IGBT模塊是由IGBT(絕緣柵雙極型晶體管芯片)與FWD(續流二極管芯片)通過特定的電路橋接封裝而成的模塊化半導體產品;封裝后的IGBT模塊直接應用于變頻器、UPS不間斷電源等設備上;IGBT模塊具有節能、安裝維修方便、散熱穩定等特點;當前市場上銷售的多為此類模塊化產品,一般所說的IGBT也指IGBT模塊;隨著節能環保等理念的推進,此類產品在市場上將越來越多見。
IGBT模塊連接圖
IGBT模塊的安裝:
為了使接觸熱阻變小,推薦在散熱器與IGBT模塊的安裝面之間涂敷散熱絕緣混合劑。涂敷散熱絕緣混合劑時,在散熱器或IGBT模塊的金屬基板面上涂敷。如圖1所示。隨著IGBT模塊與散熱器通過螺釘夾緊,散熱絕緣混合劑就散開,使IGBT模塊與散熱器均一接觸。
上圖:兩點安裝型模塊 下圖:一點安裝型模塊
圖1 散熱絕緣混合劑的涂敷方法
涂敷同等厚度的導熱膏(特別是涂敷厚度較厚的情況下)可使無銅底板的模塊比有銅底板散熱的模塊的發熱更嚴重,最終引至模塊的結溫超出模塊的安全工作的結溫上限(Tj《 125℃或125℃)。因為散熱器表面不平 整所引起的導熱膏的厚度增加,會增大接觸熱阻,從而減慢熱量的擴散速度。
IGBT模塊安裝時,螺釘的夾緊方法如圖2所示。另外,螺釘應以推薦的夾緊力矩范圍予以夾緊。如果該力矩不足,可能使接觸熱阻變大,或在工作中產生松動。反之,如果力矩過大,可能引起外殼破壞。將IGBT模塊安裝在由擠壓模制作的散熱器上時,IGBT模塊的安裝與散熱器擠壓方向平行,這是為了減小散熱器變形的影響。
圖2 螺釘的夾緊方法
把模塊焊接到PCB時,應注意焊接時間要短。注意波形焊接機的溶劑干燥劑的用量,不要使用過量的溶劑。模塊不能沖洗。用網版印刷技術在散熱器表面印刷50μm的散熱復合用螺釘把模塊和PCB安裝在散熱器上。在未上螺釘之前,輕微移動模塊可以更好地分布散熱膏。安裝螺釘時先用合適的力度固定兩個螺釘,然后用推薦的力度旋緊螺釘。
在IGBT模塊的端子上,將柵極驅動電路和控制 電路錫焊時,一旦焊錫溫度過高,可能發生外殼樹脂材料熔化等不良情況。一般性產品的端子耐熱性試驗條件:焊錫溫度: 260±5℃。焊接時間: 10±1s。次數:1次。
IGBT模塊安裝中應注意的事項:
1)要在無電源時進行安裝,裝卸時應采用接地工作臺,接地地面,接地腕帶等防靜電措施。先讓人體和衣服上所帶的靜電通過高電阻(1Ωn左右)接地線放電后,再在接地的導電性墊板上進行操作。要拿封裝主體,不要直接觸碰端子(特別是控制端子)部。不要做讓模塊 電極的端子承受過大應力。
2)IGBT模塊的散熱器應根據使用條件和環境及IGBT模塊參數進行匹配選擇,以保證GBT模塊工作時對散熱器的要求。為了減少接觸熱阻,推薦在散熱器與IGBT模塊之間涂上一層很薄的導熱硅脂。
3)IGBT模塊安裝到散熱片上時,要先在模塊的反面涂上散熱絕緣混合劑(導熱膏),再用推薦的夾緊力距充分旋緊。另外,散熱片上安裝螺絲的位置之間的平坦度應控制在100μm以下,表面粗糙度應控制在10μm以下。散熱器表面如有凹陷,會導致接觸熱阻(Rth(c—f)的增加。另外,散熱器表面的平面度在上述范圍以外時,IGBT模塊安裝時(夾緊時)會給IGBT模塊內部的芯片與位于金屬基板間的絕緣基板增加應力,有可能產生絕緣破壞。
4)IGBT模塊底板為銅板的模塊,在散熱器與IGBT模塊均勻受力后,從IGBT模塊邊緣可看出有少許導熱硅脂擠出為最佳。IGBT模塊底板為DBC基板的模塊,散熱器表面必須平整、光潔,采用絲網印刷或圓滾滾動的方法涂敷一薄層導熱硅脂后,使兩者均勻壓接。
IGBT模塊直接固定在散熱器上時,每個螺釘需按說明書中給出的力矩旋緊,螺釘一定要受力均勻,力矩不足導致熱阻增加或運動中出現螺釘松動。兩點安裝緊固螺絲時,第一個和第二個依次緊固額定力矩的1/3,然后反復多次使其達到額定力矩,四點安裝和兩點安裝類似。緊固螺絲時,依次對角緊固1/3額定力矩,然后反復多次使其達到額定力矩。
5)散熱器表面要平整清潔,要求平面度≤150μm,表面光潔度≤ 6μm,在界面要涂傳熱導電膏,涂層要均勻,厚度約150μm。
6)使用帶紋路的散熱器時,IGBT模塊長的方向順著散熱器的紋路,以減少散熱器的變形。兩只模塊在一個散熱器上安裝時,短的方向并排擺放,中間留出足夠的距離,主要是使風機散熱時減少熱量疊加,容易散熱,最大限度發揮散熱器的效率。
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