IGBT｜기초편
실제 IGBT IPM의 예 : 패키지
2024.02.14
키 포인트
・실제의 IPM을 예로 들어 패키지 타입, 외형 치수, 단자 배치, 마킹, 히트싱크의 부착 방법에 대해 알아본다.
이번에는 지난 편과 마찬가지로 로옴 제3세대 IGBT IPM인 BM6337xS-xx / BM6357x-xx 시리즈를 예로 들어 IGBT IPM의 패키지에 대해 설명하겠습니다.
실제 IGBT IPM의 예 : 패키지
BM6337xS-xx / BM6357x-xx 시리즈는 HSDIP25와 HSDIP25VC의 2종류 단자 형상이 구비되어 있습니다. HSDIP25는 Long pin type (suffix : -VA), HSDIP25VC는 제어측 Staggered type (suffix : -VC)입니다. 단자를 포함하지 않는 패키지 사이즈는 모두 38.0mm×24.0mm×3.5mm입니다. 또한, 단자수도 25개로 동일합니다. 하기에 외형 치수, 단자 배치, 마킹, 히트싱크의 부착 방법에 대해 정리하였습니다.
외형 치수도 : HSDIP25 (Long pin type, suffix : -VA) ※치수도를 클릭하면 확대됩니다.
외형 치수도 : HSDIP25 (제어측 Staggered type, suffix：-VC）
단자 배치
단자 배치, 단자수는 모든 패키지가 동일합니다. 하기 표는 단자 번호에 대한 기호와 기능을 정리한 일람표입니다.
| 단자 번호 | 기호 | 기능 |
|---|---|---|
| 1 | NC | Non-Connection (GND 전위) |
| 2 | VBU | U상 플로팅 제어 전원 |
| 3 | VBV | V상 플로팅 제어 전원 |
| 4 | VBW | W상 플로팅 제어 전원 |
| 5 | HINU | U상 상측 IGBT 제어 입력 |
| 6 | HINV | V상 상측 IGBT 제어 입력 |
| 7 | HINW | W상 상측 IGBT 제어 입력 |
| 8 | HVCC | HVIC 제어 전원 |
| 9 | GND | 그라운드(Note 1) |
| 10 | LINU | U상 하측 IGBT 제어 입력 |
| 11 | LINV | V상 하측 IGBT 제어 입력 |
| 12 | LINW | W상 하측 IGBT 제어 입력 |
| 13 | LVCC | LVIC 제어 전원 |
| 14 | FO | 알람 출력 |
| 15 | CIN | 단락 전류 트립 전압 검출 |
| 16 | GND | 그라운드(Note 1) |
| 17 | VOT | 온도 출력 |
| 단자 번호 | 기호 | 기능 |
|---|---|---|
| 18 | NW | W상 하측 IGBT 이미터 |
| 19 | NV | V상 하측 IGBT 이미터 |
| 20 | NU | U상 하측 IGBT 이미터 |
| 21 | W | W상 출력 |
| 22 | V | V상 출력 |
| 23 | U | U상 출력 |
| 24 | P | 인버터 전원 |
| 25 | NC | Non-Connection(Noet 2) |
Note 1 : GND가 2개 (9번 단자와 16번 단자)이지만, IPM 내부에서 접속되어 있으므로 외부에서는 어느 한쪽만 접속 (16번 권장)하고, 다른 한쪽은 오픈 상태로 사용한다.
Note 2 : IPM 내부에서의 전기적 접속은 없다.
마킹
하기 그림은 마킹 위치와 의미를 정리한 것입니다. 마킹은 방열판의 반대쪽에 위치한 Bottom 측에 표시되어 있습니다.
절연 거리
절연 거리 (공간 및 연면)는 하기와 같습니다.
| 항목 | 공간 거리 [mm] | 연면 거리 [mm] |
|---|---|---|
| 충전부 다른 전극 단자 사이 | 2.50 | 3.00 |
| 단자 – 히트싱크 사이 | 1.45 | 1.50 |
히트싱크 부착 방법
IPM에 히트싱크 부착 시 규정 토크 이상으로 강하게 고정하거나 균일하지 않게 고정하는 경우, IPM 내부의 칩이나 방열면 세라믹에 스트레스가 인가되어, 파괴나 크랙 또는 열화를 초래할 가능성이 있습니다.
하기 그림 왼쪽에 고정 순서를 정리하였습니다. 고정 시에는 토크 드라이버를 사용하여 규정 토크에 맞도록 고정합니다. 임시 고정 시의 토크는 규정 최대치의 20~30%를 기준으로 설정하여 주십시오.
IPM 방열면과 히트싱크와의 접촉면에는 열 전도성이 우수한 그리스를 100µm~200µm 정도 균일하게 도포하여 주십시오. 도포하는 그리스는 사용 동작 온도 범위 내에서 변질되지 않고, 경년열화가 없는 것을 사용하는 것이 좋습니다. 이때 IPM과 히트싱크의 접촉면에 이물질이 혼입되지 않도록 주의해야 합니다.
그리스 도포 후에 직접 히트싱크를 나사로 고정하는 방법을 권장하지만, IPM 방열면과 히트싱크 사이에 방열 시트를 추가하여 사용하는 경우, 시트 재료의 두께 및 탄성률에 따라서는 IPM 내부의 칩이나 방열면 세라믹에 스트레스가 인가되어, 파괴나 크랙 또는 열화를 초래할 가능성이 있습니다. 방열 시트를 사용할 때에는 하기 오른쪽 그림과 같이 IPM의 마킹면이 ＋측으로 휘어지지 않도록 충분히 평가한 후에 사용해야 합니다.
하기 표는 고정 토크와 외장 히트싱크 평면도의 규격치입니다.
| 항목 | 규격치 | 단위 | 조건 | ||
|---|---|---|---|---|---|
| 최소 | 표준 | 최대 | |||
| 고정 토크 강도 | 0.59 | 0.69 | 0.78 | N･m | 부착 나사 M3 Note 1, 권장치 0.69N·m |
| 외장 히트싱크 평면도 | -50 | – | +100 | µm | 하기 「외장 히트싱크 평면도 측정 위치」 그림 참조 |
Note 1 : 부착 나사에는 Plane Washer (권장 : JIS B1256)를 사용한다.
방열 효과를 최대화시키기 위해서는, 접촉 면적을 가능한 크게 하고, 접촉 열 저항을 최소화해야 합니다. 외장 히트싱크의 평면도 (휨 / 凹凸)는 하기 그림을 참조하여 주십시오.
【자료 다운로드】 IGBT의 기초
IGBT는 대표적인 파워 디바이스의 일종으로, 모터 구동을 비롯한 폭넓은 어플리케이션에서 이용되고 있습니다. 본 핸드북은 IGBT의 기초 지식으로서, IGBT의 특징에 따른 적용 범위와 어플리케이션의 이미지, 구조와 동작 원리, 기타 파워 디바이스와의 비교 및 사용 구분에 대해 설명한 자료입니다.
