Frage: Welche wichtigen Regeln muss man beim Layout der Leiterplatte in Verbindung mit schnellen Wandlern beachten?
Antwort: Das „Exposed Pad” (E-Pad) ist ein weiterer wichtiger, oft übersehener Bestandteil eines Wandlers, der wichtig für die bestmögliche Leistungsfähigkeit und optimale Ableitung der Verlustwärme ist.
Das E-Pad (Pin 0) ist das „Paddel”, welches man unter den meisten modernen schnellen ICs findet. Eine wichtige Verbindung, die alle internen Massepotenziale vom „Die“ auf einem zentralen Punkt unter dem Bauteil bringt. Das E-Pad ist verantwortlich für das Fehlen von Massepins bei vielen Wandlern und Verstärkern. Wichtig ist, dieses „Paddel“ mit der Leiterplatte zu verlöten und so eine robuste elektrische und thermische Verbindung herzustellen.
Falls dies nicht gemacht wird, kann Chaos im System entstehen. Drei Schritte helfen, die beste elektrische und thermische Verbindung zum E-Pad herzustellen. Erstens, falls möglich, dupliziere man das E-Pad auf jeder Lage der Leiterplatte. So entsteht eine solide thermische Verbindung zu allen Massepotenzialen und die Verlustwärme kann schnell abgeführt werden. Dies ist besonders wichtig bei Bauteilen mit hoher Leistungsaufnahme.
Elektrisch gesehen ergibt dies auch eine gute Verbindung zu allen Masselagen. Durch eine Wiederholung des E-Pads auf der unteren Lage der Leiterplatte kann es als Massepunkt zur Entkopplung und als Stelle zur Befestigung eines Kühlkörpers verwendet werden.
Zweitens unterteilt man das E-Pad in gleiche Segmente. Ein Schachbrettmuster funktioniert am besten und lässt sich mit Hilfe eines Musters im Siebdruck oder einer Lötmaske implementieren. Es gibt keine Garantie, wie die Lötpaste fließt, um das Bauteil während des Reflow-Löt-Prozesses mit der Leiterplatte zu verbinden. Somit kann die Verbindung zwar vorhanden, aber nicht gleichmäßig verteilt sein. Oder noch schlimmer, klein sein und sich in einer Ecke befinden.
Durch eine Unterteilung des E-Pad in kleinere Partitionen wird in jeden separaten Bereich ein Verbindungspunkt platziert. Dies sorgt für eine robuste, gleichmäßige Verbindung zwischen Bauteil und Leiterplatte.
Zum Schluss sollte man sicherstellen, dass jede Partition „Via“-Verbindungen mit Masse hat. Die Partition ist normalerweise groß genug für mehrere „Vias“. Auch ist darauf zu achten, dass alle „Vias“ vor der Bestückung mit Lötpaste oder Epoxidharz gefüllt sind. Dieser wichtige Schritt sorgt dafür, dass die E-Pad Lötpaste nicht in die „Via“-Hohlräume fließt. Dies würde die Chance verringern, eine einwandfreie Verbindung zu erhalten.
Von Uwe Bröckelmann nach Unterlagen von Analog Devices.