Marcin Mierzejewski über Thermal-Management-Lösungen für SiC
Siliziumkarbid- (SiC) und Galliumnitrid-Halbleiter (GaN) gewinnen zunehmend an Bedeutung für die Entwicklung moderner Leistungselektroniksysteme. Wie Marcin Mierzejewski von KERAFOL Keramische Folien GmbH & Co. KG in einem Interview mit Evertiq erläutert, eröffnen diese Technologien Ingenieuren neue Möglichkeiten – von der Miniaturisierung von Komponenten über die steigenden Anforderungen an Rechenleistung bis hin zur Bewältigung höherer Leistungsdichten.
Diese Vorteile bringen jedoch erhebliche thermische Herausforderungen mit sich. Ein Beispiel sind topseitig gekühlte Bauelemente, die sich sehr schnell erhitzen. Zwar weisen SiC-Bauteile eine höhere Effizienz und bessere intrinsische Wärmeleitfähigkeit als Silizium auf, doch gerade diese Eigenschaften führen zu einem Paradoxon: Systeme lassen sich deutlich verkleinern, Schaltfrequenzen erhöhen und mehr Leistung auf kleinerem Raum unterbringen – wodurch die Leistungsdichte steigt und die lokale Wärmeabfuhr schwieriger wird.
„Ein Temperaturanstieg – insbesondere im Dauerbetrieb – wirkt sich negativ auf die Lebensdauer der Bauteile aus. Effektive Kühlung ist daher entscheidend. Die Herausforderung besteht darin, möglichst dünne Materialien von etwa 50 bis 200 Mikrometern einzusetzen, die gleichzeitig einen geringen thermischen Widerstand, hohe mechanische Festigkeit und ausreichende elektrische Isolation bieten“, erklärt Mierzejewski.
Lösungen für das Wärmemanagement finden inzwischen in zahlreichen Industriezweigen Anwendung. Die Nachfrage werde vor allem durch Robotik, künstliche Intelligenz, Energiespeicher-Managementsysteme (BMS), Hochleistungselektronik wie Wechselrichter oder IGBT-Module sowie den Automobilsektor mit ECU-Systemen getrieben.
„Standardprodukte von der Stange können den Anforderungen heutiger Lösungen nicht immer gerecht werden. Der Trend geht klar in Richtung neuer Materialentwicklungen mit Fokus auf Effizienz, die am Markt noch nicht weit verbreitet sind. Als Hersteller arbeiten wir eng mit den F&E-Zentren zahlreicher Unternehmen zusammen und entwickeln unsere Komponenten auf Basis des dortigen Feedbacks“, so Mierzejewski weiter.
Seine Einschätzungen zu Thermal-Management-Lösungen wird Marcin Mierzejewski auch auf der kommenden Evertiq Expo in Warschau am 23. Oktober vorstellen.