Eurocircuits Printed Circuits Blog

was uns bei Eurocircuits beschäftigt, Projekte an denen wir arbeiten, neue Ideen, Hintergrund-Informationen und eine Plattform auf der Sie mitmachen können, Ihre Meinungs sagen können und uns dahin lenken können, was wichtig für Sie als Entwickler ist.

Gemeinsam mit Prof. Dr.-Ing. Francesco P. Volpe Professor für Mikrocomputertechnik und Digitaltechnik an der Hochschule Aschaffenburg haben wir die Auswirkung von unterschiedlichen Kupferlagenzahl und Kupferdicken auf die Kühlung eines SMD-Spannungsreglers gemacht. Das dazu gemachte Experiment, wird im Folgenden erläutert:

Möchte man ein linear geregeltes Netzteil aufbauen, steht man sofort vor der Frage, wie man die Verlustwärme am linearen Spannungsregler ableitet. Weshalb dieses Problem auftritt, wird an einem einfachen Design gezeigt:

Es soll ein linear geregeltes Netzteil mit einer Ausgangsgleichspanung von 24 V und einem maximalen Strom von 0,25 A entwickelt werden. Ferner sollen hautsächlich Bauteile in SMD zum Einsatz kommen. Ein solches Netzteil ist in Bild 1 zu sehen. Dabei handelt es sich um ein reines Prinzipschaltbild.


Bild 1: Linear geregeltes 24V-Netzteil.

Als Startpunkt wird die Ausgangsspannung gewählt und arbeitet sich in Richtung Transformator vor. Ausgehend von 24 V Ausgangspannung müssen vor dem Spannungsregler 3 V mehr anliegen. Diese sogenannte Dropout-Spannung benötigt der Spannungsregler um zu arbeiten. Über den Brückengleichrichter verliert man zusätzlich die Durchlass-Spannung von zwei Dioden, also ca. 1 V (es wurden Schottky-Dioden verwendet). Damit muss der Transformator an der Sekundärseite 24V+3V+1V=28V liefern. Das ist dann die Spitze-Spitze-Spannung. Die Ausgangsspannung von Transformatoren wird üblicherweise als Effektivwert angegeben. Die berechnete Spitze-Spitze-Spannung von 28V muss noch durch den Faktor 1,4142 (Wurzel aus 2) dividiert werden. Man erhält somit eine effektive Sekundärspannung von 28V/1,4142=19,8V. Es wird ein Transformator benötigt, der bei einer Netzspannung von 230V eine Ausgangsspannung von ca. 19,8V liefert. Leider ist das nicht die ganze Wahrheit. Die Netzspannung kann 230V+/-23V betragen. Also muss der Transformator bei der minimalen Netzspannung von 203V bereits 19,8V am Ausgang liefern. Somit wird ein 24V-Transformator gewählt. Dieser ist in der Lage, auch die minimale Spannung von 19,8V bei geringer Netzspannung zu liefern.

Wie sehen die Spannungsverhältnisse bei dem gewählten Transformator nun aus? Dieser wird eine Spitze-Spitze-Spannung von 24V x 1,4142 = 33,94V am Brückengleichrichter bereit stellen. Nach dem Brückengleichrichter werden es immer noch 32,94V sein (1V weniger wegen zwei leitender Schottky-Dioden). Der Spannungsregler wird eine Verlustleistung von Pv=(32,94V – 24V)x0,25A=2,24W umsetzen, die in Form von Wärme abgeben wird. Dazu wird der Regler, der in SMD ausgeführt ist und ein SOT-263 Gehäuse besitzt, die Wärme an das Kupfer der Leiterplatte abführen. Zur Messung, wie warm der Spannungsregler wird, wurden Messungen durchgeführt (siehe Bild 2). Als Last wurde ein einstellbarer Widerstand verwendet und für die Schaltung aus Bild 1 wurden drei Leiterplatten hergestellt, die sich in der Lagenzahl und Kupferdicke unterscheiden (siehe Tabelle 1). Anschließend wurden alle drei Schaltungen auf den unterschiedlichen Leiterplatten gemessen. Dazu wurde am Eingang des Spannungsregler 10V und der Ausgang mit 0,25A belastet. Damit ist sichergestellt, dass alle drei Messungen mit exakt der gleichen Verlustleistung von 2,5W durchgeführt wurden. Die Erwärmung des Spannungsregler und der Leiterplatte wurde mit einer IR-Kamera aufgenommen. Die Ergebnisse sind in den Bilder 3a bis 3c zu sehen: Bei der einseitigen Leiterplatte steht dem Spannungsregler weniger Kupferfläche zur Abführung der Wärme zu Verfügung und erwärmt sich auf ca. 88°C. Die Kupferfläche beträgt bei dieser Leiterplatte ca. 1.000mm2 (siehe Bild 3a). Bei der zweiseitigen Leiterplatte mit einer Kupferdicke von 35µm sind beide Lagen über 70 Vias miteinander verbunden. Dadurch werden Teile der Wärme auch auf die untere Lage geleitet und die zur Verfügung stehende Kupferfläche ist ca. doppelt so groß (ca. 2.000mm2). Es muss aber beachtet werden, dass durch die Vias die thermische Anbindung nicht optimal ist. Der Spannungsregler erwärmt sich auf knapp 74,5°C (siehe Bild 3b). Schließlich ist in Bild 3c die Messung für die zweiseitige Leiterplatte mit einer Kupferdicke von 70µm gezeigt. Hier kann sich aufgrund des stärkeren Kupfers die Wärme besser ausbreiten und der Spannungsregler erwärmt sich auf ca. 69,8°C.


Bild 2: Messaufbau. Ein Trennstelltrafo wurde verwendet, um die Netzspannung zwischen 203V und 253V einzustellen.

Tabelle 1: Messungen mit unterschiedlichen Kupferlagen und -dicken

LeiterplatteKupferlagenKupferdicke / µm
1 1 35
2 2 35
3 2 70

Die Leiterplatte 1 ist mit einem Fräsbohrplotter und Leiterplatte 2 und 3 sind bei Eurocircuits hergestellt worden.


Bild 3a: IR-Bild der einseitigen Leiterplatte mit 35µm Kupferdicke.


Bild 3b: IR-Bild der zweiseitigen Leiterplatte mit 35µm Kupferdicke.


Bild 3c: IR-Bild der zweiseitigen Leiterplatte mit 70µm Kupferdicke.

Fazit:
Zur Kühlung von SMD-Spannungsregler wird eine große Kupferfläche benötigt. Diese kann auch durch eine zweilagige Leiterplatte erfolgen, indem die zwei Kupferlagen mit vielen Vias durchkontaktiert werden, um die Wärme auf die untere Kupferlage zu bringen. Mit dieser Maßnahme konnte die Erwärmung des Spannungsreglers von 88°C auf 74,5°C gesenkt werden. Die Erhöhung der Kupferdicke von 35µm auf 70µm und damit des Querschnitts der Fläche brachte eine weitere Temperatursenkung auf 69,8°C.

veröffentlicht unter:
Technologie
veröffentlicht am:
01 Feb 2017
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Eurocircuits - Standort Aachen investiert in Direktbelichtung


 

 

Eurocircuits investiert regelmäßig in seine Fertigungsstätten. Vergangenes Jahr erhielt die ungarische Produktion einen Ledia-Direktbelichter. Dieses Jahr standen und stehen in der deutschen Fertigung umfangreiche Investitionen an. Neben Ritzmaschine (LHMT), Schablonenlaser (LPKF), Einbrennofen (Beltron) und einem zweiten Bestückungsdrucker (Orbotech), lag der Fokus auf einer neuen Spray Coating Anlage (All4PCB) und einem MDI Direktbelichter (Schmoll).
 
 
    

Unser Ziel war es, durch die Investition in Spray Coating und Direktbelichtung, die Voraussetzungen für eine durchgängige Direktbelichtung in allen Fertigungsbereichen zu schaffen. Das heißt, dass bei allen Belichtungsvorgängen für Innen- und Außenlagen, als auch für den Lötstopplack die Direktbelichtung zum Einsatz kommen soll. Darüber hinaus sollten die europäischen Fertigungen auf diese Weise verfahrenstechnisch angeglichen werden.

Derzeit werden Direktbelichter wegen der längeren Belichtungszeiten im Vergleich zur herkömmlichen Belichtung mit Filmen, überwiegend für die Belichtung von Innen- und Außenlagen eingesetzt.

 

 

 

Obwohl ein Direktbelichter natürlich nicht zwingend zur Belichtung von Lötstopplack eingesetzt werden muss, ist dies aber zur Minimierung von Toleranzen ratsam. Zudem erhöht es die Wirtschaftlichkeit der Investition. Über lange Zeit lag der Fokus der Direktbelichtung auf dem Foto-Resist. Doch das Laminar wurde in den vergangenen Jahren an die geringere Energiedichte von LEDs und Dioden angepasst. In Verbindung mit energiereicheren LEDs verkürzt sich die Belichtungszeit des Lötstopplacks und diese Technologie rückt ins Blickfeld. Mittlerweile gibt es verstärkte Bemühungen bei der Entwicklung von Lötstopplacken, um die Direktbelichtungsdauer zu verkürzen. Doch auch die Anforderungen an den Auftrag des Lötstopplacks steigen. Ein gleichbleibendes Belichtungsergebnis erfordert eine zunehmend homogene und hochwertige Beschichtung des Lötstopplacks. Deswegen erfordert die durchgängige Nutzung des Direktbelichters auch für den Lötstopplack eine Investition in eine neue Beschichtungstechnologie. Dies haben wir über die Investition in eine neue Spray-Coating-Anlage erreicht, welche sämtliche Anforderungen in Bezug auf ein gleichbleibend hochwertiges und homogenes Beschichtungsergebnis erfüllt und damit die Voraussetzung für die Direktbelichtung schafft.

In Bezug auf die Belichtungstechnologien sind aktuell am Markt sehr unterschiedliche System vertreten. Bei der von uns eingesetzten MDI-Technologie wird das UV-Licht durch Mikrospiegelchips mit hoher Auflösung auf die Leiterplatte übertragen. Dabei werden vier verschiedene Wellenlängen generiert, um ein passendes Spektrum für Resist-und Lötstopplackanwendungen gewährleisten zu können.

Von: olaf
veröffentlicht unter:
Technologie
veröffentlicht am:
21 Oct 2016
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Eine Gruppe von Studenten der ETH Zürich arbeitet an der Entwicklung des treppensteigenden Rollstuhls Scewo.

Der elektrische Rollstuhl kann für Menschen, die sich regelmäßig im Rollstuhl bewegen eine große Hilfe im Alltag sein. Somit können Gebäudeeingänge mit Schwellen, unebene Wege, steile Rampen oder Treppen mit Hilfe dieser Entwicklung in Zukunft gemeistert werden. Eurocircuits durfte mit seinem Sponsoring in Gestalt von Leiterplatten auch einen Beitrag leisten. Die notwendige Elektronik ist dabei in zwei Boards unterteilt:

Power-Board mit Stromsensor, Spannungsverteilung, div. Sicherungen, DC-DC-Konverter (von 48V auf 24V) sowie 4 LED-Treiberbausteinen, welche uns zukünftig auch das Dimmen der Lichter erlauben. Hier haben wir von Eurocircuits einen extra dicken Kupferfilm bestellt (95 µm) um die Leiterbahnen nicht allzu breit dimensionieren zu müssen und den Print kompakt zu halten.

Logic-Board mit allen nötigen Sensor- und Bus-Anschlüssen, Not-Aus-Abschaltung, sowie einigen Hilfschips wie PWM-Treiber, Speaker oder Logic-Level-Spannungswandlern. Ausserdem findet sich hier die Verbindung zu unserer Computation-Unit, einem Toradex Ixora Board (über das breite Flachbandkabel).

Die ETH Zürich ist für den CYBATHLON Wettkampf im Oktober somit bestens vorbereitet.

http://scewo.ch/

http://www.cybathlon.ethz.ch/die-disziplinen/Rollstuhl-Parcours.html

Wir wünschen dem Team viel Erfolg.

veröffentlicht unter:
eC-Sponsoring
veröffentlicht am:
08 Sep 2016
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Bestell-Pooling ist für Eurocircuits eine Mission. Wenn Sie alles über Bestell-Pooling und seine Entwicklung wissen möchten, lesen Sie zunächst unseren BLOG dazu: "Die Geschichte des Bestell-Pooling".

Im Prinzip kann jede Leiterplatte mit einem anderen Auftrag gemeinsam gefertigt werden. Grundsätzlich muss dafür nur eine Bedingung erfüllt sein: Genügend ähnliche Aufträge die auf einem Produktionspanel gemeinsam gefertigt werden können.

Seit vielen Jahren berechnet unser Kalkulator die Preise nach technischen Aspekten. Der PCB Konfigurator hebt dabei jede ungünstige technologische Option hervor, die das Pooling teurer macht.

Wir haben unseren PCB-Konfigurator nun mit einer ähnlichen Logik für die Auftragsgröße erweitert. Je größer der Auftrag desto weniger Pooling-Möglichkeiten gibt es. Basierend auf der Größe der Leiterplatte/Nutzen berechnen wir wie viele Produktionspanel wir benötigen. Werden für unseren STANDARD pool Service mehr als 25 Produktionspanel benötigt, ist er nicht mehr Effizient genug. In dem Fall berechnen wir dann einen NON-Pooling Preis. Die Leiterplatte bzw. Kundennutzen – Größe beeinflusst die Ausnutzung Produktionspanel und ist somit der Hauptkostentreiber.

Findet der PCB Konfigurator NON-Pooling Optionen werden diese unterhalb der Anmerkungen angezeigt. Die Münzen verweisen dabei auf die Ursache. Gleichzeitig wird die “Produktions-Paneleffizienz" in % angezeigt. Damit hat man die Möglichkeit die Leiterplatten/Kundennutzen anzupassen um eine größere Effizienz zu erzielen, was wiederum einen geringeren Stückpreis zur Folge haben kann oder speziell für kleine Leiterplatten eine höhere Stückzahl bei gleichen Kosten.

 

Einige Beispiele sollen dies deutlich machen..

 

Nicht poolbare technische Optionen und Produktionspanel Ausnutzung

Eine 4-Lagen Leiterplatte, 65x55mm mit umgekehrten Lagenaufbau als Non-pooling Option, 2 Stück als Prototypen.

Non-pooling bedeutet, wir müssen diese beiden Leiterplatten auf einem Produktionspanel fertigen und haben keine weiteren Aufträge um dies zu füllen. Die Paneleffizienz (Ausnutzung) beträgt 4%.

Es würden mehr Leiterplatten auf den Nutzen passen. Sie können die Anzahl der Leiterplatten erhöhen, bis die Bemerkung verschwindet. Eine Erhöhung auf 40 Leiterplatten verbessert die Effizienz auf 81% ohne den Gesamtpreis merklich zu beeinflussen.

 

Nicht poolbare Stückzahl und ineffiziente Kundennutzen

Eine doppelseitige Leiterplatte 65x55mm im Kundennutzen als BINDI pool wobei ca. +/- 1.600 Stück benötigt werden.

Ein mehr oder weniger quadratischer Nutzen von 4X4 Stück erreicht eine Paneleffizienz von 59% und hat einen Stückpreis von 16.23€/16 = 1.014€ zur Folge.

Durch einfaches ändern des Kundennutzen auf 5x3 verschwinden alle Bemerkungen und dies hat einen Stückpreis von 10.64€/15 = 0.709€ zur Folge. Das ergibt eine Einsparung von 30%.

 

Diese beiden Beispiele erläutern zwei klassische Fälle der Optimierung nicht poolbarerer Aufträge entweder durch Füllen der Produktionspanel bei kleiner Stückzahl oder Verbesserung des Kundennutzen durch Anpassung der Nutzengröße. Beide Fälle führen zu einer WIN-WIN Situation für unseren Kunden und Eurocircuits durch Minimierung nicht nutzbarer Fläche auf dem Produktionspanel. Unser Leiterplatten-Konfigurator wird Ihnen dabei behilflich sein.

 

Für diejenigen die mehr Hintergrundinformationen haben möchten, noch folgender Hinweis:

Nicht poolbare Stückzahlen in “X" Produktionspanel per Service sind:

  • STANDARD pool – 25 Produktionspanel
  • BINDI pool – 25 Produktionspanel
  • IMS pool – 25 Produktionspanel
  • RF pool – 10 Produktionspanel
  • SEMI-FLEX pool – 5 Produktionspanel
  • NAKED proto – 5 Produktionspanel

Größe Produktionspanel:

  • 0L, 1L, 2Layer - 24"X18" ergibt eine Nettofläche von 585mmX432mm
  • Multi layers – 21"X18" ergibt eine Nettofläche von 505X435mm

 

WICHTIGE BEMERKUNG

Alle Berechnungen zur Größe und Paneleffizienz beziehen sich auf eine rechteckige Kontur der Leiterplatte/Nutzen.

Für komplexe Formen und sehr komplexe Kundenutzen verweisen wir auf die Möglichkeit “Angebot anfordern“ Diese Option erscheint immer wenn entsprechende Details ausgewählt wurden.

veröffentlicht unter:
Eurocircuits Strategie und Historie
veröffentlicht am:
05 Sep 2016
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Eurocircuits macht keine Sommerpause, da Ihre Projekte auch nicht ruhen. 

Unsere umfangreichen Dienstleistungen rund um die Leiterplatten-Services stehen Ihnen das ganze Jahr zur Verfügung. Wir haben keine Sommerpause, nur Weihnachten und Neujahr schließen wir unsere Fertigungen. 

Als Entwickler müssen Sie sicher sein, dass Ihr Leiterplatten-Lieferant schnell und zuverlässig liefert, wann immer Sie es benötigen. Um dies zu erreichen braucht es eine erfahrene und darauf ausgelegte Kapazitätsplanung. Ohne Sommerpause müssen wir zusätzliche Kapazitäten für Maschinenwartung und Bedarfsspitzen planen. Wir haben diese Kapazitäten durch ständige Investitionen in neue Anlagen geschaffen. Die Kapazitätsplanung ermöglicht uns Wachstum in der Nachfrage (Anzahl Bestellungen bereits 11% gegenüber dem gleichen Zeitraum in 2015), und die gleichzeitige Durchführung unserer routinemäßigen Wartungen, ohne dass unsere Liefertreue darunter leidet. 

Und wenn mal etwas schiefgehen sollte? Wo immer es möglich ist, haben wir unsere Betriebe redundant ausgelegt. Wir haben zwei auf Prototypenfertigung spezialisierte Werke in Europa, beide mit dem gleichen Geschäftsmodell, welches wir in den letzten 25 Jahren verfeinert haben. 

Unsere Produktionsmitarbeiter sind bestrebt, einen kontinuierlichen Service und zuverlässige Lieferungen das ganze Jahr über zu gewährleisten. Unsere Support-Spezialisten sind gleichermaßen bestrebt ihr Wissen über die Leiterplattenherstellung mit der Entwickler Gemeinschaft zu teilen. Sie stellen sicher, dass Ihre Chat Anfragen jeden Tag beantwortet werden können. 

Um eine unserer Produktionen im laufenden Betrieb zu sehen gehen Sie auf Eger, Hungary factory oder detaillierter How to make a PCB, ebenso in Eger aufgenommen. Schauen Sie sich dabei einen weiteren Grund an, warum Sie Ihre Bestellung bei uns aufgeben können und eine korrekte Leiterplatte pünktlich zu erhalten.

veröffentlicht unter:
Eurocircuits
veröffentlicht am:
29 Jul 2016
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178
 

Bis dato war ein Programmieradapter immer nur eine technische Schnittstelle zwischen Mikrocontroller und der passenden Flash- oder Debugsoftware. Beim USBprog hat man die passende Software mit in den Adapter gesteckt, und diese über einen Browser und per Netzwerk über ein Webservice zugänglich gemacht. Schnell kann so auch der Einsteiger ohne komplizierte Installation von jedem Betriebssystem – auch vom Tablett aus Mikrocontroller programmieren oder debuggen.

Im Eurocircuits-Shop kaufen

Der USBprog 5.0 OpenOCD ist ein Programmier- und Debugadapter der komplett ohne extra Installation von zusätzlicher Software auf dem PC egal ob Windows, Mac oder Linux auskommt. Im einfachsten Fall bedient man alles per Webbrowser. Soll der Programmer aus einer Batchdatei oder einem Makefile angesteuert werden gibt es dafür ein einfaches Kommandozeilentool.

-ARM JTAG/SWD Debugger und Programmer
-AVR ISP Programmer für das Flashen von Standard Prozessoren
-Pegelwandler (einstellbar 1.8V, 3.3V und 5.0V)
-Browseroberfläche für die einfache Bedienung
-Anleitung für Integration in das Atmel AVR Studio 6
-Webservice Schnittstelle für ein Kommandozeilen Tool
-Anbindung per USB Netzwerk Schnittstelle (RNDIS)
-Firmware Archiv um eine Software einfach immer wieder z.B. in der Produktion einspielen zu können.

Der USBprog 5.0 vereint viele Programmer in einem Gerät. Per Browser bedienbar fallen so typische Konfigurationswaufwände weg. Der USBprog 5.0 läuft mit Windows 7 u. 8, MacOS, Linux Anstecken, Netzwerkverbingung einrichten, bzw. wird diese automatisch z.T. eingerichtet.

Per Browser verbinden: http://10.0.0.1 Programmieren und Debuggen war noch nie so einfach.

Mehr Information erhalten Sie auf der embedded-projects Webseite.
veröffentlicht unter:
eC-tools
veröffentlicht am:
23 Jun 2016
Aufrufe:
504