Projektbeschreibung
Was ist eine IGBT-Keramik-Leiterplatte?
Keramikplatine für IGBT-Modul
IGBT steht für Bipolartransistor mit isoliertem Gate. Es ist ein Bipolartransistor mit einem isolierten Gate-Anschluss. Der IGBT kombiniert in einem einzigen Gerät einen Steuereingang mit einer MOS-Struktur und einen bipolaren Leistungstransistor, der als Ausgangsschalter fungiert. IGBTs Keramik-Leiterplatten eignen sich für Hochspannungs- und Hochstromanwendungen. Sie wurden entwickelt, um Hochleistungsanwendungen mit einer niedrigen Eingangsleistung anzutreiben.
IGBT oder Insulated Gate Bipolar Transistor ist ein BJT-Transistor mit einem MOS-Gate, oder wir können sagen, dass ein IGBT-Modul die Kombination aus einem BJT und einem MOS-Gate ist. Ein IGBT-Chip ist klein, kann aber die elektrische Energieübertragung steuern und 100,000 Stromwechsel bei ultrahohen Spannungen von 650 Millionen V in nur 1 Sekunde erreichen.
Keramische Leiterplatten leiten Wärme vom IGBT-Chip an die äußere Verpackung ab
Sie fragen sich vielleicht, wie viel Wärme ein IGBT-Modul erzeugt, wenn es funktioniert? Das entspricht der Wärme, die von 100 Elektroöfen erzeugt wird. So viel Wärme muss sofort vom IGBT-Chip abgeführt werden und führt zum Einsatz von Keramik-Leiterplatten.
Wie schützt eine Keramikplatine das IGBT-Modul vor Hitze? In einem IGBT-Modul wird eine Keramikplatine unter dem IGBT-Chip platziert, oder wir können sagen, dass der Chip auf der Keramikplatine montiert ist. Die Keramik-Leiterplatte verbindet und stützt den Chip und leitet Wärme schnell von ihm an die äußere Verpackung ab. Auf diese Weise wird der Chip vor thermischen Einflüssen geschützt.
Warum Keramik-Leiterplatten für die IGBT-Wärmeableitung verwendet werden können
Es gibt PCBs aus Aluminiumoxid (Al₂O₃), PCBs aus Aluminiumnitrid (AlN) und PCBs aus Siliziumnitrid (Si₃N₄), die für die Wärmeableitung von IGBT-Modulen verwendet werden.
Warum können Keramik-Leiterplatten Wärme effektiv für das IGBT-Modul ableiten? Denn keramische Materialien haben gute Eigenschaften der Wärmeableitung und elektrischen Isolierung. Im Gegensatz zu Leiterplatten mit Aluminiumsubstrat verwenden Keramikleiterplatten keine Isolationsschicht, die die Wärmeableitung behindert. Während des Herstellungsprozesses von Keramik-Leiterplatten wird die Kupferplattierung bei hohen Temperaturen und unter hohem Druck direkt auf das Keramiksubstrat gebondet. Dann wird die Schaltungsschicht durch das Photoresistbeschichtungsverfahren hergestellt. Wenn die Leiterplatte hergestellt wird, werden der IGBT und andere Komponenten auf der Platine montiert. Keramische Materialien haben eine ultrahohe Isolierung und können einer Durchbruchspannung von bis zu 20 kV/mm standhalten. Die Wärmeleitfähigkeit von Aluminiumoxid-Leiterplatten beträgt 15–35 W/mK, Aluminiumnitrid-Leiterplatten 170–230 W/mK und Siliziumnitrid-Leiterplatten 80+W/mK. Im Gegensatz dazu hat eine Aluminiumplatine eine Wärmeableitung von nur 1-12 W/mK.
