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Aufbau- und Verbindungstechnik

Embedded Power Devices und Logik in Hochstromleiterplatten

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Schweizer Electronic AG

Das Power Combi Board und das Inlay Board

Beim Power Combi Board wird eine kombinierte Innenlage verwendet, mit Dickkupferbereichen, die zur Hochstromführung dienen. In der gleichen Ebene befinden sich jedoch auch Kupferlagen in einer Standard-Dicke von 18 bzw. 35 µm, mit denen die Entflechtung komplexer Komponenten erfolgt.

Mit dieser Technologie lassen sich also Leistungs- und Logikteil einer Applikation auf nur einer Leiterplatte realisieren, für die bislang zwei separate Leiterplatten notwendig waren, die mittels Steckverbinder verbunden werden mussten. Das Power Combi Board trägt dazu bei, die Zuverlässigkeit im Einsatz zu erhöhen sowie den erforderlichen Bauraum optimal zu nutzen.

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Das Inlay Board: Leiterplatten mit eingepressten Kupfer-Coins sind seit langem aus dem Bereich des thermischen Managements bekannt. Die wesentlichen Nachteile dieser Technik liegen darin, dass die Dickenanpassung der Kupfer-Coins an die Leiterplatte eine Herausforderung darstellt. Während die Coins sehr geringe Toleranzen aufweisen, unterliegen Leiterplatten-Multilayer herstellungs- und aufbaubedingt einer Dickenschwankung von bis zu 10%. Daher schließt die Oberfläche der Leiterplatte nur bei einem Teil eines Fertigungsloses beidseitig bündig mit der Oberfläche des Inlays ab. Dies kann bei der Montage auf den Kühlkörper zu Dickenschwankungen des verwendeten thermischen Interface–Materials (abgekürzt TIM) führen.

Anders verhält es sich bei der Inlay-Technologie von SCHWEIZER, da hier die Inlays nicht in eine fertige Leiterplatte eingepresst, sondern während des Multilayer-Herstellungsprozesses in den Gesamtverbund einlaminiert werden. Die verwendeten Prepregs gleichen dabei die auftretenden Dickenunterschiede der Leiterplatte aus. Das Inlay lässt sich komplett in die Matrix einbetten, was dann zu einem elektrisch isolierten Inlay führt oder das Inlay kann einseitig bündig mit dem Gesamtaufbau der Leiterplatte abschließen, was dann zu optimalen thermischen Übergängen nutzbar ist.

Da das Inlay in der Regel deutlich breiter als die darauf bestückte Komponente ausgeführt wird, findet eine sofortige Wärmespreizung im Inlay der Leiterplatte statt. Durch die so vergrößerte Übergangsfläche am Kühlkörper entstehen geringere thermische Widerstände im Bereich des thermischen Interface-Materials.

Außer für das thermische Management sind solche Inlay-Schaltungen auch für die Leitung hoher Ströme mit geringen ohmschen Verlusten einsetzbar. Die meisten Applikationen machen sich sowohl die geringen ohmschen Verluste als auch die optimale thermische Kopplung an den Kühlkörper zu Nutze, weshalb das Inlay Board auch die High-End-Lösung auf Basis konventioneller Leiterplatten darstellt.

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