การควบคุมคุณภาพของแผ่นเย็นทองแดงประสานสุญญากาศสำหรับการทำความเย็น IGBT
ในบทความก่อนหน้านี้ เราได้พูดถึงการออกแบบภายในของสิ่งนี้แล้วแผ่นเย็นทองแดงประสานสุญญากาศรวมถึงโครงสร้างครีบพับ, โครงสร้างครีบออฟเซ็ตและเหตุผลในการเลือกทองแดงบริสุทธิ์และเงิน-โลหะผสมสำหรับการบัดกรีแข็งทองแดง
อย่างไรก็ตาม การมีเส้นทางการไหลภายในที่มีประสิทธิภาพเป็นเพียงส่วนหนึ่งของการแก้ปัญหาเท่านั้น
สำหรับโมดูล IGBT และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังสูง-อื่นๆ ประสิทธิภาพการระบายความร้อนขั้นสุดท้ายยังขึ้นอยู่กับปัจจัยสองประการที่มักถูกมองข้ามอย่างมาก:
* ความเรียบของพื้นผิวการติดตั้ง
* ความน่าเชื่อถือในการปิดผนึกของช่องระบายความร้อน
แม้แต่-แผ่นทำความเย็นที่ได้รับการออกแบบมาอย่างดีก็อาจสูญเสียประสิทธิภาพได้หากพื้นผิวสัมผัสไม่เรียบเพียงพอ หรือหากโครงสร้างที่ประสานไม่สามารถทนต่อแรงกดดันในระยะยาว-และการหมุนเวียนของความร้อนได้
นี่คือเหตุผลว่าทำไมแผ่นทำความเย็นทุกแผ่นจึงต้องผ่านการตัดเฉือนขั้นสุดท้ายและการทดสอบแรงดันก่อนจัดส่ง
ทำไมเราจึงทำ Fly Cutting หลังจากการประสานสุญญากาศ
ในระหว่างกระบวนการประสานสุญญากาศ,ส่วนประกอบทองแดงจะถูกให้ความร้อนที่อุณหภูมิสูง จากนั้นจึงทำให้เย็นลงกลับสู่อุณหภูมิห้อง
แม้ว่ากระบวนการจะได้รับการควบคุมอย่างระมัดระวัง แต่ความบิดเบี้ยวเพียงเล็กน้อยก็ยังสามารถเกิดขึ้นได้ ในบางกรณี สารตกค้างจากการบัดกรีเล็กน้อยอาจยังคงอยู่บนพื้นผิวติดตั้ง
สำหรับชิ้นส่วนเครื่องจักรกลหลายๆ ชิ้น นี่อาจไม่ใช่ปัญหาสำคัญ
อย่างไรก็ตาม สำหรับแผ่นเย็น IGBT ความเรียบของพื้นผิวจะส่งผลโดยตรงต่อความต้านทานความร้อน
เพื่อคืนพื้นผิวการติดตั้ง เราทำการตัดแบบฟลายคัทหลังการบัดกรีแข็ง
Fly Cutting เป็นกระบวนการตัดเฉือนที่ใช้-เครื่องมือตัดจุดเดียวเพื่อสร้างพื้นผิวที่เรียบมากทั่วทั้งพื้นที่ขนาดใหญ่
หลังจากการตัดแบบฟลายคัท เราจะควบคุมความเรียบของพื้นผิวการติดตั้งให้อยู่ภายใน 0.05 มม. ของพื้นที่สัมผัสทั้งหมด นอกจากนี้เรายังจำกัดความแตกต่างของความสูงระหว่างขอบและศูนย์กลางของพื้นผิวให้น้อยกว่า 0.01 มม. เพื่อให้มั่นใจถึงแรงกดสัมผัสที่สม่ำเสมอเมื่อติดตั้งโมดูล IGBT
ค่าเหล่านี้ขึ้นอยู่กับประสิทธิภาพของวัสดุเชื่อมต่อในการระบายความร้อนที่ใช้งานได้จริง มากกว่าเป้าหมายการผลิตตามอำเภอใจ
วัสดุที่เปลี่ยนจาระบีระบายความร้อนและเฟส-ส่วนใหญ่สามารถชดเชยช่องว่างพื้นผิวเล็กๆ ได้ แต่เมื่อช่องว่างใหญ่เกินไป ช่องอากาศจะยังคงอยู่ระหว่างโมดูลและแผ่นทำความเย็น เนื่องจากอากาศเป็นตัวนำความร้อนที่ต่ำมาก ความต้านทานความร้อนจากการสัมผัสจึงเพิ่มขึ้นอย่างมาก ผลลัพธ์ที่ได้คืออุณหภูมิทางแยกที่สูงขึ้นและประสิทธิภาพการทำความเย็นลดลง
เหตุใดความเรียบของขอบจึงมีความสำคัญเช่นกัน
เมื่อพูดถึงความเรียบ หลายๆ คนจะเน้นไปที่จุดศูนย์กลางของพื้นผิวยึดเท่านั้น
ในความเป็นจริง สภาพของขอบก็มีความสำคัญไม่แพ้กัน
หากขอบโค้งมนหรือต่ำกว่ากึ่งกลางเล็กน้อยหลังการตัดเฉือน โมดูล IGBT อาจสัมผัสเฉพาะส่วนของพื้นผิวแผ่นเย็นเท่านั้น
ซึ่งสามารถสร้างแรงจับยึดที่ไม่สม่ำเสมอและการถ่ายเทความร้อนที่ไม่สม่ำเสมอทั่วทั้งแผ่นฐานโมดูล
เมื่อเวลาผ่านไป ฮอตสปอตที่แปลเป็นภาษาท้องถิ่นอาจพัฒนาขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งในแอปพลิเคชันที่มีกำลังสูง-
ด้วยเหตุนี้ เราจึงตรวจสอบทั้งความเรียบและคุณภาพขอบโดยรวมในระหว่างการผลิต
เป้าหมายคือเพื่อให้แน่ใจว่าพื้นผิวการติดตั้งทั้งหมดสามารถรับแรงกดสัมผัสที่สม่ำเสมอหลังการประกอบ
แผ่นทำความเย็นทุกแผ่นได้รับการทดสอบแรงดัน
หลังจากเสร็จสิ้นการตัดเฉือน แผ่นเย็นที่เสร็จแล้วแต่ละแผ่นจะผ่านการทดสอบแรงดันก่อนจัดส่ง การทดสอบดำเนินการโดยใช้ไนโตรเจนแห้งที่ความดัน 6 บาร์ และคงความดันไว้เป็นเวลา 10 นาที เพื่อให้ผ่านการทดสอบ แรงดันตกคร่อมจะต้องต่ำกว่า 0.05 บาร์ตลอดการทดสอบ โดยไม่มีการรั่วไหลที่มองเห็นได้ และไม่มีการเสียรูปอย่างถาวรของโครงสร้าง
การทดสอบนี้จะตรวจสอบทั้งความสมบูรณ์ของข้อต่อประสานและความแข็งแรงของโครงสร้างโดยรวม
เหตุใดเราจึงทดสอบที่ 6 บาร์
ระบบทำความเย็น EV ส่วนใหญ่ทำงานที่แรงดันต่ำกว่า 6 บาร์อย่างมาก
แรงดันลูปของน้ำหล่อเย็นโดยทั่วไปจะอยู่ที่ประมาณ 1.5 ถึง 2.5 บาร์ในระหว่างการทำงานปกติ
การทดสอบที่ความดันสูงกว่าจะให้ความปลอดภัยเพิ่มเติมสำหรับสภาวะโลกจริง- เช่น:
* ความผันผวนของแรงดันระหว่างการทำงาน
* การขยายตัวและการหดตัวเนื่องจากความร้อน
* การสั่นสะเทือนของยานพาหนะ
* การแก่ชราในระยะยาว-
กล่าวอีกนัยหนึ่งคือ แผ่นทำความเย็นได้รับการทดสอบนอกเหนือจากสภาวะการทำงานปกติ เพื่อให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพที่เชื่อถือได้ตลอดอายุการใช้งาน
สำหรับชิ้นส่วนประสานสุญญากาศ การทดสอบแรงดันยังช่วยยืนยันว่าข้อต่อประสานหลาย-ได้รับการผนึกแน่นแล้ว
เหตุใดการออกแบบนี้จึงทำงานได้ดีสำหรับอินเวอร์เตอร์ EV
อินเวอร์เตอร์แบบฉุดลากสร้างความร้อนจำนวนมากภายในพื้นที่ที่ค่อนข้างเล็ก
เพื่อรักษาประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือ ระบบทำความเย็นจะต้องขจัดความร้อนอย่างมีประสิทธิภาพในขณะเดียวกันก็รักษาการกระจายอุณหภูมิให้สม่ำเสมอที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้
คุณสมบัติหลายประการของแผ่นทำความเย็นนี้มีส่วนช่วยให้บรรลุเป้าหมายดังกล่าว
ความสามารถฟลักซ์ความร้อนสูง
ทองแดงบริสุทธิ์มีค่าการนำความร้อนประมาณ 400 W/(m·K) ช่วยให้ความร้อนกระจายอย่างรวดเร็วจากแผ่นฐาน IGBT ไปยังโครงสร้างทำความเย็น
ส่วนครีบแบบพับจะเพิ่มพื้นที่ผิวภายใน ในขณะที่ส่วนครีบเยื้องช่วยให้เกิดการผสมของน้ำหล่อเย็นและความปั่นป่วนมากขึ้น
เมื่อรวมกันจะช่วยลดความต้านทานความร้อนโดยรวม
การกระจายอุณหภูมิที่สม่ำเสมอยิ่งขึ้น
ทางเข้าตรงกลาง-และเส้นทางการไหลแบบสมมาตรช่วยกระจายน้ำหล่อเย็นให้สม่ำเสมอมากขึ้นทั่วทั้งพื้นผิวทำความเย็น
ซึ่งสามารถลดความแปรผันของอุณหภูมิระหว่างพื้นที่ต่างๆ ของโมดูล และปรับปรุงสมดุลความร้อนโดยรวม
โครงสร้างทางกลที่เชื่อถือได้
แผ่นเย็นใช้การบัดกรีแข็งแบบสุญญากาศกับโลหะผสมทองแดงผสมเงิน 72Ag28Cu- แทนที่จะใช้กาวหรือการบัดกรีแบบอ่อน
ผลลัพธ์ที่ได้คือข้อต่อโลหะทั้งหมดที่มีความแข็งแรงของโครงสร้างสูงและมีเสถียรภาพในระยะยาว-
เมื่อรวมกับการทดสอบแรงดันแล้ว สิ่งนี้จะช่วยเพิ่มความมั่นใจสำหรับการใช้งานด้านยานยนต์และอุตสาหกรรมที่มีความต้องการสูง
การตรวจสอบคุณภาพโดยทั่วไป
ในฐานะที่เป็นส่วนหนึ่งของกระบวนการผลิตมาตรฐานของเรา เราดำเนินการ:
*การตรวจสอบความเรียบของพื้นผิว
* การตรวจสอบคุณภาพขอบ
*6 การทดสอบแรงดันบาร์
* การบันทึกแรงดันตก
สำหรับลูกค้าที่ต้องการการตรวจสอบเพิ่มเติม เรายังสามารถจัดเตรียมการทดสอบการหมุนเวียนด้วยความร้อน การทดสอบการสั่นสะเทือนแบบสุ่ม การทดสอบพัลส์แรงดัน และการประเมินความน่าเชื่อถือเฉพาะการใช้งานอื่นๆ- ตามสภาพแวดล้อมการทำงาน
แม้ว่าโครงสร้างครีบภายในมักจะได้รับความสนใจมากที่สุด แต่กระบวนการตัดเฉือนและการทดสอบขั้นสุดท้ายก็มีความสำคัญไม่แพ้กัน
ในแอปพลิเคชันการทำความเย็นกำลังสูง-หลายๆ รายการ ความน่าเชื่อถือในระยะยาว-ไม่ได้ขึ้นอยู่กับประสิทธิภาพในการกำจัดความร้อนเท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับความสม่ำเสมอของแผ่นทำความเย็นหลังจากใช้งานไปหลายพันชั่วโมงด้วย
