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Schlüsselkomponenten für elektronische Anwendungen

Keramische Substrate

Aus keramischen Substraten lassen sich eine Vielzahl unterschiedlicher Schlüsselkomponenten für elektronische Anwendungen (z.B. elektronische Schaltungsträger) herstellen, die in verschiedenen Einsatzbereichen dauerhaft und sicher ihre Funktion erfüllen.

Wir bieten eine breite Palette von Lösungen für Ihre spezifischen Anforderungen, ob Medizintechnik, Telekommunikation, Unterhaltungselektronik, Elektromobilität oder Energieerzeugung - überall werden keramische Substrate aufgrund ihrer thermischen, mechanischen, isolierenden und chemischen Eigenschaften eingesetzt und ermöglichen uns, unsere Welt zu vernetzen und moderne Technologien voranzutreiben.

CeramTec ist Ihr One-Stop-Shop für alle gängigen keramischen Substrate und bietet alles aus einer Hand: Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid (mit einer Biegefestigkeit von 450 Mpa), Zirkonoxid verstärktes Aluminiumoxid ZTAZirkonoxid ZrO2 und seit dem Frühjahr 2024 auch Siliziumnitrid.

Dazu gehören neben den keramischen Substraten auch das Engineering sowie die Laserbearbeitung und Metallisierung der Substrate. Das umfassende One-Stop-Shop-Portfolio an keramischen Werkstoffen ermöglicht es unseren Kunden, alle wichtigen keramischen Substrate von einem europäischen Hersteller aus einer Hand zu beziehen, bei Bedarf zu ergänzen und ihre Lieferketten zu straffen.      

CeramTec Substrate im Vergleich

WerkstoffBiegefestigkeit
[Mpa]
CTE
[10^-6/K]
Wärmeleitfähigkeit
[W/mK]
Durchschlagfestigkeit
[kV/mm]
Al2O34506 - 92215
AlN4504 - 617015
ZTA6257 - 92625
Si3N47002 - 48025

 

Aluminumoxid Substrate

  • Bestes Kosten-/Leistungsverhältnis
  • Das am häufigsten verwendete Substrat in der Hochleistungselektronik
  • Einsatzgebiete: Industrie, Erneuerbare Energien und Fahrzeug-Elektrifizierung

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Übersicht über die Substrate von CeramTec in 2024
Elektronische Substrate

Aluminiumnitrid Substrate

  • Hohe Wärmeleitfähigkeit 
  • CTE (Coefficient for Thermal Expansion) sehr nah an Silizium
  • Einsatzgebiete: Eisenbahn, Industrie, Erneuerbare Energien und LED

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Zirkonoxid verstärkte Aluminiumoxid Substrate

  • Verbesserte Biegefestigkeit
  • Erhöhte Bruchzähigkeit
  • Einsatzgebiete: Industrie, Erneuerbare Energien und Fahrzeug-Elektrifizierung

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Zirkonoxid verstärkte Aluminiumoxid Substrate
Siliziumnitrid-Substrat

Siliziumnitrid Substrate

  • Hohe Biegefestigkeit
  • Hohe Bruchzähigkeit
  • Gute Wärmeleitfähigkeit
  • Einsatzgebiete: Elektro-Fahrzeuge, Fahrzeug-Elektrifizierung, Industrie und Erneuerbare Energien

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Zirkonoxid ZrO2 Substrate

  • Hohe Biegebruchfestigkeit
  • Hohe thermische Isolationsfestigkeit
  • Optimal geeignet für Anwendungen im Bereich Heizen & Sensorik
  • Bewährtes Material in Automobilanwendungen

 

Zirkonoxid verstärktes Aluminiumoxid Substrat
Keramische Substrate der neuen Generation

Leistungen & Vorteile

Verbessertes Wärmemanagement dank der exzellenten Wärmeleitfähigkeit (Thermal Conductivity) und der hohen spezifischen Wärmekapazität (specific heat capacity) unserer keramischen Substrate. Unsere Technologie ermöglicht unseren Kunden zudem die Integration einer dicken Kupfermetallisierung (DCB, AMB oder SMB), wodurch die Wärme effizient in Richtung der Wärmesenke oder des Kühlkörpers (heat sink) abgeleitet wird.

Unsere keramischen Substrate zeichnen sich durch eine hohe Packungsdichte in Bezug auf Größe und Gewicht aus, die durch ihre hervorragende Stromtragfähigkeit (ampacity), ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit (thermal conductivity) und effiziente Wärmespreizung (heat spread) bei einer dicken Kupfermetallisierung durch den Kunden erreicht wird.

Dabei wird das geringe spezifische Gewicht (specific weight) durch die niedrige Rohdichte (bulk density) der Keramik im Vergleich zu beispielsweise Metall beibehalten. Dies macht unsere Keramiksubstrate zur optimalen Wahl für anspruchsvolle Anwendungen, bei denen Effizienz und Leistung im Vordergrund stehen.

Erstklassiges elektromagnetisches Verhalten von Keramik: Dank der herausragenden magnetischen Durchlässigkeit von Keramik bleibt die magnetische Kraftwirkung ungebremst und wird nicht durch die Keramik abgeschwächt.

Herausragende Wärmeleitfähigkeit unserer keramischen Werkstoffe, wie Aluminiumnitrid (AlN), Aluminiumoxid (Al2O3), Zirkonoxid-Aluminiumoxid (ZTA) und Siliziumnitrid (Si3N4).

Dank der außergewöhnlichen Gitterschwingungen in der Keramik (Phononenresonanz), erreichen sie im Vergleich zu Kunststoffen eine bemerkenswerte Wärmeableitung. Diese Eigenschaften machen Keramik zu einer erstklassigen Wahl für hitzeempfindliche Anwendungen.

Erhöhte Langlebigkeit unserer Substrate durch Eigenschaften wie hohe Biegebruchfestigkeit (bending strength) und hohe Bruchzähigkeit bzw. Risszähigkeit (fracture toughness). Unsere Lösungen sind maßgeschneidert, um eine erweiterte Lebensdauer von Power Modulen in Elektroautos (e-mobility power modules) sicherzustellen, oder längere Wartungsintervalle in Windkraftanlagen Power Modulen (wind power modules) zu ermöglichen.

Die chemisch inerten, korrosionsbeständigen, katalytischen und biokompatiblen Eigenschaften von Keramik wie bei Al2O3, ZTA, AlN und Si3N4 bieten unseren Kunden eine hohe chemische Beständigkeit.

Mechanische Beständigkeit durch große elastische Steifigkeit zeichnen unsere Substrate aus. Sie bieten eine außergewöhnliche Festigkeit bei Druckbelastungen sowie eine hohe Härte und Verschleißbeständigkeit. Selbst bei hohen Temperaturen behalten unsere Materialien ihre Form und ihre Eigenschaften, und das bei einer im Vergleich zu Metall geringen Dichte.

Herausragende elektrische Isolierfähigkeit von Keramik, die durch den höchsten Durchgangs- und Flächenwiderstand (volume resistivity) erreicht wird.

Hohe Dielektrizitätskonstante (dielectric constant) von Keramik, die sich aus der hervorragenden Polarisierbarkeit dieses Materials im elektrischen Feld ergibt.

Die hervorragende Eignung für den Einsatz im Hochfrequenzbereich wird durch einen niedrigen dielektrischen Verlustfaktor (dielectric loss factor oder tan delta) der keramischen Werkstoffe gewährleistet. Ein niedriger dielektrischer Verlustfaktor ist von entscheidender Bedeutung, um sicherzustellen, dass das Material minimale Energieverluste und geringe Dämpfungseffekte bei Hochfrequenzsignalen aufweist. Dies führt zu einer verbesserten Effizienz und Leistungsfähigkeit von Hochfrequenzkomponenten und -systemen.

 

Alles aus einer Hand

Gelaserte und metallisierte Substrate

Bei CeramTec fertigen und bearbeiten wir keramische Substrate je nach Anwendungsgebiet, Werkstoff, Geometrie und Stückzahl mit verschiedenen Verfahren: Vom Stanzen, Lasern und Trockenpressen bis hin zu verschiedenen Hartbearbeitungsverfahren.

Darüber hinaus metallisieren wir die Substrate auch selbst, so dass sie sich hervorragend für die direkte Bestückung mit elektronischen Bauelementen eignen. Die Metallisierungs-Pasten werden von uns selbst entwickelt und zeichnen sich durch hohe Haftfestigkeit, guten Lotfluss und hervorragende Beständigkeit in Lotbädern aus. Dabei wird eine leitfähige Schicht auf das Substrat aufgebracht, um die Leiterbahnen und Anschlüsse für die elektronischen Bauteile zu schaffen und das Substrat vor Korrosion oder anderen Umwelteinflüssen zu schützen.

RoHS-Zertifizierung

Eine wichtige Voraussetzung für die erfolgreiche Zusammenarbeit mit der Elektronikindustrie sind Werkstoffe, die den hohen Anforderungen in der Elektronik gerecht werden.

CeramTec bietet hier weltweit führende keramische Spitzenwerkstoffe für die Dickschicht- und Dünnschicht-Technologie und stellt für Ihre individuellen  Anforderungsprofile optimale Keramik-Werkstoffe zur Verfügung.

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Broschüren & Datenblätter

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DEEN
Laserbearbeitung von keramischen Substraten
Leistungsstarke Lasertechniken
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Substrat Datenblatt: Zirkonoxid verstärktes Aluminiumoxid ZTA (engl.)
Materialeigenschaften ZTA
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Substrat Datenblatt: Sinalit® (engl.)
Siliziumnitrid Si3N4 Substrate
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Substrat Datenblatt: Alunit AlN HP (engl.)
Materialeigenschaften Aluminiumnitrid
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Lasern von Keramiken
Lösungen für Miniaturisierungstrends in der Mikroelektronik
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Datenblatt - Hochleistungskeramiken für elektronische Anwendungen (engl.)
Materialeigenschaften von Rubalit®, Alunit® (Aluminiumnitrid AlN) und Zirkolit®
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Weiterführende Links und Informationen

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