Optimierungslösungen für Strombelastbarkeit und Wärmeableitung

Als grundlegende Stromübertragungskomponente in elektrischen Systemen wird die Stromschiene - auch als stromführende Schiene oder Sammelschiene bezeichnet - aus hochleitfähigen Metallen, hauptsächlich T2-Kupfer, durch Präzisionsbearbeitung und mehrfache Schutzbehandlung hergestellt. Erhältlich in Streifen-, Platten- oder Stabkonfigurationen, besteht ihre Hauptfunktion darin, niederohmige Pfade zwischen elektrischen Komponenten zu schaffen und so eine effiziente Stromübertragung und optimierte Wärmeableitung zu ermöglichen.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Drähten verfügt die Stromschiene über ein Oberflächenkontaktdesign, das den Kontaktwiderstand effektiv minimiert und so den Spannungsabfall und den Leistungsverlust reduziert. Sie bietet erhebliche Vorteile bei der elektrischen Leitfähigkeit, der Wärmeableitung und der strukturellen Stabilität, was sie zu einer überlegenen Alternative zu herkömmlichen Verdrahtungen und standardmäßigen stromführenden Komponenten macht, während sie gleichzeitig eine verbesserte Beständigkeit gegen Vibrationen und mechanische Stöße bietet.

Die Stromschiene wurde für Anwendungen mit hohen Strömen und hoher Zuverlässigkeit entwickelt und ist die ideale leitende Brücke für Industrieanlagen, Automobilelektronik, Stromversorgungssysteme und darüber hinaus.

Beispiele für SMT-Sammelschienen. (Bildquelle: Milliohm Electronics)

Zentrale Vorteile: Highlights für effiziente Anwendungen

Ultimative Leitfähigkeit und Strombelastbarkeit

• T2 Kupfer, 99,90% Reinheit
• Minimaler Widerstandswert von 0,0172 Ω·m, Leitfähigkeit bis zu 101% IACS
• Übertrifft Messing, Aluminium und andere herkömmliche Materialien bei weitem
• Minimiert den Verlust bei der Energieübertragung
• Deutlich höhere Strombelastbarkeit als Kupferbahnen auf Leiterplatten
• Anpassbare Breite und Dicke für Anwendungen von wenigen Ampere bis zu Hunderten von Ampere
• Ideal für die Stromversorgung von Geräten mit hoher Leistung

Optimierter Temperaturanstieg und effiziente Wärmeableitung

• Wärmeleitfähigkeit von Kupfer: 391 W/(m·K)
• Wissenschaftlich fundierte Konstruktion für schnelle Wärmeübertragung
• Verbesserte natürliche Kühlung durch vergrößerte Luftkontaktfläche
• Kompatibel mit Zwangsluftkühlung und Flüssigkeitskühlsysteme
• Nachgewiesene Wirkung: Senkung des Temperaturanstiegs um 24 °C bei 6-lagigen Leiterplatten
• Verlängert die Lebensdauer der Geräte und verhindert hitzebedingte Leistungseinbußen

Präzisionsfertigung und robuster Schutz

• Oberflächenbehandlung: Galvanische Verfahren - einschließlich Vernickelung, Verzinnung und Verchromung - werden angewandt, um eine dichte Schutzschicht zu bilden, die die Oxidations- und Korrosionsbeständigkeit sowie die Lötbarkeit erheblich verbessert und eine langfristige Zuverlässigkeit in verschiedenen Betriebsumgebungen gewährleistet.
• Kontrolle der Maßgenauigkeit: Ein strenger zweistufiger Prozess mit einer 180°-Richtmaschine und anschließender Präzisionsmaßkontrolle gewährleistet die außergewöhnliche Ebenheit des Produkts. Dadurch wird das Risiko kalter Lötstellen und örtlicher Überhitzung vermieden, was die Zuverlässigkeit der Installation erheblich verbessert.
• Reinigungsbehandlung: Ultraschallreinigung kombiniert mit magnetischem Polieren entfernt effektiv Oberflächengrate und Metallpartikel. Dadurch werden nicht nur die Betriebsrisiken verringert, sondern auch ein optimales Gleichgewicht zwischen baulicher Ästhetik und funktioneller Zweckmäßigkeit erreicht.
• Verpackungsgarantie: Die Verpackung mit Band und Rolle bietet umfassenden Schutz vor Feuchtigkeit, Staub und elektrostatischer Entladung. Sie erleichtert die nahtlose Integration in automatisierte SMT-Bestückungslinien und minimiert gleichzeitig die Gefahr von Transportschäden.

Flexible Anpassung und Anpassungsfähigkeit der Anwendung

Es wird eine breite Palette von Bauformen unterstützt, darunter flache SMT-Typen, SMT-Brücken, lackierte/gekapselte SMT-Typen und durchkontaktierbare Brücken. Die Abmessungen sind je nach Bedarf anpassbar, wobei die Dicke von 0,3 mm bis 4 mm, die Breite von 0,8 mm bis 20 mm und die Länge von 2 mm bis 70 mm reicht. Kundenspezifische Konfigurationen - wie z.B. gelochte Ausführungen oder „Ω“-förmige (bogenförmige) Profile - sind auf Anfrage ebenfalls erhältlich.

Das Produkt arbeitet zuverlässig in einem Temperaturbereich von -55°C bis +170°C und erfüllt sowohl die ROHS-Anforderungen als auch die Anforderungen an die Halogenfreiheit, so dass es sich für die Installation und den Einsatz unter verschiedenen Umgebungsbedingungen eignet.

In diesem typischen Anwendungsbeispiel wird der Temperaturanstieg durch die Verwendung von zwei rechteckigen Stromschienen um etwa 24˚C reduziert (vorher links, nachher rechts). (Bildquelle: Milliohm Electronics)

Anwendungsszenarien und Auswahlrichtlinien

Hauptanwendungsbereiche

• Automobilindustrie / Neue Energie: Schnellladesäulen, Lademodule, Batterieschaltkreise und Motorsteuerungen, die den Anforderungen an Hochstromübertragung und Wärmeableitung gerecht werden
• Industrielle Ausrüstung: Frequenzvariable Motorsteuerungen (VFDs), unterbrechungsfreie Stromversorgungen (UPS), industrielle Motorantriebssysteme und Servoantriebe zur Gewährleistung eines stabilen Betriebs und Überlastschutzes
• Energieversorgungssysteme: Anschlüsse von Umspannwerken, Photovoltaik-Wechselrichtern und Windkraftanlagen, die die Erfassung und Verteilung von Hochspannungsstrom ermöglichen
• Elektronische Geräte: Hochkompakte Stromversorgungsmodule, Leiterplattenbrücken und Stromversorgungsschränke für Kommunikationsbasisstationen zur Optimierung des Schaltungslayouts und der Stromübertragungseffizienz

Wichtige Auswahlrichtlinien

• Anforderungen an die Strombelastbarkeit: Bestimmen Sie die Kupferdicke und -breite der Stromschiene auf der Grundlage des tatsächlichen Betriebsstroms in Übereinstimmung mit der Norm IPC-2152, um eine langfristige Betriebssicherheit zu gewährleisten.
• Montage-Konfiguration: Wählen Sie je nach Anwendungsbedarf - SMT-Typ für automatisierte Montage, Durchkontaktierung für flexibles Platinenlayout und Brückentyp für verbesserte Wärmeableitung.
• Anpassungsfähigkeit an die Umgebung: Für Umgebungen mit hohen Temperaturen oder hoher Luftfeuchtigkeit werden vernickelte oder verchromte Versionen empfohlen. Für Anwendungen, die eine hohe Isolierung erfordern, sind gekapselte oder lackierte Produkte vorzuziehen.
• Strukturelles Design: Die Länge der Stromschiene sollte so gering wie möglich gehalten werden, um ein Verziehen der Leiterplatte zu verhindern. Verwenden Sie versetzte oder kettenartige Anordnungen, um eine gleichmäßige Verteilung der durch den Strom verursachten mechanischen Spannungen zu erreichen.

Zusammenfassung und Schlussfolgerung

Mit ihren Hauptstärken - niedriger Widerstand, hoher Wirkungsgrad, Zuverlässigkeit und kundenspezifische Anpassung - bietet die Stromschiene umfassende Stromübertragungs- und Wärmemanagementlösungen für eine Vielzahl von Branchen - ermöglicht durch eine vollständig integrierte interne Fertigung und strenge Qualitätskontrolle. Komponenten von Milliohm Electronics sind bei DigiKey erhältlich.