Ausgabe - 16 - 2012 - Produktion

Elektronikfertigung
19. April 2012 · Nr. 16 · Produktion · Trends & Reports · 17
Zuverlässiges Wärmemanagement
auf Leiterplatten
Marisa Robles Consée, Produktion Nr. 16, 2012
Der Leistungsbedarf in vielen Technologiebereichen ist rasant gestiegen.
Die Folge: unerwünschte Wärmeentwicklung auf der Leiterplatte. Produktion
stellt unterschiedliche Konzepte des Wärmemanagements vor.
München (sp). Mit Leiterplattentechniken
wie Iceberg, Wirelaid,
HSMtec, Inlay-Board und X-Cool
gibt es unterschiedliche Strategien
des Wärmemanagements. „Welche
Lösung im Einzelfall zur Anwendung
kommt, hängt von der
spezifischen Aufgabenstellung ab,
etwa ob der Schwerpunkt bei der
Stromtragfähigkeit oder beim Wärmemanagement
liegt oder eine
Kombination von beidem gefordert
ist“, erklärt Oliver Holz, Leiter
des Produktmanagements von Ruwel
International.
Welche Alternative die Beste ist,
hängt vom jeweiligen Platinenhersteller
ab. Beispielsweise setzt Andus
Electronic auf seine X-Cool-
Technik: Massive Kupferschienen
von 1 bis 3 mm Stärke werden in die
Platine eingebettet. Eine 80 mm
breite Kupferschienen kann bis zu
1000 A verarbeiten und dient darüberhinaus
zusätzlich noch als
Kühlkörper. KSG Leiterplatten hält
seine Iceberg-Technik dagegen:
Durch die Versenkung der Dickkupferbereiche
zu 80 % im Basismaterial,
ist es möglich, Layouts in
105 und 400 μm Kupferdicke in einer
Ebene und auf einem Schaltungsträger
zu vereinen. Der österreichische
Platinenhersteller Häusermann
hingegen wartet mit
HSMtec auf, die eine selektive Integration
von Drähten und Profilen
in die Leiterplatte ermöglicht.
Millionenschäden
durch Software
Produktion Nr. 16, 2012
München (sp). Immer mehr Unternehmen
kaufen Softwareentwicklung
ein – ohne die Qualität
beurteilen zu können. Laut einer
Studie der International Data Corporation
finden über 50 % der befragten
Unternehmen bei neuen
Programmen in den ersten 12 Monaten
bis zu zehn kritische Fehler.
Die Kosten für die Beseitigung beliefen
sich in der Umfrage bis zu 14
Mio Euro. Ein Grund dafür ist, dass
häufig Normen und Standards für
Software fehlen oder zu wenig Beachtung
finden. Unternehmen
können die Qualität der Programmierer,
die sie beauftragen, und
deren Leistungen häufig nicht beurteilen.
Hinzu kommt, dass gerade
im technischen Bereich die
Bandbreite an Softwarebestandteilen,
die für eine Funktion nötig
sind, oft falsch eingeschätzt wird.
„Die größte Herausforderung ist
meist, überhaupt die Anforderungen
vollständig und widerspruchsfrei
zu formulieren“, erklärt Dr. Udo
Konzack, Geschäftsführer der auf
die Entwicklung technischer Software
spezialisierten Konzept Informationssysteme
GmbH.
Auch Heatsinks bieten thermisches
Management, zudem sind
unterschiedliche Dicken möglich.
Das ist auch der Grund, warum Ruwel
International seine Metal-Plate
genannte Heatsink-Technik ins
Rennen schickt. Hierbei werden
eingepresste, massive Kupferteile
mit runder oder eckiger Geometrie
in voller Leiterplattenstärke verwendet,
wobei die Ableitung der
Wärme direkt vom Bauteil durch die
Leiterplatte zu einem Kühlkörper
bzw. Gehäuseteil erfolgt.
Wichtig: thermostabile
Basismaterialien
Um die Zuverlässigkeit der Baugruppen
trotz unterschiedlicher
Wärmekoeffizienten der Materialien
zu gewährleisten, spielt die
richtige Materialauswahl eine große
Rolle, allen voran sind es thermostabile
Basismaterialien. „Bei
besonders schwierigen Anforderungen
erfolgen vorab Simulationen
zur Wärmeverteilung und daraus
resultierend Empfehlungen zu
Layoutänderungen“, betont Achim
Süß, Leiter Vertrieb/Marketing von
KSG Leiterplatten. Bei den Hochleistungsleiterplatten
kommen
FR4-Materialien mit modifizierten
Harzsystemen mit einem Tg-Wert
von 150 °C oder gar 170 °C zum
Einsatz. Auch ist die Zuverlässigkeit
eine Frage der Bauteile: Große
Das Schliffbild gewährt einen Blick in eine Hochstromleiterplatte von Andus
mit zwei Hochstrom-Ebenen aus je 1 mm Kupferlage. Bild: Andus Electronic
Heatsinks lassen sich bei Ruwel vollautomatisch auf den Bestückungsnutzen
des Kunden aufgebringen. Bild: Ruwel International
keramische BGAs benötigen ein
besonderes CTE-Management mit
Invar-Lagen in der Platine. Für
Heatsink-Baugruppen mit hoher
Zuverlässigkeit sind Aluminium-
Legierungen geeignet.
Wichtig überdies: Eine möglichst
frühe Zusammenarbeit von Leiterplattenherstellern
und Anwendern
ist entscheidend für eine erfolgreiche
Produktentwicklung, um wirtschaftlich
und ökologisch sinnvolle
tisoware vermeidet teuren Leerlauf in der Produktion!
Leiterplatten zu realisieren. Daher
steht für Lothar Oberender, tätig in
Forschung und Entwicklung von
Häusermann, außer Frage: „Die
Zukunft gehört Technologien, bei
denen Kupferprofile von der Rolle
in die Leiterbilder stoffschlüssig
integriert werden, was letztlich bedeutet,
dass für die beispielsweise
500 µm dicken Strukturen nur so
viel Kupfer zum Einsatz kommt, wie
wir in der fertigen Leiterplatte wie-
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Technolam offeriert wärmeleitfähige
Hoch-Tg-Basismaterialien. Quelle: Cree
Häusermann HSMtec-Technik erlaubt
absolute Designfreiheit. Bild: Häusermann
KSG versenkt einen Großteil des Dickkupfers
ins Basismaterial. Bild: KSG
derfinden.“ Die Leistungsfähigkeit
aktuell zur Verfügung stehender
Wärmemanagement-Lösungen ist
noch lange nicht am Limit, ist sich
Jürgen Willuweit, Vertriebsleiter
des Basismaterialienherstellers
Technolam, sicher: „Künftige Basismaterialien
werden eine verbesserte
Wärmestabilität bei höheren
Dauereinsatztemperaturen von
mehr als 150°C mit Wärmeleitfähigkeiten
über 4 W/mK haben.“
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