Wenn die Anforderungen an die thermische Wärmeableitung eines Designs sehr hoch sind, wird einAluminium-beschichtete Leiterplatteist eine äußerst effektive Lösung. Diese Art von Design ist in der Lage, thermische Energie besser von den Komponenten Ihres Designs abzuleiten und somit die Temperatur Ihres Projekts zu kontrollieren. Sie ist in der Regel etwa zehnmal effizienter bei der Ableitung von Wärmeenergie aus Schaltungskomponenten als eine vergleichbare Leiterplatte mit Glasfaserträger. Dieses deutlich höhere Maß an Wärmeableitung ermöglicht die Umsetzung von Designs mit höherer Leistung und höherer Dichte.
Darüber hinaus finden Aluminium-gestützte Leiterplatten Anwendung in Bereichen mit hoher Leistung und/oder hoher Wärmeableitung. Ursprünglich für den Einsatz in Hochleistungs-Schaltnetzteilen vorgesehen, sind sie mittlerweile sehr beliebt in LED-Anwendungen. Beispiele für LED-Anwendungen sind Ampeln, allgemeine Beleuchtung und Fahrzeugbeleuchtung. Der Einsatz eines aluminiumgestützten Designs (LED-Leiterplatten) ermöglicht eine höhere Dichte von LEDs im Platinenlayout und erlaubt es, die montierten LEDs mit höheren Strömen zu betreiben, während die Temperaturgrenzwerte dennoch eingehalten werden. Durch die Verwendung eines Aluminium-basierten Designs können Entwickler die Sicherheitsmarge bei Power-LEDs verringern und diese LEDs weniger stark abwerten, als es bei einem herkömmlichen Leiterplattendesign der Fall wäre. Wie bei allen Komponenten gilt: Je niedriger die Betriebstemperatur der LEDs in einem Design ist, desto länger kann erwartet werden, dass diese LEDs funktionieren, bevor sie ausfallen.
Weitere Anwendungen für Aluminium-beschichtete Leiterplatten-Designs umfassen Hochstromschaltungen, Stromversorgungen, Motorsteuerungen und Automobilanwendungen. Aluminium-beschichtete Leiterplatten sind die perfekte Lösung für die thermische Wärmeableitung bei jedem Design, das leistungsstarke SMD-ICs verwendet. Darüber hinaus können sie die Notwendigkeit von Zwangsbelüftung und Kühlkörpern eliminieren und somit letztlich die Designkosten senken. Im Grunde genommen ist jedes Design, das durch eine höhere Wärmeleitfähigkeit und eine bessere Temperaturkontrolle verbessert werden kann, eine potenzielle Anwendung für eine Aluminium-beschichtete Leiterplatte.
Während herkömmliche Leiterplatten Glasfasersubstrate verwenden (FR4 ist das von Leiterplattenherstellern standardmäßig verwendete Substrat), bestehen aluminiumgestützte Leiterplatten aus einer Aluminiumbasis, einer hoch wärmeleitenden dielektrischen Schicht und einer Standardschaltungsschicht. Die Schaltungsschicht ist im Wesentlichen eine dünne Leiterplatte, die mit der Aluminiumbasis verbunden wurde. Daher kann die Schaltungsschicht genauso komplex sein wie die auf herkömmlichem Glasfaserträger montierten.
Während einseitige Designs weitaus häufiger zu sehen sind, ist es auch möglich, dass aluminiumgestützte Designs zweiseitig sind, wobei auf beiden Seiten einer Aluminiumrückwand eine Schicht mit einer hoch wärmeleitenden dielektrischen Schicht angebracht ist. Diese zweiseitigen Designs können dann durch metallisierte Durchkontaktierungen verbunden werden. Unabhängig von der Konfiguration bietet die Aluminiumrückwand einen ausgezeichneten thermischen Weg zur Umgebung oder zu einem angeschlossenen Kühlkörper. Auch hier gilt: Die Verbesserung der Wärmeleitung von Leistungskomponenten ist der beste Weg, um die Zuverlässigkeit Ihres Designs zu gewährleisten, und eine aluminiumgestützte Leiterplatte bietet eine hervorragende Lösung für dieses Problem.
Die Lötstoppmaskenschicht des Schaltungsteils der Leiterplatte kann, wie bei herkömmlichen PCB-Designs, in verschiedenen Farben ausgeführt werden. In LED-Designs ist die Lötstoppmaskenschicht jedoch typischerweise weiß. Eine weiße Lötstoppmaske ermöglicht ein höheres Maß an Lichtreflexion von der zugehörigen LED-Anordnung und sorgt für ein effizienteres Design. In Leistungsdesigns wird die Lötstoppmaske häufig auch schwarz ausgeführt, um die Wärme besser abzuleiten.
Aluminium-basierte Leiterplatten-Designs sind ebenfalls äußerst mechanisch stabil und eignen sich für Anwendungen, die ein hohes Maß an mechanischer Stabilität erfordern oder starken mechanischen Belastungen ausgesetzt sind. Darüber hinaus unterliegen sie im Vergleich zu glasfaserbasierten Konstruktionen einer geringeren thermischen Ausdehnung. Wenn Ihr Design keine hohen Anforderungen an die Wärmeleitung stellt, die Leiterplatte jedoch starken mechanischen Belastungen ausgesetzt ist oder sehr enge Maßtoleranzen aufweist und großer Hitze ausgesetzt sein wird, kann der Einsatz eines aluminium-basierten Designs gerechtfertigt sein.
Schließlich ist Aluminium nicht das einzige verfügbare Metall als Trägermaterial. Kupfer und Kupferlegierungen werden ebenfalls als Trägermaterial verwendet, obwohl sie aufgrund ihrer in der Regel höheren Kosten weniger beliebt sind. Kupfer und Kupferlegierungen bieten in Bezug auf die Wärmeableitung eine noch höhere Leistungsfähigkeit als Aluminium. Wenn also ein Standarddesign mit Aluminiumträger die Anforderungen an die Wärmeableitung nicht erfüllt, kann der Einsatz von Kupfer als nächster Schritt zur Lösung des Problems in Betracht gezogen werden.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Verwendung einer aluminiumgestützten Lösung einen großen Beitrag zur Erhöhung der Zuverlässigkeit und Lebensdauer eines Designs durch Temperaturkontrolle und die daraus resultierenden niedrigen Ausfallraten von Bauteilen leisten kann. Neben hervorragenden Temperatureigenschaften bieten Aluminiumkonstruktionen auch ein hohes Maß an mechanischer Stabilität und eine geringe thermische Ausdehnung. WennStandard-Fiberglas- (FR-4) beschichtete Leiterplattenkönnen die Anforderungen an Wärmeableitung und Dichte Ihres Designs nicht erfüllt werden, könnten aluminiumkaschierte Leiterplatten die Lösung bieten.
