精密CNC加工液体冷却プレート

製品概要と主要な加工能力

要求の厳しい産業システム向けのモノブロック精密フライス加工と高度な熱アーキテクチャ

高{0}}熱流束-熱管理コンポーネントの受託製造は、次のことに重点を置いています。CNC加工液冷プレートアセンブリ。多軸 CNC フライス センター、精密バリ取り、高度なソリッドステート接合技術を利用して、熱プレートは固体ビレット素材から直接加工されます。-

処理機能は、電気自動車 (EV) バッテリー パック、AI データセンター サーバー ラック、産業用 IGBT パワー モジュール、医療用レーザー機器の高出力密度向けに設計された特殊なヒートシンクと液体コールド プレートをカバーします。生産部門では、少量のラピッド プロトタイピングとスケーラブルな生産を処理し、構造の完全性、冷却剤の漏れゼロ、高い熱接触性能を保証します。-

技術仕様と性能ベースライン

エンジニアリング評価のための包括的な公差、材料オプション、および圧力試験指標

製造プロセス、接合方法、現場での故障解決策

実際の世界の熱ハードウェア障害から学んだ実証済みの DFM ワークフローと冶金制御-

多軸 CNC フライス加工と歪み管理

押出成形された 6061-T6 アルミニウムまたは C1100 銅から製造されたサーマル プレートは、内部残留応力を保持します。深く非対称な流路を加工すると、これらの応力が解放され、加工後の反りが発生します。

· ツーリング:高精度の活用-多軸 CNC フライスセンター-,内部クーラントフィードを備えた超硬エンドミルと、直径 0.1 mm までのマイクロカッターでマイクロチャネル アレイを加工します。{0}

· 治具：真空チャックと多点空気圧式エッジ クランプ治具を組み合わせた{0}-ことで、保持力が均等に分散され、荒加工中の機械的変形が回避されます。

·-マシン検証時:レニショーの光学式プローブは、プロセスの途中でデータム更新を実行して、材料の変化を調整します。{0}}

シール・接合方法

・真空ろう付け：高真空炉で実行されます（{0}<10⁻⁴ Pa) using aluminum silicon filler alloys. Specialized 真空ろう付けサービスフラックスの混入を排除し、内部ピン フィン マトリックス全体にわたって均一で漏れのない接合を実現します。{0}{1}{0}

· 摩擦撹拌溶接 (FSW):母材金属の融点以下で行われる固体状態の接合プロセス。-大型バッテリー冷却プレートの高温亀裂、多孔性、熱収縮を防止します。

· レーザー溶接:最小限の熱入力を必要とする薄壁のカバーや局所的な周囲シールに適用されます。{0}

実際の-現場での障害と根本原因エンジニアリング ソリューション

レッスン 1:-バッチ平坦性の安定性のためのストレス軽減プロトコル

· 失敗:長さ 1200 mm の EV コールド プレートの生産実行中に、最初のサンプルは平面度チェック (0.02 mm) に合格しました。しかし、ユニット #200 のバッチ組み立て中に、72 時間の保管後に部品の 15% で最大 0.08 mm の反りが発生し、チップ接触界面で過剰な熱抵抗が発生しました。

· 根本原因の分析:在庫押出による残留内部応力は、高速チャネル フライス加工中に不均一に解放されました。-蓄積されたひずみエネルギーは 3 日間にわたって徐々に緩和され、検査後に巨視的な構造歪みを引き起こしました。-

· 修正エンジニアリングプロセス:製造順序を変更しました。粗 CNC フライス加工の直後に、応力除去熱アニーリング サイクル (340 度で 2 時間、その後制御された冷却) を挿入しました。さらに、最終精密仕上げと CMM 検査の前に、必須の 24 時間の安定化休止期間が導入されました。平坦度のスクラップ率は 0% に低下しました。

レッスン 2: マイクロチャネル内部の破片の洗浄基準

· 失敗:出荷されたサーバー マイクロチャネル コールド プレートは標準の浸漬洗浄に合格しました。海外の水冷サーバー ラックで 3 か月間現場で運用した後、-ミリメートル未満のアルミニウムの破片が内部チャネルの側壁から剥がれ、局所的な冷却剤の詰まりとプロセッサのサーマル スロットルが発生しました。

· 根本原因の分析:標準的な超音波浸漬バスでは、0.15 mm のマイクロチャネルの隅の奥深くに閉じ込められた微細な金属の微細バリを洗い流すことができませんでした。{0}}

· 修正エンジニアリングプロセス:4 段階の洗浄計画を導入しました。

1. 消泡溶剤を使用して超音波洗浄します。-

2. 各チャネル軸に向けた高圧-方向の純水フラッシング(2.5 MPa)。

3. 圧縮乾燥空気パージ。

4. 100% の内視鏡ビデオ検査。
微粒子汚染は ISO 4406 -/14/11 清浄度レベルに基づいて厳密に監視されます。

レッスン 3: FSW ジョイントのグリコールの粒界腐食-ウォーター ループ

· 失敗:エネルギー貯蔵ユニットに設置された摩擦撹拌溶接されたアルミニウム板は、25% エチレングリコール水混合物に 14 か月間さらされた後、溶接ビードの境界に沿って冷却剤の浸出を経験しました。

· 根本原因の分析:FSW シームの熱機械影響ゾーン (TMAZ) の微細構造粒界は親の 6061-T6 マトリックスとは異なり、局所的なガルバニック電位差を生み出し、連続的な流体暴露下で粒界腐食を促進しました。

· 修正エンジニアリングプロセス:素材と結合選択ルールを調整しました。長寿命が必要なエチレン-グリコール閉ループの場合、真空ろう付けが推奨デフォルトとして指定されています。構造上の理由で FSW が必要な場合は、濡れた周囲全体に内部の防食化学バリア コー​​ティング (またはクロム酸塩処理) を施すことが義務付けられています。-

DFM 評価で回避される技術的な落とし穴

· 圧力損失と熱伝達のトレードオフ:緻密なピン-フィン構造は熱伝達表面積を増加させますが、流体圧力損失（ΔP）は指数関数的に増加します。 DFM 中の CFD 流体流れシミュレーションは、流れ抵抗と必要な熱性能のバランスをとります。

· 穴ピッチ公差の累積:マルチ-プレートの平行マニホールド システムでは、穴の位置決め公差が積み重なった場合、アセンブリの拘束が発生する可能性があります。穴パターンの公差は、一次データに対して ±0.005 mm の位置公差内に維持されます。

· TIM インターフェイスの互換性:接触面の粗さは、サーマル インターフェイス マテリアル (TIM) の厚さと一致する必要があります。薄いサーマル パッドの場合、精密フライカットまたはラップ-研削により、0.02 mm 以下の平坦度で Ra 0.8 µm を達成します。-

用途-具体的な設計と材料の選択マトリックス

流体チャネルの形状と金属基板を動作電力密度に適合させます

1. <5 kW Low Thermal Density:ストレートスロットアルミニウムプレート。製造コストが低くなり、メンテナンスが簡単になります。

2. 5 kW ～ 30 kW 均一分布:6061 アルミニウム プレートの蛇行チャネル。複数のセルにわたる温度均一性 (ΔT 3∘C 以下) が必要なバッテリー冷却プレートに最適です。

3. 30 kW ～ 100 kW 中密度:アルミニウムまたは銅のベースプレートにフライス加工されたピン-フィン アレイ。高い流体乱流により、IGBT パワー モジュールとデータセンターのコールド プレートの熱変換が最大化されます。

4. >100 kW 非常に高い熱密度:微細な-多軸フライス加工によって加工された銅のマイクロチャネル-。高性能 AI プロセッサ コールド プレートと高出力産業用レーザー システム用に最適化されています。-

品質管理パイプラインと検査基準

ISO 9001 生ビレット分析からヘリウム質量分析リーク監査までの監査済み検証

ISO 9001:2015 に基づいて認定されており、すべての液冷プレートは文書化された多段階の品質管理チェックを受けています。-

· 受入品質管理 (IQC):発光分光法 (OES) によるアルミニウム/銅合金の化学的検証。生の厚板ビレットの超音波探傷により、内部ボイドを防ぎます。

· -プロセス品質管理 (IPQC):すべての重要な幾何学的寸法に関する初回製品検査 (FAI) レポートの生成。継続的な工具摩耗の追跡とレーザー ツール セッターの検証{0}}。

· 圧力と漏れの検証:

· ヘリウム質量分析計のリーク検出:真空チャンバー内に設置し、1×10以下のリーク率を検証⁻⁹パ・ム³/s

· 静水圧耐性試験:機械的接合強度を検証するために、最大使用圧力の 1.5 倍を 30 分間加えます。

· 表面と清浄度の最終監査:CMM レーザー スキャンにより、表面平坦度のヒートマップが生成されます。内視鏡カメラ検査により、チャンネルのクリアランスが 100% バリや残留物がないことを確認します。

産業応用シナリオ

データセンター、EV バッテリー モジュール、医療用レーザー向けにカスタマイズされたミッション クリティカルな液体冷却ソリューション。{0}

AI データセンターとスーパーコンピューター

高 TDP プロセッサ、GPU、高密度ラック モジュール向けに設計された、{0}{1}ダイレクト{0}}チップ液体コールド プレート-。

電気自動車（EV）と e{0}}モビリティ

大型アルミニウム バッテリー モジュール冷却プレート、オンボード充電器 (OBC) サーマル ベース、-自動車用液冷部品.

エネルギー貯蔵システム (ESS)

-実用規模のバッテリー コンテナ システムで長いサイクル寿命を実現するように設計された頑丈な液冷プレート。-

産業用高出力 IGBT モジュール-

産業用モーター ドライブ、風力タービン コンバーター、太陽光インバーターに使用される銅とアルミニウムのピン{0}フィン コールド プレート。

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よくある質問

 

 

01.マイクロチャネル コールド プレートの熱伝達に対する圧力降下のバランスをとるためにチャネル設計を最適化するにはどうすればよいですか?

マイクロチャネルアレイは表面積を最大化しますが、システムの圧力降下は増加します。 CFD モデリングにより、フィンの厚さ、チャネル ピッチ、マニホールド スプリッターが最適化されます。マルチパスまたはパラレルフローヘッダーを使用すると、経路長が短縮され、標準ポンプヘッド圧力制限内に保ちながら乱流熱伝達が維持されます。

02.アルミニウム液体プレートのグリコールクーラントの腐食の原因は何ですか?また、それはどのように防止されますか?

エチレングリコールまたはプロピレングリコールは高温で有機酸に分解し、アルミニウムの粒界を攻撃します。腐食は、腐食-抑制されたグリコールブレンドを使用し、混合金属ガルバニックループを回避し、濡れたチャンネル内部表面にクロム酸塩処理または陽極酸化コーティングを適用することで防止されます。-

03.CNC チャネル フライス加工後に大型アルミニウム コールド プレートが歪むのはなぜですか?また、平坦度をどのように維持するのですか?

非対称ポケットを機械加工することにより、ストックビレットの押出による残留応力が解放されます。反りを除去するために、粗フライス加工の後に熱応力除去アニール (340 度) が行われます-。最終的な CNC 仕上げパスと CMM 表面の平坦性検証の前に、プレートを 24 時間放置して安定させます。

04.ヘリウム質量分析計のリーク テストが空気圧-下-でのテストよりも好ましいのはなぜですか?

A: -水中空気テストでは、10-3 Pa・m3/s までの重大な漏れが検出されますが、これは電子機器の液体冷却には不十分です。真空チャンバーのヘリウム質量分析装置は、1×10⁻⁹ Pa・m3/s 以下の微量リークを検出します。-これにより、価値の高いサーバー環境での誘電体冷却剤の長期封じ込めが保証されます。-

05.内部流路に切りくずや微細なバリが完全に付着していないことを確認するにはどうすればよいですか?{1}}

標準的な浸漬バスでは、深い 0.1 mm のマイクロチャネルからの微小バリを除去することはできません。{0}洗浄プロトコルには、溶媒の超音波撹拌、各チャネル軸に沿った高圧指向性純水フラッシング (2.5 MPa)、圧縮乾燥空気パージ、ISO 4406 清浄度基準に準拠した 100% 内視鏡による視覚チェックが組み合わされています。{3}

06.接触面の平坦度はサーマルインターフェースマテリアルの性能にどのような影響を与えますか?

表面の反りにより厚い TIM ギャップが生じ、熱インピーダンスが大幅に上昇します。精密フライカット-により、0.02mm/100mm 以下の平坦度と Ra 0.8µm の粗さを達成します。これにより、極薄の TIM 塗布（0.05 mm 未満）が可能になり、接触抵抗が低下し、流体チャネルへの熱伝導が向上します。{6}}

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