আইজিবিটি মডিউলের জন্য তরল কোল্ড প্লেট

১. আইজিবিটি মডিউল বলতে কী বোঝায়?

বৈদ্যুতিক যানবাহন, নবায়নযোগ্য শক্তি থেকে বিদ্যুৎ উৎপাদন, রেল ট্রানজিট এবং শিল্প অটোমেশনে, আইজিবিটি মডিউলগুলো উচ্চতর পাওয়ার ডেনসিটি, ছোট আকার এবং উচ্চতর জাংশন তাপমাত্রার দিকে বিকশিত হচ্ছে। তবে, চিপের পাওয়ার ডেনসিটি বাড়ার সাথে সাথে শীতল করার জন্য উপলব্ধ স্থান দ্রুত সংকুচিত হয়। গবেষণায় দেখা গেছে যে, ৫০%-এরও বেশি ইন্টিগ্রেটেড সার্কিট ব্যর্থতার কারণ হলো তাপজনিত সমস্যা; পাওয়ার ইলেকট্রনিক্সের ক্ষেত্রে, প্রায় ৫৫% আইজিবিটি ব্যর্থতা তাপমাত্রা-সম্পর্কিত। প্রচলিত এয়ার কুলিং-এর পরিচলন তাপ স্থানান্তর সহগ সীমিত (সর্বোত্তম ক্ষেত্রে প্রায় ৩৭ ওয়াট/বর্গ সেন্টিমিটার) এবং এর আয়তনও বিশাল, যা এটিকে পরবর্তী প্রজন্মের পাওয়ার মডিউলগুলোর জন্য অনুপযুক্ত করে তোলে। উচ্চ-ক্ষমতাসম্পন্ন চিপের তাপ ব্যবস্থাপনার জন্য লিকুইড কোল্ড প্লেট প্রযুক্তি একটি মূল সমাধান হিসেবে আবির্ভূত হয়েছে।

২. আইজিবিটি-র তাপীয় প্রতিবন্ধকতা এবং প্রচলিত শীতলীকরণ ব্যবস্থার সীমাবদ্ধতা

একটি আইজিবিটি মডিউল উল্লেখযোগ্য পরিমাণে তাপ উৎপন্ন করে। ৯৮% কর্মদক্ষতাসম্পন্ন একটি ১০০ কিলোওয়াট ইনভার্টারের ক্ষেত্রে, থার্মাল ম্যানেজমেন্ট সিস্টেমের মাধ্যমে প্রায় ২ কিলোওয়াট তাপ অপসারণ করতে হয়। অধিকন্তু, তাপের বণ্টন সুষম হয় না; চিপের পৃষ্ঠের স্থানীয় উষ্ণ স্থানগুলো গড় তাপমাত্রার চেয়ে অনেক বেশি গরম হতে পারে, এবং এই উষ্ণ স্থানগুলো ডাইনামিক পারফরম্যান্স ও কার্যকালকে সীমিত করে।

তাপমাত্রার সাথে আইজিবিটি (IGBT) বিকল হওয়ার একটি জোরালো সম্পর্ক রয়েছে। ২০০৩ থেকে ২০১৭ সালের মধ্যে ২৩টি দেশে উইন্ড টারবাইন বিকল হওয়ার উপর করা একটি পরিসংখ্যানগত সমীক্ষায় দেখা গেছে যে, পরিকল্পনাবিহীন কনভার্টার ডাউনটাইমের ২২%-এর জন্য আইজিবিটি মডিউলের ব্যর্থতা দায়ী ছিল – যা উইন্ড সিস্টেমের অন্যতম ত্রুটিপ্রবণ একটি উপাদান। যানবাহনের ঘন ঘন গতি বৃদ্ধি/হ্রাসের ফলে তীব্র পাওয়ার সাইক্লিং এবং তাপমাত্রার ওঠানামা ঘটে, যা বন্ড ওয়্যার ফ্যাটিগ, সোল্ডার ডিল্যামিনেশন এবং অন্যান্য তাপজনিত ব্যর্থতার কারণ হয়। থার্মাল রানঅ্যাওয়ের কারণে বৈদ্যুতিক যানবাহনে পাওয়ার লস হতে পারে, যা একটি গুরুতর নিরাপত্তা ঝুঁকি।

তাপীয় রোধের দৃষ্টিকোণ থেকে, আইজিবিটি-র তাপ অপচয় একটি বহুস্তরীয় ধারাবাহিক তাপীয় রোধের সমস্যা। ইন্টারফেস তাপীয় রোধ মোট রোধের ৬০%-এরও বেশি, যা এটিকে মূল প্রতিবন্ধকতায় পরিণত করে। জাংশন-টু-কেস রোধের মধ্যে, ডিবিসি (ডাইরেক্ট বন্ডেড কপার) সিরামিক সাবস্ট্রেটই প্রধান অবদানকারী (৭৫%-এর বেশি)। প্রচলিত এয়ার কুলিং তিনটি প্রধান সীমাবদ্ধতায় ভোগে: নিম্ন তাপ স্থানান্তর সহগ, স্থানীয় হট স্পট দূর করার দুর্বল ক্ষমতা এবং বৃহৎ সিস্টেম আয়তন, যা সিস্টেমের ক্ষুদ্রাকরণের সাথে সাংঘর্ষিক।

৩. কিভাবে তরল ঠান্ডা প্লেট কাজ এবং তাদের শ্রেণিবিন্যাস

একটি লিকুইড কোল্ড প্লেট (যাকে কুলিং প্লেট, লিকুইড কুলিং প্লেট বা ওয়াটার কুলিং প্লেটও বলা হয়) বলপূর্বক তরল পরিচলন ব্যবহার করে তাপ অপসারণ করে। এর কার্যপ্রণালী সহজ: আইজিবিটি মডিউল থেকে তাপ একটি থার্মাল ইন্টারফেসের মাধ্যমে কোল্ড প্লেটের ভিত্তিতে স্থানান্তরিত হয়, তারপর অভ্যন্তরীণ চ্যানেলের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত কুল্যান্ট দ্বারা অপসারিত হয়; উত্তপ্ত কুল্যান্ট একটি হিট এক্সচেঞ্জারে সঞ্চালিত হয়ে ঠান্ডা হয় এবং ফিরে আসে।

উৎপাদন প্রক্রিয়া এবং কাঠামোগত রূপের উপর ভিত্তি করে, বর্তমানে প্রকৌশল ক্ষেত্রে চার ধরনের প্রধান আইজিবিটি কোল্ড প্লেট ব্যবহৃত হয়।

৩.১ ঐতিহ্যবাহী তরল শীতল প্লেট

প্রচলিত নকশাগুলোর মধ্যে ছিদ্রযুক্ত, জোড়া লাগানো, ঝালাই করা এবং নলাকার প্রকার অন্তর্ভুক্ত। এগুলোর প্রক্রিয়াকরণ সহজ, খরচ কম এবং এগুলো নিম্ন থেকে মাঝারি পাওয়ার ডেনসিটির আইজিবিটি মডিউলের জন্য উপযুক্ত। এদের মধ্যে, নলাকার কোল্ড প্লেট (বা টিউব লিকুইড কোল্ড প্লেট) একটি অ্যালুমিনিয়াম বেসপ্লেটের খাঁজে তামা বা স্টেইনলেস স্টিলের নল বসিয়ে দেয়, যা ব্রেজিং বা ইপোক্সি দিয়ে স্থির করা হয়। এটি সাধারণ ছিদ্রযুক্ত প্লেটের চেয়ে উন্নত তাপীয় কর্মক্ষমতা এবং দীর্ঘ পরিষেবা জীবন প্রদান করে।

৩.২ টিউব তরল ঠান্ডা প্লেট

টিউব লিকুইড কোল্ড প্লেট (যাকে ওয়াটার কুলড কোল্ড প্লেট বা টিউবড কোল্ড প্লেটও বলা হয়) অ্যালুমিনিয়াম বেসপ্লেটের মধ্যে বসানো এবং থার্মাল আঠা বা ব্রেজিং দিয়ে আটকানো তামা বা স্টেইনলেস স্টিলের টিউবকে কুল্যান্ট চ্যানেল হিসেবে ব্যবহার করে। এর সুবিধার মধ্যে রয়েছে সহজ উৎপাদন, কম খরচ এবং নমনীয় টিউব বিন্যাস (যেমন, সর্পিল বা ইউ-আকৃতির), যা আইজিবিটি-র তাপ বিতরণের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ হতে পারে। এগুলি মাঝারি-পাওয়ার ডেনসিটি, ব্যয়-সংবেদনশীল ইন্ডাস্ট্রিয়াল ড্রাইভ এবং সোলার ইনভার্টারের জন্য উপযুক্ত। সাধারণ টিউবের ব্যাস ৬-১২ মিমি এবং অপারেটিং চাপ সাধারণত ০.৫ এমপিএ-এর নিচে থাকে।

৩.৩ এফএসডব্লিউ তরল ঠান্ডা প্লেট

এফএসডব্লিউ লিকুইড কোল্ড প্লেট (ফ্রিকশন স্টার ওয়েল্ডিং) পদ্ধতিতে একটি ঘূর্ণায়মান স্টার পিন ব্যবহার করে ঘর্ষণজনিত তাপ উৎপন্ন করা হয়, যা উপাদানটিকে প্লাস্টিকাইজ করে এবং কভার ও খাঁজকাটা বেসপ্লেটের মধ্যে একটি সলিড-স্টেট ওয়েল্ড তৈরি করে। এই প্রক্রিয়ায় কোনো ছিদ্র, ফাটল বা ফিলার মেটাল তৈরি হয় না, যার ফলে ওয়েল্ডের শক্তি বেশি হয়, সিলিং চমৎকার হয় এবং ফ্লো চ্যানেলের কোনো বিকৃতি ঘটে না। এফএসডব্লিউ কোল্ড প্লেট ইলেকট্রিক ভেহিকল ট্র্যাকশন ইনভার্টার এবং রেল ট্রানজিট কনভার্টারের জন্য আদর্শ, যেখানে দীর্ঘমেয়াদী নির্ভরযোগ্যতা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। এর সাধারণ চ্যানেলের প্রস্থ ৪–১০ মিমি এবং চাপ প্রতিরোধ ক্ষমতা ১.৫–২.০ এমপিএ পর্যন্ত হতে পারে।

৩.৪ এক্সট্রুডেড তরল কোল্ড প্লেট

এক্সট্রুডেড লিকুইড কোল্ড প্লেট (বা অ্যালুমিনিয়াম কোল্ড প্লেট, অ্যালুমিনিয়াম কুলিং প্লেট) একটি বিশেষ ডাই ব্যবহার করে অ্যালুমিনিয়াম এক্সট্রুশনের মাধ্যমে এক ধাপে বহু-সমান্তরাল প্রবাহ চ্যানেল তৈরি করে গঠন করা হয়, তারপর কাটা, প্রান্ত-সিল করা এবং মেশিনিং করা হয়। এর প্রধান সুবিধাগুলো হলো উচ্চ উৎপাদন দক্ষতা এবং কম একক খরচ, সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ চ্যানেলের মাত্রা, যা উচ্চ-পরিমাণে মানসম্মত উৎপাদনের জন্য আদর্শ। তবে, চ্যানেলগুলো সাধারণত সোজা-পথের হয়, যা ফিন অপ্টিমাইজেশনকে সীমিত করে। এগুলো সাধারণ-উদ্দেশ্যের ইনভার্টার এবং ইভি চার্জিং মডিউলে ব্যবহৃত হয় যেখানে পাওয়ার ডেনসিটি পরিমিত। এর সাধারণ হাইড্রোলিক ব্যাস ২–৫ মিমি।

৩.৫ ব্রেজড তরল কোল্ড প্লেট

ব্রেজড লিকুইড কোল্ড প্লেট (বা ব্রেজড কোল্ড প্লেট) একটি স্ট্যাম্পড ফ্লো-চ্যানেল বেসপ্লেটকে একটি কভার প্লেটের সাথে ভ্যাকুয়াম বা নিয়ন্ত্রিত-বায়ুমণ্ডলীয় ব্রেজিং প্রক্রিয়ার মাধ্যমে তৈরি করা হয়। এটি পিন ফিন, অবলিক ফিন এবং টার্বুলেটরের মতো জটিল অভ্যন্তরীণ ফিন কাঠামো ব্যবহারের সুযোগ দেয়। ব্রেজিং অত্যন্ত উচ্চ ডিজাইন স্বাধীনতা প্রদান করে, যা একটি কম্প্যাক্ট আকারে উন্নত তাপ স্থানান্তর, ভালো সিলিং এবং কম অবশিষ্ট পীড়ন নিশ্চিত করে। উচ্চ-পাওয়ার-ডেনসিটি আইজিবিটি এবং এসআইসি মডিউলের জন্য ব্রেজড লিকুইড কোল্ড প্লেট প্রথম পছন্দ, যা প্রিমিয়াম ইভি মেইন ড্রাইভ, উইন্ড কনভার্টার এবং উচ্চমানের শিল্প বিদ্যুৎ সরবরাহে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। চ্যানেলের আকার ১-৩ মিমি পর্যন্ত ছোট হতে পারে; পিন ফিনের ক্ষেত্রে, তাপীয় প্রতিরোধ এক্সট্রুডেড বা টিউব ধরনের তুলনায় উল্লেখযোগ্যভাবে কম। ভ্যাকুয়াম ব্রেজিং সবচেয়ে নির্ভরযোগ্য প্রক্রিয়া।

৩.৬ বিভিন্ন কোল্ড প্লেট স্থাপত্যের মধ্যে তাপীয় রোধ এবং কাঠামোর তুলনা

প্রকৌশলগত নির্বাচনে সহায়তা করার জন্য, সারণি ১-এ চারটি আইজিবিটি কোল্ড প্লেটের (বেসলাইন হিসেবে প্রচলিত টিউবযুক্ত প্লেট সহ) প্রধান তাপীয় এবং কাঠামোগত পরামিতিগুলোর তুলনা করা হয়েছে।

সারণি ১: বিভিন্ন তরল কোল্ড প্লেট স্থাপত্যের তাপীয় প্রতিরোধ এবং কাঠামোগত তুলনা

৪. কর্মক্ষমতা অপ্টিমাইজেশন: প্রবাহ চ্যানেল এবং মাইক্রো-ফিন ডিজাইন

একটি কোল্ড প্লেট কুলিং সিস্টেমের শীতলীকরণ কর্মক্ষমতা এর অভ্যন্তরীণ প্রবাহ পথ এবং ফিনের নকশার উপর ব্যাপকভাবে নির্ভর করে। বর্তমান গবেষণা নিম্নলিখিত ক্ষেত্রগুলিতে কেন্দ্রীভূত।

ফিন কাঠামো: একটি শিল্প মোটর ড্রাইভে তিনটি আইজিবিটি মডিউলের জন্য তরল শীতলীকরণের উপর একটি গবেষণায় সোজা, স্তরে স্তরে সাজানো পিন-ফিন এবং তির্যক ফিনের তুলনা করা হয়েছে, যা নিশ্চিত করে যে জটিল ফিনগুলি পরিচলন বৃদ্ধি করে। অধিকন্তু, একটি তির্যক-ফিন মাইক্রোস্কেল স্তরযুক্ত-প্রবাহ তরল শীতলীকরণ প্লেট একই প্রবাহ হারে একটি আয়তক্ষেত্রাকার মাইক্রো-চ্যানেল কোল্ড প্লেটের তুলনায় তাপ স্থানান্তর সহগ ৩ গুণ বৃদ্ধি, চিপের সর্বোচ্চ তাপমাত্রা ১.৪°সে হ্রাস, তাপমাত্রার সমরূপতা ৩৭.৮% উন্নতি এবং প্রবাহ প্রতিরোধ ১৫%-এর বেশি হ্রাস অর্জন করেছে, যা একটি ৮০০ওয়াট চিপের নির্ভরযোগ্য শীতলীকরণ সক্ষম করে।

টপোলজি অপ্টিমাইজেশন: একটি আইজিবিটি কোল্ড প্লেটের জন্য দ্বি-উদ্দেশ্যমূলক টপোলজি অপ্টিমাইজেশন (সর্বোচ্চ তাপ স্থানান্তর, সর্বনিম্ন প্রবাহ প্রতিরোধ) ব্যবহার করে করা একটি গবেষণায় দেখা গেছে যে, একটি সরল-চ্যানেল কোল্ড প্লেটের তুলনায়, টপোলজি-অপ্টিমাইজড কোল্ড প্লেটটি ২৬.৩% কম চাপ হ্রাস, ৬৪.৭% কম তাপীয় প্রতিরোধ এবং ১৬.৩% বেশি তাপ স্থানান্তর সহগ অর্জন করেছে।

তাপমাত্রার সমরূপতা: নানজিং ইউনিভার্সিটি অফ ইনফরমেশন সায়েন্স অ্যান্ড টেকনোলজির একটি গবেষক দল সর্পিল চ্যানেল, উন্নত ফিন এবং স্তরীভূত টার্বুলেটর সমন্বিত একটি উদ্ভাবনী তরল কোল্ড প্লেটের প্রস্তাব করেছে। পরীক্ষামূলক ফলাফলে দেখা গেছে যে, কুল্যান্ট প্রবাহের হার বৃদ্ধি করলে ডিভাইসটির সর্বোচ্চ তাপমাত্রা প্রায় ২২ কেলভিন হ্রাস পায় এবং একটি নির্দিষ্ট প্রবাহ পরিসরে এর তাপীয় কার্যকারিতা স্থিতিশীল থাকে।

শীতলীকরণ এবং পাম্পিং শক্তির মধ্যে আপেক্ষিক সম্পর্ক: একটি কোল্ড প্লেট কুলিং সিস্টেমে, প্রবাহের হার বাড়ালে তাপ স্থানান্তর উন্নত হয়, কিন্তু একই সাথে পাম্পের শক্তি খরচও অ-রৈখিকভাবে বৃদ্ধি পায়। বৈদ্যুতিক যানবাহনে, অতিরিক্ত ১০ কিলোপ্যাসকেল চাপ হ্রাসের জন্য কয়েক ওয়াট থেকে কয়েক দশ ওয়াট পর্যন্ত পাম্প শক্তি খরচ হতে পারে, যা সিস্টেমের শক্তি বাজেটে অবশ্যই অন্তর্ভুক্ত করতে হবে।

৫. স্থাপত্যের বিবর্তন: পরোক্ষ শীতলীকরণ থেকে এমবেডেড / ডিবিসি-ইন্টিগ্রেটেড লিকুইড কোল্ড প্লেট পর্যন্ত

প্রচলিত শীতলীকরণ ব্যবস্থায়, আইজিবিটি মডিউলটিতে “চিপ – ডিবিসি – বেসপ্লেট (সিইউ বা এএলএসআইসি) – কোল্ড প্লেট” নামক একটি বহুস্তরীয় স্ট্যাক থাকে, যার প্রতিটি স্তর তাপীয় রোধ বৃদ্ধি করে। যেমনটি উল্লেখ করা হয়েছে, ইন্টারফেস তাপীয় রোধ মোট রোধের ৬০%-এর বেশি।

এই সমস্যা সমাধানের জন্য, একটি যুগান্তকারী স্থাপত্য—এমবেডেড বা ডিবিসি-সমন্বিত লিকুইড কোল্ড প্লেট—এর উদ্ভব ঘটেছে। এর মূল ধারণাটি হলো, উচ্চ-তাপমাত্রার প্রক্রিয়ার মাধ্যমে তামা এবং সিরামিক (Al₂O₃ বা AlN) কে বন্ধন করে একটি অখণ্ড কাঠামো তৈরি করে ডিবিসি সাবস্ট্রেটকে সরাসরি কোল্ড প্লেটের মধ্যে একীভূত করা। কুল্যান্ট চ্যানেলগুলো সরাসরি চিপের নিচে স্থাপন করা হয়, যা কেবল ডিবিসি দ্বারা পৃথক থাকে এবং এর ফলে তাপ সঞ্চালনের পথ নাটকীয়ভাবে সংক্ষিপ্ত হয়ে যায়।

তিনটি প্রধান সুবিধা: (1) বেসপ্লেট এবং বাহ্যিক টিম বাদ দেয়, মোট তাপীয় প্রতিরোধ ক্ষমতা ব্যাপকভাবে হ্রাস করে; (2) উচ্চ-পরিবাহী তামার সাথে মিলিত হয়ে 0.3 মিমি পর্যন্ত চ্যানেল রেজোলিউশন চমৎকার আইসোথার্মাল কর্মক্ষমতা অর্জন করে; (3) উচ্চ-পাওয়ার-ডেনসিটি কমপ্যাক্ট লেআউট এবং উভয় দিকে কম্পোনেন্ট মাউন্টিং সমর্থন করে। এই সমন্বিত স্কিমের জন্য মূল উপাদান পরামিতিগুলি সারণি 2-এ দেখানো হয়েছে।

সারণি ২: ডিবিসি-সমন্বিত তরল কোল্ড প্লেটের মূল উপাদানগত পরামিতি (উৎস: ইলেকট্রনিক্স কুলিং, ২০২৫)

এই একত্রীকরণ প্রবণতা সরাসরি-শীতলীকৃত আইজিবিটি মডিউলের বাজার বৃদ্ধির সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ।

৬. উপাদান নির্বাচন এবং শীতলকারক প্রযুক্তি

কোল্ড প্লেটের উপাদান নির্বাচনের ক্ষেত্রে তাপ পরিবাহিতা, মেশিনিংযোগ্যতা এবং খরচের মধ্যে ভারসাম্য রক্ষা করা হয়। সবচেয়ে প্রচলিত পছন্দ হলো অ্যালুমিনিয়াম অ্যালয় ৬০৬৩, যার তাপ পরিবাহিতা প্রায় ১৮০–২৩০ ওয়াট/(মিটার·কেলভিন)। তামার তাপ পরিবাহিতা প্রায় ৪০১ ওয়াট/(মিটার·কেলভিন), কিন্তু এর ঘনত্ব অ্যালুমিনিয়ামের তিনগুণ এবং দামও অনেক বেশি। এটি শুধুমাত্র কঠোর শীতলীকরণ প্রয়োজনীয়তা সম্পন্ন উচ্চমানের অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ব্যবহৃত হয়।

কুল্যান্ট তাপ স্থানান্তরের একটি গুরুত্বপূর্ণ বাহক। অ্যাপ্লায়েড থার্মাল ইঞ্জিনিয়ারিং-এ প্রকাশিত একটি গবেষণায় ডিআয়োনাইজড ওয়াটার, পিউরিফাইড ওয়াটার, ২০% ইথিলিন গ্লাইকল-ওয়াটার দ্রবণ এবং HFE7100-এর মধ্যে তুলনা করা হয়েছে। RE = ১৪০০-তে, ডিআয়োনাইজড ওয়াটারের সামগ্রিক পারফরম্যান্স মূল্যায়ন মানদণ্ড (PEC) পিউরিফাইড ওয়াটার, ২০% ইথিলিন গ্লাইকল এবং HFE7100-এর তুলনায় যথাক্রমে ৯.৩%, ২৪.৫% এবং ১৬৩.৯% বেশি ছিল। কম প্রেসার ড্রপের জন্য RE = ১৪০০ (প্রবাহ বেগ ~০.৫–০.৬ মি/সে)-কে সর্বোত্তম অপারেটিং পরিসর হিসেবে চিহ্নিত করা হয়েছে। ব্যবহারিক সিস্টেমে, ৫০% ইথিলিন গ্লাইকল-ওয়াটার মিশ্রণ ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়, যা হিমায়িত হওয়া থেকে সুরক্ষা এবং ভালো তাপ পরিবাহিতা প্রদান করে।

৭. উৎপাদন প্রক্রিয়া এবং নির্ভরযোগ্যতা পরীক্ষা

একটি লিকুইড কোল্ড প্লেটের ওয়েল্ডিং/সিলিং সরাসরি এর দীর্ঘমেয়াদী নির্ভরযোগ্যতাকে প্রভাবিত করে। এর চারটি প্রধান প্রকার রয়েছে: টিউবড পদ্ধতিতে টিউব-এমবেডিং + ব্রেজিং বা প্রেসিং ব্যবহৃত হয়; এফএসডব্লিউ (FSW) পদ্ধতিতে ফ্রিকশন স্টিয়ার ওয়েল্ডিং ব্যবহৃত হয়; এক্সট্রুডেড পদ্ধতিতে এক্সট্রুশন + এন্ড সিলিং ব্যবহৃত হয়; এবং ব্রেজড পদ্ধতিতে ভ্যাকুয়াম বা অ্যাটমোস্ফিয়ার ব্রেজিং ব্যবহৃত হয়। উচ্চ-নির্ভরযোগ্য কোল্ড প্লেটের জন্য ভ্যাকুয়াম ব্রেজিং এবং এফএসডব্লিউ হলো প্রধান প্রক্রিয়া।

সাধারণ ওয়েল্ডিং ত্রুটিগুলোর মধ্যে রয়েছে ছিদ্রতা, অতিরিক্ত প্রসারণ, অভ্যন্তরীণ ক্ষুদ্র ফাটল, দুর্বল বন্ধন এবং প্রবাহ পথের প্রতিবন্ধকতা। এফএসডব্লিউ (FSW) এবং ব্রেজড কোল্ড প্লেটের ক্ষেত্রে, ওয়েল্ড সিলিং এবং অভ্যন্তরীণ পরিচ্ছন্নতা অবশ্যই সতর্কতার সাথে পরিদর্শন করতে হবে।

সমতলতা আরেকটি গুরুত্বপূর্ণ বিষয়। হার্টজ কন্টাক্ট তত্ত্ব অনুসারে, এমনকি স্থূলভাবে সমতল পৃষ্ঠেও আণুবীক্ষণিক চূড়া ও উপত্যকা থাকে; প্রকৃত সংস্পর্শ ক্ষেত্র নামমাত্র ক্ষেত্রের চেয়ে অনেক ছোট। মাইক্রন-স্তরের সমতলতার বিচ্যুতি ইন্টারফেসের তাপীয় রোধ নাটকীয়ভাবে বাড়িয়ে দিতে পারে। কোল্ড প্লেট কুলিং সিস্টেমের সাধারণ গ্রহণযোগ্যতার মানদণ্ডগুলির মধ্যে রয়েছে:

• লিক টাইটনেস: হিলিয়াম লিক টেস্ট, লিকেজ ≤ 1×10⁻⁶ pa·m³/s অথবা ≤ 0.05 ml/min @ 0.5–2.0 mpa

• চাপ প্রতিরোধ: হাইড্রোলিক বার্স্ট টেস্ট ≥ ৩× কার্যকরী চাপ (সাধারণত ≥ ৩.০ এমপিএ)

• সমতলতা: প্রতি ১০০ মিমি-তে ≤ ০.০৫ মিমি (সামগ্রিকভাবে ≤ ০.১ মিমি)

• পরিচ্ছন্নতা: কণা ≤ ১০ মিলিগ্রাম/বর্গমিটার

৮. আইজিবিটি প্রয়োগের ক্ষেত্রে লিকুইড কোল্ড প্লেটের গুরুত্ব

বৈদ্যুতিক যানবাহন: লিকুইড কুলিং প্লেট ট্র্যাকশন ইনভার্টার থেকে উৎপন্ন তাপ নিয়ন্ত্রণ করে, যা সরাসরি মোটরের পাওয়ার আউটপুটকে প্রভাবিত করে। এসআইসি মডিউলগুলোর পাওয়ার ডেনসিটি প্রচলিত আইজিবিটি-র চেয়ে ২-৩ গুণ বেশি; দক্ষ টিউবযুক্ত, এফএসডব্লিউ, বা ব্রেজড লিকুইড কোল্ড প্লেটগুলো কার্যকরভাবে স্থানীয় হট স্পট দূর করে, যা বৈদ্যুতিক যানবাহনের রেঞ্জ এবং নির্ভরযোগ্যতা উন্নত করে।

বায়ু ও সৌর ইনভার্টার: আইজিবিটি মডিউলগুলো দীর্ঘমেয়াদী উচ্চ লোডের অধীনে চলে; এর শীতলীকরণ ব্যবস্থাটি অবশ্যই দীর্ঘস্থায়ী এবং স্বল্প রক্ষণাবেক্ষণের হতে হবে। কোল্ড প্লেটগুলো নিম্নতর স্থিতিশীল জাংশন তাপমাত্রা এবং ক্ষুদ্রতর তাপমাত্রার ওঠানামা নিশ্চিত করে, যা প্রতিকূল পরিস্থিতিতে নির্ভরযোগ্যতা উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত করে।

রেল ট্রানজিট: বিদ্যুতায়ন শীতলীকরণের চাহিদা বাড়ায়; প্রাকৃতিক পরিচলন বা বলপূর্বক বায়ু শীতলীকরণের চেয়ে সক্রিয় তরল শীতলীকরণ (পাম্প-চালিত) আরও সুনির্দিষ্ট তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ প্রদান করে, যা চরম পরিবেশে নির্ভরযোগ্যতা বৃদ্ধি করে।

(ইলেকট্রনিক্সের জন্য ব্যবহৃত অনুরূপ কুলিং প্লেটগুলি উচ্চ-ক্ষমতাসম্পন্ন প্রসেসরের সিপিইউ কুলিং প্লেট, ইভি ব্যাটারি প্যাকের ব্যাটারি লিকুইড কোল্ড প্লেট এবং উচ্চ-ভোল্টেজ বিচ্ছিন্নতার জন্য ইনসুলেটেড কোল্ড প্লেট ডিজাইনেও ব্যবহৃত হয়।)

৯. বাজারের পূর্বাভাস এবং প্রযুক্তিগত প্রবণতা

কিউওয়াইরিসার্চ (Qyresearch) অনুসারে, বৈশ্বিক আইজিবিটি হিটসিঙ্ক সাবস্ট্রেট বাজার পৌঁছেছে ২০২৪ সালে এর পরিমাণ ৭২০ মিলিয়ন এবং ২০৩১ সালের মধ্যে তা ৭.৭% সিএজিআর-সহ ১.১৬৫ বিলিয়নে পৌঁছাবে বলে আশা করা হচ্ছে। এই বৃদ্ধির মূল চালিকাশক্তি হলো লিকুইড কোল্ড প্লেট – বিশেষ করে ব্রেজড এবং এফএসডব্লিউ ধরনের প্লেটগুলো। ডাইরেক্ট-লিকুইড-কুলড আইজিবিটি মডিউলের ১৭.৯% সিএজিআর, আইজিবিটি সাবস্ট্রেটের সামগ্রিক ৭.৭%-এর তুলনায় উল্লেখযোগ্যভাবে বেশি, যা লিকুইড কুলিং প্রযুক্তির দ্রুত প্রসার নির্দেশ করে।

IEEE সম্মেলনে উপস্থাপিত, ১০০০ ওয়াট TDP-এর জন্য মাল্টি-নজল জেট ইম্পিঞ্জমেন্ট লিকুইড কোল্ড প্লেট (mjilcp) নামক একটি উন্নত ধারণা, একটি প্রচলিত মিলড-চ্যানেল কুলার কোল্ড প্লেটের তুলনায় ১৪.৩% কম তাপীয় রোধ এবং ১৯.৩% কম পাম্পিং শক্তি প্রদর্শন করেছে। ০.০২৩৬°c/w তাপীয় রোধ অর্জন করতে mjilcp-এর ৪৮% কম পাম্প শক্তির প্রয়োজন হয়েছিল।

ভবিষ্যৎ বিবর্তন তিনটি দিকের উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করে:

1. গভীর একীকরণ: পরোক্ষ শীতলীকরণ থেকে এমবেডেড ডিবিসি ইন্টিগ্রেশন পর্যন্ত, যা তাপীয় রোধ আরও হ্রাস করে।

2. বুদ্ধিদীপ্ত নকশা: কাস্টম ফ্লো চ্যানেলের (কাস্টম লিকুইড কোল্ড প্লেট, কাস্টম কোল্ড প্লেটসমূহ) জন্য এআই-সহায়তায় নকশা, টপোলজি অপটিমাইজেশন এবং অ্যাডিটিভ ম্যানুফ্যাকচারিং।

3. বহু-পরিস্থিতি অভিযোজন: ৮০০ভি উচ্চ-ভোল্টেজ প্ল্যাটফর্ম, উচ্চতা ইত্যাদির জন্য বিশেষায়িত সমাধান, যার মধ্যে চরম শীতলীকরণের প্রয়োজনের জন্য তরল নাইট্রোজেন কোল্ড প্লেট অন্তর্ভুক্ত থাকতে পারে।

স্থানীয় উৎপাদনের অগ্রগতি এবং নতুন শক্তি বিপ্লবের গভীরতার সাথে সাথে, লিকুইড কোল্ড প্লেটগুলো সহায়ক উপাদান থেকে আইজিবিটি এবং বৃহত্তর পাওয়ার ইলেকট্রনিক্সে পাওয়ার ডেনসিটি ও নির্ভরযোগ্যতার মূল চালিকাশক্তিতে পরিণত হবে।