Aplikasi Substrat Seramik Alumina dalam Bahan Antara Muka Terma (TIM) dan Lapisan Penebat Struktur

Dalam elektronik berkuasa tinggi dan sistem pencahayaan LED, menguruskan haba sambil memastikan penebat elektrik adalah penting untuk kebolehpercayaan. Bahan antara muka terma (TIM) mengisi jurang udara antara sumber haba dan sink haba, meningkatkan aliran haba, dan lapisan penebat struktur menyediakan pengasingan elektrik yang teguh dan sokongan mekanikal.Substrat seramik aluminaberfungsi secara unik kedua-dua peranan sebagai antara muka terma dielektrik - mereka mengalirkan haba dengan cekap seperti TIM manakala penebat elektrik seperti penebat khusus. Gabungan kekonduksian terma yang tinggi dan kekuatan dielektrik yang tinggi ini sukar dicapai dengan bahan konvensional, menjadikan seramik alumina (Al₂O₃) semakin penting dalam aplikasi daripada pemacu LED kepada modul kuasa voltan tinggi. Jurutera dalam lampu LED, elektronik kuasa, bekalan kuasa perubatan dan pembungkusan semikonduktor bertukar kepada substrat seramik alumina dan kebolehpercayaan haba jangka panjang.

Substrat seramik alumina dinilai untuk keseimbangan prestasi terma, elektrik dan mekanikal:

Kekonduksian Terma Tinggi

96% aluminamenawarkan sekitar ≥24 W/m·K kekonduksian terma – jauh lebih tinggi daripada penebat polimer biasa (yang selalunya <5 W/m·K). Ini bermakna alumina secara cekap menyebarkan haba daripada komponen panas ke sink haba. Ia boleh beroperasi pada suhu tinggi (takat lebur alumina ialah ~2050 °C), jauh melebihi had bahan berasaskan polimer, menjadikannya sesuai untuk peranti yang berjalan panas atau dalam persekitaran yang keras.

Penebat Elektrik Cemerlang

aluminaialah penebat elektrik dengan kekuatan dielektrik selalunya melebihi 17 kV/mm. Dari segi praktikal, asubstrat alumina nipisboleh menahan beribu-ribu volt tanpa kerosakan. Rintangan isipadunya ialah ≥10^14 Ω·cm, memastikan arus bocor yang minimum. Selain itu, kehilangan dielektrik alumina adalah sangat rendah, yang penting dalam litar frekuensi tinggi atau RF. Prestasi dielektrik yang kuat ini membolehkan substrat alumina menyediakan pengasingan voltan tinggi dalam modul kuasa dan bekalan kuasa.

Kekuatan Mekanikal yang Tinggi dan Kestabilan

Seramik aluminaadalah keras. Substrat alumina 96% biasanya mempunyai kekuatan lentur ≥350 MPa, bermakna ia boleh mengendalikan tekanan mekanikal dan tekanan pelekap tanpa retak (selagi ia disokong dengan betul). Ia tahan haus, lengai secara kimia, dan pada asasnya mempunyai penyerapan air 0%, jadi ia tidak akan membengkak atau merosot dalam keadaan lembap. Pekali pengembangan haba alumina adalah lebih rendah daripada logam, yang membantu mengurangkan tekanan haba dalam bungkusan. Tidak seperti filem mika atau plastik, substrat alumina tidak menua atau menjalar dari semasa ke semasa dan boleh menahan kitaran haba tanpa kehilangan integriti.

Suhu Tinggi dan Rintangan Alam Sekitar

Alumina kekal stabil pada suhu melebihi 300 °C, manakala banyak penebat polimer (seperti polimida atau silikon) mula merosot melebihi 150-200 °C. Ia tidak mudah terbakar dan sering memenuhi UL 94V-0 tanpa bahan tambahan. Alumina juga tahan kakisan – ia tidak bertindak balas dengan kebanyakan bahan kimia atau lembapan. Ini menjadikannya sesuai untuk persekitaran yang keras dan aplikasi kebolehpercayaan tinggi (cth. petak enjin automotif atau elektronik kuasa industri) di mana bahan PCB standard atau pad berasaskan silikon mungkin gagal.

Kos-Efektif untuk Seramik

Walaupun alumina lebih mahal daripada papan FR-4 atau kepingan mika ringkas, ia jauh lebih berpatutan daripada seramik eksotik seperti aluminium nitrida (AlN). Ia memberikan nisbah harga kepada prestasi yang baik: anda mendapat prestasi terma dan kebolehpercayaan yang jauh lebih baik daripada polimer, pada kos yang berpatutan untuk aplikasi berprestasi tinggi. Keseimbangan ini menjadikan alumina pilihan praktikal apabila bahan prestasi tulen (seperti AlN atau BeO) tidak dibenarkan.

 Ringkasnya, substrat seramik alumina menggabungkan pengaliran haba yang baik, penebat elektrik yang hebat, keteguhan mekanikal dan kestabilan haba. Sifat-sifat ini menyokong peranannya sebagai kedua-dua TIM dan lapisan struktur penebat dalam pemasangan elektronik.

BagaimanaSubstrat Seramik AluminaFungsi dalam Aplikasi TIM

Substrat seramik alumina boleh berfungsi sebagai bahan antara muka haba sementara juga berfungsi sebagai lapisan penebat struktur dalam peranti. Begini cara ia berfungsi:

Mekanisme Pengaliran Terma

Apabila digunakan sebagai aTIM (contohnya, sebagai pad atau substrat antara peranti kuasa dan heatsink), kekonduksian haba alumina yang tinggi membolehkan haba mengalir dengan cepat melaluinya. Substrat seramik menggantikan atau melengkapkan TIM yang lebih lembut dengan menyediakan laluan haba terus dengan rintangan haba yang lebih rendah daripada pad tebal atau celah udara. Pad alumina nipis, walaupun setebal 0.5–1 mm, mengalirkan haba dengan cekap daripada tapak transistor atau modul LED ke dalam sinki haba.

Penebat Elektrik dan Pengasingan Dielektrik

Substrat aluminaserentak bertindak sebagai penebat dielektrik. Dalam penggunaan biasa, lapisan alumina terletak di antara komponen voltan tinggi dan heatsink atau casis yang dibumikan. Ia selamat mengasingkan kedua-duanya, menahan voltan tinggi (mengikut susunan kilovolt) tanpa kerosakan. Dwi fungsi ini - memindahkan haba sambil menyekat elektrik - inilah yang menjadikan alumina sebagai "antara muka terma dielektrik". Dalam modul kuasa, sebagai contoh, substrat seramik boleh membawa haba dari cip IGBT sambil menebatnya daripada plat tapak logam. Oleh itu, lapisan alumina berfungsi sebagai lapisan penebat struktur dalam timbunan, menggantikan bahan seperti mika, epoksi, atau filem polimida yang secara tradisinya digunakan semata-mata untuk pengasingan elektrik.

Sokongan Struktur

Tidak seperti pes atau gel TIM, substrat seramik adalah bahan struktur tegar. Ia menambah kestabilan mekanikal: komponen boleh dipasang terus pada substrat alumina (dipateri atau dilekatkan dengan klip) dan substrat boleh diskrukan atau diapit pada heatsink atau kepungan. Substrat alumina sering bertindak sebagai pembawa fizikal litar - contohnya, dalam litar filem tebal hibrid atau modul kuasa, substrat alumina ialah kedua-dua papan litar dan penyebar haba. Walaupun sebagai pad penebat kendiri (seperti di bawah transistor), pad seramik menyediakan sandaran pepejal yang tidak akan berubah bentuk di bawah tekanan. Ini boleh meningkatkan ketekalan pemasangan (tidak perlu risau tentang pemampatan pad atau bleed-out). Walau bagaimanapun, menjadi tegar bermakna permukaan harus rata dan selari; mengenakan tekanan sekata adalah penting untuk mengelakkan keretakan seramik atau peranti. Dengan pemasangan yang betul (menggunakan skru dengan pencuci bahu atau klip spring), pad penebat alumina agak tahan lama dan "tidak mudah pecah" dalam penggunaan biasa. Mereka mengekalkan faktor bentuk dan prestasinya walaupun di bawah daya pengapit yang tinggi dan kitaran suhu, tidak seperti mika yang boleh retak atau pad silikon yang boleh menjalar.

Ciri-ciri Antaramuka

Seramik aluminaTIM biasanya datang dalam bentuk yang digilap atau berlapis untuk meminimumkan kekasaran permukaan. Kemasan permukaan ini membantu mencapai sentuhan haba yang baik. Dalam sesetengah reka bentuk, substrat alumina mungkin mempunyai kesan logam atau pad pateri (cth, kuprum terikat terus pada alumina dalam modul kuasa), jadi ia berfungsi sebagai kedua-dua litar dan TIM. Dalam kes lain, ia adalah kepingan seramik kosong yang digunakan semata-mata sebagai penebat – contohnya, pad haba seramik untuk pakej transistor standard (TO-220, TO-247, dsb.) dipotong mengikut bentuk untuk lubang pelekap dan hanya dimasukkan antara transistor dan heatsink. Pad penebat seramik alumina (putih) untuk transistor kuasa menawarkan antara muka penebat elektrik berkekonduksian terma tinggi. Pad terma seramik tegar ini menggantikan mika dan gris, memberikan penyelesaian TIM yang lebih bersih dan tahan lama. Pad alumina sedemikian membenarkan haba mengalir ke dalam sink haba sambil mengekalkan pengasingan, dengan berkesan melaksanakan peranan yang sama seperti pad celah silikon atau mika+gris, tetapi dengan satu kepingan kukuh. Hasilnya selalunya suhu simpang yang lebih rendah dan prestasi frekuensi tinggi peranti yang lebih baik, kerana seramik mempunyai galangan haba yang lebih rendah dan memperkenalkan gandingan kapasitif yang kurang daripada penebat polimer fleksibel.

 Substrat seramik alumina berfungsi sebagai penyelesaian TIM pelbagai rupa: mereka mengalirkan haba seperti pad terma khusus, penebat seperti lapisan dielektrik, dan menambah kestabilan mekanikal sebagai tapak pelekap pepejal. Gabungan unik ini memperkemas pengurusan haba dan penebat dalam satu komponen.

Aplikasi Biasa

Substrat seramik alumina didapati digunakan di banyak industri di mana penyejukan yang cekap dan penebat elektrik mesti wujud bersama. Berikut ialah beberapa senario aplikasi biasa dan sebab alumina dipilih:

 Modul Pemacu LED dan Pencahayaan

LED kecerahan tinggi dan litar pemacunya menghasilkan haba yang ketara dalam pemasangan padat. Substrat alumina sering digunakan sama ada sebagai papan pelekap LED atau sebagai penebat untuk elektronik pemandu. Sebagai contoh, pemasangan LED COB (Chip-On-Board) kerap menggunakan alumina atau seramik yang serupa sebagai bahan papan, yang kedua-duanya menyebarkan haba dan menebat LED daripada selongsong logam. Begitu juga, modul pemacu kuasa LED (penukar AC/DC untuk pencahayaan) menggunakan plat penebat alumina untuk mengasingkan bahagian voltan tinggi daripada sink haba. Kekonduksian haba seramik yang tinggi meningkatkan jangka hayat LED dengan memastikan persimpangan sejuk, dan penebatnya membolehkan modul LED dipasang pada perumah logam dengan selamat. Litar pemacu LED dibina di atas substrat seramik alumina bulat untuk pelesapan haba yang cekap dan penebat voltan tinggi. Dalam pencahayaan LED, menggunakan lapisan penebat seramik alumina boleh mengurangkan keperluan untuk sink haba atau kipas tambahan, membolehkan reka bentuk lampu padat. Kebolehpercayaan seramik (tiada pengeringan atau penuaan) amat dihargai dalam sistem LED yang mesti berjalan selama puluhan ribu jam.

Modul Kuasa Semikonduktor (IGBT/MOSFET dan Modul Kuasa OEM)

Mungkin penggunaan substrat alumina yang paling meluas adalah dalam modul kuasa – contohnya, modul penyongsang IGBT, modul jambatan MOSFET dan unit kawalan kuasa automotif. Modul ini selalunya menggunakan DBC (Direct Bonded Copper) atau binaan serupa di mana lapisan seramik alumina diapit di antara corak kuprum dan plat tapak logam. Alumina berfungsi sebagai antara muka terma dielektrik: ia membawa haba daripada peranti semikonduktor ke plat asas atau heatsink, sambil menahan voltan bas DC yang tinggi (600 V, 1200 V atau lebih dalam penyongsang EV). Dalam modul sedemikian, substrat seramik alumina memastikan setiap mati kuasa diasingkan secara elektrik daripada heatsink tanpa memerlukan penebat mika atau pad yang berasingan. Mereka juga mempamerkan kapasitans parasit yang rendah, yang bermanfaat untuk pensuisan frekuensi tinggi (gandingan EMI yang dikurangkan). Jurutera OEM modul kuasa lebih suka alumina untuk rekod prestasinya yang terbukti - 96% alumina adalah kos efektif dan mempunyai prestasi terma yang mencukupi untuk banyak reka bentuk. Untuk ketumpatan kuasa yang lebih tinggi, sesetengah mungkin menggunakan seramik AlN, tetapi alumina kekal popular untuk kebanyakan modul industri dan automotif kerana kebolehpercayaan yang tinggi dan kekuatan mekanikal semasa berbasikal. Selain itu, CTE alumina lebih dekat dengan bahan semikonduktor daripada hamparan logam mengurangkan tegasan haba pada sambungan pateri dalam modul ini.

Bekalan Kuasa dan Elektronik Voltan Tinggi

Bekalan kuasa AC-DC (termasuk untuk peranti perubatan dan peralatan industri) selalunya memerlukan penebat antara komponen voltan tinggi dan casis atau sinki haba. Plat penebat seramik alumina digunakan untuk melekapkan transistor kuasa, penerus atau pengawal selia voltan pada penyejuk haba dalam reka bentuk SMPS (bekalan kuasa mod suis). Ia menyediakan pengasingan dielektrik yang diperlukan (memenuhi piawaian rayapan dan kelegaan keselamatan) dan memindahkan haba dengan cekap daripada peranti seperti MOSFET atau diod ke kandang penyejuk. Dalam unit bekalan voltan tinggi/kuasa tinggi, menggunakan lapisan penebat seramik dan bukannya berbilang lapisan pad haba + penebat boleh memudahkan pemasangan dan meningkatkan kekonduksian terma. Bekalan kuasa perubatan terutamanya mendapat manfaat daripada TIM seramik kerana kestabilan jangka panjangnya dan kekurangan gas keluar – penting untuk memenuhi piawaian kebolehpercayaan dan pencemaran yang ketat dalam persekitaran perubatan. Jurutera yang membangunkan modul kuasa peralatan perubatan menghargai bahawa substrat alumina tidak mengandungi minyak silikon (yang boleh berhijrah atau mengeluarkan gas) dan boleh mengendalikan suhu pensterilan atau operasi yang ketat tanpa merendahkan. Hasilnya ialah unit kuasa yang lebih sejuk, selamat dan tahan lama.

 Plat Tapak Pembungkusan Semikonduktor dan Peranti RF

Substrat seramik alumina biasanya digunakan sebagai substrat pembungkusan untuk semikonduktor kuasa dan komponen RF/gelombang mikro. Sebagai contoh, transistor RF berkuasa tinggi dan pakej diod laser boleh menggunakan tapak seramik alumina yang dipasang pada sink haba. Plat asas alumina bukan sahaja menyebarkan haba tetapi juga menyediakan platform yang stabil dan hermetik yang sepadan dengan pengembangan haba dengan acuan. Dalam aplikasi RF, sifat dielektrik alumina (pemalar dielektrik sederhana 9.5 dan kehilangan rendah) menjadikannya sesuai untuk membina litar terkawal impedans secara langsung pada substrat jika diperlukan. Dalam senario ini, substrat alumina pada asasnya ialah lapisan penebat struktur pakej peranti - ia mengasingkan litar hidup elektrik daripada bekas logam, sambil menghantar haba ke bekas itu. Berbanding dengan PCB atau bungkusan plastik bersandarkan logam tradisional, pakej berasaskan seramik membenarkan pelesapan kuasa yang lebih tinggi dan beroperasi dengan pasti pada suhu tinggi. Selain itu, dalam penderia atau peranti boleh implan perubatan yang menjana haba, biokeserasian dan kestabilan alumina boleh menjadi aset (contohnya, alumina kadangkala digunakan dalam substrat peranti boleh implan untuk penebatnya dan kerana ia adalah bio-inert).

 Merentasi semua aplikasi ini - daripada modul LED hingga penyongsang IGBT - substrat seramik alumina membolehkan reka bentuk yang berjalan lebih sejuk dan lebih selamat. Mereka membenarkan jurutera menolak ketumpatan kuasa lebih tinggi dengan mengeluarkan haba dengan lebih berkesan, semuanya sambil mengekalkan pengasingan dalam persekitaran voltan tinggi. Hasilnya selalunya meningkatkan prestasi dan ketahanan produk akhir.

Perbandingan dengan Bahan Tradisional 

Bagaimanakah TIM/penebat seramik alumina bertindan terhadap antara muka terma dan bahan penebat yang lebih tradisional? Di bawah ialah perbandingan alternatif utama:

Gris Silikon (Pes Terma)

Gris terma ialah TIM yang biasa digunakan untuk mengisi jurang mikroskopik antara peranti dan heatsink. Gris berkualiti tinggi boleh mempunyai kekonduksian terma sekitar 3–10 W/m·K, dan ia membasahi permukaan dengan baik untuk rintangan sentuhan yang rendah. Walau bagaimanapun, gris tidak memberikan sokongan struktur atau penebat elektrik. Sebenarnya, banyak gris tidak penebat elektrik (yang biasanya mempunyai pengisi alumina atau zink oksida). Gris juga mengalami pengepaman dan pengeringan dari semasa ke semasa - ia boleh berhijrah, menarik habuk, dan memerlukan penggunaan semula yang teliti jika komponen diganti. Dalam pemasangan, gris tidak kemas dan boleh menyukarkan pembuatan (memakan masa untuk digunakan dan mesti dijauhkan daripada sebarang permukaan pematerian atau penyambung). Pad seramik alumina menghapuskan isu ini: ia adalah penebat yang bersih dan boleh digunakan semula yang sekali dipasang tidak memerlukan penyelenggaraan. Walaupun gris pada mulanya mungkin mencapai rintangan antara muka yang lebih rendah sedikit pada permukaan ultra-rata, perbezaannya adalah kecil jika pad seramik nipis dan digunakan dengan sapuan gris kecil. Untuk kebanyakan aplikasi berkuasa tinggi, kebolehpercayaan dan kebersihan alumina melebihi kelebihan gris yang mungkin ada dalam prestasi terma. Inilah sebabnya mengapa pengeluar membangunkan bahan pad berasaskan silikon sebagai "alternatif bebas gris" beberapa dekad yang lalu - dan seramik alumina adalah lanjutan daripada falsafah itu, memberikan prestasi terma seperti gris tanpa kekacauan. Lembaran Penebat Mika: Mika (mineral semula jadi) telah digunakan selama bertahun-tahun sebagai mesin basuh penebat elektrik, terutamanya dalam pemasangan transistor. Mika sangat baik dari segi elektrik (kekuatan dielektrik selalunya > 5 kV/mm) dan terdapat dalam kepingan nipis (~0.05–0.1 mm). Walau bagaimanapun, kekonduksian terma mika adalah lemah (pada urutan 0.3–0.5 W/m·K) dan penebat mika terdedah mempunyai galangan haba yang tinggi. Atas sebab itu, mika mesti digunakan bersama-sama dengan gris haba pada kedua-dua muka untuk mendapatkan pemindahan haba yang baik. Ini menjadikan pemasangan menyusahkan (gris pada dua sisi), dan jika mika retak - yang mudah boleh, rapuh - prestasi haba dan penebat boleh terjejas. Sebaliknya, penebat seramik alumina mempunyai kekonduksian terma yang jauh lebih tinggi (sekurang-kurangnya 20 W/m·K) dan selalunya boleh digunakan pada ketebalan yang lebih besar (0.5–1 mm) sambil masih mengalahkan mika+gris dalam prestasi terma. Alumina juga lebih mantap dalam pengendalian; Walaupun ia adalah seramik dan cip tin, substrat alumina yang dinyalakan dengan baik biasanya lebih kuat daripada mika nipis yang mengelupas. Kelemahannya ialah kos: mika sangat murah, manakala seramik alumina lebih mahal bagi setiap keping. Tetapi untuk reka bentuk kebolehpercayaan tinggi dan padat kuasa, kos adalah wajar oleh peningkatan prestasi dan kebolehpercayaan (tiada penyelenggaraan gris, tiada kegagalan mika yang mengejutkan). Ringkasnya, pad seramik alumina ialah peningkatan moden berbanding penebat mika, memberikan pengaliran haba dan kekuatan mekanikal yang lebih baik.

 Filem Polimida (cth. Kapton)

Filem polimida ialah satu lagi bahan penebat yang digunakan dalam beberapa susunan TIM. Ia mempunyai kekuatan dielektrik yang tinggi dan boleh menjadi sangat nipis (25–125 µm), yang membantu mengurangkan rintangan haba jika digunakan dengan sebatian haba. Dengan sendirinya, polimida mempunyai kekonduksian terma yang sangat rendah (sekitar 0.1 W/m·K), jadi ia biasanya digabungkan dengan lilin, gris atau pelekat untuk membentuk pita penebat atau pad. Sebagai contoh, sesetengah produk pad bertebat menggunakan pembawa polimida dengan salutan pengalir haba. Polimida dihargai kerana keras dan fleksibel – ia tidak akan retak seperti mika dan boleh mengendalikan suhu tinggi (sehingga ~200 °C) tanpa lebur. Walau bagaimanapun, dalam keadaan berkuasa tinggi, filem nipis masih boleh menjadi penghalang untuk aliran haba, dan kenipisannya boleh menjadi kelemahan untuk voltan tinggi (memerlukan beberapa lapisan untuk voltan yang sangat tinggi). Substrat seramik alumina, sebaliknya, mengendalikan suhu tinggi dengan lebih baik dan boleh memberikan pengasingan dielektrik yang tinggi dalam satu lapisan kerana ketebalan bahan dengan pengaliran haba yang jauh lebih unggul. Penyelesaian penebat polimida adalah biasa dalam elektronik kuasa sederhana, tetapi untuk permintaan haba yang melampau, lapisan penebat seramik mengatasinya dengan mengekalkan penebat pada galangan haba yang jauh lebih rendah. Seseorang mungkin menggunakan polimida dalam kes kos rendah atau kuasa rendah, tetapi lulus kepada seramik alumina apabila menghadapi ketumpatan watt tinggi atau apabila struktur penebat tegar lebih disukai.

Pad Getah Silikon (Pad Celah/Pad Konduktif Terma)

Pad elastomer berasaskan silikon (sering diisi dengan zarah seramik) adalah penyelesaian TIM yang popular kerana ia lembut dan sesuai. Ia boleh pra-potong kepada bentuk, mudah dipasang (hanya sandwic di tempatnya), dan menyediakan penebat dan kekonduksian terma yang baik (biasanya 1–5 W/m·K, dengan yang berprestasi tinggi sehingga ~10 W/m·K). Pelapik ini menghilangkan kucar-kacir gris dan boleh mengisi celah walaupun permukaannya tidak rata dengan sempurna, berkat kebolehmampatannya. Perlawanan adalah prestasi terma dan penuaan. Malah pad silikon terbaik mempunyai rintangan haba yang lebih tinggi daripada seramik keras untuk ketebalan tertentu, kerana matriks polimer kurang konduktif dan mereka biasanya lebih tebal untuk memastikan liputan yang baik. Pad silikon juga boleh mengalami keluar gas meruap (yang merupakan masalah untuk aplikasi sensitif seperti optik atau ruang) dan boleh merosot dalam tempoh yang lama pada suhu tinggi (menjadi keras atau rapuh). Substrat seramik alumina tidak mengalami masalah ini - ia kekal stabil dan tidak memampat atau merendahkan. Jika permukaan agak rata, pad alumina (mungkin dengan lapisan gris nipis) biasanya akan mengatasi prestasi pad silikon dengan ketebalan yang lebih besar. Secara mekanikal, ketegaran alumina boleh menjadi kelemahan jika permukaan kasar atau tidak sejajar – dalam kes tersebut, pad lembut mungkin memberikan sentuhan yang lebih baik. Tetapi dengan mengandaikan permukaan mengawan yang baik, kekurangan kebolehmampatan seramik tidak menjadi masalah dan kekonduksian yang lebih tinggi bersinar. Malah, dalam litar frekuensi tinggi atau suis pantas, menggunakan penebat seramik boleh meningkatkan prestasi kerana ia mengurangkan kapasiti sesat dan tidak memperkenalkan redaman yang mungkin berlaku pada pad licin. Pengilang mencatatkan peningkatan kestabilan frekuensi tinggi apabila menggantikan penebat silikon dengan penebat seramik. Intinya: pad silikon adalah mudah dan mencukupi untuk banyak aplikasi, tetapi untuk prestasi terma dan dielektrik muktamad, pad seramik alumina mempunyai kelebihan (dengan kaveat pemasangan yang berhati-hati).

Bahan Lanjutan Lain

Alumina bukan satu-satunya seramik di bandar. Aluminium nitrida (AlN) ialah seramik dengan kekonduksian terma yang sangat tinggi (170+ W/m·K) dan penebat yang baik, menjadikannya alternatif yang menarik tetapi lebih mahal. BeO (berilium oksida) menawarkan pengaliran haba yang lebih tinggi (~200–300 W/m·K) tetapi toksik untuk dikendalikan (habuk berilia berbahaya) dan dengan itu tidak disukai. Sesetengah TIM khusus menggunakan boron nitrida heksagon atau gentian seramik lain dalam komposit untuk meningkatkan kekonduksian. Berbanding dengan ini, alumina berada di kedudukan yang baik dari segi kemampuan, kemudahan pembuatan dan prestasi yang mencukupi. Ia mungkin mempunyai kekonduksian terma yang lebih rendah daripada AlN, tetapi substrat alumina jauh lebih biasa dan kos mungkin satu pertiga atau kurang untuk saiz yang setara. Kebanyakan aplikasi (LED, modul kuasa, dll.) boleh mencapai keperluan haba mereka dengan alumina dengan melaraskan ketebalan atau menggunakan pelapisan logam, tanpa menggunakan AlN yang lebih mahal. Walau bagaimanapun, jika aplikasi benar-benar memerlukan kekonduksian terma tertinggi dan bajet yang dibenarkan, lapisan penebat seramik AlN boleh digunakan secara serupa (dan sememangnya banyak pembekal menawarkan kedua-dua pad alumina dan AlN). Dalam amalan, majoriti penyelesaian TIM seramik menggunakan alumina untuk keseimbangannya, beralih kepada AlN hanya untuk keperluan canggih.

Bahan TIM dan penebat tradisional masing-masing mempunyai ceruk masing-masing, tetapi substrat seramik alumina menggabungkan banyak kualiti terbaiknya (prestasi terma gris, penebat mika, kestabilan polimida dan kebolehgunaan semula pad) sambil meminimumkan kelemahan (tiada kucar-kacir, tiada degradasi yang ketara). Ini menjadikan seramik alumina pilihan yang menarik apabila mereka bentuk untuk ketumpatan kuasa tinggi dan kebolehpercayaan.