キンカテック工業株式会社
当社はヒートシンク,液体冷却プレート,精密CNC加工を専門としており,当社の製品は通信業界,航空宇宙,自動車,産業制御,パワーエレクトロニクス,医療機器,セキュリティエレクトロニクス,LED照明,マルチメディア消費など幅広い分野で使用されています。
真空ろう付けアルミニウム製コールドプレートは,バッテリーの熱管理,パワーエレクトロニクスの冷却,新エネルギー車,高密度サーバーなどに幅広く使用されています。当社は,真空ろう付け液体コールドプレートの専門メーカーおよびサプライヤーとして,材料選定とろう付け工程管理が液体コールドプレートの品質と性能をどのように決定するかについて,詳細な概要を提供します。
1. 真空ろう付けが液体冷却プレートにとって重要な理由
真空ろう付けは,フラックスを使用せずに高真空環境（≤10⁻³ Pa）下で行われます。これにより酸化が防止され,液体冷却プレートやろう付けされた液体冷却プレートにとって重要な,清潔で高強度かつ漏れのない内部チャネルが確保されます。このプロセスには,次のような利点があります。
極めてきれいな接合部の製造
充填金属の優れた毛細管流動
複雑な内部チャネルに対する高い信頼性
薄肉構造および多層構造に適しています
長期的な安定性が求められる熱管理用コールドプレート用途に最適です。
機械接合やTIG溶接と比較して,真空ろう付けは現在,EVバッテリーパック,通信モジュール,産業用インバーターなどに使用される液冷式コールドプレートの製造において最も信頼性の高い技術である。
2. 真空ろう付けにおける3003アルミニウム合金の特性
材料概要
3003は,以下の特性を持つアルミニウム・マンガン合金です。
優れた耐食性
優れた成形性
熱処理による強化なし
3003の真空ろう付け挙動
3003は,その安定した構造と揮発性元素を含まないことから,真空ろう付けによるコールドプレート製造において優れた性能を発揮します。
主な特徴：
マンガンが結晶粒を微細化し,ろう付けの安定性を向上させる。
温度を580～590℃に制御すると,欠陥や侵食が少なくなる。
ハニカムコアや高流量冷却チャネルなどの薄肉設計に適しています
このため,3003は,製造性と耐食性を重視するろう付け式コールドプレートの設計に最適です。
3. 真空ろう付けにおける6061アルミニウム合金の特性
材料概要
6061は,以下の特徴を持つアルミニウム-マグネシウム-ケイ素合金である。
熱処理可能
より高い強度を提供する
優れた被削性と溶接性を有する
6061アルミニウムの真空ろう付け挙動
主な課題は,ろう付け温度（約588℃）でのmgの揮発です。
mgの蒸発は以下を可能にする：
真空チャンバーを汚染する
充填材の濡れ性に影響を与える
許容温度範囲を狭める
したがって,6061を使用してカスタム液体冷却プレートまたは高負荷高性能冷却プレートを設計する際には,以下の点を厳密に管理することが不可欠です。
温度精度
保持時間（通常10～12分）
炉の清掃
ベースメタルとフィラーメタルの両方におけるmg含有量
製造工程はより複雑になるものの,6061は優れた機械的強度を備えており,航空宇宙分野で使用される液体冷却プレート,電気自動車用バッテリーの構造冷却パネル,高出力半導体モジュールなどに最適です。
4. 液体冷却プレートの真空ろう付けプロセスにおける主要パラメータ
（１）溶加材の選定
一般的な充填金属：4004（アルミニウム-ケイ素-マグネシウム）
融解範囲：559～591℃
内部チャネルの優れた流動性
低温を必要とする6061構造の場合,高度な低融点Al-Si-Cu-Mgフィラー（514～538℃）を使用することで,過熱や結晶粒成長を効果的に抑制できる。
（２）温度と保持時間
温度は最も重要なパラメータです。
低すぎる→融点が低く,結合力が弱い
高すぎる → 卑金属の浸食,ハニカム構造の溶解,mgの揮発 (6061)
保持時間は,温度と溶加材の拡散挙動を補完するものでなければならない。
（３）真空度（≤10⁻³ Pa）
高真空により酸化膜が除去され,きれいな継ぎ目が形成される。
（４）表面の清浄度および嵌合ギャップ
油層や酸化層がない
正確な組み立てギャップにより毛細管現象が確保される
漏れのないコールドプレート液冷設計に不可欠
（５）工具及び治具
優れた照明器具設計は,以下の点に役立ちます。
変形を制御する
平坦性を維持する
均一な熱分布を確保する
これらの要因は非常に重要です。なぜなら,ろう付けされた液体冷却プレート内部のわずかな漏れでも,電気自動車や産業用冷却システムに壊滅的な故障を引き起こす可能性があるからです。
5.ろう付けされたコールドプレートによく見られる欠陥とその解決策
1. 過剰な充填材の流れ（はんだの溢れ）
reasons: excessive temperature, long holding time, small grain size
solutions:
温度を下げる
ベースメタルの結晶粒径を増加させる
充填材の厚さを調整する
2. 卑金属の浸食
reasons: over-temperature, long soak time, filler melting point too close to base metal
solutions:
ろう付け温度を下げる
低融点フィラー合金を適用する
3. 溶接不良／気孔
reasons: insufficient vacuum, contamination, improper clearance
solutions:
表面洗浄を改善する
真空システムを最適化する
ジョイント設計を調整する
6. 液体冷却プレートの材料選定ガイド
3003コールドプレートを選ぶタイミング
高い耐食性が求められる
複雑な内部チャネル
費用対効果の高い熱管理
EVバッテリー冷却,熱交換器,通信モジュール
6061コールドプレートを選ぶタイミング
高強度または構造荷重が必要
航空宇宙・防衛エレクトロニクス
高圧冷却システム
高出力IGBTまたはインバータモジュール
3003はより広いプロセス範囲を提供し,6061はより高い接合強度を提供する。どちらも,用途に応じてろう付けによる溶融冷板接合に適している。
7．液体冷却プレートの仕組み（概要）
液体冷却プレートは,精密に設計された内部チャネルまたはマイクロチャネル内で循環する冷却液を利用して,電子部品から熱を吸収し,伝達します。
動作原理：
熱は冷却プレートベース（通常は3003または6061アルミニウム）に伝わります。
冷却液は,真空ろう付けによって形成された内部流路を通って流れる。
熱は伝導と対流によって冷却材に伝達される。
加熱された冷却液は排出され,ラジエーターまたはチラーによって冷却される。
この機構は,自然対流やヒートシンク単独の場合よりもはるかに優れた放熱性能を発揮するため,コールドプレート式液冷は高出力電子機器にとって最適な選択肢となっている。
真空ろう付けは,信頼性が高く漏れのない流路を備えた高性能コールドプレートを製造するために不可欠です。
3003アルミニウムは,加工が容易で,ろう付けも安定している。
6061アルミニウムは強度が高いものの,マグネシウムの揮発により精密なプロセス制御が必要となる。
最適化された溶加材,厳密な温度制御,および精密な治具を用いることで,どちらの材料もろう付け式冷却プレート,液冷プレート,およびカスタム液冷プレートにおいて優れた結果をもたらすことができます。
当社は,経験豊富な真空ろう付け液体冷却板の製造・供給業者として,EV,通信,航空宇宙,産業オートメーション,高出力電子機器の冷却に特化した,包括的な設計,機械加工,ろう付けソリューションを提供しています。