Il substrato ceramico DBC (rame incollato diretto) è un materiale ad alte prestazioni ampiamente utilizzato nelle applicazioni di elettronica di alimentazione e di gestione termica. Viene creato legando uno strato di rame direttamente su una base ceramica, in genere nitruro di alluminio (ALN) o allumina (Al₂o₃), ad alte temperature. Questo processo si traduce in un substrato forte, affidabile ed termicamente efficiente che combina l'eccellente isolamento elettrico e la stabilità termica della ceramica con l'alta conduttività del rame.
Caratteristiche chiave:
Alta conducibilità termica:
I substrati DBC di nitruro di alluminio offrono un'eccezionale conducibilità termica (170-200 W/m · K), rendendoli ideali per la dissipazione del calore in applicazioni ad alta potenza.
I substrati DBC di allumina, pur avendo una conducibilità termica inferiore (24-28 W/m · K), sono convenienti e adatti per ambienti termici meno esigenti.
Ottimo isolamento elettrico:
Lo strato ceramico fornisce un'elevata resistenza dielettrica, garantendo un isolamento elettrico affidabile in applicazioni ad alta tensione.
Forte legame di rame-ceramico:
Il processo di legame diretto crea una robusta interfaccia tra gli strati di rame e ceramica, garantendo la durata e la resistenza al ciclo termico.
Elevata capacità di trasporto di corrente:
Lo strato di rame spesso (in genere 0,1-0,3 mm) consente un'elevata capacità di trasporto di corrente e una distribuzione di energia efficiente.
Matching di espansione termica:
Il coefficiente di espansione termica dei substrati DBC può essere personalizzato per abbinare altri materiali, come il silicio, la riduzione dello stress termico e il miglioramento dell'affidabilità.
Applicazioni:
Power Electronics:
Utilizzati nei moduli di potenza, IGBT (transistor bipolari a gate isolati) e MOSFET per un'efficace dissipazione del calore e prestazioni elettriche.
Illuminazione a LED:
Fornisce gestione termica per pacchetti a LED ad alta potenza, garantendo longevità e prestazioni.
Industria automobilistica:
Essenziale nei veicoli elettrici (EV) per inverter di alimentazione, sistemi di gestione delle batterie e unità motore.
Energia rinnovabile:
Utilizzato negli inverter solari e nei sistemi di energia eolica per la conversione di potenza affidabile e la gestione termica.
Aerospaziale e difesa:
Impiegato in sistemi ad alta affidabilità che richiedono robuste prestazioni termiche ed elettriche.
Vantaggi rispetto ad altri substrati:
Rispetto ai tradizionali materiali PCB, i substrati in ceramica DBC offrono una gestione termica superiore e un isolamento elettrico.
A differenza di substrati di film o film sottile, DBC offre una maggiore capacità di trasporto corrente e una migliore performance termica.
I substrati ceramici DBC sono un componente critico nell'elettronica moderna, offrendo proprietà termiche, elettriche e meccaniche senza pari. La loro versatilità e affidabilità li rendono indispensabili in settori come automobili, energia rinnovabile, aerospaziale ed elettronica di energia, guidando l'innovazione ed efficienza in applicazioni ad alte prestazioni.
