โมดูล IGBT และ SiC ในอินเวอร์เตอร์มักจะทำงานสูงกว่า 200 วัตต์/ซม.² แผ่นทำความเย็นอะลูมิเนียมสามารถกระจายความร้อนได้เร็วเพียงพอ แต่แม้แต่แผ่นทำความเย็นที่เป็นทองแดงบริสุทธิ์ก็ยังอาจล้มเหลวได้หากครีบภายในไม่ได้ต่อกันอย่างน่าเชื่อถือ
บทความนี้จะอธิบายว่าทำไมเราถึงเลือกการบัดกรีแข็งแบบสุญญากาศด้วยโลหะเติม Cu 72% Ag – 28%สำหรับบล็อคน้ำทองแดงของเรา และวิธีที่จะทนทานต่อการทดสอบแรงดัน 6Bar
1. ปัญหาการบัดกรีอ่อนหรือการบัดกรีด้วยคบเพลิงบนทองแดง
บัดกรีแบบอ่อน (แบบมีตะกั่วดีบุก):
ค่าการนำความร้อนต่ำ (~60 W/(m·K)) ทำให้เกิดปัญหาคอขวดที่ข้อต่อ
จุดหลอมเหลวต่ำและความต้านทานการคืบต่ำ - ข้อต่อคลายตัวภายใต้วงจรความร้อน
คบเพลิง (เปลวไฟ) ประสานในอากาศ:
ทองแดงออกซิไดซ์อย่างรวดเร็วที่อุณหภูมิสูง
ชั้นออกไซด์จะป้องกันไม่ให้โลหะตัวเติมทำให้พื้นผิวเปียก ทำให้เกิดช่องว่าง
ไม่สามารถทำซ้ำได้สำหรับรูปทรงครีบพับที่ซับซ้อน
ทั้งสองวิธีทำให้เกิดการรั่วไหลหรือต้านทานความร้อนสูงหลังจากผ่านไปหลายเดือนในสภาพแวดล้อม EV ที่สั่นสะเทือน
2. ทำไมการประสานสูญญากาศแตกต่างออกไป
เราใช้เตาสุญญากาศที่มีแรงดันต่ำกว่า 10⁻³ Pa
ไม่มีออกซิเจน → ไม่มีคอปเปอร์ออกไซด์ → โลหะตัวเติมจะทำให้ทุกพื้นผิวเปียก
การกระจายความร้อนสม่ำเสมอ → การบิดเบี้ยวของครีบบางน้อยที่สุด
ข้อต่อทองเหลืองสะอาด เงางาม และสม่ำเสมอในแต่ละชุด
3. ทำไมต้องใช้โลหะเติม 72Ag28Cu (ทองแดงเงิน-ทองแดง)
นี่คือโลหะผสมใกล้ยูเทคติก (ละลายประมาณ 780 องศา ) มันมีประสิทธิภาพเหนือกว่าตัวเติมอื่นๆ สำหรับส่วนประกอบทองแดงบริสุทธิ์:
* ค่าการนำความร้อน 380 W/(m·K)– ใกล้เคียงกับทองแดงบริสุทธิ์มาก ข้อต่อที่ประสานไม่กลายเป็นจุดร้อน
* เปียกบนทองแดงได้ดีเยี่ยม– 72Ag28Cu ที่หลอมละลายไหลลงสู่ช่องว่างที่แน่นหนาถึง 0.05 มม. เติมเต็มรากของครีบที่พับไว้จนหมด
* มีความแข็งแรงของข้อต่อสูง– ความต้านทานแรงดึง 300–400 MPa สูงกว่าการบัดกรีแบบอ่อนมาก ช่วยให้แผ่นทำความเย็นสามารถรักษาแรงดัน 6Bar ได้โดยไม่เสียรูป
* ความเข้ากันได้ของกัลวานิก– เงินและทองแดงมีศักยภาพของอิเล็กโทรดคล้ายกันในน้ำหล่อเย็นไกลคอล ดังนั้นจึงไม่มีการกัดกร่อนแบบเร่ง
4.วิธีที่เราลงสีเบรซฟิลเลอร์สี่ชั้น – จับคู่ปึกห้าชั้น
บล็อกน้ำของเราไม่ใช่กล่องธรรมดา มันถูกสร้างขึ้นจากห้าชั้นทองแดง(จากล่างขึ้นบน):
-แผ่นฐาน
-แผ่นแยก (แยกครีบที่เซออกจากครีบที่พับ)
-ผ้าคลุม (ตัวเรือน)
ระหว่างแต่ละคู่ที่อยู่ติดกันในชั้นเหล่านี้เราวางแผ่นตัวเติมประสาน 72Ag28Cu นั่นหมายถึงโลหะฟิลเลอร์สี่ชั้นทั้งหมด สแต็คทั้งหมดแล้วประสานสูญญากาศในรอบเดียว
ในระหว่างการบัดกรี ตัวเติมที่หลอมเหลวจะทำให้พื้นผิวทั้งสองของแต่ละชั้นเปียกและปิดผนึกทุกส่วนต่อประสานอย่างสมบูรณ์ วิธีการนี้จะสร้างการยึดเกาะที่แข็งแกร่งและรั่วไหลได้ทั่วทั้งพาร์ติชันภายใน รวมถึงโซนครีบพับ โซนครีบเซ และช่องส่งคืน ไม่จำเป็นต้องมีขั้นตอนการประสานแยกต่างหากสำหรับชุดครีบแต่ละชุด
5. การตรวจสอบ: การทดสอบแรงดัน 6Bar, 10 นาที
แผ่นทำความเย็นสำเร็จรูปทุกแผ่นจะถูกทดสอบด้วยไนโตรเจนแห้งที่6 บาร์ (600 กิโลปาสคาล)เป็นเวลา 10 นาที
แรงดันตกที่ยอมรับได้: < 0.05 Bar
ไม่มีการเสียรูปถาวรที่มองเห็นหรือวัดได้
ทำไมต้อง 6Bar?
ระบบทำความเย็น EV ทั่วไปทำงานที่ 1.5–2.5 Bar. 6Bar ให้ความปลอดภัย 2–3 เท่า ซึ่งเพียงพอสำหรับการทนค้อนน้ำ การเปลี่ยนแปลงระดับความสูง และการเสื่อมสภาพในระยะยาว
การผ่านการทดสอบนี้พิสูจน์ได้ว่าข้อต่อประสานสุญญากาศนั้นมีการรั่วซึมอย่างแท้จริง และโครงสร้างทองแดงสามารถทนต่อแรงดันภายในได้
สรุปและขั้นตอนต่อไป
ทองแดงบริสุทธิ์จานเย็นส่งมอบศักย์ความร้อนเฉพาะเมื่อเท่านั้นทุกข้อต่อมีความน่าเชื่อถือ. การบัดกรีแข็งแบบสุญญากาศด้วยโลหะเติม 72Ag28Cu (เคลือบ 4 ชั้น) ให้ค่าการนำความร้อน ความแข็งแรงเชิงกลสูง และส่วนประกอบที่กันรั่วซึ่งผ่านการทดสอบ 6Bar
สำหรับการออกแบบเส้นทางการไหลโดยละเอียด – วิธีที่เราใช้ครีบพับและครีบเซเพื่อดึงความร้อน – อ่านบทความที่สองของเรา:
ครีบพับและครีบเซ: การออกแบบการไหลของแผ่นเย็นด้วยของเหลว
