Technologieentscheidungen bei Leiterplatten für die Elektromobilität

Das ist ein zentrales Thema in der Leistungselektronik, und das nicht erst seit der aufkommenden Elektromobilität. Im Vergleich der vielen Technologien zeigt sich, dass im Wesentlichen drei grundsätzliche Technologienfelder miteinander konkurrieren:

• Leiterplatten mit dickerem Kupfer, bis hin zu 5 mm starken Inlays
• Leiterplatten mit Aluminium-Träger als Kühlkörper, sogenannte Heatsink-, IMS- oder Metalkern-Leiterplatten
• Keramikbasierte Leiterplatten, z. B. in Leistungsmodulen

In jedem dieser drei Technologiefelder kommen wiederum verschiedene Materialien, Konstruktionen und Designs zum Einsatz, je nach Anwendung und Leistungsklasse. Oft sind Entwickler auf eines der Technologiefelder fixiert, da sie sich dort gut auskennen oder die Vorgaben starr sind. Innovationen entstehen jedoch meist dort, wo scheinbar absurde Ideen zu Ende gedacht werden. In Falle der Leistungselektronik ist es die Kunst, auch einmal andere Technologiefelder zu prüfen.

• B6-Brückenschaltungen werden typischerweise in Dickkupfertechnik mit 2 bis 4 Innenlagen à 105 µm oder 210 µm Kupfer entwickelt. Können die 6 Halbbrücken solcher Wechselrichter mit 48V-Mosfets auf IMS-Leiterplatten funktionieren? Wie hoch ist die Strombelastbarkeit auf IMS-Leiterplatten und wie kann man diese einfach erhöhen?
• Wie müssen die eingebetteten Busbars mit SMD-Leistungshalbleitern für elektronische Batterieschalter dimensioniert werden? Wohin und wie gut kann die Wärme der Leistungsschalter abgeführt werden? Welchen Einfluss hat die Stärke des Busbars?
• Womit können LEDs noch besser oder einfacher gekühlt werden als mit IMS-Boards?
• Lassen sich Leistungsmodule durch organische Leiterplatten ersetzen?

Voraussetzung für die Beantwortung dieser Fragen ist ein Überblick über die technischen Möglichkeiten sowie ein strategisches Auswahlverfahren. Beide Punkte greift ANDUS in einem neuen Workshop auf und vermittelt das über Jahre entstandene Wissen in den Bereichen Antriebstechnik, Beleuchtungstechnik, Batteriemanagement, 48V-Gerätetechnik und Stromverteiler. Der erste Workshop findet am 26. April bei Stuttgart statt. Die fachliche Leitung des Workshops übernimmt Dr. Lehnberger, bekannt aus verschiedenen Seminaren zum Thema "Elektronikkühlung". Der Workshop wird durch einen Beitrag zur Thermosimulation von Dr. Johannes Adam von ADAM Research unterstützt. Dr. Adam entwickelt die Software, mit der ANDUS die wärmetechischen Berechnungen in Leiterplatten und Baugruppen durchführt. Dr. Adrian Mahlkow vom OUT e.V., mit dem ANDUS das erste wärmetechnische Projekt vor über 10 Jahren durchführt, wird über die Fortschritte bei der LED berichten, die als Hochleistungsbauteil mit ähnlichen Leistungsdichten zu kämpfen hat, wie mancher MOSFETs. Vorgestellt werden konkrete Projekte, die in verschiedenen Technologien konzipiert wurden, begleitet durch Optimierung an simulierten Wärmeströmen und Temperaturverteilungen. Informationen zum Programm und Teilnahmemöglichkeiten finden Sie unter www.andus.de