Kontrola kvality vákuovo spájkovaných medených studených platní pre chladenie IGBT
V predchádzajúcich článkoch sme diskutovali o vnútornom dizajne tohtovákuovo spájkovaná medená studená platňavrátaneskladaná štruktúra plutvy, ofsetová štruktúra plutvya dôvody, prečo ste si vybrali čistú meď a striebro{0}}zliatiny na tvrdé spájkovanie.
Efektívna vnútorná prietoková cesta je však len časťou riešenia.
V prípade IGBT modulov a iných vysokovýkonných elektronických zariadení{0} závisí konečný tepelný výkon tiež od dvoch faktorov, ktoré sa často prehliadajú:
* Rovinnosť montážneho povrchu
* Spoľahlivosť tesnenia chladiaceho kanála
Dokonca aj dobre{0}}navrhnutá studená platňa môže stratiť výkon, ak kontaktná plocha nie je dostatočne rovná alebo ak spájkovaná konštrukcia nedokáže vydržať-dlhodobý tlak a tepelné cykly.
To je dôvod, prečo každá studená platňa pred expedíciou prechádza finálnym opracovaním a tlakovou skúškou.
Prečo vykonávame rezanie mušiek po vákuovom spájkovaní
Počasproces vákuového spájkovania,medená zostava sa zahreje na vysokú teplotu a potom sa ochladí späť na izbovú teplotu.
Aj keď je proces starostlivo kontrolovaný, stále sa môže vyskytnúť malé množstvo skreslenia. V niektorých prípadoch môžu na montážnom povrchu zostať aj menšie zvyšky spájkovania.
Pre mnohé mechanické časti to nemusí byť zásadný problém.
V prípade IGBT studenej platne však rovinnosť povrchu priamo ovplyvňuje tepelný odpor.
Na obnovenie montážnej plochy vykonávame po spájkovaní letmý rez.
Letmé rezanie je proces obrábania, ktorý využíva-jednobodový rezací nástroj na vytvorenie veľmi rovného povrchu na veľkej ploche.
Po letmom rezaní kontrolujeme rovinnosť montážnej plochy s presnosťou 0,05 mm po celej kontaktnej ploche. Tiež obmedzujeme výškový rozdiel medzi okrajom a stredom povrchu na menej ako 0,01 mm, aby sme zabezpečili rovnomerný kontaktný tlak pri inštalácii modulu IGBT.
Tieto hodnoty sú založené skôr na praktickom výkone materiálu tepelného rozhrania než na ľubovoľných výrobných cieľoch.
Väčšina tepelných mazív a materiálov na{0}}zmenu fázy dokáže kompenzovať malé povrchové medzery, ale keď sa medzera príliš zväčší, medzi modulom a studenou platňou zostanú vzduchové bubliny. Pretože vzduch je veľmi zlý tepelný vodič, kontaktný tepelný odpor sa výrazne zvyšuje. Výsledkom sú vyššie teploty spojov a znížený chladiaci výkon.
Prečo je dôležitá aj rovinnosť hrán
Pri diskusii o rovinnosti sa veľa ľudí zameriava len na stred montážnej plochy.
V skutočnosti sú okrajové podmienky rovnako dôležité.
Ak sú okraje po opracovaní zaoblené alebo mierne nižšie ako stred, IGBT modul sa môže dotýkať len časti povrchu studenej dosky.
To môže vytvárať nerovnomerné upínacie sily a nerovnomerný prenos tepla cez základnú dosku modulu.
Postupom času sa môžu objaviť lokalizované aktívne miesta, najmä v-aplikáciách s vysokým výkonom.
Z tohto dôvodu pri výrobe kontrolujeme celkovú rovinnosť aj kvalitu hrán.
Cieľom je zabezpečiť, aby celý montážny povrch mohol po montáži dosiahnuť rovnomerný prítlačný tlak.
Každá studená platňa je testovaná tlakom
Po dokončení obrábania sa každá hotová studená platňa pred odoslaním podrobí tlakovej skúške. Test sa vykonáva s použitím suchého dusíka pri tlaku 6 barov a tlak sa udržiava počas 10 minút. Aby prebehla kontrola, pokles tlaku musí zostať počas testu pod 0,05 bar, bez viditeľného úniku a bez trvalej deformácie konštrukcie.
Táto skúška overuje integritu spájkovaných spojov a pevnosť celkovej konštrukcie.
Prečo testujeme pri 6 baroch
Väčšina chladiacich systémov EV pracuje pri tlakoch výrazne nižších ako 6 barov.
Typický tlak chladiacej slučky je často okolo 1,5 až 2,5 baru počas normálnej prevádzky.
Testovanie pri vyššom tlaku poskytuje dodatočnú bezpečnostnú rezervu pre skutočné{0}}svetové podmienky, ako sú:
* Kolísanie tlaku počas prevádzky
* Tepelná expanzia a kontrakcia
* Vibrácie vozidla
* Dlhodobé-starnutie
Inými slovami, chladiaca doska je testovaná nad rámec bežných pracovných podmienok, aby sa zabezpečil spoľahlivý výkon počas celej životnosti.
V prípade vákuovo spájkovaných zostáv tlaková skúška tiež potvrdzuje, že viacvrstvové spájkované spoje sú úplne utesnené.
Prečo tento dizajn funguje dobre pre EV invertory
Trakčné meniče generujú značné teplo na relatívne malej ploche.
Aby sa zachoval výkon a spoľahlivosť, musí chladiaci systém efektívne odvádzať teplo a zároveň udržiavať čo najrovnomernejšie rozloženie teploty.
K tomuto cieľu prispieva niekoľko funkcií tejto studenej dosky.
Schopnosť vysokého tepelného toku
Čistá meď ponúka tepelnú vodivosť približne 400 W/(m·K), čo umožňuje rýchle šírenie tepla zo základnej dosky IGBT do chladiacej konštrukcie.
Prehnutá rebrová časť zväčšuje vnútorný povrch, zatiaľ čo posunutá rebrová časť podporuje silnejšie miešanie chladiacej kvapaliny a turbulenciu.
Spoločne pomáhajú znižovať celkový tepelný odpor.
Rovnomernejšie rozloženie teploty
Stredový-vtok a symetrická prietoková cesta pomáhajú rovnomernejšie rozdeľovať chladiacu kvapalinu po chladiacom povrchu.
To môže znížiť teplotné rozdiely medzi rôznymi oblasťami modulu a zlepšiť celkovú tepelnú rovnováhu.
Spoľahlivá mechanická konštrukcia
Studená platňa používa vákuové spájkovanie so striebornou-zliatinou medi 72Ag28Cu namiesto lepidiel alebo mäkkej spájky.
Výsledkom je plne kovový spoj s vysokou konštrukčnou pevnosťou a dobrou dlhodobou{0}}stabilitou.
V kombinácii s tlakovým testovaním to poskytuje dodatočnú istotu pre náročné automobilové a priemyselné aplikácie.
Typické kontroly kvality
V rámci nášho štandardného výrobného procesu vykonávame:
* Kontrola rovinnosti povrchu
* Kontrola kvality okrajov
* Testovanie tlaku 6 barov
* Záznam poklesu tlaku
Pre zákazníkov, ktorí požadujú dodatočné overenie, môžeme zabezpečiť aj testy tepelných cyklov, náhodné vibračné testovanie, testovanie tlakovými impulzmi a ďalšie hodnotenia spoľahlivosti-pre konkrétne aplikácie na základe prevádzkového prostredia.
Zatiaľ čo vnútorným rebrovým štruktúram sa často venuje najväčšia pozornosť, konečné opracovanie a testovacie procesy sú rovnako dôležité.
V mnohých-aplikáciách chladenia s vysokým výkonom závisí-dlhodobá spoľahlivosť nielen od toho, ako efektívne sa teplo odvádza, ale aj od toho, ako konzistentne funguje chladiaca platňa po tisíckach prevádzkových hodín.
