Vergleich zwischen CE-Legierungen und Werkstoffen von Wettbewerbern

Osprey™ CE-Legierungen bieten viele Vorteile im Vergleich zu den meisten Werkstoffen von Wettbewerbern. CE-Legierungen sind beispielsweise leichter als Werkstoffe von Wettbewerbern, darunter:

  • Aluminiumlegierungen
  • Aluminium-Siliziumcarbid (AlSiC)
  • Eisen-Nickel-Legierungen (z. B. Kovar*, Alloy 49, F15)
  • Titan (Ti)
  • Kupfer-Molybdän (Cu-Mo)
  • Kupfer-Wolfram (Cu-W)
  • Stähle

CE-Legierungen weisen zudem kontrollierte Wärmeausdehnungskoeffizienten auf; es können Werte von 5 bis 17 ppm/°C ausgewählt werden.

Die Tabellen umfassen Vergleiche zwischen CE-Legierungen und anderen Wärmemanagement- und Verpackungsmaterialien, unter anderem bezüglich Dichte, Wärmeausdehnungskoeffizient, Wärmeleitfähigkeit und spezifische Steifigkeit.

Werkstoffe von Wettbewerbern Osprey™ CE-Legierungen
Vorteile von CE-Legierungen gegenüber Werkstoffen von Wettbewerbern
Kupfer-85% Wolfram (CuW) CE7 verwendet erheblich kostengünstigere Rohstoffe und weist ein Sechstel der Dichte auf.
Kupfer-85% Molybdän (CuMo) CE7 verwendet erheblich kostengünstigere Rohstoffe und weist ein Viertel der Dichte auf.
Kovar* (FeNiCo) CE7- und CE9-Gehäuse ähneln sich im Preis, weisen jedoch ein Drittel der Dichte und das 6- bis 9-fache der Wärmeleitfähigkeit auf, wodurch der Bedarf nach Wärmetauschern entfällt. CE7/9 erfordern üblicherweise keine Wärmebehandlung und sind gratfrei.
Aluminium-Siliziumcarbid (AlSiC) CE7 und CE9 erfordern keine Formenwerkzeuge; daher können Prototypen schnell und mit erheblich geringeren Vorlaufkosten gefertigt werden. CE7/9 sind einfach zu bearbeiten und zu beschichten.
Beryllium-Berylliumoxid (Be-BeO) CE-Legierungen sind umweltfreundlich und ungiftig.
Titan CE9 oder CE11 weisen die Hälfte der Dichte und die sechsfache Wärmeleitfähigkeit auf.
Aluminiumlegierungen (z. B. 6061) CE17 ist 5 % leichter sowie 30 % steifer und weist einen geringeren CTE auf als 6061 Al-Legierung, ähnlich zu vielen Laminatmaterialien (z. B. FR4). CE17 weist zudem eine geringere Gratbildung auf.
Kupfer CE17 weist ein Viertel des Gewichts auf, ist robuster und einfacher zu bearbeiten.
Stahl CE13/11 weist ähnliche CTEs auf, hat jedoch ein Drittel der Dichte.

Dichte

Osprey™ CE-Legierungen gehören zu den Legierungen mit der geringsten Dichte und abgestimmter Ausdehnung, die im Handel erhältlich sind und bieten im Vergleich zu den meisten anderen üblicherweise verwendeten Werkstoffen wie CuW, CuMo, Kovar*, Ti, AlSiC und Al-Legierungen erhebliche Gewichtsvorteile.
Mechanische Eigenschaften der CE-Legierungen

Wärmeausdehnungskoeffizient

Osprey™ CE-Legierungen weisen je nach Al- und Si-Anteil unterschiedliche CTEs auf. CE7 (70 % Si) entspricht beispielsweise den CTE von Tonerde, LTCC und GaAs; CE17 (27 % Si) entspricht hingegen dem CTE von Cu und diversen Laminatmaterialien.
Thermische Eigenschaften der CE-Legierungen

Wärmeleitfähigkeit

Osprey™ CE-Legierungen weisen eine erheblich höhere Wärmeleitfähigkeit als Titan und Kovar* auf; so eignet sich der Werkstoff zur Fertigung von Gehäusen ohne Wärmetauscher.
Thermische Eigenschaften der CE-Legierungen

Spezifische Steifigkeit

Die hohe spezifische Steifigkeit von Legierungen mit abgestimmter Ausdehnung wie CE7 ermöglicht es den Produkten, während Wärmezyklen sehr flach zu bleiben.
Mechanische Eigenschaften von CE-Legierungen

Legierung CTE, ppm/ºC Thermal, W/mK Dichte, g/cc Modul, GPa Dehngrenze, MPa
Al6061 22,6 210 2,7 70 140
Kupfer 16 385 8,9 110 33
CE17 16,0 150 2,6 92 150
Stahl 12,2 52 7,8 200 180
Titan 8,9 17 4,5 116 140
CE11 11,0 150 2,55 110 150
Cu-4CuMo-Cu 8,0-10,0 170 10,0 195 630
Al-Graphit 7,5/23 190 2,5 89 160
CE7 7,2 120 2,5 125 110
Al SiC 6,8 170 3,0 290 450
Cu 85 % W 6,8 180 16,4 360 1150
Cu 85 % Mo 6,8 165 10,0 310 1000
Kovar 6,0 15 8,4 131 345
Molybdän 5,2 140 10,2 330 415
Legierung Beschichtbarkeit Mechanische Bearbeitung Schweißen Formen
Al6061 Gut Gut Gut Gut
Kupfer Gut Gut Gut Gut
CE17 Gut Gut Gut Gut
Stahl Gut Gut Gut Gut
Titan Ausreichend Ausreichend Ausreichend Gut
CE11 Gut Gut Gut Schlecht
Cu-4CuMo-Cu Ausreichend Schlecht Schlecht Ausreichend
Al-Graphit Schlecht Gut Schlecht Gut
CE7 Gut Ausreichend Schlecht Schlecht
Al SiC Schlecht Schlecht Schlecht Schlecht
Cu 85 % W Ausreichend Ausreichend Schlecht Schlecht
Cu 85 % Mo Ausreichend Ausreichend Schlecht Schlecht
Kovar Gut Gut Gut Gut
Molybdän Ausreichend Schlecht Schlecht Schlecht

* Kovar ist eine Marke der Carpenter Technology Corporation.