Wärmemanagement für ICs und LEDs Stamped Circuit Board ermöglicht Schaltungsträger mit optimierter Wärmemanagement-Funktion

Das Stamped Circuit Board (SCB) von Heraeus fungiert als Schaltungsträger für ICs oder LEDs, der die Wärme unter dem Chip schnell und effizient ableitet. Das Besondere an der SCB-Technik ist die Herstellung im kostengünstigen Rolle-zu-Rolle-Prozess. Unabhängige Test bestätigen: Mit keiner bisher bekannten Technik lassen sich Material- und Designoptimierungen und damit Kosteneinsparungen so konsequent und ausschließlich im Rolle-zu-Rolle-Prozess umsetzen.

Anbieter zum Thema

SPEA GmbH Systeme f. professionelle Elektronik und Automation

Precoplat Präzisions-Leiterplatten-Technik GmbH

CTX Thermal Solutions GmbH

Die Abkürzung SCB steht für Stamped Circuit Board und steht für für eine spezielle Technik, bei für die der Hanauer Heraeus-Konzern seine seine Expertise in der Werkstoffentwicklung, Oberflächentechnik und dem Werkzeugbau nutzt. Die SCB-Technologie kombiniert strukturierte Metall- und Kunststoffschichten für den Substrataufbau, z.B. von LEDs. Ähnlich wie bei Leiterplatten kann dieser Schichtaufbau aus glasfaserverstärktem Epoxidharz und Kupfer bestehen.

Der Herstellungsprozess als solcher ist allerdings gänzlich anders. Die getrennte Strukturierung der beiden Materialien ermöglicht völlig neue Designkonzepte. Sowohl der Kunststoff als auch das Metall werden zunächst auf separaten Rollen verarbeitet.

Nach entsprechenden Anforderungen werden die Materialien dabei im Stanzprozess strukturiert und anschließend durch einen Laminierprozess passgenau miteinander verbunden. Wird für die spätere Anwendung eine spezielle Oberfläche benötigt, kann diese durch einen Galvanikprozess aufgebracht werden.

Leistet entscheidenden Beitrag für die Eigenschaften des Halbleiters

Als Schaltungsträger leistet das SCB einen entscheidenden Beitrag für die elektrischen und thermischen Eigenschaften des Halbleiters. Eine entscheidende Schlüsselrolle bei der Wärmeabfuhr ist der Einsatz von verschiedensten Metallen bzw. Metalllegierungen.

Außerdem laufen alle Produktionsschritte im effizienten Rolle-zu-Rolle-Verfahren ab (R2R). Dies bietet sehr gute Möglichkeiten, um die Produktion zu automatisieren, was wiederum zu niedrigen Herstellungskosten führt. Aufgrund der verschiedensten Material- und Geometrievarianten sind auch neue Lösungen bzgl. des thermischen Managements möglich.

Die Vorteile des SCB-Verfahren für Anwender sind:

a) Herstellungsverfahren „Rolle zu Rolle“: hohe Produktivität durch hohen Automatisierungsgrad, reduziert die Kosten;

b) Vielseitige Stanztechnik: Die Materialien lassen sich biegen, prägen und die entstandene Form stabilisiert das Substrat und fixiert die Linsen. Man kann auch gestanzte Kühlrippen herstellen und es ist eine Kontaktierung in verschiedenen Ebenen möglich (= Baugröße reduziert);

c) Wahlmöglichkeit verschiedenster Materialien und -dicken: je nach Anwendung lässt sich so das „kostenoptimierteste“ Material wählen;

d) Einfache Handhabung: durch das R2R Konzept kann der Anwender den Herstellungsprozess einfacher handhaben (gegenüber Standardtechnologien);

e) Schneller vereinzeln: nach dem Stanzen halten nur noch hauchdünne Stege die Strukturen, dadurch lassen sich die Teile einfach vereinzeln/trennen.

SCB als Schaltungsträger für LEDs

SCB sind prädestiniert als Schaltungsträger für LED-Kristalle. Lichtstrom, Effizienz und Lebensdauer sind bei LEDs stark abhängig von der eigenen Sperrschichttemperatur (Junction-Temperature). Eine steigende Bauteiltemperatur wirkt sich negativ auf die Produktlebensdauer und Effizienz aus, deshalb kommt einem ausgeklügelten thermischen Management eine enorme Bedeutung zu.

• Strukturen mit 60 µm Stegen und 40 µm Schlitzen

Das hochpräzise Stanzverfahren ist prädestiniert zur Herstellung kleiner Strukturen bis 60 µm Steg und Schlitzbreiten in 40 µm dünnen Materialien und für hohe Stückzahlen. Diese Materialstärken erlauben niedrige Packagehöhen und bieten zusätzlich den Vorteil einer wesentlich größeren Flexibilität.

• Neue Möglichkeiten für die Kontaktierung

Im Gegensatz zur klassischen Leiterplatte bietet SCB die Möglichkeit, einer sehr einfachen Strukturierung der Kunststoffschicht und somit neue Kontaktierungsmöglichkeiten. Die Bauteile können direkt mit leitfähigem Kleber auf die unten liegende Metallschicht aufgebracht und über die Rückseite des Metalls kontaktiert werden.

• Neue Möglichkeiten für das Wärmemanagement

Bei temperaturempfindlichen Bauteilen lässt sich dadurch ein völlig neues Wärmemanagement kreieren, welches die Wärme direkt durch die leitende Kupferschicht abführen kann. Somit lassen sich mit dem preiswerten SCB-Massenfertigungsverfahren Modulaufbauten realisieren, die Gesamtwärmeleitwerte im Bereich von keramischen bzw. kunststoffumspritzten Aufbauten erzielen.

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