Tipps für das Leiterplattendesign mit Kupferelementen (HSMtec) – Teil 2

HSMtec Querschnitt
Querschnitt einer HSMtec-Leiterplatte: Kupferprofile verstärken die Hochstromleiter

Designregeln für Hochstromleiterbahnen

Diese Regeln sind beim Design von HSMtec-Leiterplatten zu beachten:

Standardwerte für HSMtec-Leiterplatten sind 0,8 bis 3,2 mm Enddicke; maximal 12 Lagen; maximal 3 Lagen für die Kupferquerschnitte mit Kupferprofilen sowie Ströme bis 400 A

Grundregel für die Stromtragfähigkeit: Für jedes Kupferprofil seiner Breite muss die Leiterbahn umlaufend 1 mm breiter ausgelegt werden. Beispiel: Ein 8 mm Kupferprofil benötigt eine 10 mm breite Leiterbahn.

Die Kupferprofile dürfen nicht auf benachbarte Lagen platziert werden.

Auf der gegenüberliegenden FR4-Kernseite des Kupferelementes ist eine potenzialunabhängige Kupferauflage von mindestens der gleichen Größe vorzusehen. Dieses Kupferlayout ist potentialunabhängig und dient zur eindeutigen Auflage des Kupferprofils für das Ultraschallschweißen.

Aus ökonomischen Gründen gilt es, die Hochstromleiterbahnen direkt und geradlinig (mit so wenig Richtungsänderungen der Hochstromverbindungen wie möglich) zu führen. Abzweigungen in den Kupferprofilen lassen sich über geätzte Flächen realisieren.

Kupferprofile sind in vier Breiten verfügbar: 2, 4, 8 und 12 mm mit einer variablen Länge, die jedoch nicht unter 15 mm liegen sollte.

Der Abstand zwischen den Profilen sollte mindestens 2,20 mm betragen.

Lagenwechsel von Kupferprofilen von Innenlagen zu Außenlagen (und wieder zurück) sind problemlos mit Durchkontaktierungen möglich.

Die Hochstromleiterplatten eignen sich für alle gängigen Anschlusskontakte: Schrauben, Druckkontakt, Einpressen oder Löten.

Mit Microvias und Thermovias lassen sich die Kupferprofile mit einem Kühlkörper thermisch verbinden. Hierbei sind Leiterbreiten, Restringe und Aspect Ratio einzuhalten, so dass eine genügend große Menge Kupfer abgeschieden wird. In der Bohrung muss eine minimale Kupferdicke von 20 µm erreicht werden.

Da die Leistungsbauteile heißer werden als der Hochstromleiter, braucht es ein wärmetechnisch optimiertes Design.

 

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