Водич за дизајн ламинираних сабирница: минимизирање лутајуће индуктивности у инверторима велике{0}}

Ламиниране сабирнице смањују индуктивност склопне петље претварача интеграцијом позитивних и негативних проводника у компактну слојевиту структуру са контролисаним диелектричним размаком. За СиЦ и ИГБТ модуле напајања, правилно пројектована ламинирана сабирница може да постигне лутајућу индуктивност испод 10нХ, смањујући прекорачење напона током високо-прекидања фреквенције.

 

Ксиамен Аполло Тецхнологи производи ламиниране сабирнице по мери коришћењем Ц1100 чистог бакра, прецизног штанцања, молекуларног дифузионог заваривања и више-слојних процеса врућег пресовања. Електричне перформансе су верификоване кроз ЦММ инспекцију, испитивање диелектричне отпорности и ППАП ниво 3 документације за аутомобилске и апликације за складиштење енергије.

 

 

 

Модерни ЕВ вучни претварачи и ЕСС системи за конверзију енергије све више усвајају СиЦ МОСФЕТ и{0}}брзе ИГБТ модуле. Ови уређаји се пребацују на вишим фреквенцијама са краћим временом пораста, чинећи паразитску индуктивност унутар структуре једносмерне везе директним фактором који утиче на скокове напона и поузданост полупроводника.

 

Однос између лутајуће индуктивности и прекорачења прекидачког напона је следећи:

ΔВ=Л × ди/дт

где:

ΔВ=прекорачење напона

Л=лутајућа индуктивност струјне петље

ди/дт=тренутна брзина пребацивања

За 800В ЕВ инвертер који ради са СиЦ модулима:

 

Параметар	Конвенционална сабирница	Дизајн ламинираних сабирница
Индуктивност ДЦ везе	50-150нХ	<10nH
Размак проводника	5-15мм	0,1-1мм диелектрични слој
Тренутни пут	Одвојите позитивне/негативне траке	Паралелна ламинирана структура
Отказивање магнетног поља	Ограничено	Оптимизовано
Прекорачење уклопног напона	Више	Смањена

 

Ламинирана структура поставља позитивне и негативне проводнике у близину. Супротни правци струје стварају супротна магнетна поља, смањујући спољашњи магнетни флукс и снижавајући индуктивност петље.

 

1.1 Принцип поништавања магнетног поља са оптимизацијом слоја бакра

Дизајн ламинираних сабирница зависи од:

Избор дебљине бакра

Распоред слојева

Диелектрична дебљина

Терминална позиција

Симетрија дистрибуције струје

 

Типични параметри ламинираних сабирница ЕВ инвертера:

Бакарни материјал: Ц1100 електролитички бакар отпорног корака

Проводљивост: већа или једнака 99% ИАЦС

Дебљина бакра: 0,5 мм-5 мм

Толеранција равности: мања или једнака 0,05 мм

Толеранција положаја терминала: ±0,1 мм

Површинска обрада: никловање / калај

Неуједначена геометрија проводника ствара локализовану концентрацију струје, повећавајући и отпор и електромагнетне сметње.

 

 

 

Материјал проводника директно одређује тренутну{0}}носивост, термичке перформансе и дугорочну{1}}поузданост.

 

За апликације ЕВ инвертера и ЕСС, чисти бакар је пожељнији због његове веће електричне проводљивости и нижег загревања у џулима.

 

Материјална својина	Ц1100 Чисти бакар	Ц2680 Месинг
Садржај бакра	Веће или једнако 99,90%	60-65%
Цондуцтивити	Веће или једнако 99% ИАЦС	26-30% ИАКС
Отпорност	0,0172 Ω·мм²/м	Више
Топлотна проводљивост	~390 W/m·K	~120 W/m·K
Типична примена	Електрична сабирница, инвертер ДЦ веза	Механички терминали, конектори
Способност ношења струје	Високо	Средње

 

Ц1100 бакар је изабран за:

Сабирнице ЕВ батерија

Склопови ДЦ везе СиЦ инвертера

ПЦС конекције за складиштење енергије

Пуњење гомила енергетских модула

Ц2680 месинг се углавном користи тамо где су приоритет механичка чврстоћа и перформансе обликовања.

 

2.1 Контрола прецизног штанцања и обликовања према захтевима ИАТФ 16949

Ламиниране сабирнице велике струје{0} често захтевају сложену геометрију терминала, укључујући:

Савијање од 90 степени
Рупе за терминале
Прорези за позиционирање
Притисните{0}}структуре за уклапање
У-тачкама за закивање

 

Производни параметри:

Толеранција прогресивног штанцања: ±0,01 мм
Контрола висине шиљака: Мање од или једнако 10% дебљине материјала
Праћење века трајања алата: веће или једнако 500.000 циклуса штанцања
Контрола димензија ЦММ: 100% за критичне димензије

У-закивање интегрише механичко причвршћивање у процес штанцања, смањујући варијације монтаже и побољшавајући конзистентност производње.

 

Затражите бесплатну ДФМ процену и понуду

 

 

Диелектрични слој одређује поузданост изолације, термичку издржљивост и механичку стабилност ламинираних сабирница.

 

Инверторска сабирница велике снаге{0} мора да одржава перформансе изолације под:

Термални бициклизам

Високонапонска комутација

Механичке вибрације

Излагање влажности

Уобичајени изолациони материјали:

 

Изолациони материјал	Температура Ратинг	Диелектрична чврстоћа	Типична примена
Каптон полиимид филм	269 ​​степени до 400 степени	>200кВ/мм	Високотемпературне зоне СиЦ инвертера
ПЕТ филм	-40 степени до 150 степени	150-250кВ/мм	Стандардни ЕВ модули за напајање
Номек папир	До 220 степени	Висока топлотна отпорност	ЕСС и индустријски електроенергетски системи

 

3.1 Епоксидни премаз у праху наспрам филмске изолације за ламиниране сабирнице

 

Параметар	Епоксидни премаз у праху	Полиимид/ПЕТ филм
Дебљина премаза	100-500μm	25-125μm
Диелектрична чврстоћа	>15кВ/мм	>150кВ/мм
Отпорност на температуру	120-180 степени	150-400 степени
Контрола дебљине	Средње	Високо
Апликација	Сложени 3Д делови	Прецизне ламиниране структуре

 

За ЕВ инвертерске ламиниране сабирнице, изолација танког филма обезбеђује мањи диелектрични размак, побољшавајући електромагнетне перформансе.

 

Потребне контроле квалитета:

Мерење дебљине изолације

Испитивање отпорности на високи напон

Тест делимичног пражњења

Испитивање адхезије

Тест термичког старења

 

Типични стандарди валидације:

ИЕЦ 60664 координација изолације

УЛ 94 В-0 оцена пламена

ИСО 16750 испитивање животне средине аутомобила

 

 

 

Више{0}}слојне ламиниране сабирнице захтевају контролисану термичку везу између бакарних проводника и изолационих материјала.

 

Редослед производње укључује:

Сечење и штанцање бакарног лима

Скидање ивица и чишћење површине

Платинг третман

Постављање изолационог филма

Вакум вруће пресовање

Терминална обрада

Електрични преглед

 

4.1 Параметри процеса врућег пресовања за аутомобилску производњу

Типични производни параметри:

 

Процесни параметар	Контролни опсег
Температура пресовања	150-220 степени
Притисак притиска	2-8МПа
Толеранција поравнања слоја	±0.1мм
Флатнесс	Мање или једнако 0,05 мм
Снага везивања	Према спецификацији материјала
Валидација производње	ППАП ниво 3

 

Лоша контрола ламинације може узроковати:

Формирање ваздушних шупљина

Тачке делимичног пражњења

Слом изолације

Померање слоја

Вакуумско вруће пресовање уклања заробљени ваздух између слојева бакра и диелектрика, побољшавајући дугорочну{0}}поузданост електричне енергије.

 

 

Прикључци велике{0}}те струје захтевају спојеве са малим-отпором који могу да поднесу поновљене термичке циклусе.

Уобичајене методе спајања укључују ласерско заваривање и отпорно лемљење сребром.

 

Метода заваривања	Ласерско заваривање Цу-Ал	Отпорно сребрно лемљење
Зона{0}}захваћена топлотом	Мала	Већи
Снага зглобова	Високо	Високо
Електрични отпор	Ниско	Веома ниско
Брзина производње	Високо	Средње
Погодни материјали	Комбинације бакра, алуминијума	Бакарни терминали
Аутомобилска апликација	Акумулаторски модули, инвертер терминали	Склопови контаката велике{0}}е струје

 

За бакарне{0}}алуминијумске везе:

Параметри ласерског заваривања морају контролисати порозност

Густина енергије зрака захтева оптимизацију

Потребна је{0}}инспекција попречног пресека

 

За лемљење сребром:

Избор легуре за лемљење утиче на проводљивост

Чишћење зглобова се мора контролисати

Квалитет металуршког везивања захтева микроскопску инспекцију

 

Провера квалитета укључује:

Анализа попречног пресека{0}}вара

Испитивање затезне чврстоће

Мерење електричног отпора

Валидација термичког циклуса

 

 

 

Ламиниране сабирнице за аутомобиле захтевају контролисане производне процесе од валидације прототипа до масовне производње.

Ксиамен Аполло примењује:

 

6.1 Провера димензија према захтевима толеранције ±0,01 мм

 

Опрема за инспекцију:

ЦММ координатна мерна машина

Оптички мерни систем

Мјерач дебљине

Испитивач храпавости површине

 

Критичне димензије:

Положај рупе терминала

Поравнање бакарног слоја

Зазор изолације

Интерфејс за монтажу

 

6.2 Електрично испитивање и испитивање поузданости

 

Могућност тестирања укључује:

 

Тест Итем	Стандард / Захтев
Испитивање диелектричне отпорности	>15кВ/мм изолациона способност
Испитивање отпора на једносмерну струју	Мерење нивоа микро{0}}ома
Термални бициклизам	ИСО 16750
Солни спреј	ИСО 9227
Тест притиска на пуцање	За интегрисане расхладне структуре
ППАП документација	Ниво 3

 

Пакет квалитета укључује:

Дијаграм тока процеса

ПФМЕА

План контроле

МСА

СПЦ подаци

Цертификати материјала

 

 

Ламиниране сабирнице{0}}инвертера велике снаге захтевају истовремену контролу електричних, термичких, механичких и производних параметара. Структура ниске индуктивности испод 10нХ зависи од симетрије проводника, контроле дебљине диелектрика, избора бакарног материјала и прецизних процеса ламинације.

 

За ЕВ, ЕСС и фотонапонске системе за конверзију енергије обезбеђује Ксиамен Аполлоламинирана сабирница по мерипроизводња из ДФМ анализе, развој алата, штанцање, заваривање, ламинација изолације, инспекција и испорука ППАП нивоа 3.

 

 

1. Које је типично време испоруке ППАП нивоа 3 за прилагођене ламиниране сабирнице?

Испорука ППАП нивоа 3 обично захтева 4-8 недеља након одобрења алата, укључујући валидацију димензија, верификацију материјала и производну документацију.

 

2. Да ли произвођачи ламинираних сабирница могу да гарантују век трајања калупа за производњу аутомобила?

Да. Прогресивне калупе за штанцање се надгледају плановима превентивног одржавања и обично су дизајниране за преко 500.000 циклуса штанцања.

 

3. Како се испитује дебљина изолације на ламинираним сабирницама?

Дебљина изолације се проверава мерењем дебљине, испитивањем диелектричне отпорности и валидацијом електричне изолације према ИЕЦ стандардима.