1、概述
大多数功率半导体的早期故障是由于错误的安装造成的。错误的安装导致的机械损伤会损害外壳的抗潮性或使半导体芯片破裂，造成过高的结温，导致器件寿命缩短。正确的安装可以有效地降低器件结温，提高可靠性。
2、铜底板模块的安装
功率模块产生的功率损耗需要通过散热器来消散，从而避免产生过高的结温。散热器工作方式通常为风冷和液冷，我们就风冷和液冷两种方式进行讨论。 A、风冷散热
1、对散热器的要求：散热器的表面平整度、模块安装位置。
○1散热器表面要求
散热器表面如有凹陷，会导致接触热阻Rth(c-f)的增加。为了使IGBT模块与散热器有良好的接触，表面平面度要求：在100mm的平面上平面度≤25um，表面粗糙度要求≤10um。
散热器表面的平面度在上述范围之外时，IGBT模块安装夹紧时会给IGBT模块内部的芯片与位于金属基板间的绝缘基板增加应力，有可能产生绝缘破坏。
○2 IGBT模块的安装位置
热阻根据IGBT模块的安装位置而变化：单个IGBT模块安装在散热器上时，安装在散热器中心热阻为最小；在同一个散热器上安装多个IGBT模块时，请在考虑各IGBT模块发生的损耗的基础上，决定安装的位置。对功耗大的模块，给予大面积。
2、SilverMicro IGBT模块底板为凸面，曲率范围在0.025mm~0.075mm。因此在涂敷导热硅脂时需要注意，一定要将导热硅脂涂敷均匀。 0663.us
另外SilverMicro IGBT模块不同的封装类型定位孔个数不同，请注意： T1、T1V、 A2等为双定位孔、T2、T2V、T6、A1等为四定位孔，大功率模块T3、A3、T4、A4为多定位孔，对于不同定位孔的模块在安装时一定要注意安装顺序。
IGBT模块安装时，如果只在一侧定位孔上施加比较剧烈的力矩（先固定一侧），陶瓷基板和芯片上会承受过应力，会造成器件寿命缩减或损坏；如果该力矩不足，则可能使接触热阻变大，或在使用中产生松动。如下图所示为推荐的紧固螺钉的顺序：先用手以图示顺序预固定螺钉，所用力矩约为0.5~1Nm；再交叉地施加推荐的力矩夹紧螺钉（推荐的力矩在各产品手册中有记载，请另行参考）。
2
1
力矩顺序
第一次（预紧）0.5~1Nm 1→2
第二次（正式紧固）推荐的力矩2→1
a、双定位孔模块安装模型（eg：T1封装IGBT模块）
2
4
3 1
力矩顺序
第一次（预紧）
第二次（正式紧固）0.5~1Nm
推荐的力矩
1→2→3→4
4→3→2→4
b、四定位孔模块安装模型（eg：T2封装IGBT模块）
7 1 3 5
6 4 2 8
力矩顺序
饱和聚酯
第一次（预紧）
第二次（正式紧固）0.5~1Nm
推荐的力矩
1→2→3→4→5→6→7→8
1→2→3→4→5→6→7→8
c、多定位孔模块安装模型（eg：T8封装IGBT模块）
图1 不同封装模块的安装顺序
另外，IGBT模块是静电敏感器件，所以安装时需要采取相应的防静电措施。请注意以下几点：
1）IGBT模块的V GE一般最大为±20V，注意不要在G-E之间外加超出此范围的电压。如果信号端子中积聚了过度的静电时容易导致器件损坏。IGBT模块是用导电材料对信号端子采取防静电状态下出库的，这种导电材料在产品进行电路连接之后才能去除。 2）使用IGBT模块时，不要用裸手直接触碰端子（尤其是信号端子）；
3）安装模块时，先让人体和衣服上所带的静电放电后，再在接地的导电垫板
上进行操作；对IGBT端子进行焊锡作业的时候，烙铁、烙铁焊台等要接地；
4）G-E开路时，不要在C-E之间加电压，否则模块可能受损。
3、导热硅脂的涂敷
当模块工作有很高的散热量时，必须采取一些措施来填补模块和散热器啮合面之间的气隙，保证模块底板与散热器表面充分接触。否则，接触热阻就会很高。所以将IGBT模块安装到散热片上时，推荐在散热器与IGBT模块的安装面之间涂上导热硅脂（其热阻率约为60℃/W/in，而空气的热阻率为1200℃/W/in），再用推荐的夹紧力矩充分旋紧。
涂敷导热硅脂时，需要根据不同的底板大小、不同的定位孔正确涂敷。注意导热硅脂一定涂敷要均匀，厚度约为50-100um，且不要污染安装孔。可以用滚轴或者刮刀来涂敷导热硅脂。随着IGBT模块与散热器通过螺钉夹紧，如果导热硅脂的量适中，慢慢增加力矩到规定的值时，导热硅脂就散开（会有很少量的导热硅脂出现在接触面的周围），使IGBT模块与散热器均一接触。涂敷密度如下图所示。
银钟花a、双定位孔安装模型（eg：T1模型）
b、4定位孔安装模型（eg：T2模型）
c、多定位孔安装模型（eg：T8模型）
图2 不同封装模块导热硅脂的涂敷
4、相变导热层的安装
导热硅脂可以填充功率模块和散热器之间的气隙，使其两表面很好的接触，但是导热硅脂的附着性比较差，容易从这两个表面之间渗漏，导致表面之间产生气隙。另外，在施加力矩紧固其安装时的机械应力加速了导热硅脂的渗漏，从未导致热阻增加，影响散热，严重的情况会导致器件失效。使用相变导热层可以很好的解决这个问题。
相变导热层安装要注意以下几点：云主机51web
1) 保证散热器表面平整，将固态的相变导热材料加热至相应的温度使其熔
化至液态以降低相变导热材料的粘性；
2) 将已液化的相变导热材料涂敷在散热器与功率模块相接触的表面，涂敷
时可以直接涂敷，也可用丝网印刷（丝网印刷可以准确的控制相变导热
材料的形状，厚度），然后使相变导热材料冷却，使相变材料紧紧地粘附
于散热器表面，减小热阻；
引线器3) 将igbt模块置于涂敷过相变材料的散热器表面，再用相应的螺钉以规定
力矩将模块固定于散热器表面，具体的安装顺序及力矩请参考本文对应
内容。
B、液冷散热
对于大功率的功率模块，使用液冷散热器能够实现更好的散热效果。
从技术角度看，液冷散热系统的工作原理很简单：就是利用水泵把液体从储水器中抽出来，通过水管流进水箱，然后再在水箱的另外一个口出来，通过水管流回储水器，就这样不断循环，把热量从热源的表面带走。
对于液冷散热器，很重要的一点是如何保持液体路径的密封，保证传热路径的畅通，防止内部材料氧化。
另外一定要注意保持安装界面（模块的底板和散热器安装表面）清洁，表面无颗粒，无污染。
由于液冷存在路径的差异，在入口处散热效果好，而在出水口时散热效果差一些，所以需要注意模块的安装位置。在同一个散热器上安装多个IGBT模块时，请在考虑各IGBT模块发生的损耗的基础上，决定安装的位置。对发生功耗大的IGBT模块，安装在散热效果更好的地方。
最后还要注意安装时螺钉的安装顺序，紧固螺钉时使用合适的安装扭矩。
不管是对于风冷散热还是液冷散热，注意在模块装配时，电气连接总线或者PCB板总线装配必须在模块的高度误差范围内。
在向功率端子连接主电路布线定位条时，请避免使功率端子承受过度的应力。特别是向布线定位条的末端施力时，功率端子将承受与布线定位条的长度成正比的扭矩力，从而导致功率端子承受更大的应力。
a、会给模块端子施加应力的安装
b、不会给模块端子施加应力的安装
图3 PCB板的固定方法
另外在布线定位条与功率端子之间存在缝隙的情况下紧固螺钉时，功率端子部分将承受持续的力，容易出现受损、破坏等情况。因此请先确认没有缝隙后，再紧固螺钉。
IGBT模块在安装时必须保证，以半桥T2V模块为例：每个功率端子上的拉力不超过200N，每个信号端子上的拉力不超过50N；每个功率端子上施加的压力不超过100N；侧向压力不超过100N。
电子智能印章
图4 IGBT模块安装时端子的受力要求（T2V为例）向模块安装印刷线路板（PCB）时，通过自攻螺钉固定，自攻螺钉的长度为印刷线路板厚度，裕量为5~8mm，紧固力矩应为从模块的垂直方向拧入，建议用手拧紧（使用高速紧固工具易导致模块壳体受损，请注意）。如下图所示正确和错误的安装。
a、正确安装（垂直力矩拧入）
b、错误安装
图5 PCB的安装示例
3、AlSiC底板模块的安装
AlSiC为脆性材料，所以在安装时一定要注意逐次递增力矩，且要以正确的安装顺序紧固，以免将底板弄裂。
4、无底板模块的安装
无底板模块的定位孔在DBC上，DBC内部为陶瓷表面覆铜为脆性材料，所以对散热器表面平滑度要求更高，对安装扭矩的要求也更高，一定要注意安装顺序，逐次递增扭矩。
另外，Silvermicro的两款无底板模块A1，A2封装可以两面安装，螺栓可以从上向下通过PCB板固定到散热器（PCB和模块之间加垫圈），也可以从下向上安装，由散热器至模块至垫圈至PCB，如图所示，安装PCB时使用更为方便。
a、螺钉从上向下安装
b、螺钉从下向上安装
图6 无底板模块的两面安装（A1为例）
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议