Sprievodca dizajnom laminovanej prípojnice: Minimalizácia rozptylovej indukčnosti vo vysokovýkonných{0} meničoch

Laminované prípojnice znižujú indukčnosť spínacej slučky meniča integráciou kladných a záporných vodičov do kompaktnej vrstvenej štruktúry s riadeným dielektrickým rozstupom. V prípade výkonových modulov SiC a IGBT môže správne navrhnutá laminovaná prípojnica dosiahnuť rozptylovú indukčnosť pod 10 nH, čím sa zníži prekmit napätia pri vysoko-prepínaní.

 

Xiamen Apollo Technology vyrába na zákazku laminované prípojnice s použitím čistej medi C1100, presného lisovania, zvárania molekulárnou difúziou a viacvrstvového lisovania za tepla. Elektrický výkon je overený kontrolou CMM, testovaním dielektrickej odolnosti a dokumentáciou PPAP úrovne 3 pre automobilový priemysel a aplikácie na skladovanie energie.

 

 

 

Moderné EV trakčné invertory a systémy na premenu energie ESS čoraz viac využívajú SiC MOSFET a vysokorýchlostné -moduly IGBT. Tieto zariadenia spínajú pri vyšších frekvenciách s kratšími časmi nábehu, vďaka čomu je parazitná indukčnosť vo vnútri štruktúry jednosmerného medziobvodu priamym faktorom ovplyvňujúcim napäťové špičky a spoľahlivosť polovodičov.

 

Vzťah medzi rozptylovou indukčnosťou a prekmitom spínacieho napätia je nasledujúci:

ΔV=D × di/dt

kde:

Prekročenie napätia ΔV =

L=rozptylová indukčnosť prúdovej slučky

di/dt=aktuálna rýchlosť prepínania

Pre 800V EV invertor pracujúci s modulmi SiC:

 

Parameter	Konvenčná prípojnica	Laminovaný dizajn prípojnice
Indukčnosť medziobvodu	50-150 nH	<10nH
Rozstup vodičov	5-15 mm	Dielektrická vrstva 0,1-1 mm
Aktuálna cesta	Oddeľte kladné/negatívne stĺpce	Paralelná laminovaná štruktúra
Zrušenie magnetického poľa	Obmedzené	Optimalizované
Prekmit spínacieho napätia	Vyššie	Znížená

 

Laminovaná štruktúra umiestňuje kladné a záporné vodiče do blízkosti. Opačné smery prúdu vytvárajú opačné magnetické polia, čím sa znižuje vonkajší magnetický tok a znižuje sa indukčnosť slučky.

 

1.1 Princíp zrušenia magnetického poľa s optimalizáciou medenej vrstvy

Konštrukcia laminovanej prípojnice závisí od:

Výber hrúbky medi

Usporiadanie vrstiev

Hrúbka dielektrika

Koncová poloha

Symetria distribúcie prúdu

 

Typické parametre laminovanej prípojnice EV meniča:

Materiál medi: elektrolytická húževnatá smolná meď C1100

Vodivosť: Väčšia alebo rovná 99 % IACS

Hrúbka medi: 0,5mm-5mm

Tolerancia rovinnosti: menšia alebo rovná 0,05 mm

Tolerancia koncovej polohy: ±0,1 mm

Povrchová úprava: niklovanie/cínovanie

Nerovnomerná geometria vodiča vytvára lokalizovanú koncentráciu prúdu, čím sa zvyšuje odpor aj elektromagnetické rušenie.

 

 

 

Materiál vodiča priamo určuje prúdovú-prenosnosť, tepelný výkon a-dlhodobú spoľahlivosť.

 

Pre EV invertory a aplikácie ESS je preferovaná čistá meď kvôli jej vyššej elektrickej vodivosti a nižšiemu ohrevu Joule.

 

Materiálne vlastníctvo	C1100 čistá meď	C2680 mosadz
Obsah medi	Väčšie alebo rovné 99,90 %	60-65%
Vodivosť	Väčšie alebo rovné 99 % IACS	26-30% IACS
Odpor	0,0172 Ω·mm²/m	Vyššie
Tepelná vodivosť	~390 W/m·K	~120 W/m·K
Typická aplikácia	Napájacia prípojnica, invertorový jednosmerný medziobvod	Mechanické koncovky, konektory
Prúdová schopnosť prenosu	Vysoká	Stredná

 

C1100 meď je vybraná pre:

Prípojnice EV batérie

SiC invertorové zostavy jednosmerného medziobvodu

Pripojenie PCS na uskladnenie energie

Nabíjacie napájacie moduly

Mosadz C2680 sa používa hlavne tam, kde sa uprednostňuje mechanická pevnosť a výkon pri tvárnení.

 

2.1 Presné razenie a riadenie tvarovania podľa požiadaviek IATF 16949

Vysokoprúdové laminované prípojnice často vyžadujú komplexnú geometriu koncovky vrátane:

Ohyb 90 stupňov
Koncové otvory
Polohovacie sloty
Stlačte-prispôsobenie štruktúr
-Strhujúce body

 

Výrobné parametre:

Tolerancia progresívneho razenia: ±0,01 mm
Ovládanie výšky otrepu: Hrúbka materiálu menšia alebo rovná 10 %.
Monitorovanie životnosti nástroja: Viac alebo rovných 500 000 lisovacích cyklov
Kontrola rozmerov CMM: 100 % pre kritické rozmery

V-nitovaní sa mechanické upevnenie integruje do procesu lisovania, čím sa zmenšujú montážne variácie a zlepšuje sa konzistentnosť výroby.

 

Vyžiadajte si bezplatné hodnotenie a cenovú ponuku DFM

 

 

Dielektrická vrstva určuje spoľahlivosť izolácie, tepelnú odolnosť a mechanickú stabilitu vrstvených prípojníc.

 

Prípojnica meniča s vysokým{0}}výkonom si musí zachovať izolačný výkon pri:

Tepelné cyklovanie

Spínanie vysokého napätia

Mechanické vibrácie

Expozícia vlhkosti

Bežné izolačné materiály:

 

Izolačný materiál	Teplotné hodnotenie	Dielektrická pevnosť	Typická aplikácia
Kapton Polyimidový film	269 ​​až 400 stupňov	>200 kV/mm	Vysokoteplotné zóny invertora SiC
PET film	-40 stupňov až 150 stupňov	150-250 kV/mm	Štandardné napájacie moduly EV
Papier Nomex	Až 220 stupňov	Vysoká tepelná odolnosť	EZS a priemyselné energetické systémy

 

3.1 Epoxidový práškový náter verzus filmová izolácia pre laminované prípojnice

 

Parameter	Epoxidový práškový náter	Polyimid/PET film
Hrúbka povlaku	100-500μm	25-125μm
Dielektrická pevnosť	>15 kV/mm	>150 kV/mm
Teplotná odolnosť	120-180 stupňov	150-400 stupňov
Kontrola hrúbky	Stredná	Vysoká
Aplikácia	Komplexné 3D diely	Presné laminované konštrukcie

 

Pre laminované prípojnice s EV invertorom poskytuje tenkovrstvová izolácia menšiu dielektrickú vzdialenosť, čím zlepšuje elektromagnetický výkon.

 

Požadované kontroly kvality:

Meranie hrúbky izolácie

Skúška odolnosti voči vysokému napätiu

Skúška čiastočného vybitia

Testovanie adhézie

Tepelný test starnutia

 

Typické štandardy overovania:

Koordinácia izolácie podľa IEC 60664

Trieda horľavosti UL 94 V-0

Testovanie životného prostredia v automobiloch podľa ISO 16750

 

 

 

Viac{0}}vrstvové laminované prípojnice vyžadujú riadené tepelné spojenie medzi medenými vodičmi a izolačnými materiálmi.

 

Výrobná postupnosť zahŕňa:

Rezanie a lisovanie medených plechov

Odstraňovanie otrepov a čistenie povrchov

Ošetrenie pokovovaním

Umiestnenie izolačnej fólie

Vákuové lisovanie za tepla

Terminálové obrábanie

Elektrorevízia

 

4.1 Parametre procesu lisovania za tepla pre automobilovú výrobu

Typické výrobné parametre:

 

Procesný parameter	Rozsah ovládania
Teplota lisu	150-220 stupňov
Stlačte tlak	2-8 MPa
Tolerancia zarovnania vrstiev	±0,1 mm
Plochosť	Menšie alebo rovné 0,05 mm
Pevnosť spoja	Podľa špecifikácie materiálu
Výrobná validácia	PPAP úroveň 3

 

Nedostatočná kontrola laminácie môže spôsobiť:

Tvorba vzduchových dutín

Čiastočné vypúšťacie body

Rozpad izolácie

Posun vrstvy

Vákuové lisovanie za horúca odstraňuje zachytený vzduch medzi medenými a dielektrickými vrstvami, čím zlepšuje dlhodobú-elektrickú spoľahlivosť.

 

 

Vysoko{0}}prúdové koncovky vyžadujú spoje s nízkym{1}}odporom, ktoré dokážu zvládnuť opakované tepelné cykly.

Bežné spôsoby spájania zahŕňajú laserové zváranie a odporové spájkovanie striebrom.

 

Spôsob zvárania	Laserové zváranie Cu-Al	Odolné strieborné spájkovanie
Zóna ovplyvnená teplom-	Malý	Väčší
Pevnosť spoja	Vysoká	Vysoká
Elektrický odpor	Nízka	Veľmi nízka
Rýchlosť výroby	Vysoká	Stredná
Vhodné materiály	Kombinácia medi a hliníka	Medené koncovky
Automobilová aplikácia	Batériové moduly, invertorové svorky	Vysokoprúdové kontaktné zostavy

 

Pre medené-hliníkové spoje:

Parametre laserového zvárania musia kontrolovať pórovitosť

Hustota energie lúča vyžaduje optimalizáciu

Vyžaduje sa{0}}kontrola prierezu

 

Na spájkovanie striebrom:

Výber spájkovacej zliatiny ovplyvňuje vodivosť

Spoločná klírens musí byť kontrolovaná

Kvalita metalurgického spojenia vyžaduje mikroskopickú kontrolu

 

Overenie kvality zahŕňa:

Analýza prierezu{0}}zvaru

Skúšanie pevnosti v ťahu

Meranie elektrického odporu

Validácia tepelným cyklom

 

 

 

Automobilové laminované prípojnice vyžadujú kontrolované výrobné procesy od overenia prototypu až po sériovú výrobu.

Xiamen Apollo platí:

 

6.1 Kontrola rozmerov Podľa požiadaviek na toleranciu ±0,01 mm

 

Inšpekčné vybavenie:

Súradnicový merací stroj CMM

Optický merací systém

Hrúbkomer

Tester drsnosti povrchu

 

Kritické rozmery:

Poloha koncového otvoru

Zarovnanie medenej vrstvy

Vôľa izolácie

Montážne rozhranie

 

6.2 Elektrické testovanie a testovanie spoľahlivosti

 

Schopnosť testovania zahŕňa:

 

Testovacia položka	Štandard / požiadavka
Skúška dielektrickej odolnosti	>Izolačná schopnosť 15kV/mm
Test odporu DC	Meranie mikro-ohmovej úrovne
Tepelné cyklovanie	ISO 16750
Soľný sprej	ISO 9227
Skúška tlaku na prasknutie	Pre integrované chladiace konštrukcie
PPAP dokumentáciu	Úroveň 3

 

Kvalitný balík obsahuje:

Diagram toku procesu

PFMEA

Kontrolný plán

MSA

Údaje SPC

Materiálové certifikáty

 

 

Invertorové laminované prípojnice s vysokým{0}}výkonom vyžadujú súčasné ovládanie elektrických, tepelných, mechanických a výrobných parametrov. Štruktúra s nízkou indukčnosťou pod 10 nH závisí od symetrie vodiča, kontroly hrúbky dielektrika, výberu medeného materiálu a precíznych procesov laminácie.

 

Pre EV, ESS a fotovoltaické systémy konverzie energie poskytuje Xiamen Apollolaminovaná prípojnica na mieruvýroba od analýzy DFM, vývoj nástrojov, lisovanie, zváranie, laminovanie izolácie, kontrola a dodávka PPAP úrovne 3.

 

 

1. Aká je typická dodacia lehota PPAP úrovne 3 pre vlastné laminované prípojnice?

Dodanie PPAP úrovne 3 si zvyčajne vyžaduje 4-8 týždňov po schválení nástroja, vrátane rozmerovej validácie, overenia materiálu a výrobnej dokumentácie.

 

2. Môžu výrobcovia laminovaných prípojníc zaručiť životnosť formy pre automobilovú výrobu?

áno. Progresívne razidlá sú monitorované plánmi preventívnej údržby a sú zvyčajne navrhnuté na viac ako 500 000 raziacich cyklov.

 

3. Ako sa testuje hrúbka izolácie na vrstvených prípojniciach?

Hrúbka izolácie sa overuje meraním hrúbky, testovaním dielektrickej odolnosti a validáciou elektrickej izolácie podľa noriem IEC.