Thermisches Management

Für ein effektives Wärmemanagement kommt Ihrer Leiterplatte dabei eine wichtige Bedeutung zu: Das thermische System Leiterplatte und die Eigenschaft, Wärme hindurch und abzuleiten, wird letztendlich durch eine komplexe Anordnung von thermischen Einzelwiderständen beschrieben. Diese Einzelwiderstände resultieren aus materialspezifischen (Wärmeleitwerte) und konstruktiven (Schichtdicken, Flächen) Parametern. In den meisten Fällen ist eine Abschätzung des thermischen Widerstandes als Reihenschaltung der Teilwiderstände unter Annahme der Bauteilfläche absolut ausreichend. Für eine exaktere Berechnung unter Berücksichtigung der Wärmespreizung in den Lagen ist die Nutzung einer FEM-basierten Simulationssoftware erforderlich. Um also die Wärme von den verursachenden Komponenten (Bauelemente) aus der Leiterplatte abzuführen, müssen grundsätzlich die Konduktion (Wärmeleitung) innerhalb der Leiterplatte und die Möglichkeit der Wärmeabführung an die Umgebung (Konvektion) verbessert werden. Das bedeutet in erster Linie eine Reduzierung der thermischen Widerstände innerhalb des Aufbaus und der Einsatz von Heatsink-Layern zur besseren Wärmespreizung und Umgebungsabführung. Für die Umsetzung dieser allgemeinen Anforderungen bieten sich verschiedene technologische Konzepte an. Thermo Vias Der größte thermische Widerstand findet sich immer in den dielektrischen Verbundschichten. Der materialspezifische Parameter Wärmeleitfähigkeit ist hier um den Faktor 100 (bei sogenannte Wärmeleitprepregs) bis zu Faktor 1500 (Standard FR4) schlechter als von Kupfer! Daher gilt es, die Dicke dieser Schichten möglichst klein zu halten und, wenn möglich, mit sog. Thermo-Vias zu überbrücken. Dieses Konzept hat sich insbesondere bei mehrlagigen Schaltungen bewährt. Einfache Schaltungen mit geringer Layout-Komplexität können oftmals mit einer elektrischen Lage realisiert werden. Die thermische Last bestückter Komponenten wird einfach durch ein möglichst dünnes, gut wärmeleitfähiges Dielektrikum auf eine vollflächige, außen liegende Heatsink-Lage abgeführt. Diese konventionelle IMS (Insulated Metal Substrate) – Technologie kommt hauptsächlich bei LED-Anwendungen zum Einsatz. Hierfür kaufen wir IMS-Substrate in verschiedensten Ausführungen (Heatsink Aluminium oder Kupfer, Dielektrikumsdicken, thermischer Leiterwert des Dielektrikums, etc.) ein und verarbeiten diese weiter.