日本語
数ブラウズ：0 著者：サイトエディタ 公開された： 2025-10-21 起源：パワード
高性能冷却に対する需要は急速に高まっています。これは、電気自動車（EV）やエネルギー貯蔵システム（ESS）などの新エネルギー分野にも当てはまります。これは、サーバーやデータセンターなどの高密度コンピューティング分野にも当てはまります。熱の管理は現在、設計上の重要な課題です。
液体 冷却プレート は、これらのシステムの重要なコンポーネントです。これは主要な熱インターフェースとして機能します。コールド プレートは、IGBT モジュールやパワー バッテリー セルなどの熱源を冷却液に直接接続します。このプレートに選択される材料によって、冷却効果と全体のコストが決まります。
エンジニアは通常、銅 (Cu) とアルミニウム (Al) のどちらかを選択します。どちらの材料にも独自の利点とトレードオフがあります。目標は、どの材料が普遍的に優れているかを見つけることではありません。目標は、特定のアプリケーションにどれが適しているかを見つけることです。
Winshare Thermal はこの複雑さを理解しています。当社は広範な製造能力を提供します。コールドプレートは複数の工程を経て製造されます。これらのプロセスには、ろう付け、摩擦撹拌溶接 (FSW)、およびチューブ設計が含まれます。当社では銅とアルミニウムの両方を扱っています。これにより、ソリューションを重視した公平な材料推奨をクライアントに提供できるようになります。
適切な材料の選択は、コアの物理的特性を比較することから始まります。熱エンジニアは、いくつかの重要な指標を考慮する必要があります。これらの指標は、コールド プレートのパフォーマンスと実現可能性を定義します。
熱伝導率は最も重要な要素です。材料の熱伝導能力を測定します。
材料 | 熱伝導率 (W/m・K) | 相対的なパフォーマンス | ベストユースケース |
銅 ()Cu | 400 | 優れた（最高） | 高い熱流束、厳しい熱バジェット |
アルミニウム (){Al | 205 | 良い | 適度な熱流束、分布熱 |
銅は熱伝導性に優れています。その値は約400W/m・Kです。これはアルミニウムの約 205 W/m⋅K のほぼ 2 倍です。熱伝達効率に関しては銅が断然優れています。
この違いは、特定のアプリケーションにとって重要です。システムの熱流束が非常に高い場合は、銅が必要です。高い熱流束は、非常に小さな領域に多くの熱が集中することを意味します。高周波 IGBT などのパワー エレクトロニクスには銅が必要です。非常に低いジャンクション温度を維持する必要があります ()。銅は、これらの要求の厳しい熱抵抗の予算を満たすのに役立ちます。Tj
アルミニウムは依然として良好な導電性を発揮します。熱負荷がより分散される用途には十分です。
システムの重量は、特に輸送において重要な要素です。
材料 | 密度()g/cm3 | 重量比 | アプリケーションへの影響 |
銅 ()Cu | 8.96 | 3.3 アルミニウム | モバイル/ポータブル システムでの使用を制限します。 |
アルミニウム ()Al | 2.70 | 回 | 大規模で重量に敏感な設計に適しています。 |
銅は非常に緻密です。その密度は約 です。アルミニウムははるかに軽いです。その密度はわずかです。銅は体積でアルミニウムのほぼ 3 倍重いです。
この重量の違いは、大規模なシステムでは非常に重要です。エネルギー貯蔵システム (ESS) キャビネットを考えてみましょう。大型の電気自動車 (EV) バッテリー パックを考えてみましょう。アルミニウム製コールドプレートを使用すると、累積的に大幅な重量削減が実現します。この減少は車両の航続距離と輸送物流に直接影響を与えます。このような重量に敏感な設計には、アルミニウムが推奨されます。
最終的な材料の選択には、単なる熱特性以上のものが関係します。それには現実的な問題も含まれます。エンジニアは、コスト、製造可能性、および長期的な流体適合性を考慮する必要があります。
多くの場合、量販市場のアプリケーションではコストが要因となります。
アルミニウムは銅よりも原材料コストが低くなります。これにより、システムの材料予算が直ちに削減されます。アルミニウムは機械加工や成形も非常に簡単です。この特性により、より速い生産サイクルが可能になります。このため、大量生産コンポーネントに最適です。
Winshare Thermal は、アルミニウム プレートに摩擦撹拌溶接 (FSW) をよく使用します。 FSW はこの材料にとって優れたプロセスです。複雑な内部フィン形状との完全性の高い接合を実現します。この効率により、生産コストを有利に保つことができます。
銅は原材料と加工の両方で高価です。アルミニウムに比べて加工が遅くなります。ただし、Copper の優れたパフォーマンスにより、コストが正当化される場合もあります。小さくて複雑でない銅プレートは、大きくて複雑なアルミニウム プレートよりも優れたパフォーマンスを発揮する場合があります。これにより、材料費の高騰を部分的に相殺できます。
腐食は長期的な信頼性にとって重大なリスクです。これは液体冷却システムにおける大きな懸念事項です。ガルバニック腐食は、2 つの異なる金属が電解質 (冷却液) に接触すると発生します。この問題は、混合金属ループでは重大な危険です。たとえば、混合ループにはアルミニウムのコールド プレートと銅の熱交換器が含まれる場合があります。
システム構成 | 腐食のリスク | 解決策と要件 |
全銅ループ | 低い | 優れた長期信頼性。 |
オールアルミニウムループ | 適度 | 特定の抑制された冷却剤（グリコールなど）が必要です。 |
混合ループCu/Al | 高い | 堅牢な不動態化/メッキ (Cu 上のニッケルメッキなど) と非常に厳密な冷却剤制御が必要です。 |
一般に、全銅システムは、腐食に対して最高の長期信頼性を提供します。全アルミニウムシステムにより、ガルバニック問題が解消されます。ただし、アルミニウムの塩基性腐食を防ぐためには、依然として抑制された特殊な冷却剤が必要です。
Cu/Al 混合システムは最も高いリスクをもたらします。緻密なエンジニアリングが求められます。これには、慎重な材料の選択、堅牢なコンポーネントのメッキ (銅コンポーネント上のニッケルメッキなど)、および流体中の特殊な腐食防止剤が含まれます。これを無視すると、システム障害が発生し、コストのかかるダウンタイムが発生する可能性があります。
銅とアルミニウムのどちらを選択するかは、特定のアプリケーションの熱プロファイルと制約によって決まります。当社がサービスを提供する主要な業界に基づいて推奨します。
このカテゴリには、高熱が集中するシステムが含まれます。例としては、IGBT モジュール、電力変換ユニット、可変周波数ドライブ (VFD) などがあります。
理由: これらのアプリケーションは高密度の熱バーストを生成します。熱抵抗を可能な限り低く維持することは交渉の余地がありません。銅の導電性は、敏感な半導体接合部を低温に保つために必要です。これは信頼性と運用効率にとって不可欠です。例: 高出力風力発電コンバータの冷却。
これには、大型のバッテリー パックとモジュールの冷却が含まれます。熱負荷は多くのセルに分散されます。
理由: このアプリケーションでは、軽量、大型、コスト効率が求められます。熱負荷は広範囲に分散されます。アルミニウムは十分な熱性能を提供します。密度が低く、コストが有利なため、必要とされる大規模なスケールに最適です。当社のアルミニウム コールド プレートは、多くの場合 FSW を使用して製造されており、構造的に堅牢であり、パワー バッテリー パックのような大規模な統合にコスト効率が優れています。
これには、高密度ラック内の高出力プロセッサー、GPU、AI アクセラレーターの冷却が含まれます。
理由: サーバー コンポーネントは、限られたスペースで最高のパフォーマンスを必要とします。多くの場合、CPU または GPU に直接接触するベースプレートは銅です。これにより、最小面積からの熱抽出が最大化されます。マニホールドやラック熱交換器などの冷却ループの大きなコンポーネントは、重量とコストを節約するためにアルミニウム製である場合があります。このハイブリッド アプローチは、最も重要な点で最大の熱性能を提供します。混合金属腐食のリスクを防ぐために、流体の化学的性質に厳密な注意を払う必要があります。
銅製コールド プレートとアルミニウム製コールド プレートのどちらを選択するかは、基本的なエンジニアリングのトレードオフです。
純金属システムでの最大の熱性能と長期的な腐食信頼性を主な関心事とする場合は、銅を選択してください。
軽量化、コスト効率、大規模な分散熱負荷に対する拡張性を主な関心事とする場合は、アルミニウムを選択してください。
「より良い」選択とは、単に最適なバランスを達成するものです。熱要件を満たし、システムの予算に適合し、すべての機械的および化学的制約を遵守する必要があります。見積もりに頼らないでください。 Winshare Thermal には高度な設計および分析チームがあります。このチームは、業界トップクラスの世界的火力企業から構成されています。当社は専用のエンジニアリングサポートを提供します。熱的および機械的シミュレーションを実行します。製造可能性設計 (DFM) 分析を実行します。お客様のプロジェクトに適切な材料と製造プロセスが選択されることを保証します。
