Das 4-Zoll-Cerapad-Substrat im Hintergrund besteht aus 4624 einzelnen Pads. Im Vordergrund ist eine Cerapad-Matrix für 256 LEDs zu sehen.

Das 4-Zoll-Cerapad-Substrat im Hintergrund besteht aus 4624 einzelnen Pads. Im Vordergrund ist eine Cerapad-Matrix für 256 LEDs zu sehen. TDK

Die Anforderungen an den ESD-Schutz sowohl in Smartphones als auch in Automobilen wachsen. Gerade LED-Systeme in Kraftfahrzeug-Scheinwerfern und in Blitzlichtern von Smartphone-Kameras sind auf einen verbesserten ESD-Schutz angewiesen. Gleiches gilt für hochempfindliche ICs in elektronischen Steuergeräten von Kraftfahrzeugen sowie in Smartphones und Tablets.

Mit Cerapad hat TDK ein dünnes Substrat mit integriertem ESD-Schutz entwickelt: Das Substrat basiert auf einer neuartigen, bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen gesinterten ZnO-Keramik sowie einer Vielschichttechnologie. Da Cerapad als funktionaler keramischer Wafer mit einem in die Vielschichtstruktur integrierten ESD-Schutz konzipiert wurde, ist das Substrat ein sehr guter LED-Träger. Darüber hinaus lassen sich damit kundenspezifische Chip-Scale Packages (CSP) für LED-Standardelemente in den Bauformen CSP1515 bis CSP0707 realisieren. Von Vorteil ist auch der niedrige thermische Ausdehnungskoeffizient von Cerapad (6 ppm/mK), der nahezu identisch ist mit dem von LEDs. Dadurch entstehen bei einem Temperaturwechsel fast keine mechanischen Spannungen zwischen Substrat und LED.

Mit Cerapad kann auf diskrete ESD-Bauelemente verzichtet werden, womit sich die Montagedichte der LEDs erhöhen lässt. Die ESD-Festigkeit des Substrats von bis zu 25 kV übertrifft die 8 kV von Zener-Dioden um mehr als das Dreifache. Darüber hinaus zeichnet sich das Keramiksubstrat durch eine hohe Wärmeleitfähigkeit von 22 W/mK aus. Damit übertrifft Cerapad auch bei diesem Parameter herkömmliche Träger um mehr als das Dreifache – und ist mit einer Stärke von nur 300 µm bis 400 µm deutlich dünner. Ähnlich wie bei Leiterplatten ist mit Cerapad eine innere Umverdrahtung über Vias möglich. In der Regel bestehen Matrix-LEDs heute aus mehreren, in Reihe geschalteten Ein- und Zweifach-LEDs. Das Cerapad-Modul erlaubt nun, neuartige LED-Matrix-Arrays mit mehreren Hundert einzeln ansteuerbaren LED-Lichtpunkten zu schaffen. Entwickler können mit dieser Technologie neuartige hochauflösende Lichteffekte auf engstem Raum etwa in Multi-LED-Blitzlichtern von Smartphones realisieren oder in adaptiven Scheinwerfern von Kraftfahrzeugen, womit sich für die Insassen deren Sicherheit erhöht.