Was ist ein dickes Kupfersubstrat?
Dicke Kupfersubstrate sind eine Art von Kupfersubstraten, bei denen die Dicke des verwendeten Kupfers größer ist.
Normale Kupfersubstrate haben eine Kupferdicke von 30-100 µm, wohingegen das in dicken Kupfersubstraten verwendete Kupfer bis zu 140 µm oder mehr dick sein kann. Die dickere Kupferdicke ermöglicht es, höhere Ströme durch das Kupfersubstrat zu leiten als bei normalen Kupfersubstraten, wodurch Maschinen mit höherer Leistung betrieben werden können. Da Hochleistungsmaschinen in den letzten Jahren immer häufiger eingesetzt werden, hat die Verwendung dicker Kupfersubstrate zugenommen.
Anwendungen von dicken Kupfersubstraten
Dicke Kupfersubstrate sind notwendige Substrate für Hochleistungs- und Hochstromanwendungen und können die bei hohen Strömen entstehende Wärme ableiten. Daher werden sie häufig für kleine Hochstromanwendungen verwendet und in Produkte eingebaut, die eine längere Lebensdauer erfordern. Eine besonders häufige Anwendung sind Leistungsmodule, also elektronische Komponenten für Automobile.
Ursprünglich erfolgte die Stromverteilung zur Stromversorgung und zu den elektronischen Geräten in Kraftfahrzeugen über spezielle Stromverteiler, was jedoch eine komplizierte Verdrahtung erforderte, die recht kostspielig war. Durch die Verwendung von dicken Kupfersubstraten konnten jedoch hohe Ströme fließen, was den Entwurf der Verkabelung vereinfachte und eine Verkleinerung der Produkte ermöglichte.
Funktionsweise der dicken Kupfersubstrate
Bei normalen Kupfersubstraten beträgt die Kupferdicke in der Regel 15-35 µm, bei dicken Kupfersubstraten jedoch übersteigt die Kupferdicke 140 µm. Aufgrund der hohen Wärmeleitfähigkeit von Kupfer selbst kann durch eine größere Kupferdicke ein größerer Strom auf einer kleineren Fläche geleitet werden.
Ein weiteres Merkmal ist die hohe Wärmeableitung des Substrats selbst. Die erhöhte Wärmeableitung des Substrats verhindert, dass die Temperatur der Bauteile während des Betriebs ansteigt, so dass die Bauteile effizienter arbeiten können und somit die Lebensdauer der Bauteile wahrscheinlich verlängert wird.
Arten von dicken Kupfersubstraten
Es gibt vier Haupttypen von dicken Kupfersubstraten:
- Stromschienensubstrate, bei denen eine metallisierte Stromschiene in die Schaltung eingebettet wird.
- Hohlraumsubstrate mit hoher Wärmeableitung, bei denen die Leiter durch ein Senkbohrverfahren freigelegt werden.
- Kupfer-Inlay-Boards mit hoher Wärmeableitung, bei denen das Kupfer direkt unter die Komponenten mit hoher Wärmeentwicklung gespritzt wird.
- Kupfersubstrate mit unterschiedlichen Dicken auf derselben Seite, die Kupferstrukturen unterschiedlicher Dicke innerhalb eines einzigen Substrats enthalten.
Kupfersubstrate mit unterschiedlichen Dicken auf der gleichen Oberfläche ermöglichen mehrere Verdrahtungsdesigns auf der gleichen Oberfläche. Es ist wichtig, das richtige Substrat für den vorgesehenen Verwendungszweck auszuwählen.