Leiterplatten- und Anschlusstechnik für die Leistungselektronik

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Leiterplatten als intelligente Wärmemanagement-Lösung

Hohe Ströme von bis zu 400 A sicher über das Board zu führen ist eine technologische Herausforderung, da keine lokale Überhitzung durch die hohe Verlustwärme entstehen darf.

Auch hierfür gibt es mit HSMtec eine speziell für diese Anwendungen ausgelegte Leiterplattentechnik. Sie erlaubt es, ein hochleistungsfähiges Wärmemanagement mit komplexer Steuerungselektronik sowie Sensoren auf der gleichen Leiterplatte unkompliziert miteinander zu kombinieren. Für FR4-Leiterplatten ist dies ohne größeren Mehraufwand oder zusätzliche Kosten möglich.

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Realisiert wird das durch Kupferelemente, die auf konventionellem FR4-Basismaterial gearbeitet werden. Diese Kupferelemente führen nicht nur zügig den Strom von bis zu 400 A, sondern sorgen gleichzeitig auch für ein effizientes Wärmemanagement.

Durch die intelligente Kombination von integrierten Kupferprofilen mit modernen Leiterplattentechnologien wie Micro- und Thermovias lassen sich eine direkte metallische Ankontaktierung der Lötflächen (Bauteile, Kühlkörper) an die Profile realisieren, wodurch sich Engpässe im thermischen Pfad vermieden werden.

Anschlusslösungen für sichere Verbindungen

Ein wärmetechnisch optimierter Lagenaufbau sorgt zusätzlich für rasche Wärmespreizung und unterstützt so das gesamte thermische Konzept. Mit HSMtec lassen sich Stromschienen bzw. Stanzgitterkonstruktionen einsparen, was die Systemkosten verringert und gleichzeitig die Zuverlässigkeit deutlich erhöht.

Die Geräteanschluss- und Gehäusetechnologie Omnimate umfasst ein abgestimmtes Produktportfolio namens Omnimate Signal, Power, Housings und Services. Ein weltweiter Design-In-Support verbindet Produkte und Services zum Ergebnis: Kunden können für ihre Applikationen auf einen geeigneten Anschluss zurückgreifen, um möglichst viele unterschiedliche Signale auf kleinstem Raum zuverlässig zu übertragen. Zur Auswahl steht ein umfassendes Sortiment mit kompakten Leiterplattenklemmen, PCB-Steckverbindern und Elektronikgehäusen. Anwender realisieren applikationsorientierte Design-In-Prozesse aufgrund dieser Anschlusstechnologien für den Wellenlötprozess sowie für das THR- und SMD-Reflow-Lötverfahren.

Zusätzliche Fertigungsabläufe bei der Leiterplattenbestückung sind genauso überflüssig wie ein anschließendes langwieriges und kompliziertes Verdrahten der Anschlusstechnik. THR- Leiterplattenklemmen und Stiftleisten vereinfachen den Bestückungs- und Verarbeitungsprozess. Die hochtemperaturbeständigen Anschlusskomponenten in Tape-on-Reel-Verpackung sind für den automatischen Bestückungs- und Lötprozess ausgelegt und ermöglichen somit eine hundertprozentige Durchgängigkeit in der SMT-Fertigung.

Der verwendete Hochleistungskunststoff LCP (Liquid Crystal Polymer) garantiert eine hohe Dimensionsstabilität und Rastertreue im Bestückungsprozess. Gleichzeitig ist das Ausdehnungsverhalten ähnlich den üblichen PCB-Materialien wie FR4, was ein Durchbiegen hochpoliger Stiftleisten nach dem Verlöten verhindert. Neben den 3,2 bis 3,5 mm langen Lötstiften gibt es auch kurze Stifte mit 1,5 mm Länge. Damit ist eine doppelseitige Bestückung von Leiterplatten (>1,5 mm Stärke) möglich. Durch Wegfall des Lötmeniskus‘ auf der Unterseite der Leiterplatte wird das Lotpastenvolumen reduziert – ohne Einbußen bei der Haltekraft. Zusätzlich nimmt der kurze Lötstift aufgrund seiner geringeren Masse die Wärme optimal an und kann so den Lötprozess beschleunigen. Die Omnimate-Signal-Leiterplattenklemme LSF-SMD in Push In-Direktsteck-Technik erlaubt Design-Freiheit und die vollautomatische SMD-Bestückung.

* Stefan Hörth ist Produktmanager HSMtec bei Häusermann.

* Stephan Ruhnau ist Produktmanager PCB-Components bei Weidmüller Interface.

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