Leiterplatten mit Metallkern für das Wärmemanagement
Wann eine Leiterplatte mit Metallkern geeignet ist
Ein Metallkern kann sinnvoll sein, wenn FR-4 nicht den erforderlichen Wärmepfad für die Bauteilanordnung und die Betriebsbedingungen bietet. Die Metallbasis leitet Wärme ab; das Dielektrikum isoliert den Stromkreis vom Metall. Entscheidend ist der gesamte Wärmepfad einschließlich Bauteilbefestigung, Kupferfläche, Dielektrikum, Montage, Gehäuse und Luftstrom oder Kühlung.
Informationen zur thermischen Auslegung für die Angebotserstellung
Eine Leiterplatte mit Metallkern ist ein Bestandteil des Wärmepfads. Das Endergebnis hängt von der Wärmequelle (LED oder Leistungsbauelement), der Gehäuseschnittstelle, der Bauteilplatzierung, der dielektrischen Schicht, der Metallbasis, der Befestigungsart, dem Wärmeleitmaterial, dem Gehäuse und dem Luftstrom ab. Wählen Sie den Aufbau der Leiterplatte anhand der Anwendungsdaten aus, anstatt die Metalldicke nach einer allgemeinen Regel festzulegen.
| Eingabe | Was zu bieten ist |
|---|---|
| Wärmequelle | Bauteil-/LED-Gehäuse, Verlustleistung, Grundfläche und Betriebsbedingungen. |
| Thermisches Ziel | Maximale Sperrschicht- oder Gehäusetemperatur, Umgebungstemperaturbereich und erforderlicher Wärmewiderstand, sofern festgelegt. |
| Konstruktion der Platte | Kupfermuster, Anforderungen an die elektrischen und thermischen Eigenschaften des Dielektrikums, Metallträger und Enddicke. |
| Mechanische Schnittstelle | Umriss, Befestigungslöcher, Ebenheit, Kontaktfläche, Kühlkörper/Gehäuse und Material der Schnittstelle. |
| Abnahme und Test | Kriterien für Isolation und Spannungsfestigkeit, thermische Prüfbedingungen, Messpunkte und erforderliche Berichte. |
Informationen zu LED-Projekten finden Sie unter Leitfaden zum thermischen Design von FR-4- und Aluminium-Leiterplatten. Die thermische Leistung sollte unter den angegebenen Leistungs-, Einbau- und Umgebungsbedingungen bewertet werden.
Parameter für die Projektprüfung
| Parameter | Festzulegende Angaben |
|---|---|
| Grundlagenaufbau | Aluminium, Kupfer oder andere zugelassene Metallgrundlagen; Leiterplattenkontur und Befestigung. |
| Dielektrische Schicht | Anforderungen an die thermische und elektrische Isolierung; gegebenenfalls zugelassenes Dielektrikum. |
| Leiterbahnkupfer | Kupferstärke, Strompfad, Pad-Design und Wärmeverteilungsfläche. |
| Platinengeometrie | Enddicke, Abmessungen, Ausschnitte, Schlitze, Bohrungen und Toleranzen. |
| Thermische Anforderungen | Wärmequelle, Verlustleistung, zulässige Temperatur, Einbauschnittstelle und Kühlumgebung. |
| Elektrische Anforderungen | Spannung und Isolierung, Leiterabstände, Prüfungen und Abnahmekriterien. |
| Oberfläche und Bestückung | Oberflächenbeschaffenheit, Lötstoppmaske, Bauteilseite, Bestückungsverfahren und Anforderungen an die Nutzen. |
| Kaufmännische Anforderungen | Prototypen-, Pilot- oder Serienmenge, Liefertermin und Versandziel. |
Metallkernaufbau und thermisches Design
Ein isoliertes Metallsubstrat besteht meist aus Leiterbahnkupfer, einem wärmeleitenden Dielektrikum und einer Metallbasis. Aluminium wird häufig verwendet; andere Metalle können für abweichende mechanische oder thermische Anforderungen gewählt werden. Kupfer, Dielektrikum, Dicke, Oberfläche, Lötstoppmaske, Bohrungen und Bestückung beeinflussen die thermischen und elektrischen Eigenschaften.
Weitere Informationen zu komplexen Schichtaufbauten finden Sie auf unserer Seite zum Thema Mehrschichtfertigung . Bei dichten Verbindungen kann zusätzlich eine Prüfung des HDI-Fertigungsprozess .
Unterlagen für ein Angebot für eine Leiterplatte mit Metallkern
- Gerber-Dateien, NC-Bohrdaten und verfügbarer Schichtaufbau; gegebenenfalls ODB++ oder IPC-2581.
- Plattenkontur, Enddicke, Metallträger, Kupferdicke und Oberflächenbeschaffenheit.
- Thermische Angaben: wärmeerzeugende Bauteile, geschätzte Verlustleistung, Montage, Gehäuse und Kühlung.
- Dielektrikum und Isolierung, Prüfanforderungen und vom Kunden vorgegebene Normen.
- Menge, gewünschter Liefertermin und Lieferort.
Metallkern-Projektdaten senden
Bitte senden Sie uns die Leiterplattenunterlagen, die thermischen Anforderungen, Angaben zum Dielektrikum bzw. zur Isolierung, die Kupferdaten, die Stückzahl und den gewünschten Liefertermin. Unser Team bestätigt Ihnen dann den Übertragungsweg für das vollständige Datenpaket.
Technische Prüfung und Qualitätskontrolle
Vor der Fertigung prüft Benchuang die freigegebenen Fertigungsdaten, den Aufbau, die Materialien, kritische elektrische und mechanische Anforderungen, die Oberfläche, die Menge und die Prüfanforderungen. Projektspezifische Inspektions- und Prüfverfahren werden vor Fertigungsbeginn auf der Grundlage des freigegebenen Produktionsplans ausgewählt.
Weitere Informationen finden Sie auf unserer Leiterplattenfertigung und PCBA-Service für die Fertigung und Bestückung.
Typische Anwendungen für Metallkerne
Metallkern- und IMS-Aufbauten werden häufig für LED-Beleuchtung, Leistungswandler, Fahrzeugbeleuchtung und Leistungselektronik, Industriesteuerungen sowie weitere Baugruppen mit thermischen Designanforderungen geprüft.
Häufig gestellte Fragen zu Leiterplatten mit Metallkern
Was ist eine Leiterplatte mit isoliertem Metallsubstrat?
Ein isoliertes Metallsubstrat besteht in der Regel aus Schaltungskupfer, einem elektrisch isolierenden Dielektrikum und einer Metallbasis als Teil des Wärmepfads. Der endgültige Aufbau richtet sich nach dem Lagenplan und den Projektanforderungen.
Ist jede Aluminium-Leiterplatte eine Metallkern-Leiterplatte?
Aluminium ist ein häufig verwendetes Metall als Trägermaterial, doch das bedeutet nicht, dass alle Aufbauten identisch sind. Schichtaufbau, Dielektrikum, Kupferlayout und Montage bestimmen die Eignung für das jeweilige Projekt.
Welche thermischen Angaben werden für ein Angebot benötigt?
Geben Sie die Wärmequelle, die geschätzte Verlustleistung, die zulässige Temperatur, die Montageschnittstelle, das Gehäuse sowie die Kühlbedingungen unter Berücksichtigung der Leiterplattenunterlagen und der bestehenden Bestückungsanforderungen an.
Kann Benchuang Dielektrika und Isolierungen prüfen?
Im Rahmen der technischen Prüfung überprüft Benchuang die freigegebenen Fertigungsdaten sowie die vorgegebenen Anforderungen an Dielektrika und Isolierung. Nach Auswertung des Datenpakets und der Anforderungen wird der Fertigungsansatz bestätigt.
Was beeinflusst die Kosten und die Lieferzeit von Leiterplatten mit Metallkern?
Kosten und Planung hängen von der Bauweise, dem Dielektrikum, dem Kupferlayout, der Bearbeitung, der Oberfläche, den Prüfungen, der Stückzahl und den Lieferanforderungen ab. Nach Prüfung der Daten wird ein projektspezifisches Angebot erstellt.
Zur Projektabstimmung Wenden Sie sich an Benchuang mit den vorliegenden Konstruktionsdaten und Angebotsanforderungen.