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Steigende Verlustleistungen

Trends beim thermischen Management

14. Oktober 2014, 11:35 Uhr | von Michael Stoll

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Wärmeleitfähige Substrate

Substrattechnologien wie DBC (Direct-Bond Copper) oder Dickschichtkeramik bieten eine hervorragende Wärmeleitfähigkeit. Ein IMS (Insulated Metal Substrate) wie »Thermal Clad« von Bergquist ist eine mechanisch robuste und kostengünstige Lösung für Anwendungen, in denen ein sehr geringer thermischer Widerstand erforderlich ist. Die Basismetallschicht kann aus Aluminium oder Kupfer sein. Üblich sind Standarddicken von 1,0 mm oder 1,5 mm, aber auch andere Dicken bis hin zu 5 mm sind verfügbar. Für Entwickler gibt es ein White Paper als eine Hilfestellung bei der Wahl der optimalen Stärke, des Gewichts und des verfügbaren Wärmeausdehnungskoeffizienten. Damit ergeben sich hohe Leistungsfähigkeit und zuverlässige Lötpunkte auf der Leiterplatte. Ein hochqualitatives IMS übertrifft andere Lösungen wie thermisch optimierte, laminierte Leiterplatten, die Prepreg-Lagen und metallische Wärmeverteilerfolien enthalten.

Die Wahl des Dielektrikums beeinflusst dabei die Leistungsfähigkeit des IMS in der Zielanwendung. Das Dielektrikum ist eine Polymermischung, die hohe elektrische Isolation, Haftfestigkeit und Widerstandsfähigkeit gegen thermische Alterung bietet. Ein Keramikfiller sorgt für einen niedrigen Wärmewiderstand und eine hohe dielektrische Festigkeit. Für eine optimale Leistungsfähigkeit und preisgünstige Lösung steht Thermal-Clad IMS in den dielektrischen Zusammensetzungen High-Road (HR), Multi-Purpose (MP), High-Temperature (HT) oder speziell für High-Power-Lighting (HPL) zur Verfügung. Das HPL-Dielektrikum ist nur 38 µm dünn und bietet einen Wärmewiderstand, der zu einer thermischen Performance von 0,30 K/W (RD 2018) führt. Thermal-Clad-IMS-Substrate sind ein- und zweilagig verfügbar und können aufgrund der Metallbasis beliebig in Form und Kontur als Einzelteil oder im Mehrfachnutzen hergestellt werden (Bild 3).

Obwohl sich verschiedene Substrate von unterschiedlichen Her-
stellern über die Angabe der Wärmeleitfähigkeit in den Datenblättern vergleichen lassen, berücksichtigen die Datenblätter meist nicht die Abweichungen bei der Materialdicke, den Schnittstellenwiderstand und die Verstärkungsmaterialien. Daher ist der Wärmewiderstand die beste Maßzahl für die Leistungsfähigkeit in realen Anwendungen. Auch Informationen über die Testabläufe helfen Entwicklern, die veröffentlichten Zahlen zu überprüfen und Produkte von unterschiedlichen Herstellern unabhängig zu vergleichen. Bergquist verwendet international anerkannte Teststandards.

Über den Autor:

Michael Stoll ist Produktmanager für Europa im Bereich Thermische Substrate bei Bergquist.