Керамическая печатная плата IGBT

Что такое керамическая печатная плата IGBT?

Керамическая печатная плата IGBT, или биполярный транзистор с изолированным затвором, представляет собой BJT-транзистор с МОS-затвором, или мы можем сказать, что модуль IGBT представляет собой комбинацию BJT и MOS-затвора. Чип IGBT имеет небольшой размер, но он может управлять передачей электрической энергии и обеспечивать переключение тока в 100 000 раз при сверхвысоком напряжении 650 миллионов В всего за 1 секунду.

Технология керамических печатных плат IGBT

Керамические печатные платы лучше обычных печатных плат благодаря своим характеристикам рассеивания тепла, допустимой токовой нагрузке, изоляционной способности, коэффициенту теплового расширения и т. д., поэтому они широко используются в различных областях. Так каковы же области применения керамических печатных плат?

Мощный силовой электронный модуль

Полупроводниковые модули большой мощности представляют собой совокупность определенных функций и режимов. Будь то биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT) или модуль высокой мощности постоянного тока, керамическая печатная плата является одним из основных компонентов ядра и имеет очень высокие требования к рассеиванию тепла. Независимо от того, как выделяется тепло, первой точкой контакта тепла является подложка, поэтому керамическая печатная плата из нитрида алюминия, несомненно, является лучшим выбором.

Керамические печатные платы рассеивают тепло от чипа IGBT к внешней упаковке.

Вы можете спросить, сколько тепла генерирует IGBT-модуль, когда он работает? Оно равно теплу, вырабатываемому 100 электропечами. Такое большое количество тепла должно быть немедленно отведено от IGBT-чипа, что приводит к применению керамических печатных плат.

Как керамическая печатная плата защищает IGBT-модуль от перегрева? В IGBT-модуле керамическая плата размещается под чипом IGBT, или можно сказать, что чип собран на керамической плате. Керамическая печатная плата соединяет и поддерживает чип, а также быстро рассеивает тепло от него к внешней упаковке. Таким образом чип защищен от воздействия тепла.

Почему керамические печатные платы можно использовать для рассеивания тепла IGBT

Существуют печатные платы на основе оксида алюминия (Al₂O₃), печатные платы на основе нитрида алюминия (AlN) и печатные платы на основе нитрида кремния (Si₃N₄), используемые для рассеивания тепла в модулях IGBT.

Почему керамические печатные платы могут эффективно рассеивать тепло для модуля IGBT? Потому что керамические материалы обладают хорошими свойствами теплоотвода и электроизоляции. В отличие от печатных плат с алюминиевой подложкой, керамические печатные платы не используют изоляционный слой, препятствующий рассеиванию тепла. В процессе производства керамических печатных плат медное покрытие непосредственно приклеивается к керамической подложке при высоких температурах и высоком давлении. Затем слой схемы изготавливается методом нанесения фоторезиста. При изготовлении печатной платы на ней монтируются IGBT и другие компоненты. Керамические материалы обладают сверхвысокой изоляцией и выдерживают напряжение пробоя до 20 кВ/мм. Теплопроводность печатных плат из оксида алюминия составляет 15–35 Вт/мК, печатных плат из нитрида алюминия — 170–230 Вт/мК, а печатных плат из нитрида кремния — 80+Вт/мК. Напротив, алюминиевая печатная плата имеет тепловыделение всего 1–12 Вт/мК.