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英飞凌PrimePACK系列IGBT模块的安装说明(2)
4 胶通过丝网印刷的应用
关于导热胶粘度的一个一般问题是，粘度低的导热胶（容易手工应用）有分离成油和填料的趋势。材料制造商需要检查导热胶导热性和长期稳定性。根据我们的经验，高粘度的导热胶随着时间的推移可以更好地保持一致性，但是统一应用滚轴或刮刀既费时又难于实现。
为了利用高粘度导热胶的优点（注意这个过程适用于所有类型的导热胶），并且为了便于模块处理，英飞凌研究出通过丝网印刷来应用导热胶。一个标准的、非结构化的的印刷屏可以提供一个均匀分布的涂层。为了更好地适应待安装基板的特定形状，一个特殊的金属夹具或印刷屏已经研制成功。 它使得导热胶在整个基板表面能够精确应用，如图3所示。
图 3 PrimePACKTM3 模块的丝网印刷模板
对于172x89 mm 和 250x89 mm 基板尺寸，印刷屏的详细CAD绘图可以作为一个资源或供应从英飞凌处获得。
4.14.1 丝网印刷工艺 丝网印刷工艺 丝网印刷工艺 丝网印刷工艺
在丝网印刷过程中导热胶被直接加到模块基板上。以下图片展示机械安装过程和导热胶应用过程。
1. 首先清洁金属夹上导热胶或其它污染物的硬化残留。例如采用异丙基或乙烯醇作为清洗液。
2. 印刷屏模板和模块的对准，例如通过将 PrimePACK TM 模块插入如图4所示的金属夹具里：
图 4 在丝网印刷过程中给 PrimePACKTM2 和 PrimePACKTM3 模块提供对准的夹具
3. 旋转夹具并与基板对准。加入足够多的导热胶。
4. 通过刮刀或油灰刀的横向移动来分配导热胶。确保所有缺口都被正确填充。
5. 最后按照安装说明把模块安装到散热器上。
导热胶印刷后基板的典型印刷图片如图5所示。
图 5 在PrimePACK TM2模块安装到散热器之前通过丝网印刷导热胶的基板
导热胶应使用在“需要的地方”。因为导热胶已涂抹在基板需要的部分，因此很少导热胶需要迁移或流动，因此仅需最少量的导热胶。
按照上述过程，将模块从散热器拆卸下后，可获得一个均匀的和可重复生产的导热胶分布（如图6所示）。
图 6 把经过丝网印刷的模块从散热器拆卸下后的基板
5 模块安装到散热器的过程
为了避免基板不必要的压力和张力，散热器需要有足够的刚性，并且在组装和运输过程中不变形。
所有的安装螺钉统一按照指定的安装扭矩拧紧。一个较合适的工具是电子控制的或者至少是缓慢移动的电动螺丝刀。 这个过程也可以通过扭矩扳手手动完成。由于气动螺丝刀精密度和准确度低，我们建议您不要使用。
图 7 PrimePACK TM 模块建议的安装顺序
为了导热胶有良好的分布——为了使得模块和散热器之间有良好的导热特性——在导热胶印刷后和模块在散热片定位后，我们建议按照以下步骤拧紧172x89mm模块的10个螺丝（或者250x89mm模块的14个螺丝）。
1. 模块用两个对角螺丝拧住（拧松点），例如PrimePACK TM2模块的螺丝# 7 – 8 （或者PrimePACK TM3模块的11 – 12）。轻轻用手按住模块并通过轻轻的旋转运动来分配导热胶。
2. 使用 6Nm ±10%螺丝横向拧紧，如图7所示：PrimePACK TM2模块的 1 – 10 和PrimePACK TM3模块的1– 14 。
如果使用高粘度的导热胶，我们建议在步骤1和2之间添加额外的步骤1.a ：
1.a 使用2Nm ±15%螺丝按和之前相同的顺序拧紧。通过这个额外的步骤，导热胶有更多的机会流动和填充空隙。
6 母线与主接线端的连接
集电极和发射极的功率端子需要与母线有良好的电气和热接触。母线的横截面尺寸应足够大，以避免模块额外的发热。
母线连接到主接线端时，安装过程中不能超过指定的力（如图8所示）。
图 8 PrimePACKTM 模块的功率和辅助接线端之间的最大允许推拉力
辅助接线端需要按照常见的ESD指南连接。 不允许负载电流通过辅助集电极。
为了更好地减轻功率接线端的拉力，建议按照如图9所示进行安装。如果模块或母线遭受到震动，这是特别重要的。建议使终端保持受到压力而不是拉力。
注意：安装母线时建议使模块（主接线端）受压。建议的安装高度是37.7mm。母线力的公差和合规不允许超过如图8所示的值。
图 9 PrimePACK 模块为了减轻拉力的一个可能的结构螺丝尺寸和扭矩：
机械的安装，基板： M5 3…6 Nm
辅助接线端： M4 1.8…2.1 Nm
功率接线端： M8 8….10Nm