Dati PCB - Principio di funzionamento del PCB di riscaldamento di raffreddamento ceramico

Il campo di applicazione del PCB di riscaldamento di raffreddamento ceramico sta gradualmente approfondendo e svolgendo un ruolo importante.

Principio di funzionamento del PCB di riscaldamento di raffreddamento ceramico

Un tipico modulo termoelettrico (TE) è costituito da due substrati ceramici incastonati tra più coppie o "coppie" di fogli nudi antimonidi di bismuto. I nuclei dei tubi accoppiati sono collegati elettricamente in serie e collegati termicamente in parallelo tra le ceramiche. Un tipo di ceramica è la "superficie calda" e l'altro è la "superficie fredda".

è comunemente usato per la produzione di moduli TE. Sono crestati, termicamente conduttivi ed eccellenti isolanti elettrici. Oltre a fornire una solida base, la ceramica isola anche i componenti elettrici all'interno del modulo dal dissipatore di calore sul lato caldo e gli oggetti raffreddati sul lato freddo.

La metallizzazione della ceramica è una componente della produzione di moduli micro termoelettrici. La metallizzazione viene applicata alla ceramica per formare giunzioni interne tra colonne BiTe e accoppiamento PN all'interno del TEC. I refrigeratori termoelettrici sono comuni nelle industrie laser e optoelettroniche. In molte di queste applicazioni, esiste un substrato ceramico con componenti elettronici del cliente finale (come chip LD o array APD) per l'installazione sul lato freddo TEC.

I cuscinetti di saldatura dei materiali conduttivi sono solitamente rame, che è abbastanza grande per ospitare ciascuno dei molti chip di tubo "accoppiati" nel modulo, attaccati alla superficie interna della ceramica. Ciascuno dei nuclei di tipo P e N è collegato elettricamente ad ogni pad, con diversi layout di pad sulle due ceramiche per creare un circuito con dadi che si attorciglia e gira attraverso il modulo. Di solito, tutti i nuclei del tubo sono saldati in posizione per migliorare i collegamenti elettrici e fissare i moduli insieme. La maggior parte dei moduli ha un numero pari di nuclei di tipo P e N, ognuno dei quali condivide un'interconnessione elettrica, nota come "coppia".

Anche se entrambi i materiali di tipo P e di tipo N sono leghe di bismuto e tellurio, hanno densità di elettroni liberi differenti alla stessa temperatura. I dadi a forma di P sono composti da materiali con elettroni insufficienti, mentre i dadi a forma di N sono composti da materiali con elettroni in eccesso. Quando la corrente (ampere) scorre su e giù nel modulo, tenta di stabilire un nuovo equilibrio nel materiale. La corrente considera i materiali di tipo P come giunzioni calde che richiedono raffreddamento, e i materiali di tipo N come giunzioni fredde che richiedono riscaldamento. Poiché il materiale è effettivamente alla stessa temperatura, il risultato è che l'estremità calda diventa più calda e l'estremità fredda diventa più fredda. La direzione della corrente determinerà se un chip specifico viene raffreddato o riscaldato. In breve, invertire la polarità passerà tra i lati caldi e freddi.

I fili del modulo sono collegati ai cuscinetti di saldatura (rame) sul PCB ceramico hot-end. Se il modulo è sigillato, è possibile determinare l'estremità calda senza alimentazione. Posizionare il modulo su una superficie piana e utilizzare il cavo positivo per puntare il cavo verso di voi. In genere, il fondo dell'isolamento del filo rosso sul lato destro sarà il lato caldo.

Con il graduale approfondimento della tecnologia elettronica in vari campi di applicazione, l'alta integrazione dei circuiti stampati è diventata una tendenza inevitabile. I moduli di imballaggio altamente integrati richiedono una buona dissipazione del calore e sistemi di cuscinetti, mentre i materiali ceramici hanno buone proprietà elettriche ed ad alta frequenza, nonché elevata conducibilità termica, stabilità chimica e stabilità termica che i substrati organici non hanno, È un materiale di imballaggio ideale per la nuova generazione di circuiti integrati su larga scala e moduli elettronici di potenza. Nel campo dell'illuminazione a LED ad alta potenza, materiali metallici e ceramici con buone prestazioni di dissipazione del calore sono spesso utilizzati per preparare substrati del circuito.

Tuttavia, nell'uso pratico, i circuiti ceramici stessi generano calore dopo essere stati collegati al circuito. Il funzionamento a lungo termine alle alte temperature può accelerare l'invecchiamento del circuito e anche danneggiare facilmente il circuito integrato.

Principio di funzionamento del PCB di raffreddamento ceramico

I fogli frigoriferi ceramici sono dispositivi di raffreddamento composti da semiconduttori, che hanno applicazioni pratiche con lo sviluppo di semiconduttori moderni, vale a dire l'invenzione di frigoriferi.

Il suo principio di funzionamento è che l'alimentatore DC fornisce l'energia necessaria per il flusso di elettroni. Dopo il collegamento all'alimentazione elettrica, l'elettrodo negativo dell'elettrone inizia a passare attraverso il semiconduttore di tipo P, assorbe il calore e quindi raggiunge il semiconduttore di tipo N, rilasciando calore. Dopo aver attraversato un modulo NP, il calore viene inviato da un lato all'altro lato, causando una differenza di temperatura e formando un'estremità fredda e calda.

Principio di funzionamento del PCB di riscaldamento ceramico

Il riscaldamento ceramico utilizza le proprietà elettriche e termiche di materiali speciali per convertire l'energia elettrica in energia termica. All'interno del chip ceramico, c'è un materiale speciale chiamato "termistore PTC del coefficiente di temperatura positivo". Questo materiale può cambiare la dimensione della resistenza in base ai cambiamenti di temperatura, ottenendo così la conversione del riscaldamento elettrico. Quando una corrente elettrica passa attraverso un foglio ceramico, provoca un effetto termico sul materiale, che genera calore sulla superficie del foglio ceramico e lo dissipa nell'aria circostante. Questo effetto termico è controllabile e regolando la dimensione e il tempo correnti, la temperatura superficiale del foglio ceramico può raggiungere un valore predeterminato e rimanere stabile.

Inoltre, le lastre ceramiche hanno un'eccellente conducibilità termica, che può distribuire uniformemente il calore su tutta la superficie, con conseguente riscaldamento uniforme ed evitando il verificarsi di punti caldi e freddi. Inoltre, la durata dei chip ceramici è lunga, raggiungendo decine di migliaia di ore o anche più a lungo, e sono sicuri e affidabili e non sono soggetti a situazioni pericolose come perdite.

Il PCB di riscaldamento di raffreddamento ceramico è determinato dalla direzione della corrente, passando tra caldo e freddo.