Von 800 G bis 1,6 T: Aluminiumnitrid-Substrate für isoliertes Wärmemanagement

Mit der Umstellung der Branche von 800G- auf 1,6T- und 3,2T-Optikmodule steigen der Stromverbrauch pro Kanal, die Integrationsdichte der optischen Engine und der Wärmefluss auf Gehäuseebene deutlich an. Branchenzahlen zufolge wird der chinesische Markt für Keramikkomponenten in Optikmodulen im Jahr 2026 voraussichtlich ein Volumen von rund 13,5 Milliarden RMB erreichen, wobei keramische Elektroniksubstrate etwa 9,9 Milliarden RMB ausmachen. Angetrieben durch die steigende Nachfrage nach 1,6T- und 3,2T-Lösungen wird ein Marktvolumen von fast 20 Milliarden RMB im Jahr 2027 und potenziell 22 Milliarden RMB im Jahr 2028 erwartet.

Es ist wichtig klarzustellen, dass Aluminiumnitridkeramik AlN ist kein universelles Material, das „Wärme besser leitet als Metalle“. Reines Kupfer weist eine Wärmeleitfähigkeit von etwa 398 W/m·K auf, während hochreine AlN-Keramiken typischerweise Werte zwischen 170 und 230 W/m·K erreichen. Der Hauptvorteil von AlN liegt in seiner Fähigkeit, in Anwendungen, die eine Kombination aus elektrischer Isolation, hoher Wärmeleitfähigkeit, geringen dielektrischen Verlusten und einem Wärmeausdehnungskoeffizienten (CTE) im Bereich von Si, SiC und GaN erfordern, überlegene Leistung zu bieten.

Bei Hochleistungs-1,6-T-Einheiten sind der AlN-Gehalt und der Wert pro Modul deutlich höher als bei 800-G-Konstruktionen. Für die vorgelagerten Materiallieferanten sind die Partikelgrößenverteilung (D50), der Sauerstoffgehalt, metallische Verunreinigungen und die Oberflächenbehandlung von entscheidender Bedeutung. AlN-Pulver Die Ausbeute beim Bandgießen und die Haftung der Metallisierung werden direkt bestimmt. Folglich wird die Chargenkonsistenz durch die Lieferanten von Aluminiumnitridpulverist oft wichtiger als der Stückpreis.

Bei der Nachbearbeitung von Syntheseprodukten und der Handhabung hochreiner Materialien, Tiegel aus hochreinem Aluminiumnitrid (AlN) AlN-Auskleidungen können während Glüh-, Reinigungs- und Dekontaminationsschritten in kontrollierter N₂- oder Ar-Atmosphäre eingesetzt werden, um das Risiko einer metallischen Verunreinigung durch Fe, Ni, Cr und andere Verunreinigungen zu minimieren. Bei Entkohlungs- oder Kohlenstoffentfernungsschritten muss jedoch das Prozessfenster hinsichtlich des Sauerstoffpartialdrucks und der Oxidations- und Hydrolyseanfälligkeit von AlN sorgfältig geprüft werden.

Was die Lieferkette betrifft, so Markt für hochreine Aluminiumnitrid-Granulate entwickelt sich hin zu einem Modell aus „etablierten Quellen hochreiner Rohstoffe plus qualifizierten Zweitlieferanten“. Für Hersteller optischer Module haben Qualifizierungszyklen und langfristige Zuverlässigkeit oft größere Bedeutung als die Stückkosten, was die Wahl von Aluminiumnitrid-Lieferanten eine strategische Entscheidung.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Rolle von AlN in optischen Modulen nicht nur darin besteht, metallische Kühlkörper zu ersetzen, sondern auch Wärmemanagement, elektrische Isolation und Hochfrequenz-Signalintegrität in einem einzigen Bauteil zu integrieren. AlN-Substrat mit hoher Wärmeleitfähigkeit.

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