ADAS ドメイン コントローラーを -40℃ ～ 85℃ で安定に保つ方法 (L2+/L3 SoC 冷却)

夏季の路上テスト中に失敗すると ADAS の熱管理に 、システムオンチップ (SoC) クロックのスロットリング、カメラ フレームのドロップ、または設計検証 (DV) 中のコントローラーの突然の再起動が発生します。基本的な 30 W L2 ボックスには標準のダイキャスト アルミニウム エンクロージャで十分ですが、L2+ および L3 ドメイン コントローラー (60 W ～ 180 W) には焼結銅ベーパー チャンバー (VC) またはヒート パイプと統合されたダイキャスト ハウジングが必要で、200 W+ L3/L4 コンピューターにはアクティブ液体コールド プレートが必要です。私たちの一環として 自動車の熱管理 エンジニアリング ガイド シリーズのこの記事では、アーキテクチャの選択、インターフェイス抵抗の制御、および -40 °C ～ 85 °C の認定ルールについて詳しく説明します。

1. -40℃から85℃にわたるADASドメインコントローラーの冷却の課題

車両アーキテクチャ チームが分散型カメラ/レーダー センサーから集中型 L2+ または L3 ドメイン コントローラーにアップグレードする場合、熱エンジニアは 3 つの衝突する制約を引き継ぎます。それは、集中したシリコン熱流束、PCB 上のゼロ直接空気流、および -40 °C の北極の寒さの始まりから +85 °C の夏用キャビンまたはボンネット下の浸漬までにわたる極端な周囲動作ウィンドウです。

夏の砂漠での DV 路上テストでは、HVAC ループが温度を下げる前に、駐車車両のキャビンまたはダッシュボード後ろの計器ゾーンが簡単に 75°C ～ 85°C に達します。一方、コントローラー内の車載 SoC は、最大シリコン ジャンクション温度 (Tj) を 105°C または 125°C 未満に維持する必要があります。これにより、シリコン ダイから外部環境までの熱経路全体での総許容温度上昇 (デルタ T) はわずか 20°C ～ 40°C になります。

1.1 High-TOPS シリコンホットスポットと低導電性鋳物

100 ～ 500+ TOPS (AI ビジョンおよびセンサー フュージョン チップの標準的な計算スループット指標である 1 秒あたり数兆回の演算) を搭載する最新の自動運転プロセッサは、およそ 25 mm x 25 mm ～ 35 mm x 35 mm の単一のフリップチップ BGA パッケージに 45 W ～ 120 W の熱を集中させます。この形状により、12 W/cm² ～ 35 W/cm² の局所的な熱流束が生成されます。

PCB を囲むエンクロージャは、ほとんどの場合、複雑なコネクタ シュラウド、取り付け耳、および EMI (電磁干渉) シールド壁を形成するために選択される高圧ダイカスト アルミニウム (ADC12 や AlSi10Mg など) です。ただし、ADC12 アルミニウムのバルク熱伝導率は、わずか 96 ～ 105 W・m⁻¹・K⁻¹ です。

70 W SoC が厚さ 3.5 mm の ADC12 鋳造壁に熱を放出する場合、アルミニウムは熱を横方向に十分な速さで拡散できません。 15°C ～ 25°C の急勾配のサーマル コーンがチップの真上に形成されます。ハウジングの外周フィンは 68°C で十分に活用されず、SoC は 105°C のサーマル スロットル制限を突破し、認識スタックを強制的に劣化セーフ モードにします。

1.2 密閉されたエンクロージャとタイトな Z ハイト梱包封筒

データセンターのサーバー ブレードとは異なり、ADAS ECU はほこりや湿気から密閉され、IP65、IP67、または IP6K9K の侵入定格に合格します。電源管理 IC (PMIC)、DDR5 メモリ チップ、シリアライザー/デシリアライザー (SerDes) トランシーバーなどの内部ボード コンポーネントに新鮮な空気が触れることはありません。

同時に、車両の梱包エンジニアは通常、ドメイン コントローラーを助手席の下、グローブボックスの後ろ、またはトランクの側壁の内側に詰め込み、ハウジングの総厚を 28 mm ～ 45 mm に制限します。他と比較して トップ 30 の EV 熱管理コンポーネント、ADAS コントローラーは、拒否される熱のワットあたりの Z 高さの許容値が最も厳しいです。

· オープンフィンの自然対流ハウジングは 、フィンの先端の上に少なくとも 30 mm の垂直空隙がある密閉されていないキャビンゾーンに適しています。 薄型のヒートパイプを使用したハウジングや水冷ハウジングは、 停滞した空気が熱を閉じ込める座席の下やトリム パネルの後ろに適しています。

· 決定ルール 1: ジャンクションから周囲までの温度バジェット (デルタ T) の合計が 25°C 以下で、SoC 電力が 45 W を超える場合は、裸の ADC12 ダイキャスト伝導のみを除外し、二相熱拡散または液体冷却を追加します。

2. 自動運転サーマルハードウェアの3つの技術ルート

を評価するエンジニアリング チームは ドメイン コントローラーの冷却 、運用実績のある 3 つのハードウェア アーキテクチャから選択します。各ルートは、Z 高さ、総ワット数容量、車両配管の依存性、および単位 BOM コストをトレードオフします。

 

2.1 ルート 1: モノリシック ダイキャスト アルミニウム フィン付きハウジング (空冷)

エントリーレベルの L2 コントローラー (20 W ～ 45 W を消費するフロント カメラとレーダー ボックスなど) では、1 つの高圧ダイカスト アルミニウムの蓋が機械的カバーとヒートシンクの両方として機能します。鋳造内部の盛り上がった内部台座 (ボス) が、準拠したサーマル パッドを介して SoC、メモリ、およびパワー インダクタを押し下げます。

鋳造合金を標準の ADC12 (~96 W·m⁻¹·K⁻¹) から特殊な高導電性ダイカスト アルミニウム合金 (出力 140 ～ 160 W·m⁻¹·K⁻¹) にアップグレードするか、鍛造/押出成形された 6063-T6 フィン プレートと組み合わせた場合、パッシブ空冷はさらに拡張できます。鍛造グレードと鋳造グレードの正確な熱伝導率の値は、当社のリファレンスで確認できます。 自動車用アルミニウム素材と銅素材.

2.2 ルート 2: VC または焼結ヒート パイプと統合されたダイキャスト ハウジング

基板の総電力が 60 W ～ 160 W に達すると (デュアル SoC L2+ ハイウェイ/アーバン パイロット コントローラーや初期の L3 システムに典型的)、OEM は内部漏れのリスクと配管コストを理由に、水グリコール ホースを客室に通すことを拒否することがよくあります。

SoC を過熱させずにボックスを空冷状態に保つために、メーカーはダイカスト アルミニウム ハウジングの内面または外面に精密なチャネルを削り出し、平らな C1020 銅製ヒート パイプまたは平らな銅製 VC (ベーパー チャンバー、液体の蒸発と蒸気の凝縮によって熱を 2 次元に同時に拡散させる平面状の 2 相真空容器) を埋め込みます。小型の自動車グレードの PWM (パルス幅変調) 送風ファンは、多くの場合、屋外フィンを覆い、夏の静止中に強制的に空気を移動させます。

2.3 ルート 3: 押出成形、CNC、またはダイキャスト + FSW 液体コールド プレート

L3 または L4 の中央コンピューティング プラットフォームに複数の高出力 SoC と合計 180 W ～ 500 W+ のディスクリート GPU が統合されると、空冷は物理的な硬い壁にぶつかります。客室内に 350 W の熱気を放出すると、車両の空調システムと競合し、48 dBA 以上の許容できないファン音を発生させます。

この電力層では、コントローラーはアクティブな水冷エンクロージャに移行します。蛇行した流体チャネルは、アルミニウム ハウジングの中間プレートに直接鋳造または CNC フライス加工され、車両のチラー ループから 2 L/min ～ 6 L/min の 50/50 水-グリコールを流し込み、摩擦撹拌溶接 (FSW) によって永久的に密閉されます。高ワット数の自律コンピュータを設計するエンジニアは、当社のチャネル ルーティング オプションを評価できます。 カスタム液体コールドプレート 仕様ページ。

· ダイキャスト + VC/ヒート パイプ ハウジングは 、乾式設置が推奨される 60 W ～ 150 W のキャビンに取り付けられた L2+/L3 コントローラーに適しています。 FSW 液体コールド プレート ハウジングは 、キャビンの熱遮断とファンの騒音が OEM の制限を超える 150 W ～ 500 W+ マルチ SoC コンピュータに適しています。

· 決定ルール 2: 最大 150 W の VC/ヒートパイプ空冷により、キャビンに取り付けられた ADAS コントローラーを乾燥した状態に保ちます。ボックスの損失が 160 W ～ 180 W を超えるか、ローカル SoC フラックスが 30 W/cm2 を超えると、アクティブな水グリコール液体冷却が義務付けられます。

3. ダイキャストハウジング + VC + ヒートパイプの統合が L2+ および L3 システムに適合する理由

現在発売される量産乗用EVのほとんどは、L2+からL3のパワーバンド（65Wから140W）にしっかりと収まります。これらのプラットフォームでは、高圧ダイカスト アルミニウム ハウジングと組み込み VC ヒート パイプ ネットワークを組み合わせることで、夏の DV 路上テストに合格しながら、システムの総コストを最小限に抑えることができます。

3.1 15 ～ 30 W/cm² チップ上に広がるボトルネックの解消

空冷 ADAS 蓋の総熱抵抗 (Rth) に最も大きく寄与するのは、25 mm x 25 mm SoC ダイの真上の横方向の広がり抵抗です。ダイカストアルミニウム本体の伝導率は約 100 W・m⁻¹・K⁻¹ですが、焼結銅ヒートパイプまたはベーパーチャンバーは内部相変化によって動作し、4,000 ～ 12,000 W・m⁻¹・K⁻¹ の有効熱伝導率を達成します。

一般的なハイブリッド蓋の設計では、各コンポーネントが特定の機械的および熱的役割を実行します。

1. 銅蒸気チャンバー (VC) ペデスタル: プライマリ SoC 上のポケットに直接ろう付けまたは熱はんだ付けされた VC は、集中した 25 W/cm² の熱流束を受け取り、90 mm x 90 mm の設置面積にわたって平坦化し、ベースプレートのピーク温度の上昇を 8°C から 14°C 削減します。

2. 埋め込み D 型銅製ヒート パイプ:  3 ～ 5 本の平らな銅製ヒート パイプ (通常、元の直径 6 mm または 8 mm を 2.5 mm または 3.0 mm の厚さにプレス) が VC または SoC 台座から熱を受け取り、150 mm ～ 250 mm 外側にダイカストの冷却された周囲フィンに伝えます。

3. ダイキャスト アルミニウム フィン アレイ: 熱がハウジングの設置面積の 100% 全体に均一に分散され、アルミニウム フィンは高いフィン効率 (85% 以上) で気流への熱負荷を遮断します。

標準およびカスタムの二相形状を探しているエンジニアは、チューブの曲げ半径と平坦化の限界を検査できます。 ヒートパイプヒートシンクの ページです。

3.2 機械的接合方法: サーマルエポキシ vs 低温はんだ付け

銅製のヒート パイプとベーパー チャンバーがアルミニウム ダイカストにどのように取り付けられるかによって、ユニットが 10 年間のシャーシの振動や熱衝撃に耐えられるかどうかが決まります。

 

自動車生産では、高熱流束の L3 コントローラー (> 15 W/cm²) では、機械加工されたアルミニウムの溝に選択的にニッケルめっきをし、その後ボイドのないはんだリフローを行う必要があります (超音波 C スキャンで検証された >= 85% ～ 90% のウェットアウト カバレッジが目標)。はんだ付けにより、エポキシのポリマー結合ラインの障壁が取り除かれ、銅チューブが高G振動に対して機械的にロックされます。

·  2 液構造の熱エポキシ ボンディングは 、0.10 mm の接着ボンド ラインによる温度上昇が 1.5 °C 未満である、コスト重視の 50 W ～ 80 W L2+ コントローラに適しています。 選択的ニッケルめっき + 金属はんだリフローは 、最小限の接触抵抗とゼロボンドラインの経年劣化が必要な 90 W ～ 150 W の L3 コントローラーに適しています。

· 決定ルール 3: ローカル SoC の熱流束が 15 W/cm2 を超える場合、または DV テスト計画で Rth ドリフトなしで 1,000 回の熱衝撃サイクルが義務付けられている場合は、ポリマー エポキシではなく金属はんだ付け (ニッケルメッキ溝上) を指定します。

4. 取り付けインターフェースと主な熱抵抗 (Rth) のボトルネック

熱が PCB コンポーネントと金属筐体の間の隙間を通過できない場合、最良の蒸気チャンバーや液体冷却プレートでも機能しません。 では L3 SoC 冷却、接合部から空気まで、または接合部から冷却材までの合計熱抵抗の最大 45% が TIM (サーマル インターフェイス材料、適合するギャップ フィラー ペースト、パッド、または接合面間の絶縁エア ポケットを置き換える相変化フィルム) 内にあります。

4.1 ペデスタルボスの加工公差と共平面性

ADAS コントローラーの内部では、1 つのアルミニウム ハウジング カバーがプライマリ SoC、4 ～ 8 個の DDR5 メモリ パッケージ、2 個の PMIC、および複数のパワー インダクターに同時に接触する必要があります。それぞれは PCB 上の異なるコンポーネントの高さに配置されています。

ダイカスト金型から取り出される鋳造アルミニウム表面の表面粗さは Ra 3.2 ～ 6.3 μm 程度で、平坦度のばらつきは最大 0.3 mm です。高出力 SoC 上の鋳放し表面に TIM を直接適用しないでください。すべての高ワット数のコンタクト台座は、次のことを達成するために二次 CNC フライカットを受ける必要があります。

· 局所的な台座の平坦度:  100 mm スパンあたり 0.03 mm ～ 0.05 mm。

· 表面粗さ:  Ra <= 1.6 μm (薄い相変化材料を使用する場合は Ra <= 0.8 μm)。

· マルチボスの同一平面性: 隣接するチップ台座間の段差の高さの許容差が +/- 0.05 mm 以内であるため、PCB 締め付けネジが回路基板を歪めません。

4.2 -40℃ ～ 85℃ のポンプアウト抵抗を実現する TIM の選択

PCB が -40°C ～ +85°C の間で加熱と冷却を繰り返すと、FR4 グラスファイバー基板とアルミニウム ハウジングが異なる速度で膨張および収縮し、台座の境界面で微細な水平方向のスクラブと垂直方向の呼吸運動が発生します。

1. 2 液式ディスペンス可能な液体ギャップフィラー (3.0 ～ 7.0 W·m⁻¹·K⁻¹): ロボットによるディスペンスにより、低圧縮力で所定の位置に硬化する液体シリコーンまたは非シリコーン ビーズが堆積します。ピーク圧縮圧力は 30 ～ 50 psi 未満にとどまるため、液体ギャップ フィラーは、ボンド ラインの厚さ (BLT) を約 0.25 mm ～ 0.50 mm に保ちながら、35 mm x 35 mm の大型 SoC パッケージ上の BGA はんだボールの亀裂を防止します。

2. プレカットエラストマーサーマルパッド (3.0 ～ 8.0 W·m⁻¹·K⁻¹): 再加工には便利ですが、接触抵抗を下げるために 30% ～ 40% の圧縮たわみが必要です。ねじスタンドオフの間隔が広すぎると、薄い PCB が曲がってしまう可能性があります。

3. 相変化材料 (PCM) と高粘度パテ:  20 W/cm2 を超えるベアダイまたは蓋付き SoC 上に直接使用され、CNC 加工されたバネ仕掛けの台座がボンドラインの厚さを 0.05 mm ～ 0.15 mm に抑えます。標準の低粘度サーマル グリースは、500 回の熱サイクルを超えると、熱膨張差によってグリースがエッジに向かって押し出され (「押し出され」)、ダイの中心に乾燥スポットが残るため、広い自動車のギャップでは一般に避けられます。

· プレカットされたシリコンサーマルパッドは 、現場で簡単に分解する必要がある低電力メモリチップやインダクタに適しています。 ディスペンスされた 2 液型硬化型ギャップ フィラーは、 基板の機械的ストレスを最小限に抑えるために、壊れやすいマルチチップ SoC BGA アレイに適しています。

· 決定ルール 4: すべての SoC コンタクト台座を平坦度 <= 0.05 mm になるように機械加工し、自動現場硬化液体ギャップ フィラー (0.20 mm ～ 0.40 mm BLT) と組み合わせて、BGA はんだボールの破損とサーマル グリースのポンプアウトの両方を防止します。

5. 設計検証 (DV) の要点: -40℃ ～ 85℃ の自動車テストに耐える

周囲温度 +25°C のエンジニアリングラボベンチで動作する熱ソリューションは、自動車の設計検証 (DV) および生産検証 (PV) 中に致命的な障害が発生する可能性があります。を認定する場合 自動運転サーマルハードウェア 、調達および品質チームは自動車固有の 4 つの故障モードを検証する必要があります。

5.1 氷点下の凍結融解サイクルと -40℃ の低温起動

水は安全な流体の中で最も高い蒸発潜熱を有するため、銅製ヒートパイプとベーパーチャンバーは、部分真空下の超純度の脱イオン水を作動流体として使用します。しかし、水は0℃で凍ります。

-40℃の北部の冬にEVを一晩駐車すると、ヒートパイプの芯の中の水が固まってしまいます。次の 2 つの障害リスクが生じます。

· チューブ壁の膨張と破断: ヒート パイプ メーカーが充填液を過剰に充填した場合、または焼結が不十分な芯構造を使用した場合、凍結中の水の膨張により薄い銅製のコンテナ壁が伸びます。 200 ～ 500 回の凍結融解サイクルの後、銅は加工硬化し、微小亀裂が生じ、真空が失われ、熱の伝達が永久に停止します。

· 凍結したコンデンサーの起動ドライアウト: ドライバーが -40 °C で車を始動すると、ADAS SoC がすぐに起動し、数秒以内に 60 W まで急上昇しますが、ヒート パイプの外側のコンデンサー端はまだ -40 °C で凍結しています。アルミニウムの壁を通る伝導熱によって凝縮器ゾーンが解けるまで、液体は蒸発器に戻ることができません。適切に設計された自動車用ハウジングは、SoC 台座の直下に十分な固体アルミニウムの塊 (熱容量) を提供し、ヒート パイプがスムーズに解凍される間に最初の 60 ～ 120 秒間の起動熱を吸収します。

5.2 車両の傾き/道路グレードの感度と焼結芯の設計

固定の通信ラックとは異なり、自動車は急な山の勾配 (最大 30% の勾配、または最大 17 度の傾斜) やバンクされたカーブを上り下りします。

ヒート パイプが単純な軸方向の溝またはワイヤ メッシュの芯に依存しており、車両の傾斜によって高温の SoC (蒸発器) が外側の冷却フィン (コンデンサー) よりも物理的に高くなる場合、重力が液体の戻りに対抗します。エバポレーターが乾燥し、SoC 温度が 1 分以内に 25°C 上昇します。車載用 ADAS ヒート パイプとベーパー チャンバーでは、好ましくない傾斜角で動作している場合でも毛細管吸引力が重力を上回るように、微細な 焼結銅パウダー ウィック (細孔半径が約 20 μm ～ 50 μm に制御されている) を使用する必要があります。

5.3 熱衝撃、ランダム振動、および塩霧の認定

B サンプルまたは C サンプル部品を承認する前に、熱供給業者に次のベースライン DV テストしきい値に対してアセンブリを検証するよう要求してください。

1. 熱衝撃サイクル (ISO 16750-4):  -40°C ～ +85°C (または +105°C) を 30 分間の滞留時間で 1,000 サイクル。 SoC ペデスタルとフィン アレイ間のテスト後の熱抵抗 (Rth) シフトは +/- 5% ～ 8% 未満に維持され、はんだ剥離やヒート パイプの真空損失がないことが証明されている必要があります。

2. 掃引正弦振動およびランダム振動 (ISO 16750-3): 多軸振動テスト (通常、本体とシャーシの取り付けに応じて 10 Hz ～ 2,000 Hz、30 ～ 50 m/s² RMS) で、片持ちヒート パイプ、ファン マウント、および FSW 液体ノズル ポートに亀裂が入っていないことを確認します。

3. 塩霧および湿気腐食 (IEC 60068-2-52 / ASTM B117):  240 ～ 720 時間の中性または周期的な塩水噴霧。アルミニウムハウジングの外側に埋め込まれた露出した銅製ヒートパイプまたはベーパーチャンバーは、銅とアルミニウムの継ぎ目に沿った電解腐食を防ぐために、三価クロム酸塩不動態化、選択的ニッケルメッキ、または電気泳動塗料 (e コート) で密閉する必要があります。

4. 決定ルール 5:  1,000 回の凍結融解熱衝撃サイクル (-40°C ～ +85°C) で検証された焼結粉末銅芯を指定し、DV テスト仕様でサイクル後の最大 Rth 劣化が 8% 以下であることを要求します。

6. SoC の電力、スペースエンベロープ、コストによる選択決定マトリックス

システム設計者と調達管理者が RFQ 段階で適切な冷却ハードウェアを確保できるように、以下の表は自動運転レベルと熱アーキテクチャ、製造ルート、コスト指数を対応付けています。

 

6.1 現実世界のエンジニアリング シナリオ: 34 mm シート下エンベロープにおける L3 SoC スロットリングの解決

· 背景: 自動車 Tier-1 は、合計 125 W を消費するデュアル SoC L3 ドメイン コントローラー (2 つの 45 W メイン プロセッサーと 35 W のメモリ/PMIC 負荷を含む) を開発していました。このコントローラーは、240 mm x 190 mm x 34 mm という厳しい高さ制限内で助手席の下に取り付けられていました。

· 課題:  +80°C のチャンバー DV テスト中、外部ブロワー ファンを備えた固体 ADC12 ダイキャスト ハウジングを使用した初期プロトタイプでは、2 つの SoC ダイの真上で 21°C のホットスポットが発生し、ジャンクション温度が 114°C (105°C のスロットリングしきい値を 9°C 以上上回ります) まで上昇しました。液体冷却剤ホースをスライド シート レールの下に通すことは、OEM の内装安全チームによって拒否されました。

· 技術的考慮事項と選択ロジック:  Z 高さを増やさずに空冷を維持するために、2 つの SoC の真上にあるハウジング ベースをフライス加工して、厚さ 3.0 mm のニッケルメッキ銅蒸気チャンバー (95 mm x 140 mm) を受け入れます。その裏には、周囲シュラウド フィンまで続く溝にはんだ付けされた 4 本の平らな 6 mm 焼結銅ヒート パイプが取り付けられています。台座は、0.30 mm の液体ギャップフィラー用に 0.04 mm の平坦度に CNC フライカットされました。 VC + ヒート パイプのアップグレードにより、SoC ペデスタルのホットスポットが 13.5°C 低下し、周囲温度 85°C で Tj を 100.5°C に維持しながら、-40°C ～ +85°C の 1,000 サイクルの熱衝撃に耐えました。

· 決定ルール 6: シート下またはキャビンに取り付けられた 80 W ～ 150 W の L2+/L3 ECU が標準ダイカストで過熱した場合、キャビンの液体冷却配管に頼る前に、はんだ付けされた銅製ベーパー チャンバーと焼結ヒート パイプを統合します。

ハイブリッド ADAS エンクロージャの製造には、高圧ダイカスト、高精度 CNC 台座フライス加工、ヒートパイプ/VC 焼結、はんだリフロー、超音波 C スキャンボイド検査、および FSW 液体チャネルシールの間の緊密な調整が必要です。 2009 年に東莞で設立された Guangdong Winshare Thermal Technology Co., Ltd. は、60,000 平方メートルの施設を運営し、800 名以上の従業員を擁し、IATF 16949、ISO 9001、ISO 14001、および ISO 45001 認証に基づいて 200 以上の特許を取得しています。 Winshare はダイカスト、CNC 加工、スカイビング、​​ヒートパイプ/VC アセンブリ、摩擦撹拌溶接、真空ろう付けを社内で行っており、タイのチョンブリに新しい工場を建設中であるため、当社のチームは完全に検証された ADAS ドメイン コントローラー ハウジングとコールド プレートを BYD、Geely、Chery、XPeng、Lucid、Li Auto、Sungrow、Delta などの業界リーダーに提供しています。

7. 結論

保つには ADAS の熱管理を-40 °C から 85 °C まで安定に 、バルク ハウジングのサイズだけに依存するのではなく、熱拡散ハードウェアを SoC の局所的な熱流束に適合させる必要があります。次の自動運転コントローラー プログラムで次の 4 つのエンジニアリング ルールを実行します。

·  45 W を超える裸の ADC12 をアップグレードする:  SoC の消費電力が 45 W から 50 W を超えると、裸のダイキャスト アルミニウムにより深刻な拡散ホットスポットが発生します。焼結銅ヒートパイプまたは銅ベーパーチャンバーをプロセッサー台座の上に直接埋め込みます。

· キャビン L2+/L3 ユニットを最大 150 W までドライに保ち、その後液体に移行:  60 W ～ 150 W のキャビン搭載コントローラーにはダイキャスト + VC/ヒート パイプ ハウジングを使用し、160 W ～ 500 W+ L3/L4 中央コンピューティング プラットフォームには FSW シールの水グリコール液体コールド プレートに切り替えます。

· 台座インターフェイスの制御: すべての高出力チップボスを 100 mm あたり 0.05 mm 以下の平坦度になるように CNC フライカットし、ニッケルメッキポケット上に高フラックス VC を (エポキシではなく) はんだ付けし、現場硬化型液体ギャップフィラーを使用してサーマル グリースのポンプアウトを防ぎます。

· 自動車の凍結融解 DV ゲートを強化: 超音波接合検証と塩霧腐食シールにより、1,000 回の熱衝撃サイクル (-40 °C ～ +85 °C) にわたって焼結芯ヒート パイプと VC を認定します。

 

よくある質問

EVを-40℃で駐車すると、水を満たした銅製ヒートパイプが破裂するでしょうか?

自動車の凍結融解サイクル用に特別に設計されている場合はそうではありません。標準的な市販の電子機器ヒート パイプは、-20 °C 未満で膨らんだり亀裂が入ったりする可能性がありますが、自動車グレードの銅製ヒート パイプは、厳密に計量された脱イオン水充填率 (通常、蒸気空間の 15% ～ 22%)、高延性の無酸素銅 C1020 銅壁、および -40 °C で 1,000 回以上のサイクルにわたって壁が破損することなく、半径方向の氷の膨張に対応する焼結パウダー ウィックを使用しています。

銅製ベーパー チャンバー (VC) は、裸の ADC12 ダイキャスト アルミニウムと比較して、SoC ジャンクション温度をどの程度下げることができますか?

25 mm x 25 mm のダイ フットプリントを備えた一般的な 50 W ～ 80 W ADAS SoC では、2.5 mm ～ 3.5 mm の銅製ベーパー チャンバーを ADC12 ハウジング ペデスタルに埋め込むと、導電性拡散抵抗が 50% ～ 70% 削減され、通常、同一のエアフロー条件下で SoC のピーク ジャンクション温度が 8 ～ 15 °C 低下します。

ヒートパイプとベーパーチャンバーは、ADAS ダイキャスト蓋の内側 (PCB 側) または外側 (フィン側) に取り付ける必要がありますか?

VC またはヒート パイプを内面 (SoC 上の TIM に直接接触) に取り付けると、熱が低伝導率のアルミニウムの壁を最初に通過せずにすぐに銅の相変化チャンバーに入るため、熱抵抗が最も低くなります。ただし、内部の EMI シールド コンパートメントや段差の高さが内部配置を妨げる場合は、薄くなった (1.5 mm ～ 2.0 mm) アルミニウム台座の真反対側の外壁に溝をフライス加工することが、広く使用されている代替手段です。

銅製ヒートパイプとアルミニウムダイカストハウジングの間の電気腐食をどのように防ぐのでしょうか?

湿った道路塩分空気の存在下で裸の銅が裸のアルミニウムに触れると、アルミニウムの溝を腐食し、熱接触を低下させるガルバニックセルが生成されます。メーカーは、銅製ヒートパイプ/VC をニッケルメッキし、アルミニウム鋳物に三価クロメート化成コーティングを適用し、隙間が露出しないように接合部をはんだ付けし、エポキシポッティングまたは電気泳動コーティング (e コート) で外側の継ぎ目をシールすることでこれを防ぎます。

L4 ドメイン コントローラーにおいて、押出成形 + FSW 液体コールド プレートがダイキャスト + FSW ハウジングよりも優れているのはどのような場合ですか?

コントローラーのハウジングに複雑な 3D コネクタ ベイ、統合された取り付けブラケット、および上下の PCB 冷却が必要な場合、FSW 溶接された液体チャネル カバーを備えたダイカスト ハウジングが大量生産 (> 20,000 ユニット/年) に最適です。年間生産量が少ない場合 (1,000 ～ 10,000 ユニット/年)、またはコールド プレートが 2 つの PCB によって両面が冷却された平らな中央のサンドイッチ プレートである場合、FSW でシールされた CNC 加工または押し出し成形された 6061/6063 プレートは、高価なダイカスト金型 NRE を回避し、より高いバルク熱伝導率 (167 ～ 209 W·m⁻¹·K⁻¹ vs ~96 W·m⁻¹·K⁻¹)。

大量生産において、VC/ヒートパイプとアルミニウムハウジングの間のはんだ接合品質をどのように検査しますか?

IATF 16949 プロセス管理に基づき、メーカーは非破壊超音波 C スキャン イメージング (または X 線検査) を使用して、平らなヒート パイプ/VC と機械加工されたアルミニウム ポケットの間のはんだ層をマッピングし、合計はんだボイドが 15% を超える部品、または SoC フットプリント直下の単一ボイドが 3 mm を超える部品を不合格とします。