Udhëzuesi i Përdoruesit të Moduleve onsemi SiC E1B

Udhëzuesi i Përdoruesit të Moduleve onsemi SiC E1B

Fushëveprimi

Onsemi ka qenë pioniere në futjen e SiC JFET-ve në një konfigurim kaskode me kompatibilitet të ngasjes së portës me Si MOSFET, IGBT dhe SiC MOSFET, bazuar në vëllimin e pragut 5 V.tagdhe diapazon i gjerë operimi i portës prej ±25 V.

Këto pajisje janë në thelb shumë të shpejta në ndërrim, me karakteristika të shkëlqyera të diodës së trupit. onsemi ka kombinuar avantazhintagPajisje e fuqishme e energjisë e bazuar në SiC JFET me një paketë moduli të energjisë standarde të industrisë, E1B, për të përmirësuar më tej dendësinë e energjisë, efikasitetin, efektivitetin e kostos dhe lehtësinë e përdorimit për sistemet industriale të energjisë.

Ky shënim aplikimi prezanton udhëzimet e montimit (PCB dhe radiator) për paketat më të fundit të moduleve të fuqisë E1B të onsemi-t (gjysmë-urë dhe urë e plotë).

E RËNDËSISHME: Zbutësit rekomandohen fuqimisht për modulet SiC E1B për shkak të shpejtësisë së tyre të brendshme të ndërrimit të shpejtë. Gjithashtu, zbutësi zvogëlon shumë humbjen e ndërrimit gjatë fikjes, duke i bërë modulet SiC E1B jashtëzakonisht tërheqëse në ZVS (zero vëllim).tagaplikacione me ndërrim të butë si ura e plotë me zhvendosje faze (PSFB), LLC, etj.

Ky produkt rekomandohet për përdorim me materiale të ndërfaqes termike për bashkimin e kunjave të saldimit dhe ndërrimin e fazës, dhe nuk rekomandohet për zbatime që përdorin montim me presion dhe aplikim të yndyrës termike. Ju lutemi referojuni udhëzimeve të montimit dhe dokumenteve të udhëzuesit të përdoruesit që lidhen me këtë produkt për informacion të detajuar.

Ky shënim zbatimi ofron gjithashtu lidhje burimesh për modelet e simulimit, udhëzimet e montimit, karakteristikat termike, besueshmërinë dhe dokumentet e kualifikimit.

Burime dhe Referenca

1. Modulet SiC E1B Teknike Mbiview
2. Udhëzues për Montimin e Moduleve SiC E1B
3. SiC Cascode JFET dhe Udhëzuesi i Përdoruesit të Modulit
4. Udhëzuesi i Përdoruesit të Moduleve SiC E1B DPT EVB
5. Lidhja e Modulit onsemi SiC: Modulet SiC
6. Simulatori i Fuqisë EliteSiC
7. onsemi Qendër qendrore e zgjidhjes së energjisë SiC
8. Origjina e SiC JFET-ve dhe Evolucioni i tyre drejt Ndërprerësit të Përsosur

Informacion mbi Modulin E1B

Shkaku kryesor i dështimit të modulit gjysmëpërçues të energjisë është montimi i papërshtatshëm. Montimi i dobët do të rezultojë në temperaturë të lartë ose të tepërt të kryqëzimit, gjë që do të kufizojë ndjeshëm jetëgjatësinë operative të modulit. Si rezultat, instalimi i duhur i modulit është kritik për të arritur transferim të besueshëm të nxehtësisë nga kryqëzimi i pajisjes SiC në kanalin e ftohjes.

Modulet E1B janë projektuar për t'u ngjitur me kallaj në një qark të shtypur (PCB) dhe për t'u bashkangjitur në një radiator me vida dhe rondele të para-montuara, siç tregohet në Figura 1 dhe Figura 2Informacion më i gjerë mbi dimensionet dhe tolerancat për projektimin e pajisjeve për këto sisteme mund të gjendet në fletët e të dhënave të modulit.

Figura 1. Vendndodhja e Vidës së Montimit të Modulit (Sipër View)

AND90340/D

Figura 2. Montimi i Modulit me PCB dhe Radiator (Montimi i Shpërthyer) View)

Sekuenca e rekomanduar e montimit

Onsemi rekomandon sekuencën e mëposhtme të montimit për performancë më të mirë termike dhe jetëgjatësi më të mirë të modulit SiC E1B:

1. Bashkoni kunjin e modulit me pllakën e qarkut të shtypur (PCB)
2. Montoni PCB-në në modul
3. Montoni modulin në radiatorin

Me vidë të paramontuar (vidë e kombinuar, rondele dhe rondele bllokuese), fiksojeni modulin në radiator duke përdorur çift rrotullues kufizues. Duhet të theksohet se madhësia dhe sipërfaqja e radiatorit duhet të merren në konsideratë gjatë gjithë procesit të saldimit, pasi transferimi i duhur i nxehtësisë midis pjesës së pasme të modulit dhe ndërfaqes së radiatorit është kritik për performancën e përgjithshme të një pakete në një sistem (shiko figurën 2).

1. Bashkoni kunjin e modulit me PCB-në
   Kunjat e saldueshme të përdorura në modulin E1B janë kontrolluar dhe kualifikuar nga onsemi për PCB standarde FR4.
   Nëse PCB kërkon një proces saldimi riflow për komponentët e tjerë, rekomandohet që PCB të riflowohet para montimit të modulit për të shmangur ekspozimin ndaj temperaturave të larta.

Një profesionist tipik i saldimit me valëfile është treguar në Figurën 4 dhe Tabelën 1.
Nëse përdoren teknika të tjera trajtimi në prodhimin e qarqeve të shtypura, kërkohen testime, inspektime dhe certifikime shtesë.

Kërkesa për PCB
PCB FR4 me një trashësi maksimale prej 2 mm.
Referojuni IEC 61249−2−7:2002 për të kontrolluar nëse materiali PCB i plotëson kërkesat standarde.
Përdoruesi duhet të përcaktojë shtresat optimale përçuese për projektimin e duhur të shtresave të pirgut të PCB-ve, por duhet të sigurojë që PCB-të me shumë shtresa ndjekin IEC 60249-2-11 ose IEC 60249-2-1.
Nëse klienti do të marrë në konsideratë një PCB me dy anë, referojuni IEC 60249-2-4 ose IEC 60249-2-5.

Kërkesa për kunj saldimi
Faktorët kryesorë për arritjen e nyjeve të saldimit me besueshmëri të lartë janë dizajni i PCB-së.
Diametrat e vrimave të veshura me pllakë të shtypur duhet të prodhohen sipas dimensionit të kunjit të saldimit. (shih Figurën 3).

AND90340
Nëse dizajni i vrimës së PCB-së nuk është i saktë, mund të shfaqen probleme të mundshme.
Nëse diametri përfundimtar i vrimës është shumë i vogël, ajo mund të mos jetë futur siç duhet dhe do të shkaktojë thyerjen e kunjave dhe dëmtimin e PCB-së.
Nëse diametri përfundimtar i vrimës është shumë i madh, kjo mund të mos rezultojë në performancë të mirë mekanike dhe elektrike pas saldimit. Cilësia e saldimit duhet t'i referohet IPC-A-610.
Parametrat e rekomanduar për temperaturën e procesit të saldimit me valë profilebazohen në IPC-7530, IPC-9502, IEC 61760-1:2006.

Figura 3. Montimi i modulit në PCB para montimit në një radiator

Figura 4. Profesionist tipik i saldimit me valëfile (Referenca EN EN 61760-1:2006)

Tabela 1. PROFESIONISTË TIPIKË TË SALTIMIT ME VALËFILE (Referenca EN EN 61760-1:2006)

Montimi i PCB-së në Modul

Kur PCB-ja ngjitet direkt në pjesën e sipërme të modulit, streset mekanike janë të pranishme, veçanërisht në nyjen e saldimit. Për të zvogëluar këto strese, mund të përdoret një vidë shtesë për të fiksuar PCB-në në katër pikat ndarëse të modulit. shih Figurën 5.
Modulet janë të pajtueshme me vidat vetë-prerëse (M2.5 x L (mm)), në varësi të trashësisë së PCB-së.

Gjatësia e filetos që hyn në vrimën e shkëputjes duhet të jetë minimale Lmin 4 mm dhe maksimale Lmax 8 mm. Rekomandohet të përdorni një kaçavidë me kontroll elektronik ose një kaçavidë elektrike për të siguruar saktësi më të mirë.


Figura 5. Montimi i PCB-së në Modulin E1B: (a) Vrima e Montimit të PCB-së E1B me Ndarje, dhe (b) Thellësia Maksimale e Futjes së Filetës së Vidës

Kërkesa për Montimin e PCB-së
Thellësia e vrimave të shkëputjes prej 1.5 mm shërben vetëm si udhëzues për hyrjen e vidave dhe nuk duhet të ushtrojë asnjë forcë.

Faktori kyç është sasia e çift rrotullues të lejuar për procesin e para-shtrëngimit dhe shtrëngimit:

• Para-shtrëngim = 0.2 ~ 0.3 Nm
• Shtrëngimi = 0.5 Nm Maks.

Figura 6. Montimi i PCB-së në modulin E1B: Rreshtimi vertikal i vidës vetë-prerëse (a) e rreshtuar dhe (b) e çrregulluar.

Moduli i Montimit në Radiator

Kërkesa për radiator
Gjendja e sipërfaqes së radiatorit është një faktor jetësor në të gjithë sistemin e transferimit të nxehtësisë dhe duhet të jetë në kontakt të plotë me radiatorin. Sipërfaqja e substratit të modulit dhe sipërfaqja e radiatorit duhet të jenë uniforme, të pastra dhe pa ndotje para montimit. Kjo bëhet për të parandaluar boshllëqet, për të minimizuar impedancën termike dhe për të maksimizuar sasinë e energjisë që mund të shpërndahet brenda modulit dhe për të arritur rezistencën termike të synuar bazuar në fletën e të dhënave. Cilësitë sipërfaqësore të radiatorit kërkohen për të arritur një përçueshmëri të mirë termike sipas DIN 4768−1.

• Vrazhdësia (Rz): ≤ 10 m
• Sheshësia e radiatorit bazuar në një gjatësi prej 100 mm: ≤50 m

Materiali i ndërfaqes termike (TIM)
Materiali i ndërfaqes termike të përdorur midis kutisë së modulit dhe radiatorit është çelësi për të arritur performancë termike të besueshme dhe me cilësi të lartë. Yndyra termike ose pasta termike nuk rekomandohet për një modul pa pllakë bazë si E1B..
Pa një pllakë bazë të trashë bakri që shërben si shpërndarës i nxehtësisë, efekti i nxjerrjes jashtë të yndyrës termike (nga zgjerimi dhe tkurrja termike e shtresës TIM midis kutisë së modulit dhe radiatorit gjatë ciklit të fuqisë ose ciklit të temperaturës) përkeqëson formimin e boshllëqeve në shtresën TIM dhe ka një ndikim të rëndësishëm negativ në jetëgjatësinë e ciklit të fuqisë së modulit.

Në vend të kësaj, TIM që përdor material për ndryshimin e fazës rekomandohet fuqimisht për modulet E1B. Figura 7 tregon rezultatet e ciklit të fuqisë për modulin gjysmë-urë 1200 V 100 A (UHB100SC12E1BC3N) duke përdorur dy metoda të ndryshme, yndyra termike kundrejt materialit të ndryshimit të fazës. Boshti horizontal tregon numrin e cikleve. Boshti vertikal tregon VDS të pajisjes gjatë Tj_rise në 100 °C. Kurba e kuqe tregon ciklin e fuqisë me yndyra termike. Kurba blu tregon ciklin e fuqisë me materialin e ndryshimit të fazës. Kurba e kuqe mund të shkojë vetëm në 12,000 cikle para se të ndodhë ikja termike për shkak të degradimit të rezistencës termike nga efekti i nxjerrjes së yndyrës termike nga pompimi i yndyrës termike. Për të njëjtin modul E1B, përdorimi i materialit të ndryshimit të fazës për radiatorin TIM përmirëson ndjeshëm ciklin e fuqisë përtej 58,000 cikleve.

Figura 8 tregon kushtet dhe konfigurimin e testit të ciklit të fuqisë Figura 7. Performanca e ciklit të fuqisë së modulit E1B Me TIM të ndryshëm për radiatorin: Yndyra termike kundrejt materialit të ndryshimit të fazës

Figura 8. Testi i Ciklit të Fuqisë së Modulit E1B (a) Konfigurimi dhe (b) Kushtet e Testimit

Zakonisht, pas montimit mekanik, materiali i ndryshimit të fazës duhet të piqet në furrë për të lejuar TIM të ndryshojë fazën e tij për të mbushur më tej boshllëqet mikroskopike midis kutisë së modulit dhe radiatorit dhe për të zvogëluar rezistencën termike nga kutia e modulit në radiator. Në shembullin e mësipërm.ampSiç tregohet në Figurën 7 dhe Figurën 8, rezistenca termike nga kryqëzimi i pajisjes në ujë zvogëlohet nga 0.52 °C/W në 0.42 °C/W pas 1 ore pjekjeje në 65 °C. Ju lutemi të konsultoheni me furnizuesin e TIM për udhëzime të hollësishme.

SHËNIM: Çdo lloj tjetër materiali për ndryshim faze duhet të vlerësohet dhe testohet shtesë nga klienti duke ndjekur udhëzimet nga një shitës TIM (material për ndryshim faze) për të siguruar performancë optimale.

Moduli i Montimit në Radiator
Procedura e montimit është gjithashtu një faktor i rëndësishëm për të garantuar një kontakt efektiv të modulit dhe radiatorit me materialin e ndërrimit të fazës midis tyre. Vini re se radiatori dhe moduli nuk duhet të prekin të gjithë sipërfaqen për të shmangur një ndarje të lokalizuar midis dy komponentëve. Tabela 2 përmbledh udhëzimet e montimit për lidhjen e radiatorit.

Tabela 2. REKOMANDIMET PËR MONTIMIN E NGROHËSIT TË MODULIT onsemi SiC E1B

Konsiderata të tjera për montimin

Duhet të merret në konsideratë sistemi i përgjithshëm i modulit të montuar. Nëse moduli është i lidhur siç duhet me radiatorin dhe qarkun, do të arrihet performanca e përgjithshme e produktit.
Duhen marrë masa të përshtatshme për të minimizuar dridhjet gjithashtu, meqenëse PCB është e ngjitur vetëm në modul.
Terminalet e dobëta të salduara duhet të shmangen. Kunjat individuale mund të ngarkohen vetëm pingul me radiatorin me presion maksimal, tension dhe distanca e mjaftueshme midis PCB-së dhe radiatorit duhet të vlerësohet nga aplikacioni i klientit.

Për të minimizuar stresin mekanik në PCB dhe modul, veçanërisht kur PCB ka përbërës të rëndë, rekomandohet të përdorni shtylla hapësinore, shih Figurën 9.

Figura 9. Montimi i PCB-së së Modulit E1B dhe i Radiatorit me Shtyllë Hapësinore

Dimensioni i rekomanduar (X) midis shtyllës së hapësirës dhe skajit të vrimës së montimit të PCB-së është ≤ 50 mm.
Në rast se shumë module janë montuar në të njëjtën PCB, ndryshimi i lartësisë midis moduleve mund të rezultojë në strese mekanike në nyjen e saldimit. Për të minimizuar stresin, lartësia e rekomanduar (H) e shtyllave hapësinore është 12.10 (±0.10) mm.

Kërkesa për Pastrim dhe Zvarritje

Distanca mekanike e montimit midis modulit dhe PCB-së duhet të përputhet me distancën e hapësirës dhe të zvarritjes së kërkuar nga IEC 60664-1 Revision 3. Figura 10 tregon ilustrimin.
Hapësira minimale është distanca midis kokës së vidës dhe sipërfaqes së poshtme të PCB-së, duhet të ketë distancë të mjaftueshme për të parandaluar përçueshmërinë elektrike në këtë zonë.
Si alternativë, mund të duhet të zbatohen masa shtesë izolimi, të tilla si vrima e PCB-së, veshja ose mbjellja me vazo speciale, për të përmbushur standardet e duhura të hapësirës dhe distancës së zvarritjes.

Figura 10. Hapësira midis vidës dhe PCB-së

Lloji i vidës përcakton hapësirën minimale të hapësirës midis saj dhe PCB-së. Me një vidë me kokë të sheshtë në përputhje me ISO7045, një rondele bllokuese në përputhje me DIN 127B dhe rondele të sheshtë DIN 125A, dhe kl.amp Siç tregohet në Figurën 10, distanca do të jetë 4.25 mm. Hapësira tipike dhe rrëshqitja janë të disponueshme në fletën e të dhënave. Për më shumë detaje mbi hapësirën e modulit ose distancën e rrëshqitjes, mund të kontaktoni mbështetjen e aplikacionit ose shitjet dhe marketingun.

Të gjithë emrat e markave dhe emrat e produkteve që shfaqen në këtë dokument janë marka tregtare ose marka të regjistruara të zotëruesve të tyre përkatës.

onsemi, , dhe emrat, markat dhe markat e tjera janë të regjistruara dhe/ose marka tregtare të ligjit të zakonshëm të Semiconductor Components Industries, LLC dba "onsemi" ose filialet dhe/ose filialet e tij në Shtetet e Bashkuara dhe/ose vende të tjera. onsemi zotëron të drejtat për një numër patentash, markash tregtare, të drejtash autori, sekrete tregtare dhe të drejta të tjera të pronësisë intelektuale.
Një listë e e onsemi mbulimi i produktit/patentës mund të arrihet në www.onsemi.com/site/pdf/Patent−Marking.pdf. onsemi rezervon të drejtën për të bërë ndryshime në çdo kohë për çdo produkt ose informacion këtu, pa paralajmërim. Informacioni këtu jepet “siç është” dhe onsemi nuk jep asnjë garanci, përfaqësim ose garanci në lidhje me saktësinë e informacionit, veçorive të produktit, disponueshmërisë, funksionalitetit ose përshtatshmërisë së produkteve të tij për ndonjë qëllim të veçantë, as nuk onsemi të marrë përsipër çdo përgjegjësi që rrjedh nga aplikimi ose përdorimi i ndonjë produkti ose qarku, dhe në mënyrë specifike hedh poshtë çdo përgjegjësi, duke përfshirë pa kufizim dëme të veçanta, pasuese ose të rastësishme. Blerësi është përgjegjës për përdorimin e produkteve dhe aplikacioneve të tij onsemi produktet, duke përfshirë pajtueshmërinë me të gjitha ligjet, rregulloret dhe kërkesat ose standardet e sigurisë, pavarësisht nga çdo mbështetje ose informacion aplikimi i ofruar nga onsemi. Parametrat "tipikë" që mund të jepen në onsemi Fletët e të dhënave dhe/ose specifikimet mund dhe ndryshojnë në aplikacione të ndryshme dhe performanca aktuale mund të ndryshojë me kalimin e kohës. Të gjithë parametrat e funksionimit, duke përfshirë "Tipiket" duhet të vërtetohen për çdo aplikim klienti nga ekspertët teknikë të klientit. onsemi nuk përcjell asnjë licencë sipas asnjë prej të drejtave të pronësisë intelektuale dhe as të drejtave të të tjerëve. onsemi produktet nuk janë të dizajnuara, të destinuara ose të autorizuara për t'u përdorur si një komponent kritik në sistemet e mbështetjes së jetës ose në ndonjë pajisje mjekësore të klasës 3 të FDA ose pajisje mjekësore me të njëjtin klasifikim ose të ngjashëm në një juridiksion të huaj ose në çdo pajisje të destinuar për implantim në trupin e njeriut. Nëse blerësi blen ose përdor onsemi produkte për çdo aplikim të tillë të paqëllimshëm ose të paautorizuar, Blerësi do të dëmshpërblejë dhe mbajë onsemi dhe oficerët, punonjësit, filialet, filialet dhe shpërndarësit e tij të padëmshëm ndaj të gjitha pretendimeve, kostove, dëmeve dhe shpenzimeve, si dhe tarifave të arsyeshme të avokatit që lindin nga, drejtpërdrejt ose tërthorazi, çdo pretendim për dëmtim personal ose vdekje të lidhur me një përdorim të tillë të paqëllimshëm ose të paautorizuar , edhe nëse një pretendim i tillë pretendon se onsemi ishte neglizhent në lidhje me projektimin ose prodhimin e pjesës. onsemi është një punëdhënës me mundësi të barabarta/veprim pozitiv. Kjo literaturë i nënshtrohet të gjitha ligjeve në fuqi për të drejtat e autorit dhe nuk është për t'u rishitur në asnjë mënyrë.

INFORMACION SHTESË

PUBLIKIMET TEKNIKE:
Biblioteka Teknike: www.onsemi.com/design/resources/technical−documentation
onsemi Webfaqe: www.onsemi.com
MBËSHTETJE ONLINE: www.onsemi.com/support
Për informacion shtesë, ju lutemi kontaktoni përfaqësuesin tuaj lokal të shitjeve në www.onsemi.com/support/sales