基于微電弧焊接的汽車電子元器件冷卻模塊加工工藝

近些年，各國(guó)對(duì)環(huán)境問(wèn)題日益關(guān)注，使得混合動(dòng)力汽車和純電動(dòng)汽車得到了廣泛推廣。與傳統(tǒng)化石燃料汽車相比，混合動(dòng)力汽車和純電動(dòng)汽車集成更多的電子元器件。受汽車空間尺寸的限制，開(kāi)發(fā)混合動(dòng)力汽車和純電動(dòng)汽車高功率密度電子元器件成為設(shè)計(jì)人員所關(guān)注的重要問(wèn)題。雖然高功率密度電子元器件有助于提高混合動(dòng)力汽車和純電動(dòng)汽車的性能，但是其往往需要高效的冷卻系統(tǒng)，否則會(huì)使其發(fā)生故障或過(guò)早的老化。電子元器件常用的冷卻結(jié)構(gòu)為帶針翅基板的直接冷卻模塊，這種模塊的加工工藝較為復(fù)雜，成本較高。因此，對(duì)汽車電子元器件帶針翅基板直接冷卻模塊的加工工藝進(jìn)行了優(yōu)化，以盡可能降低生產(chǎn)成本。

傳統(tǒng)的帶針翅基板直接冷卻模塊加工工藝是將設(shè)定好間距和長(zhǎng)度的針翅通過(guò)金屬焊條惰性氣體保護(hù)焊的方式與基板連接。但是，這種連接會(huì)在焊接處形成結(jié)晶，結(jié)晶中混合了金屬焊條、基板材料和針翅材料，該結(jié)晶將使冷卻模塊的導(dǎo)熱熱阻增大，使針翅導(dǎo)熱效率降低。對(duì)此，考慮優(yōu)化這種連接方式。若能消除金屬焊條的使用，則能夠防止形成導(dǎo)熱熱阻較大的結(jié)晶，因而考慮采用微電弧焊接的方式，實(shí)現(xiàn)針翅與基板的連接。焊接時(shí)，在針翅和基板之間施加高壓電，并使針翅與基板之間的距離低于產(chǎn)生擊穿電流的臨界值。通過(guò)控制高壓電的大小，在惰性氣體保護(hù)下，使針翅和基板之間產(chǎn)生穩(wěn)定的微電弧，將微電弧作為焊接熱源，實(shí)現(xiàn)針翅和基板的連接。與傳統(tǒng)加工工藝制造的帶針翅基板直接冷卻模塊相比，采用微電弧焊接能夠使冷卻模塊導(dǎo)熱熱阻降低30%。

Andre Uhlemann et al.CIPS 2016-9th International Conference on Integrated Power Electronics Systems, Nuremberg 08-10 Mar.2016.

編譯：陳丁躍