Wie fest kann ich einen TO-220 an einer Sammelschiene montieren?

Das Teil, aus dem Sie die Wärme ableiten möchten, befindet sich ungefähr in der Mitte des schwarzen Kunststoffteils und ist am Leadframe befestigt. Das Verziehen des Leiterrahmens (des Metallteils) durch zu starkes Anziehen führt zu einer schlechten Wärmeübertragung und könnte sogar die Verbindung des Chips mit dem Leiterrahmen oder den Chip selbst beschädigen, wenn der Leiterrahmen aus weichem Metall dadurch auch nur leicht gebogen wird.

Sie sollten den Teil, der den Chip enthält, nicht überragen, wie im linken Teil Ihres Fotos gezeigt - idealerweise ist das der Teil, den Sie in engem Kontakt mit dem Kühlkörper haben möchten. Die Schraube ist versetzt, weil es unpraktisch ist, eine Schraube direkt durch die Mitte der Matrize zu stecken, aber Sie versuchen wirklich, Kontakt und etwas Druck zwischen dem Teil unter dem Kunststoff und dem Kühlkörper herzustellen. Einige Hersteller verwenden Federklammern, die auf den Kunststoff selbst drücken. Von einer Infineon-Seite ist hier ein Teil mit einem riesigen internen Die. Denken Sie daran, dass der Chip aus sprödem Silizium und der Leiterrahmen weich und formbar ist.

Vishay Siliconix empfiehlt für seine TO-220-Gehäuse ein Drehmoment von 1,7 Nm (15 in-lb). Es gibt einen begrenzten Vorteil über 10 in-lb, wie hier gezeigt:

Es ist ziemlich üblich, Drehmomentschraubendreher und -schlüssel mit Elektrogeräten zu verwenden, und wie alles andere müssen sie möglicherweise regelmäßig kalibriert und getestet werden. Preisgünstige, wie sie von Büchsenmachern usw. verwendet werden, beginnen bei etwa 50 US-Dollar.

Gehe ich richtig davon aus, dass sich die gesamte Elektronik in dem schwarzen Kunststoffteil befindet,

Jawohl,

und dass ich es daher so fest anziehen kann, wie ich möchte?

Nein, da dies das Metallteil, das Sie auf die Stromschiene schrauben, verformen würde und das nicht gut mit den Innenseiten des schwarzen Kunststoffteils zusammenspielen würde :)

Aber vorausgesetzt, Sie planen nicht, rohe Gewalt anzuwenden:

Die Aufgabe des Pressens des Gehäuses gegen die Metallstange besteht darin, die Dicke der Wärmeleitpastenschicht zwischen Gehäuse und Stange zu minimieren. Irgendwann wird diese Druckerhöhung die Dicke nicht mehr wesentlich reduzieren. Ich würde das "handfest mit einem gewöhnlichen Schraubendreher" nennen; aber ich bin mir sicher, dass ein offizieller Standard das dokumentiert.

EDIT mit dem alternativen Datenblatt, das tatsächlich zeigt, dass die Lasche mit dem Abfluss verbunden ist, macht Ihre Schaltung viel mehr Sinn :)

Also ja, in diesem Fall keine Wärmeleitpaste. Stattdessen würde ich es ehrlich gesagt einfach an die Stromschiene löten

• Lötpaste auftragen und die Transistoren auf der Stromschiene platzieren (nicht unbedingt sogar mit einer Schraube befestigen, es sei denn, die Baugruppe könnte erheblichen Vibrationen ausgesetzt sein: In diesem Fall ist die Schraube zwingend erforderlich, um das Risiko von Lötstellenrissen zu verringern),
• Erhitzen der Stromschiene von unten, bis die Lötpaste schmilzt und einen guten Kontakt herstellt,
• Heizung ausschalten,
• und dann sofort mit dem Abkühlen beginnen, wahrscheinlich mit einem Frischluftstrom, damit die von unten kommende "Hitzewelle" keine viel höhere Temperatur erreicht. Übertreiben Sie es aber nicht mit dem Abkühlen, denn schnelle thermische Veränderungen sind weder gut für die Eigenschaften der Lötstelle noch für die Integrität Ihres Transistors.

Beachten Sie, dass dies mit dem 263-Paket möglicherweise einfacher ist.

Ich würde vorschlagen, dass Sie, wenn Sie mit Hochstromverbindungen zu TO-220-Paketen beharren, ein albtraumhaftes Außendienst-/Reparaturszenario für sich selbst erstellen. Für jede professionelle Anwendung ist es viel besser, ein modulbasiertes Gerät wie dieses zu wählen . Module sind bei weitem die besten, wenn es um alles geht, was mit einer Sammelschienenbaugruppe verschraubt werden muss, und sie sind heute nicht übermäßig teuer.
Sobald Sie in den Bereich von 50-100 A kommen, werden Kabelgrößen unhandlich und müssen fest verankert werden. Einfache Lötstellen sind immer gefährdet und können mit der Zeit spröde werden.

Für alle Hobbys sollten Sie Folgendes berücksichtigen:

1. Die Schraube, die das Paket an der Sammelschiene für TO-220 hält, ist viel zu klein. Selbst wenn Sie den gesamten Durchmesser der TO-220-Befestigungslochgröße verwenden, ist es unwahrscheinlich, dass Sie einen Tab-Druck von > 10 in/lbs mit echter Langzeitstabilität erreichen, selbst mit einem Stahl und einer Federscheibe. Solche Druckkontakte sind bei hohen Strömen nicht brauchbar.

2. Das Löten eines TO-220-Gehäuses ist immer eine Option, aber das Löten mehrerer Geräte an eine Sammelschiene ist eine nicht praktikable Lösung. Es ist unwahrscheinlich, dass Sie es jemals reparieren können.
   Löten Sie das Paket auf einen Kupferstreifen (ich verwende dafür 0,125 x 0,5 x 1,25 ETP-Kupferlaschen ). Diese können einfach in einer SMT-Schublade gelötet werden (Fügen Sie die Lasche hinzu, und wenn die Temperatur erreicht ist, fügen Sie das Gerät mit Flussmittel auf der Rückseite hinzu). Laschen wie diese ermöglichen mehrere und viel größere Befestigungsschraubengrößen mit angemessener Drehmomentkapazität. Wenn Sie die Laschen an die Stromschiene schrauben, reinigen Sie die Verbindungen, aber verwenden Sie kein Kühlkörperfett, da es nicht elektrisch leitfähig ist. Verwenden Sie immer eine Unterlegscheibe aus Stahl und eine Federscheibe unter der Mutter und eine Unterlegscheibe unter dem Schraubenkopf.

3. TO-220-Leadframe-Verbindungen sind nicht für freie Drahtverbindungen ausgelegt, insbesondere bei höheren Strömen. Wenn Sie dies tun müssen, verwenden Sie eine Lötdrahthülse wie diese , um eine spannungsfreie Lötstelle zu gewährleisten, die weniger anfällig für Temperaturalterung ist. Sie müssen auch den Draht stützen, da der Leiterrahmen bricht, selbst wenn Sie eine Umgebung mit mittleren Vibrationen haben. Der Leadframe sollte keinen Seiten- oder Biegekräften ausgesetzt werden. Es ist eine gute Idee, Verbindungen wie diese mit einer zweiteiligen Barriere als Spannungsentlastung zu unterstützen.

Aus dem Diagramm sieht es so aus, als ob 10 in-lb das Drehmoment ist, das Sie verwenden sollten.

Wegen möglicher Erwärmung und mechanischer Probleme empfehle ich die Verwendung einer Metallsicherungsscheibe zwischen dem Schraubenkopf und der TO-220-Lasche. Außerdem sollte man den Überstand minimieren, aber nicht so kurz, dass die Zuleitungen in einer kurzschlussgefährdeten Position zur Sammelschiene kommen.
Ich bin der festen Überzeugung, dass es keinen besseren Lehrer als Erfahrung gibt, also bauen Sie die Schaltung, sie wird Ihnen alle Mängel Ihres Designs "zeigen". Denken Sie daran, dass dies für einen Prototyp in Ordnung ist , nicht für ein fertiges kommerzielles Produkt.

Wie eng ist 7nm. Verwenden Sie eine Mutter und eine Schraube mit äußerer Zahnscheibe und ein Tupfer dauerhafter Schraubensicherungs-Loctite hält ein to220-Paket sicher.