1. „Aluminium Leiterplatte, 1,6 mm" lässt die Fertigung weiter rätseln
Die häufigste Zeile in einer Anfrage für Aluminium Leiterplatten lautet „Aluminium Leiterplatte, 1,6 mm, 1oz Kupfer". Dicke und Kupferstärke stehen da — aber genau die Schicht, die die Fertigung bestätigt haben muss, fehlt: die wärmeleitende Isolationsschicht zwischen Aluminiumträger und Kupferfolie.
Eine Aluminium Leiterplatte ist kein Aluminiumblech mit aufgedruckten Leiterbahnen. Nach dem Aufbau, den unsere Seite Aluminium Leiterplatte und die Seite Metallkern-Leiterplatte beschreiben, besteht sie aus drei Schichten: Metallträger, wärmeleitende Isolationsschicht, Kupferleiterschicht. Nur eine dieser drei erfüllt zwei gegenläufige Aufgaben gleichzeitig — Wärme nach unten leiten und Spannung nach oben sperren. Fehlt sie in der Zeichnung, werden Wärmeziel und Isolationsanforderung gemeinsam dem Zufall überlassen.
Dieser Beitrag erklärt daher nicht, was eine Aluminium Leiterplatte ist. Aufbau, Trägerwahl und der Vergleich mit thermischen Vias stehen bereits in unserem Leitfaden zum Thermomanagement von Aluminium- und Metallkern-Leiterplatten. Hier geht es um eine einzige Spezifikationsfrage: Wie schreibt man Wärmeleitfähigkeit und Durchschlagfestigkeit in dieselbe Zeichnung, sodass beides gilt?
> Rollenverteilung: Die Produktseite Aluminium Leiterplatte trägt die Übersicht zum Plattentyp und den Einstieg in die technische Prüfung — sie beantwortet „welcher Bereich ist herstellbar". Dieser Beitrag beantwortet „wie formuliere ich die Anforderung und welcher Spielraum bleibt danach". Beide verlinken gegenseitig.
2. Der Engpass liegt in der Isolationsschicht, nicht im Metall
Zunächst die Größenordnungen. Die in unserem Leitfaden bereits veröffentlichten Werte:
| Material | Wärmeleitfähigkeit (ca.) |
|---|---|
| Kupfer | ≈385 W/m·K |
| Aluminium | ≈205 W/m·K |
| Isolationsschicht, Standard-Epoxid / keramikgefüllt | ≈1–3 W/m·K |
| Isolationsschicht, Hochleistung | ≈5–8 W/m·K |
| FR-4 Glasfaser-Basismaterial | ≈0,3 W/m·K |
Zwischen Metall und Isolationsschicht liegen fast zwei Größenordnungen. Konkret: Auf dem Weg vom Bauteil-Pad zur Metallunterseite entsteht der größte Teil der Temperaturdifferenz in dieser einen dünnen Schicht. Der Wechsel von Aluminium auf Kupfer (≈205 → ≈385) verbessert die Querverteilung, doch wenn die Isolationsschicht im unteren Band bleibt, hat sich der dominierende Anteil des Wärmewiderstands nicht bewegt.
Deshalb gehört die Isolationsschicht zuerst spezifiziert und der Metallträger danach. Wer erst die Trägerdicke wählt und die Isolation zuletzt bedenkt, erhält meist eine Platte mit viel Aluminium und ohne Weg für die Wärme.
3. 1,0–3,0 und 1,0–8,0: zwei Bereiche, zwei Produktseiten, keine Vermischung
Hier passieren die meisten Fehler in realen Zeichnungen. Die beiden Plattentyp-Seiten veröffentlichen unterschiedliche Bereiche:
| Spezifikation | Aluminium Leiterplatte (/products/aluminum-pcb/) | Metallkern-Leiterplatte (/products/metal-core-pcb/) |
|---|---|---|
| Basismaterial | Aluminiumlegierung | Aluminium / Kupfer |
| Wärmeleitfähigkeit | 1,0–3,0 W/m·K | 1,0–8,0 W/m·K |
| Trägerdicke | 0,8–3,0 mm | 0,8–3,0 mm |
| Kupferstärke | 1oz–6oz | 1oz–10oz |
| Lagen | 1–4 Lagen | Ein-/zweiseitig |
| Max. Nutzengröße | 1500×600 mm | 1200×600 mm |
| Oberfläche | HASL / ENIG / OSP | HASL / ENIG / OSP |
| Durchschlagfestigkeit | ≥3000V | — |
Geben Sie an, welche Seite Sie zitieren. Eine Zeichnung mit „Wärmeleitfähigkeit 6 W/m·K nach der Aluminium-Seite" kommt zur Klärung zurück — dieser Wert gehört zum Metallkern-Bereich, nicht zu den für Aluminium veröffentlichten 1,0–3,0. Ebenso muss der Wert ≥3000V von der Aluminium-Seite für einen Kupferkern-Aufbau neu geprüft und nicht übernommen werden.
Die beiden Seiten betreffen verschiedene Plattentypen und verschiedene Spezifikationsquellen; Querverweise sind Punkt für Punkt aufzulösen und nicht zu einer „allgemeinen" Tabelle zu verschmelzen. Gleiches gilt für die Nutzengröße: Die 1250×570 mm auf unserer Seite Fertigungsmöglichkeiten sind der standortweite Prozesswert, Aluminium 1500×600 und Metallkern 1200×600 sind zwei weitere eigenständige Werte. Je Plattentyp zitieren.
4. Die Spannungsseite: dünnere Isolation senkt den Wärmewiderstand und die Spannungsreserve
Die Seite Aluminium Leiterplatte nennt eine Durchschlagfestigkeit von ≥3000V. Das gibt der Spezifikation eine Untergrenze, ist aber keine Zusage für jeden Aufbau — der Wert hängt mit dem Materialband der Isolationsschicht, ihrer Dicke, der Kupferstärke und dem Layout zusammen.
Der Zielkonflikt ist unmittelbar:
- Dünnere Isolation → geringerer Wärmewiderstand (bessere Wärmeabfuhr) → aber dünnerer Isolator, also weniger Spannungsreserve und engere Langzeit-Isolationszuverlässigkeit.
- Dickere Isolation → mehr Spannungsreserve → aber höherer Wärmewiderstand, das Wärmeziel wird möglicherweise nicht erreicht.
- Höherer Füllstoffanteil → höhere Wärmeleitfähigkeit → aber verändertes mechanisches und isolierendes Verhalten, erneute Prüfung erforderlich.
„Höchste Wärmeleitfähigkeit, höchste Durchschlagfestigkeit, dünnste Isolation" lässt sich deshalb nicht gleichzeitig erfüllen. Die Zeichnung muss festlegen, welche Anforderung hart ist: die Isolationsklasse halten und darunter die Wärmeleitfähigkeit optimieren, oder das Wärmeziel fixieren und anschließend die Spannungsanforderung bestätigen. Fehlt diese Festlegung, kommt die Spezifikation in der technischen Prüfung zurück.
Tatsächliche Isolationsdicke, Wärmewiderstandswerte und Prüfbedingungen der Durchschlagfestigkeit sind Projektparameter und werden in der technischen Prüfung am realen Aufbau bestätigt; dieser Beitrag nennt dazu keine allgemeinen Zahlen.
5. Was nach Festlegung der Isolationsschicht bleibt
Die Isolationszeile steht nicht allein. Mit ihr werden mehrere Punkte gleichzeitig festgelegt:
- Kupferstärke: Die Aluminium-Seite nennt 1oz–6oz. Mehr Kupfer für Querverteilung oder Strom führt in den Bereich 1oz–10oz der Metallkern-Seite, damit ändert sich die Plattentyp-Grundlage.
- Lagenzahl: Die Aluminium-Seite nennt 1–4 Lagen. Isolationsparameter und Lagenzahl werden gemeinsam geprüft, nicht nacheinander.
- Nutzengröße: Aluminium 1500×600 mm, Metallkern 1200×600 mm. Nutzenaufteilung und Trennverfahren (die Aluminium-Seite nennt V-Cut als verfügbar) sind mit der Isolationsschicht zusammen zu bestätigen, da die Trennspannungen an der Grenzfläche zwischen Isolation und Kupfer wirken.
- Oberfläche: HASL / ENIG / OSP, gemeinsam mit dem thermischen Verlauf der Bestückung zu betrachten — siehe Seite Oberflächen.
- Dickentoleranz: Nach unserer Seite Fertigungstoleranzen gilt für die Enddicke „±10 % oder ±0,005", je nachdem welcher Wert größer ist" (die Seite nennt die Zollwerte als maßgeblich, per IPC-6012, 1 inch = 25,4 mm). Die Isolationsdicke ist Teil der Enddicke; die Toleranz lässt sich nicht isoliert vom Aufbau verengen.
6. Wann Aluminium nicht mehr die Antwort ist
Zwei klare Verzweigungen:
- Wenn Leistungsdichte oder Betriebstemperatur die Grenze eines organischen Dielektrikums erreichen, ist Keramik zu prüfen. Die Seite Keramik-Leiterplatte nennt 24–230 W/m·K, 0,25–2,0 mm und −55 °C~850 °C; das Dielektrikum ist anorganisch, ein Pfad thermischer Langzeitalterung organischer Schichten entfällt. Einordnung dazu in unserem Leitfaden Keramiksubstrat.
- Wenn die eigentliche Grenze der Strom und nicht die Wärme ist, führt der Weg zu Dickkupfer statt Aluminium. Die Seite Dickkupfer-Leiterplatte nennt 3oz–>12oz, 1–16 Lagen, Plattendicke 0,8–6,0 mm und 6 mil minimale Leiterbreite. Das löst ein Stromproblem über den Kupferquerschnitt, nicht ein Wärmeproblem über die Metallunterseite.
Empfohlene Reihenfolge: zuerst klären, ob die Begrenzung thermisch oder elektrisch ist, dann den Plattentyp wählen, zuletzt Isolationsschicht oder Kupferstärke spezifizieren. Umgekehrt folgt meist eine Überarbeitung.
7. Welche Zeilen tatsächlich in die Zeichnung gehören
Als übernehmbare Liste. Eine Zeichnung bzw. Spezifikation für Aluminium Leiterplatten sollte mindestens enthalten:
- Plattentyp und zitierte Seite: Aluminium (nach
/products/aluminum-pcb/) oder Metallkern (nach/products/metal-core-pcb/) — mit ausdrücklicher Angabe, welcher Spezifikationsbereich gilt. - Anforderung an die Wärmeleitfähigkeit der Isolationsschicht: als Bereich, nicht als Einzelwert, mit Angabe ob harte Anforderung oder Zielwert.
- Anforderung an die Durchschlagfestigkeit: die geforderte Klasse; die auf der Aluminium-Seite veröffentlichten ≥3000V können als Referenz-Untergrenze zitiert werden. Prüfbedingungen und Abnahmeverfahren werden in den Projektdokumenten bestätigt.
- Trägerdicke: Nennwert im Bereich 0,8–3,0 mm.
- Kupferstärke: im Bereich 1oz–6oz (Aluminium) bzw. 1oz–10oz (Metallkern).
- Oberfläche: HASL / ENIG / OSP, mit Angabe des Bestückungsprozesses.
- Welches Merkmal kritisch ist: ausdrücklich kennzeichnen, um Rückfragen in der Prüfung zu vermeiden.
- Form der Enddickentoleranz: nach
/tolerance/zitieren oder in der Zeichnung eigenständig angeben und das Messobjekt benennen.
Mit diesen acht Zeilen kann die technische Prüfung direkt in die Machbarkeitsbeurteilung einsteigen, statt zuerst „bitte Isolationsschicht bestätigen" zurückzumelden. Für die Bestätigung des machbaren Fensters am realen Aufbau reichen Sie Gerber, Aufbauabsicht sowie Wärme- und Isolationsziele über unseren Einstieg für Anfrage und technische Prüfung ein; Prüf- und Abnahmegrundlagen siehe Seite Qualitätssicherung.