele Schwachmaten unterwegs !

Leiterbahnen mit viel Zinn drauf sind in der elektrondustrie bei hohen 
Strömen sehr häufig im Gebrauch und problemlos reproduzierbar.
Beispiele :

Wechselrichter 12V -> 230 V / 2-4 kW
Autoendstufen
DC-DC-Wandler 24 V -> 12 V / 50 - 100 A
Modellbau-Fahrtregler 50 ... 300 A
Industrienetzteile von Namhaften Herstellern.
PC-Netzteile
.....

All das wird in millionen Stückzahlen hergestellt.

Alle arbeiten mit einseitigen, doppelseitigen Leiterplatten, dicker 
Zinnauflage (2-3mm)

mfg,

von 6637 (Gast)


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Stefan, vergiss das Zinn. kostet viel und bringt wenig. Dafuer kenne ich 
Leiterplattenfirmen, die auf 300um aufkupfern. Kein Problem.

von Achim (Gast)


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Hallo

es giebt auch Leiterplattenhersteller die machen das bis 400 µm

von Uwe B. (Firma: TU Darmstadt) (uwebonnes)


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Dickeres Kupfer bedingt groebere Designregeln. Hat man auf der Platine 
auch eine Fine Pitch SMD Baustein gibt das eine obere grenze fuer das 
Kupfer. Und auf Ober-und Unterseite braucht man die gleiche 
Kupferstaerke.

Evt. kann Dich eine 4-Lagen Platine guenstiger kommen...

von Matrix (Gast)


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Das Zinn bringt soviel das deine Leiterbahn mehr Masse hat und dadurch 
länger braucht bis sie sich unzulässig erwärmt hat.

Nebeneffekt ist ein geringerer Widerstand was zusätzlich dazu beiträgt 
die Verlustleistung zu senken. Es geht dabei nicht Hauptsächlich darum 
das durch das Zinn der Widerstand halbiert wird oder noch kleiner 
gemacht wird.

Wenn das Zinn unnötig teuer wäre und nix bringen würde dann würden das 
viele Hersteller wohl kaum verwenden.

Zum Thema das dies Murks sein sollte: Sowas hab ich auch schon in teuren 
Markengeräten gefunden und Industriegeräten gefunden.

von Achim (Gast)


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von Matrix (Gast)


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Sry für Doppelpost aber:

Eine 4-Lagenplatine oder 300/400µm Kupfer kostet sicherlich wesentlich 
mehr als eine Leiterbahn mit Zinn zu verstärken.

von Achim (Gast)


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@ Matrix

ich denke mal das ist eine Frage der Stückzahl.

von Johannes (Gast)


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So,

nach dem Wochenende nun wieder an die Aufgabe....

Also nochmal die Anforderungen zusammengetragen: Es existiert ein etwa 
2cm langer Leiterzug, auf dem 40A transportiert werden müssen, das aber 
auch nur kurzzeitig (etwa 1-2s). Mit 70µ Kupfererauflage, einer 
Bahnbreite von 2mm und einer zusätzlichen Verzinnung der Leiterbahn 
dürfte ich nach den Angaben von
http://www.fs-leiterplatten.de/html/el__bemessung.html ganz gut fahren.

Der Strom ist im wesentlichen durch eine Suhutzdiode (40A Schottky zur 
Verpolungssicherung) und die Klemmen zum Anschluss externer Dinge über 
Kabel (2 Klemmen parallel mit bisher max. 15A, bessere habe ich noch 
nicht gefunden) beschränkt.

Zur Verpolung noch eine Frage: Ich würde bei falschen Anschluss von 12V 
und GND gern eine LED leuchten lassen. Nun könnte ich ja einen 7803 
einbauen, was aber aufwendig ist (Bauteile). Dachte noch an eine 
Z-Diode, aber da würde dann ja auch im Nicht-Verpolungfall immer Strom 
fließen. Welche einfache Möglichkeit gäbe es für das Problem?


Grüße und danke für die rege Diskussion

Johannes

von Johannes (Gast)


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Als Ergänmzung zu der Diode:

Ich kann nicht einfach die Diode mit Widerstand reinschalten, so dass 
diese dann nur bei Verpolung leuchtet, da die Eingangsspanung (Batterie 
KFZ) nicht konstant ist und um einige Volt schwanken kann.


Grüße

von Marc S. (eurofighter) Benutzerseite


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und wo ist das genaue problem ? ich meine, die LED frisst 2V auf, du 
hast im KFZ (mal von peaks abgesehen) irgendwas zwischen 9 und 15V (grob 
gesagt), also dimensionierst du einfach die diode auf 15V, und wenn halt 
nur 9V anliegen leuchtet nicht ganz so stark (~50%), aber es 
leuchtet....

von Johannes (Gast)


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Ja,

aber wirkt das dann nicht unprofessionell? Wenn sie nicht gleichmäßig 
hell leuchtet? OBwohl es eher unprofessionell ist wenn der Benutzer zu 
blöd ist die Leitungen richtig anzuklemmen :)

Das Problem ist ja außerdem dass die Sperrspannung einer LED ziemlich 
niedrig ist (<5V), so dass ich mind. noch ein Bauteil in Reihe 
bräuchte...


Johannes

von Marc S. (eurofighter) Benutzerseite


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wirklich unprofessionell finde ich es nicht. mal davon ab, das du da eh 
nicht viel merken wirst, da sich die spannungen im betrieb des KFZ ja 
normalerweise nicht allzu stark ändern.

naja, dann schaltest halt ne andere LED antiparallel und hast direkt 
deine betriebsspannungsanzeige ;)

von Marius S. (lupin) Benutzerseite


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Gibt es vielleicht lötzinn das leitfähiger ist als das standard zeug? 
Vielleicht mit Kupferanteil?

von Chris N. (lamda)


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Es gibt Lötzinn mit erhöhtem Silberanteil, die Modellbauer
verwenden es, für das gleiche Problem.

von Falk B. (falk)


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@ Chris None (lamda)

>Es gibt Lötzinn mit erhöhtem Silberanteil, die Modellbauer
>verwenden es, für das gleiche Problem.

Und?
Kupfer hat einen spezifischen Widerstand von 17,8, Silber von 15,9. Und 
da der Silberanteil nicht sonderlich hoch sein wird (<10%) ist der 
Effekt . . .praktisch Null!!!

MfG
Falk

von Philipp B. (philipp_burch)


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Bei uns in der Firma werden/wurden Netzteile für "kleine" 
Laserschweissgeräte (für Kunststoff) entwickelt, da fliessen schonmal 
100A über eine Platine von ca. 100mm Länge. Da wurden AFAIK 
Multilayer-Platinen (8 oder 16 Lagen, jedenfalls ziemlich krass) 
verwendet, die Dinger waren auch ziemlich schwer. Scheint aber zu 
funktionieren ;)

von Johannes R. (jor)


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Hallo,
ich habe momentan ein ähnliches Problem wobei meine Dimensionen nicht 
ganz so krass sind :) Ich will (lächerliche) 16 A (Dauer)Strom schalten 
und die maximale Leiterbahnlänge wären 3cm (Breite: zwischen 2 und 4mm). 
Würdet ihr euch da Gedanken machen und Kupferlitze oder ähnliches auf 
die Leiterbahn löten oder einfach die Erwärmung in Kauf nehmen?
Eine weitere Möglichkeit wäre es die stromführenden Leitungen direkt an 
den Triac zu löten. Wird so etwas praktiziert oder kann man von solchen 
Praktiken nur abraten?

Ich habe eine 35µm-Platine und bei einem Platinenhersteller gelesen, 
dass man bei 16 A Dauerstrom Leiterbahnen mit einer Dicke von mindestens 
10mm verwenden sollte.

Grüßle Jo

von Peter (Gast)


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@Falk:
Also ganz ehrlich gesagt so ein affektiertes und arogantes A...loch wie 
du ist mir noch nicht untergekommen,nur Blödsinn verzapfen und dann noch 
auf die anderen hinhacken....Ein richtiger frustrierter unbefriedigter 
Ungustel das einem schlecht wird...

Zu deiner hochnäsigen meldung über Kupfer und Silberlot es bringe 
nichts,kann ich nur Lachen,anscheinend kannst du nur blöd 
reden(schreiben)aber einen Lötkolben hast du noch nicht gesehen oder??
1.)Silber hat nur geringfügig weniger Widerstand wie Kupfer,aber 
trotzdem um einiges weniger wie Zinn
2.)durch den höheren Silberanteil steigt auch der Schmelzpunkt der 
ganzen Sauce,dadurch hast du mehr Luft nach oben.

Du solltest vielleicht auch mal ein wenig praxisorientierter sein,so 
würdest du auch brauchbarere Antworten liefern
Peter

von Knut B. (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite


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Auweia. Das ist ein Forum, schon vergessen?!

von The D. (devil_86)


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Matrix wrote:
> Bsp: Pentium D840 - 130Watt - 1,2V
>
> macht stolze 108,3A

Ist zwar schon uralt, die Aussage, aber trotzdem undurchdacht. Eine CPU 
hat viele viele Pins, die die Spannungsversorgung übernehmen und der 
hohe Strom teilt sich somit auf!

von Nicht_neuer_Hase (Gast)


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Schrieb ich schon mal:

"Es gibt MOSFET's im normalen TO-220-Gehäuse, die für 60A Dauerstrom 
spezifiziert sind" ...

=> Also, einfach möglichst breite Leiterbahnen nehmen, ein paar cm, 
und/oder Cu-Drähte, z.B. aus NYM-Kabel, oder Entlötlitze drüberlöten, 
sollte problemlos gehen.

Viele Grüsse

von phil (Gast)


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Hallo

also wenn es für ein Seriengerät sein soll... es gibt spezielle 
Technologien für hochstromleiterplatten....

http://www.haeusermann.co.at/ kann z.b. Kupferschienen einlaminieren und 
direkt an die lagen ankontaktieren.

Ist auf jeden fall: platzsparend (gegenüber massiven eingelöteteten 
stromschienen), reproduzierbar und wahrscheinlich produktiver.



mfg Phil

von Jo (Gast)


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ich hab hier ne Industrieplatine mit 60µ dicke und 5mm breite und da 
gehen 100A drüber. Das ist kein Problem wenn an gut kühlt. Außerdem ist 
die Leitung ja nicht 1m lang...der verlust ist nicht sehr hoch

von damals (Gast)


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Jo schrieb:
> ich hab hier ne Industrieplatine mit 60µ dicke und 5mm breite und da
> gehen 100A drüber

Klar, aber als der Thread lebte war die Technologie zu deiner Platine 
noch Qaurk im Schaufenster ;)

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