一、液冷板分類

注：數(shù)據(jù)中心場景中，鏟齒式占比超70%

按流道類型：微通道液冷板、擾流柱液冷板、岐管式射流液冷板、噴射式液冷板等。

加工工藝：數(shù)控加工CNC、擠壓、沖壓、壓鑄、摩擦焊、真空焊接、攪拌摩擦焊等工藝。

二、數(shù)據(jù)中心用液冷板要求與測試

1、機(jī)械要求

1）冷板機(jī)械設(shè)計

• 流道設(shè)計：微通道寬≤1mm，深寬比≤2:1，壓降≤30kPa；蛇形流道溫差控制±3℃。

• 結(jié)構(gòu)強(qiáng)度：爆破壓力≥8bar（額定3倍），抗振動（5–500Hz/5Grms）及1.5m跌落沖擊。

2）冷板流體接頭

• 快接頭通徑6–12mm，盲插力≤30N，靜態(tài)泄漏率<10?3 Pa·m3/s，支持萬次插拔（如St?ubli CPC系列）。

3）冷板冷卻回路集成

• 支路流阻差異≤10%，集分水器流速≤1.5m/s；軟管（卡箍密封）或硬管（應(yīng)力緩沖設(shè)計）連接。

4）冷板外觀要求

• 接觸面平面度≤0.05mm，粗糙度Ra≤1.6μm；銅板化學(xué)鍍鎳（5–10μm），鋁合金陽極氧化。

2、熱性能需求

• 散熱效率：熱阻≤0.05°C/W@1000W/cm2，芯片溫差≤5℃。

• 流阻控制：微通道冷板在1–5L/min流量下壓降≤30kPa，避免泵功過載。

3、可靠性需求

• 靜水壓力：工作壓力0.3–1MPa，氦檢漏率≤10?3 Pa·m3/s。

• 腐蝕：乙二醇溶液（25±5%）浸泡1000小時，材料失重率≤0.1mg/cm2。

• 動態(tài)特性：10萬次壓力脈動循環(huán)（±10%ΔP），結(jié)構(gòu)無疲勞裂紋。

• 溫度循環(huán)：-40℃?125℃冷熱沖擊1000次，密封無失效。

4、測試方法

1）機(jī)械測試

• 尺寸：三坐標(biāo)儀測量流道公差±0.1mm，接口螺紋精度符合G1/4標(biāo)準(zhǔn)。

• 結(jié)構(gòu)：X射線探傷檢測焊縫氣孔率≤1%，超聲波驗證壁厚均勻性。

• 冷板集成：模擬服務(wù)器機(jī)箱安裝，檢查盲插接頭對位精度（±0.5mm）及管路應(yīng)力。

• 外觀：目視+顯微鏡檢查表面缺陷，色差儀評估涂層一致性。

2）性能測試

• 熱性能：加熱膜模擬1000W/cm2熱流密度，紅外熱像儀監(jiān)測溫度分布，驗證ΔT≤5℃。

• 流體壓降：流量計+壓力傳感器記錄ΔP曲線，1–5L/min下壓降≤30kPa。

3）可靠性測試

• 靜水壓力測試：0.6MPa保壓30分鐘，壓降≤5%。

• 腐蝕測試：冷卻液浸泡+85℃/85%RH濕熱老化1000小時，密封圈硬度變化≤15%（ASTM D471）。

• 動態(tài)特性：振動臺模擬20–2000Hz/5Grms三軸振動2小時，結(jié)構(gòu)無松動。

• 溫度循環(huán)：-40℃?125℃循環(huán)1000次，氦檢漏率維持標(biāo)準(zhǔn)。

5、流阻與清潔度控制

1）流阻控制

• 優(yōu)化設(shè)計：微通道流道寬深比≤2:1，蛇形流道增設(shè)湍流器（壓降增幅<10%，換熱系數(shù)提升30%）。

• 動態(tài)調(diào)節(jié)：CDU內(nèi)置變頻泵，依據(jù)GPU負(fù)載動態(tài)調(diào)節(jié)流量（0.5–5L/min），避免低負(fù)載泵功浪費。

2）清潔度控制

• 冷卻液過濾：三級精密過濾（50μm→20μm→5μm），防止微通道堵塞。

• 表面處理：流道內(nèi)壁電解拋光（Ra≤0.8μm），減少顆粒物吸附；去離子水電導(dǎo)率≤0.1μS/cm。

3）測試標(biāo)準(zhǔn)對比

三、7種主要液冷板介紹

1、鏟齒+釬焊冷板

這類冷板，是目前數(shù)據(jù)中心應(yīng)用最多的一種冷板。底部貼近熱源的部位，采用鏟齒（Skiving）工藝加工得到細(xì)密的齒，然后與冷板上蓋、進(jìn)出水嘴一起通過高溫釬焊（Brazing）焊接在一起。

鏟齒微通道冷板換熱效率高，體積小，非常適合服務(wù)器高功率芯片的散熱。

鏟齒工藝：基板鏟削微通道→真空釬焊密封→寶塔接頭焊接，漏率<10?3 Pa·m3/s。

圖：焊接成品冷板（鏟齒+冷板上蓋+進(jìn)出水嘴）圖片來源于熱控科技

2、圓管埋管式液冷板

圓管埋管式冷板是經(jīng)濟(jì)而高效的組件冷卻，適用于中低熱負(fù)荷。

埋管工藝：鋁板CNC銑槽→壓入預(yù)彎銅管→釬焊密封→表面陽極氧化（膜厚10–20μm）。

圓管埋管式液冷板根據(jù)埋管的方式和深度，又可以分為淺埋管、深埋管等結(jié)構(gòu)類型。

圖：淺埋管示意（圖片來源于文軒）

淺埋管工藝：適用單面安裝器件，銅管壓扁后與鋁板同時銑面，充分利于銅管高導(dǎo)熱性能帶走熱量，利用鋁的輕量化起到減重及成本控制。

圖：深埋管示意（圖片來源于文軒）

深埋管工藝：適填料為美國進(jìn)口高導(dǎo)熱環(huán)氧樹脂，雙面器件溫差要求不高的情況下，可單雙面安裝器件，因銅管厚度沒有進(jìn)行二次加工，且有填料保護(hù)可提供應(yīng)用的安全性，特別適合冷媒為介質(zhì)的冷板使用。

3、3D打印液冷板

3D打印液冷板是當(dāng)前應(yīng)對AI算力、高性能計算等領(lǐng)域芯片散熱挑戰(zhàn)的一項前沿技術(shù)。它利用金屬增材制造工藝，實現(xiàn)了傳統(tǒng)方法難以加工的復(fù)雜內(nèi)部流道，為核心芯片提供高效、可靠的散熱方案。

極致的設(shè)計自由：允許工程師根據(jù)芯片的熱量分布圖（熱點），為冷卻液“量身定制”流動路徑。

圖：3D打印液冷板（鉑力特）

4、沖壓+釬焊液冷板

沖壓冷板是一種輕質(zhì)冷板結(jié)構(gòu)，它利用了LCP一側(cè)或兩側(cè)鋁沖壓的制造效率。

這種方法通過將流道、安裝幾何形狀和其他特征簡化到單個流程中，并消除了CNC 時間，從而進(jìn)一步減少了制造時間和成本。

圖：沖壓+釬焊儲能電池冷板

5、壓鑄+攪拌摩擦焊冷板

這類產(chǎn)品在汽車域控制器上用的多。本體采用鋁壓鑄成型，水道也會同步壓鑄成型，然后通過攪拌摩擦焊的方式在流道上方焊接一個蓋子，將水道密封成型。

圖：壓鑄水冷板+摩擦焊密封（Evercyan）

6、機(jī)加工液冷板

機(jī)加工冷板比較常見，即通過機(jī)加工的方式在鋁/銅底板上加工水槽道，然后通過組裝、焊接等方式，制作成完成的冷板。加工的好處是，冷板可以是平面內(nèi)的任意形狀和深度。

嚴(yán)格地說，機(jī)加工液冷板不能單獨稱為一種冷板。因為機(jī)加工之后，還需要后續(xù)的工藝，來形成可以密閉的腔體。比如FSW（攪拌摩擦焊），釬焊，擴(kuò)散焊等。

7、鋁型擠壓冷板

該冷板非常適合在有限的垂直空間內(nèi)冷卻小型高熱密度組件，如熱電冷卻器。扁管冷卻板使用薄壁鋁多端口擠出管（口琴管），可最大限度地降低冷板和熱源之間的熱阻，并產(chǎn)生表面熱均勻性。

圖：型材擠出口琴管