EFX 2026 6.–8. Oktober, Messe Stuttgart: Sie finden uns in Halle 9, Stand C29. Zum Beitrag →
Metallkern

Aluminium

Ein Aluminiumkern unter einem dünnen Dielektrikum zieht die Wärme unter dem Bauteil heraus, statt sie im Laminat zu sammeln. Bei Leistungs-LEDs und Schaltstufen ist das der Unterschied zwischen Nennlebensdauer und früher Degradation.

Auf einen Blick
Kernmaterial Aluminium
Kerndicke 1,0 – 3,0 mm
Dielektrikum 75 – 150 µm
Wärmeleitfähigkeit 1 – 3 W/mK
Bestückung einseitig

Eine Metallkernplatine — häufig IMS genannt, Insulated Metal Substrate — ist ein einfaches Sandwich: eine Aluminiumplatte, ein dünnes wärmeleitfähiges Dielektrikum und darüber die Kupferlage mit der Schaltung. Die Wärme nimmt den kurzen Weg nach unten durch das Dielektrikum in das Metall statt den langen seitlich durch FR-4.

Über das Design entscheidet das Dielektrikum. Es muss Wärme leiten und elektrisch isolieren, und diese beiden Forderungen ziehen in entgegengesetzte Richtungen. Dünner leitet besser und isoliert schlechter; höher gefüllt leitet besser und ist spröder. Welcher Kompromiss richtig ist, hängt an der Betriebsspannung und daran, wie viel Wärme das Bauteil tatsächlich erzeugt.

Aluminium

Was die Linie leistet

[ Überblick ]
01

Wärme aus dem Bauteil

Der Wärmewiderstand von der Sperrschicht zum Kern beträgt einen Bruchteil dessen, was ein FR-4-Aufbau schafft. Bei Leistungs-LEDs heißt das gehaltener Lichtstrom über die Lebensdauer.

02

Mechanisch steif

Der Metallkern macht die Leiterplatte zu ihrem eigenen Kühlkörper und Versteifer. In vielen Leuchten ist sie zugleich die Montageplatte — ein Teil weniger in der Baugruppe.

03

Günstig in Stückzahl

Einlagige Aluminiumplatinen gehören zu den preiswertesten Konstruktionen im Portfolio. In der LED-Beleuchtung ist meist das der Grund für die Wahl, nicht allein die Thermik.

Aufbau und Optionen

[ Datenblatt ]
Merkmal Spezifikation
Material Aluminiumkern mit Dielektrikum; FR-4- und Polyimid-Hybride
Lagen 1 – 4 (einlagig ist Standard, mehrlagig auf Anfrage)
Enddicke 0,5 – 2,0 mm
Kupfer 18 – 105 µm (nach Strombelastbarkeit)
Dielektrikum 75 – 150 µm, 1,0 – 3,0 W/m·K
Oberfläche ENIG, OSP, chem. Silber/Zinn, bleifreies HASL
Typischer Einsatz LED-Beleuchtung, Leistungselektronik, Automotive, Industrie, Telekommunikation

Der übliche Aufbau dieser Linie. Alles darüber hinaus ist in der Regel trotzdem machbar — fragen Sie an, wir bestätigen es.

Aluminiumkern-Grenzwerte

[ Spezifikation ]

Das Dielektrikum bestimmt zugleich Wärmeleistung und Isolationsspannung. Wählen Sie es zuerst nach der Betriebsspannung und prüfen Sie dann das Wärmebudget.

Parameter Standard Advanced Hinweis
Kerndicke 1,0 / 1,5 mm 2,0 – 3,0 mm Dickere Kerne verteilen Wärme weiter seitlich
Dielektrikumsdicke 100 µm 75 µm Dünner leitet besser, isoliert weniger
Wärmeleitfähigkeit 1,0 – 2,0 W/mK 3,0 W/mK Des Dielektrikums, nicht des Aluminiums
Isolationsspannung 3 kV AC 4,5 kV AC Eine Minute, nach IPC-Prüfbedingungen
Kupferdicke 35 / 70 µm 105 – 200 µm Dickkupfer auf IMS ist möglich
Leiterbahn / Abstand 150 / 150 µm 100 / 100 µm Gröber als FR-4 — das Kupfer ist dicker
Lagen 1 (einseitig) 2 – 4 Mehrlagiges IMS kostet erheblich mehr
Isolationsabstand ≥ 0,5 mm ≥ 0,3 mm Kupfer zu Fräskante und zu jedem Loch

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

Typische Anwendungen

[ Einsatz ]
Straßen- und Industrie-LED-Leuchten
Scheinwerfer- und Heckleuchtenmodule
Belichtungsfelder für Gartenbau
Motorantriebs- und Wechselrichterstufen
Schaltnetzteilmodule
Halbleiterrelais und Schützelektronik

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

Kupfer vom Kern fernhalten

Das Aluminium ist elektrisch leitfähig. Jedes Loch und jede Fräskante braucht mindestens 0,5 mm Isolationsabstand, sonst schließt die Schaltung gegen den Kern kurz.

02

Für einseitige Bestückung auslegen

Es gibt nur eine Kupferlage, und der Kern blockiert jede Durchkontaktierung. Alles, was eine zweite Seite braucht, wird zum mehrlagigen IMS — und damit zu einer anderen Preisklasse.

03

Kupfer unter das Thermalpad legen

Das Dielektrikum leitet die Wärme, aber das Kupfer darüber verteilt sie. Eine großzügige Kupferfläche unter dem Bauteil senkt die Sperrschichttemperatur günstiger als ein besseres Dielektrikum.

04

Kern nicht biegen oder nacharbeiten

Einmal gebogen, bekommt das Dielektrikum Mikrorisse und die Isolationsspannung sinkt, ohne sichtbaren Schaden. Wenn die Baugruppe eine Biegung braucht, formen Sie das Aluminium vor dem Aufbringen der Schaltung.

Häufige Fragen

[ FAQ ]
Aluminium oder Kupferkern?

Aluminium deckt die große Mehrheit der LED- und Leistungsanwendungen ab und kostet weit weniger. Kupfer leitet etwa doppelt so gut und ist den Aufpreis von 60 – 120 % nur wert, wenn das Wärmebudget sonst wirklich nicht schließt.

Sind Durchkontaktierungen möglich?

Nicht zum Kern — der ist Metall. Montagelöcher werden gebohrt und mit Freistellungsring unmetallisiert gelassen. Wenn Sie Durchkontaktierungen brauchen, führt der Weg über einen mehrlagigen IMS-Aufbau mit isolierter Via-Struktur.

Welche Wärmeleitfähigkeit brauche ich wirklich?

Die meisten LED-Anwendungen schließen bei 1 – 2 W/mK komfortabel. 3 W/mK hilft nur, wenn das Dielektrikum bereits der dominierende Term im Wärmepfad ist — oft begrenzen die Kupferfläche oder die Kühlkörperanbindung, nicht das Dielektrikum.

Welche Oberfläche?

Für LEDs weiße Lötstoppmaske mit chemisch Silber oder ENIG — Reflektivität zählt hier so viel wie Lötbarkeit. HAL ist auf kostengetriebenen Einlagenteilen verbreitet, hinterlässt aber eine unebene Topografie.

Passt dazu

[ Querverweis ]

Passt das zu Ihrem Projekt?

Schicken Sie uns Ihre Daten oder eine grobe Skizze. Wir prüfen die Machbarkeit, benennen die Kostentreiber und antworten innerhalb eines Arbeitstages.