IGBT и SiC модулите в инверторите често работят над 200 W/cm². Алуминиевата студена плоча може да се затрудни да разпространява топлината достатъчно бързо. Но дори студената плоча от чиста мед ще се провали, ако вътрешните ребра не са свързани надеждно.
Тази статия обяснява защо избрахмевакуумно спояване със 72%Ag – 28%Cu присаден металза нашия меден воден блок и как издържа тест за налягане от 6 бара.
1. Проблемът с мека спойка или спояване с горелка върху мед
Мека спойка (на базата на калаено олово):
Ниската топлопроводимост (~60 W/(m·K)) създава тясно място във връзката.
Ниска точка на топене и слаба устойчивост на пълзене – ставите се разхлабват при термични цикли.
Запояване с горелка (пламък) във въздуха:
Медта се окислява бързо при висока температура.
Оксидният слой предотвратява намокрянето на повърхността на пълнежа, оставяйки кухини.
Не се повтаря за сложни геометрии на сгънати перки.
И двата метода водят до течове или висока термична устойчивост след месеци във вибрираща EV среда.
2. Защовакуумно спояванее различен
Използваме вакуумна пещ с налягане под 10⁻³ Pa.
Без кислород → без меден оксид → добавъчен метал намокря всяка повърхност.
Равномерно разпределение на топлината → минимално изкривяване на тънките перки.
Споените фуги са чисти, блестящи и постоянни от партида до партида.
3. Защо 72Ag28Cu (сребро-мед) допълнителен метал?
Това е почти евтектична сплав (топи се около 780 градуса). Той превъзхожда други пълнители за сглобки от чиста мед:
* Топлопроводимост ≈ 380 W/(m·K)– много близо до чистата мед. Запоеното съединение не се превръща в гореща точка.
* Отлично омокряне на мед– разтопеният 72Ag28Cu се влива в процепи, плътни до 0,05 mm, запълвайки корена на сгънатите перки напълно.
* Висока якост на сглобката– якост на опън 300–400 MPa, много по-висока от меката спойка. Това позволява на студената плоча да поддържа налягане от 6 бара без деформация.
* Галванична съвместимост– среброто и медта имат сходен електроден потенциал в охлаждаща течност гликол-вода, така че няма ускорена корозия.
4.Как нанасяме четири слоя пълнител за припой – съответстващи на стека от пет слоя
Нашият воден блок не е проста кутия. Изградена е отпет медни слоя(отдолу нагоре):
-Основна плоча
-Разделителна плоча (отделя шахматно разположените перки от сгънатите перки)
-Капак (корпус)
Междувсяка съседна двойкаот тези слоеве поставяме лист от 72Ag28Cu пълнител за припой. Това означавачетири слоя допълнителен металобщо. Тогава целият стек евакуумно запоенив един цикъл.
По време на спояването разтопеният пълнител намокря и двете повърхности на всеки слой и напълно запечатва всеки интерфейс. Този метод създава здрава, херметична връзка през всички вътрешни прегради – включително зоната на сгънатите перки, зоната на шахматно разположените перки и връщащия канал. Не е необходима отделна стъпка на запояване за всеки комплект перки.
5. Валидиране: Тест под налягане от 6 бара, 10 минути
Всяка готова студена плоча се тества със сух азот при6 бара (600 kPa)за 10 минути.
Допустим спад на налягането: < 0,05 Bar
Няма видима или измерима трайна деформация.
Защо 6Bar?
Типичната система за охлаждане на електромобили работи при 1,5–2,5 бара. 6бара дава 2–3 пъти запас на безопасност – достатъчно, за да оцелее при воден удар, промени в надморската височина и дългосрочно стареене.
Преминаването на този тест доказва, че вакуумно запоените съединения са наистина херметични и медната структура може да издържи вътрешно налягане.
Обобщение и следващи стъпки
Чиста медстудена чиниядоставя своя термичен потенциал само когатовсяка връзка е надеждна. Вакуумното запояване с добавъчен метал 72Ag28Cu (приложен в четири слоя) ни дава висока топлопроводимост, механична якост и херметично сглобяване, което преминава тестване при 6 бара.
За подробен дизайн на пътя на потока – как използваме сгънати перки и разместени перки за извличане на топлина – прочетете нашата втора статия:
Сгъната перка срещу шахматна перка: Дизайн на потока на течна студена плоча
