MICROCHIP AN4306 ベースレスパワーモジュールの取り付け手順
導入
このアプリケーション ノートでは、ベースレス パワー モジュールをヒート シンクと PCB に適切に取り付けるための推奨事項を示します。取り付け手順に従って、熱ストレスと機械的ストレスの両方を制限してください。
ベースレスパワーモジュールとヒートシンク間のインターフェース
このセクションでは、ベースレス電源モジュールとヒートシンク間のインターフェースについて説明します。
相変化材料（PCM）の堆積
ケースからヒートシンクまでの熱抵抗を最小にするには、ベースレス パワー モジュールにハニカム状の相変化材料を堆積します。次の図に示すように、スクリーン印刷技術を使用して、ベースレス パワー モジュールに 150 μm ～ 200 μm (5.9 ミル ～ 7.8 ミル) の最小厚さを均一に堆積させます。Microchip では Loctite PSX-Pe を推奨しています。この種類の熱インターフェイスは、ポンプアウトを最小限に抑えます。ポンプアウトは、XNUMX つの接合面間で発生する熱サイクルによって発生します。
PCM入りアルミホイル
ケースからヒートシンクまでの熱抵抗を最小にするには、次の図に示すように、ベースレス パワー モジュールとヒートシンクの間に、両面に PCM が付いたアルミホイル (Kunze Crayotherm - KU-ALF5) を適用します。
ベースレスモジュールをヒートシンクに取り付ける
良好な熱伝達を保証するには、ベースレス パワー モジュールをヒートシンクに適切に取り付けることが不可欠です。ベースレス パワー モジュールを取り付けるときに機械的ストレスを避け、熱抵抗の増加を避けるために、ヒートシンクとベースレス パワー モジュールの接触面は平らで清潔 (汚れ、腐食、損傷がない) である必要があります。
注記： 推奨される平坦度は、50 mm 連続で <100 μm、推奨される粗さは Rz 10 です。PCM 付きのベースレス パワー モジュールまたは PCM 付きのアルミホイルをヒートシンクの穴の上に置き、軽く圧力をかけます。
- BL1 および BL2 ベースレス電源モジュールの場合:
- M4 ネジとスプリング ワッシャー (DIN 137A) を取り付け穴に挿入します。ネジ頭とワッシャーの直径は、通常 8 mm である必要があります。この最終トルク値に達するまでネジを締めます。(許容される最大トルクについては、製品データシートを参照してください)。
- BL3 ベースレス電源モジュールの場合:
- M3 ネジとスプリング ワッシャー (DIN 137A) を取り付け穴に挿入します。ネジ頭とワッシャーの直径は、通常 6 mm である必要があります。
- 3 本の M1 ネジは最終トルクの 3/1 のトルクで締め付ける必要があります。順序: 2 – 4 – 3 – 5 – XNUMX。
- 3 本の M2 ネジは最終トルクの 3/1 のトルクで締め付ける必要があります。順序: 5 – 3 – 4 – 2 – XNUMX。
- 3 本の M3 ネジを最終トルクまで締め付ける必要があります。順序: 5 – 4 – 2 – 1 – XNUMX。
許容される最大トルクについては、製品のデータシートを参照してください。すべてのベースレス電源モジュールに対してこの操作を実行するには、トルクが制御されたドライバーを使用してください。
ベースレス電源モジュールの PCB アセンブリ
以下は、ベースレス電源モジュール上に PCB を組み立てる手順です。
- ベースレス電源モジュールの近くのヒートシンクにスペーサーを配置します。スペーサーの高さは 10±0.1 mm にする必要があります。
- 注記： ベースレス モジュールの高さは 9.3 mm です。次の図に示すように、振動を防ぎながら絶縁要件を満たすには、スペーサーをベースレス パワー モジュールの近くに配置する必要があります。PCB はベースレス パワー モジュールに取り付け、スペーサーにネジで固定する必要があります。取り付けトルクは 0.6 Nm (5 lbf·in) が推奨されます。
- パワー モジュールのすべての電気ピンを PCB に半田付けします。モジュールの水洗浄は許可されていないため、PCB をモジュールに取り付ける際にきれいな半田フラックスは必要ありません。
注記： これら 2 つの手順を逆にしないでください。最初にすべてのピンを PCB に半田付けすると、PCB をスペーサーにねじ込むときに PCB が変形し、機械的なストレスによってトラックが損傷したり、PCB 上のコンポーネントが壊れたりする可能性があります。
効率的な生産のために、端子を PCB にはんだ付けするためにウェーブはんだ付けプロセスを使用できます。アプリケーション、ヒートシンク、PCB はそれぞれ異なるため、ウェーブはんだ付けはケースバイケースで評価する必要があります。いずれの場合も、各ピンをバランスの取れたはんだ層で囲む必要があります。
ベースレス電源モジュールをヒートシンクにボルトで固定している取り付けネジを取り外すには、PCB の穴 (図 4-1 を参照) が必要です。これらのアクセス ホールは、PCB の穴の位置の通常の許容範囲を考慮して、ネジの頭とワッシャーが自由に通過できる大きさにする必要があります。
PCBの底部とベースレスパワーモジュールの間の隙間は非常に小さいです。マイクロチップはモジュールの上にスルーホール部品を使用することを推奨していません。スイッチング電圧を下げるためにtages、電源端子 VBUS および 0/VBUS の SMD デカップリング コンデンサを使用できます (図 4-1 を参照)。 電源モジュールの周囲に配置された電解コンデンサやポリプロピレン コンデンサ、トランス、インダクタなどの重いコンポーネントを取り扱う際は、安全を確保してください。 これらのコンポーネントが同じ領域にある場合は、スペーサを追加して、ボード上のこれらのコンポーネントの重量がベースレス電源モジュールではなくスペーサによって処理されるようにします。 ピン配置は構成に応じて変更できます。 ピン配置の場所については、製品のデータシートを参照してください。 各アプリケーション、PCM、PCB、およびスペーサの配置は異なるため、ケースバイケースで評価する必要があります。
同じ PCB 上の BL1、BL2、BL3 アセンブリ
- アセンブリの説明は、1 つのベースレス電源モジュールで構成されています。整流ブリッジ用の 2 つの BL3 ベースレス電源モジュール、XNUMX 相ブリッジ構成用の XNUMX つの BLXNUMX ベースレス電源モジュール、および XNUMX つの BLXNUMX ベースレス電源モジュールです。
- 航空機発電用のコンタクト マトリックスを実行する BL3 電源モジュール上のデュアル AC スイッチのアセンブリ (最大 50 kW)。
結論
このアプリケーション ノートでは、ベースレス モジュールの取り付けに関する推奨事項を示します。これらの手順を適用すると、PCB とベースレス パワー モジュールにかかる機械的ストレスが軽減され、システムの長期動作が保証されます。パワー チップからクーラーまでの熱抵抗を最小にするには、ヒート シンクへの取り付け手順にも従う必要があります。これらの操作はすべて、最高のシステム信頼性を保証するために不可欠です。
改訂履歴
| リビジョン | 日付 | 説明 |
| A | 11/2021 | この改訂では以下の変更が行われました。
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DS00004306A
ドキュメント / リソース
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MICROCHIP AN4306 ベースレスパワーモジュールの取り付け手順 [pdf] ユーザーガイド AN4306 ベースレス電源モジュールの取り付け手順、AN4306、ベースレス電源モジュールの取り付け手順ベースレス電源モジュール |
