ИГБТ и СиЦ модули у инвертерима често раде изнад 200 В/цм². Алуминијумска хладна плоча може се борити да шири топлоту довољно брзо. Али чак и хладна плоча од чистог бакра неће успети ако унутрашња ребра нису поуздано спојена.
Овај чланак објашњава зашто смо изабраливакуумско лемљење са 72%Аг – 28%Цу додатним металомза наш бакарни водени блок и како преживљава тест притиска од 6 Бара.
1. Проблем са меким лемом или лемљењем бакра на бакру
Меки лем (на бази коситреног олова):
Ниска топлотна проводљивост (~60 В/(м·К)) ствара уско грло на споју.
Ниска тачка топљења и слаба отпорност на пузање – спојеви лабаве под термичким циклусом.
Бакља (пламен) лемљена у ваздуху:
Бакар брзо оксидира на високој температури.
Слој оксида спречава да додатни метал навлажи површину, остављајући празнине.
Није поновљиво за сложене геометрије савијених пераја.
Обе методе доводе до цурења или високе топлотне отпорности након месеци у вибрирајућем ЕВ окружењу.
2. Заштовакуумско лемљењеје другачије
Користимо вакуумску пећ са притиском испод 10⁻³ Па.
Нема кисеоника → нема бакарног оксида → додатни метал влажи сваку површину.
Равномерна расподела топлоте → минимално изобличење танких ребара.
Лемљени спојеви су чисти, сјајни и конзистентни од серије до серије.
3. Зашто 72Аг28Цу (сребро-бакар) додатни метал?
Ово је скоро еутектичка легура (топи се око 780 степени). Надмашује друга пунила за склопове од чистог бакра:
* Топлотна проводљивост ≈ 380 В/(м·К)– веома близу чистог бакра. Лемљени спој не постаје врућа тачка.
* Одлично влажење бакра– растопљени 72Аг28Цу тече у отворе до 0,05 мм, испуњавајући у потпуности корен савијених пераја.
* Висока чврстоћа зглоба– затезна чврстоћа 300–400 МПа, много већа од меког лема. Ово омогућава хладној плочи да држи притисак од 6 Бара без деформације.
* Галванска компатибилност– сребро и бакар имају сличан потенцијал електроде у расхладној течности гликол-вода, тако да нема убрзане корозије.
4.Како наносимо четири слоја пунила за лемљење – који одговара наслагама од пет слојева
Наш водени блок није једноставна кутија. Грађена је одпет бакарних слојева(од дна до врха):
-Основна плоча
-Развојна плоча (одваја поређане пераје од пресавијених пераја)
-Поклопац (кућиште)
Измеђусваки суседни парод ових слојева постављамо лим 72Аг28Цу пунила за лемљење. То значичетири слоја додатног металаукупно. Тада је цео снопвакуум лемљењеу једном циклусу.
Током лемљења, растопљено пунило влажи обе површине сваког слоја и потпуно заптива сваки интерфејс. Овај метод ствара јаку, непропусну везу на свим унутрашњим преградама – укључујући зону савијеног пераја, зону распоређених пераја и повратни канал. Није потребан посебан корак лемљења за сваки сет пераја.
5. Валидација: Тест притиска од 6 бара, 10 минута
Свака готова хладна плоча се тестира сувим азотом на6 бара (600 кПа)за 10 минута.
Прихватљиви пад притиска: < 0,05 Бар
Нема видљивих или мерљивих трајних деформација.
Зашто 6Бар?
Типични систем за хлађење ЕВ ради на 1,5–2,5 бара. 6Бар даје 2–3к сигурносну маргину – довољно да преживи водени чекић, промене надморске висине и дуготрајно старење.
Полагање овог теста доказује да су спојеви који су лемљени вакуумом заиста непропусни и да бакарна структура може да издржи унутрашњи притисак.
Резиме и следећи кораци
Чисти бакархладна плочаиспоручује свој топлотни потенцијал само кадасваки спој је поуздан. Вакумско лемљење са 72Аг28Цу металом за пуњење (нанесено у четири слоја) даје нам високу топлотну проводљивост, механичку чврстоћу и непропусни склоп који пролази тестирање од 6 Бара.
За детаљан дизајн путање протока – како користимо пресавијена ребра и поређана пераја за издвајање топлоте – прочитајте наш други чланак:
Преклопљено перо наспрам распоређено перо: Дизајн протока течне хладне плоче
