Metall-Inlay Technologie - Metal Inlay PCB

Optimales Entwärmungskonzept mittels eingebetteter Einlegeteile

Die Metall-Inlay Technologie bezeichnet das Einpressen eines massiven Kupferteils (Inlay) in die Leiterplatte, um die Verlustwärme eines elektronischen Bauteils optimal durch die Leiterplatte abzuführen. Das wärmeabgebende Bauteil (Wärmequelle) kann direkt mit dem Metall-Inlay verbunden werden. Verwendet werden in erster Linie Inlays aus Kupfer mit einem Durchmesser von min. 5 mm und einer Dicke von 0,8-2,5 mm.

Durch den Einsatz von Metall-Inlays lässt sich die thermische Leitfähigkeit im Vergleich zu herkömmlichen Thermovias um Faktoren verbessern.

Die Form der Inlays kann beliebig gewählt werden, efal ob eckig oder rund. Die erforderlichen Aussparungen in der Leiterplatte werden mittels Fräsen oder Bohren eingebracht. Montagebohrungen bis zu einer Größe von 6,35 mm können beim ersten Bohrdurchgang eingebracht werden und sind somit kosteneffizient.

 

 

Einsatzgebiete der Metall-Inlay Technologie:

• E-Mobility & Automotive-Bereich: Motorsteuerungen (ECU), ABS, ESP, Start-Stopp-Systeme
• Industrieelekronik: Wechsel- und Gleichrichter, Leistungselektronik, Steuer- und Regelungselektronik
• Beleuchtungstechnik: LED-Beleuchtung, spez. Projektoren u. a. Cinema-Technik

Vorteile:

• optimale Ableitung von Verlustwärme durch direkte Anbindung des Bauteils an das Inlay via Löten oder Kleben
• sehr gute Weiterleitung von der Wärmequelle bis zur Wärmesenke durch durchgängigen Kupferpfad
• Kombination mit anderen Technologien, z. B. Heatsink, Semiflex etc. möglich
• elektrische Anbindung der Metall Inlays auch an die Innenlagen möglich
• Freiheit bei der Wahl der Geometrie der Metall-Inlays
• sehr gute Planarität des Inlays zur Referenzebene (Bauteil- oder Heatsink-Seite) in Abhängigkeit von der Konstruktion

 

 

 

 

Konstruktionshinweise und Design Rules

 

 

Auch die Montage von Metal Inlays im Innenlagenkern einer Multilayer-Schaltung durch einen sequentiellen Aufbau ist möglich. In diesem Fall spricht man von „embedded Metal Inlays“.
Die Kontaktierung der Inlays erfolgt hierbei dann mittels mechanisch oder lasergebohrten Sacklöchern (Blind Vias).

 

 

 

Zuverlässigkeitsuntersuchungen

 

 

 

 

 

Elektro-Isolierstoffe sind gegenüber Metallen sehr schlechte Leiter.

 

 

FEM-Simulation - Entwärmungskonzepte im direkten Vergleich

 

 

 

 

Anwendungsbeispiele

 

 

Inlay Montage Beispiel

 

 

 

High-Power LED