IGBT Soğutma için Vakumla Lehimlenmiş Bakır Soğuk Plakaların Kalite Kontrolü
Önceki yazılarımızda bunun iç tasarımını tartışmıştık.vakum lehimli bakır soğuk plakadahil olmak üzerekatlanmış kanat yapısı, ofset kanat yapısıve saf bakır ve gümüş-bakır lehimleme alaşımının seçilmesinin nedenleri.
Ancak verimli bir iç akış yoluna sahip olmak çözümün yalnızca bir parçasıdır.
IGBT modülleri ve diğer yüksek{0}güçlü elektronik cihazlar için nihai termal performans aynı zamanda büyük ölçüde genellikle göz ardı edilen iki faktöre de bağlıdır:
* Montaj yüzeyinin düzlüğü
* Soğutma kanalının sızdırmazlık güvenilirliği
Temas yüzeyi yeterince düz değilse veya lehimli yapı uzun süreli basınca ve termal döngüye- dayanamazsa, iyi-tasarlanmış bir soğuk plaka bile performansını kaybedebilir.
Bu nedenle her soğuk levha sevkiyattan önce son işleme ve basınç testinden geçer.
Neden Vakumlu Lehimleme Sonrası Uçlu Kesim Yapıyoruz?
sırasındavakumlu lehimleme işlemi,bakır düzeneği yüksek bir sıcaklığa ısıtılır ve ardından tekrar oda sıcaklığına soğutulur.
Süreç dikkatli bir şekilde kontrol edilse de, küçük miktarlarda distorsiyon yine de meydana gelebilir. Bazı durumlarda montaj yüzeyinde küçük lehim kalıntıları da kalabilir.
Birçok mekanik parça için bu önemli bir sorun olmayabilir.
Ancak IGBT soğuk plaka için yüzey düzlüğü termal direnci doğrudan etkiler.
Montaj yüzeyini eski haline getirmek için lehimlemeden sonra uçarak kesme işlemi yapıyoruz.
Uçarak kesme, geniş bir alanda çok düz bir yüzey oluşturmak için tek-noktalı kesme takımının kullanıldığı bir işleme işlemidir.
Uçarak kesme işleminden sonra montaj yüzeyinin düzlüğünü tüm temas alanı boyunca 0,05 mm dahilinde kontrol ediyoruz. Ayrıca IGBT modülü takıldığında eşit temas basıncı sağlamak için yüzeyin kenarı ile merkezi arasındaki yükseklik farkını 0,01 mm'den az olacak şekilde sınırlandırıyoruz.
Bu değerler, keyfi üretim hedeflerinden ziyade pratik termal arayüz malzemesi performansına dayanmaktadır.
Çoğu termal gres ve faz-değişim malzemesi küçük yüzey boşluklarını telafi edebilir, ancak boşluk çok büyüdüğünde modül ile soğuk plaka arasında hava cepleri kalır. Hava çok zayıf bir termal iletken olduğundan temas termal direnci önemli ölçüde artar. Sonuç, daha yüksek bağlantı sıcaklıkları ve düşük soğutma performansıdır.
Kenar Düzlüğü Neden Önemlidir?
Düzlük tartışılırken çoğu kişi yalnızca montaj yüzeyinin merkezine odaklanır.
Gerçekte kenar koşulları da aynı derecede önemlidir.
İşleme sonrasında kenarlar yuvarlatılmışsa veya merkezden biraz aşağıdaysa, IGBT modülü soğuk plaka yüzeyinin yalnızca bir kısmına temas edebilir.
Bu, modül taban plakası boyunca eşit olmayan sıkma kuvvetlerine ve eşit olmayan ısı transferine neden olabilir.
Zamanla, özellikle yüksek güçlü uygulamalarda-yerelleştirilmiş sıcak noktalar gelişebilir.
Bu nedenle üretim sırasında hem genel düzlüğü hem de kenar kalitesini kontrol ediyoruz.
Amaç, montaj sonrasında tüm montaj yüzeyinin eşit temas basıncına ulaşabilmesini sağlamaktır.
Her Soğuk Plaka Basınç Testinden Geçirilir
İşleme tamamlandıktan sonra, bitmiş her soğuk plaka, sevkıyattan önce bir basınç testine tabi tutulur. Test, 6 Bar basınçta kuru nitrojen kullanılarak gerçekleştirilir ve basınç 10 dakika süreyle korunur. Muayeneden geçebilmek için basınç düşüşünün test boyunca 0,05 Bar'ın altında kalması, görünür bir sızıntı olmaması ve yapıda kalıcı bir deformasyon olmaması gerekir.
Bu test, hem sert lehimli bağlantıların bütünlüğünü hem de genel yapının gücünü doğrular.
Neden 6 Bar'da Test Yapıyoruz?
Çoğu EV soğutma sistemi 6 Bar'ın oldukça altındaki basınçlarda çalışır.
Normal çalışma sırasında tipik soğutma sıvısı döngüsü basıncı genellikle 1,5 ila 2,5 Bar civarındadır.
Daha yüksek basınçta test yapmak, aşağıdaki gibi gerçek-dünya koşulları için ek güvenlik marjı sağlar:
* Çalışma sırasında basınç dalgalanmaları
* Termal genleşme ve daralma
* Araç titreşimi
* Uzun-vadeli yaşlanma
Başka bir deyişle, soğuk plaka, hizmet ömrü boyunca güvenilir performans sağlamak için normal çalışma koşullarının ötesinde test edilir.
Vakumla lehimlenmiş düzenekler için basınç testi aynı zamanda çok-katmanlı lehimli bağlantıların tamamen sızdırmaz olduğunu da doğrular.
Bu Tasarım EV İnverterleri İçin Neden İyi Çalışıyor?
Çekiş invertörleri nispeten küçük bir alanda önemli miktarda ısı üretir.
Performansı ve güvenilirliği korumak için soğutma sisteminin, sıcaklık dağılımını mümkün olduğunca eşit tutarken ısıyı verimli bir şekilde uzaklaştırması gerekir.
Bu soğuk plakanın çeşitli özellikleri bu amaca katkıda bulunuyor.
Yüksek Isı Akısı Yeteneği
Saf bakır, yaklaşık 400 W/(m·K) termal iletkenlik sunarak ısının IGBT taban plakasından soğutma yapısına hızla yayılmasını sağlar.
Katlanmış kanatçık bölümü iç yüzey alanını arttırırken, ofset kanatçık bölümü daha güçlü soğutma sıvısı karışımını ve türbülansı destekler.
Birlikte genel termal direncin azaltılmasına yardımcı olurlar.
Daha Düzgün Sıcaklık Dağılımı
Ortadan-beslenen giriş ve simetrik akış yolu, soğutma sıvısının soğutma yüzeyi boyunca daha eşit şekilde dağıtılmasına yardımcı olur.
Bu, modülün farklı alanları arasındaki sıcaklık farkını azaltabilir ve genel termal dengeyi iyileştirebilir.
Güvenilir Mekanik Yapı
Soğuk plaka, yapıştırıcılar veya yumuşak lehim yerine 72Ag28Cu gümüş-bakır dolgu alaşımıyla vakumlu lehimleme kullanır.
Sonuç, yüksek yapısal dayanıma ve iyi-uzun vadeli stabiliteye sahip tamamen metalik bir bağlantıdır.
Basınç testiyle birlikte bu, zorlu otomotiv ve endüstriyel uygulamalar için ek güven sağlar.
Tipik Kalite Kontrolleri
Standart üretim sürecimizin bir parçası olarak şunları gerçekleştiriyoruz:
*Yüzey düzlüğü muayenesi
* Kenar kalite kontrolü
*6 Bar basınç testi
*Basınç düşüşü kaydı
Ek doğrulamaya ihtiyaç duyan müşteriler için, çalışma ortamına bağlı olarak termal döngü testleri, rastgele titreşim testleri, basınç darbe testleri ve diğer uygulamaya-özel güvenilirlik değerlendirmeleri de düzenleyebiliriz.
İç kanatçık yapıları çoğu zaman en fazla ilgiyi çekse de, son işleme ve test süreçleri de aynı derecede önemlidir.
Pek çok yüksek-güçlü soğutma uygulamasında, uzun-vadeli güvenilirlik yalnızca ısının ne kadar etkili bir şekilde uzaklaştırıldığına değil, aynı zamanda soğuk plakanın binlerce çalışma saatinden sonra ne kadar tutarlı performans gösterdiğine de bağlıdır.
