In der modernen Elektronik werden Geräte immer leistungsstärker – und damit steigt auch die Herausforderung: Wärme effizient abzuleiten und gleichzeitig kompakte Bauformen einzuhalten, ist alles andere als trivial.
Genau hier setzen Cu-IMS (Copper Insulated Metal Substrates) an. Mit einem massiven Kupferkern, intelligent abgestimmten Isolationsschichten und präzise gefertigten Kupferleiterbahnen verwandeln sie komplexe elektrische und vor allem thermische Herausforderungen in zuverlässige, besonders langlebige Lösungen – von den ersten Prototypen bis hin zur Serienproduktion.
Was sind Cu-IMS
Cu-IMS sind spezielle Leiterplatten, die auf einem massiven Kupferkern basieren. Über diesem Kern liegt eine dünne dielektrische Isolationsschicht, auf der die Kupferleiterbahnen aufgebracht sind. Der entscheidende Unterschied zu Aluminium-IMS für die low-cost Volumenproduktion liegt im Kernmaterial:
- Kupfer statt Aluminium. Während Aluminium rund 200 W/mK leitet, erreicht Kupfer ca. 400 W/mK.
Eine thermisch optimierte Dielektrikumsschicht und die Verdoppelung der Wärmeleitfähigkeit durch den Materialwechsel von Aluminium auf Kupfer bewältigen die thermischen Herausforderungen deutlich effizienter und verbessern gleichzeitig die elektrische Performance.
Ein entscheidender Vorteil, wenn es auf jedes Grad weniger ankommt, besonders bei Power-LEDs und deren Chip-Temperatur.
Aufbau
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Kupferkern
sorgt für exzellente Wärmeleitung (ca. 400 W/mK)
1 – 1,5 mm dick -
Isolationsschicht
eine besonders wärmeleitende Dielektrikumschicht
38-152 µm dick
Wärmeleitfähigkeit von 1,3 – 3,0 W/mK -
Kupferfolie
Träger für die Leiterbahnen
typischerweise 35 – 210 µm dick.
Vorteile von Cu-IMS
Cu-IMS Leiterplatten vermeiden die Bildung von Hotspots und kommen daher dort zum Einsatz, wo Wärme und Verlustleistung eher punktuell/konzentriert entstehen.
- Überlegenes Wärmemanagement: Kupfer leitet die Wärme doppelt so gut wie Aluminium.
- Hohe Zyklenfestigkeit & Lebensdauer: vor allem für Power-LEDs besonderer Vorteil ist hier, dass kontrolliert niedrigere Chip-Temperaturen negative Lichteffekte vermeiden, aber auch für große Bauteil-Packages
- Höhere Belastbarkeit: Perfekt für Leistungselektronik mit hoher Verlustleistungsdichte.
- Mechanische Robustheit: Cu-IMS verziehen sich weniger und sind formstabiler als Al-IMS.
- Designfreiheit: Enge Leiterbahnabstände, kompakte Bauweise und hohe Zuverlässigkeit
- Optimal auch für Bauteile mit potentialbehaftetem Heatsink-Anschluss
- Vollständig elektrisch isolierte Kupferbasis, daher kein isolierendes TIM (Thermal Interface Material) notwendig
Typische Anwendungen von Cu-IMS
Cu-IMS Leiterplatten vermeiden die Bildung von Hotspots und kommen daher dort zum Einsatz, wo Wärme und Verlustleistung eher punktuell/konzentriert entstehen.
- LED-Technologie: Langlebige Hochleistungs-LEDs mit hoher Wärmeentwicklung
- Automotive: LED-Scheinwerfer
- Leistungselektronik: Inverter, Motorsteuerungen, Leistungsbrückenschaltungen
- Industrie & Telekommunikation: Steuerungen, Stromversorgungseinheiten
Fertigung, Beratung und Qualitätssicherung
Die Fertigung von Cu-IMS ähnelt klassischen Leiterplattenprozessen, erfordert jedoch besondere Sorgfalt:
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Mechanische Bearbeitung:
Bohren und Fräsen ist anspruchsvoller aufgrund des Kupferkerns. -
Layout-Regeln:
beschränken sich auf wenige Regeln, besonderes Augenmerk liegt auf dem kleinsten Bohrdurchmesser -
Oberflächenveredelung:
Auf Kupferkern-Substraten sind Verfahren wie chem. Zinn; chem. Ni/Au; OSP; Galv. Ni/Au; Golddraht bondbare Oberflächen problemlos möglich – siehe Blogbeiträge Oberflächenveredelungen.
Digital Design Compass
Die smarte Plattform zur schnellen und sicheren PCB-Enwicklung.
- 2 Werke. 1 Plattform. 24/7 erreichbar.
- Designregeln zu allen Technologien
- Praktische Beispiele und Design-to-Cost-Hinweise
Hier finden Sie alle unserie Design-Rules zu Cu-IMS:
Wir konnten die Cu-IMS-Technologie über viele Jahre kontinuierlich optimieren. So gelingt es uns, Muster und Serienfertigung auf dem gleichen hohen Qualitätsniveau anzubieten – ein Vorteil, den Entwickler und Einkäufer gleichermaßen schätzen.
Technologie allein reicht jedoch nicht: Entscheidend ist, wie man sie einsetzt. Deshalb begleiten wir unsere Kunden schon frühzeitig mit individueller Beratung und sorgen mit einer umfassenden Qualitätssicherung dafür, dass jede Leiterplatte die Anforderungen exakt erfüllt.
So stellen wir sicher, dass unsere Kunden nicht einfach eine Standardleiterplatte erhalten, sondern eine maßgeschneiderte, technologisch führende Lösung, die genau auf ihre spezifischen Anforderungen abgestimmt ist.
Fazit: Wann lohnt sich Cu-IMS?
Mit ihrem massiven Kupferkern und der optimierten Isolationsschicht bieten Cu-IMS Leiterplatten nicht nur überlegene Wärmeleitfähigkeit, sondern auch mechanische Stabilität und eine hohe Lebensdauer und Zuverlässigkeit. Diese Eigenschaften machen sie zur idealen Wahl für anspruchsvolle Anwendungen in Bereichen wie der Power-LED-Technologie. Durch die Kombination aus innovativer Technik und individueller Beratung sorgen wir dafür, dass jede Cu-IMS-Leiterplatte nicht nur den höchsten Qualitätsstandards entspricht, sondern auch exakt auf die spezifischen Bedürfnisse unserer Kunden abgestimmt ist. So verwandeln wir komplexe Herausforderungen in zuverlässige und langlebige Lösungen, die Ihren spezifischen Anforderungen gewachsen sind.
Fragen?
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Wenden Sie sich gerne an die erfahrenen Experten unseres Technischen Supports.
