2-2018

Materialien
Direktlaminat aus Kupfer und Kapton für
hervorragende Wärmeableitung
CMC Klebetechnik GmbH
www.cmc.de
Typische Vertreter hochbelasteter
Schaltkreise sind sogenannte Transistormodule
(Sixpacks). Mit ihnen
werden z.B. in Frequenzumrichtern
große Leistungen geschaltet. Die
dafür verantwortlichen Transistoren
(MOSFET, SiC) oder Triacs werden
trotz sehr steiler Schaltflanken bei
der Pulsweitensteuerung (PWM)
thermisch stark belastet. Diese
Verlustwärme muss, wie bei anderen
Anwendungen auch, aus dem
System entfernt werden, um eine
Überhitzung und einen vorzeitigen
Ausfall der Bauteile zu vermeiden.
Klassisch werden solche Transistorarrays
auf keramischen Basisplatten
aufgebaut. Dieses Material
bietet hervorragende dielektrische
Eigenschaften und leitet gleichzeitig
die Wärme gut. Doch ein Problem
bleibt sehr häufig bestehen: Das für
die Leitung der großen Ströme verwendete
Kupfer und die Bonding-
Plates für die interne Verdrahtung
und die Transistor-Dies haben einen
wesentlich größeren Ausdehnungskoeffizienten
(CTE). Während Aluminiumoxyd
einen CTE von etwa 4
ppm/K hat, dehnt sich Kupfer mit 17
ppm/K aus.
Dieses Missverhältnis führt bei
erhöhten Temperaturen zu mechanischen
Spannungen im Verbund
Aluminiumoxyd/Kupfer. Im Extremfall
kann es zur Delaminierung und
damit dem weitgehenden Verlust
der Wärmeleitfähigkeit kommen.
Das Material ODBC
(Organic Direct Bond Copper) von
DuPont verbindet die Vorteile der
klassischen DBC-Technik (Direct
Bonded Copper) mit dem Vorteil
eines spannungsfreien Laminats und
elektrischer Trennung. Der Aufbau
sieht wie folgt aus: Zwei dicke Kupferplatten
(350 µm bis 1 mm) werden
mit einer dünnen Schicht Kapton
MT+ zusammen laminiert. Die
Verklebung ist sehr widerstandsfähig
und erlaubt Betriebstemperaturen
bis über 200 °C.
Die Kapton-Schicht
dient als Isolation und gleichzeitig
als elastisches Element im
Laminat. Abhängig von den Spannungsanforderungen
können Folien
von 12,5 bis 75 µm verwendet werden.
Durch den hohen Wärmeleitwert
der Kapton-MT+ Schicht (ca.
0,75 W/mK) ist die Gesamtleitfähigkeit
des Laminats vergleichbar
mit DBC-Kombinationen aus Kupfer
und Keramik. Durch den fehlenden
Mismatch bei den Wärmeausdehnungskoeffizienten
(Cu/Cu) entstehen
keine mechanischen Spannungen,
ein Delaminieren wird effizient
verhindert.
Über die CMC:
Über CMC Klebetechnik GmbH:
Die CMC Klebetechnik beschichtet
seit fünf Jahrzehnten folienartige
Materialien mit Klebstoff- und
Funktionsbeschichtungen. Auf zwei
Beschichtungsanlagen und über
30 Anlagen zur Folienverarbeitung
(Formatierer, Stanzanlagen, Rollenschneider)
werden hochwertige
Folien verarbeitet. Diese werden
überwiegend in der Elektrotechnik
als Isolationsmaterial eingesetzt, finden
aber auch in nahezu allen anderen
Industriebereichen Anwendung.
Eine große Stärke des Unternehmens
ist die Möglichkeit, kundenspezifische
Entwicklungen durchzuführen
und bedarfsgerecht auch
kleinere Chargengrößen anbieten
zu können. ◄
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