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Sinalit® Si3N4

Siliziumnitrid Substrate

Neu ab 2024: Substrate aus Siliziumnitrid für innovative Anwendungen in E-Mobilität. Mit seiner außergewöhnlichen Biegefestigkeit von ≥ 700 MPa, ermöglicht es die Verwendung sehr dicker Kupfermetallisierungen von bis zu 1 mm, selbst bei einer Substratdicke von nur 0,25 mm. Diese bemerkenswerte Eigenschaft eröffnet neue Horizonte für Anwendungen mit Active Metal Brazing (AMB) und Sputter Metal Bonding (SMB), die eine robuste und zuverlässige Leistung erfordern.

Abrissbirne schlägt gegen ein Substrat und zerbricht

Dank der Fähigkeit, Kupfer mit einer Dicke von 1 mm zu verwenden, bietet Siliziumnitrid eine hervorragende Stromtragfähigkeit und Wärmespreizung. Dies ist entscheidend für die Entwicklung kompakter Leistungsmodule, die hohe Leistungsdichten bei gleichzeitig begrenzten äußeren Abmessungen erfordern.

Darüber hinaus punktet Siliziumnitrid mit einer Bruchzähigkeit (Fracture Toughness) von ≥ 6 MPa√m, was für höchste Zuverlässigkeit und Langlebigkeit in Anwendungen wie batteriebetriebenen Elektrofahrzeugen von entscheidender Bedeutung ist. Die herausragende Isolations- und Durchschlagfestigkeit von ≥ 25 kV AC/mm auf dünnen Si3N4-Substraten bietet zusätzliche Sicherheit und ermöglicht die Entwicklung von Leistungsmodule mit hoher Leistungsdichte, ohne Kompromisse bei der Sicherheit einzugehen.

Insgesamt ist Siliziumnitrid von CeramTec die ideale Lösung für Anwendungen in der E-Mobilität, die höchste Leistung, Zuverlässigkeit und Sicherheit erfordern. Seine außergewöhnliche Robustheit, kombiniert mit seiner hervorragenden Biegefestigkeit, Bruchzähigkeit und Isolationsfestigkeit, macht es zur ersten Wahl für die Realisierung von hochleistungsfähigen und kompakten Leistungskomponenten in der nächsten Generation von Elektrofahrzeugen.

Si3N4 Substrate

Die wichtigsten Vorteile

Ein modernes E-Auto fährt an Windrädern vorbei
Substrate aus Siliziumnitrid - Für High-End Performance in der E-Mobilität

Technische Werte & Parameter

Physikalische Eigenschaften  

  • Dichte: ≥ 3,20 g/cm3


Eigenschaften der Oberfläche

  • Ra-Wert: < 0,5 µm


Mechanische Eigenschaften

  • Biegefestigkeit (Doppelring): ≥ 700 MPa
  • E-Modul: > 280 GPa
  • Vickershärte: nicht angegeben

 

Thermische Eigenschaften

  • WAK (Wärmeausdehnungskoeffizient): 2,8 10-6 /K (40-400°C)
  • Spezifische Wärmekapazität: > 0,6 J/g*K (20°C), 0,7 (100°C)
  • Wärmeleitfähigkeit bei 20°C: 80 W/m*K

Elektrische Eigenschaften

  • Dielektrizitätskonstante bei 1 MHz: 8,3
  • Dielektrischer Verlustfaktor bei 1 MHz: 3 (10-3)
  • Durchgangswiderstand bei 20 °C: > 1014 (Ohm cm)
  • Durchschlagfestigkeit: ≥ 25 kV/mm

 

Geometrie 

  • 5,5 "x7,5" x 0,013" (190,5 x 139,7 x 0,32mm)
  • 5,5 "x7,5" x 0,010" (190,5 x 139,7 x 0,25mm)

 

Substrat gelasert

  • Längen- und Breitentoleranz: + 0,2 - 0,05 mm (+/- 0,1 % gelasert)
  • Toleranz der Dicke: +/-10% 

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Materialeigenschaften Sinalit® (engl.)
Siliziumnitrid Si3N4 Substrate
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Keramik-Substrate Einsatzbereiche

Auflistung der Materialien und Märkte der CeramTec Substrat-Lösungen

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CeramTec Substrate im Vergleich

WerkstoffBiegefestigkeit
[Mpa]
CTE
[10^-6/K]
Wärmeleitfähigkeit
[W/mK]
Durchschlagfestigkeit
[kV/mm]
Al2O34506 - 92215
AlN4504 - 617015
ZTA6257 - 92125
Si3N47002 - 48025