JB/T 8951.2-1999 绝缘栅双极型晶体管模块 臂和臂对

K46中华人民共和圜机械行业标准JB/T89512-1999绝缘栅双极型晶体管模块臂和臂对199-08-06发布2000-01-01实施国家机械工业局发布JB/T8951.2-1999前言绝缘栅双极型晶体管模块的主要结构形式是臂和臂对,是国内外目前使用最广泛的电力半导体模块之一,特别是快速型系列IGBT臂和臂对模块,近年来在我国科研、生产、应用和测试等方面得到很快发展,应用更为广泛。本标准主要规定了工作频率为1040kHz的快速型IGBT臂和臂对模块产品的技术条件,其技术内容主要参照了IEC有关文件并结合国内产品水平、应用实际要求,并参考了工业发达国家相关标准,编写及表述方法符合GBT1.1-1993的规定。本标准首次发布。本标准的附录A、附录B、附录C、附录D是标准的附录。本标准由西安电力电子技术研究所提出并归口。本标准主要起草单位:电子部77厂、西安爱帕克电力电子有限公司、华晶中央研究所。本标准主要起草人:苗宏、王成武、王晓宝、刘利锋。中华人民共和国机械行业标准绝缘栅双极型晶体管模块JBT89512-1999臂和臂对范围本标准规定了工作频率在10到40kHz范围的快速型绝缘栅双极型晶体管(即GBT)的臂和臂对模块(下称模块)的型号、外形尺寸、额定值和特性、试验方法和检验规则等。2引用标准下列标准所包含的条文,通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。在标准出版时,所示版本均为有效。所有标准都会被修订,使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。GB/T24234-1993电工电子产品基本环境试验方法试验Db:交变湿热试验方法( eqv iec68-2-30-1980)GBT45891-1989半导体器件分立器件和集成电路总规范(idtC747-10-1984)GBT4937-1995半导体器件机械和气候环境试验( idt Iec747-101984)GBT17007-1997绝缘栅双极型晶体管测试方法J5836-1991ⅨK系列5A以上管壳额定快恢复整流二极管JBT7624-1994整流二极管测试方法JBT8661-1997电力半导体模块结构件3型号和尺寸31基本型号编制规则M[字母[数字一[数字][字母系列代号集电极一发射极电压级数(见33)最大输出直流电流值(单位:A)电联结代号IGBT模块系列代号的字母为S:标准型模块U:快速型模块32模块电联结方式及其代号国家机械工业局1999-08-06批准20001-01实施JBAT89512-1999a)臂(一单元IGBT)(见图1a)Ab)臂对(二单元IGBT)(见图1b)B图133模块电压及其级数本标准所涉及的模块,其电压按其GBT单元的集电极一发射极电压分为600V、1200V两级,其级数分别为6、12。34结构件的代号和外形尺寸臂模块结构件使用TO247管壳,外形尺寸应符合图2要求,臂对模块推荐使用型号为AB20Y和AD20Y的结构件,外形尺寸应符合图3要求,其它要求应按JBT8661规定。2.5图2TO-247管壳JBAT89512-1999M5X0.819.5中种迴宮回80士0.393.5士0.75图3aAB20Y结构件⑨‖|川93士0.3图3bAD20Y结构件4额定值和特性本章所规定的各参数值,如无特殊说明,均指25℃条件下。41臂4.11额定值JBAT89512-1999各种臂模块的额定值应符合表1的规定。表1集电极直流电流L集电极重复峰值电流电压6栅极一发射极电压ⅤcEs极管正向平均电流I(Av15二极管正向重复峰值电流IrA160绝缘电压Vso2500最高工作结温T150贮存温度55~150安装力矩MNm由制造厂给出质量的正向平均电流I(Av和正向重复峰值电流I是壳温100℃条件下的值。412特性a)电压级数为6的臂见表2。表2电极直流电流A栅极一发射极阈值电压Ve(ro3-6.5栅极一发射极漏电流集电极一发射极截止电流IuA250集电极一发射极饱和电压VcE(m2.82.5反并联二极管正向峰值电压Vn181.81.8IGBT的结壳热阻Ry℃/w0.62反并联二极管结壳热阻℃/W3.5开通延迟时间上升时间由制造厂在125℃工作结温条件下给出关断延迟时间4下降开关能量(125℃)Ean_18303548输入电容输出电容由制造厂给出反向传输电容二极管反向恢复峰值电流in3.53.53.54.5二极管反向恢复时间37注:开关能量Ea等于开通能量E。与关断能量En之和,下同。JBAT89512-1999b)电压级数为12的臂见表3。表3集电极直流电流2540栅极一发射极阈值电压VaE(To)3~6.5栅极一发射极漏电流±100集电极一发射极截止电流L250集电极一发射极饱和电压ⅤcE{叫4.23.53.0反并联二极管正向峰值电压V2.82.7IGBT的结壳热阻R℃1.2077反并联二极管结壳热阻℃/w3525170.83开通延迟时间td上升时间由制造厂在125℃条件下给出关断延迟时间下降时间开关能量(125℃)Ea2.5输入电容输出电容由制造厂给出反向传输电容二极管反向恢复峰值电流inA4.45二极管反向恢复时间375342臂对42.1额定值a)电压级数为6的臂对见表4表4集电极直流电流LA250集电极重复峰值电流LA30040050800栅极一发射极电压 VGEs V绝缘电压2500最高工作结温T℃贮存温度55~150E力矩N·m由制造厂给出b)电压级数为12的臂对见表5JBAT89512-1999表5集电极直流电流L7515集电极重复峰值电流A_0_15023040500栅极一发射极电压ⅤEsV±20绝缘电压2500最高工作结温T150贮存温度55~1安装力矩由制造厂给出质量422特性a)电压级数为6的臂对见表6。表6极直流电流LAn510_1s020250300栅极一发射极阙值电压 VGE(TO)3~6.5栅极一发射极漏电流A±0.10.1±0.25±0.25±0.3±04|±0.5集电极一发射极截止电流LuEsmA集电极一发射极饱和电压V(m反并联二极管正向峰值电压wN√IGBT的结壳热阻0380280.200.160.14|0.095反井联二极管的结壳热阻eNW0707035035035020020开通延迟时间上升时间造厂在125℃条件下给出关断延迟时间开关能量(125℃)EmJ113输入电容pF输出电容由制造厂给出反向传输电容C极管反向恢复峰值电流二极管反向恢复时间110140b)电压级数为12的臂对见表7。JBAT89512-1999表7集电极直流电流A5075-10_15020_250栅极一发射极阙值电压VaE(mo)3~6.5栅极一发射极漏电流±0.25±0.5集电极一发射极截止电流Lr集电极一发射极饱和电压VcEm2.42.3反并联二极管正向峰值电压Va12.92.92.9IGBT的结壳热阻℃0.44。s024n0.12反并联二极管的结壳热阻℃0.7350200.200.20开通延迟时间上升时间由制造厂在125℃条件下给出关断延迟时间t(cm下降时间开关能量(125℃)u|162Lsas⊥输人电容输出电容由制造厂给出反向传输电容pF二极管反向恢复值电流L133二极管反向恢复时间1402155检验规则5.1逐批检验(A组检验)A组检验按表8规定(无特别说明,在25±5℃环境温度下进行)表8分组检验项目检验方法判据AQL(Ⅱ)外观在正常照明和正常视力下目测标志清晰、表面无机械损伤1.5极性颠倒电特性>10 USLA2a(不能工作)0.65按A2bVp>0USL(适用时IcEs>100 USLGBT17007-1997中34Vcε=15V、L为额定值A2bGB/T170071997中33符合表2,3.6,7JBT7624-1994中41JBAT89512-1999表8(完)匚分组检验项目检验方法AQL(ⅡGBT17007-1997中31L由制造厂给出符合表2,3,6,70GBT17007-1997中32IGESVa=±20V、V=0附录BGBT17007-1997中3.10符合表2.3.6,7vc=0.8Vs,l为100℃壳温时的值,R,由制造厂给出正弦波、50H,电压方均根值无击穿、闪络现象1.02500V、持续lmin注1UsSL为表2,3,6.7对应的规范上限值2AQL的具体抽样数见附录A中A1条,如A组初次提交不合格,可按A1条加严一级重新提交检验.但只能重新提交一次。52周期检验(B级检验)B组检验按表9规定,正常生产定型的产品,每年至少应作一次B组检验。标有(D)的检验是破坏性的。表9抽样方案分组检验项目检验方法判据BI尺寸按34条最大外形及安装尺寸符合9GB/T49371995的Ⅲ11(Na):温度快速变化两箱法Ta=-40℃、Tb-150℃,循试后测量:继之环10次每循环高低温各暴露1h.vcm)≤.UsLB5湿热循环转移时间34min;I≤1lUsIGBT24234-1993试验Db(D方式2,循环10次lrs≤2USL严酷度:55℃试后测量:IGBT的集电极一发射附录C2.Tm≤L,lUsl极偏压耐久80%VoEs, 168 hcRL[放行批证明记录简要给出各分组的有关属性数据、试验前后的四、值和试验结论抽样方案中,n为抽样数,c为合格判定数.以下同。2如B组初次提交检验不合格,可按附录A中A2条追加抽样再进行一次检验但每一检验分组只能追加一闪次且追加的样品应经受该分组的全部检验53周期检验(C组检验)JBAT89512-1999C组检验按表10规定,正常生产定型的产品,每年至少应作一次B组检验。表10抽样方案分组检验项目检验方法判据Cl尺寸按33全部尺寸符合要求GBT17007-1997中3.7Vce=0v、Vc=30vC2aGBT17007-1997中38=I MHZGBT17007-1997中39符合表2,3,6,GBT1707-199+35v-5、R由制造厂给出c=08VcE、L为100℃壳111ta t or)、tGB/T17007-1997中36温时的值符合表2,36,7匚并联三极管iB36419中录C的C6符合表2.3.6.717007-1997中42C2d符合表2,3,6,78JB/7624-1994中33耐焊接热(仅适用焊GBT4937-199的Ⅱ2Tb).试后测量:焊接温度260±5℃、浸润时间Vct)≤l.lUsL接端子)10±1s、恢复时间≥1hIn≤l.lUsLlcgs≤2UsL试后测量GBT24234-1993试验DbC7稳态湿热方式2,1000h、85℃、相对湿度cEtm≤1.IUsL85%、V=100VIcgs≤2UsLlcEs≤2UsLIGBT的集电极一发射附录C.T试后测量:极偏压电耐久Vc{s)≤l.lUsL70%VcEs,1000hlcEs≤2UsLIGBT的栅极偏压电耐附录C,T试后测量lcgs≤2UsLVoE=±20V,1000hls≤2UsL放行批证明记录简要给出各分组的有关属性数据、试验前后的c、Vn、Lrs、la、ls值和CRRL验结论注:如c组初次提交检验不合格,可按附录A中A2条追加抽样再进行一次检验.但每一检验分组只能追加一次且追加的样品应经受该分组的全部检验。54鉴定批准试验(D组)D组检验按表11规定。表l1抽样方案分组检验项目检验方法判据附录C试后测量:热循环负载高温:70℃Vcg(s≤l.lUsL低温:35℃lcs≤2UsL6循环5000次Ios≤2USLJBAT89512-19996标志和订货资料61产品上的标志a)产品型号及质量类别(I类);b)制造厂名称、代号或商标;c)电路联结图及其端子符号;d)检验批识别代码62包装盒(箱)上的标志a)产品名称、型号及质量类别;b)制造厂名称、代号或商标;c)检验批识别代码;d)防潮、防雨标志。63订货资料订购一种具体产品至少需要以下资料a)产品型号及质量类别;b)本标准的标准号c)其它。JBAT89512-1999附录(标准的附录)抽样方案Al AQL抽样方案表Al批量范围样品量AQL(LLⅡ)1.01.5N2-89~156-259l~15001l5l~2800281~50050l~1200801 2A2追加抽样方案表A2样品量合格判定数初次抽样n追加抽样n2追加数11JBAT89512-1999附录(标准的附录)IGBT开通能量测量方法B1目的在电阻负载下,测量模块单脉冲开通能量和开通耗散功率。B2原理电路DUTG2GI图BB3电路说明和要求G1:矩形脉冲发生器,其内阻小于Rl,输出脉冲的上升时间应小于01RCa(C是被测器件的输人电容);G2:可调直流电压源;R1:栅极电阻器;R2:电流测量电阻器,此处也可以采用其它任何合适的电流指示器;:集电极负载电阻器,电阻值由制造厂给出M:双踪示波器实际布线时,应使电路的寄生电感达到最小。B4测量程序调节G1、G2使集电极一发射极电源电压Vc和输人脉冲幅值ⅤocM为规定值,双踪示波器M上显示出集电极电流l和集电极一发射极电压Vce的波形,如图B2所示则单脉冲开通能量为i与VceE乘积对时间的积分。式中:Em单脉冲开通能量i。集电极电流瞬时值;Vc集电极一发射极电压瞬时值;JBAT89512-1999t—i等于01L(100℃壳温下)的时刻t2VcE等于002VcE的时刻任一重复频率f下的开通耗散功率Pm等于该频率与E。n之乘积。v0.1ie0.02vc图B2B5规定条件a)结温为125℃;b)集电极一发射极电源电压为08Vcs;c)栅极输入脉冲幅值为15V;d)开通后的集电极电流值等于100℃壳温下的电流额定值;e)脉冲重复频率为10kHz;f积分时间t2-toJBAT89512-1999附录标准的附录)IGBT的电耐久试验方法C1栅极偏压电耐久试验方法Cl1目的在规定条件下,验证模块中IGBT栅极承受电压的耐久能力。C12原理电路DUTGE图ClCL3电路说明和要求G:直流电压源;R1:栅极电阻器;V:直流电压表;Sl:双刀双掷换向开关CL4试验程序把G电压调节到规定值(推荐20V),通过Sl不同位置向IGBT栅极施加不同极性的偏压也可把待试器件批分为2组,一级栅极一发射极间施加+20V偏压,另一组施加-20V偏压,保持器件壳温为150℃,试验持续时间按规定经试验后的器件,检查Les和L,若符合表10,则试验通过C15规定条件a)栅极电源输出电压20V;b)管壳温度为150℃;c)试验持续时间168h或1000h。C2集电极一发射极偏压电耐久试验方法C21目的在规定的高温和偏压条件下,验证模块中GBT的集电极一发射极承受电压的耐久能力C22原理电路JBAT89512-1999R1图C2C23电路说明和要求Rl:电流测量电阻器,也可用其它任何合适的电流测量仪器R2:集电极负载电阻器BS:电子控制器,当集电极截止电流值超过规定值时,自动切断电路C24试验程序把器件放在规定的温度环境中,并在集电极一发射极之间施加规定的电压,放置规定的时间,有关电特性应符合表9和表10的规定C25规定条件a)环境温度150°;b)集电极一发射极间电压07Vces;c)试验持续时间为168b或1000hJBAT89512-1999附录D(标准的附录)热循环负载试验方法D1目的在规定的条件下,通过对器件反复开通加热和强迫冷却,验证器件承受结温波动的能力。D2原理电路DUTGCTR图D1D3电路说明和要求G:可调电流源;R:负载及电流测量电阻器;CTR:栅极控制单元D4试验程序把器件安装在能强迫冷却的系统上,然后通过电流等于其额定值的功率,使其壳温达到规定值,然后关断功率,强迫降温使器件壳温迅速降到规定值,此为一个循环整个试验完成规定的的循环次数后测量有关的电特性,应符合表11D5规定条件a)每个循环的最高壳温和最低壳温;b)每个循环中壳温从最高点降到最低点所需的最长时间c)每个循环中壳温从最低点降到最高点所的最长时间d)试验重复次数为5000或10000次。中华人民共和国机械行业标准绝缘栅双极型晶体管模块臂和臂对JB/T8951.2-1999机械科学研究院出版发行机械科学研究院印刷北京首体南路2号邮编100044)开本880×12301/16印张X/X字数XXX,XXX19XX年XX月第X版19XX年XX月第X印刷印数1XXX定价 XXXXX元编号XX-XXX机械工业标准服务网:htp:/ww. 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