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Max. Wärmetransport Metallkern

Kupferbasis

Kupfer leitet Wärme etwa doppelt so gut wie Aluminium und kostet etwa doppelt so viel. Dieser Tausch lohnt sich in genau einer Situation: wenn das Wärmebudget auf Aluminium nicht schließt und es im System keine andere Stelle gibt, die die Wärme aufnimmt.

Auf einen Blick
Kernmaterial Kupfer
Leitfähigkeit bis 400 W/mK
Kerndicke 1,0 – 3,0 mm
Aufbau ein- oder mehrlagig
Aufpreis + 60 – 120 %

Eine Kupferkernplatine ist aufgebaut wie eine Aluminiumplatine — Metallplatte, wärmeleitfähiges Dielektrikum, Kupferlage mit der Schaltung — nur die Platte ist aus Kupfer. Die Wärmeleitfähigkeit steigt von etwa 200 W/mK auf rund 400, und die thermische Masse verdreifacht sich in etwa, was in gepulsten Anwendungen zusätzlich Spitzen glättet.

Vor der Spezifikation lohnt der Blick, wo der Wärmepfad tatsächlich klemmt. In der großen Mehrzahl der Designs begrenzt das Dielektrikum, die Kupferverteilungsfläche oder die Anbindung an den Kühlkörper — nicht der Kern. Der Tausch verdoppelt dann die Materialkosten und verbessert die Sperrschichttemperatur um wenige Grad. Ist der Kern wirklich die Begrenzung, ist der Gewinn dramatisch.

Was die Linie leistet

[ Überblick ]
01

Etwa doppelte Leitfähigkeit

Rund 400 W/mK gegen 200 bei Aluminium. Wo der Kern der begrenzende Term im Wärmepfad ist, schlägt das direkt auf die Sperrschichttemperatur durch.

02

Hohe thermische Masse

Kupfer speichert deutlich mehr Wärme je Volumen. In gepulsten und geschalteten Anwendungen glättet das Spitzen, die die Aluminiumvariante durchreicht.

03

CTE näher am Bauteil

Kupfer dehnt sich weniger als Aluminium, was die Scherbelastung auf Lötstellen großer Keramikgehäuse über Temperaturzyklen reduziert.

Kupferkern Kennwerte

[ Spezifikation ]
Eigenschaft Kupferkern Aluminiumkern Hinweis
Wärmeleitfähigkeit ~ 400 W/mK ~ 200 W/mK Des Kernmetalls selbst
Dichte 8,9 g/cm³ 2,7 g/cm³ Kupferplatinen sind spürbar schwer
CTE 17 ppm/K 23 ppm/K Näher an Keramikgehäusen
Kerndicke 1,0 – 3,0 mm 1,0 – 3,0 mm Gleicher Bereich
Dielektrikum 75 – 150 µm 75 – 150 µm Gleiche Optionen; oft die eigentliche Engstelle
Isolationsabstand ≥ 0,5 mm ≥ 0,5 mm Der Kern leitet in beiden Fällen
Bearbeitung schwerer leichter Kupferfräsen ist langsamer und verschleißt Werkzeug
Aufpreis + 60 – 120 % Basis Gegen einen gleichwertigen Aluminiumaufbau

Richtwerte zur Vorauswahl. Verbindliche Werte bestätigen wir projektbezogen anhand Ihrer Daten.

Typische Anwendungen

[ Einsatz ]
Treiber für Hochleistungs-Laserdioden
Traktionswechselrichter und Motorsteuerungen
HF-Leistungsverstärkerstufen
Induktionsheizungselektronik
Hochdichte LED-Arrays in der Bühnentechnik
Impulsleistungs- und Schweißelektronik

Designregeln

[ Layout ]

Die folgenden Punkte kommen nach der Datenprüfung am häufigsten als Rückfrage zurück. Wer sie vor dem Layout-Freeze klärt, spart eine Schleife.

01

Erst nachweisen, dass der Kern begrenzt

Rechnen Sie den Wärmepfad, bevor Sie Kupfer spezifizieren. Dominiert das Dielektrikum oder die Kühlkörperanbindung, bringt der Wechsel bei hohem Aufpreis fast nichts.

02

Isolationsabstand einhalten

Kupfer ist elektrisch leitfähig. Jedes Loch und jede Fräskante braucht mindestens 0,5 mm Abstand zur Schaltung — genau wie bei Aluminium.

03

Gewicht berücksichtigen

Eine Kupferkernplatine wiegt über das Dreifache des Aluminiumpendants. In allem, was vibriert, ändern sich Befestigung und Resonanzverhalten der Baugruppe entsprechend.

04

Bearbeitungskosten einplanen

Fräsen und Bohren in Kupfer ist langsamer und verbraucht schneller Werkzeug. Bei komplexen Konturen ist das ein spürbarer Teil des Aufpreises — einfache Umrisse zahlen sich aus.

Designhinweis Der Kern ist elektrisch leitfähig — Bohrungen brauchen ausreichenden Isolationsabstand, sonst schließen sie gegen den Kern kurz.

Häufige Fragen

[ FAQ ]
Ist Kupfer immer besser als Aluminium?

Thermisch ja, wirtschaftlich meist nicht. Für die meisten LED- und Leistungsanwendungen schließt Aluminium das Budget komfortabel. Zu Kupfer greifen Sie, wenn die Rechnung den Kern als Grenze ausweist und es keinen anderen Hebel gibt.

Sind Durchkontaktierungen möglich?

Nicht zum Kern. Montagelöcher bleiben mit Freistellungsring unmetallisiert. Mehrlagige Kupferkernaufbauten mit isolierten Via-Strukturen gibt es, sie heben den Preis aber erneut an.

Was ist mit dem Gewicht im Fahrzeug?

Ein realer Punkt. Eine 200 × 150 mm große Platine mit 2 mm Kupferkern wiegt über ein halbes Kilogramm. In Automotive und Luftfahrt entscheidet das oft schon allein dagegen.

Braucht es ein anderes Dielektrikum?

Nein, es kommen dieselben wärmeleitfähigen Dielektrika zum Einsatz. Genau deshalb bleibt das Dielektrikum nach dem Wechsel so oft der begrenzende Term.

Passt dazu

[ Querverweis ]

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