Anforderungen und Herausforderungen in der Leistungselektronik
In seinem Artikel „Power Electronics Market Needs & Manufacturing Challenges“ analysiert Hans Ulrich Voeller, Senior Product Manager Substrates bei CeramTec, die wachsenden Anforderungen an elektronische Substrate für (elektrische) Hochleistungsmodule angesichts der weltweiten Elektrifizierungs- und Dekarbonisierungstrends. Gleichzeitig beleuchtet er die Materialauswahl und Fertigungsherausforderungen für deren zuverlässige Herstellung.
Das erwartet Sie in diesem Whitepaper:
Wachstum der Leistungselektronik durch grüne Technologien: Der weltweite Markt für Leistungselektronik soll bis 2033 auf über 70 Mrd. USD anwachsen, angetrieben durch Elektromobilität, erneuerbare Energien, Industrieelektrifizierung und energieeffiziente Konsumgüter.
Materialwahl entscheidend für Zuverlässigkeit: Klassische Substrate wie Aluminiumoxid (Al2O3) stoßen bei steigender Leistungsdichte an ihre Grenzen. Materialien wie Aluminium-Nitrid (AlN), Zirkonoxidverstärktes Aluminiumoxid (ZTA) und vor allem Siliziumnitrid (Si₃N₄) bieten bessere thermische und mechanische Eigenschaften für moderne Anwendungen.
Substratqualität ist kritisch für Modullebensdauer: Selbst mikroskopisch kleine Defekte in keramischen Substraten können zu vorzeitigen Ausfällen führen, weshalb höchste Anforderungen an Materialreinheit, Oberflächeninspektion und elektrische Prüfungen gestellt werden.
Automatisierte Fertigung und Prüfprozesse als Erfolgsfaktor: CeramTec setzt auf hochautomatisierte Prozesse wie optische 2D/3D-Inspektion, Hochspannungsprüfungen und KI-gestützte Fehlerdetektion zur Sicherstellung gleichbleibender Qualität bei großen Stückzahlen.
Markttrends erfordern kontinuierliche Innovation: Die Miniaturisierung und steigende Leistungsdichte von Powermodulen fordern laufende Weiterentwicklung sowohl der keramischen Materialien als auch der Herstellungsverfahren, um zukünftige Anforderungen zu erfüllen.
