„onsemi SiC E1B“ modulių naudotojo vadovas

„onsemi SiC E1B“ modulių naudotojo vadovas

Taikymo sritis

„onsemi“ pirmoji pristatė SiC JFET tranzistorius kaskodinėje konfigūracijoje, suderinamą su Si MOSFET, IGBT ir SiC MOSFET tranzistoriais, remiantis 5 V slenkstine įtampa.tage ir platus vartų veikimo diapazonas ±25 V.

Šie įrenginiai iš esmės yra labai greitai perjungiami ir pasižymi puikiomis korpusinių diodų savybėmis. „Onsemi“ sujungė privalumustagEkologiškas SiC JFET pagrindu sukurtas maitinimo įrenginys su pramoniniu standartu atitinkančiu maitinimo modulių paketu E1B, siekiant dar labiau padidinti pramoninių maitinimo sistemų galios tankį, efektyvumą, ekonomiškumą ir naudojimo paprastumą.

Šiame taikymo aprašyme pateikiamos „onsemi“ naujausių E1B maitinimo modulių paketų (pusinio tilto ir pilno tilto) montavimo gairės (spausdintinės plokštės ir radiatoriaus).

SVARBU: Dėl didelio perjungimo greičio SiC E1B moduliams primygtinai rekomenduojami slopintuvai. Be to, slopintuvas labai sumažina išjungimo perjungimo nuostolius, todėl SiC E1B moduliai yra itin patrauklūs ZVS (nulinio tūrio) sistemose.tage įjungimo) švelnaus perjungimo taikymas, pvz., fazės poslinkio pilno tilto (PSFB), LLC ir kt.

Šį gaminį rekomenduojama naudoti su litavimo kaiščių tvirtinimo ir fazės keitimo šiluminės sąsajos medžiagomis, ir nerekomenduojama naudoti presavimo būdu ir naudojant terminį tepalą. Išsamesnės informacijos ieškokite su šiuo gaminiu susijusiose tvirtinimo gairėse ir naudotojo vadovo dokumentuose.

Šiame taikymo aprašyme taip pat pateikiamos nuorodos į modeliavimo modelius, surinkimo gaires, šilumines charakteristikas, patikimumą ir kvalifikacijos dokumentus.

Šaltinis ir nuoroda

1. SiC E1B modulių techniniai duomenysview
2. SiC E1B modulių montavimo gairės
3. SiC Cascode JFET ir modulio naudotojo vadovas
4. SiC E1B modulių DPT EVB naudotojo vadovas
5. „onsemi“ SiC modulio nuoroda: SiC moduliai
6. EliteSiC galios simuliatorius
7. onsemi SiC maitinimo sprendimo centrinis mazgas
8. SiC JFETų kilmė ir jų evoliucija tobulo jungiklio link

E1B modulio informacija

Pagrindinė galios puslaidininkių modulio gedimo priežastis yra netinkamas montavimas. Dėl netinkamo montavimo sandūros temperatūra bus per aukšta arba per aukšta, o tai žymiai apribos modulio eksploatavimo laiką. Todėl tinkamas modulio montavimas yra labai svarbus norint užtikrinti patikimą šilumos perdavimą iš SiC įrenginio sandūros į aušinimo kanalą.

E1B moduliai skirti taip, kad būtų lituojami prie spausdintinės plokštės (PCB) ir pritvirtinami prie šilumos kriauklės iš anksto surinktais varžtais ir poveržlėmis, kaip parodyta paveikslėlyje. 1 pav ir 2 pavIšsamesnės informacijos apie matmenis ir tolerancijas, skirtas šių sistemų techninės įrangos projektavimui, galite rasti modulių duomenų lapuose.

1 pav. Modulio tvirtinimo varžtų vieta (viršuje) View)

AND90340/D

2 pav. Modulio montavimas su spausdintine plokšte ir radiatoriumi (išskleistas mazgo vaizdas) View)

Rekomenduojama montavimo seka

„Onsemi“ rekomenduoja tokią montavimo seką, kad būtų užtikrintas geresnis SiC E1B modulio šiluminis našumas ir tarnavimo laikas:

1. Lituokite modulio kaištį prie spausdintinės plokštės (PCB)
2. Pritvirtinkite PCB ant modulio
3. Pritvirtinkite modulį prie šilumos kriauklės

Iš anksto surinktu varžtu (kombinuotu varžtu, poveržle ir fiksavimo poveržle) pritvirtinkite modulį prie radiatoriaus, naudodami ribotą sukimo momentą. Reikėtų atkreipti dėmesį, kad litavimo proceso metu reikia atsižvelgti į radiatoriaus dydį ir paviršių, nes tinkamas šilumos perdavimas tarp modulio galinės pusės ir radiatoriaus sąsajos yra labai svarbus bendram korpuso veikimui sistemoje (žr. 2 paveikslą).

1. Lituokite modulio kaištį prie PCB
   „Onsemi“ patikrino ir patvirtino, kad E1B modulyje naudojami lituojami kontaktai tinka standartinėms FR4 spausdintinėms plokštėms.
   Jei spausdintinės plokštės kitiems komponentams reikalingas litavimas perlitavimu, prieš montuojant modulį rekomenduojama atlikti litavimą perlitavimu, kad būtų išvengta aukštos temperatūros poveikio.

Tipiškas bangų litavimo profesionalasfile parodyta 4 paveiksle ir 1 lentelėje.
Jei spausdintinių plokščių gamyboje naudojami kiti apdorojimo būdai, reikalingi papildomi bandymai, patikra ir sertifikavimas.

PCB reikalavimas
FR4 PCB, kurio maksimalus storis yra 2 mm.
Norėdami patikrinti, ar PCB medžiaga atitinka standarto reikalavimus, žr. IEC 61249−2−7:2002.
Vartotojas turi nustatyti optimalius laidžiuosius sluoksnius tinkamam PCB plokščių sluoksnių projektavimui, tačiau turi užtikrinti, kad daugiasluoksnės PCB plokštės atitiktų IEC 60249-2-11 arba IEC 60249-2-1 standartą.
Jei klientas svarsto dvipuses spausdintines plokštes, žr. IEC 60249-2-4 arba IEC 60249-2-5.

Litavimo kaiščio reikalavimas
Pagrindiniai veiksniai, lemiantys didelį litavimo jungčių patikimumą, yra PCB dizainas.
PCB plokščių dengtų skylių skersmenys turi būti pagaminti pagal litavimo kaiščio matmenis. (žr. 3 pav.).

AND90340
Jei spausdintinės plokštės skylės konstrukcija neteisinga, gali kilti problemų.
Jei galutinis skylės skersmuo yra per mažas, ji gali būti netinkamai įstatyta ir gali sulūžti kaiščiai bei pažeisti spausdintinę plokštę.
Jei galutinis skylės skersmuo yra per didelis, po litavimo gali būti nepasiektos geros mechaninės ir elektrinės savybės. Litavimo kokybė turėtų atitikti IPC-A-610 standartą.
Rekomenduojami banginio litavimo proceso temperatūros parametrų nustatymaifileyra pagrįsti IPC-7530, IPC-9502, IEC 61760-1:2006 standartais.

3 pav. Modulio tvirtinimas prie spausdintinės plokštės prieš montuojant prie šilumos kriauklės

4 pav. Tipinis bangų litavimo profesionalasfile (Nuoroda EN EN 61760-1:2006)

1 lentelė. ĮPRASTAS BANGINIS LITAVIMO PROFESIONALUSFILE (Nuoroda EN EN 61760-1:2006)

PCB montavimas ant modulio

Kai spausdintinė plokštė lituojama tiesiai ant modulio viršaus, mechaniniai įtempiai ypač jaučiami litavimo jungtyje. Siekiant sumažinti šiuos įtempius, spausdintinei plokštei pritvirtinti prie keturių modulio atramų galima naudoti papildomą varžtą. žr. 5 pav.
Moduliai suderinami su savisriegiais varžtais (M2.5 x L (mm)), priklausomai nuo spausdintinės plokštės storio.

Į iškyšą įeinančio sriegio ilgis turi būti ne mažesnis kaip Lmin 4 mm ir ne didesnis kaip Lmax 8 mm. Siekiant didesnio tikslumo, rekomenduojama naudoti elektroniniu būdu valdomą arba elektrinį atsuktuvą.


5 pav. PCB tvirtinimas prie E1B modulio: (a) E1B PCB tvirtinimo anga su tarpikliu ir (b) maksimalus sriegio įsukimo gylis

PCB tvirtinimo reikalavimai
1.5 mm gylio tarpinės angos skirtos tik varžtų įvedimui ir neturėtų veikti jokios jėgos.

Svarbiausias veiksnys yra leistinas sukimo momentas išankstinio priveržimo ir priveržimo procesui:

• Išankstinis priveržimas = 0.2 ~ 0.3 Nm
• Priveržimas = maks. 0.5 Nm

6 pav. PCB tvirtinimas prie E1B modulio: vertikalus savisriegio varžto išlygiavimas (a) išlygiuotas ir (b) nesulygiuotas.

Modulio tvirtinimas prie radiatoriaus

Radiatoriaus reikalavimas
Radiatoriaus paviršiaus būklė yra labai svarbus visos šilumos perdavimo sistemos veiksnys ir turi visiškai liestis su radiatoriumi. Prieš montuojant modulio pagrindo paviršius ir radiatoriaus paviršius turi būti vienodi, švarūs ir be užterštumo. Tai daroma siekiant išvengti tuštumų, sumažinti šiluminę varžą ir maksimaliai padidinti modulio viduje išsklaidomos energijos kiekį bei pasiekti tikslinę šiluminę varžą pagal duomenų lapą. Radiatoriaus paviršiaus savybės yra būtinos, kad būtų pasiektas geras šilumos laidumas pagal DIN 4768−1.

• Šiurkštumas (Rz): ≤10 m
• Radiatoriaus plokštuma, remiantis 100 mm ilgiu: ≤50 m

Šiluminės sąsajos medžiaga (TIM)
Šiluminės sąsajos medžiaga, naudojama tarp modulio korpuso ir radiatoriaus, yra labai svarbi siekiant patikimo ir aukštos kokybės šiluminio našumo. Terminis tepalas arba termopasta nerekomenduojama naudoti moduliams be pagrindinės plokštės, pvz., E1B..
Be storos varinės pagrindo plokštės, kuri veiktų kaip šilumos paskirstytojas, terminio tepalo išsiurbimo efektas (dėl TIM sluoksnio tarp modulio korpuso ir radiatoriaus šiluminio plėtimosi ir susitraukimo maitinimo ciklų arba temperatūros ciklų metu) padidina tuštumų susidarymą TIM sluoksnyje ir daro didelę neigiamą įtaką modulio maitinimo ciklų tarnavimo laikui.

Vietoj to, E1B moduliams primygtinai rekomenduojama naudoti fazę keičiančią medžiagą naudojant TIM metodą. 7 paveiksle pateikti 1200 V 100 A pusės tilto modulio (UHB100SC12E1BC3N) maitinimo ciklų rezultatai, naudojant du skirtingus metodus: terminį tepalą ir fazės kaitos medžiagą. Horizontalioje ašyje parodytas ciklų skaičius. Vertikalioje ašyje parodytas įrenginio VDS Tj_rise metu esant 100 °C. Raudona kreivė rodo maitinimo ciklą su terminiu tepalu. Mėlyna kreivė rodo maitinimo ciklą su fazės kaitos medžiaga. Raudona kreivė gali siekti tik 12,000 1 ciklų, kol įvyksta terminis išsiveržimas dėl terminio varžos pablogėjimo, kurį sukelia terminio tepalo išsiurbimo efektas. Tame pačiame E58,000B modulyje, naudojant fazės kaitos medžiagą radiatoriui, TIM žymiai pagerina maitinimo ciklų skaičių, viršijantį XNUMX XNUMX ciklų.

8 paveiksle parodytos maitinimo ciklų bandymo sąlygos ir sąranka. 7 paveikslas. E1B modulio maitinimo ciklų našumas. su skirtingu šilumos kriauklės TIM: terminis tepalas ir fazę keičianti medžiaga

8 pav. E1B modulio maitinimo ciklų bandymas (a) Sąranka ir (b) Bandymo sąlygos

Paprastai po mechaninio montavimo fazę keičianti medžiaga turėtų būti kepama orkaitėje, kad TIM galėtų pakeisti savo fazę ir taip užpildyti mikroskopines ertmes tarp modulio korpuso ir radiatoriaus bei sumažinti šiluminę varžą nuo modulio korpuso iki radiatoriaus. Aukščiau pateiktame pavyzdyjeampKaip parodyta 7 ir 8 paveiksluose, po 0.52 valandos kaitinimo 0.42 °C temperatūroje įrenginio jungties šiluminė varža vandeniui sumažėja nuo 1 °C/W iki 65 °C/W. Dėl išsamių instrukcijų kreipkitės į TIM tiekėją.

PASTABA: Bet kokį skirtingą fazę keičiančios medžiagos tipą klientas turėtų papildomai įvertinti ir išbandyti, vadovaudamasis TIM (fazės kaitos medžiagos) tiekėjo instrukcijomis, kad būtų užtikrintas optimalus veikimas.

Modulio tvirtinimas prie radiatoriaus
Montavimo procedūra taip pat yra svarbus veiksnys, užtikrinantis efektyvų modulio ir radiatoriaus kontaktą su fazės keitimo medžiaga tarp jų. Atkreipkite dėmesį, kad radiatorius ir modulis neturėtų liestis per visą plotą, kad būtų išvengta lokalizuoto dviejų komponentų atsiskyrimo. 2 lentelėje pateiktos radiatoriaus tvirtinimo gairės.

2 lentelė. „onsemi SiC E1B“ MODULIO ŠILDYTUVO MONTAVIMO REKOMENDACIJOS

Kiti tvirtinimo aspektai

Reikėtų atsižvelgti į bendrą sumontuoto modulio sistemą. Jei modulis tinkamai pritvirtintas prie šilumos kriauklės ir plokštės, bus pasiektas bendras gaminio našumas.
Taip pat reikia imtis atitinkamų priemonių vibracijai sumažinti, nes spausdintinė plokštė yra lituota tik prie modulio.
Reikia vengti silpnai lituotų gnybtų. Atskiri kontaktai gali būti apkraunami statmenai radiatoriui tik maksimaliu slėgiu ir įtempimu, o tinkamas atstumas tarp spausdintinės plokštės ir radiatoriaus turi būti įvertintas atsižvelgiant į kliento poreikius.

Siekiant sumažinti mechaninį spausdintinės plokštės ir modulio įtempimą, ypač kai spausdintinė plokštė turi sunkių komponentų, rekomenduojama naudoti tarpinę atramą. žr. 9 pav.

9 pav. E1B modulio PCB ir radiatoriaus tvirtinimas su tarpiniu stulpeliu

Rekomenduojamas atstumas (X) tarp atramos ir spausdintinės plokštės tvirtinimo angos krašto yra ≤ 50 mm.
Jei ant tos pačios spausdintinės plokštės sumontuoti keli moduliai, aukščio skirtumai tarp modulių gali sukelti mechaninius įtempimus litavimo jungtyje. Siekiant sumažinti įtempį, rekomenduojamas tarpinių stulpelių aukštis (H) yra 12.10 (±0.10) mm.

Tarpo ir šliaužimo reikalavimas

Modulio ir spausdintinės plokštės mechaninis atstumas tarp mazgo turi atitikti IEC 60664-1 3 redakcijos reikalavimus tarpui ir šliaužimo atstumui. 10 paveiksle parodyta iliustracija.
Minimalus atstumas tarp varžto galvutės ir spausdintinės plokštės apatinio paviršiaus turi būti pakankamas, kad šioje srityje nebūtų elektros laidumo.
Arba gali tekti įdiegti papildomas izoliacijos priemones, pvz., PCB lizdą, dangą arba specialų sandarinimą, kad būtų laikomasi atitinkamų atstumo ir šliaužimo atstumo standartų.

10 pav. Tarpas tarp varžto ir spausdintinės plokštės

Varžto tipas lemia minimalų atstumą tarp jo ir spausdintinės plokštės. Naudojant varžtą su plokščia galvute pagal ISO7045, fiksavimo poveržlę pagal DIN 127B ir plokščią poveržlę pagal DIN 125A, ir clamp kaip parodyta 10 paveiksle, atstumas bus 4.25 mm. Tipinį tarpą ir šliaužimo atstumą rasite duomenų lape. Daugiau informacijos apie modulio tarpą arba šliaužimo atstumą galite gauti susisiekę su programų palaikymo arba pardavimų ir rinkodaros skyriumi.

Visi šiame dokumente pateikti prekių ir gaminių pavadinimai yra atitinkamų jų savininkų registruotieji prekių ženklai arba prekių ženklai.

onsemi, , ir kiti pavadinimai, ženklai ir prekių ženklai yra registruoti ir (arba) bendrosios teisės prekių ženklai, priklausantys Semiconductor Components Industries, LLC dba. "onsemi" arba jos filialai ir (arba) dukterinės įmonės Jungtinėse Valstijose ir (arba) kitose šalyse. onsemi priklauso daugybė patentų, prekių ženklų, autorių teisių, komercinių paslapčių ir kitos intelektinės nuosavybės teisės.
Sąrašas onsemi produkto / patento aprėptį galite rasti adresu www.onsemi.com/site/pdf/Patent−Marking.pdf. onsemi pasilieka teisę bet kuriuo metu be įspėjimo keisti bet kokius čia pateiktus produktus ar informaciją. Informacija čia pateikiama „tokia, kokia yra“ ir onsemi nesuteikia jokių garantijų, pareiškimų ar garantijų dėl informacijos tikslumo, gaminio savybių, prieinamumo, funkcionalumo ar produktų tinkamumo jokiam konkrečiam tikslui, taip pat onsemi prisiima bet kokią atsakomybę, kylančią dėl bet kokio gaminio ar grandinės taikymo ar naudojimo, ir konkrečiai atsisako bet kokios atsakomybės, įskaitant, bet neapsiribojant, specialią, pasekminę ar atsitiktinę žalą. Pirkėjas yra atsakingas už savo gaminių ir taikomųjų programų naudojimą onsemi produktai, įskaitant atitiktį visiems įstatymams, reglamentams ir saugos reikalavimams ar standartams, neatsižvelgiant į bet kokią paramos ar taikomųjų programų informaciją, kurią teikia onsemi. „Tipiniai“ parametrai, kurie gali būti pateikti onsemi duomenų lapai ir (arba) specifikacijos įvairiose programose gali skirtis ir skiriasi, o tikrasis veikimas laikui bėgant gali skirtis. Kliento techniniai ekspertai turi patvirtinti visus veikimo parametrus, įskaitant „Tipinius“ kiekvienai kliento programai. onsemi neperduoda jokios licencijos pagal jokias savo intelektinės nuosavybės teises ar kitų teises. onsemi gaminiai nėra sukurti, skirti arba leisti naudoti kaip esminis gyvybės palaikymo sistemų komponentas arba bet kokie FDA 3 klasės medicinos prietaisai arba medicinos prietaisai, turintys tokią pačią ar panašią klasifikaciją užsienio jurisdikcijoje, arba bet kokie prietaisai, skirti implantuoti į žmogaus kūną. Pirkėjas turėtų pirkti ar naudoti onsemi gaminius dėl bet kokio tokio nenumatyto ar neteisėto panaudojimo, Pirkėjas privalo atlyginti žalą ir sulaikyti onsemi ir jos pareigūnai, darbuotojai, dukterinės įmonės, filialai ir platintojai yra nepavojingi nuo visų pretenzijų, išlaidų, žalos ir išlaidų bei pagrįstų advokato mokesčių, tiesiogiai ar netiesiogiai kylančių dėl bet kokių pretenzijų dėl asmens sužalojimo ar mirties, susijusių su tokiu netyčiniu ar neleistinu naudojimu. , net jei tokiame teiginyje teigiama, kad onsemi buvo aplaidus detalės projektavimo ar gamybos atžvilgiu. onsemi yra lygių galimybių / teigiamų veiksmų darbdavys. Šiai literatūrai galioja visi taikomi autorių teisių įstatymai ir ji jokiu būdu neperparduodama.

PAPILDOMA INFORMACIJA

TECHNINĖS PUBLIKACIJOS:
Techninė biblioteka: www.onsemi.com/design/resources/technical−documentation
onsemi Websvetainė: www.onsemi.com
PARAMA INTERNETU: www.onsemi.com/support
Norėdami gauti papildomos informacijos, susisiekite su vietiniu pardavimo atstovu adresu www.onsemi.com/support/sales