HSMtec®-Leiterplatten

HSMtec®-Technologie im Überblick

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.

Ihre Vorteile

  • Hochstrompfade von 400 Ampere und mehr
  • Wärmemanagement für Leistungsbauteile (MOSFETs, IGBTs und weitere)
  • Leiterplatten mit höchster thermischer Performance
  • Dreidimensionale selbsttragende Leiterplatten
  • Reduzierung der Systemkosten (Logistik, Beschaffung, Fertigung, Qualitätssicherung)
  • Standardprozesse in Herstellung und Weiterverarbeitung
  • Einfache Umsetzung im Standard-Layout-Prozess
  • Steigerung des Wirkungsgrades und der Lebensdauer von Bauteilen
  • Erhöhte Zuverlässigkeit durch Ersatz von Steck- und Kabelverbindungen, Stromschienen, etc.
  • Reduzierung von Platzbedarf, Gewicht und Volumen der Baugruppe
  • Kerbfräsungen ermöglichen dreidimensionale selbsttragende Leiterplattenelemente
Grafik eines HSMtec®-Leiterplatten-Aufbaus

Leistungs- und Steuerelektronik auf einem Board

Wärmemanagement für jede Art von Hotspots auf der PCB

Dreidimensionale selbsttragende Leiterplatte mit 3D-Eigenschaften

Hochstrompfade von 400 Ampere und mehr
HSMtec®-Leiterplatten

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.

Detailaufnahme einer Dickkupfer-Leiterplatte

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 lt. Design Kompass
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
  • Siehe allgemeine technische Spezifikationen
  • kein HAL
Biegewinkel ≤ 90°

Die angegebenen Werte stellen das maximale Leistungsspektrum dar und können in bestimmten Kombinationen eingeschränkt sein.

Lötstoppmasken

  • Fotosensitive Lacksysteme
  • UV-Lacksystem: Siebdruck
  • Farben: grün, rot, blau, schwarz glänzend, schwarz matt, weiß, gelb

Oberflächen

  • Chemisch Nickel/Gold
  • Chemisch Zinn
  • Galvanisch Nickel/Gold
  • HAL oder HAL bleifrei
  • OSP
  • Weitere auf Anfrage

Zusatzdrucke 

  • Kennzeichnung/Bestückung
  • Lochfüller/Durchsteigerfüller
  • Abziehlack 
  • Heatsink
  • Karbon

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. 

Kantenmetallisierung

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).

aufgefräste Durchkontaktierung

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.

  • Ströme bis zu 400 A
  • Partielle Integration in FR4 Multilayer-Leiterplatten
  • Herstellung und Weiterverarbeitung im Standardprozess
  • Maßgeschneiderte Lösungen für jedes PCB-Design
Nahaufnahme einer Leiterplatte mit feinsten Leiterstrukturen

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.

  • Verzicht auf externe Komponenten wie Stromschienen, Stecker, Kabel
  • Erhöhte Zuverlässigkeit und Qualität
  • Reduzierter Platzbedarf & Volumen
  • Weniger Schnittstellen/optimiertes EMV-Verhalten
Grafik einer Kombination aus Hochstromleiterplatte, Steuerteil und 2 in 1 HSMtec-Leiterplatte

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.

  • Rasche Wärmeableitung von Hotspots wie MOSFETs, IGBTs oder LEDs durch massives integriertes Kupfer
  • Geringste thermische Widerstände durch direkte Ankontaktierung mittels Microvias
  • Optional integrierte Isolationsfestigkeit bis über 4 kV
  • Hochstrom und Wärmemanagement in einer Platine
  • Optimierte Lebensdauer / Wirkungsgrad

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.

  • Reduktion der Systemkosten (Logistik, Beschaffung, Montage, Bestückung, Qualitätssicherung)
  • Verzicht auf externe Komponenten wie Stromschienen, Stecker, Kabel
Grafik eines Vergleiches zwischen Stromschienen plus PCB und HSMtec

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.

  • Geringster Platzbedarf durch integriertes Hochstrom- und Wärmemanagement
  • 3D-Leiterplatten-Designs für kompakte Lösungen
Hochstromleiterplatte mit HSMtec mehrdimensional realisieren

Unser Team unterstützt Sie unkompliziert, kompetent und aktiv bei der Umsetzung Ihrer Leiterplatten-Anwendung, um den Anforderungen in technischer als auch in wirtschaftlicher Sicht gerecht zu werden.

  • Erstellung eines individuellen Konzeptes auf Basis Ihrer Anforderungen
  • Umsetzung des Platinen-Layouts im Standardprozess
  • Support bei Design, Dimensionierung, Konzeptauswahl Ihrer Leiterplatte
  • Thermische Messungen und Analysen
Übersicht des Herstellungsprozess bis zur Umsetzung des PCB Layouts

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Mit unserem Tool für Hochstromleiterbahnen berechnen Sie ganz einfach und schnell die notwendige Leiterbreite für Hochstrom-Leiterzüge auf einer FR4-Leiterplatte.

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Ihre Ansprechpartner

Bei Fragen zum Thema stehen wir Ihnen gern als Ansprechpartner zur Verfügung.

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Johann Hackl
Product Manager
Telefon +43 2985 2141-601
johann.hackl@ksg-pcb.com