Kiểm soát chất lượng của tấm lạnh đồng hàn chân không để làm mát IGBT
Trong các bài viết trước, chúng ta đã thảo luận về thiết kế bên trong củatấm lạnh đồng hàn chân không, bao gồm cảcấu trúc vây gấp, cấu trúc vây bùvà lý do chọn đồng nguyên chất và hợp kim đồng hàn bạc{0}}.
Tuy nhiên, có một đường dẫn dòng chảy nội bộ hiệu quả chỉ là một phần của giải pháp.
Đối với mô-đun IGBT và các thiết bị điện tử công suất cao-cao khác, hiệu suất nhiệt cuối cùng cũng phụ thuộc rất nhiều vào hai yếu tố thường bị bỏ qua:
* Độ phẳng của bề mặt lắp đặt
* Độ tin cậy bịt kín của kênh làm mát
Ngay cả một tấm lạnh được thiết kế tốt cũng có thể bị giảm hiệu suất nếu bề mặt tiếp xúc không đủ phẳng hoặc nếu cấu trúc hàn vảy cứng không thể chịu được áp suất lâu dài và chu trình nhiệt.
Đây là lý do tại sao mỗi tấm lạnh đều phải trải qua quá trình gia công cuối cùng và kiểm tra áp suất trước khi xuất xưởng.
Tại sao chúng tôi thực hiện cắt ruồi sau khi hàn chân không
Trong thời gianquá trình hàn chân không,cụm đồng được nung nóng đến nhiệt độ cao và sau đó làm nguội trở lại nhiệt độ phòng.
Mặc dù quá trình này được kiểm soát cẩn thận nhưng vẫn có thể xảy ra một lượng biến dạng nhỏ. Trong một số trường hợp, cặn hàn nhỏ cũng có thể còn sót lại trên bề mặt lắp đặt.
Đối với nhiều bộ phận cơ khí, đây có thể không phải là vấn đề lớn.
Tuy nhiên, đối với tấm lạnh IGBT, độ phẳng bề mặt ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng chịu nhiệt.
Để khôi phục lại bề mặt lắp đặt, chúng tôi thực hiện cắt bay sau khi hàn.
Cắt bay là một quy trình gia công sử dụng một công cụ cắt một điểm-để tạo ra một bề mặt rất phẳng trên một khu vực rộng lớn.
Sau khi cắt bay, chúng tôi kiểm soát độ phẳng của bề mặt lắp trong khoảng 0,05 mm trên toàn bộ khu vực tiếp xúc. Chúng tôi cũng giới hạn chênh lệch chiều cao giữa cạnh và tâm bề mặt ở mức dưới 0,01 mm để đảm bảo áp lực tiếp xúc đồng đều khi lắp đặt mô-đun IGBT.
Các giá trị này dựa trên hiệu suất vật liệu giao diện nhiệt thực tế chứ không phải là mục tiêu sản xuất tùy ý.
Hầu hết mỡ tản nhiệt và vật liệu thay đổi pha có thể bù đắp cho những khoảng trống nhỏ trên bề mặt, nhưng khi khoảng cách trở nên quá lớn, các túi khí vẫn tồn tại giữa mô-đun và tấm lạnh. Vì không khí dẫn nhiệt rất kém nên điện trở nhiệt tiếp xúc tăng lên đáng kể. Kết quả là nhiệt độ tiếp giáp cao hơn và hiệu suất làm mát giảm.
Tại sao độ phẳng của cạnh cũng quan trọng
Khi bàn về độ phẳng, nhiều người chỉ tập trung vào tâm của bề mặt lắp đặt.
Trong thực tế, điều kiện cạnh cũng quan trọng không kém.
Nếu các cạnh được bo tròn hoặc thấp hơn tâm một chút sau khi gia công, mô-đun IGBT chỉ có thể tiếp xúc với một phần bề mặt tấm nguội.
Điều này có thể tạo ra lực kẹp không đồng đều và truyền nhiệt không đều trên tấm đế mô-đun.
Theo thời gian, các điểm nóng cục bộ có thể phát triển, đặc biệt là trong các ứng dụng có công suất cao.
Vì lý do này, chúng tôi kiểm tra cả độ phẳng tổng thể và chất lượng cạnh trong quá trình sản xuất.
Mục đích là để đảm bảo rằng toàn bộ bề mặt lắp đặt có thể đạt được áp suất tiếp xúc đồng đều sau khi lắp ráp.
Mỗi tấm lạnh đều được kiểm tra áp suất
Sau khi hoàn thành gia công, mỗi tấm nguội thành phẩm sẽ trải qua quá trình kiểm tra áp suất trước khi xuất xưởng. Thử nghiệm được thực hiện bằng cách sử dụng nitơ khô ở áp suất 6 Bar và áp suất được duy trì trong 10 phút. Để vượt qua quá trình kiểm tra, độ giảm áp suất phải duy trì dưới 0,05 Bar trong suốt quá trình thử nghiệm, không có rò rỉ rõ ràng và không có biến dạng vĩnh viễn của cấu trúc.
Thử nghiệm này xác minh cả tính toàn vẹn của các mối nối hàn và độ bền của cấu trúc tổng thể.
Tại sao chúng tôi thử nghiệm ở 6 Bar
Hầu hết các hệ thống làm mát EV hoạt động ở áp suất dưới 6 Bar.
Áp suất vòng chất làm mát điển hình thường vào khoảng 1,5 đến 2,5 Bar trong quá trình hoạt động bình thường.
Thử nghiệm ở áp suất cao hơn sẽ cung cấp thêm giới hạn an toàn cho các điều kiện thực tế-như:
* Biến động áp suất trong quá trình vận hành
* Sự giãn nở và co lại nhiệt
* Độ rung của xe
* Lão hóa lâu dài
Nói cách khác, tấm lạnh được kiểm tra ngoài điều kiện làm việc bình thường để đảm bảo hiệu suất đáng tin cậy trong suốt thời gian sử dụng.
Đối với các cụm được hàn bằng chân không, quá trình kiểm tra áp suất cũng xác nhận rằng các mối nối được hàn nhiều lớp đã được bịt kín hoàn toàn.
Tại sao thiết kế này hoạt động tốt cho bộ biến tần EV
Bộ biến tần lực kéo tạo ra nhiệt đáng kể trong một khu vực tương đối nhỏ.
Để duy trì hiệu suất và độ tin cậy, hệ thống làm mát phải loại bỏ nhiệt hiệu quả trong khi vẫn duy trì sự phân bổ nhiệt độ đồng đều nhất có thể.
Một số tính năng của tấm lạnh này góp phần vào mục tiêu đó.
Khả năng truyền nhiệt cao
Đồng nguyên chất có độ dẫn nhiệt khoảng 400 W/(m·K), cho phép nhiệt lan truyền nhanh chóng từ tấm đế IGBT vào cấu trúc làm mát.
Phần cánh tản nhiệt gấp làm tăng diện tích bề mặt bên trong, trong khi phần cánh tản nhiệt bù đắp thúc đẩy sự trộn lẫn và nhiễu loạn chất làm mát mạnh hơn.
Cùng nhau, chúng giúp giảm khả năng chịu nhiệt tổng thể.
Phân phối nhiệt độ đồng đều hơn
Cửa nạp-trung tâm và đường dẫn dòng đối xứng giúp phân phối chất làm mát đồng đều hơn trên bề mặt làm mát.
Điều này có thể làm giảm sự thay đổi nhiệt độ giữa các khu vực khác nhau của mô-đun và cải thiện sự cân bằng nhiệt tổng thể.
Cấu trúc cơ khí đáng tin cậy
Tấm nguội sử dụng hàn chân không bằng hợp kim độn đồng 72Ag28Cu bạc{2}} thay vì chất kết dính hoặc chất hàn mềm.
Kết quả là một mối nối hoàn toàn bằng kim loại có độ bền kết cấu cao và độ ổn định lâu dài-tốt.
Kết hợp với thử nghiệm áp suất, điều này mang lại sự tự tin hơn nữa cho các ứng dụng công nghiệp và ô tô có yêu cầu khắt khe.
Kiểm tra chất lượng điển hình
Là một phần của quy trình sản xuất tiêu chuẩn, chúng tôi thực hiện:
* Kiểm tra độ phẳng bề mặt
* Kiểm tra chất lượng cạnh
*6 Kiểm tra áp suất bar
* Ghi lại sự sụt giảm áp suất
Đối với những khách hàng yêu cầu xác nhận bổ sung, chúng tôi cũng có thể sắp xếp các bài kiểm tra chu trình nhiệt, kiểm tra độ rung ngẫu nhiên, kiểm tra xung áp suất và các đánh giá độ tin cậy-cụ thể cho ứng dụng khác dựa trên môi trường vận hành.
Trong khi các cấu trúc vây bên trong thường nhận được nhiều sự chú ý nhất, thì quá trình gia công và thử nghiệm cuối cùng cũng quan trọng không kém.
Trong nhiều ứng dụng làm mát{0}}công suất cao, độ tin cậy lâu dài không chỉ phụ thuộc vào mức độ loại bỏ nhiệt hiệu quả mà còn phụ thuộc vào mức độ ổn định của tấm lạnh sau hàng nghìn giờ hoạt động.
