Proportionale THT-Anschlussflächen nach IEC 61188-6-3
Das Prinzip der proportionalen Landeflächen für SMD-Bauteile wurde konzeptionell von Rainer Taube in den 2015 / 2016 entwickelt und erstmals in verschiedenen Vorträgen im Rahmen von FED-Veranstaltungen beschrieben und dargestellt. Auf diesem Konzept basiert die Normenserie IEC 61188-6-x, die ab 2019 erstmals publiziert wurde.
Das letzte Puzzleteil in der Serie ist das Dokument: IEC 61188-6-3 mit dem Konzept der Landeflächen für Durchsteckbauteile (THT).
Durch die zunehmende Nutzung von SMD-Bauteilen für Finepitch Bauteile (früher PGA heute: BGA, QFP, …) und Steckern (bisher THT, heute SMD), oder von Press-Fit Bauteilen für hochpolige Stecker auf der einen Seite; unterschiedlichste Lagenaufbauten mit hohen Lagenzahlen oder sehr dicken Kupferschichten (mit sehr hoher thermischer Masse); die häufige Nutzung von sehr dicken THT-Anschlussdrähten (hohe Ströme) und selektive Lötsysteme, ist es nötig das Landeflächenkonzept für THT-Bauteile auf diese Anforderungen anzupassen.
Eine Grundforderung für eine zuverlässige und voidfreie Lötstelle des THT-Anschlusses (100% Lotdurchstieg und 360o Ausprägung) ist es essenziell, die Landefläche so auszulegen, dass die lokale „thermische Senke Leiterplatte“ und „thermische Masse Bauteilanschlussdraht“ mit der durch die Lötung zu Verfügung gestellten „thermischen Quelle“ in Einklang gebracht wird. Ist die Lötsituation nicht „thermisch ausgewogen“, wird das Lötergebnis nicht zuverlässig höchsten Ansprüchen genügen, oder Material zerstört.
Die Grundidee basiert auf Erkenntnissen die im Rahmen des IGF-Vorhaben 19.539 (SiWOLAK; 2018 – 2020) und Publikationen zum sog. „Gap ratio“ (= Ringspalt um den Anschlussdraht) aus dem Jahr 2011. Bei der bisherigen Auslegung für die THT-Landeflächen wurde sich ursprünglich und primär auf das 2,54 mm Rastermaß (= 0.1 inch), einen minimale Restring für die übliche genutzte Leiterplattentechnologie (z.B. 0,2 mm) und die Anschlussdrahtdicke plus ein „Standardwert“ für den Ringspalt (z.B. 0,1 mm – 0,15 mm) bezogen. Idealer Weise ist es möglich, ein oder zwei Leitungen durch zwei THT-Anschlussstellen hindurchzuführen.
In der Mehrzahl der Anwendungsfälle der Vergangenheit führte diese Vorgehensweise zum Erfolg. Aufgrund geänderter Rahmenbedingungen, wie zunehmenden Verwendung von 2-poligen THT-Bauteilen mit großen Pinabständen und massiven Drahtstärken; Substratdicken >> 1,5 mm (2,0 mm – 3,0 mm), dicken Kupferlagen > 70 μm (2 oz) evtl. mit vollflächig angeschlossenen Lagen (keine Wärmefallen) können Lötungen durch Wellenlötanlagen oder selektive Lötanlangen nicht mehr ausreichend gute Lötergebnisse erzielen. Es besteht zudem die Gefahr, dass bei zu langen Verweilzeiten (Lötzeiten), das umliegende Basismaterial thermisch geschädigt wird.
Hier setzt das neue proportionale Landeflächensystem für THT-Landeflächen an! Bereits bei der Bauteilanlage ist eine spätere Verwendung und Verarbeitung zu berücksichtigen. Wird der elektrische Kontakt (Anschlußdraht) für hohe Ströme genutzt, kann sich daraus eine erhöhte Lagenzahl oder dicke Kupferlagen ableiten. Ein masseschweres Bauteil benötigt ausreichend große Restringe. Mit der Frage nach der Löttechnologie, mit welcher die Lötstelle in Serie gelötet werden soll (Wellenlöten, selektive Lötwelle), wird festgelegt, wie viel Wärme an der „thermischen Kontaktstelle“ zwischen Leiterplatte, Anschlußpin und Lötwelle zur Verfügung steht.
Im Rahmen der Präsentation soll das Konzept der proportionale THT-Landeflächen, als Ergebnis der Arbeit im FED AK Normen und Richtlinien, dargestellt werden.
Hier finden Sie weitere Informatonen zum SMD-Anschlussflächenkonzept
