onsemi SiC E1B Module Guide pamaké

Lingkup

onsemi geus naratas bubuka SiC JFETs dina konfigurasi cascode kalawan kasaluyuan gate drive ka Si MOSFETs, IGBTs, sarta SiC MOSFETs, dumasar kana 5 V bangbarung vol.tage sareng rentang operasi gerbang lega ± 25 V.

Alat-alat ieu inherently gancang pisan switching, kalawan ciri dioda awak alus teuing. onsemi geus ngagabungkeun advantagAlat kakuatan dumasar SiC JFET sareng pakét modul kakuatan standar industri, E1B, pikeun ningkatkeun kapadetan kakuatan, efisiensi, éféktivitas biaya, sareng gampang dianggo pikeun sistem kakuatan industri.

Catetan aplikasi ieu ngenalkeun pedoman pemasangan (PCB sareng heatsink) pikeun bungkusan modul kakuatan E1B onsemi panganyarna (satengah sasak sareng sasak pinuh).

PENTING: Snubber disarankeun pisan pikeun modul SiC E1B kusabab kacepetan gancang-gancang intrinsikna. Ogé, snubber pisan ngirangan leungitna pareum-pareum sahingga modul SiC E1B pikaresepeun pisan dina ZVS (nol voltage turn-on) aplikasi soft-switching kayaning phase-shifted full-bridge (PSFB), LLC, jsb.

Produk ieu dianjurkeun pikeun pamakéan ku pin solder ngagantelkeun sarta fase robah bahan panganteur termal, sarta henteu dianjurkeun pikeun palaksanaan maké pencét fit sarta aplikasi tina gajih termal. Mangga tingal tungtunan pamasangan sareng dokumén pituduh pangguna anu aya hubunganana sareng produk ieu kanggo inpormasi lengkep.

Catetan aplikasi ieu ogé nyayogikeun tautan sumber pikeun modél simulasi, pedoman perakitan, ciri termal, réliabilitas, sareng dokumén kualifikasi.

Sumberdaya jeung Rujukan

1. SiC E1B modul Téknis Leuwihview
2. SiC E1B modul ningkatna Guideline
3. SiC Cascode JFET & Guide pamaké modul
4. SiC E1B Modul DPT EVB Pituduh Pamaké
5. Link Modul SiC onsemi: Modul SiC
6. EliteSiC Power Simulator
7. onsemi hub sentral solusi kakuatan SiC
8. Asal-usul SiC JFET sareng Évolusina nuju Pindah Sampurna

Émbaran Module E1B

Anu jadi sabab utama gagalna modul semikonduktor kakuatan nyaéta pamasangan anu teu leres. Pamasangan anu goréng bakal nyababkeun suhu simpang anu luhur atanapi kaleuleuwihan, anu sacara signifikan bakal ngabatesan umur operasional modul. Hasilna, pamasangan modul anu leres penting pikeun ngahontal transfer panas anu dipercaya tina simpang alat SiC ka saluran penyejukan.

Modul E1B dirancang pikeun disolder ka papan sirkuit anu dicitak (PCB) sareng dipasang dina tilelep panas kalayan sekrup sareng mesin cuci tos dirakit, sapertos anu dipidangkeun dina Gambar 1 jeung Gambar 2. Inpormasi anu langkung seueur ngeunaan dimensi sareng kasabaran pikeun ngarancang hardware pikeun sistem ieu tiasa dipendakan dina lembar data modul.

Gambar 1. Lokasi Screw Pemasangan Modul (Top View)

AND90340/D

Gambar 2. Module Mounting kalawan PCB na Heatsink (Assembly Exploded View)

Disarankeun ningkatna runtuyan

onsemi nyarankeun nuturkeun urutan ningkatna pikeun kinerja termal hadé tur hirupna modul SiC E1B:

1. Solder pin modul ka Printed Circuit Board (PCB)
2. Pasang PCB kana modul
3. Pasang modul kana tilelep panas

Kalawan screw tos dirakit (ngagabungkeun screw, washer, sarta konci washer), nyepetkeun modul kana tilelep panas ngagunakeun torsi ngawatesan. Ieu kudu dicatet yén ukuran jeung beungeut heatsink kudu dianggap sapanjang prosés soldering, sakumaha mindahkeun panas ditangtoskeun antara backside modul jeung panganteur heatsink mangrupa kritik kana kinerja sakabéh pakét dina sistem (tingali Gambar 2).

1. Solder Pin Modul ka PCB
   Pin Solderable dipaké dina modul E1B geus dipariksa sarta mumpuni ku onsemi pikeun PCBs FR4 baku.
   Lamun PCB merlukeun prosés soldering reflow pikeun komponén séjén, mangka dianjurkeun pikeun reflow PCB saméméh ningkatna modul ulah paparan ka suhu luhur.

Hiji gelombang has soldering profile dipidangkeun dina Gambar 4 jeung Tabél 1.
Upami téknik penanganan anu sanés dianggo dina pembuatan papan sirkuit anu dicitak, tés tambahan, pamariksaan, sareng sertifikasi diperyogikeun.

Syarat PCB
FR4 PCB kalayan ketebalan maksimum 2 mm.
Tingal IEC 61249−2−7:2002 pikeun mariksa naha bahan PCB nyumponan sarat standar.
Pamaké pikeun nangtukeun lapisan conductive optimum pikeun desain ditangtoskeun tina lapisan tumpukan PCB tapi kudu mastikeun PCBs multi-lapisan nuturkeun IEC 60249-2-11 atanapi IEC 60249-2-1
Upami palanggan bakal nganggap PCB dua sisi, tingal IEC 60249-2-4 atanapi IEC 60249-2-5

Solder Pin Syarat
Faktor konci pikeun ngahontal sambungan solder kalayan réliabilitas anu luhur nyaéta desain PCB.
The plated-liwat diaméter liang on PCB kudu dijieun nurutkeun dimensi pin soldering (tingali Gambar 3).

JEUNG90340
Lamun desain liang PCB teu bener, masalah poténsial bisa lumangsung.
Lamun diaméter liang ahir teuing leutik, eta bisa jadi teu leres diselapkeun sarta bakal ngabalukarkeun pin megatkeun jeung ngaruksak PCB nu.
Lamun diaméterna liang ahir badag teuing, eta bisa jadi teu ngahasilkeun kinerja mékanis jeung listrik alus sanggeus soldering. kualitas solder kedah tingal IPC-A-610.
Parameter dianjurkeun pikeun gelombang soldering prosés suhu profiles dumasar kana IPC-7530, IPC-9502, IEC 61760-1: 2006.

angka 3. Module ningkatna mun PCB Saacanna dipasang ka Panas Sink

angka 4. Wave has Soldering Profile (Rujukan EN 61760-1:2006)

meja 1. gelombang has soldering PROFILE (Rujukan EN 61760-1:2006)

Profile Fitur		Baku SnPb Solder	Timah (Pb) Solder Gratis
Preheat	Suhu min. (Tsmin)	100 °C	100 °C
	Tipe suhu. (Tstyp)	120 °C	120 °C
	Suhu max. (Tsmax)	130 °C	130 °C
	Suhu max. (Tsmax)	70 detik	70 detik
Δ Preheat ka max. Suhu		150 ° C max.	150 ° C max.
D Preheat ka max. Suhu		235 °C − 260 °C	250 °C − 260 °C
Waktu dina Suhu Puncak (tp)		10 detik max 5 detik max unggal gelombang	10 detik max 5 detik max unggal gelombang
Ramp-turun Rate		~ 2 K/s mnt ~ 3.5 K/s tipe ~5 K/s max	~ 2 K/s mnt ~ 3.5 K/s tipe ~5 K/s max
Waktos 25 °C nepi ka 25 °C		4 menit	4 menit

Pasang PCB kana Modul

Nalika PCB soldered langsung dina luhureun modul nu, anu stresses mékanis hadir utamana dina gabungan solder. Pikeun ngurangan stresses ieu, hiji screw tambahan bisa dipaké pikeun ngalereskeun PCB kana opat standoffs modul nu, tingali Gambar 5.
modul nu cocog jeung screws timer ngetok (M2.5 x L (mm)), gumantung kana ketebalan PCB.

Panjang benang anu asup kana liang standoff kedah sahenteuna Lmin 4 mm sareng maksimal Lmax 8 mm. Disarankeun ngagunakeun obeng dikawasa sacara éléktronik atanapi obeng listrik pikeun mastikeun akurasi anu langkung saé.


angka 5. PCB Mounting on E1B Module: (a) E1B PCB Mounting Hole kalawan Standoff, jeung (b) Maksimum Screw Thread Dursasana Jerona

Syarat Pasang PCB
Jero liang standoff tina 1.5 mm boga fungsi minangka pituduh Éntri screw wungkul tur teu kudu nerapkeun gaya nanaon.

Faktor konci nyaéta jumlah torsi anu diidinan pikeun prosés pre-tightening sareng tightening:

• Pra-tightening = 0.2 ~ 0.3 Nm
• Tightening = 0.5 Nm Max

angka 6. PCB ningkatna on E1B Module: Alignment nangtung tina Self-ngetok screw (a) Aligned, jeung (b) Misaligned.

Module dipasang pikeun Heatsink

Sarat Heatsink
Kaayaan permukaan heatsink mangrupikeun faktor penting dina sadaya sistem transfer panas sareng kedah aya hubunganana sareng heatsink. Beungeut substrat modul sareng permukaan tilelep panas kedah seragam, bersih, sareng bébas tina kontaminasi sateuacan dipasang. Ieu pikeun nyegah rongga, pikeun ngaleutikan impedansi termal sareng maksimalkeun jumlah kakuatan anu tiasa dissipated dina modul sareng ngahontal résistansi termal target dumasar kana lembar data. Kualitas permukaan heatsink dibutuhkeun pikeun ngahontal konduktivitas termal anu saé sakumaha per DIN 4768−1.

• Kakasaran (Rz): ≤10 m
• Flatness tina heatsink dumasar kana panjang 100 mm: ≤50 m

Bahan Antarmuka Termal (TIM)
Bahan antarmuka termal anu dianggo antara kasus modul sareng heatsink mangrupikeun konci pikeun ngahontal kinerja termal anu dipercaya sareng kualitas luhur. Gajih termal atanapi némpelkeun termal henteu disarankeun pikeun modul baseplate-kurang sapertos E1B.
Tanpa baseplate tambaga kandel salaku panyebaran panas, pangaruh grease pump−out termal (ku ékspansi termal sareng kontraksi lapisan TIM antara kasus modul sareng heatsink salami siklus kakuatan atanapi siklus suhu) ngagedekeun formasi batal dina lapisan TIM sareng gaduh dampak negatif anu signifikan dina umur siklus kakuatan modul.

Gantina, TIM ngagunakeun bahan robah fase niatna dianjurkeun pikeun modul E1B. angka 7 nembongkeun hasil Ngabuburit kakuatan pikeun 1200 V 100 A modul satengah sasak (UHB100SC12E1BC3N) ngagunakeun dua métode béda, gajih termal vs bahan robah fase. Sumbu horizontal nunjukkeun jumlah siklus. Sumbu nangtung nembongkeun alat VDS salila Tj_rise dina 100 °C. Kurva beureum nunjukkeun siklus kakuatan sareng gajih termal. Kurva biru nunjukkeun siklus kakuatan sareng bahan parobahan fase. Kurva beureum ngan ukur tiasa dugi ka 12,000 siklus sateuacan kabur termal kajantenan kusabab degradasi résistansi termal tina pangaruh pompa-kaluar gajih termal. Pikeun modul E1B sarua ngagunakeun bahan robah fase pikeun heatsink TIM nyata ngaronjatkeun kakuatan Ngabuburit saluareun 58,000 siklus.

Gambar 8 nembongkeun kaayaan test siklus kakuatan jeung setelan Gambar 7. E1B Module Power Ngabuburit Performance kalawan TIM Béda pikeun Heatsink: Grease Termal vs Bahan Robah Fase

Gambar 8. Tés Power Cycling Modul E1B (a) Setup, jeung (b) Kaayaan Tés

Disetél	Katerangan
DUT	UHB100SC12E1BC3N
Métode pemanasan	Arus DC konstan
Tj naék	100 °C
Cai cooling heat sink temp	20 °C
Waktu pemanasan per siklus	5 s
Waktu cooling per siklus	26 s
TIM (robah fase)	Laird TPCM 7200

Ilaharna, sanggeus ningkatna mékanis, bahan robah fase kudu dipanggang dina oven pikeun ngidinan TIM ngarobah fase na salajengna ngeusian rongga mikroskopis antara kasus modul jeung heatsink sarta ngurangan résistansi termal tina kasus modul kana heatsink. Dina ex di luhurample ditémbongkeun dina Gambar 7 jeung Gambar 8, résistansi termal ti simpang alat ka cai diréduksi tina 0.52 °C / W ka 0.42 °C / W sanggeus 1 jam baking dina 65 °C. Mangga konsultasi supplier TIM pikeun parentah lengkep.

CATETAN: Sakur jinis bahan parobahan fase anu béda-béda kedah dievaluasi sareng diuji tambahan ku palanggan ku nuturkeun paréntah ti vendor TIM (fase change material) pikeun mastikeun kinerja optimal.

Module dipasang pikeun Heatsink
Prosedur ningkatna ogé faktor penting pikeun ngajamin hiji kontak éféktif modul jeung heatsink kalawan bahan robah fase di antara. Catet yén heatsink sareng modul henteu kedah nyabak kana sakumna daérah pikeun nyegah pamisahan lokal antara dua komponén. meja 2 summaries tungtunan ningkatna pikeun kantétan heatsink.

Tabél 2. onsemi SiC E1B MODUL HEATSINK MOUNTING REKOMENDASI

Pamasangan Heatsink	Katerangan
Ukuran screw	M4
Jenis screw	DIN 7984 (ISO 14580) sirah stop kontak datar
Jero screw dina heatsink	> 6 mm
Spring konci washer	DIN 128
Mesin cuci datar	DIN 433 (ISO 7092)
Pamasangan torsi	0.8 Nm nepi ka 1.2 Nm
TIM	Mangga gentos bahan, sapertos Laird Tpcm

Pertimbangan ningkatna séjén

Sistim sakabéh modul dipasang kudu dianggap. Lamun modul nu geus leres napel kana tilelep panas tur circuit board, kinerja sakabéh produk bakal kahontal.
Ukuran anu pas kedah dilaksanakeun pikeun ngaminimalkeun geter ogé saprak PCB ngan ukur dipatri kana modul.
terminal soldered lemah kudu dihindari. Pin individu ngan ukur tiasa dimuat jejeg kana tilelep panas kalayan tekanan maksimal, tegangan, sareng jarak anu nyukupan antara PCB sareng heatsink kedah dievaluasi ku aplikasi palanggan.

Pikeun ngaleutikan setrés mékanis dina PCB sareng modul, khususna nalika PCB gaduh komponén beurat disarankeun nganggo pos rohangan, tingali Gambar 9.

angka 9. E1B Module PCB na Heatsink ningkatna kalawan Spasi Post

Diménsi dianjurkeun (X) antara pos spasi na ujung PCB ningkatna liang nyaeta ≤ 50 mm.
Bisi sababaraha modul anu dipasang dina PCB sarua, variasi jangkungna antara modul bisa ngakibatkeun stresses mékanis dina gabungan solder. Pikeun ngaminimalkeun setrés, disarankeun jangkungna (H) ti pos rohangan nyaéta 12.10 (± 0.10) mm.

Persyaratan Clearance sareng Creepage

The spasi mékanis tina assembly antara modul jeung PCB kudu minuhan clearance na creepage jarak diperlukeun ku IEC 60664-1 Révisi 3. angka 10 nembongkeun ilustrasi.
The clearance minimum nyaéta jarak antara sirah screw jeung beungeut handap PCB kudu boga jarak nyukupan pikeun nyegah konduktivitas listrik di wewengkon ieu.
Alternatipna, ukuran insulasi tambahan, kayaning slot PCB, palapis atawa pot husus bisa kudu dilaksanakeun pikeun minuhan clearance luyu jeung standar jarak creepage.

angka 10. Clearance antara Screw na PCB

Jenis screw nangtukeun celah clearance minimum antara eta jeung PCB nu. Kalayan screw pan sirah saluyu sareng ISO7045, mesin cuci konci saluyu sareng DIN 127B sareng mesin cuci datar DIN 125A, sareng clamp nu ditémbongkeun dina Gambar 10, jarak bakal 4.25 mm. Clearance sareng creepage umumna sayogi dina lembar data. Rincian langkung lengkep ihwal clearance modul atanapi jarak creepage tiasa ngahubungi dukungan aplikasi atanapi penjualan sareng pamasaran.

Sadaya nami merek sareng nami produk anu aya dina dokumén ieu mangrupikeun mérek dagang atanapi mérek dagang kadaptar ti anu gaduhna.

onsemi, , jeung ngaran séjén, tanda, jeung merek didaptarkeun jeung/atawa mérek dagang hukum umum tina Semiconductor Components Industries, LLC dba "onsemi" atanapi afiliasi sareng / atanapi anak perusahaan di Amérika Serikat sareng / atanapi nagara-nagara sanés. onsemi gaduh hak kana sababaraha patén, mérek dagang, hak cipta, rahasia dagang, sareng hak cipta intelektual sanés.
Daptar daptar onsemi urang produk / sinyalna patén bisa diasupan di www.onsemi.com/site/pdf/Patent−Marking.pdf. onsemi cadangan hak nyieun parobahan iraha wae kana sagala produk atawa informasi di dieu, tanpa aya bewara. Inpormasi di dieu disayogikeun "as-is" sareng onsemi henteu masihan jaminan, perwakilan atanapi jaminan ngeunaan katepatan inpormasi, fitur produk, kasadiaan, fungsionalitas, atanapi kasesuaian produkna pikeun tujuan anu khusus, onsemi nganggap sagala liability timbul tina aplikasi atawa pamakéan sagala produk atawa sirkuit, sarta husus disclaims sagala na sagala liability, kaasup tanpa watesan husus, Karuksakan consequential atanapi incidental. Meuli tanggung jawab pikeun produk sareng aplikasi anu dianggo onsemi produk, kalebet patuh kana sadaya undang-undang, peraturan sareng syarat atanapi standar kaamanan, henteu paduli inpormasi dukungan atanapi aplikasi anu disayogikeun ku onsemi. Parameter "Typical" anu tiasa disayogikeun dina onsemi lambar data jeung/atawa spésifikasi bisa jeung béda dina aplikasi béda jeung kinerja sabenerna bisa rupa-rupa kana waktu. Sadaya parameter operasi, kalebet "Typicals" kedah disahkeun pikeun unggal aplikasi palanggan ku para ahli téknis palanggan. onsemi henteu ngirimkeun lisénsi naon waé dina hak cipta intelektualna atanapi hak batur. onsemi produk teu dirancang, dimaksudkeun, atawa otorisasi pikeun pamakéan salaku komponén kritis dina sistem rojongan hirup atawa sagala alat médis FDA Kelas 3 atawa alat médis kalayan klasifikasi sarua atawa sarupa dina yurisdiksi asing atawa alat naon baé dimaksudkeun pikeun implantation dina awak manusa. Kedah meuli meuli atawa ngagunakeun onsemi produk pikeun sagala aplikasi nu teu dihaja atawa diidinan misalna, Meuli wajib indemnify jeung nahan onsemi jeung perwira na, karyawan, subsidiaries, affiliates, sarta distributor bahya ngalawan sagala klaim, waragad, Karuksakan, sarta expenses, sarta waragad Pangacara lumrah timbul tina, langsung atawa henteu langsung, sagala klaim tatu pribadi atawa maot pakait sareng pamakéan teu dihaja atawa diidinan misalna. , sanajan klaim kitu alleges yén onsemi éta lalawora ngeunaan desain atawa pabrik bagian. onsemi mangrupa Kasempetan Sarua/Affirmative Action Dunungan. Literatur ieu tunduk kana sadaya undang-undang hak cipta anu berlaku sareng henteu kanggo dijual deui dina cara naon waé.

INPORMASI TAMBAHAN

Publikasi Téknis:
Perpustakaan Téknis: www.onsemi.com/design/resources/technical−documentation
onsemi Websitus: www.onsemi.com
Rojongan ONLINE: www.onsemi.com/support
Kanggo inpo tambahan, mangga ngahubungan Perwakilan Penjualan lokal anjeun di www.onsemi.com/support/sales

Dokumén / Sumberdaya

onsemi SiC E1B Modules [pdf] Pituduh pamaké AND90340-D, SiC E1B modul, SiC E1B, modul

Rujukan

• Manual pamaké