英飞凌IHM和IHV IGBT模块使用及安装指南(3)

8. 模块的安装与连接

在IGBT的使用和安装过程中，用户需要采取一切措施以防止静电放电。详见第4部分。
8.1 模块装配所使用的散热片表面质量

模块损耗导致的热量必须通过一个合适的散热器散热出去，防止模块开关工作过程中温度超过数据手册中给出的最大值（Tvjop）。更多信息请见[4]。模块与散热片之间的装配接触面的质量很重要，因为散热片和模块之间的接触对模块的散热有着重要的影响。

为了最佳的散热，散热片到每个模块的接触面的情况不能超过下列数值：

表4：不同IHM/IHV模块基板尺寸所需的散热片表面粗糙度和平滑度

图4：模块安装前散热片表面条件的建议

模块基板和散热片表面的装配接触区域必须不受损伤或污染，否则恶化二者的热接触。在安装模块之前，建议用一块不起毛的布清洁接触区域。

散热片在安装与随后的运输过程中要有足够的硬度，这样它才不会对模块基板施加额外的机械压力。在整个安装过程中，散热片必须不扭曲，例如：使用一款合适的支撑夹具。

8.2 导热材料

由于模块基板和散热片各自的表面形状，它们在整个装配接触区域并不能紧密贴合，因此在部分接触区域不可避免会出现气隙。

为了散热模块中产生的热量并使热量良好地流向散热片，所有的空隙需要填充合适的导热材料。

该导热材料在应用中应该要有长期的稳定性以及恒定的良好热阻。同时，它应当正确敷涂以免污染装配孔，导致安装扭矩因此出错。

8.2.1 使用丝网印刷敷涂导热膏

用户应当选择并评估导热膏的适用性和长期稳定性。为了使用丝网印刷正确敷涂导热材料，即导热膏，用户自己需要独立检验导热膏的适用性。

为了达到最佳效果，模块、应用场合的几何尺寸、散热片的接触面积以及导热材料应当作为一个整体来考虑。

手工敷涂这样一层厚度只有微米级的导热膏是有问题的，因为最佳的填充层应当要填满所有的气隙而不能阻碍基板和散热片表面的金属性接触。因此，建议使用钢网印刷敷涂导热膏。通过这种方法，不仅可以根据模块的类型达到客户自定义的应用效果，而且还能对导热层的厚度进行可重复性生产的调整。

更多关于使用丝网印刷模具进行导热膏敷涂的信息，可参见指南[5]。印刷模具的具体图纸可以通过Infineon模块分销商处获得。需要注意的是，对于带AISIC基板的模块，模具的材料厚度为100um，而对于带铜基板的模块，厚度为120um。

图5：Infineon IHM/IHV模块的丝网印刷模具

下列图片对丝网印刷导热膏进行举例说明。

图6：丝网印刷过程中使用敷涂夹具敷涂导热膏示例，模块基板细节

图7：使用模具敷涂导热膏

1. 清洁模具上可能残留的导热膏。这一步骤可以通过使用合适的有机溶剂如异丙醇或乙醇来完成。使用这些材料时请遵守安全守则。
2. 调整模具和模块。或许可以使用图6所示的夹具固定模块。
3. 降低模具高度，使其贴到模块底板。
4. 在模具上敷涂导热膏，见图7。模具所有的孔必须全部涂满导热膏。
5. 提起模具并移开模块。
6. 涂完导热膏后进行外观检查，确保模具上的每一点都被填满了。使用模具敷涂导热膏，特别是手工敷涂时，会受到模具的调整不当和导热膏数量的微小变化的影响，并因此会使目标的温度提高几度。
7. 因此强烈建议测量沉积导热膏材料的厚度并保证涂有足够数量的导热膏。
经过一段时间沉淀后，散热片和它对应的的模块应当有良好的导热膏分布且在其边缘处有多余的导热膏形成的条边。

图8：导热膏在模块表面（左）和散热片表面（右）的分布

刚涂完导热膏的时候，导热膏从边缘渗透出来，显现出筛网的形状。根据导热膏粘性的不同，导热膏形成一个均匀条纹的时间由几分钟（低粘性导热膏）到几个小时（高粘性导热膏）不等。

图9：模块边缘渗漏出过量的导热膏

当使用工具将导热膏敷涂到模具上时，要定期检查模具可能产生的磨损及随之而来的导热层厚度的降低。如果模具不再具有原先的厚度，就应该要替换掉。

8.2.2 敷涂导热膏的其它方法

如果不能使用推荐的丝网印刷来敷涂导热膏，导热膏可以改成人工敷涂。一般模块基板上均匀的导热胶厚度为100um就足够了。用户需要对所使用的导热膏的适用性和长期稳定性进行检验。

表5:100um厚导热层所需的导热膏的量

导热膏的量可以通过注射器或试管测量得到。

这样一个薄层通过滚轴或齿刮刀的手工制作是有问题的。导热胶层厚度的均匀性和可重复制作总是有问题的。实践证明这样的导热胶层厚度的可通过湿毛梳来实现，如图10。把湿毛梳垂直放在散热器表面，用梳子缓慢刮导热胶层。湿毛梳每一边都有不同长度的齿。导热胶厚度取决于“涂敷的”或“湿”齿的最大值和“未涂敷”的和“干”齿的最小值。

图10：测量导热层厚度的湿毛梳

用户选用的导热材料的使用方法、热接触性能和长期稳定性必须由用户对敷涂方法及应用场合进行评估，也可与导热膏的厂商讨论。

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