PCB部落格 - 陶瓷冷熱PCB的工作原理

陶瓷冷熱PCB的應用領域正在逐步深入，並發揮著重要作用。

陶瓷冷熱PCB的工作原理

典型的熱電（TE）模塊由夾在多對或“對”銻化鉍裸片之間的兩個陶瓷基板組成。 成對的管芯在陶瓷之間串聯電連接和並聯熱連接。 一種類型的陶瓷是“熱表面”，另一種是“冷表面”。

通常用於製造TE模塊。 它們是脊狀的、導熱的，並且是極好的電絕緣體。 除了提供堅實的基礎外，陶瓷還將模塊內的電力部件與熱側的散熱器和冷側的冷卻物體絕緣。

陶瓷的金屬化是生產微型熱電模塊的一個組成部分。 將金屬化應用於陶瓷以在BiTe柱和TEC內的PN耦合之間形成內部結。 熱電冷卻器在雷射和光電工業中很常見。 在許多這樣的應用中，存在具有最終客戶電子元件（例如LD晶片或APD陣列）的陶瓷基板，用於安裝在TEC冷側上。

導電資料的焊盤通常是銅，其大小剛好足以容納模塊中連接到陶瓷內表面的許多“配對”管晶片中的每一個。 P型和N型芯中的每一個都與每個焊盤電連接，在兩種陶瓷上具有不同的焊盤佈局，以創建一個帶有骰子的電路，骰子可以在模塊中來回旋轉。 通常，所有管芯都焊接到位，以增强電力連接並將模塊固定在一起。 大多數模塊都有偶數個P型和N型芯，每個芯共亯一個電力互連，稱為“對”。

儘管P型和N型資料都是鉍和碲的合金，但它們在相同溫度下具有不同的自由電子密度。 P形骰子是由電子不足的資料組成的，而N形骰子則是由電子過剩的資料組成。 當電流（安培）在模塊中上下流動時，它試圖在資料中建立新的平衡。 現時認為P型資料是需要冷卻的熱結，而N型資料則是需要加熱的冷結。 由於資料實際上處於相同的溫度，結果是熱端變得更熱，冷端變得更冷。 電流的方向將决定特定晶片是被冷卻還是被加熱。 簡而言之，反轉極性將在熱側和冷側之間切換。

模塊的導線連接到熱端陶瓷PCB上的（銅）焊盤。 如果模塊是密封的，您可以在沒有電源的情况下確定熱端。 將模塊放在平坦的表面上，並使用正極導線將導線指向您。 通常，右側紅線絕緣層的底部將是熱側。

隨著電子技術在各個應用領域的逐步深入，電路板的高度集成已成為必然趨勢。 高度集成的封裝模塊需要良好的散熱和承載系統，而陶瓷材料具有良好的高頻和電學效能，以及有機襯底所不具備的高導熱性、化學穩定性和熱穩定性， 它是新一代大規模集成電路和電力電子模塊的理想封裝資料。 在大功率LED照明領域，經常使用具有良好散熱效能的金屬和陶瓷材料來製備電路基板。

然而，在實際使用中，陶瓷電路本身在連接到電路後會產生熱量。 在高溫下長期工作會加速電路的老化，也容易損壞集成電路。

陶瓷冷卻PCB的工作原理

陶瓷製冷片是由電晶體組成的冷卻裝置，隨著現代電晶體的發展，即冰柜的發明，陶瓷製冷片具有實際應用。

其工作原理是直流電源提供電子流所需的能量。 連接到電源後，電子負極開始穿過P型電晶體，吸收熱量，然後到達N型電晶體，釋放熱量。 經過NP模塊後，熱量從一側傳遞到另一側，產生溫差，形成冷端和熱端。

陶瓷加熱PCB的工作原理

陶瓷加熱利用特殊資料的電學和熱學特性將電能轉化為熱能。 陶瓷晶片內部有一種特殊資料，稱為“正溫度係數熱敏電阻PTC”。 這種資料可以根據溫度變化改變電阻的大小，從而實現電加熱轉換。 當電流通過陶瓷片時，會對資料產生熱效應，從而在陶瓷片表面產生熱量並將其消散到周圍空氣中。 這種熱效應是可控的，並且通過調節電流大小和時間，陶瓷片的表面溫度可以達到預定值並保持穩定。

此外，陶瓷片具有優异的導熱性，可以將熱量均勻地分佈在整個表面，從而實現均勻的加熱，避免出現熱點和冷點。 此外，陶瓷晶片的使用壽命長，達到數萬小時甚至更長，而且安全可靠，不易出現洩漏等危險情况。

陶瓷冷卻加熱PCB由電流的方向决定，在冷熱之間切換。