Placa de Circuito Impresso de Cerâmica para IGBT

O Que é a Placa de Circuito Impresso de Cerâmica IGBT?

O IGBT Ceramic PCB, ou Insulated Gate Bipolar Transistor, é um transístor BJT com um MOS Gate, ou podemos dizer que um módulo IGBT é a combinação de um BJT e um MOS Gate. Um chip IGBT é pequeno em tamanho, mas pode controlar a transmissão de energia eléctrica e atingir 100.000 vezes de comutação de corrente em tensões ultra-altas de 650 milhões de V em apenas 1 segundo.

Tecnologia de PCB de Cerâmica IGBT

As placas de circuito impresso de cerâmica são melhores do que as placas de circuito impresso normais devido ao seu desempenho de dissipação de calor, capacidade de transporte de corrente, isolação, coeficiente de expansão térmica, etc., pelo que são amplamente utilizadas em vários domínios. Quais são as áreas de aplicação das placas de circuito impresso de cerâmica?

Módulo Eletrónico de Alta Potência

Os módulos de semicondutores de alta potência são uma combinação de determinadas funções e modos. Quer se trate de um transístor bipolar de porta isolada (IGBT) ou de um módulo de alta potência DC, a placa de circuito impresso de cerâmica é um dos principais componentes do núcleo e tem uma grande necessidade de dissipação de calor. Independentemente da forma como o calor é gerado, o primeiro ponto de contacto do calor é o substrato, pelo que a placa de circuito impresso de cerâmica de nitreto de alumínio é, sem dúvida, a melhor escolha.

As placas de circuito impresso de cerâmica dissipam o calor do chip IGBT para a embalagem exterior

Pode perguntar-se: qual é a quantidade de calor que um módulo IGBT gera quando está a funcionar? É igual ao calor gerado por 100 fornos eléctricos. Esta quantidade de calor tem de ser dissipada imediatamente do chip IGBT, o que leva à aplicação de placas de circuito impresso de cerâmica.

Como é que uma placa de circuito impresso de cerâmica protege o módulo IGBT do calor? Num módulo IGBT, uma placa de circuito impresso de cerâmica é colocada sob o chip IGBT, ou podemos dizer que o chip é montado na placa de circuito impresso de cerâmica. A placa de circuito impresso de cerâmica liga e suporta o chip e dissipa rapidamente o calor do chip para a embalagem exterior. Desta forma, o chip fica protegido da influência da temperatura.

Porque é Que as PCB de Cerâmica Podem ser Utilizadas para a Dissipação Térmica do IGBT

Existem PCBs de alumina (Al₂O₃), PCBs de nitreto de alumínio (AlN) e PCBs de nitreto de silício (Si₃N₄) usados para dissipação térmica de módulos IGBT.

Por que os PCBs de cerâmica podem dissipar a temperatura de forma eficaz para o módulo IGBT? Porque os materiais cerâmicos têm boas propriedades de dissipação térmica e isolamento elétrico. Ao contrário das PCBs de substrato de alumínio, as PCBs de cerâmica não utilizam uma camada de isolamento que dificulta a dissipação térmica. Durante o processo de fabrico de PCB de cerâmica, o revestimento de cobre é ligado diretamente ao substrato de cerâmica a altas temperaturas e sob altas pressões. Em seguida, a camada de circuito é fabricada pelo método de revestimento fotorresistente. Quando a placa de circuito é fabricada, o IGBT e outros componentes são montados na placa. Os materiais cerâmicos têm um isolamento ultra-elevado e podem suportar tensões de rutura até 20KV/mm. A condutividade térmica das placas de circuito impresso de alumina é de 15-35W/mK, a de nitreto de alumínio de 170-230W/mK e a de nitreto de silício de 80+W/mK. Pelo contrário, uma placa de circuito impresso de alumínio tem uma dissipação térmica de apenas 1-12W/mK.