ろう付け式液体冷却プレートは,空冷や従来の冷却プレートでは放熱要件を満たせなくなった用途向けに設計された,高効率な熱管理ソリューションです。ろう付け技術を用いて内部流路構造を恒久的に接合することで,ろう付け式冷却プレートは優れた熱性能,高い構造的完全性,そして長期にわたる漏れ防止性能を実現します。
機械加工または機械的に組み立てられた冷却プレートと比較して,ろう付けされた液体冷却プレートはより複雑な内部チャネル設計が可能であり,高出力密度冷却,コンパクトなシステムレイアウト,および要求の厳しい産業環境に最適です。
ろう付け式冷却プレートは,複数の金属部品（通常はアルミニウム）を制御されたろう付けプロセスで接合して製造される液体冷却プレートの一種です。ろう付けの過程で,溶加材が溶融して部品同士を接合しますが,母材は溶融せず,冷却液が流れるための密閉された内部通路が形成されます。
この方法により,以下の作成が可能になります。
多層チャネル構造
高密度フィンまたはマイクロチャネル設計
均一な内部流路
その結果,ろう付けされたアルミニウム製冷却板は,従来の多くの冷却板よりも熱抵抗が低く,温度分布もより均一になる。
ろう付け構造を用いたコールドプレート冷却は,直接的かつ効率的な熱伝達経路をたどります。
熱は熱源から冷却板の底部へと伝導される。
冷却液はろう付けされた内部流路を流れ,熱エネルギーを吸収する。
熱は液体によって熱交換器または冷却器へと運ばれる。
冷却された液体はシステム内を循環する。
液体は空気よりもはるかに高い熱容量を持つため,水冷式冷却プレートおよび液体冷却プレート冷却システムは,連続的に高負荷で動作する電子機器,バッテリー,およびパワーモジュールに特に効果的です。
ろう付けにより,ベースプレートと内部流路構造との間に密着した熱接触が可能になり,熱抵抗が最小限に抑えられ,熱伝達効率が向上する。
真空ろう付けまたは制御雰囲気ろう付け（CAB）は,完全な冶金学的接合部を形成し,長期運転や高圧環境に適した漏れ防止性の高いコールドプレートを実現します。
ろう付け構造支持部材：
マルチパス設計（2パス,4パス,6パスのコールドプレート）
マルチ回路レイアウト（7回路,8回路,10回路の冷却板）
マイクロチャネルと高表面積流路
一度治具が確立されれば,ろう付けされたコールドプレートは,中量から大量生産において優れた再現性とコスト効率を発揮します。
ろう付け式の冷却板のほとんどは,熱伝導率,重量,コストのバランスが良いことから,アルミニウムで製造されている。
アルミニウムろう付け式コールドプレート – 最も一般的で,軽量かつ費用対効果が高い
銅ろう付けされたコールドプレート – 極めて高い熱流束に対応する高い熱伝導率
ステンレス鋼ろう付けコールドプレート – 耐腐食性が求められる特殊用途
中でも,ろう付けされたアルミニウム製冷却プレートは,電気自動車,データセンター,パワーエレクトロニクス用途における業界標準となっている。
| パラメータ | 標準範囲 |
|---|---|
| 板材 | アルミニウム（AA3003 / AA6061） |
| ろう付け工程 | 真空ろう付け／キャビネットろう付け |
| 冷却媒体 | 水／水グリコール |
| 最大作動圧力 | 1.5～3.0 MPa |
| 最大放熱量 | 最大500W/cm²（設計による） |
| チャンネルタイプ | マルチチャネル／マイクロチャネル |
| フロー構成 | シングルパス／マルチパス／マルチサーキット |
| 動作温度 | -40℃～120℃ |
| 表面の平坦度 | ≤ 0.05 mm |
| 漏洩率 | < 1 × 10⁻⁶ mbar·l/s |
仕様は,カスタム設計の要件によって異なる場合があります。
| 特徴 | ろう付けされたコールドプレート | 機械加工されたコールドプレート | fsw冷却プレート | チューブ式冷却プレート |
|---|---|---|---|---|
| 熱性能 | ★★★★★ | ★★★★☆ | ★★★★☆ | ★★★☆☆ |
| チャネルの複雑性 | 非常に高い | 中くらい | 中くらい | 低い |
| 漏れ防止 | 素晴らしい | 良い | 素晴らしい | 中くらい |
| 生産規模の拡張性 | 高い | 低い | 中くらい | 高い |
| 単位コスト（数量） | 中くらい | 高い | 中くらい | 低い |
| 代表的なアプリケーション | 電気自動車,データセンター,パワーエレクトロニクス | 試作品,少量生産 | 大型アルミ板 | 工業用冷却 |
ろう付けされた液体冷却プレートは,高出力用途において,性能,信頼性,拡張性の最適なバランスを提供します。
ろう付けされたコールドプレートは,以下の用途で広く使用されています。
EVバッテリーの熱管理システム
パワーエレクトロニクス（IGBT,MOSFET,インバータ）
データセンターのサーバーとCDUシステム
エネルギー貯蔵システム（ESS）
産業用レーザーおよび自動化機器
このような環境下では,特注のろう付け式液体冷却プレートにより,安定した動作温度と部品寿命の延長が保証されます。
標準設計では,特定のシステム要件を常に満たすことはできません。当社のカスタムコールドプレートソリューションは,以下の点に基づいて設計されています。
熱負荷と熱流束分布
利用可能な流量とポンプ圧力
設置スペースと取り付けインターフェース
温度均一性目標
チラーまたは熱交換器とのシステム統合
構想段階からシミュレーション,ろう付けによる製造,そして試験に至るまで,カスタムソリューションは最適な性能と信頼性を提供します。
アプリケーションが要求する場合：
狭い空間での高い放熱性能
長期にわたる漏れのない運転
均一な温度制御
一貫した品質を備えた拡張可能な生産
ろう付けされた液体冷却プレートは,従来の冷却プレート技術よりも好ましいソリューションである。
ろう付け式液体冷却プレートは,複数の金属層をろう付けして密閉された内部流路を形成することで製造される液体冷却プレートの一種です。チューブ式冷却プレートと比較して,ろう付け式冷却プレートは構造的な完全性が高く,熱性能に優れ,流路設計もよりコンパクトであるため,高出力液体冷却用途に最適です。
一般的に使用される材料としては,熱,腐食,圧力に関する要件に応じて,アルミニウム製コールドプレート,ステンレス鋼製コールドプレート,銅製コールドプレートなどがある。
ろう付け式液体冷却プレートは,内部のろう付けされた流路を通して冷却液（通常は水または水グリコール）を循環させることで機能します。電子部品によって発生した熱は,プレート材料を通して冷却液に伝達され,その後,冷却プレートの冷却システムによって運び去られます。
流路は機械的に密閉されるのではなく,完全にろう付けされているため,熱伝達効率が高く,漏洩リスクが大幅に低減されます。
管状の冷却プレートや機械的に組み立てられた冷却プレートと比較して,ろう付けされた液体冷却プレートは以下の利点があります。
より高い熱流束能力
耐圧性の向上
大型冷却板全体にわたってより均一な冷却が可能
コンパクトな内部マイクロチャネルまたはマルチ回路設計
長期運用における信頼性の向上
これらの利点により,ろう付けされたコールドプレートは,データセンター,車載エレクトロニクス,エネルギー貯蔵,および産業用電力システムにおける液体冷却プレートに適しています。
当社では,複数の材質のろう付け式液体冷却プレートをご提供しています。
アルミニウム製冷却プレート – 軽量,コスト効率に優れ,広く使用されている
銅製冷却板 – 高い熱負荷に対して優れた熱伝導性を発揮
ステンレス鋼製冷却板 – 耐腐食性と高圧耐性
材料の選定は,熱要件,冷却剤の種類,作動圧力,および使用環境によって決まります。
はい。弊社は特定の用途に合わせたカスタム液体冷却プレートを専門としています。カスタマイズオプションには以下が含まれます。
プレートの寸法（小型冷却プレートまたは大型冷却プレート）
流路設計（2パス冷却板,4パス冷却板,6パス冷却板,またはマルチ回路冷却板）
回路数（7回路冷却板,8回路冷却板,10回路冷却板）
入口/出口の位置とねじ規格
表面の平坦度と取り付け機能
お客様のシステムに最適な冷却プレート性能を実現するため,カスタム設計を採用しています。
ろう付けされた液体冷却プレートは,以下のような様々な内部構造を支える。
マイクロチャネル冷却プレート／高熱流束用マイクロチャネル冷却プレート
均一な温度分布を実現する並列流路
圧力損失を制御するための蛇行型または多段パス設計
水冷式コールドプレート用途向けの高流量設計
流路の選択は,熱負荷,流量,およびポンプ能力によって決まります。
ろう付け式液体冷却板に用いられる一般的な冷却剤には,以下のようなものがある。
脱イオン水
水-グリコール混合物
アルミニウムまたはステンレス鋼に対応した工業用冷却剤
冷却液との適合性は,特にアルミニウム製の冷却板においては,腐食を防ぎ,長期的な信頼性を維持するために非常に重要です。
ろう付けされた液体冷却プレートは,以下の用途で広く使用されています。
データセンターのCDUおよび液冷分配システム
エネルギー貯蔵とバッテリーの熱管理
電気自動車および車載用パワーエレクトロニクス
産業用インバーターおよび電源装置
高出力実験装置および実験用冷却プレート
これらは,高い信頼性と安定した冷却プレート冷却が求められる用途に特に適しています。
マイクロチャネル冷却プレートとは,製造方法ではなくチャネルサイズを指します。ろう付けされた液体冷却プレートはマイクロチャネル構造を組み込むことができ,両方の利点を兼ね備えています。
熱伝達を向上させるためのマイクロチャネル設計
構造強度と漏れ防止のためのろう付け構造
この組み合わせは,電子機器用の高密度液体冷却プレートで一般的に使用されています。
はい。ろう付けされた内部構造のため,ろう付け式液体冷却プレートは,機械的に密閉された冷却プレートやチューブ式冷却プレートに比べて高い作動圧力に耐えることができ,産業用液体冷却システムや冷凍冷却プレート用途に適しています。
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。
