Heat Sink na Gawa sa Copper Aluminum para sa High-Power IGBT Cooling

Ang mga high-power IGBT module ay malawakang ginagamit sa power electronics, renewable energy systems, industrial drives, traction systems, energy storage equipment, at high-voltage power conversion devices. Habang ginagamit, ang mga IGBT module ay nakakabuo ng malaking dami ng init. Kung ang init na ito ay hindi maalis nang mahusay, ang temperatura ng junction ay maaaring mabilis na tumaas, na humahantong sa pagbaba ng kahusayan, thermal stress, power derating, o kahit na pagkabigo ng module.

Para sa maraming aplikasyon na may mataas na kapangyarihan, ang isang lababo ng init na tubo ay kadalasang isinasaalang-alang dahil ang mga heat pipe ay maaaring maglipat ng init nang mahusay sa isang tiyak na distansya. Gayunpaman, sa malupit na mga kapaligiran tulad ng mga kondisyon sa labas, mataas na humidity, mataas na altitude, at mababang temperatura, ang mga solusyon sa pagpapalamig na nakabatay sa heat pipe ay maaaring maharap sa mga panganib sa pagiging maaasahan. Ang working fluid ng heat pipe ay maaaring magyelo sa napakalamig na kapaligiran, at ang selyadong istraktura ng tubo ay maaaring magdusa mula sa pagtagas o pangmatagalang pagbaba ng pagganap.

Upang malutas ang mga problemang ito, bumuo si Kingka ng isang heat sink na hinang na tanso-aluminyo na nakabatay sa tansong base plate, aluminum skived fins, at high-temperature panghinang na pandikit bonding technology. Iniiwasan ng istrukturang ito ang paggamit ng mga heat pipe at umaasa sa solid-state heat conduction sa pamamagitan ng mga materyales na tanso at aluminyo, na nag-aalok ng mas matatag at maaasahang solusyon sa paglamig ng IGBT para sa malupit na mga kondisyon sa pagtatrabaho.

Bakit ang high-power IGBT cooling ay isang kritikal na hamon sa disenyo

Ang mga IGBT module ay mga pangunahing bahagi ng kuryente sa maraming sistemang elektrikal. Nagpapalit ang mga ito ng mataas na boltahe at mataas na kuryente, na nangangahulugang nakakagawa sila ng malaking init habang ginagamit. Kapag ang init ay hindi mailipat nang mabilis palayo sa module, tumataas ang temperatura ng aparato at nakakaapekto sa parehong pagganap at tagal ng buhay.

Sa totoong mga aplikasyon, ang pamamahala ng thermal ng IGBT ay hindi lamang tungkol sa pagbabawas ng temperatura. Karaniwang pinapahalagahan ng mga customer ang ilang mas malalalim na isyu:

• Paano bawasan ang mga lokal na hot spot sa ilalim ng igbt module

• Paano mapapabuti ang pagkalat ng init sa buong base ng heat sink

• kung paano mapanatili ang matatag na pagganap ng paglamig sa mga panlabas na kapaligiran

• paano maiwasan ang mga panganib ng pagtagas, pagyeyelo, at pagpapanatili

• kung paano balansehin ang kapasidad ng pagpapalamig, pagiging maaasahan ng istruktura, timbang, at gastos

• kung paano bumuo ng isang pasadyang heat sink na tumutugma sa aktwal na espasyo ng pag-install

Dahil dito, ang isang karaniwang aluminum heat sink ay kadalasang hindi sapat para sa mga high-power na aplikasyon ng IGBT. Kinakailangan ang isang mas maaasahang pasadyang istraktura ng heat sink.

mga karaniwang problema ng mga heat sink ng heat pipe sa malupit na kapaligiran

Ang mga heat sink na gawa sa heat pipe ay maaaring maging epektibo sa maraming kontroladong kapaligiran. Gayunpaman, para sa mga panlabas na aplikasyon at mga aplikasyon sa matinding kondisyon, maaari itong lumikha ng mga teknikal na panganib na hindi maaaring balewalain.

1. panganib ng pagyeyelo sa mga kapaligirang mababa ang temperatura

Ang isang heat pipe ay naglalaman ng working fluid sa loob ng selyadong tubo. Sa mga kapaligirang mababa ang temperatura, ang panloob na pluidong ito ay maaaring magyelo. Kapag nangyari na ang pagyeyelo, ang dami ng pluido ay maaaring lumawak at makapinsala sa panloob na istruktura ng heat pipe. Sa mga malalang kaso, maaaring pumutok ang tubo, na nagiging sanhi ng pagkabigo ng buong heat transfer tungkulin.

Para sa mga high-power IGBT system na ginagamit sa malalamig na rehiyon, mga outdoor power station, kagamitang nasa mataas na lugar, o mga kondisyon ng pagpapatakbo sa taglamig, ito ay isang pangunahing alalahanin sa pagiging maaasahan.

2. panganib ng pagtagas at pagkabigo ng pagbubuklod

Ang isang heat pipe ay nakadepende sa isang selyadong istruktura. Kung ang sealing area ay tumanda, pumutok, o nasisira dahil sa pangmatagalang vibration, humidity, thermal cycling, o mechanical stress, maaaring tumagas ang internal working fluid. Kapag nagkaroon ng tagas, mawawalan ng kakayahan ang heat pipe na maglipat ng init.

Para sa pagpapalamig ng power electronics, ang ganitong uri ng pagkabigo ay maaaring hindi madaling matukoy sa maagang yugto, ngunit maaari itong direktang makaapekto sa kaligtasan at pagiging maaasahan ng buong sistema.

3. pagbaba ng pagganap sa pangmatagalang paggamit

Ang pagganap ng paglipat ng init ng isang heat pipe ay nakasalalay sa panloob na sirkulasyon ng working fluid, istruktura ng wick, at pagbabago ng phase ng singaw-likido. Sa ilalim ng malupit na mga kondisyon sa pagtatrabaho, ang pangmatagalang thermal cycling at mechanical stress ay maaaring makabawas sa katatagan ng pagganap.

Kaya naman, para sa ilang proyekto sa pagpapalamig gamit ang IGBT sa mga mahirap na kondisyon, ang isang solidong conduction heat sink na walang internal working fluid ay maaaring maging mas maaasahang pagpipilian.

konsepto ng disenyo ng heat sink na hinang na tanso-aluminyo

Ang heat sink na hinang na tanso-aluminyo ay dinisenyo upang lutasin ang mga problema sa pagiging maaasahan ng mga heat pipe-based cooling system. Sa halip na gumamit ng internal fluid circulation, ang heat sink ay gumagamit ng tansong base plate para sa pagkalat ng init at aluminum fins para sa heat dissipation.

Mabilis na sinisipsip at ikinakalat ng tansong base plate ang init mula sa IGBT module, habang pinapataas naman ng aluminum fin structure ang heat dissipation area at inililipat ang init sa nakapaligid na hangin.

Pinagsasama ng disenyo na ito ang mga bentahe ng tanso at aluminyo:

• Ang tanso ay nagbibigay ng mahusay na thermal conductivity at pagkalat ng init

• Ang aluminyo ay nagbibigay ng magaan na istraktura at malawak na pagwawaldas ng init

• Pinapabuti ng solder bonding ang interface contact sa pagitan ng tanso at aluminyo

• Ang kawalan ng heat pipe ay nangangahulugang walang pagyeyelo, walang tagas, at mas mataas na pagiging maaasahan sa kapaligiran

Ang istrukturang ito ay lalong angkop para sa high-power IGBT cooling, mga elektronikong pang-kapangyarihan sa labas cooling, at mga customized na solusyon sa thermal management na ginagamit sa malupit na kapaligiran.

mga parameter ng pangunahing istraktura ng heat sink na tanso-aluminyo

Ang istruktura ng heat sink ay dinisenyo batay sa prinsipyo ng “pagkalat ng init + mahusay na pagpapakalat ng init.” Ang tansong base plate ay humahawak sa purong init mula sa IGBT module, habang ang mga aluminum fins ay nagpapataas ng epektibong lugar ng paglamig.

pangunahing mga parameter ng istruktura

Ang kombinasyon ng parameter na ito ay angkop para sa malalaking custom na aluminum heat sink, copper aluminum heat sink, at mga aplikasyon ng IGBT cooling heat sink na nangangailangan ng matatag na thermal performance at malakas na kakayahang umangkop sa kapaligiran.

Bakit gagamit ng 5 mm na tansong base plate?

Ang ilalim na bahagi ng isang IGBT module ay kadalasang lumilikha ng purong init. Kung ang init na ito ay direktang ililipat sa isang aluminum heat sink, maaaring magkaroon ng mga lokal na pagkakaiba sa temperatura dahil ang aluminum ay may mas mababang thermal conductivity kaysa sa copper.

Ang isang 5 mm na tansong base plate ay nakakatulong na malutas ang isyung ito sa pamamagitan ng mas pantay na pagkalat ng init bago ito pumasok sa istruktura ng aluminum fin. Binabawasan nito ang panganib ng lokal na overheating at pinapabuti ang katatagan ng paggana ng IGBT module.

Ang tansong base plate ay nagbibigay ng ilang bentahe:

• mas mahusay na pagkalat ng init sa ilalim ng igbt module

• mas mababang pagkakaiba ng temperatura sa buong base ng heat sink

• nabawasang mga lokal na hot spot

• pinahusay na pagganap ng thermal ng contact

• mas mahusay na proteksyon para sa mga high-power semiconductor device

Para sa mga aplikasyon na may mataas na lakas, ang tansong base plate ay hindi lamang isang thermal conduction layer. Ito rin ang mahalagang bahagi na nagpapabuti sa pagkakapareho ng temperatura at pagiging maaasahan ng module.

disenyo ng palikpik na gawa sa aluminyo para sa pagpapakalat ng init sa malawak na lugar

Ang seksyon ng palikpik na aluminyo ay idinisenyo upang maglabas ng init sa nakapalibot na kapaligiran. Sa solusyong ito, ang haba ng palikpik ay umaabot sa 850 milimetro, ang taas ay 100 milimetro, at ang kapal ng palikpik ay 1.5 milimetro. Ang malaking istrukturang palikpik na ito ay nagbibigay ng malawak na lugar ng pagpapakalat ng init, na ginagawa itong angkop para sa mga high-power heat load.

Napili ang aluminyo dahil nag-aalok ito ng mahusay na balanse sa pagitan ng thermal performance, bigat, gastos, at kakayahang magawa. Kung ikukumpara sa isang full heat sink na tanso, ang isang copper-aluminum composite structure ay maaaring makabawas sa kabuuang timbang habang pinapanatili pa rin ang malakas na performance sa pagkalat ng init sa lugar na pinagmumulan ng init.

Para sa ganitong uri ng skived fin heat sink, mahalaga ang geometry ng fin dahil direktang nakakaapekto ito sa thermal resistance ng air-side. Ang taas ng fin, espasyo ng fin, kapal ng fin, at direksyon ng daloy ng hangin ay dapat i-optimize ayon sa aktwal na kondisyon ng pagtatrabaho.

mga bentahe ng istruktura ng palikpik na aluminyo

Dahil dito, angkop ang solusyon para sa mga heat sink ng power electronics, mga heat sink ng igbt module, mga industrial cooling system, at iba pang mga aplikasyon sa pamamahala ng thermal na may mataas na kapangyarihan.

Pagbubuklod ng interface ng tanso-aluminyo gamit ang 230°C panghinang na pandikit

Ang interface sa pagitan ng tanso at aluminyo ay isa sa pinakamahalagang bahagi ng buong heat sink. Kahit na ang parehong materyales ay may mahusay na thermal conductivity, ang mahinang interface bonding ay maaaring lumikha ng mataas na contact thermal resistance at mabawasan ang pangkalahatang epekto ng paglamig.

Para mapabuti ang kalidad ng interface, ang heat sink na ito ay gumagamit ng 230°C high-temperature panghinang na pandikit na sinamahan ng stencil printing process. Ang panghinang na pandikit ay iniimprenta nang pantay sa bonding area sa pamamagitan ng isang customized na steel stencil. Pagkatapos ng tumpak na pagkakahanay at kontroladong pag-init, ang solder ay natutunaw at bumubuo ng isang malakas na thermal at mechanical na koneksyon sa pagitan ng tansong base plate at aluminum structure.

mga pangunahing hakbang sa proseso

Sa pamamagitan ng prosesong ito, ang interface ng tanso-aluminyo ay makakamit ang malapit na kontak at mas mababang thermal resistance, na mahalaga para sa high-power IGBT cooling.

Bakit mahalaga ang stencil printing sa solder bonding

Para sa isang malaking heat sink na gawa sa copper-aluminum, hindi maaaring basta-basta maglagay ng panghinang na pandikit. Kung masyadong manipis ang solder layer, maaaring hindi maayos na magdikit ang ilang bahagi. Kung masyadong makapal ang solder layer, maaari nitong pataasin ang thermal resistance o magdulot ng hindi pantay na pagdikit.

Nakakatulong ang stencil printing para malutas ang problemang ito sa pamamagitan ng pagkontrol sa kapal at distribusyon ng panghinang na pandikit. Pinapabuti nito ang consistency, repeatability, at kahusayan sa produksyon.

Ang mga benepisyo ng pag-print ng stencil ay kinabibilangan ng:

• mas pare-parehong kapal ng panghinang na pandikit

• mas mahusay na kontrol sa lugar ng pagdikit

• nabawasang panganib ng mga lokal na voids

• pinahusay na kalidad ng pakikipag-ugnayan sa tanso-aluminyo

• mas mahusay na pag-uulit ng proseso para sa batch production

• mas matatag na pagganap ng init

Para sa isang tagagawa ng custom na heat sink, ang katatagan ng proseso ay kasinghalaga ng pagpili ng materyal. Ang isang mahusay na disenyo ay dapat na kayang gawin, maulit, at maaasahan sa totoong mga kondisyon ng pagtatrabaho.

heat sink na tanso-aluminyo kumpara sa heat sink na heat pipe

Para sa malupit na kondisyon ng paglamig gamit ang IGBT, ang heat sink na hinang na tanso-aluminyo ay nagbibigay ng ilang bentahe kumpara sa tradisyonal na lababo ng init na tubo.

Hindi ito nangangahulugan na ang mga heat sink ng heat pipe ay hindi kapaki-pakinabang. Sa maraming aplikasyon, ang mga heat pipe ay nananatiling isang matibay na solusyon. Gayunpaman, kapag ang pangunahing inaalala ng customer ay ang pagyeyelo, pagtagas, at pangmatagalang pagiging maaasahan sa malupit na kapaligiran, maaaring mas angkop ang isang heat sink na hinang na tanso-aluminyo.

mga bentahe ng aplikasyon sa malupit na kapaligiran

Ang copper-aluminum composite heat sink na ito ay dinisenyo para sa mga aplikasyon kung saan mas mahalaga ang pagiging maaasahan kaysa sa panandaliang thermal performance lamang.

1. walang panganib sa pagpalya ng heat pipe

Dahil hindi gumagamit ng mga heat pipe ang heat sink, hindi ito umaasa sa internal working fluid, sirkulasyon ng singaw, o mga selyadong istruktura ng tubo. Inaalis nito ang mga panganib ng pagtagas ng likido, pagbibitak ng tubo, at pagtanda ng heat pipe.

Para sa mga sistemang IGBT na kailangang patuloy na gumana, isa itong malaking bentahe.

2. walang problema sa pagyeyelo sa mga kondisyon ng mababang temperatura

Sa mga malamig na rehiyon o mga panlabas na aplikasyon, ang working fluid ng heat pipe ay maaaring magyelo at makapinsala sa tubo. Ang heat sink na tanso-aluminyo ay gumagamit ng solid-state conduction, kaya hindi ito apektado ng internal fluid freezing.

ginagawa itong angkop para sa:

• kagamitang pang-kuryente sa mataas na altitude

• mga kabinet na elektrikal sa labas

• mga sistema ng lakas ng hangin

• mga sistema ng imbakan ng enerhiya

• mga sistema ng kuryente sa riles at traksyon

• kagamitang pang-industriya sa malamig na mga rehiyon

• malupit na panlabas na power electronics na pagpapalamig

3. mas mahusay na pagkalat ng init sa ilalim ng igbt module

Ang 5 mm na tansong base plate ay nakakatulong na ipamahagi ang init nang mas pantay sa buong heat sink base. Binabawasan nito ang konsentrasyon ng temperatura sa ilalim na ibabaw ng IGBT at nakakatulong na mapabuti ang pagiging maaasahan ng module.

4. mas matibay na estruktural na pagiging maaasahan

Ang istrukturang hinang na gawa sa tanso-aluminyo ay matatag sa mekanikal na aspeto. Iniiwasan nito ang marupok at selyadong istruktura ng mga heat pipe at mas angkop para sa panginginig ng boses, halumigmig, thermal cycling, at mga kondisyon sa pagpapatakbo sa labas.

5. angkop para sa pasadyang produksyon

Ang proseso ng pag-print ng stencil gamit ang panghinang na pandikit ay kontrolado at mauulit. Maaari itong iakma sa iba't ibang laki ng heat sink, mga lugar ng pagdikit, mga istruktura ng palikpik, at mga kinakailangan sa thermal ng customer.

Kailan ka dapat pumili ng heat sink na gawa sa copper-aluminum soldered?

Angkop ang isang heat sink na gawa sa copper-aluminum soldered kapag ang customer ay nangangailangan ng maaasahang solusyon sa pagpapalamig para sa mga high-power electronics ngunit nais na maiwasan ang mga panganib sa heat pipe.

mga inirerekomendang senaryo ng aplikasyon

Para sa ilang aplikasyon ng napakataas na heat flux, maaaring kailanganin pa rin ang isang likidong malamig na plato. Maaari ring magbigay ang kingka ng mga pasadyang solusyon para sa likidong malamig na plato, plato ng pagpapalamig ng tubig, malamig na plato ng likidong fsw, at malamig na plato na gawa sa cnc kapag hindi sapat ang air cooling o solid conduction heat sink.

Heat sink na gawa sa tanso-aluminyo o likidong malamig na plato: paano pipiliin?

Ang parehong mga heat sink na tanso-aluminyo at likidong malamig na plato ay ginagamit sa high-power thermal management, ngunit iba't ibang problema ang nilulutas ng mga ito.

Kung ang pangunahing inaalala ng customer ay ang mahigpit na pagiging maaasahan sa kapaligiran, ang heat sink na hinang na tanso-aluminyo ay isang mahusay na opsyon. Kung ang heat flux ay masyadong mataas para sa pagpapalamig ng hangin, maaaring mas angkop ang likidong malamig na plato.

Paano sinusuportahan ng kingka ang mga pasadyang proyekto sa pagpapalamig ng igbt

Ang kingka ay nakatuon sa mga customized na thermal management bahagi para sa power electronics, energy storage, industrial equipment, LED systems, telecom equipment, automation systems, at high-power electronic devices.

Kabilang sa aming mga produkto at serbisyo ang:

• pasadyang aluminum heat sink

• heat sink na tanso

• heat sink na tanso-aluminyo

• skived fin heat sink

• heat sink ng extrusion

• lababo ng init na tubo

• igbt cooling heat sink

• likidong malamig na plato

• plato ng pagpapalamig ng tubig

• malamig na plato ng likidong fsw

• malamig na plato na gawa sa cnc

• mga pasadyang solusyon sa pamamahala ng thermal

Para sa mga proyektong nagpapalamig ng IGBT, kayang suportahan ng Kingka ang disenyo ng istruktura, pagpili ng materyal, disenyo ng palikpik, pag-bonding ng tanso-aluminyo, pag-optimize ng proseso ng paghihinang, machining ng CNC, paggamot sa ibabaw, at pasadyang produksyon ayon sa mga guhit ng customer o mga kinakailangan sa aplikasyon.

Ang aming layunin ay hindi lamang gumawa ng heat sink, kundi tulungan din ang mga customer na malutas ang mga praktikal na problema sa thermal, kabilang ang mga hot spot, limitadong espasyo, mahirap na operasyon sa kapaligiran, mga panganib sa pagiging maaasahan, at pangmatagalang katatagan ng pagganap.

Para sa mga high-power IGBT module na ginagamit sa malupit na kapaligiran, ang mga tradisyonal na lababo ng init na tubo ay maaaring maharap sa mga panganib tulad ng pagyeyelo ng working fluid, pagtagas, pagkabigo ng sealing, at pangmatagalang pagbaba ng performance. Ang mga problemang ito ay maaaring maging seryosong alalahanin sa mga panlabas na aplikasyon, mataas na humidity, mataas na altitude, at mababang temperatura.

Ang heat sink na hinang na tanso-aluminyo ng Kingka ay nagbibigay ng mas maaasahang alternatibo. Sa pamamagitan ng paggamit ng 5 mm na tansong base plate para sa pagkalat ng init, 10 mm na aluminum base at malalaking aluminum fins para sa heat dissipation, at 230°C panghinang na pandikit na may stencil printing technology para sa copper-aluminum bonding, ang solusyong ito ay naghahatid ng matatag na thermal performance nang hindi umaasa sa mga heat pipe.

Ang resulta ay isang matibay, kayang gawin, at matibay sa kapaligiran na IGBT cooling heat sink na angkop para sa mahihirap na aplikasyon ng power electronics.

Para sa mga customer na nangangailangan ng customized na heat sink, copper aluminum heat sink, skived fin heat sink, likidong malamig na plato, o kumpletong thermal management solutions, ang kingka ay maaaring magbigay ng maaasahang suporta sa disenyo at pagmamanupaktura batay sa aktwal na heat load, espasyo sa pag-install, operating environment, at mga pangmatagalang kinakailangan sa pagiging maaasahan.