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，各國對環(huán)境問題日益關(guān)注，使得混合動力汽車和純電動汽車得到了廣泛推廣。與傳統(tǒng)化石燃料汽車相比，混合動力汽車和純電動汽車集成更多的電子元器件。受汽車空間尺寸的限制，開發(fā)混合動力汽車和純電動汽車高功率密度電子元器件成為設(shè)計人員所關(guān)注的重要問題。雖然高功率密度電子元器件有助于提高混合動力汽車和純電動汽車的性能，但是其往往需要高效的冷卻系統(tǒng)，否則會使其發(fā)生故障或過早的老化。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雜，成本較高。因此，對汽車電子元器件帶針翅基板直接冷卻模塊的加工工藝進行了優(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)定好間距和長度的針翅通過金屬焊條惰性氣體保護焊的方式與基板連接。但是，這種連接會在焊接處形成結(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熱熱阻增大，使針翅導熱效率降低。對此，考慮優(yōu)化這種連接方式。若能消除金屬焊條的使用，則能夠防止形成導熱熱阻較大的結(jié)晶，因而考慮采用微電弧焊接的方式，實現(xiàn)針翅與基板的連接。焊接時，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。通過控制高壓電的大小，在惰性氣體保護下，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