Eine thermische Entlastung auf einer Leiterplatte ist eine Verbindung zwischen Pad und Kupfer, bei der schmale Kupferspeichen verwendet werden, statt das Pad über seinen gesamten Umfang mit der umgebenden Kupferfläche zu verbinden. Die Speichen erhalten die elektrische Verbindung und begrenzen zugleich während des Lötens einen Teil des Wärmeflusses weg vom Pad. Dadurch lässt sich eine Verbindung, die an eine große Kupferfläche angeschlossen ist, leichter auf Löttemperatur bringen.
Dabei ist der Zielkonflikt entscheidend: Dieselbe Begrenzung, die bei der Montage hilft, beeinflusst im Betrieb auch den elektrischen und thermischen Pfad. Für einen Anschlussstift mit geringem Strom, einen Hochstromanschluss und das freiliegende Wärmeleitpad unter einem Leistungsbauteil ist nicht zwangsläufig dieselbe Verbindung geeignet. Wählen Sie die Geometrie passend zur tatsächlichen Schaltung und zum Montageprozess und stimmen Sie sie anschließend mit Leiterplattenhersteller und Bestücker ab.
Den vollständigen Lötvorgang erläutern die Grundlagen des Durchstecklötens. Zur Temperaturregelung bei der Oberflächenmontage siehe Grundlagen des Reflow-Profils. Hier geht es um die Kupferverbindung am Pad oder Via und darum, wie sie mit diesen Prozessen zusammenwirkt.
Die Zeichnung ist eine schematische Draufsicht, kein Fertigungsmuster und keine Maßempfehlung. 1 bezeichnet das Pad, 2 die Kupferspeichen, 3 das umgebende Kupfer und 4 eine direkte Kupferverbindung. Der sichtbare Abstand ist ein Kupferabstand; er ist nicht automatisch eine Lötstoppmaskenöffnung. Anzahl und Abmessungen der Speichen müssen für das jeweilige Design festgelegt werden.
Foto einer realen Leiterplatte mit Lötstellen und Leiterbahnen; das Bild zeigt nicht, wie das darunterliegende Pad mit der Kupferfläche verbunden ist. Foto: Tima Miroshnichenko / Pexels.
Warum kann eine große Kupferfläche das Löten einer Verbindung erschweren?
Eine Lötstelle muss eine geeignete Temperatur für das verwendete Lot und Flussmittel erreichen. Ist ein Pad mit einer größeren Kupferfläche verbunden, fließt beim Erwärmen der Lötstelle ein Teil der zugeführten Wärme in dieses Kupfer. Wie viel Wärme abgeleitet wird, hängt von Geometrie und Dicke des Kupfers, Verbindungen auf anderen Lagen, Bauteil, Leiterplatte und Lötprozess ab.
Bei einem Durchsteckanschluss an einer Massefläche muss der Bestücker möglicherweise nicht nur den Anschlussdraht und das sichtbare Pad, sondern auch den metallisierten Lochzylinder und das angeschlossene Kupfer erwärmen. Erhält die Lötstelle im qualifizierten Prozess nicht genügend Wärme, können Benetzung oder Lochfüllung unzureichend sein. Eine Speichenverbindung kann einen Pfad begrenzen, über den Wärme das Pad verlässt, und dadurch das Erwärmen der Lötstelle erleichtern. Sie ersetzt weder ein geeignetes Flussmittel noch saubere Oberflächen, ein passendes Lötstellendesign oder einen kontrollierten Lötprozess.
Bei einem oberflächenmontierten Bauteil, das einen Reflow-Ofen durchläuft, wirkt sich die Situation anders aus. Sind die beiden Anschlüsse eines kleinen Bauteils an deutlich unterschiedliche Kupfergeometrien angebunden, können sie sich unterschiedlich erwärmen. Das ist ein möglicher Faktor, wenn sich ein Bauteil beim Reflow aufstellt oder verschiebt. Auch Lotpastendepots, Platzierung, Bauteilgeometrie und das tatsächliche Temperaturprofil spielen eine Rolle. Leiten Sie Tombstoning nicht allein aus der Kupferform ab.
Thermische Entlastung, Wärmeleitpad und Thermal-Via: unterschiedliche Aufgaben
Die Begriffe klingen ähnlich, beschreiben aber verschiedene Merkmale:
- Eine thermische Entlastungsverbindung ist die speichenförmige Kupferverbindung zwischen einem Pad oder Via und einer umgebenden Fläche oder Kupferzone.
- Ein freiliegendes Wärmeleitpad ist ein Merkmal eines Gehäuses, häufig an der Unterseite eines ICs. Es soll mit einer entsprechenden Leiterplatten-Kontaktfläche verbunden werden, um Wärme abzuführen und manchmal auch eine elektrische Verbindung herzustellen.
- Ein Thermal-Via ist ein Via, das Teil eines Pfads ist, der Wärme zwischen Leiterplattenlagen oder Oberflächen transportiert.
- Eine Lötstoppmaskenöffnung legt eine Kupferfläche zum Löten oder für einen anderen Zweck frei; sie wird unabhängig von der Kupferentlastungsgeometrie definiert.
Eine thermische Entlastung kann während der Montage den Wärmeabfluss aus einer Lötstelle verlangsamen. Ein freiliegendes Wärmeleitpad und seine Thermal-Vias können dagegen dafür ausgelegt sein, Wärme von einem im Betrieb befindlichen Bauteil wegzuführen. Werden bei jedem Pad und Via Speichenverbindungen gesetzt, nur weil die CAD-Voreinstellung „thermisch“ lautet, kann dies den vorgesehenen Wärmeweg beeinträchtigen.
Die Best Practices for Board Layout of Motor Drivers von Texas Instruments, SLVA959B, veranschaulichen diesen Unterschied im Zusammenhang mit Motortreibern: Eine vollflächige Verbindung der betreffenden Thermal-Vias ermöglicht einen weniger eingeschränkten Wärmeweg in die Kupferlagen. Die PowerPAD Layout Guidelines von TI, SLOA120, empfehlen Ähnliches für die dort beschriebenen Aufbauten. Diese Beispiele geben Bauteil- und Anwendungshinweise; sie beweisen nicht, dass jedes Leistungspad oder jedes Via dieselbe Verbindung benötigt. Halten Sie sich an die Dokumentation des jeweiligen Bauteils und bewerten Sie die gesamte Leiterplatte.
Entlastung oder direkte Verbindung: Welche Frage kommt zuerst?
| Geprüfte Verbindung | Warum eine Entlastung infrage kommen kann | Warum eine direkte Verbindung infrage kommen kann | Abzustimmende Nachweise |
|---|---|---|---|
| Gelöteter Durchsteckstift an einer großen Kupferfläche | Den Wärmefluss in die Fläche während des Erwärmens der Lötstelle begrenzen. | Einen stärkeren Kupferpfad erhalten, wenn elektrische oder thermische Anforderungen dies verlangen. | Lötstellendesign, Lötprozess, Prüfverfahren und elektrische Anforderungen. |
| Kleines oberflächenmontiertes Bauteil mit zwei Anschlüssen | Die thermische Balance zwischen den beiden Pads überprüfen. | Den erforderlichen elektrischen Pfad oder ein bauteilspezifisches Land-Pattern beibehalten. | Lotpasten- und Padgeometrie, Kupfer auf jeder Seite, Platzierung und Reflow-Verhalten. |
| Leistungsanschluss oder stromführendes Pad | Das Löten ermöglichen, sofern die Geometrie für die Last ausreicht. | Eine größere Kupferanbindungsfläche bereitstellen, wenn Strom- und Temperaturanstiegsanalyse sie erfordern. | Lastprofil, Kupfergeometrie, Temperaturgrenzen und Montagevalidierung. |
| Freiliegendes Pad eines Leistungsbauteils oder Wärmeleit-Via | Eine Entlastung kommt nur dann für einen separaten Lötbedarf infrage, wenn sie das vorgesehene Design nicht beeinträchtigt. | Den für Bauteil und Leiterplatte vorgesehenen Wärmeweg erhalten. | Land-Pattern des Bauteils, Wärmeweg, Via-Ausführung und gemessene oder berechnete Bauteiltemperaturen. |
| HF-Masse- oder signalbezogene Verbindung | Auch die Montage muss einen reproduzierbaren Prozess ermöglichen. | Eine für die elektrische Leistung gewählte Referenz- oder Massegeometrie erhalten. | Layout-Hinweise des Bauteils sowie HF- oder Signalintegritätsanalyse für den tatsächlichen Aufbau. |
Eine Tabelle allein kann diese Verbindungen nicht festlegen. Der Designer verantwortet Schaltung und Leistungsanforderungen; Leiterplattenhersteller und Bestücker können prüfen, ob sich die vorgesehene Kupfergeometrie mit dem vereinbarten Prozess fertigen und löten lässt. Wenn der bevorzugte elektrische oder thermische Pfad das Löten erschwert, sollten Prozess und Layout gemeinsam besprochen werden, statt die Verbindung stillschweigend zu verengen.
Was ändern Speichenbreite, Anzahl und Abstand?
Eine Entlastung besteht aus Kupferspeichen, einem Pad und einem Abstand zwischen Pad und umgebender Kupferzone. Bei ansonsten vergleichbarer Geometrie verringern breitere oder wirksamere Speichen im Allgemeinen den elektrischen Widerstand und leiten mehr Wärme in die Fläche. Dadurch kann auch mehr Wärme erforderlich sein, um die Lötstelle auf Löttemperatur zu bringen. Ein größerer Abstand verlängert die Speichen in der Regel und schränkt diese Pfade stärker ein, kann aber auch das Kupfer um benachbarte Merkmale beeinflussen. Diese zusammenwirkenden Variablen beschreiben Tendenzen, keine Strombelastbarkeit; bewerten Sie sie gemeinsam anhand der tatsächlich erzeugten Geometrie.
Betrachten Sie die Geometrie, die tatsächlich gefertigt wird. Eine CAD-Regel kann mehrere Speichen vorsehen, aber nahe Abstände, ein benachbartes Pad, der Leiterplattenrand oder ein konkurrierender Kupferbereich können das Ergebnis der Flächenfüllung verändern. Außerdem kann die Mindeststruktur des Herstellers zusammen mit dessen Registriergenauigkeit die Breite einer dünnen Speiche begrenzen. Prüfen Sie nach dem Neuberechnen der Kupferzonen und dem Erstellen der Fertigungsdaten das resultierende Kupfer auf jeder relevanten Lage. Die eingestellten Werte und das fertige Kupfermuster sind nicht zwangsläufig identisch.
Es gibt keine universell passende Speichenanzahl, -breite, keinen allgemeinen Abstand und keinen für jede Leiterplatte geltenden Stromgrenzwert. Multiplizieren Sie nicht einfach einen allgemeinen Leiterbahn-Stromwert mit der Zahl sichtbarer Speichen und erklären Sie das Pad damit für freigegeben. Stromverteilung, Kupferdicke, Geometrie, Temperatur, nahe Wärmequellen, Toleranzen und der übrige Schaltungsteil sind ebenfalls relevant. Bei einer anspruchsvollen Verbindung sollte die für das Design verantwortliche Stelle einen geeigneten Analyse- und Validierungsplan für den tatsächlichen Aufbau verwenden.
Beispiel: Geometrie prüfen
Angenommen, ein rundes Pad hat einen Durchmesser von 1,20 mm und das Layout sieht auf jeder Seite einen radialen Entlastungsabstand von 0,22 mm vor. In diesem hypothetischen konzentrischen Beispiel beträgt der nominale Außendurchmesser des freigestellten Bereichs:
1,20 mm + 2 × 0,22 mm = 1,64 mm
Dieser Wert beschreibt den maximalen Außendurchmesser des Abstandsbereichs, bevor benachbarte Merkmale berücksichtigt werden; die Kupferspeichen überbrücken weiterhin den Abstand. Es handelt sich weder um den Bohrungsdurchmesser noch um die Lötstoppmaskenöffnung, einen empfohlenen Abstand oder eine Toleranz der fertigen Leiterplatte. Bei einem länglichen oder individuell geformten Pad ist die tatsächlich erzeugte Geometrie zu prüfen, statt sie als Kreis zu behandeln. Bestätigen Sie die Mindestkupfer- und Abstandsregeln des Herstellers für den gewählten Lagenaufbau und das Kupfergewicht, bevor Sie Maße freigeben.
Diese Prüfung der Zeichnung ist weder eine APTPCB-Fertigungsspezifikation noch eine Strom- oder Erwärmungsberechnung: Speichenbreite, tatsächlich verbundene Speichenanzahl, Innenlagenkupfer und Lötprozess bleiben separate Eingangsgrößen.
Tatsächliche CAD-Ausgabe prüfen
Prüfen Sie in einem CAD-Werkzeug mit Kupferzonen die Verbindungseinstellung für die betreffende Zone, den Footprint und das einzelne Pad. Berechnen Sie dann die Kupferflächen neu und prüfen Sie die resultierende Form auf jeder betroffenen Lage. Achten Sie auf eine fehlende Speiche, eine isolierte Kupferinsel oder eine vollflächige Verbindung, die auf einer Innenlage verblieben ist. Führen Sie Konnektivitäts- und Designregelprüfungen aus und prüfen Sie anschließend die exportierten Kupferlagen zusammen mit Bohr- und Maskendaten.
Die Dokumentation des PCB Editor 10.0 von KiCad beschreibt beispielsweise Pad- und Footprint-Überschreibungen sowie Zoneneinstellungen für Entlastungsabstand und Speichenbreite. Sie hält außerdem einen versionsabhängigen Punkt fest: Vor KiCad 9 bedeutete die Eingabe von 0 für Entlastungsabstand oder Speichenbreite eines Pads, dass der Wert übernommen wurde; in KiCad 9 und später ist 0 ein expliziter Wert, während ein leeres Feld den Wert übernimmt. Prüfen Sie Version und tatsächlich erzeugte Kupferfüllung, bevor Sie ein bestehendes Design ändern. Andere CAD-Werkzeuge haben eigene Regeln und verwenden möglicherweise andere Begriffe.
Durchsteckstifte und SMD-Pads müssen getrennt geprüft werden
Betrachten Sie bei einer durchkontaktierten Bohrung mehr als den ringförmigen Kupferbereich auf der obersten Lage. Der Lochzylinder kann mit Kupfer auf mehreren Lagen verbunden sein, jeweils mit einer eigenen Pad- und Flächenanbindung. Das vorgesehene Entlastungsmuster sollte zusammen mit Bohrung, fertigem Loch, Innenlagenverbindungen, Bauteilanschluss und Lötverfahren geprüft werden. Eine gut aussehende Oberfläche allein zeigt nicht den vollständigen Zustand der Lötstelle; Prüfung und Abnahme sollten den für das Produkt vereinbarten Anforderungen folgen.
Vergleichen Sie bei einem SMD-Pad die gesamte Kupferumgebung aller relevanten Anschlüsse. Ein Pad kann direkt mit einer großen Kupferfläche verbunden sein, während das andere an eine schmale Leiterbahn angeschlossen ist. Auch eine andere Lage oder ein nahegelegenes Via kann Wärme ableiten. Beobachtet das Montageteam uneinheitliches Reflow-Verhalten oder ein angehobenes Bauteil, sollten Lotpastendepots, Bauteilausrichtung, Platzierung, Profil und Kupferverbindungen gemeinsam geprüft werden, bevor nur die Entlastungseinstellung geändert wird.
Die Lötstoppmaske bestimmt nicht, ob ein Pad über Speichen oder vollflächig mit Kupfer verbunden ist. Kupfer und Maske sind separate Fertigungslagen. Eine maskendefinierte Landefläche, eine kupferdefinierte Landefläche und eine Entlastungsverbindung beantworten unterschiedliche geometrische Fragen. Prüfen Sie Kupfer- und Maskendaten anhand der Land-Pattern-Hinweise des Bauteils und der Herstellervorgaben; die maskenspezifische Erläuterung finden Sie unter Abstands- und Stegregeln für die Lötstoppmaske.
Hypothetische Leiterplatte mit drei unterschiedlichen Verbindungen
Stellen Sie sich eine Steuerplatine mit einem Durchsteck-Signalanschluss für geringe Ströme, einem Versorgungsanschluss für beträchtliche Ströme und einem Motortreiber-IC mit freiliegendem Pad vor, das Wärme in die Leiterplatte ableiten soll. Alle drei berühren große Kupferflächen, doch eine globale Einstellung „überall thermische Entlastung“ lässt drei unterschiedliche Fragen offen.
| Verbindung | Bedingter Ansatz | Vor der Freigabe zu prüfen |
|---|---|---|
| Signalanschluss für geringe Ströme | Mit thermischer Entlastung beginnen, sofern keine besondere elektrische Einschränkung besteht und die erzeugten Speichen die Design- und Fertigungsregeln erfüllen. | Tatsächliches Kupfer auf allen verbundenen Lagen, elektrische Eignung sowie Erwärmung und Prüfung mit dem geplanten Lötverfahren. |
| Versorgungsanschluss | Mit einer vollflächigen Verbindung beginnen, wenn die Analyse zeigt, dass die vorgesehenen Speichen den zulässigen Spannungsabfall oder Temperaturanstieg überschreiten. | Vollständiger Strompfad unter der festgelegten Last; den Lötprozess auf die höhere Wärmelast abstimmen und die Lötstellenqualität prüfen. |
| Thermal-Vias des Motortreibers | Die vollflächige Struktur gemäß der Dokumentation des konkreten Bauteils verwenden, wenn diese Anleitung eine vollständige Wärmeleitverbindung vorsieht. | Vorgegebene Ausführung von freiliegendem Pad und Vias, elektrisch korrekte Flächenverbindungen, Montageanforderungen und Betriebstemperatur des Bauteils. |
Dies sind mögliche Entscheidungen für diese hypothetische Leiterplatte, keine Testergebnisse, kein APTPCB-Kundenbeispiel und keine allgemeinen Stromgrenzwerte. Dokumentieren Sie die betroffenen Pads und Lagen, den Grund für jede Ausnahme und die für die Freigabe erforderlichen Nachweise. Eine globale Regel kann somit dokumentierte lokale Ausnahmen haben.
Was sollten Sie prüfen, wenn das Löten schwierig ist?
| Beobachtung | Vor einer Layoutänderung prüfen | Mögliche Folgemaßnahme |
|---|---|---|
| Eine Durchstecklötstelle erwärmt sich nur langsam. | Verbundenes Kupfer auf allen Lagen, Anschluss- und Lochgeometrie, Vorwärmung, Flussmittel und Lötverfahren. | Eine Entlastungsverbindung oder eine Änderung des Montageprozesses anhand der elektrischen Anforderungen prüfen. |
| Ein Ende eines kleinen Bauteils hebt sich oder verschiebt sich. | Lotpastenmenge, Platzierung, Padgeometrie, Kupferungleichgewicht und gemessenes Profil. | Die bestätigte Ursache beheben; nach einer Änderung beide Padverbindungen vergleichen. |
| Ein stromführendes Pad wird wärmer als erwartet. | Last und Einschaltdauer, tatsächliche Kupfer- und Speichengeometrie, Zustand der Lötstelle, Messposition und andere Wärmequellen. | Elektrischen Pfad und Temperatur unter den festgelegten Betriebsbedingungen neu bewerten. |
| Ein Leistungs-IC wird wärmer als erwartet. | Bauteilmontage, Lötung des freiliegenden Pads, Kupfer- und Thermal-Via-Verbindungen, Wärmeweg von der Leiterplatte zum Gehäuse und Betriebsbedingungen. | Mit den Wärmehinweisen des Bauteilherstellers vergleichen und die überarbeitete Leiterplatte validieren. |
| Ein CAD-Pad scheint nach dem Füllen einer Zone nicht verbunden zu sein. | Netzzuweisung, Zonenpriorität, Abstände, Mindestgeometrie der Speichen und padbezogene Überschreibungen. | Das freigegebene Design korrigieren, Zonen neu berechnen, Konnektivitätsprüfungen wiederholen und die geplotteten Lagen prüfen. |
Dies sind erste Ansatzpunkte für eine Untersuchung. Erhöhen Sie die Lötkolbentemperatur, ändern Sie ein Reflow-Profil oder verbreitern Sie eine Kupferverbindung nicht, ohne Bauteilgrenzen, Montageprozess und Auswirkungen auf den übrigen Teil der Leiterplatte zu prüfen.
Zwei mögliche Verbindungen vor der Freigabe vergleichen
Wenn Löt- und Betriebsanforderungen in verschiedene Richtungen weisen, vergleichen Sie die vorgeschlagenen Geometrien an repräsentativen Mustern, statt anhand eines allgemeinen Stromgrenzwerts zu entscheiden. Ein Team könnte beispielsweise Kandidat A mit einer vereinbarten Speichenverbindung und Kandidat B mit einer direkten Verbindung für denselben Durchsteckstift fertigen. Dies ist ein vorgeschlagenes Experiment, kein Messergebnis:
- Dokumentieren Sie für jeden Kandidaten Leiterplattenrevision, Kupferlagen und fertigen Aufbau, Pad- und Lochmaße sowie die tatsächlich erzeugte Verbindung auf jeder betroffenen Lage.
- Halten Sie Bauteil, Lotlegierung, Flussmittel, Leiterplattenhandhabung und vorgesehenen Montageprozess konstant; dokumentieren Sie Prozessabweichungen und Stichprobengröße. Beziehen Sie das tatsächliche Produktionslötverfahren ein, statt anzunehmen, Handlöten bilde Wellen- oder Selektivlöten ab.
- Legen Sie vor der Prüfung die Projekt-Abnahmekriterien fest. Prüfen Sie die Lötstellen mit dem vereinbarten Verfahren. Muss die Füllung eines Innenlochs zerstörend untersucht werden, stimmen Sie Probe und Schnittposition ab. Ein einzelner Schnitt ist eine lokale Beobachtung und kein Nachweis für jede Lötstelle.
- Bewerten Sie elektrische Verbindung und Temperatur unter dem festgelegten Betriebsstrom, der Einschaltdauer und den Umgebungsbedingungen getrennt. Vergleichen Sie jedes Ergebnis mit den Designgrenzen; eine gut aussehende Lötstelle belegt nicht die thermische Betriebsreserve.
- Dokumentieren Sie gewählte Geometrie, Nachweise, verbleibende Risiken und Freigabeverantwortliche. Erfüllt keiner der Kandidaten die Montage- und Betriebsanforderungen, überarbeiten Sie Design oder Prozess und wiederholen Sie die relevanten Prüfungen.
Ein kleiner Pilotversuch kann einen praktischen Unterschied sichtbar machen, aber weder die Zuverlässigkeit über die Lebensdauer noch eine Produktionsfehlerrate belegen. Stichprobenumfang und weitere Qualifizierung sollten mit Produkt- und Qualitätsteams abgestimmt werden.
Was gehört zur Übergabe an Leiterplattenhersteller und Bestücker?
Stellen Sie die freigegebenen Kupfer- und Lötstoppmaskendaten, Bohrdaten, den Lagenaufbau, Bauteilangaben, Fertigungs- und Bestückungszeichnungen sowie den vorgesehenen Lötprozess bereit. Kennzeichnen Sie Pads oder Vias, für die eine bestimmte Verbindungsart erforderlich ist, einschließlich Wärmeleitmerkmalen oder stromkritischen Netzen. Weisen Sie auf Designänderungen hin, die der Hersteller oder Bestücker zur Freigabe zurückmelden muss, statt eine globale CAM-Anpassung als zulässig vorauszusetzen.
Ein knapper Prüfvermerk macht die Entscheidung nachvollziehbar:
| Eintrag für jedes kritische Pad oder Via | Abzustimmender projektspezifischer Eintrag |
|---|---|
| Identität | Leiterplattenrevision, Referenzbezeichnung, Pad/Netz und betroffene Lagen. |
| Vorgesehenes Kupfer | Entlastungs- oder vollflächige Verbindung; erzeugte Speichengeometrie oder direkte Verbindung; Ausnahmen von Standardregeln. |
| Elektrische und thermische Anforderungen | Betriebsstrom und Einschaltdauer, zulässige Temperatur oder Spannungsabfall, Anforderungen an den Wärmeweg des Bauteils. |
| Montage | Lötverfahren, Bauteilbeschränkungen sowie Zugang und Prüfbarkeit der Lötstelle. |
| Freigabenachweise | Relevante Zeichnung und Kriterien, Stichprobe und Prüfplan, Ergebnisse, offene Abweichungen und Entscheidungsverantwortliche. |
Fügen Sie diesem Vermerk die vereinbarten Abnahmekriterien sowie Ergebnisse zu Montage, Prüfung und Betriebstemperatur bei. Eine fertigungsbezogene Designregelprüfung bewertet die kodierten Geometrieregeln; sie weist weder die Lötstellenqualität noch die Betriebsleistung nach.
Senden Sie eine Anfrage oder kontaktieren Sie das Team mit den Leiterplattendaten und besonderen Anforderungen an Verbindung oder Montage. Das Projektteam kann dann die Herstellbarkeitsprüfung und verfügbaren Liefergegenstände abstimmen. Die für das Produktdesign verantwortliche Stelle bleibt für Schaltungsleistung, Bauteilgrenzen und endgültige Produktqualifizierung zuständig.
Häufige Fragen
Sollte jedes Massepad eine thermische Entlastung haben?
Nein. Die Antwort hängt von der Funktion des Pads, dem Kupferpfad, den Bauteilanforderungen und dem Lötverfahren ab. Für einen elektrisch unkritischen Anschlussstift und eine Masseverbindung, die viel Wärme oder Strom leiten muss, können unterschiedliche Prioritäten gelten.
Kühlt eine thermische Entlastung ein Bauteil?
Ihr Hauptzweck in diesem Zusammenhang ist, den Wärmefluss zwischen Pad und umgebendem Kupfer während des Lötens zu begrenzen. Wird derselbe Pfad eingeschränkt, kann er Wärme von einem im Betrieb befindlichen Bauteil weniger wirksam ableiten. Bewerten Sie das gesamte Wärmedesign, statt eine Entlastung allein deshalb zu wählen, weil ihr Name „thermisch“ enthält.
Kann ein vollflächig angebundenes Pad trotzdem gelötet werden?
Ja, sofern Lötstelle und Montageprozess für die tatsächliche Wärmelast geeignet sind. Welche Ausrüstung, welches Profil oder welche lokale Erwärmungsmethode erforderlich ist, hängt von Leiterplatte, Bauteil und Lötprozess ab. Stimmen Sie das Vorgehen ab und prüfen Sie die resultierende Lötstelle anhand der geltenden Projektanforderungen.
Quellen
- Texas Instruments, Best Practices for Board Layout of Motor Drivers, SLVA959B, überarbeitet im Oktober 2021: Wärmewege und Auswahl von Via-Verbindungen im Kontext von Motortreibern.
- Texas Instruments, PowerPAD Layout Guidelines, SLOA120, Mai 2006: Hinweise zu freiliegenden Pads und Thermal-Vias für die beschriebenen Aufbauten.
- Altium Designer, Internal Power & Split Planes: Optionen für Entlastungs-, Direkt- und Nichtverbindungen an Flächen sowie Fertigungsaspekte.
- KiCad, PCB Editor 10.0 documentation: Zoneneinstellungen für Verbindungen, Entlastungsgeometrie und padbezogene Überschreibungen; konsultieren Sie die Dokumentation der verwendeten Version.