Metallkern

Bei Multi-CB erhalten Sie Alu-Kern Leiterplatten mit einem Wärmeleitwert von 1.0 W/mK bis 8 W/mK. Der Aluminium-Kern hilft die punktuelle Hitze von wärme-intensiven Bauteilen zu verteilen und die Hitzeentwicklung auf der Leiterplatte homogener zu gestalten. Als Faustformel gilt bei vielen High-Power LEDs: Eine 10°C niedrigere Chiptemperatur (Junction temperature) erhöht die Lebensdauer um 10.000h.

Bei einseitigen Metallkern Leiterplatten kann direkt auf dem Aluminium (passive Kühlung) ein Kühlkörper und/oder Lüfter angebracht werden (aktive Kühlung).

Design Parameter

1 Lage Metallkern

 35µm Cu70µm Cu
 Min. Leiterbahnbreite35µm Cu150µm70µm Cu200µm
 Min Leiterbahnabstand35µm Cu150µm70µm Cu200µm
 Min. Restring35µm Cu125µm70µm Cu200µm
 Min. Bohrung (NDK)35µm Cu0.7mm70µm Cu0.7mm
 Min. Abstand zw. Bohrungen35µm Cu250µm70µm Cu250µm

2 Lagen Metallkern (Durchkontaktiert)

 35µm Cu70µm Cu
 Min. Leiterbahnbreite35µm Cu150µm70µm Cu200µm
 Min Leiterbahnabstand35µm Cu150µm70µm Cu200µm
 Min. Restring35µm Cu125µm70µm Cu200µm
 Min. Bohrung (NDK)35µm Cu0.7mm70µm Cu0.7mm
 Min. Via(DK)35µm Cu0.3mm70µm Cu0.3mm
 Min. Abstand zw. Bohrungen35µm Cu250µm70µm Cu250µm
 Min. Abstand zw. Vias (DK)35µm Cu300µm70µm Cu300µm
 Aspekt Ratio35µm Cu10:170µm Cu10:1

Z-Achsen-Fräsen

Um Komponenten mittels Wärmeleitpaste direkt an das Aluminium anzubinden kann Z-Achsen-Fräsen (Tiefenfräsen) verwendet werden. Die Isolation / Prepreg wird in diesem Bereich entfernt.

 

 

Metallkern Z-Achsen-Fräsen

Wärmeleitwert-Angabe

Der Wärmeleitwert W/mK bezieht sich immer auf die Isolationsschicht (Prepreg) zwischen Kupfer und Aluminium.

Typische Wärmeleitwert-Angaben

MaterialWärmeleitwert
MaterialKupferWärmeleitwert380 W/mK
MaterialAluminumWärmeleitwert140 – 220 W/mK
MaterialPrepregWärmeleitwert1 – 8 W/mK

Isolation / Prepreg

Je dünner die Isolationsschicht gewählt wird, umso geringer der thermische Widerstand (= besserer thermischer Gesamtwiderstand). Es verringert sich allerdings auch die Durchschlagsspannung.

Exemplarische Durchschlagspannung – Material Ventec VT-4A1

Prepreg DickeDielektrischer Durchschlag (AC)
Prepreg Dicke75µmDielektrischer Durchschlag (AC)6.0kV
Prepreg Dicke100µmDielektrischer Durchschlag (AC)7.5kV
Prepreg Dicke125µmDielektrischer Durchschlag (AC)9.0kV
Prepreg Dicke150µmDielektrischer Durchschlag (AC)10kV

Wärmeentwicklung – Beispiel

Im Folgenden ein Vergleich der Wärmeentwicklung auf unterschiedlichen Leiterplatten-Typen. Durchgeführt von der Firma OSRAM anhand einer OSLON© SSL high-power LED (1W, 3.2V, 350mA), Umgebungstemperatur: 25°C.

 FR4 1LageFR4 mit max. PadsFR4 mit Thermal ViasMetallkern 1 Lage
  FR4 1LageWärmeentwicklung FR4 LeiterplatteFR4 mit max. PadsWärmeentwicklung FR4 Leiterplatte mit max. PadsFR4 mit Thermal ViasWärmeentwicklung FR4 Leiterplatte mit Thermal ViasMetallkern 1 LageWärmeentwicklung Metallkern IMS Leiterplatte
 AufbauFR4 1LageFR4 0.8mm, 35µm CuFR4 mit max. PadsFR 0.8mm, 35µm Cu, maximale PadgrößeFR4 mit Thermal ViasFR4 0.8mm, 70µm Cu, mit Thermal ViasMetallkern 1 LageAlukern 1.5mm, 2.2 W/mK, Isolation 75µm
 Wärmebild Cu
Wärmeentwicklung FR4 Leiterplatte Skala
FR4 1LageWärmeentwicklung FR4 LeiterplatteFR4 mit max. PadsWärmeentwicklung FR4 Leiterplatte mit max. PadsFR4 mit Thermal ViasWärmeentwicklung FR4 Leiterplatte mit Thermal ViasMetallkern 1 LageWärmeentwicklung Metallkern IMS Leiterplatte
 Thermischer Widerstand RthFR4 1Lage45 K/WFR4 mit max. Pads28 K/WFR4 mit Thermal Vias8 K/WMetallkern 1 Lage3 K/W
 Temperaturanstieg AnbindungFR4 1Lage53°CFR4 mit max. Pads35°CFR4 mit Thermal Vias15°CMetallkern 1 Lage10°

Optional

Sie können bei Multi-CB Metallkern Leiterplatten mit UL-Zertifikat erhalten.

Zudem bieten wir Ihnen auch biegbare Metallkern Leiterplatten an. Das Prepreg ist in diesem Fall mit Keramik (anstatt Glas) gefüllt. Material z.B. Ventec VT-4B1.