בקרת איכות של לוחות נחושת מולחמת ואקום לקירור IGBT
במאמרים הקודמים דנו בעיצוב הפנימי של זהפלטה קרה נחושת מולחמת ואקום, כולל המבנה סנפיר מקופל, מבנה סנפיר אופסט, והסיבות לבחירה בסגסוגת הלחמת נחושת-של נחושת טהורה.
עם זאת, נתיב זרימה פנימי יעיל הוא רק חלק מהפתרון.
עבור מודולי IGBT ומכשירים אלקטרוניים-בעלי הספק גבוה, הביצועים התרמיים הסופיים תלויים במידה רבה גם בשני גורמים שלעתים קרובות מתעלמים מהם:
* השטיחות של משטח ההרכבה
* אמינות האיטום של תעלת הקירור
אפילו פלטה קרה-מעוצבת היטב עלולה לאבד ביצועים אם משטח המגע אינו שטוח מספיק או אם המבנה המולחם אינו יכול לעמוד בלחץ-לטווח ארוך ובמחזוריות תרמית.
זו הסיבה שכל צלחת קרה עוברת עיבוד סופי ובדיקת לחץ לפני המשלוח.
מדוע אנו מבצעים חיתוך זבובים לאחר הלחמת ואקום
במהלך התהליך הלחמת ואקום,מכלול הנחושת מחומם לטמפרטורה גבוהה ולאחר מכן מקורר בחזרה לטמפרטורת החדר.
למרות שהתהליך נשלט בקפידה, עדיין יכולות להתרחש כמויות קטנות של עיוות. במקרים מסוימים, שאריות הלחמה קלות עשויות להישאר גם על משטח ההרכבה.
עבור חלקים מכניים רבים, ייתכן שזו לא בעיה מרכזית.
עם זאת, עבור פלטה קרה של IGBT, שטוחות פני השטח משפיעה ישירות על ההתנגדות התרמית.
כדי לשחזר את משטח ההרכבה, אנו מבצעים חיתוך זבובים לאחר הלחמה.
חיתוך זבוב הוא תהליך עיבוד שמשתמש בכלי חיתוך- יחיד כדי ליצור משטח שטוח מאוד על פני שטח גדול.
לאחר חיתוך זבובים, אנו שולטים על שטוחות משטח ההרכבה בטווח של 0.05 מ"מ על פני כל שטח המגע. אנו גם מגבילים את הפרש הגובה בין הקצה למרכז המשטח לפחות מ-0.01 מ"מ כדי להבטיח לחץ מגע אחיד כאשר מודול IGBT מותקן.
ערכים אלה מבוססים על ביצועי חומר ממשק תרמי מעשי ולא על יעדי ייצור שרירותיים.
רוב חומרי השומן התרמיים ו-החלפת שלב יכולים לפצות על פערים קטנים במשטח, אבל ברגע שהפער הופך גדול מדי, כיסי אוויר נשארים בין המודול לצלחת הקרה. מכיוון שאוויר הוא מוליך תרמי גרוע מאוד, ההתנגדות התרמית למגע עולה באופן משמעותי. התוצאה היא טמפרטורות צומת גבוהות יותר וביצועי קירור מופחתים.
מדוע שטיחות הקצה חשובה גם כן
כאשר דנים בשטיחות, אנשים רבים מתמקדים רק במרכז משטח ההרכבה.
במציאות, תנאי הקצה חשובים לא פחות.
אם הקצוות מעוגלים או מעט נמוכים מהמרכז לאחר העיבוד, מודול ה-IGBT עשוי ליצור קשר רק עם חלק ממשטח הפלטה הקרה.
זה יכול ליצור כוחות הידוק לא אחידים והעברת חום לא אחידה על פני לוח הבסיס של המודול.
עם הזמן, נקודות חמות מקומיות עשויות להתפתח, במיוחד ביישומים-בעוצמה גבוהה.
מסיבה זו, אנו בודקים הן את השטיחות הכללית והן את איכות הקצה במהלך הייצור.
המטרה היא להבטיח שכל משטח ההרכבה יוכל להשיג לחץ מגע אחיד לאחר ההרכבה.
כל צלחת קרה נבדקת בלחץ
לאחר השלמת העיבוד, כל צלחת קרה מוגמרת עוברת בדיקת לחץ לפני המשלוח. הבדיקה מתבצעת באמצעות חנקן יבש בלחץ של 6 בר, והלחץ נשמר למשך 10 דקות. כדי לעבור את הבדיקה, על ירידת הלחץ להישאר מתחת ל-0.05 בר לאורך כל הבדיקה, ללא דליפה נראית לעין וללא עיוות קבוע של המבנה.
בדיקה זו מאמתת הן את תקינות החיבורים המולחמים והן את חוזק המבנה הכולל.
למה אנחנו בודקים ב-6 בר
רוב מערכות הקירור EV פועלות בלחצים הנמוכים משמעותית מ-6 בר.
לחץ לולאת נוזל קירור טיפוסי הוא לרוב בסביבות 1.5 עד 2.5 בר במהלך פעולה רגילה.
בדיקה בלחץ גבוה יותר מספקת מרווח בטיחות נוסף לתנאים-במציאות, כגון:
* תנודות לחץ במהלך הפעולה
* התרחבות והתכווצות תרמית
* רטט של רכב
* הזדקנות-לטווח ארוך
במילים אחרות, הפלטה הקרה נבדקת מעבר לתנאי עבודה רגילים כדי להבטיח ביצועים אמינים לאורך חיי השירות שלה.
עבור מכלולים המולחמים בוואקום, בדיקת הלחץ מאשרת גם שהחיבורים המולחמים הרב-שכבתיים אטומים במלואם.
מדוע עיצוב זה עובד היטב עבור ממירי EV
ממירי משיכה מייצרים חום משמעותי בשטח קטן יחסית.
כדי לשמור על ביצועים ואמינות, מערכת הקירור חייבת להסיר חום ביעילות תוך שמירה על חלוקת טמפרטורה אחידה ככל האפשר.
כמה תכונות של צלחת קרה זו תורמות למטרה זו.
יכולת שטף חום גבוה
נחושת טהורה מציעה מוליכות תרמית של כ-400 W/(m·K), המאפשרת לחום להתפשט במהירות מלוח הבסיס של IGBT אל מבנה הקירור.
קטע הסנפיר המקופל מגדיל את שטח הפנים הפנימי, בעוד שקטע הסנפיר האופסט מקדם ערבוב חזק יותר של נוזל קירור ומערבולת.
יחד, הם עוזרים להפחית את ההתנגדות התרמית הכוללת.
פיזור טמפרטורה אחיד יותר
הכניסה המרכזית-מוזנת ונתיב הזרימה הסימטרי עוזרים לפזר את נוזל הקירור באופן שווה יותר על פני משטח הקירור.
זה יכול להפחית את שונות הטמפרטורה בין אזורים שונים של המודול ולשפר את האיזון התרמי הכללי.
מבנה מכני אמין
הצלחת הקרה משתמשת בהלחמת ואקום עם סגסוגת מילוי נחושת-כספית 72Ag28Cu במקום דבקים או הלחמה רכה.
התוצאה היא מפרק מתכתי מלא עם חוזק מבני גבוה ויציבות טובה-לטווח ארוך.
בשילוב עם בדיקות לחץ, זה מספק ביטחון נוסף עבור יישומי רכב ותעשייתיים תובעניים.
בדיקות איכות אופייניות
כחלק מתהליך הייצור הסטנדרטי שלנו, אנו מבצעים:
*בדיקת שטוחות פני השטח
*בדיקת איכות קצה
*בדיקת לחץ 6 בר
*הקלטת ירידת לחץ
עבור לקוחות הזקוקים לאימות נוסף, אנו יכולים גם לארגן בדיקות מחזור תרמיות, בדיקות רטט אקראיות, בדיקת דופק לחץ והערכות מהימנות- ספציפיות אחרות ליישום המבוססות על סביבת ההפעלה.
בעוד שמבני סנפיר פנימי מקבלים לרוב את מירב תשומת הלב, תהליכי העיבוד והבדיקה הסופיים חשובים לא פחות.
ביישומי קירור-בהספק רב, האמינות לטווח ארוך-תלויה לא רק ביעילות הסרת החום, אלא גם בביצועים עקביים של הפלטה הקרה לאחר אלפי שעות עבודה.
