Aplicación de sustratos cerámicos de alúmina en materiales de interfaz térmica (TIM) y capas aislantes estructurales
En la electrónica de alta potencia y los sistemas de iluminación LED, la gestión del calor y el aislamiento eléctrico son cruciales para la fiabilidad. Los materiales de interfaz térmica (TIM) rellenan los espacios de aire entre las fuentes y los disipadores de calor, mejorando el flujo térmico, mientras que las capas aislantes estructurales proporcionan un aislamiento eléctrico robusto y soporte mecánico. Los sustratos cerámicos de alúmina cumplen de forma única ambas funciones como interfaz térmica dieléctrica: conducen el calor eficientemente como un TIM y, a la vez, aíslan eléctricamente como un aislante convencional. Esta combinación de alta conductividad térmica y alta rigidez dieléctrica es difícil de lograr con materiales convencionales, lo que hace que la cerámica de alúmina (Al₂O₃) sea cada vez más importante en aplicaciones que van desde controladores LED hasta módulos de potencia de alto voltaje. Los ingenieros de iluminación LED, electrónica de potencia, fuentes de alimentación médicas y encapsulado de semiconductores están recurriendo a los sustratos cerámicos de alúmina para mejorar la disipación del calor y la fiabilidad a largo plazo.
Los sustratos cerámicos de alúmina se valoran por su equilibrio entre rendimiento térmico, eléctrico y mecánico:
Alta conductividad térmica
La alúmina al 96 % ofrece una conductividad térmica de ≥24 W/m·K, muy superior a la de los aislantes poliméricos típicos (que suelen ser <5 W/m·K). Esto significa que la alúmina disipa el calor de los componentes calientes a los disipadores de calor de forma eficiente. Puede funcionar a altas temperaturas (el punto de fusión de la alúmina es de ~2050 °C), superando con creces los límites de los materiales poliméricos, lo que la hace idónea para dispositivos que funcionan a altas temperaturas o en entornos exigentes.
Excelente aislamiento eléctrico
La alúmina es un aislante eléctrico con una rigidez dieléctrica que suele superar los 17 kV/mm. En la práctica, un sustrato delgado de alúmina puede soportar miles de voltios sin sufrir una ruptura dieléctrica. Su resistividad volumétrica es ≥10^14 Ω·cm, lo que garantiza una corriente de fuga mínima. Además, la pérdida dieléctrica de la alúmina es muy baja, lo cual es importante en circuitos de alta frecuencia o de radiofrecuencia (RF). Este excelente comportamiento dieléctrico permite que los sustratos de alúmina proporcionen aislamiento de alto voltaje en módulos y fuentes de alimentación.
Alta resistencia mecánica y estabilidad
Las cerámicas de alúmina son duras. Un sustrato de alúmina al 96% suele tener una resistencia a la flexión ≥350 MPa, lo que significa que puede soportar tensiones mecánicas y presión de montaje sin agrietarse (siempre que esté correctamente soportado). Es resistente al desgaste, químicamente inerte y prácticamente no absorbe agua, por lo que no se hincha ni se degrada en ambientes húmedos. El coeficiente de dilatación térmica de la alúmina es menor que el de los metales, lo que ayuda a reducir la tensión térmica en los encapsulados. A diferencia de las películas de mica o plástico, los sustratos de alúmina no envejecen ni se deforman con el tiempo y pueden soportar ciclos térmicos sin perder su integridad.
Alta resistencia a temperaturas y condiciones ambientales
La alúmina se mantiene estable a temperaturas muy superiores a 300 °C, mientras que muchos aislantes poliméricos (como la poliimida o la silicona) comienzan a degradarse por encima de los 150-200 °C. Es incombustible y, a menudo, cumple con la norma UL 94V-0 sin necesidad de aditivos. La alúmina también es resistente a la corrosión: no reacciona con la mayoría de los productos químicos ni con la humedad. Esto la hace idónea para entornos exigentes y aplicaciones de alta fiabilidad (por ejemplo, compartimentos de motores de automóviles o electrónica de potencia industrial) donde los materiales estándar de las placas de circuito impreso o las almohadillas de silicona podrían fallar.
Rentable para una cerámica
Si bien la alúmina es más cara que las placas FR-4 o las láminas de mica simples, es considerablemente más asequible que cerámicas exóticas como el nitruro de aluminio (AlN). Ofrece una buena relación precio-rendimiento: proporciona un rendimiento térmico y una fiabilidad sustancialmente mejores que los polímeros, a un coste razonable para aplicaciones de alto rendimiento. Este equilibrio convierte a la alúmina en una opción práctica cuando no se justifica el uso de materiales de alto rendimiento puros (como AlN o BeO).
En resumen, los sustratos cerámicos de alúmina combinan una buena conductividad térmica, un excelente aislamiento eléctrico, robustez mecánica y estabilidad térmica. Estas propiedades fundamentan su función como capas estructurales aislantes y de interfaz térmica en ensamblajes electrónicos.
Cómo funcionan los sustratos cerámicos de alúmina en aplicaciones TIM
Un sustrato cerámico de alúmina puede funcionar como material de interfaz térmica y, al mismo tiempo, como capa aislante estructural en un dispositivo. Así es como funciona:
Mecanismo de conducción térmica
Cuando se utiliza como material de interfaz térmica (TIM, por sus siglas en inglés), por ejemplo, como almohadilla o sustrato entre un dispositivo de potencia y un disipador de calor, la alta conductividad térmica de la alúmina permite que el calor fluya rápidamente a través de ella. El sustrato cerámico reemplaza o complementa los TIM más blandos al proporcionar una vía directa para el calor con menor resistencia térmica que las almohadillas gruesas o los espacios de aire. Una almohadilla delgada de alúmina, incluso de 0,5 a 1 mm de espesor, conduce el calor de manera eficiente desde la base de un transistor o un módulo LED hacia el disipador de calor.
Aislamiento eléctrico y aislamiento dieléctrico
Los sustratos de alúmina actúan simultáneamente como aislante dieléctrico. En una aplicación típica, la capa de alúmina se sitúa entre un componente de alto voltaje y un disipador de calor o chasis conectado a tierra. Aísla de forma segura ambos componentes, soportando altos voltajes (del orden de kilovoltios) sin sufrir daños. Esta doble función —transferir calor y bloquear la electricidad— es lo que convierte a la alúmina en una «interfaz térmica dieléctrica». En los módulos de potencia, por ejemplo, un sustrato cerámico puede disipar el calor de los chips IGBT aislándolos de una placa base metálica. De este modo, la capa de alúmina actúa como capa aislante estructural en la estructura, sustituyendo a materiales como la mica, el epoxi o las películas de poliimida, que tradicionalmente se utilizaban únicamente para el aislamiento eléctrico.
Soporte estructural
A diferencia de las pastas o geles TIM, un sustrato cerámico es un material estructural rígido. Aporta estabilidad mecánica: los componentes se pueden montar directamente sobre el sustrato de alúmina (soldados o fijados con clips) y este se puede atornillar o sujetar a un disipador de calor o carcasa. Los sustratos de alúmina suelen actuar como soporte físico de un circuito; por ejemplo, en un circuito híbrido de película gruesa o un módulo de potencia, el sustrato de alúmina funciona como placa de circuito impreso y difusor de calor. Incluso como almohadilla aislante independiente (como debajo de un transistor), la almohadilla cerámica proporciona un soporte sólido que no se deforma bajo presión. Esto puede mejorar la uniformidad del montaje (sin preocuparse por la compresión o fuga de la almohadilla). Sin embargo, su rigidez implica que las superficies deben ser planas y paralelas; aplicar una presión uniforme es importante para evitar que la cerámica o el dispositivo se agrieten. Con un montaje adecuado (utilizando tornillos con arandelas o clips de resorte), las almohadillas aislantes de alúmina son bastante duraderas y resistentes a la rotura en condiciones de uso normales. Mantienen su forma y rendimiento incluso bajo una alta fuerza de sujeción y ciclos de temperatura, a diferencia de la mica, que puede agrietarse, o las almohadillas de silicona, que pueden deformarse.
Características de la interfaz
Las capas de interfaz térmica (TIM) de cerámica de alúmina suelen presentarse pulidas o vitrificadas para minimizar la rugosidad superficial. Este acabado superficial contribuye a un buen contacto térmico. En algunos diseños, el sustrato de alúmina puede tener pistas metalizadas o puntos de soldadura (por ejemplo, cobre unido directamente a la alúmina en módulos de potencia), por lo que actúa como circuito y TIM. En otros casos, se trata de una pieza cerámica sin recubrimiento que se utiliza únicamente como aislante; por ejemplo, las almohadillas térmicas cerámicas para encapsulados de transistores estándar (TO-220, TO-247, etc.) se cortan a la medida para los orificios de montaje y se insertan entre el transistor y el disipador. Las almohadillas aislantes de cerámica de alúmina (blancas) para transistores de potencia ofrecen una interfaz aislante eléctrica de alta conductividad térmica. Estas almohadillas térmicas cerámicas rígidas sustituyen a la mica y la grasa, proporcionando una solución TIM más limpia y duradera. Dichas almohadillas de alúmina permiten que el calor fluya hacia el disipador manteniendo el aislamiento, desempeñando eficazmente la misma función que una almohadilla de silicona o una mezcla de mica y grasa, pero con una sola pieza robusta. El resultado suele ser una temperatura de unión más baja y un mejor rendimiento a alta frecuencia del dispositivo, porque la cerámica tiene una impedancia térmica menor e introduce un acoplamiento capacitivo menor que los aislantes de polímero flexibles.
Los sustratos cerámicos de alúmina funcionan como soluciones TIM multifacéticas: conducen el calor como una almohadilla térmica especializada, aíslan como una capa dieléctrica y aportan estabilidad mecánica como una sólida base de montaje. Esta combinación única optimiza la gestión térmica y el aislamiento en un solo componente.
Aplicación típica
Los sustratos cerámicos de alúmina se utilizan en numerosas industrias donde se requiere una refrigeración eficiente y un aislamiento eléctrico simultáneo. A continuación, se presentan algunos escenarios de aplicación típicos y las razones por las que se elige la alúmina:
Módulos controladores LED e iluminación
Los LED de alta luminosidad y sus circuitos controladores generan un calor considerable en conjuntos compactos. Los sustratos de alúmina se utilizan frecuentemente como placas de montaje para los LED o como aislante para la electrónica de control. Por ejemplo, los conjuntos LED COB (Chip-On-Board) suelen emplear alúmina o cerámicas similares como material de la placa, lo que permite disipar el calor y aislar los LED de la carcasa metálica. Asimismo, los módulos controladores de potencia para LED (convertidores CA/CC para iluminación) utilizan placas aislantes de alúmina para aislar las secciones de alto voltaje de los disipadores de calor. La alta conductividad térmica de la cerámica mejora la vida útil de los LED al mantener las uniones frías, y su capacidad aislante permite fijar los módulos LED a las carcasas metálicas de forma segura. Un circuito controlador de LED está construido sobre un sustrato cerámico de alúmina redondo para una disipación de calor eficiente y un aislamiento de alto voltaje. En la iluminación LED, el uso de capas aislantes de cerámica de alúmina puede reducir la necesidad de disipadores de calor o ventiladores adicionales, lo que permite diseños de lámparas compactos. La fiabilidad de la cerámica (que no se seca ni envejece) es especialmente valorada en los sistemas LED que deben funcionar durante decenas de miles de horas.
Módulos semiconductores de potencia (IGBT/MOSFET y módulos de potencia OEM)
Quizás el uso más extendido de los sustratos de alúmina se encuentre en los módulos de potencia, como por ejemplo, los módulos inversores IGBT, los módulos puente MOSFET y las unidades de control de potencia para automóviles. Estos módulos suelen emplear la tecnología DBC (Cobre de Unión Directa) o construcciones similares, donde una capa de cerámica de alúmina se intercala entre patrones de cobre y una placa base metálica. La alúmina actúa como interfaz térmica dieléctrica: conduce el calor de los dispositivos semiconductores a la placa base o al disipador, soportando a la vez altas tensiones de bus de CC (600 V, 1200 V o más en inversores para vehículos eléctricos). En estos módulos, los sustratos de cerámica de alúmina garantizan el aislamiento eléctrico de cada chip de potencia con respecto al disipador, sin necesidad de mica ni aislantes de almohadilla independientes. Además, presentan una baja capacitancia parásita, lo que resulta beneficioso para la conmutación de alta frecuencia (reducción del acoplamiento EMI). Los ingenieros de fabricantes de módulos de potencia prefieren la alúmina por su probada eficacia: la alúmina al 96 % es rentable y ofrece un rendimiento térmico adecuado para numerosos diseños. Para lograr una densidad de potencia aún mayor, algunos podrían usar cerámica de nitruro de aluminio (AlN), pero la alúmina sigue siendo popular en muchos módulos industriales y automotrices debido a su alta fiabilidad y resistencia mecánica durante los ciclos de carga y descarga. Además, el coeficiente de expansión térmica (CTE) de la alúmina, más cercano al de los materiales semiconductores que el de los metales, reduce la tensión térmica en las juntas de soldadura de estos módulos.
Fuentes de alimentación y electrónica de alto voltaje
Las fuentes de alimentación CA/CC (incluidas las de dispositivos médicos y equipos industriales) suelen requerir aislamiento entre los componentes de alto voltaje y el chasis o los disipadores de calor. Las placas aislantes de cerámica de alúmina se utilizan para montar transistores de potencia, rectificadores o reguladores de voltaje sobre disipadores de calor en fuentes de alimentación conmutadas (SMPS). Estas placas proporcionan el aislamiento dieléctrico necesario (cumpliendo con las normas de seguridad de distancia de fuga y aislamiento) y transfieren eficientemente el calor de dispositivos como MOSFET o diodos a la carcasa de refrigeración. En unidades de alimentación de alta tensión/alta potencia, el uso de una capa aislante de cerámica en lugar de múltiples capas de almohadilla térmica + aislante puede simplificar el montaje y mejorar la conductividad térmica. Las fuentes de alimentación médicas se benefician especialmente de los materiales de interfaz térmica (TIM) cerámicos debido a su estabilidad a largo plazo y la ausencia de desgasificación, aspectos importantes para cumplir con las estrictas normas de fiabilidad y contaminación en entornos médicos. Los ingenieros que desarrollan módulos de potencia para equipos médicos valoran que los sustratos de alúmina no contengan aceites de silicona (que pueden migrar o desgasificarse) y que puedan soportar temperaturas de esterilización o un funcionamiento riguroso sin degradarse. El resultado es una unidad de alimentación más fría, segura y duradera.
Placas base para encapsulado de semiconductores y dispositivos de radiofrecuencia
Los sustratos cerámicos de alúmina se utilizan comúnmente como sustratos de encapsulado para semiconductores de potencia y componentes de radiofrecuencia/microondas. Por ejemplo, los encapsulados de transistores de radiofrecuencia de alta potencia y diodos láser pueden utilizar una base cerámica de alúmina que se monta sobre un disipador de calor. La placa base de alúmina no solo disipa el calor, sino que también proporciona una plataforma estable y hermética que adapta la expansión térmica al chip. En aplicaciones de radiofrecuencia, las propiedades dieléctricas de la alúmina (constante dieléctrica moderada de 9,5 y bajas pérdidas) la hacen idónea para construir circuitos con control de impedancia directamente sobre el sustrato, si fuera necesario. En estos casos, el sustrato de alúmina actúa como la capa aislante estructural del encapsulado del dispositivo: aísla los circuitos eléctricos de la carcasa metálica, a la vez que conduce el calor a esta. En comparación con las placas de circuito impreso tradicionales con respaldo metálico o los encapsulados de plástico, los encapsulados cerámicos permiten una mayor disipación de potencia y funcionan de forma fiable a altas temperaturas. Además, en sensores o dispositivos médicos implantables que generan calor, la biocompatibilidad y estabilidad de la alúmina pueden ser una ventaja (por ejemplo, la alúmina se utiliza a veces en sustratos de dispositivos implantables por su capacidad aislante y porque es bioinerte).
En todas estas aplicaciones —desde módulos LED hasta inversores IGBT— los sustratos cerámicos de alúmina permiten diseños que funcionan a menor temperatura y con mayor seguridad. Facilitan a los ingenieros el aumento de la densidad de potencia gracias a una disipación de calor más eficaz, manteniendo el aislamiento en entornos de alto voltaje. El resultado suele ser un mejor rendimiento y una mayor durabilidad del producto final.
Comparación con materiales tradicionales
¿Cómo se comparan los aislantes/interfaces térmicas de cerámica de alúmina con los materiales aislantes e interfaces térmicas más tradicionales? A continuación se presenta una comparación de las principales alternativas:
Grasa de silicona (pasta térmica)
La grasa térmica es un material de interfaz térmica (TIM) común que se utiliza para rellenar los poros microscópicos entre un dispositivo y un disipador de calor. Las grasas de alta calidad pueden tener conductividades térmicas de entre 3 y 10 W/m·K y mojan bien las superficies, lo que reduce la resistencia de contacto. Sin embargo, la grasa no proporciona soporte estructural ni aislamiento eléctrico. De hecho, muchas grasas no son aislantes eléctricas (las que sí lo son suelen contener rellenos de alúmina u óxido de zinc). La grasa también sufre de bombeo y secado con el tiempo; puede migrar, atraer polvo y requiere una reaplicación cuidadosa si se reemplaza un componente. En el montaje, la grasa es engorrosa y puede complicar la fabricación (su aplicación es laboriosa y debe mantenerse alejada de las superficies de soldadura o conectores). Las almohadillas cerámicas de alúmina eliminan estos problemas: son aislantes limpios y reutilizables que, una vez instaladas, no requieren mantenimiento. Si bien la grasa puede lograr inicialmente una resistencia de interfaz ligeramente menor en superficies ultraplanas, la diferencia es mínima si la almohadilla cerámica es delgada y se utiliza con una pequeña cantidad de grasa. Para la mayoría de las aplicaciones de alta potencia, la fiabilidad y la limpieza de la alúmina compensan con creces la ligera ventaja que la grasa podría ofrecer en el rendimiento térmico. Por ello, hace décadas, los fabricantes desarrollaron materiales de almohadilla a base de silicona como una alternativa sin grasa, y la cerámica de alúmina es una extensión de esta filosofía, ya que proporciona un rendimiento térmico similar al de la grasa sin ensuciar. Láminas aislantes de mica: La mica (un mineral natural) se ha utilizado durante muchos años como arandela aislante eléctrica, especialmente en el montaje de transistores. La mica posee excelentes propiedades eléctricas (con una rigidez dieléctrica que suele rondar los 5 kV/mm) y se presenta en láminas delgadas (de 0,05 a 0,1 mm aproximadamente). Sin embargo, su conductividad térmica es baja (del orden de 0,3 a 0,5 W/m·K) y una lámina aislante de mica sin recubrimiento presenta una alta impedancia térmica. Por este motivo, la mica debe utilizarse junto con grasa térmica en ambas caras para lograr una buena transferencia de calor. Esto dificulta el montaje (grasa en ambas caras), y si la mica se agrieta —lo cual es frecuente debido a su fragilidad—, el rendimiento térmico y el aislamiento pueden verse comprometidos. En cambio, un aislante cerámico de alúmina tiene una conductividad térmica mucho mayor (al menos 20 W/m·K) y a menudo puede utilizarse con mayor espesor (0,5–1 mm) superando aun así el rendimiento térmico de la mica con grasa. La alúmina también es más resistente a la manipulación; si bien es cerámica y puede astillarse, un sustrato de alúmina bien cocido suele ser más resistente que la mica delgada, que se desmorona. La desventaja es el costo: la mica es muy económica, mientras que la cerámica de alúmina es más cara por unidad. Sin embargo, para diseños de alta fiabilidad y alta densidad de potencia, el costo se justifica por la mejora en el rendimiento y la fiabilidad (sin mantenimiento de la grasa, sin fallas inesperadas de la mica). En resumen, las almohadillas de cerámica de alúmina representan una mejora moderna con respecto a los aislantes de mica, ya que proporcionan una mejor conducción del calor y mayor resistencia mecánica.
Películas de poliimida (por ejemplo, Kapton)
La película de poliimida es otro material aislante utilizado en algunas pilas TIM. Posee una alta rigidez dieléctrica y puede ser muy delgada (25–125 µm), lo que ayuda a reducir la resistencia térmica si se utiliza con un compuesto térmico. Por sí sola, la poliimida tiene una conductividad térmica extremadamente baja (alrededor de 0,1 W/m·K), por lo que generalmente se combina con cera, grasa o adhesivo para formar una cinta o almohadilla aislante. Por ejemplo, algunos productos de almohadillas aislantes utilizan un soporte de poliimida con un recubrimiento termoconductor. La poliimida se valora por su resistencia y flexibilidad: no se agrieta como la mica y puede soportar altas temperaturas (hasta ~200 °C) sin fundirse. Sin embargo, en condiciones de alta potencia, una película delgada aún puede limitar el flujo de calor, y su delgadez puede ser una desventaja para alto voltaje (se necesitan múltiples capas para voltajes muy altos). Los sustratos cerámicos de alúmina, en cambio, soportan aún mejor las altas temperaturas y pueden proporcionar un alto aislamiento dieléctrico en una sola capa debido al espesor del material, con una conductividad térmica muy superior. Las soluciones con aislante de poliimida son comunes en la electrónica de potencia media, pero para demandas térmicas extremas, las capas aislantes cerámicas ofrecen un rendimiento superior al mantener el aislamiento con una impedancia térmica mucho menor. Se puede usar poliimida en aplicaciones de menor coste o menor potencia, pero se recomienda optar por cerámica de alúmina cuando se requieren altas densidades de potencia o cuando se prefiere una estructura aislante rígida.
Almohadillas de caucho de silicona (almohadillas para huecos/almohadillas termoconductoras)
Las almohadillas de elastómero a base de silicona (a menudo rellenas de partículas cerámicas) son una solución popular para la interfaz térmica (TIM) debido a su suavidad y adaptabilidad. Se pueden precortar a la forma deseada, son fáciles de instalar (simplemente se colocan en su lugar) y proporcionan aislamiento y una conductividad térmica adecuada (normalmente de 1 a 5 W/m·K, con modelos de alto rendimiento que alcanzan hasta ~10 W/m·K). Estas almohadillas eliminan la necesidad de grasa y pueden rellenar huecos incluso en superficies no perfectamente planas, gracias a su compresibilidad. Sus inconvenientes son el rendimiento térmico y el envejecimiento. Incluso la mejor almohadilla de silicona tiene una mayor resistencia térmica que una cerámica dura para un mismo espesor, ya que la matriz polimérica es menos conductora y suelen ser más gruesas para garantizar una buena cobertura. Las almohadillas de silicona también pueden experimentar desgasificación de compuestos volátiles (lo cual es problemático para aplicaciones sensibles como la óptica o el sector aeroespacial) y pueden degradarse con el tiempo a altas temperaturas (endureciéndose o volviéndose quebradizas). Los sustratos cerámicos de alúmina no presentan estos problemas: se mantienen estables y no se comprimen ni se degradan. Si las superficies son razonablemente planas, una almohadilla de alúmina (posiblemente con una fina capa de grasa) suele ofrecer un mejor rendimiento que una almohadilla de silicona de mayor grosor. Mecánicamente, la rigidez de la alúmina puede ser una desventaja si las superficies son rugosas o están desalineadas; en esos casos, una almohadilla blanda podría proporcionar un mejor contacto. Sin embargo, suponiendo que las superficies de contacto sean adecuadas, la falta de compresibilidad de la cerámica no supone un problema y su mayor conductividad resulta ventajosa. De hecho, en circuitos de alta frecuencia o de conmutación rápida, el uso de un aislante cerámico puede mejorar el rendimiento, ya que reduce la capacitancia parásita y no introduce la amortiguación que podría producir una almohadilla blanda. Los fabricantes destacan una mayor estabilidad a altas frecuencias al sustituir los aislantes de silicona por aislantes cerámicos. En resumen: las almohadillas de silicona son prácticas y suficientes para muchas aplicaciones, pero para obtener el máximo rendimiento térmico y dieléctrico, las almohadillas cerámicas de alúmina ofrecen una ventaja (siempre que se instalen con cuidado).
Otros materiales avanzados
La alúmina no es la única cerámica disponible. El nitruro de aluminio (AlN) es una cerámica con una conductividad térmica muy alta (más de 170 W/m·K) y un buen aislamiento, lo que la convierte en una alternativa atractiva, aunque más costosa. El óxido de berilio (BeO) ofrece una conductividad térmica aún mayor (entre 200 y 300 W/m·K), pero su manipulación es tóxica (el polvo de berilio es peligroso) y, por lo tanto, ha caído en desuso. Algunos materiales de interfaz térmica (TIM) especializados utilizan nitruro de boro hexagonal u otras fibras cerámicas en un compuesto para aumentar la conductividad. En comparación con estos, la alúmina ofrece un equilibrio óptimo entre asequibilidad, facilidad de fabricación y rendimiento adecuado. Si bien su conductividad térmica puede ser menor que la del AlN, los sustratos de alúmina son mucho más comunes y cuestan aproximadamente un tercio o menos para un tamaño equivalente. La mayoría de las aplicaciones (LED, módulos de potencia, etc.) pueden cumplir con sus requisitos térmicos con alúmina ajustando el espesor o utilizando revestimientos metálicos, sin necesidad de recurrir al AlN, que es más costoso. Dicho esto, si una aplicación requiere la máxima conductividad térmica y el presupuesto lo permite, se pueden usar capas aislantes cerámicas de AlN (de hecho, muchos proveedores ofrecen tanto almohadillas de alúmina como de AlN). En la práctica, la mayoría de las soluciones TIM cerámicas utilizan alúmina para equilibrar su conductividad térmica, recurriendo al AlN solo para necesidades de vanguardia.
Los materiales TIM y aislantes tradicionales tienen sus propias aplicaciones, pero los sustratos cerámicos de alúmina combinan muchas de sus mejores cualidades (rendimiento térmico de las grasas, aislamiento de la mica, estabilidad de la poliimida y reutilización de las almohadillas) minimizando sus inconvenientes (sin residuos, sin degradación significativa). Esto convierte a la cerámica de alúmina en una opción atractiva para el diseño de circuitos que requieren alta densidad de potencia y fiabilidad.
