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Bei HSMtec®-Leiterplatten können durch partielle Integration von Kupferprofilen in der Leiterplatte Hochstrompfade und Feinleiterlayout in einer Platine kombiniert werden. Die vielfältigen Designvarianten erlauben das gezielte Führen von hohen Strömen und Verlustwärme in Leiterplatten.
Diese Leiterplattentechnik eignet sich bestens für Anwendungen, bei welchen Steuer- und Leistungselektronik aufeinandertreffen. Durch die partielle Integration von Kupferprofilen in die Leiterplatte können Hochstrompfade – beziehungsweise Wärmemanagement und Feinleiterlayout – einfach kombiniert und den räumlichen Gegebenheiten angepasst werden. Die vielfältigen Designvarianten erlauben es, hohe Ströme und Verlustwärme von Bauteilen gezielt in Leiterplatten zu führen – ohne weitere externe Arbeitsschritte.
Bei diesem Verfahren zur Leiterplattenherstellung werden Kupferprofile direkt in die Platine eingebettet und mittels patentierter Ultraschall-Verbindungstechnik stoffschlüssig mit den geätzten Innen- und/ oder Außenlagen verbunden. Dies ermöglicht die einfache Integration in einen Standard-Multilayer-Herstellungsprozess mit anschließendem Verpressen der einzelnen Lagen.
Kupferelemente mit variablen Breiten von 2 bis 12 mm und individueller Länge bieten dabei größtmögliche Flexibilität für das Hochstrom-Layout und das thermische Design der Leiterplatte. Selbst bei vorhandenen Leiterplattendesigns lässt sich so die Leistung signifikant steigern.
| Materialien | FR4 |
| Technologie | Hochstrom, thermisches Management und 3D-PCB |
| Leiterplattendicke | 0,8 mm – 3,2 mm |
| Lagenanzahl | 2 – 10 |
| Endkupfer | 35 – 105 µm |
| Leiterstrukturen | Je nach Endkupfer laut Design Compass |
| Kleinster Bohrdurchmesser | 0,25mm; 0,50 mm durch Kupferprofile |
| Aspect Ratio | ≤ 1:8 |
| Lösstoppmasken | Fotosensitive Lötstoppsysteme, UV-Lacksysteme Siebdruck Farben: Grün, Weiß, Schwarz matt |
| Oberflächen |
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| Biegewinkel | ≤ 90° |
Die angegebenen Werte stellen das maximale Leistungsspektrum dar und können in bestimmten Kombinationen eingeschränkt sein.
Lötstoppmasken
Zusatzdrucke
Kantenmetallisierung
Um den EMV-Schutz einer Platine zu verbessern, eine elektrische Kontaktierung zum Gehäuse der Baugruppe herzustellen oder erhöhten Sauberkeitsanforderungen gerecht zu werden, können die Stirnseiten der Leiterplattenkontur metallisiert werden.
Aufgefräste Durchkontaktierungen
Mit sogenannten aufgefrästen Durchkontaktierungen ist es möglich, anwendungsspezifische Bauteile herzustellen. Die so entstehenden Leiterplatten können aufgrund ihrer stirnseitigen Kontakierungsmöglichkeit als Bauelemente auf eine andere Platine gelötet werden (Interposer).
Konturbearbeitung
Konturherstellung: Fräsen und Ritzen
Hohe Ströme direkt integriert
Hochstrom- und Feinleiterstrukturen auf einer Leiterplatte sind kein Widerspruch – sogar innerhalb der gleichen Lage. Durch die selektive Einbringung großer Kupferquerschnitte an jeder beliebigen Stelle eines Standard-Multilayers lassen sich Ströme bis zu 400 Ampere einfach mit feinsten Leiterstrukturen auf einer Leiterplatte kombinieren.
Kupferprofile werden dabei direkt in die Leiterplatte eingebettet und mittels patentierter Ultraschall-Verbindungstechnik stoffschlüssig mit den geätzten Innen- und Außenlagen verbunden.
Zuverlässigkeit erhöhen. Schnittstellen reduzieren.
Durch direkt in die Leiterplatte integrierte Hochstromverbindungen kann auf separate Platinen für Steuerelektronik verzichtet werden. So werden externe Bauteile wie Stromschienen, Anschlusselemente, Stecker und Kabel ersetzt – mit dem Resultat einer deutlich erhöhten Zuverlässigkeit der gesamten Baugruppe.
Asymmetrisch mit einer Cu-Lage im Flexbereich (tiefengefräst)
Asymmetrisch mit zwei Cu-Lagen im Flexbereich (tiefengefräst)
Asymmetrisch mit einer Cu-Lage im Flexbereich (SF-Technologie)
Die rasche Ableitung der Verlustwärme von modernen Leistungsbauteilen sichert einer hohe Lebensdauer der Baugruppe und optimiert ihren Wirkungsgrad. Die partielle Integration von massiven Kupferelementen in FR4-Leiterplatten ermöglicht es, geringste thermische Widerstände für jede Bauteilgröße und Form zu realisieren und somit Hotspots gezielt zu vermeiden.
Systemkosten gezielt reduzieren
Kosten für Montage, Logistik, Beschaffung und Bestückung sind ein zunehmend kritischer Faktor für das Design einer Baugruppe. Die vollständige Integration von Hochstrom- und Steuerelektronik in einer einzigen Leiterplatte reduziert die gesamten Systemkosten im Vergleich zu herkömmlichen Leiterplattentechnologien in erheblichem Ausmaß.
Hohe Leistung auf kleinstem Raum
HSMtec®-Leiterplatten bieten die Möglichkeit, einzelne Platinenteile einmalig bis zu 90 Grad zu biegen. In die Biegestellen integrierte Kupferprofile sorgen für mechanische Stabilität und erlauben es sowohl Signal-, Hochstrom- als auch Wärmeverbindungen zwischen einzelnen PCB-Segmenten umzusetzen. Dadurch werden potenzielle Ausfallsrisiken minimiert.
Im Spannungsfeld zwischen 3D-Integration & Kostendruck – Expertentipps für kosteneffiziente 3D-Leiterplatten
Sie stehen vor der Herausforderung, Ihre Elektronik unter schwierigen Einbaubedingungen zu montieren und dennoch knappe Budgetvorgaben einhalten zu müssen? Dann können dreidimensionale Leiterplatten Ihr Schlüssel zum Erfolg sein. Schließlich sind die Raumwunder dafür bekannt, die Packungsdichte zu vergrößern, Gewicht und Systemkosten zu reduzieren und die Zuverlässigkeit der Baugruppe zu erhöhen. Freuen Sie sich auf eine neue Ausgabe der KSG XPERTS, in der Sie Ralph Fiehler und Sebastian Seifert mit wertvollen Tipps und Tricks rund um kosteneffiziente 3D-Leiterplatten versorgen.
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Die Dimensionierung der Leiterbahnen unterliegt einem Standardregelwerk. Benutzen Sie deshalb unseren praktischen Hochstromkalkulator für Ihre ersten Berechnungen. Dieses Tool bietet Ihnen eine einfache und schnelle Möglichkeit, die notwendige Leiterbreite für Hochstrom-Leiter auf einer FR4-Leiterplatte zu berechnen. Geben Sie bitte folgende Werte ein:
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Vom Design- und Layoutcheck über diverse Berechnungen bis hin zu thermischen Analysen – das erfahrene, kompetente Team des Technischen Supports hilft Ihnen gerne weiter.
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