高熱伝導アルミニウム合金: AlSi8, LHB1, LEDおよびEVアプリケーション用のHA7-S

熱管理が LED 照明器具と EV パワーエレクトロニクスの限界を決定するようになりました. ジャンクション温度が上昇した場合, 光出力が低下する, ドライバーコンデンサの劣化が早くなる, バッテリーセルは不均一に劣化します. したがって、パッケージから熱を運ぶ材質は詳細な仕様ではありません。 — それは可能にする選択です. この記事では、高熱伝導率アルミニウム合金がどのような用途に適しているかを説明します。, AlSi8などのダイカストグレードはどうなるのか, LHB1, HA7-Sと鍛造品の比較 6061, どのプロセス制御が生産現場での導電率の主張を有効に保つか.

LED と EV の設計において熱がボトルネックになる理由

LED チップは入力電力のほとんどを熱に変換します, そして10ごとに°C の持続的なジャンクション温度上昇により、寿命が明らかに短くなります. EV バッテリー パックと車載充電器は、より大きなリスクを伴う同じ方程式に直面します。, 温度勾配が細胞の不均衡と早期老化を引き起こすため. どちらの場合も、ハウジング自体が主な熱経路になります。: 熱は周囲の空気に到達する前に、ハウジングの壁を通ってフィンまたはコールドプレートに伝わる必要があります。.

これにより、ハウジング合金の熱伝導率がシステムレベルのパラメータになります。. ハウジングの熱伝導が悪いため、設計者はフィン領域を追加する必要があります, ファンの電力, またはディレーティングマージン — これらはすべて、合金のアップグレードよりも高価です. 標準鋳造グレードの詳細については、, 私たちの ADC12のガイド, A380, A360, およびENAC合金 従来の化学の限界点をカバー.

の 6061 ベンチマーク: 優れた導電性, 間違ったプロセス

アルミニウム合金 6061 おおよその熱伝導率図 167 W/分·K (T6 焼き戻し) これは、ほとんどの熱エンジニアがこれを使って育った数字です。, そして正当な理由から: 6061 プレートを優れたコールド プレートとヒート スプレッダーに機械加工します。. 製造上の限界がある, パフォーマンスではない. 6061 広い凝固範囲を備えた鍛造合金です, ダイカストマシン内で流れるのではなく裂けるため, 薄壁を埋めることはできません, LED および EV ハウジングに要求されるフィン密度の高い形状.

ハウジングの機械加工 6061 プレートはまた、少量の場合にのみ意味のある出来高価格で導電性を購入します。, ビレットの大部分がチップになるため. 年間数千個以上の場合, 経済学はキャスティングへと決定的に転換する.

AlSi8, LHB1, HA7-S: 熱に耐えるように作られたダイカスト可能な合金

高導電性ダイカスト合金は化学的側面から問題に取り組みます. 通常の鋳造合金には 9 が含まれます。–12% 流動性を高めるシリコン, しかし、アルミニウムの格子に溶けたシリコンは、熱を運ぶ電子を散乱させます。. 高導電性グレードはシリコンを非常に低いレベルまでカットし、鉄などの不純物を保持します。, ニッケル, タイトな窓の亜鉛, それが彼らのパフォーマンスを解き放つのです: AlSi8 のダイカストハウジング, LHB1, および HA7-S の熱伝導率は最大 200 付き(メートル·K) — アルミニウム合金と同等以上の数値 6061 完全にダイカスト可能でありながら、熱伝導率のベンチマーク.

エンジニアリング貿易は現実のものであり、明確に述べるべきです: シリコンが少ない, これらの合金は金型での加工にあまり寛容ではありません. より厳密な溶融化学制御が求められています, 規律ある金型温度, ツーリング設計時のプロセスシミュレーション. すでに分光計のチェックと流れシミュレーションを実行しているファウンドリは、安定した生産を維持できます。; それができない人は、フィンの壁の冷たさで苦労することになるでしょう.

LEDハウジングの用途: フィン, シーリング, とルーメンの維持

屋外 LED 照明器具は主力用途です. 高伝導率合金のダイキャスト LED ハウジングは、MCPCB からフィン構造を通して熱をより速く移動させます。, 同じフィン数でジャンクション温度を低く保つ — または照明器具のコスト目標を達成するために設計者にフィンとウェイトを削除させる. ジャンクション温度が低いと、ルーメン低下が遅くなります。, これは照明指定者が実際に購入するメトリックです. 制作事例はこちらからご覧いただけます LED照明部品ポートフォリオ.

屋外サービスでは密閉要件が追加されます. IP65 および IP67 のハウジングは、空気漏れおよび浸水試験に合格する必要があります。, また、鋳物自体には、漏れ経路を形成する貫通気孔があってはなりません。. ヘリウム漏れ検出と真空ボックスの空気圧テストにより、リリース前にハウジングの各ファミリーを検証します, 最初のモンスーンの季節にハウジングが劣化してしまうと、導電率が最適化された合金の価値がなくなるからです。.

EVおよびバッテリーのアプリケーション: IATF 16949 バー

EVプログラムが再び基準を引き上げる. バッテリートレイカバー, インバータハウジング, 高導電性合金のモーターエンドシールドは自動車の品質システム要件を満たさなければなりません — 認定された OEM サプライヤーとは、IATF を意味します 16949 溶融から出荷までの認定されたプロセス管理. 日常業務を支配する 2 つの要件:

清潔さと密度. 自動車顧客は、納入される部品が満たさなければならない清浄度の制限を指定します, 自動清浄度抽出および分析システムによって検証される, 一方、溶融物の水素密度試験では、内部の気孔率が導電性と耐圧性の両方を損なうレベル以下に保たれます。.

接合とトレーサビリティ. 摩擦溶接は、溶融溶接によって高シリコン合金に生じるボイドを導入することなく、鋳造ハウジングの半分を接合します。, 顕微鏡による冶金断面検査により接合部が確認されます。. レーザーマーキングされたコードは、すべてのハウジングをその溶融物と MES システムを介したプロセスデータにリンクします。, そのため、3 年後の現場での質問は、特定の生産期間に遡ります。.

導電率を高く保つプロセス制御

導電性は化学だけではありません; それは鋳造工場が後で溶解するために行うことです. 溶存水素は細孔を形成し、熱経路を遮断します。, したがって、溶融水素密度は仮定ではなく測定されます。. リサイクルされた返品は、各機械で少しずつ再溶解されるのではなく、化学制御された中央炉で溶解および精製されます。. そして間のマージンがあるため、 190 そして 200 W/分·Kは微量元素の中に住んでいます, プロセス化学は分光計に対して 2 時間ごとにチェックされます, シフトごとに1回ではない.

購入者はこれらすべてを鵜呑みにすることなく検証できます: 原材料検査レポートは無料で発送に同梱されます, 部品が発生した熱の実際の化学的性質を説明する. 導電性に関連する要素 (シリコン, 鉄, 銅) リストされています, そうすることで、新しいチームが合意された仕様と照らし合わせてチェックできるようになります。. の ワークショップの概要 中央溶解炉を示しています, 分光計研究室, およびそれらの検査が行われる検査センター.

どちらかを選択する 6061 および高導電性鋳物

以下の表は、各ルートがいつ勝つかをまとめたものです. ハウジングの形状が鋳造に適していることを前提としています; パーツが単純なプレートの場合, 機械加工 6061 少量の場合には依然として正当な選択です. 溶融レベルで確認されるまで、導電率データシートの番号は暫定的なものとして扱います。: 特殊グレードは分光計のログを使用してヒートごとに検証されます, 実験室のサンプルではありません.

図面に熱抵抗の目標がある場合, 決定への最も早い方法は、鋳造を行う鋳造工場との DFM 交換です。 — 図面とターゲットを当社を通じて送信してください お問い合わせページ 合金の推奨が見積もりとともに返されます.