غالبًا ما تعمل وحدات IGBT وSiC في العاكسات بأكثر من 200 واط/سم². يمكن للوحة الألومنيوم الباردة أن تواجه صعوبة في نشر الحرارة بسرعة كافية. ولكن حتى اللوحة الباردة النحاسية النقية سوف تفشل إذا لم يتم ربط الزعانف الداخلية بشكل موثوق.
تشرح هذه المقالة سبب اختيارنالحام مختلط بـ 72% Ag - 28% حشو معدنيلكتلة الماء النحاسية الخاصة بنا، وكيف نجت من اختبار ضغط 6 بار.
1. مشكلة اللحام الناعم أو اللحام بالشعلة على النحاس
لحام ناعم (يعتمد على القصدير والرصاص):
تؤدي الموصلية الحرارية المنخفضة (~60 واط/(م·ك)) إلى حدوث اختناق عند المفصل.
نقطة انصهار منخفضة ومقاومة ضعيفة للزحف - ترتخي المفاصل تحت التدوير الحراري.
الشعلة (لهب) مختلط في الهواء:
يتأكسد النحاس بسرعة عند درجة حرارة عالية.
تمنع طبقة الأكسيد معدن الحشو من ترطيب السطح، مما يترك فراغات.
غير قابل للتكرار بالنسبة للهندسة المعقدة ذات الزعانف المطوية.
تؤدي كلتا الطريقتين إلى حدوث تسربات أو مقاومة حرارية عالية بعد أشهر في بيئة EV مهتزة.
2. لماذالحام فراغمختلف
نستخدم فرنًا مفرغًا بضغط أقل من 10⁻³ Pa.
لا يوجد أكسجين ← لا يوجد أكسيد النحاس ← يبلل معدن الحشو كل سطح.
توزيع متساوي للحرارة ← الحد الأدنى من تشويه الزعانف الرقيقة.
تكون الوصلات النحاسية نظيفة ولامعة ومتسقة من دفعة إلى أخرى.
3. لماذا 72Ag28Cu (الفضة والنحاس) حشو المعدن؟
هذه سبيكة قريبة من الانصهار (تذوب حوالي 780 درجة). يتفوق على الحشوات الأخرى للتجمعات النحاسية النقية:
* الموصلية الحرارية ≈ 380 واط/(م·ك)- قريب جدًا من النحاس النقي. لا يصبح المفصل النحاسي نقطة ساخنة.
* ترطيب ممتاز على النحاس- يتدفق 72Ag28Cu المنصهر إلى فجوات ضيقة تصل إلى 0.05 مم، مما يملأ جذر الزعانف المطوية بالكامل.
*قوة المفاصل العالية- قوة الشد 300-400 ميجا باسكال، أعلى بكثير من اللحام الناعم. وهذا يسمح للوحة الباردة بتحمل ضغط 6 بار بدون تشوه.
* التوافق الجلفاني– تتمتع الفضة والنحاس بإمكانية إلكترود مماثلة في مبرد ماء الجليكول، لذلك لا يحدث تآكل متسارع.
4.كيف نطبق أربع طبقات من حشو النحاس - بما يتوافق مع المجموعة المكونة من خمس طبقات
كتلة المياه لدينا ليست صندوقًا بسيطًا. تم بناؤه منخمس طبقات من النحاس(من الأسفل إلى الأعلى):
-لوحة القاعدة
-لوحة الفصل (تفصل الزعانف المتداخلة عن الزعانف المطوية)
-الغطاء (المبيت)
بينكل زوج مجاورمن هذه الطبقات نضع ورقة من حشو النحاس 72Ag28Cu. وهذا يعنيأربع طبقات من المعدن الحشوفي المجموع. المكدس بأكمله هو بعد ذلكفراغ ملحومةفي دورة واحدة.
أثناء عملية اللحام بالنحاس، تعمل مادة الحشو المنصهرة على ترطيب سطحي كل طبقة وتغلق كل واجهة بشكل كامل. تعمل هذه الطريقة على إنشاء رابطة قوية مانعة للتسرب عبر جميع الأقسام الداخلية - بما في ذلك منطقة الزعانف المطوية ومنطقة الزعانف المتداخلة وقناة العودة. ليست هناك حاجة إلى خطوة لحام منفصلة لكل مجموعة زعانف.
5. التحقق من الصحة: اختبار ضغط 6 بار، 10 دقائق
يتم اختبار كل لوحة باردة جاهزة باستخدام النيتروجين الجاف في درجة حرارة 100 درجة مئوية6 بار (600 كيلو باسكال)لمدة 10 دقائق.
انخفاض الضغط المقبول: <0.05 بار
لا يوجد تشوه دائم مرئي أو قابل للقياس.
لماذا 6Bar؟
يعمل نظام التبريد النموذجي للمركبة الكهربائية بضغط 1.5–2.5 بار. 6Bar مما يوفر هامش أمان يتراوح بين 2 إلى 3 أضعاف - وهو ما يكفي لتحمل المطرقة المائية وتغيرات الارتفاع والشيخوخة على المدى الطويل.
يثبت اجتياز هذا الاختبار أن الوصلات النحاسية المفرغة مانعة للتسرب حقًا وأن الهيكل النحاسي يمكنه تحمل الضغط الداخلي.
ملخص والخطوات التالية
نحاس نقيلوحة باردةلا يسلم إمكاناته الحرارية إلا عندماكل مشترك موثوق به. يمنحنا اللحام الفراغي باستخدام معدن الحشو 72Ag28Cu (المطبق في أربع طبقات) توصيلًا حراريًا عاليًا وقوة ميكانيكية وتجميعًا مانعًا للتسرب يجتاز اختبار 6Bar.
للحصول على تصميم مفصل لمسار التدفق - كيف نستخدم الزعانف المطوية والزعانف المتداخلة لاستخراج الحرارة - اقرأ مقالتنا الثانية:
الزعنفة المطوية مقابل الزعنفة المتداخلة: تصميم تدفق اللوحة الباردة السائلة
