[font=Arial]Добрый день!
На дорожках печатных плата там где проходит большой ток и/или установлены элементы, которые сильно перегреваются часто делают вскрытие из под маски и наплавление припоя «горочкой»
Вопрос в следующем:
Эти действия делаются «на глазок»?
Существуют ли какие-либо рекомендации и подводные камни?
Какой ширины делать вскрытие?
Вообще кто-нибудь имеет хоть какую-нибудь информацию на этот счет?

Насчёт наплавления припоя "горочкой" самому интересно. Я знаю есть стеклотекстлит с толщиной меди 35мк, 50мк, 70мк. А здесь на форуме кто-то писал даже про 100 и 200. Может просто заказать платы с большей толщиной меди. Это будет стоить дороже.

Самый распостраненная толщина меди 18 и 35 мк, остальное уже экзотика и достать тяжело и стоит дорого и вряд ли радикально решит проблему. Тем более, как правило отвод тепла требуется с 2-3 дорожек и одного двух элементов.

Допустимая плотность тока - 3-5А/мм.кв, в зависимости от длины проводника. Можно напаивать припой, проволоку и даже медные шины.

НО...толщина слоя меди идет в противоречие с минимальным зазором между проводниками, и минимальной шириной дорожки. Поэтому заказывая слой меди большей толщины, позабодтесь о том, чтобы зазоры на плате были больше минимальной ширины дорожки , указываемой изготовителем плат.

Вопрос был в другом, часто по крайней мере в импульсных блоках питания можно увидеть проводники частично вскрытые из под маски и на них налит припой с "горочкой". Это может быть не вся длина проводника, а как правило прямые участки. Еще иногда устанавливают, например, диоды или микросхемы в полигон без термалов, и на самом полигоне ввиде параллельных полосок делается вскрытие из под маски и тоже залито с "горочкой" припоем .
На приведенном рисунке слева отводят тепло от полигона с микросхемой, а справа от печатных проводников.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

В аттаче приведены таблицы: зависимость ширины проводника от толщины покрытия и температуры для наружних слоёв и внутренних.

Это преследует лишь одну цель - утолщить дорожки. Заказать плату с толщиной покрытия, скажем 2oz будет во-1, дороже, а во-2, при изготовлении будут утолщены все дорожки - какие надо и не надо. Поэтому силовые цепи открывают от маски и наносят потом припой отдельно.

Или такой метод. Дорожку открывают от маски и вдоль всей дорожки делают vias через равные промежутки. В эти vias потом впаивают медные проводники для усиления трассы. Дополнительно проводники по всей длине припаивают к дорожке. Тоже самое, фактически, что и заливать припоем, только более аккуратно. Горочки на припое получаются, наверно, из-за того, что наносили его вручную.

Речь идет о промышленной сборке и такое увеличение трудоемкости врядли хорошо.

Было один раз такое. Делали следующим способом. Нужные дорожки вскрывали от маски, а также делали окошки в трафарете для нанесения паяльной пасты. При операции нанесения паяльной пасты, она наносилась, помимо контактных площадок для компонентов, так же на вскрытые проводники (через спроектированные прорези в трафарете). А потом оплавлялась в печи при пайки компонентов.
Производство массовое порядка 30000-50000 шт.
Трудоемкость не увеличивается, так как ракель все равно пасту наносит для компонентов. Единственное это увеличение расхода паяльной пасты.

Хорошая мысль, я чего то не подумал

Хорошая мысль, я чего то не подумал
[/quote]

Ну если надумаете проектировать трафарет обратите внимание на конфигурацию окон под проводники.
1. Чтобы не было острых углов в трафарете, которые могут задраться при движении ракеля.
2. И чтобы окна были не очень большие, иначе будет вычерпывание паяльной пасты (ну я применял не более 3,5мм самый большой размер). Хотя... думаю это требование не особо важно, ведь нечего не устанавливается, не позиционируется.
3. И небольшие скругления в окнах, чтобы проще трафарет было потом чистить от остатков. Ведь производство массовое

nord85 спасибо за дельные советы

Нашел калькулятор ширины дорожки
http://www.geocities.com/CapeCanaveral/Lab.../TraceWidth.htm
И там параметр "перегрев дорожки" при прохождении заданного тока. Желательно, чтоб это было где-то 10 градусов. А можно ли больше перегревать дорожку? Известна ли вероятность выгорания дорожки в зависимости от ее температуры?

Мне тоже очень интерсно. По идее, медь должна быть дешевле чем припой. НО на практике ХЕЗ. При увеличении толщины, снижается точность, это понятно. Но при этом цена улетает, непонятно почему.

10 градусов перегрев используют на практике, когда других более четких ограничений нет, а задать его таки надо для определения ширины дорожки. Это по правилу большого пальца. Выгорать будут в первую очередь via-с, если они есть и не укреплены заполнением или вставками.

Вот нашел ещё информацию по этой теме. Точнее мнение автора одной из книг (Выбор и применение мощных электромагнитный реле). Цитирую.
"... часто применияемое на практике увеличение сечения печатного проводника путем нанесения на проводник слоя припоя не имеет смысла. Удельное сопротивление припоя Pb60-Sn40 примерно в 8-10 раз выше чем у меди, поэтому слой припоя тольщиной 100мкм имеет в 2-3 раза более высокое сопротивление, чем слой меди 35мкм. В таком "слоёном" проводнике через припой течёт менее 25% общего тока и выигрыша почти нет. При этом теплопроводность припоя меньше, и тепло от медного проводника отводиться плохо..."

Дальше там говориться, что очень хорошо припоять монтажный провод, но не технологично и тд и тп.

Так же автор приводит график зависимости нагрева проводника от протекающего тока и сечения проводника, а так таблицу зависимости размера проводника от максимального тока, вот их выкладываю может кому понадобиться как справочный материал.

и таблица, а то вместе чего не хотят прикрепляться

Как интересно! То есть перегрев в 60 градусов это нормально. А чего тогда буржуи-перестраховщики закладывают 10 ? Что такое вообще эта область безопасной работы
И еще мысль пришла - а ведь диэлектрик тоже как-то влияет на отвод тепла.
Почему это не учитывается?

Чтобы климат-контроль выдержала, и не сгорела когда вентилятор тараканы заклинят.

Здравого смысла.

Почему не учитывается? Эти расчеты вообще достаточно среднефанарны.

Ну мне вот тоже показались интересными эти графики, вот посканировал и выложил вдруг кому понадобяться. Лучше, когда есть от чего оттолкнуться при проектировании. Интресно бы сравнить с ссылкой, которую Вы привели.
По поводу безопасной работы, ещё раз проглядел ничего более подробно не написано. Но книжка написана про мощные электормагнитные реле, а это как я понял специфическая штука. Может там это
(60С) нормально? А в на бытовом уровне надо руководствоваться 10?
Вот сейчас попробую при проектировании платы заложить рекомендации,приведённые
в графике,а после нового года спаяем и проверим, как и чего...

Ну как? спаяли? Простите, но мне скоро плату заказывать, вот и выбираю оптимальный размер дорожки. Ток 10А длина ок.150мм. FR4 35мкм. (+защитная маска). Спасибо.

День добрый.
Если сравнивать данный приведённые в таблице (см выше в моих постах) и данные, например здесь, то в таблицах идет с запасом, по моему мнению.

Ну мы спаяли уже вторая версию. Идет отладка софта.
Параметры FR4 35мкм, ток 4A, ширина в самом узком месте 1,5мм на длине 15мм. Ну при тестировании пускали и от 6А до 8А (срабатывает защита) и короткое замыкание (тоже защита срабатывает). Пока дорожки не погорели. Длительного теста на пиковых нагрузках (ну часов 8 и более) вроде как ещё не было, пока доводят софт.

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Все-таки, не совсем я понимаю, зачем наносят припой?
Вроде как из-за нагрева, но многие моменты свидетельствуют, что из-за чего-то другого.
Вот фотографии плат блока питания DVD player. Сфотографировал на всякий случай две стороны, может быть будет интересно для анализа.
Проводники под цифрой 1, вроде бы действительно сильноточные и покрыты оловом почти полностью, и вроде бы объяснение есть.
Проводники под цифрой 2, тоже сильноточные, но вскрыта из под маски совсем тонкая дорожка, уже как то не ясно, зачем?
Проводники под цифрой 3, вообще какая то загадка, там нанесен целый рисунок, по виду повторяющий идеальный путь тока, зачем?
Возникает чувство, что что-то тут скрыто, не относящееся к нагреву и.т.д.

По поводу фотографий плат, мысли такие:
Если предположить, что есть два варианта усилить дорожку печатной платы по току:
1. Нанести припой (либо через трафарет + последующие оплавление в печи, когда паяют все поверхостномо-нтирумые элементы, либо волной, когда паяют монтируемые в отверстие компоненты). Этот способ достаточно технологичен для большой партии.
2. Припаять сверху дорожки проволочку. Это не фига не технологичный способ, но более действенный.
Для обоих вариантов необходимо открыть маску (кстати освобождение от маски, думаю тоже положительно сказывается на охлаждении дорожки).

Судя по этим фоткам скорее всего паяли на волне (монтаж в отверстие). возможно какие-то дорожки хотели усилить (1). 2 и 3 просто освободили от маски на всякий случай, типа, если будут греться что нибудь пропояем или по каким то другим причинам. А так как пайка волной, то припой все равно нанёсся.
Вот такие мысли.

Там скрыта не загадка, а нарисовано решение проблемы излучений. Плата однослойная(для дешевизны) и при обычных раскладах излучает неслабо. По крайней мере просто нарисовав ее пройти сертификацию по излучениям для бытового оборудования не удастся. Вот и изголяются, формируя пути токов конфигурациями трасс, вскрытиями масок и т.д. Сам все лето периодически занимался поиском такого варианта платы при котором она бы прошла такие испытания. Вроде получилось...

А слона-то и не заметили (блок питания скорее всего импульсный). Первый раз вижу такое решение ( это я про формирование путей токов вскрытиями масок). Вроде как, понятен принцип (вскрытый путь за счет утолщения припоя имеет меньшее сопротивление, следовательно по нему идёт больший ток и тд и тп, если не прав, то пожалуйста,поправьте).
Вопрос, это моделировалось на готовых платах или в какой нибудь среде?
Можно об этом почитать где-нибудь или это шаманство?

Скорее шаманство Моделирования не было, было мышление в три головы и метод проб и ошибок. Очень тяжело смоделить 3Д - там же с другой стороны еще и элементы с ногамии радиаторами торчат, которые тоже излучают. В итоге по варианту в неделю, с измерениями в тестовой лаборатории у нас и в штатах одновременно, и вроде получилось. По крайней мере сейчас вопрос новых вариантов не поднимается.

Весьма спорно. Сейчас не нашёл ссылку на расчёт, но вывод такой: сопротивление припоя на несколько (два или три) порядков выше медной фольги, поэтому, как парралельный резистор, он (припой) практически не оказывает влияние на суммарное сопротивление участка цепи. Вскрытие в основном делают для лучшей теплоотдачи участков проводника окружающей среде, т.к. маска весьма существенно этот процесс ухудшает.

То есть, что бы земля не "звенела" на выходном разьеме, вследствие экономии на керамических конденсаторах, вскрытием предопределен преимущественный путь тока от выхода стабилизатора, через электолиты и на разьем?
Может проще было разрезать земляной полигон под пермычкой DB10?
Ведь таким образом получилась петля, которая генерит шум в земле.


Удельное сопротивление припоя действительно намного выше чем у меди. Но Вы не забывайте, что меди там 35микрон (а в тонких плоских проводниках удельное сопротивление еще выше), а припоя можно навалить до миллиметра (может чуточку погорячился, но 0,5 там точно есть) при ширине миллиметра 2-3.
Так что на счет паралельных резисторов и влияния припоя на результирующее сопротивление - тут вы не правы.

К сожалению я так и не нашёл ту статью с математическим расчётом. Но в ней как раз и говорилось, что с учетом удельных сопротивления меди и припоя, с учётом их толщин в эквиваленте слой припоя - это сопротивление на два-три порядка преввышающее эквивалентное сопротивление участка меди.

Спасибо за ответ. А чего такое за ЗД (не пойму как расшифровать)?


Подобную точку зрения я приводил, см. мой пост в этом топике №17 от 18.12.06.



Если вручную припой "наваливать" , то можно и 1 мм, а может проще и проволочку напаять. А если массово, то либо через трафарет (толщина его разная, но вроде как 0,15мм наиболее ходовая)больше 0,15мм не нанесёшь, либо через пайку волной (тоже не уверен, что 0,5мм она даст, даже с учётом HALS).
Так что истинна где-то в серединке.

Разглядывая платы, которые я привел, как пример все-таки напрашивается вывод, что дело не в величине тока и не в попытке снизить сопротивление проводника(хотя наверное и это тоже), есть ощущение, что это связано с ЭМС, как писал Uree, но вопрос в другом я нигде не встречал хотя бы теоретического описания данного вопроса и какие-нибудь рекомендации. Подобных плат я видел много. Обьяснить почему так вскрывается маска не могу, почему маска вскрывается на разных дорожках разной ширины тоже не понятно. Экономия припоя?

Нет тут ни какого шаманства, судя по фотке, эти проводники идут на разъем CH3, который скорее всего является дополнительным выходом питания(может +12V для питания какого нибудь блока). Самое прикольное, что он располагается рядом с сетевым разъемом, очень удобно : ). И так как на этом БП сетевой провод без заземления(кстати напряжение(правда плавающее) на GND этого БП относительно нейтрали будет около половины сетевого), то речи о EMC наверно нет, хотите нормальное EMC для импульсного БП - то железный корпус с заземлением и сетевая вилка с тремя контактами. А дорожки с оловом, скорее всего для увеличения сечения проводников, врядли там их кто как-то особо считал, просто посмотрели где "силовые" цепи , и открыли маску в соотв. местах.

"...речи о EMC наверно нет"

Вот это зря. В таких устройствах еще какая речь о ЕМС.

"...врядли там их кто как-то особо считал, просто посмотрели где "силовые" цепи"

Может и не считали, но вариантов до этого боевого было сделано достаточно, в этом можете даже не сомневаться. Да и просто так буржуи ничего не делают, это я уже заметил.

Тогда непонятно как они додумались разместить разъем низковольтного питания рядом с сетевым? Понятно что не просто так, наверно была стратегическая мысль о экономии на всем что можно и нельзя.

А с разъемом все просто - это ВХОД от внешнего трансформатора на внутренний стабилизатор, это по включению диода DB10 видно.



3Д - это 3D:) Я имел в виду, что сложно построить 3Д модель БП как излучающей системы, для предварительного расчета ЕМС.

Зачем они разместили так разъем-это дело их совести
Вопрос в топологии проводников и вскрытия из под маски, зачем было так извращаться на дорожках под цифрой 3, одна мыль приходит в голову, люди хотели "рассказать" току, как ему по плате протекать.

на диоде таки сэкономили

Тут действтельно шаманство. На уровне школьной физики. Как правильно и неоднократно написано - припой не увеличивает существенно проводимость дорожки. Так же сомнительно повышение теплоотдачи залитого припоем проводника, ибо коэффициент излучения связан с коэффициентом поглощения - у зеркальной поверхности припоя он хуже, чем у паяльной маски. А вот и правильный ответ: горка припоя (обычно легкоплавкого) - это тепловой аккумулятор. При перегреве проводника начинается плавление, то есть изменение агрегатного состояния, а это всегда сопровождается большим потреблением тепла. Поэтому эти горки могут спасти проводник от выгорания при аварийном повышении тока. И поэтому на широких дорожках (полигонах) припой располагают полосками, чтобы не потек. И еще одна мысль появилась - но это догадки - ВЧ токи идут по поверхности проводника, поэтому ВЧ проводники серебрят-золотят. А если требуется обратный результат, подавить ВЧ токи и снизить излучение - покрывают медь припоем.

Да тут и статей особых не надо.
Достаточно элементарных расчетов.
Сопротивление двух паралельных проводников равно Rсум=1/(1/Rмедь+1/Rпос).
Rмедь=rмедь*l/Sмедь (rмедь - удельное сопротивление для меди 16,8*10^-9 Ом*м или 0,0168Ом*мм^2/м):
Rпос=rпос*l/Sпос (rпос - удельное сопротивление для ПОС61 0,14*10^-6 Ом*м или 0,14Ом*мм^2/м).
Подставив числовые значения для случая: толщина меди 0,035мм, толщина припоя 0,5мм, общая длинна участка проводников 0,01м, общая ширина - 1мм; получим:
Rмедь=0,0168*0,01/(0,035*1)=0,0048 Ом;
Rпос=0,14*0,01/(0,5*1)=0,0028 Ом.
Ого .
Знал что сопротивление уменьшается, но даже сам не ожидал что на столько.
Результирующее будет Rсум=0,0018 Ом. В полтора раза меньше чистой меди.
Но реально, на нашем примере, вряд ли сопротивление припоя особо скажется на общем, как это показано в расчете. Да. Будет чуточку меньше, но ситуацию это кардинально не спасет - нужно ведь значительное уменьшение сопротивления.
Скорее всего прав kipmaster с идеей теплового аккумулятора.

Если массово, то существует спициальная технология встраиваемых в сильноточную (в смысле для больших токов) плату медных шин. Называется то-ли НАМ, то-ли HSM, запамятовал , но помню что читал не так давно. Если надо востановлю ссылку.

Не в совести дело - это, наиболее вероятно, задумка дизайнера устройства, который, достаточно часто, слабо ориентируется в технических проблемах .

Скорее всего так оно и есть. Но вот что мешало продумать конфигурацию полигона, что бы петель шумящих на создавать? .

ВЧ проводники действительно серебрят - сопротивление серебра чуточку меньше чем у меди (Как то списывал я ВЧ осциллограф, так там по ведомости драг метоллов было то-ли 186 грамм серебра, то-ли 168 )
А вот золочение на ВЧ не применяют (если и применяют, то для других целей), вследствие большего сопротивления золота (тем более иммерсионного) чем у меди. Кроме того, тонкий слой золота диффундирует в медь, ухудшая ее качества, поэтому для покрытия золотом в подавляющем количестве случаев используется подслой никеля.
Чаще золочение применяют для увеличения износостойкости сочленений и для защиты от коррозии меди.

При чем тут дизайн? Ну а куда еще должен выходить разъем для внешнего соединения? Вот на панель и выведены оба входных разъема. Ничего странного не вижу.



Да где вы там видите петли? Ну вырезы в полигоне, так без них практически никогда не обходится, нереально. А раз так оставлено, значит оно все-таки не шумит.

День добрый.
То что есть технология для сильноточных (кстати интересен порядок для которых это обосновано применять) плат я не сомневаюсь (кстати, если найдёте ссылку запостите пожалуйста, мне будет интересно (попробую и сам поискать по Вашим абревиартурам)), но в случае, когда пытаються всё сделать дешевле (плата одностороняя, монтаж односторонний), наврядли её будут применять. И в этом случае (дешёво и массово) совместить операции нанесения пасты (для SMT) или пайку волной и нанесения припоя на сильноточные дорожки самое то.

Технология называется HSMtec. Внедряют немцы.
Ссылки: HSMtec – DIE TECHNOlOGIE AUf EINEN BlICk и Hдusermann_news.
Читал переводную статью в журнале "Технологии в электронной промышленности" №6 за 2007 год, стр. 22.
Технология позволяет встраивать проволку диаметром 0,5мм и шины 2х0,5мм и 4х0,5мм как на верхние слои, так и внутри платы.
По всей видимости это пока только экзотика для Бундеса, но будем надеятся, что китайцы скоро эту технологию применят и у себя.

Хорошо. Будь по Вашему. Нету здесь петель - есть вырез.
Посмотрите на рисунок.
Синяя стрелка слева - путь НЧ помех, которые попадают на опорную ногу стабилизатора. Желтая справа - путь ВЧ помех. По отношению к земле, которая будет на разьеме, напряжение на опоре будет звенеть, а значит будет звенеть и выходное напряжение.
Двойная стрелка, сине-желтая справа рядышком - путь НЧ и ВЧ пульсаций, которые, минуя стабилизатор и фильтр, попадают прямо на выходной разьем. Получим еще больший уровень пульсаций выходного напряжения.
Конечно. Если потребление конечного устройства децилическое - все шумы и пульсации умрут на фильтре - полигон в этом как раз и поможет. Но при хотя бы 300мА потребления, шуметь на выходном разьеме будет порядочно. В таком случае здорово помого бы удаление той части полигона, которая помечена красным прямоугольником. Петли (прошу прощения - выреза в полигоне) небудет, ток будет протекать мимо керамического кондера на опору, затем на электролиты, и далее на разьем. Все как в учебнике .

Не шумящих устройств не бывает по определению. Все дело в уровне этих самых шумов.
Здесть оставлено по той причине, что у DVD-проигрывателя, который питает этот источник, вероятнее всего имеются вторичные стабилизаторы на более низкие напряжения, которые давят все пульсации пропущенные рассматриваемым источником.

Я немного не это имел в виду. Вы никогда не проходили сертификацию оборудования? Так вот, там никого не интересует какие у вас внутри помехи на питаниях, шумы и т.д. Там есть такой момент, как соблюдение норм ЕМС - излучение в эфире, обычно меряется антенной на расстоянии 3 м от устройства в диапазоне 30МГц - 1ГГц (хотя тут есть варианты - от типа устройства, области применения и т.д. и т.п.). Так вот именно для соблюдения этих норм и приходится шаманить на однослойных платах БП, потому как второй слой в корне меняет картину и решает эти проблемы. Вот только в производстве миллионных партий второй слой в БП - это роскошь...
Западные нормы, крому прочего, предусматривают для бытовой электроники уровень устойчивости к воздействию от мобильников

2 nord85 спасибо за ответы! Остановился на ширене дорожки 4,5мм, половину открыл, чтобы напаять проводник поверху (благо партия плат маленькая). На днях будит платы, проверю на практике .

Вообще-то припой заливается для кардинального уменьшения индуктивности проводников в сильноточных импулсных цепях.
Это значительно снижает излучение.
Для этой же цели используют ферритные бусинки, которые сосредатачивают индуктивность в малых геометрических размерах, подавляя ВЧ напряжения на длинных участках трасс.

Плата на фотографиях паялась на "волне". Толщина припоя на проводнике может быть миллиметр и более. Если закладываться на трафаретную печать, то как уже говорили раньше, удастся получить оттиск пасты не толще 150микрон. После плавления толщина припоя будет еще меньше.

а каким ето образом? изза большого скин сопротивления на больших частотах?