Was sind die Vor- und Nachteile der verschiedenen Wärmemanagement-Verfahren?

MC: „Letztendlich hängt es von der Anwendung ab, für welche Lösung man sich entscheidet, um thermische Probleme zu bewältigen. Die Wahl des Verfahrens wird in den meisten Fällen vermutlich durch die Kosten bestimmt, die wiederum mit dem Entwicklungsstand der jeweiligen Technologie zusammenhängen.“

JB: „Der Vorteil der Kupfermünzen liegt darin, dass sie eine hervorragende Wärmeleitfähigkeit erreichen. Der Baustein ist direkt mit dem Kupfer und dem Kühlkörper verbunden. Aber wie ich bereits erwähnt habe: Es gibt nicht unerhebliche Nachteile, was die Kosten und die Komplexität betrifft. Dieses Verfahren stellt hohe Anforderungen an das Design, und es gibt nur eine begrenzte Anzahl von Fertigungsstätten, die in der Lage sind, solche Leiterplatten zu produzieren.

Im Gegensatz dazu hat die Via-Farm den Vorteil, dass fast jeder Hersteller damit umgehen kann. Es brauchen nur die Vias gebohrt zu werden. Die Herstellungskosten sind also relativ gering. Es sind auch keine großen Eingriffe in das Design nötig. Sie fügen mehr Vias hinzu, was natürlich den Platz und die Möglichkeiten einschränkt, Bausteine auf der vorhandenen Fläche unterzubringen. Aber die Lösung ist immer noch einfacher herzustellen als die Copper-Coin-Technologie. Ein Nachteil der Via-Farm ist, dass Sie beim Beschichten mehr Kupfer verwenden müssen, was bei den heutigen Preisen einen erheblichen Einfluss auf die Kosten hat. Als Alternative können Sie wärmeleitende Epoxidharze verwenden, aber auch das ist relativ teuer, und die Leitfähigkeit ist nicht auf dem gleichen Niveau.

Sowohl bei den Kupfermünzen als auch bei den Vias besteht ein möglicher Nachteil darin, dass ihre gute Wärmeübertragung den Bestückungsvorgang erschwert. Wenn wir mit einem Leiterplattendesigner sprechen, empfehlen wir immer auch, dass er sich mit seinem Vertragshersteller oder Bestücker in Verbindung setzt.

Die Vorteile des IMS bestehen darin, dass es einfach, effizient und vernünftig herzustellen ist. Der Nachteil ist, dass die Anzahl der möglichen Lagen drastisch eingeschränkt ist. Einlagige IMS sind sehr verbreitet, zweilagige IMS sind weniger gebräuchlich. Die Designmöglichkeiten sind also etwas eingeschränkt. Dreilagige IMS sind sehr ungewöhnlich. NCAB unterstützt bis zu vierlagige IMS, doch das ist nicht einfach. Es ist zwar immer noch preiswerter als z. B. eine Copper-Coin-Leiterplatte herzustellen, stellt aber sehr spezifische Anforderungen an den Lagenaufbau, die Verbindungslagen, usw.“
 

Was bietet NCAB in diesem Bereich an?

MC: „Wir können unsere Kunden bei allen genannten Technologien unterstützen, bei denen viele Parameter zu berücksichtigen sind. Mit unseren umfassenden Designerfahrungen können wir die bestgeeigneten Optionen für eine bestimmte Anwendung empfehlen. Wir haben auch Fertigungsstätten, die diese Produkte herstellen können. Je früher wir in ein Projekt einbezogen werden können, desto besser sind die Voraussetzungen für uns, um unseren Kunden zu helfen, die bestmögliche Lösung zu finden.“

JB: „Wir unterstützen praktisch überall, wo wir geografisch präsent sind, das gesamte Spektrum des Wärmemanagements – vom IMS über die Via-Farm bis hin zu den Kupfermünzen. Wir können bei allen Schritten helfen, vom Prototyping bis zur Serienfertigung. Das Wärmemanagement ist ein Bereich, in dem die Kunden sehr von unserem Expertenwissen profitieren können, vor allem angesichts der steigenden Nachfrage nach Speziallösungen. Ich bezweifle, dass irgendjemand sonst über solches Spezialwissen verfügt. Für uns ist es möglich, da wir jeden Tag mit solchen Herausforderungen arbeiten.“
 

Drei wichtige Verfahren für das Wärmemanagement in Leiterplatten

  • IMS (isoliertes Metallsubstrat): Hier wird die Leiterplatte auf einer Metallplatte – in der Regel Aluminium – aufgebaut. Sie wird im Verbund mit einer Kupferfolie und einem speziellen wärmeleitenden Prepreg oder Harz gefertigt.
  • Via-Farm: Hierbei werden eine größere Anzahl von Via-Bohrungen in der Leiterplatte angebracht und zur Wärmeableitung die Kupfermenge erhöht oder wärmeleitfähiges Epoxidharz verwendet.
  • Copper-Coin-Verfahren: Hierbei werden zusätzliche Kupferelemente, die die Wärme direkt ableiten, mit bestimmten Bausteinen verbunden.