Mit zunehmender Packungsdichte und Miniaturisierungsgrad auf der Leiterplatte und dem vermehrten Einsatz von Bauelementen mit hoher Wärmeentwicklung wie High-Power-LEDs oder Relais stoßen konventionelle Leiterplatten an ihre Grenzen. Die geringen Wärmeleitwerte der eingesetzten Materialien von unter 0,3 W/mK können die Wärme nur schlecht in der Leiterplatte verteilen und nicht optimal durch die Leiterplatte ableiten. Die Folge sind Hotspots, was dazu führen kann, dass Heat Sinks (Wärmesenken) ihre Wirkung nicht voll entfalten. Um die zulässigen Betriebstemperaturen der Bauteile nicht zu überschreiten, muss die als Wärme abgestrahlte Verlustleistung der Bauteile bestmöglich abgeführt werden. Andernfalls drohen Fehlfunktionen – bei einer LED die Verschiebung des Farbspektrums, Verkürzung der Lebensdauer und im Extremfall sogar Schädigungen oder Totalausfälle von Bauteilen, ganzen Baugruppen oder des Endgerätes.



Oft sind zuverlässige Entwärmungskonzepte gefragt, denn in vielen Fällen reicht der Einsatz von Basismaterialien mit verbesserten thermischen Leitfähigkeitswerten nicht aus. Daher wird auch in anderen Bereichen des Thermomanagements wie Design, Aufbaukonzepten und neuen wärmeableitenden Materiallagen geforscht und entwickelt.

Mit IMS als Schaltungsträger lassen sich LEDs bei geringeren Temperaturen betreiben Eine seit Jahren erprobte Technologie, um Wärme kostengünstig und effizient abzuführen, ist der Einsatz von IMS (Insulated Metallic Substrate), also Leiterplatten mit isolierten Metallsubstraten. AT&S ist Spezialist in diesem Bereich und hat ihre IMS Leiterplatten unter der Abkürzung TC-PCB (Thermal Conductive-PCB) auf den Markt gebracht. Sie werden im Werk Klagenfurt technisch entwickelt und produziert. Leiterplatten in IMS Technologie kommen in LED-Beleuchtungen, Leistungswandleranwendungen und Kfz-Applikationen (z.B. in Motorsteuerungen) zum Einsatz. Die Vorteile von Leiterplatten basierend auf der IMS Technologie liegen klar auf der Hand: Die bessere Wärmeverteilung und Wärmeableitung ermöglicht, die Leistungsdichte zu erhöhen – bei gleichzeitig optimierten und erweiterten Einsatzmöglichkeiten der Leiterplatte. Dadurch ergeben sich neue Applikationsfelder in einem immer breiteren Gebiet der Beleuchtungstechnik.

Mit IMS als Schaltungsträger können LEDs bei geringeren Temperaturen betrieben werden, was einen höheren Wirkungsgrad ermöglicht. Es sinkt der Energieverbrauch, wodurch wiederum weniger Wärme abgegeben wird. Zusätzlich liegt die Lebensdauer der auf LED basierenden Leuchtmittel überdimensional über jener von Glühbirnen oder Energiesparlampen. Die Folge sind geringere Betriebs- und Erhaltungskosten, was die Kosten gegenüber herkömmlichen Beleuchtungskörpern signifikant senkt.

Autor: Ferdinand Lutschounig, Produktmanager, AT&S Austria Technologie & Systemtechnik AG