Der Keramikspezialist CeramTec stellte in der vergangenen Woche auf der internationalen Fachmesse PCIM in Nürnberg ein neues Hochleistungssubstrat vor: AlN HP. AlN steht für
Aluminiumnitrid, ein Material, das sich mit einer hervorragenden thermischen
Leitfähigkeit für den Einsatz in Leistungswandlern im Schienenfahrzeugbau oder im Bereich der neuen Energien empfiehlt. HP steht für High Performance und drückt die sehr gute Biegebruchfestigkeit von 450 MPa (Megapascal) aus.
Mit der Entwicklung von AlN HP und weiterer für dieses Jahr angekündigter Hightech-Substrate reagiert CeramTec auf die Trends zur beschleunigten Dekarbonisierung und Elektrifizierung vieler Industriezweige. Die dafür benötigten Leistungselektronik-Module müssen mit den erweiterten Einsatzmöglichkeiten immer höheren Anforderungen gerecht werden, was zum Beispiel die Temperaturbeständigkeit oder die Miniaturisierung angeht.
Bei dem neuen Substrat AlN HP konnten die CeramTec-Entwickler die Biegebruchfestigkeit gegenüber der Vorgängergeneration der AlNSubstrate um über 40 Prozent steigern. Um das zu erreichen, seien zwei Jahre Entwicklungszeit in das Keramiksubstrat eingeflossen. Dazu David Haßler, Portfolio Manager Electronics bei CeramTec:“Eine hohe Biegebruchfestigkeit stellt sicher, dass sich die leitende Metallisierung auch bei extremen Thermozyklen nicht vom Keramiksubstrat ablöst und die Leistungswandler damit sehr langlebig sind. Um das zu gewährleisten, haben wir bei AlN HP ausgedehnte Life Cycle-Testreihen durchführen lassen – erfolgreich natürlich.“
Die Biegebruchfestigkeit kommt direkt der Dauerbelastbarkeit der endmontierten Leistungsmodule zugute. Keramiksubstrate wie AlN HP weisen eine deutlich höhere thermische Leitfähigkeit bei gleichzeitig besserer Temperaturbeständigkeit und Isolationsfähigkeit als beispielsweise PCB-Materialien auf. Damit eignen sich solche Materialien auch für den Einsatz in passiven Bauelementen, Highpower-LEDs oder Chip-Widerständen.
Auf die Frage warum sich die Hersteller von Leistungselektronik das neue Keramiksubstrat AlN HP genau anschauen sollten, gibt David Haßler folgende Antwort: „Aluminiumnitrid ist immer noch eines der besten zu einem vernünftigen Preis verfügbaren Materialien, was die thermische Performance betrifft. Power-Module werden immer leistungsstärker. Wenn höhere Ströme gewandelt werden müssen, führt das allerdings auch zu mehr Verlustwärme in den gleichzeitig kleiner werdenden Modulen. AlN HP bedient die daraus abgeleiteten Anforderungen bezüglich der zunehmenden Leistungsdichten hervorragend.“
CeramTec launcht das Produkt als Substrat im Masterplate-Format von 138,0 x 190,5 x 0,635mm. D-Muster zur Qualifizierung sind ab sofort verfügbar. Das Unternehmen wird in Zukunft auch andere Dicken anbieten.
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