Keramiksubstrate von Rogers Hochspannungsfest und zuverlässig zugleich

Substrate für Wärmemanagement-Lösungen
Substrate für Wärmemanagement-Lösungen

Für den Einsatz in der Leistungselektronik stellt Rogers neue Substrate aus seinem Curamik-Produktsegment vor. Mit Wärmeleitfähigkeiten von mehr als 170 W/(m∙K) bieten die Thermal-AMB-Substrate eine ähnlich thermische Leistungsfähigkeit wie DBC-Substrate – aber mit deutlich höherer Zuverlässigkeit.

Die Substrate der Familie "Curamik Thermal AMB" sind geeignet für Anwendungen, bei denen hohe Zuverlässigkeit oder Hochspannungsfestigkeit die entscheidenden Punkte im Lastenheft darstellen. Solche Anwendungen finden sich nach Angaben von Rogers in vielen zukunftsträchtigen Technikfeldern – beispielsweise in Spannungsumrichtern für Windkraftanlagen, in der Hochvolt-Gleichspannungsübertragung im Rahmen von Smart-Grid-Konzepten, sowie in den Bereichen Antriebsstrang und Bordnetz bei Bahnfahrzeugen.

Den Anforderungen dieser Einsatzfelder werden die neuen curamik Thermal-AMB-Substrate durch sorgfältig aufeiander abgestimmte Eigenschaften gerecht. Dazu gehört zunächst der Aufbau: Eine Lage von 0,3 mm reinen Kupfers ist über das AMB-Lötverfahren (Active Metal Brazing) mit einer 1 mm starken, wärmeleitfähigen Aluminiumnitrid-Keramik (AlN) verbunden. Weitere Eigenschaften sind die sehr gute Wärmespreizung aufgrund der dicken Kupfermetallisierung (300 µm typ.) sowie eine zulässige Betriebsspannung von 1,7 kV.

Der angepasste Wärmeausdehnungskoeffizient des Keramiksubstrats auf die darauf aufgebauten Halbleiterbauelemente in COB-Technik (Chip-on-Board) reduziert den mechanischen Stress der wertvollen Hableiter. Weitere Merkmale sind eine hohe Ablösefestigkeit von mehr als 10 N/mm, eine hohe Stromtragfähigkeit infolge der dicken Kupferbeschichtung und ein sehr hoher Isolationswiderstand zwischen den Kupferleitbahnen von mehr als 10 GΩ.