Упутство за коришћење онсеми SiC E1B модула

Упутство за коришћење онсеми SiC E1B модула

Обим

Онсеми је пионир у увођењу SiC JFET-ова у каскодној конфигурацији са компатибилношћу погона капије са Si MOSFET-овима, IGBT-овима и SiC MOSFET-овима, на основу прага напона од 5 V.tagе и широк опсег рада капије од ±25 V.

Ови уређаји су по својој природи веома брзи пребацивања, са одличним карактеристикама телесних диода. Onsemi је комбиновао предност...tagЕуфорични SiC JFET уређај за напајање са индустријским стандардним пакетом модула за напајање, E1B, ради додатног побољшања густине снаге, ефикасности, исплативости и једноставности коришћења за индустријске енергетске системе.

Ова примена представља смернице за монтажу (штампане плоче и хладњака) за најновије E1B пакете модула напајања компаније Onsemi (полумостни и пуни мост).

ВАЖНО: Снабери се топло препоручују за SiC E1B модуле због њихове суштински велике брзине пребацивања. Такође, снабер значајно смањује губитке при пребацивању, што SiC E1B модуле чини изузетно атрактивним у ZVS (нулти напон)tag(укључивање) апликације са меким прекидањем као што су фазно померени пуни мост (PSFB), LLC итд.

Овај производ се препоручује за употребу са материјалима за лемљење игли и термичко-интерфејс са променом фазе, а не препоручује се за имплементације које користе пресовање и наношење термалне масти. За детаљније информације погледајте смернице за монтажу и упутства за употребу која су повезана са овим производом.

Ова применска напомена такође пружа везе до ресурса за моделе симулације, смернице за монтажу, термичке карактеристике, поузданост и квалификациону документацију.

Ресурси и референце

1. SiC E1B модули Технички прегледview
2. Упутство за монтажу SiC E1B модула
3. SiC Cascode JFET и кориснички водич за модуле
4. SiC E1B модули DPT EVB Упутство за употребу
5. Линк ка онсеми СиЦ модулу: SiC модули
6. EliteSiC симулатор снаге
7. онсеми Централно чвориште SiC решења за напајање
8. Порекло SiC JFET-ова и њихова еволуција ка савршеном прекидачу

Информације о E1B модулу

Примарни узрок квара полупроводничког модула снаге је неправилна монтажа. Лоша монтажа ће резултирати повишеном или прекомерном температуром споја, што ће значајно ограничити радни век модула. Због тога је правилна инсталација модула кључна за постизање поузданог преноса топлоте од споја SiC уређаја до канала за хлађење.

E1B модули су дизајнирани да се залеме на штампану плочу (PCB) и причврсте на хладњак помоћу претходно монтираних вијака и подлошки, као што је приказано на Слика 1 и Слика 2Детаљније информације о димензијама и толеранцијама за пројектовање хардвера за ове системе могу се наћи у техничким листовима модула.

Слика 1. Положај завртња за монтажу модула (горе View)

АНД90340/Д

Слика 2. Монтажа модула са штампаном плочом и хладњаком (склоп растављен View)

Препоручени редослед монтаже

Онсеми препоручује следећи редослед монтаже за боље термичке перформансе и век трајања SiC E1B модула:

1. Лемите пин модула на штампану плочу (PCB)
2. Монтирајте штампану плочу на модул
3. Монтирајте модул на хладњак

Са претходно састављеним завртњем (комбинујте завртањ, подлошку и осигуравајућу подлошку), причврстите модул на хладњак користећи ограничавајући обртни момент. Треба напоменути да се величина и површина хладњака морају узети у обзир током целог процеса лемљења, јер је правилан пренос топлоте између задње стране модула и споја хладњака кључан за укупне перформансе кућишта у систему (види слику 2).

1. Лемите пин модула на ПЦБ
   Лемљиви пинови који се користе на E1B модулу су проверени и квалификовани од стране компаније Onsemi за стандардне FR4 штампане плоче.
   Ако штампаној плочи је потребан процес лемљења рефлоуом за остале компоненте, препоручује се рефлоуовање штампане плоче пре монтаже модула како би се избегло излагање високим температурама.

Типичан професионалац за таласно лемљењеfile је приказано на слици 4 и у табели 1.
Ако се у производњи штампаних плоча користе друге технике руковања, потребна су додатна испитивања, инспекције и сертификација.

Захтев за ПЦБ плочу
FR4 ПЦБ са максималном дебљином од 2 мм.
Погледајте IEC 61249−2−7:2002 да бисте проверили да ли материјал штампане плоче испуњава стандардне захтеве.
Корисник треба да одреди оптималне проводне слојеве за правилан дизајн слојева наслага штампаних плоча, али треба да осигура да вишеслојне штампане плоче испуњавају стандарде IEC 60249-2-11 или IEC 60249-2-1.
Ако купац разматра двостране штампане плоче, погледајте IEC 60249-2-4 или IEC 60249-2-5.

Захтев за лемни пин
Кључни фактори за постизање лемних спојева са високом поузданошћу су дизајн штампаних плоча.
Пречници позлаћених пролазних рупа на штампаној плочи морају бити произведени према димензијама лемних пинова. (види слику 3).

АНД90340
Ако дизајн отвора на ПЦБ плочи није исправан, могу се јавити потенцијални проблеми.
Ако је коначни пречник рупе премали, можда неће бити правилно уметнут и доћи ће до ломљења пинова и оштећења штампане плоче.
Ако је коначни пречник отвора превелик, то можда неће резултирати добрим механичким и електричним перформансама након лемљења. Квалитет лема треба да се односи на IPC-A-610.
Препоручени параметри за температуру процеса таласног лемљењаfileзасновани су на IPC-7530, IPC-9502, IEC 61760-1:2006.

Слика 3. Монтажа модула на штампану плочу пре монтаже на хладњак

Слика 4. Типични програм за лемљење таласомfile (Референца ЕН ЕН 61760-1:2006)

Табела 1. ТИПИЧНО ТАЛАСНО ЛЕМЉЕЊЕ PROFILE (Референца ЕН ЕН 61760-1:2006)

Монтирање штампане плоче на модул

Када се штампана плоча (PCB) залемљује директно на врх модула, механичка напрезања су присутна, посебно на лемљеном споју. Да би се смањила ова напрезања, може се користити додатни завртањ за фиксирање штампане плоче у четири одстојника модула, види слику 5.
Модули су компатибилни са саморезним завртњима (M2.5 x L (mm)), у зависности од дебљине штампане плоче.

Дужина навоја који улази у одстојни отвор треба да има минималну Lmin 4 mm и максималну Lmax 8 mm. Препоручује се употреба електронски контролисаног одвијача или електричног одвијача ради веће прецизности.


Слика 5. Монтажа штампане плоче на E1B модул: (а) Отвор за монтажу E1B штампане плоче са одстојником и (б) Максимална дубина захватања навоја вијка

Захтеви за монтажу штампаних плоча
Дубина одстојних рупа од 1.5 мм служи само као водилица за улазак вијака и не би требало да примењује никакву силу.

Кључни фактор је количина обртног момента дозвољена за процес претходног затезања и затезања:

• Претходно затезање = 0.2 ~ 0.3 Nm
• Затезање = 0.5 Nm макс.

Слика 6. Монтажа штампане плоче на E1B модул: Вертикално поравнање саморезног завртња (а) Поравнато и (б) Непоравнато.

Монтажа модула на хладњак

Захтев за хладњак
Стање површине хладњака је витални фактор за цео систем преноса топлоте и мора бити у потпуном контакту са хладњаком. Површина подлоге модула и површина хладњака морају бити уједначене, чисте и без контаминације пре монтаже. Ово је да би се спречиле шупљине, минимизирала термичка импеданса и максимизирала количина снаге која се може расипати унутар модула и постигла циљана термичка отпорност на основу техничког листа. Квалитети површине хладњака су потребни за постизање добре топлотне проводљивости према DIN 4768−1.

• Храпавост (Rz): ≤10 м
• Равност хладњака на основу дужине од 100 мм: ≤50 м

Материјал термичког интерфејса (ТИМ)
Материјал термичког интерфејса који се користи између кућишта модула и хладњака је кључан за постизање поузданих и висококвалитетних термичких перформанси. Термална паста или термална паста се не препоручују за модул без основне плоче као што је E1B.
Без дебеле бакарне основне плоче која служи као распршивач топлоте, ефекат испумпивања термалне масти (термичким ширењем и скупљањем TIM слоја између кућишта модула и хладњака током циклуса напајања или циклуса температуре) погоршава стварање шупљина у TIM слоју и има значајан негативан утицај на век трајања модула током циклуса напајања.

уместо тога, За E1B модуле се топло препоручује TIM који користи материјал за промену фазе. Слика 7 приказује резултате циклирања напона за модул са полумостом од 1200 V 100 A (UHB100SC12E1BC3N) коришћењем две различите методе, термалне масти у односу на материјал са променом фазе. Хоризонтална оса приказује број циклуса. Вертикална оса приказује VDS уређаја током Tj_rise на 100 °C. Црвена крива приказује циклирање напона са термалном пастом. Плава крива приказује циклирање напона са материјалом са променом фазе. Црвена крива може да иде само до 12,000 циклуса пре него што дође до термичког бекства због деградације термичке отпорности услед ефекта испумпavanja термалне масти. За исти E1B модул, коришћење материјала са променом фазе за хладњак, TIM значајно побољшава циклирање напона преко 58,000 циклуса.

Слика 8 приказује услове и подешавање теста цикличног укључивања/искључивања напајања. Слика 7. Перформансе цикличног укључивања/искључивања напајања модула E1B са различитим ТИМ-ом за хладњак: термална паста наспрам материјала за промену фазе

Слика 8. Тест цикличног укључивања и искључивања напајања модула E1B (а) Подешавање и (б) Услови тестирања

Типично, након механичке монтаже, материјал за промену фазе треба печети у пећници како би се омогућило TIM-у да промени своју фазу и додатно попуни микроскопске празнине између кућишта модула и хладњака и смањи термички отпор од кућишта модула до хладњака. У горе наведеном примеруampКао што је приказано на сликама 7 и 8, термички отпор од споја уређаја до воде је смањен са 0.52 °C/W на 0.42 °C/W након 1 сата печења на 65 °C. За детаљнија упутства обратите се добављачу TIM-а.

НАПОМЕНА: Купац треба додатно да процени и тестира било који други тип материјала за промену фазе, пратећи упутства добављача TIM (материјала за промену фазе) како би се осигурале оптималне перформансе.

Монтажа модула на хладњак
Поступак монтаже је такође важан фактор за гарантовање ефикасног контакта модула и хладњака са материјалом за промену фазе између њих. Имајте на уму да хладњак и модул не смеју да се додирују целом површином како би се избегло локализовано раздвајање између две компоненте. Табела 2 сумира смернице за монтажу хладњака.

Табела 2. ПРЕПОРУКЕ ЗА МОНТАЖУ ХЛАДЊАКА МОДУЛА ONSEMI SiC E1B

Остала разматрања за монтажу

Треба узети у обзир целокупни систем монтираног модула. Ако је модул правилно причвршћен за хладњак и штампану плочу, биће постигнуте укупне перформансе производа.
Морају се предузети одговарајуће мере како би се смањиле вибрације, јер је штампана плоча залемљена само на модул.
Морају се избегавати слаби лемљени терминали. Појединачни пинови могу се оптеретити само нормално на хладњак са максималним притиском, затезањем, а одговарајућа удаљеност између штампане плоче и хладњака мора се проценити у зависности од апликације купца.

Да би се минимизирало механичко напрезање на штампаној плочи и модулу, посебно када штампана плоча има тешке компоненте, препоручује се употреба одстојних стубова, види слику 9.

Слика 9. Монтажа штампане плоче E1B модула и хладњака са просторним стубом

Препоручена димензија (X) између размакног стуба и ивице отвора за монтажу штампане плоче је ≤ 50 mm.
У случају да је више модула монтирано на исту штампану плочу, варијација висине између модула може довести до механичких напрезања на лемљеном споју. Да би се напрезање свело на минимум, препоручена висина (H) размакних стубића је 12.10 (±0.10) mm.

Захтеви за размак и клизна стаза

Механички размак склопа између модула и штампане плоче мора да испуњава захтеве за растојање и пузну стазу прописане стандардом IEC 60664-1, ревизија 3. Слика 10 приказује илустрацију.
Минимални размак је растојање између главе завртња и доње површине штампане плоче, које мора имати одговарајућу удаљеност да би се спречила електрична проводљивост у овом подручју.
Алтернативно, може бити потребно применити додатне мере изолације, као што су слот за штампану плочу, премаз или посебно заливање, како би се испунили одговарајући стандарди за растојање и пузну стазу.

Слика 10. Размак између завртња и штампане плоче

Тип завртња одређује минимални размак између њега и штампане плоче. Са завртњем са полукруглом главом у складу са ISO7045, осигурачем у складу са DIN 127B и равном подлошком DIN 125A, и clamp као што је приказано на слици 10, растојање ће бити 4.25 мм. Типични зазор и пузна стаза доступни су у техничком листу. За више детаља о зазору модула или пузној стази можете контактирати подршку за апликације или продају и маркетинг.

Сви називи брендова и производа који се појављују у овом документу су регистровани заштитни знаци или заштитни знаци њихових власника.

онсеми, , а други називи, жигови и брендови су регистровани и/или заштитни знакови општег права компаније Семицондуцтор Цомпонентс Индустриес, ЛЛЦ дба “онсеми” или њених филијала и/или подружница у Сједињеним Државама и/или другим земљама. онсеми поседује права на бројне патенте, заштитне знакове, ауторска права, пословне тајне и другу интелектуалну својину.
Списак онсеми'с Покривености производа/патента може се приступити на ввв.онсеми.цом/сите/пдф/Патент−Маркинг.пдф. онсеми задржава право да у било ком тренутку изврши измене било ког производа или информација овде, без претходног обавештења. Овде се информације дају „као што јесу“ и онсеми не даје никакву гаранцију, представљање или гаранцију у погледу тачности информација, карактеристика производа, доступности, функционалности или прикладности својих производа за било коју одређену сврху, нити онсеми преузимају било какву одговорност која проистиче из примене или коришћења било ког производа или кола, и посебно се одриче сваке одговорности, укључујући без ограничења специјалне, последичне или случајне штете. Купац је одговоран за своје производе и апликације које користи онсеми производе, укључујући усклађеност са свим законима, прописима и безбедносним захтевима или стандардима, без обзира на било коју подршку или информације о апликацијама које пружа онсеми. „Типични“ параметри који се могу навести у онсеми листови са подацима и/или спецификације могу и варирају у различитим апликацијама и стварне перформансе могу варирати током времена. Сви радни параметри, укључујући и „Типицалс“ морају бити валидирани за сваку примену корисника од стране техничких стручњака корисника. онсеми не преноси никакву лиценцу под било којим од својих права интелектуалне својине нити права других. онсеми производи нису дизајнирани, намењени или одобрени за употребу као критична компонента у системима за одржавање живота или било којим медицинским уређајима ФДА класе 3 или медицинским уређајима са истом или сличном класификацијом у страној јурисдикцији или било којим уређајима намењеним за имплантацију у људско тело. Да ли Купац купује или користи онсеми производа за било коју такву ненамерну или неовлашћену примену, Купац ће надокнадити и задржати онсеми и њени службеници, запослени, подружнице, филијале и дистрибутери безопасни против свих потраживања, трошкова, штете и трошкова, као и разумних адвокатских хонорара који произилазе из, директно или индиректно, било каквог потраживања личне повреде или смрти повезане са таквом ненамерном или неовлашћеном употребом , чак и ако таква тврдња то наводи онсеми био немаран у погледу дизајна или производње дела. онсеми је послодавац једнаких могућности/афирмативне акције. Ова литература подлеже свим важећим законима о ауторским правима и ни на који начин није за препродају.

ДОДАТНЕ ИНФОРМАЦИЈЕ

ТЕХНИЧКЕ ПУБЛИКАЦИЈЕ:
Техничка библиотека: ввв.онсеми.цом/десигн/ресоурцес/тецхницал-доцументатион
онсеми Webсајт: ввв.онсеми.цом
ОНЛИНЕ ПОДРШКА: ввв.онсеми.цом/суппорт
За додатне информације обратите се локалном продајном представнику на ввв.онсеми.цом/суппорт/салес