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Leiterplatte Blog - Arbeitsprinzip der keramischen Kühlung Heizung PCB

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Arbeitsprinzip der keramischen Kühlung Heizung PCB

2023-06-21
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Author:iPCB

Das Anwendungsgebiet der keramischen Kühlheizung PCB vertieft sich allmählich und spielt eine wichtige Rolle.



Arbeitsprinzip der keramischen Kühlung Heizung PCB

Ein typisches thermoelektrisches (TE) Modul besteht aus zwei keramischen Substraten, die zwischen mehreren Paaren oder "Paaren" von Bismutantimonid blanken Platten eingeklemmt sind. Gekoppelte Rohrkerne werden elektrisch in Reihe geschaltet und thermisch parallel zwischen Keramik geschaltet. Eine Art von Keramik ist die "heiße Oberfläche" und die andere ist die "kalte Oberfläche".


wird häufig für die Herstellung von TE-Modulen verwendet. Sie sind geriffelt, wärmeleitend und ausgezeichnete elektrische Isolatoren. Neben einer soliden Grundlage isoliert Keramik auch die elektrischen Komponenten im Modul vom Kühlkörper auf der heißen Seite und den gekühlten Gegenständen auf der kalten Seite.


Die Metallisierung von Keramik ist ein Bestandteil der Herstellung von mikrothermoelektrischen Modulen. Metallisierung wird auf Keramik angewendet, um interne Verbindungen zwischen BiTe-Säulen und PN-Kopplung innerhalb von TEC zu bilden. Thermoelektrische Kühler sind in der Laser- und Optoelektronikindustrie üblich. In vielen solchen Anwendungen gibt es ein keramisches Substrat mit Endkunden-elektronischen Komponenten (wie LD-Chips oder APD-Arrays) zur Installation auf der TEC-Kaltseite.


Die Lötpads aus leitfähigen Materialien bestehen in der Regel aus Kupfer, das gerade groß genug ist, um jeden der vielen "gepaarten" Rohrchips im Modul aufzunehmen, die an der Innenfläche der Keramik befestigt sind. Jeder der P-Typ- und N-Typ-Kerne ist elektrisch mit jedem Pad verbunden, mit unterschiedlichen Pad-Layouts auf den beiden Keramiken, um eine Schaltung mit Würfeln zu erstellen, die sich durch das Modul dreht und dreht. Normalerweise werden alle Rohrkerne verschweißt, um elektrische Verbindungen zu verbessern und die Module zusammen zu sichern. Die meisten Module haben eine gerade Anzahl von P-Typ- und N-Typ-Kernen, die jeweils eine elektrische Verbindung teilen, die als "Paar" bekannt ist.


Obwohl sowohl P-Typ- als auch N-Typ-Materialien Legierungen aus Bismut und Tellur sind, haben sie unterschiedliche freie Elektronendichten bei gleicher Temperatur. P-förmige Würfel bestehen aus Materialien mit unzureichenden Elektronen, während N-förmige Würfel aus Materialien mit überschüssigen Elektronen bestehen. Wenn Strom (Ampere) im Modul auf und ab fließt, versucht es, eine neue Balance im Material herzustellen. Der Strom betrachtet P-Typ-Materialien als heiße Verbindungen, die Kühlung erfordern, und N-Typ-Materialien als kalte Verbindungen, die erhitzt werden müssen. Da das Material tatsächlich die gleiche Temperatur hat, wird das heiße Ende heißer und das kalte Ende kälter. Die Stromrichtung bestimmt, ob ein bestimmter Chip gekühlt oder erhitzt wird. Kurz gesagt, die Umkehrpolarität wechselt zwischen heißer und kalter Seite.


Die Drähte des Moduls werden mit den (Kupfer-)Lötpads auf der Hot-End-Keramik-Leiterplatte verbunden. Wenn das Modul versiegelt ist, können Sie das heiße Ende ohne Strom bestimmen. Legen Sie das Modul auf eine ebene Fläche und verwenden Sie die positive Leitung, um die Leitung auf Sie zu richten. Normalerweise ist die Unterseite der roten Drahtisolierung auf der rechten Seite die heiße Seite.


Mit der allmählichen Vertiefung der elektronischen Technologie in verschiedenen Anwendungsbereichen ist die hohe Integration von Leiterplatten zu einem unvermeidlichen Trend geworden. Hochintegrierte Verpackungsmodule erfordern eine gute Wärmeableitung und Lagersysteme, während keramische Materialien gute Hochfrequenz- und elektrische Eigenschaften sowie eine hohe Wärmeleitfähigkeit, chemische Stabilität und thermische Stabilität aufweisen, die organische Substrate nicht haben. Es ist ein ideales Verpackungsmaterial für die neue Generation großer integrierter Schaltungen und leistungselektronischer Module. Im Bereich der Hochleistungs-LED-Beleuchtung werden häufig Metall- und Keramikmaterialien mit guter Wärmeableitungsleistung verwendet, um Schaltungssubstrate vorzubereiten.


In der Praxis erzeugen keramische Schaltkreise jedoch selbst Wärme, nachdem sie an den Schaltkreis angeschlossen wurden. Langzeitbetrieb bei hohen Temperaturen kann die Alterung der Schaltung beschleunigen und auch den integrierten Schaltkreis leicht beschädigen.


Arbeitsprinzip der keramischen Kühlplatte

Keramische Kühlplatten sind Kühlgeräte, die aus Halbleitern bestehen, die praktische Anwendungen bei der Entwicklung moderner Halbleiter haben, nämlich die Erfindung von Kühlschränken.


Sein Arbeitsprinzip ist, dass die DC-Stromversorgung die Energie liefert, die für den Elektronenfluss benötigt wird. Nach dem Anschließen an die Stromversorgung beginnt die Elektronennegativelektrode, durch den P-Typ-Halbleiter zu gehen, absorbiert Wärme und erreicht dann den N-Typ-Halbleiter und gibt Wärme ab. Nach Durchgang durch ein NP-Modul wird Wärme von einer Seite auf die andere Seite geleitet, wodurch eine Temperaturdifferenz entsteht und ein kaltes und heißes Ende entsteht.


Arbeitsprinzip der keramischen Heizung PCB

Keramische Heizung nutzt die elektrischen und thermischen Eigenschaften spezieller Materialien, um elektrische Energie in thermische Energie umzuwandeln. Im Inneren des keramischen Chips befindet sich ein spezielles Material namens "Thermistor PTC mit positivem Temperaturkoeffizient". Dieses Material kann die Größe des Widerstands basierend auf Temperaturänderungen ändern, wodurch elektrische Heizumwandlung erreicht wird. Wenn ein elektrischer Strom durch eine Keramikplatte fließt, verursacht er eine thermische Wirkung auf das Material, die Wärme auf der Oberfläche der Keramikplatte erzeugt und in die Umgebungsluft ableitet. Dieser thermische Effekt ist steuerbar, und durch Einstellen der aktuellen Größe und Zeit kann die Oberflächentemperatur der Keramikplatte einen vorbestimmten Wert erreichen und stabil bleiben.


Darüber hinaus haben Keramikbleche eine ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit, die Wärme gleichmäßig über die gesamte Oberfläche verteilen kann, was zu einer gleichmäßigen Erwärmung führt und das Auftreten von heißen und kalten Stellen vermeidet. Darüber hinaus ist die Lebensdauer von Keramikspänen lang, erreicht Zehntausende von Stunden oder sogar länger, und sie sind sicher und zuverlässig und sind nicht anfällig für gefährliche Situationen wie Leckagen.


Die keramische Kühlheizung PCB wird durch die Richtung des Stroms bestimmt und zwischen heiß und kalt geschaltet.