מודולי IGBT ו-SiC בממירים פועלים לרוב מעל 200 W/cm². פלטה קרה מאלומיניום יכולה להתקשה לפזר חום מספיק מהר. אבל אפילו צלחת קרה מנחושת טהורה תיכשל אם הסנפירים הפנימיים לא יצטרפו בצורה מהימנה.
מאמר זה מסביר מדוע בחרנוהלחמת ואקום עם 72%Ag – 28% מתכת מילוי Cuעבור גוש מי הנחושת שלנו, וכיצד הוא שורד מבחן לחץ של 6 בר.
1. הבעיה עם הלחמה רכה או הלחמת לפיד על נחושת
הלחמה רכה (על בסיס עופרת פח):
מוליכות תרמית נמוכה (~60 W/(m·K)) יוצרת צוואר בקבוק במפרק.
נקודת התכה נמוכה והתנגדות ירודה לזחילה - מפרקים מתרופפים תחת רכיבה תרמית.
לפיד (להבה) הלחמת באוויר:
נחושת מתחמצנת במהירות בטמפרטורה גבוהה.
שכבת תחמוצת מונעת ממתכת המילוי להרטיב את פני השטח, ולהשאיר חללים.
לא ניתן לחזור על גיאומטריות מורכבות של סנפיר מקופל.
שתי השיטות מובילות לדליפות או להתנגדות תרמית גבוהה לאחר חודשים בסביבת EV רוטטת.
2. למההלחמת ואקוםשונה
אנו משתמשים בתנור ואקום עם לחץ מתחת ל-10⁻³ Pa.
ללא חמצן → ללא תחמוצת נחושת → מתכת מילוי מרטיבת כל משטח.
פיזור חום אחיד → עיוות מינימלי של סנפירים דקים.
חיבורי הלחמה נקיים, מבריקים ועקביים מאצווה למנה.
3. מדוע מתכת מילוי 72Ag28Cu (כסף-נחושת)?
זוהי סגסוגת קרובה לאוטקטית (נמסה בסביבות 780 מעלות). הוא מתעלה על חומרי מילוי אחרים עבור מכלולי נחושת טהורים:
* מוליכות תרמית ≈ 380 W/(m·K)- קרוב מאוד לנחושת טהורה. המפרק המולחם אינו הופך לנקודה חמה.
* הרטבה מעולה על נחושת- 72Ag28Cu מותך זורם למרווחים הדוקים עד 0.05 מ"מ, וממלא את שורש הסנפירים המקופלים לחלוטין.
* חוזק מפרקים גבוה- חוזק מתיחה 300-400 MPa, גבוה בהרבה מהלחמה רכה. זה מאפשר לצלחת הקרה להחזיק לחץ של 6 בר ללא עיוות.
* תאימות גלוונית- לכסף ולנחושת יש פוטנציאל אלקטרודה דומה בנוזל קירור של גליקול-מים, כך שאין קורוזיה מואצת.
4.כיצד אנו מיישמים ארבע שכבות של חומר מילוי הלחמה - התואמות את ערימת חמש השכבות
גוש המים שלנו אינו קופסה פשוטה. הוא בנוי מחמש שכבות נחושת(מלמטה למעלה):
-צלחת בסיס
-לוחית הפרדה (מפרידה בין סנפירים מקופלים לסנפירים מקופלים)
-כיסוי (דיור)
בֵּיןכל זוג צמודמבין השכבות הללו אנו מניחים דף של חומר מילוי הלחמה 72Ag28Cu. זֹאת אוֹמֶרֶתארבע שכבות של מתכת מילויבְּסַך הַכֹּל. כל הערימה היא אזמולחם בוואקוםבמחזור אחד.
במהלך ההלחמה, חומר המילוי המותך מרטיב את שני המשטחים של כל שכבה ואוטם לחלוטין כל ממשק. שיטה זו יוצרת קשר חזק ומהודק לדליפה על פני כל המחיצות הפנימיות - כולל אזור הסנפיר המקופל, אזור הסנפיר המשובש ותעלת ההחזרה. אין צורך בשלב הלחמה נפרד עבור כל סט סנפירים.
5. אימות: בדיקת לחץ 6Bar, 10 דקות
כל צלחת קרה מוגמרת נבדקת עם חנקן יבש בשעה6 בר (600 kPa)למשך 10 דקות.
ירידת לחץ מקובלת: < 0.05 בר
אין עיוות קבוע גלוי או מדיד.
למה 6Bar?
מערכת קירור EV אופיינית פועלת ב-1.5–2.5 בר. 6בר נותנת מרווח בטיחות פי 2–3 – מספיק כדי לשרוד פטיש מים, שינויי גבהים והזדקנות ארוכת טווח.
עמידה בבדיקה זו מוכיחה שהחיבורים המולחמים בוואקום הם באמת אטומים לדליפה ומבנה הנחושת יכול לעמוד בלחץ פנימי.
סיכום והשלבים הבאים
נחושת טהורהצלחת קרהמספק את הפוטנציאל התרמי שלו רק כאשרכל מפרק אמין. הלחמת ואקום עם מתכת מילוי 72Ag28Cu (מיושם בארבע שכבות) מעניקה לנו מוליכות תרמית גבוהה, חוזק מכני ומכלול אטום לדליפה שעובר בדיקות 6Bar.
לתכנון נתיב זרימה מפורט - כיצד אנו משתמשים בסנפירים מקופלים וסנפירים מדורגים כדי לחלץ חום - קרא את המאמר השני שלנו:
סנפיר מקופל לעומת סנפיר מדורג: עיצוב זרימת פלטה קרה נוזלית
