基于微电弧焊接的汽车电子元器件冷却模块加工工艺

基于微电弧焊接的汽车电子元器件冷却模块加工工艺

近些年，各国对环境问题日益关注，使得混合动力汽车和纯电动汽车得到了广泛推广。与传统化石燃料汽车相比，混合动力汽车和纯电动汽车集成更多的电子元器件。受汽车空间尺寸的限制，开发混合动力汽车和纯电动汽车高功率密度电子元器件成为设计人员所关注的重要问题。虽然高功率密度电子元器件有助于提高混合动力汽车和纯电动汽车的性能，但是其往往需要高效的冷却系统，否则会使其发生故障或过早的老化。电子元器件常用的冷却结构为带针翅基板的直接冷却模块，这种模块的加工工艺较为复杂，成本较高。因此，对汽车电子元器件带针翅基板直接冷却模块的加工工艺进行了优化，以尽可能降低生产成本。

传统的带针翅基板直接冷却模块加工工艺是将设定好间距和长度的针翅通过金属焊条惰性气体保护焊的方式与基板连接。但是，这种连接会在焊接处形成结晶，结晶中混合了金属焊条、基板材料和针翅材料，该结晶将使冷却模块的导热热阻增大，使针翅导热效率降低。对此，考虑优化这种连接方式。若能消除金属焊条的使用，则能够防止形成导热热阻较大的结晶，因而考虑采用微电弧焊接的方式，实现针翅与基板的连接。焊接时，在针翅和基板之间施加高压电，并使针翅与基板之间的距离低于产生击穿电流的临界值。通过控制高压电的大小，在惰性气体保护下，使针翅和基板之间产生稳定的微电弧，将微电弧作为焊接热源，实现针翅和基板的连接。与传统加工工艺制造的带针翅基板直接冷却模块相比，采用微电弧焊接能够使冷却模块导热热阻降低30%。

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

编译：陈丁跃