Blog de PCB - Principio de funcionamiento de los PCB cerámicos fríos y calientes

El campo de aplicación de los PCB cerámicos fríos y calientes se está profundizando gradualmente y desempeña un papel importante.

Principio de funcionamiento de los PCB cerámicos fríos y calientes

El módulo típico termoeléctrico (te) está compuesto por dos sustratos cerámicos intercalados entre múltiples pares o "pares" de hojas desnudas de antimonio de bismuto. Los núcleos de tubo emparejados se conectan electrónicamente en serie y en paralelo entre la cerámica. Un tipo de cerámica es "superficie caliente" y el otro es "superficie fría".

Generalmente se utiliza para fabricar módulos te. Son crestas, conductores de calor y excelentes aislantes eléctricos. Además de proporcionar una base sólida, la cerámica también aísla los componentes eléctricos dentro del módulo de los radiadores en el lado caliente y los objetos de enfriamiento en el lado frío.

La metalización de la cerámica es parte integrante de la producción de módulos termoeléctricos en miniatura. La metalización se aplica a la cerámica para formar una unión interna entre la columna Bite y el acoplamiento PN dentro del tec. Los enfriadores termoeléctricos son comunes en la industria láser y fotoeléctrica. En muchas de estas aplicaciones existen sustratos cerámicos con componentes electrónicos de clientes finales, como chips LD o conjuntos apd, para su instalación en el lado frío del tec.

La almohadilla del material conductor suele ser de cobre y su tamaño es suficiente para acomodar cada uno de los muchos chips de tubo "emparejados" en el módulo conectados a la superficie interior de la cerámica. Cada uno de los núcleos tipo P y N está conectado eléctrica a cada almohadilla, con una disposición de almohadilla diferente en ambas cerámicas para crear un circuito con dados que pueden girar de un lado a otro en el módulo. En general, todos los núcleos están soldados en su lugar para mejorar las conexiones eléctricas y sujetar los módulos juntos. La mayoría de los módulos tienen un número par de núcleos P y n, cada uno de los cuales comparte una interconexión eléctrica, llamada "par".

Aunque los materiales de tipo P y n son aleaciones de bismuto y telurio, tienen diferentes densidades de electrones libres a la misma temperatura. Los dados en forma de P están compuestos por materiales con electrónica insuficiente, mientras que los dados en forma de n están compuestos por materiales con electrónica excesiva. Cuando la corriente (en amperios) fluye hacia arriba y hacia abajo en el módulo, intenta establecer un nuevo equilibrio en el material. En la actualidad, se cree que el material de tipo P es un nudo caliente que necesita ser enfriado, mientras que el material de tipo N es un nudo frío que necesita ser calentado. Debido a que el material se encuentra prácticamente a la misma temperatura, el resultado es que el extremo caliente se vuelve más caliente y el extremo frío se vuelve más frío. La Dirección de la corriente determinará si el chip en particular se enfría o se calienta. En resumen, la polarización inversa cambiará entre el lado caliente y el lado frío.

El cable del módulo está conectado a la almohadilla (cobre) en el PCB de cerámica caliente. Si el módulo está sellado, puede determinar el extremo caliente sin fuente de alimentación. Coloque el módulo sobre una superficie plana y use el cable positivo para señalarlo. Por lo general, la parte inferior del aislamiento del cable rojo derecho será el lado caliente.

Con la profundización gradual de la tecnología electrónica en varios campos de aplicación, la Alta integración de las placas de circuito se ha convertido en una tendencia inevitable. Los módulos de encapsulamiento altamente integrados requieren un buen sistema de disipación de calor y carga, mientras que los materiales cerámicos tienen buenas propiedades de alta frecuencia y eléctricas, así como Alta conductividad térmica, estabilidad química y estabilidad térmica que los sustratos orgánicos no tienen. Es el material de embalaje ideal para la nueva generación de circuitos integrados a gran escala y módulos electrónicos de potencia. En el campo de la iluminación LED de alta potencia, a menudo se utilizan materiales metálicos y cerámicos con buenas propiedades de disipación de calor para preparar sustratos de circuito.

Sin embargo, en uso real, el propio circuito cerámico genera calor después de conectarse al circuito. Trabajar durante mucho tiempo a altas temperaturas acelerará el envejecimiento del circuito y también puede dañar fácilmente el circuito integrado.

Principio de funcionamiento del PCB refrigerado por cerámica

La placa de refrigeración cerámica es un dispositivo de refrigeración compuesto por semiconductores. con el desarrollo de semiconductores modernos, es decir, la invención de refrigeradores, la placa de refrigeración cerámica tiene aplicaciones prácticas.

Su principio de funcionamiento es que la fuente de alimentación de corriente continua proporciona la energía necesaria para el flujo electrónico. Después de conectarse a la fuente de alimentación, el electrodo negativo electrónico comienza a pasar por el Semiconductor tipo p, absorber el calor y luego llegar al Semiconductor tipo n para liberar el calor. Después de pasar por el módulo np, el calor se transmite de un lado al otro, generando una diferencia de temperatura, formando un extremo frío y un extremo caliente.

Principio de funcionamiento del PCB calentado por cerámica

El calentamiento cerámico utiliza las características eléctricas y térmicas de materiales especiales para convertir la energía eléctrica en energía térmica. Hay un material especial en el interior del chip cerámico llamado "resistencia térmica de coeficiente de temperatura positivo ptc". Este material puede cambiar el tamaño de la resistencia en función de los cambios de temperatura, logrando así la conversión de calefacción eléctrica. Cuando la corriente eléctrica pasa por la lámina cerámica, se produce un efecto térmico en el material, lo que genera calor en la superficie de la lámina cerámica y lo disipa en el aire circundante. Este efecto térmico es controlable y al ajustar el tamaño y el tiempo de la corriente, la temperatura superficial de la pieza cerámica puede alcanzar el valor predeterminado y mantenerse estable.

Además, las láminas cerámicas tienen una excelente conductividad térmica que permite distribuir el calor de manera uniforme por toda la superficie, logrando así un calentamiento uniforme y evitando puntos calientes y fríos. Además, los chips cerámicos tienen una larga vida útil, alcanzan decenas de miles de horas o incluso más, y son seguros y confiables, y no son propensos a situaciones peligrosas como fugas.

El PCB de enfriamiento y calentamiento cerámico está determinado por la dirección de la corriente eléctrica y cambia entre el frío y el calor.