Els mòduls IGBT i SiC dels inversors sovint funcionen per sobre de 200 W/cm². Una placa freda d'alumini pot lluitar per propagar la calor amb prou rapidesa. Però fins i tot una placa freda de coure pur fallarà si les aletes internes no s'uneixen de manera fiable.
Aquest article explica per què vam triarsoldadura al buit amb metall d'aportació 72%Ag - 28%Cuper al nostre bloc d'aigua de coure i com sobreviu a una prova de pressió de 6 bars.
1. El problema amb la soldadura suau o la soldadura amb torxa sobre coure
Soldadura suau (a base de plom d'estany):
La baixa conductivitat tèrmica (~60 W/(m·K)) crea un coll d'ampolla a l'articulació.
Baix punt de fusió i poca resistència a la fluïdesa: les juntes s'aflueixen sota el cicle tèrmic.
Soldadura amb torxa (flama) a l'aire:
El coure s'oxida ràpidament a alta temperatura.
La capa d'òxid evita que el metall d'aportació mulli la superfície, deixant buits.
No es pot repetir per a geometries complexes d'aletes plegades.
Tots dos mètodes provoquen fuites o una alta resistència tèrmica després de mesos en un entorn EV vibrant.
2. Per quèsoldadura al buités diferent
Utilitzem un forn de buit amb una pressió inferior a 10⁻³ Pa.
Sense oxigen → sense òxid de coure → el metall de farciment mulla totes les superfícies.
Distribució uniforme de la calor → distorsió mínima de les aletes primes.
Les juntes de soldadura estan netes, brillants i consistents d'un lot a un altre.
3. Per què 72Ag28Cu (plata-coure) metall de farciment?
Aquest és un aliatge gairebé eutèctic (es fon al voltant de 780 graus). Supera altres farcits per a conjunts de coure pur:
* Conductivitat tèrmica ≈ 380 W/(m·K)– molt proper al coure pur. La junta soldada no es converteix en un punt calent.
* Excel·lent humectació sobre coure- El 72Ag28Cu fos flueix a buits tan estrets com 0,05 mm, omplint completament l'arrel de les aletes plegades.
* Alta resistència de les articulacions- Resistència a la tracció 300–400 MPa, molt superior a la soldadura suau. Això permet que la placa freda mantingui una pressió de 6 bar sense deformació.
* Compatibilitat galvànica- La plata i el coure tenen un potencial d'elèctrode similar en el refrigerant d'aigua de glicol, de manera que no s'accelera la corrosió.
4.Com apliquem quatre capes de farciment de soldadura, coincidint amb la pila de cinc capes
El nostre bloc d'aigua no és una simple caixa. Està construït a partir decinc capes de coure(de baix a dalt):
-Placa base
-Capa d'aletes offset amb llança
-Placa de separació (separa les aletes esglaonades de les aletes plegades)
-Coberta (habitatge)
Entrecada parella adjacentd'aquestes capes col·loquem una làmina de farcit de soldadura 72Ag28Cu. Això vol dirquatre capes de metall d'aportacióen total. Tota la pila és llavorssoldada al buiten un cicle.
Durant la soldadura, el farciment fos mulla les dues superfícies de cada capa i segella completament totes les interfícies. Aquest mètode crea una unió forta i estanca a totes les particions internes, inclosa la zona d'aleta plegada, la zona d'aleta esglaonada i el canal de retorn. No es necessita cap pas de soldadura independent per a cada conjunt d'aletes.
5. Validació: prova de pressió 6Bar, 10 minuts
Cada placa freda acabada es prova amb nitrogen sec a6 bar (600 kPa)durant 10 minuts.
Caiguda de pressió acceptable: < 0,05 Bar
No hi ha deformació permanent visible o mesurable.
Per què 6Bar?
El sistema de refrigeració típic dels vehicles elèctrics funciona a 1,5-2,5 bar. 6Bar ofereix un marge de seguretat de 2-3x, suficient per sobreviure als cops d'ariet, als canvis d'altitud i a l'envelliment a llarg termini.
Superar aquesta prova demostra que les juntes soldades al buit són realment estanques i que l'estructura de coure pot suportar la pressió interna.
Resum i passos següents
Un coure purplat frednomés ofereix el seu potencial tèrmic quancada articulació és fiable. La soldadura al buit amb metall d'aportació 72Ag28Cu (aplicat en quatre capes) ens proporciona una alta conductivitat tèrmica, resistència mecànica i un conjunt estanc que supera les proves de 6Bar.
Per obtenir un disseny detallat del camí de flux (com utilitzem aletes plegades i aletes esglaonades per extreure calor), llegiu el nostre segon article:
Aleta plegada vs aleta esglaonada: disseny de flux de placa líquida freda
