Dr. Philip Lessner, CTO von KEMET Fortschritt bei Kondensatoren

Unterstützung durch Software-Werkzeuge wird immer wichtiger

KEMET bietet eine Vielzahl von Softwaretools für seine Kunden. Können Sie uns bitte sagen, welche? Und warum sind diese so wichtig?

Mit unserer Software K-SIM können Ingenieure das Verhalten unserer Kondensatoren unter einer Vielzahl von Frequenz-, Temperatur- und Spannungsbedingungen simulieren. In den letzten Jahren haben wir K-SIM von einer Windows-Version auf eine webbasierte Plattform migriert. Sie läuft somit auf jedem Browser - Desktop oder mobil - und kann aus der KEMET-App heraus verwendet werden. Die Komponenten-Datenbank wird regelmäßig aktualisiert. Ingenieure können eine Vielzahl von Ansichten verwenden, um Informationen zu Impedanz, Kapazität, ESR, ESL, Ripplestrom und anderen Parametern in Abhängigkeit von der Frequenz, Temperatur und Spannung zu erhalten. Diese Informationen können ihnen helfen, das richtige Produkt für ihre Bedürfnisse auszuwählen. Es gibt auch eine Chat-Funktion auf der App. Wenn ein Ingenieur nach einer Simulation eine Frage hat, kann er von unserem technischen Team schnell eine Antwort erhalten.

Wir verfügen über Designtools, um kundenspezifische Komponenten zu entwerfen. Die Ansys-HFSS-Software für die ESL-Simulation habe ich bereits erwähnt. Wir verwenden auch ein anderes Ansys-Modul für das thermische Design, um die Hotspot-Temperatur in Filmkondensatoren zu simulieren. Dies ist wichtig bei auf Polypropylen basierenden Komponenten, da ihre Temperaturfestigkeit begrenzt ist, sie aber oft hunderte Ampere an Ripplestrom handhaben müssen.

Mit Component Edge bieten wir ein modernes Suchwerkzeug, um die richtige Komponente schneller zu finden. Es umfasst nicht nur die sechs Millionen Teilenummern von uns, sondern auch zig Millionen Teile von Mitbewerbern. Wir kennen deren Parameter und so kann das Tool direkte Alternativen liefern oder auch Unterschiede herausstellen. Zusätzlich kann Component Edge eine Vielzahl von Textzeichenfolgen dekodieren. Diesen Text können Sie verwenden, um entweder eine Komponente zu identifizieren, oder Sie starten eine Suche mit den richtigen Filtereinstellungen. Eine nicht so offensichtliche Funktion sind die spezifischen Datenblätter für unsere Teilenummern, die detaillierte Informationen für ein bestimmtes Bauteil liefern. Schließlich können Kunden eine bauteilspezifische STEP-Datei herunterladen, um dessen Platzierung in 3D zu überprüfen. 

Wenn Sie fünf Jahre vorausblicken, wie werden Kondensatoren dann aussehen? 

Die oben genannten drei Schlüsseltrends werden sich fortsetzen. Darüber hinaus verlangen unsere Kunden kleinere und dünnere Produkte. So arbeiten wir an Polymer-Tantal- und Polymer-Aluminiumkondensatoren mit weniger als 0,7 Millimeter Höhe im Facedown-Gehäuse und mit weniger als 0,5 Millimeter Höhe für fortschrittlichere Gehäusebauformen. Irgendwann kann dies zu Produkten führen, die direkt in die Platine oder das Halbleitergehäuse eingebettet sind. Die Übernahme von Tokin positioniert uns als führendes Unternehmen in der Miniaturisierung von Polymer-Tantal-Komponenten.

Ich sehe auch einen Trend zu höheren Spannungen – vor allem beim Automobil und in der Cloud-Infrastruktur. Aufgrund höherer Leistungsanforderungen bewegen sich diese Segmente von bislang zwölf Volt als Bus-Spannung hin zu 48 Volt, um die Kupferverluste in Grenzen zu halten. Für viele dieser Anwendungen eignen sich Polymer-Tantal-, Polymer-Aluminium- und Keramikkondensatoren mit Klasse-1-Dielektrika. Wir bei KEMET haben bereits Bauteile für 63 und 75 Volt freigegeben oder entwickeln sie derzeit. 

Erzählen Sie uns etwas über das Einbetten von Kondensatoren in die Leiterplatte.

Keramikkondensatoren in eine Leiterplatte einzubetten ist kein gangbarer Weg, da diese bei einer Dicke von nur 0,3 Millimetern sehr zerbrechlich und daher anfällig für Rissbildung wären. Bei unserer KAP-Technologie ist ein Tantal- oder Aluminium-Kondensatorelement in einem FR4-ähnlichen Material sandwichartig verklebt, sodass das Kondensatorgehäuse mit der thermischen Ausdehnung einer Leiterplatte übereinstimmt. Am Ende sind solche Kondensatoren nur noch 0,35 bis 0,25 Millimeter dick. Und sie sind sehr flexibel, weshalb sie in flexibler Elektronik wie Wearables, Smart Patches oder Smartcards eingesetzt werden können.

Zum Schluss noch eine persönliche Frage: Was gefällt Ihnen am meisten am Arbeiten mit passiven Komponenten im Allgemeinen und Kondensatoren im Besonderen?

Viele erkennen nicht die Menge an Materialwissenschaft und Technik, die an der Entwicklung und Herstellung von Kondensatoren beteiligt sind. Zwar lässt sich ein Kondensator auf zwei leitenden Elektroden reduzieren, die durch ein Dielektrikum getrennt sind. Aber diese einfache Beschreibung wird der Arbeit nicht gerecht, die bei der Auswahl dieser Materialien und Herstellung von Milliarden von Kondensatoren pro Jahr stecken – und das zu einem Preis, den unsere Kunden akzeptieren. Unsere Kondensatoren verwenden fast die Hälfte der Elemente im Periodensystem. Und unsere technischen Teams sind ständig bemüht, neue Materialkombinationen zu finden, um den Bedürfnissen unserer Kunden gerecht zu werden. 

Dr. Lessner, vielen Dank für das Interview.

Das Interview führte Ralf Higgelke.