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液冷防潮絕緣塗層的PHPS與有機聚硅氮烷選型及驗證
來源:iotachem.com
上傳時間:2026-10-15 13:48:06

先確認液冷方式和塗層位置,再選材料。冷板式液冷中,主板和器件表面的塗層通常不直接接觸冷卻液;單相或兩相浸沒式液冷則會使塗層長期接觸介質,驗證項目不同。PHPS固化時可向SiOx網絡轉化,可用於考察硬度、致密性和無機阻隔;有機聚硅氮烷保留有機取代基,配方調整和適應基材形變的空間通常更大。兩者都不能僅憑名稱認定適用於AI液冷。

塗層若位於芯片、散熱器或導熱界面的傳熱路徑,須先計算並實測新增熱阻。絕緣改善,不等於散熱不受影響。

先區分液冷工況

液冷方式

可能的塗層位置

首要風險

驗證重點

冷板式直接液冷

主板、連接器周邊、冷板外部,通常隔離於冷卻液

洩漏短時接觸、局部冷凝、塗層進入傳熱路徑

防潮絕緣、洩漏介質接觸、附著、熱循環;覆蓋傳熱面時測熱阻

單相浸沒

板卡、焊點、封裝、部分線纜長期浸沒

溶脹、溶解、失粘、污染冷卻液、電氣漂移

長期浸泡前後質量、尺寸、外觀、附著、介電性能及冷卻液理化變化

兩相浸沒

液相及蒸氣循環環境

沸騰、冷凝、溫度循環放大界面缺陷,介質差異大

設備與介質供應商共同確定條件,不沿用單相結論


Open Compute Project將浸沒材料相容性、浸沒液基礎規範、服務器部件相容性測試分別列為公開工作內容。公開案例顯示,特定冷卻液可能使膠黏劑、PVC、EPDM等溶解、分層、溶脹或增重。聚硅氮烷也應按塗層、基材、底塗、介質、溫度、時間的組合驗證,不能以一次空氣固化試驗代替。

兩類材料的選擇邏輯

維度

PHPS全氫聚硅氮烷

有機聚硅氮烷

項目意義

結構與固化網絡

以Si-N、Si-H、N-H結構為基礎,可向SiOx轉化

保留有機取代基,固化結構隨牌號和配方變化

不能按固含量直接等量替換

優勢方向

致密、硬質、無機阻隔和耐熱潛力

柔韌、疏水、附著及室溫施工的配方空間通常更大

硬基材薄膜可先評估PHPS;形變或界面應力時重視有機體系

失效關注

收縮、脆性、厚膜開裂、針孔、轉化不足

殘餘有機組分、溶脹、軟化、長期漂移

失效路徑不同,不能只看初始硬度

施工固化

明顯受水分、氧、溫度、催化、膜厚及表面影響

取決於有機取代基、溶劑、催化劑、配方

不能默認不同牌號共用烘烤條件

候選位置

金屬、陶瓷、穩定聚合物表面的薄層阻隔

需一定柔韌或疏水調節的表面保護

最終由實際基材、介質及熱電要求決定


IOTA-PHPS公開頁面列有20%固含、丁醚溶劑、多種塗覆方式,以及半導體絕緣層、電子電路等應用。典型固化和成膜數據用於設計初試,不證明任何液冷介質相容性。正式選型以當前有效TDS、批次COA及雙方確認的試驗條件為準。

產品資料 IOTA-PHPS全氫聚硅氮烷

未經驗證不應直接塗覆的位置

1. 芯片頂蓋、散熱器底面、導熱墊片、導熱界面接觸面:會增加熱阻,膜厚和均勻性影響結果。

2. 連接器觸點、測試點、接地面、壓接處:絕緣膜可能增加接觸電阻或妨礙維護。

3. 光學窗口、傳感器開口、麥克風膜、壓力平衡孔、安全洩壓結構:可能改變功能。

4. 返修、焊接或插拔區:先確定遮蔽及返修方案。

5. 密封膠、標籤、線纜護套、塑料交界處:熱膨脹和介質溶脹差異會使膜邊緣應力集中。

發佈前須確認的參數

類別

必須確認

缺失時的處理

設備和液冷方式

冷板、單相、兩相,是否直接接觸介質

不憑AI液冷標籤指定材料

冷卻介質

商品名、基液、添加劑、溫度、維護週期、污染控制

取得供應商資料,鎖定試驗批次

塗覆位置

基材、器件區、遮蔽區、傳熱和電接觸路徑

先畫邊界,再做樣件

目標

防潮、防腐、絕緣、阻隔、疏水

轉化為可測指標,避免功能衝突

成膜條件

乾膜厚、方式、層數、閃乾、固化溫濕度和時間

用產線可執行條件制備代表樣件

可靠性週期

連續浸泡、啓停、熱循環、維修清洗、壽命

分階段取樣,不只短時浸泡


一輪有效驗證的安排

1 同時篩材料和位置

PHPS、有機聚硅氮烷、未塗覆對照一同測試。至少覆蓋項目實際金屬、陶瓷、阻焊層和代表性聚合物。觸點、導熱界面、返修區域單獨評估,不一次塗滿整板。

2 按正式工藝制樣

記錄溶液批次、固含、黏度、濕度、塗法、濕膜與乾膜厚度、閃乾和固化程序。PHPS轉化受水分、氧、溫度、膜厚及表面影響。薄玻片固化正常,不證明板卡溝槽和器件底部也完成固化。

3 先確認完整固化

浸泡前查外觀、失重或揮發殘留、膜厚、附著、針孔、裂紋、邊緣堆積。必要時以能反映Si-N向Si-O網絡變化的方法確認轉化。未充分固化的樣件不進入長期試驗,否則難區分材料與工藝問題。

4 介質相容性對照

按實際溫度浸泡和熱循環,保留未塗基材、空白冷卻液、已塗樣件三組對照。查起泡、發白、開裂、軟化、失粘、翹邊及質量、尺寸或硬度變化。冷卻液查顏色、渾濁、沈積、顆粒及項目要求的介電和化學指標。

5 復核電氣和熱性能

在浸泡前後、熱循環後檢查表面與體積電阻、耐電壓、漏電流,方法由部件和客戶規範確定。接近功率器件、冷板、散熱器的塗層,還須測結溫、熱阻或穩態溫升,不能只測室溫膜導熱率。

6 實部件小批驗證

試片通過後,用代表板卡或部件確認噴塗陰影、焊點尖角、連接器周邊、邊緣覆蓋和返修性。再進入整機或槽體運行,監測液體狀態、電氣穩定性和故障位置。

公開PHPS數據的用法

項目

IOTA-PHPS頁面信息

正確用法

形態

無色透明液體

來料外觀基線,不證明介質相容性

固含

20%

配液與膜厚初試起點,交付規格以有效文件為準

溶劑

丁醚

先查塑料、阻焊層、膠黏劑及產線安全影響

塗法

旋塗、擦塗、噴塗、浸塗

按遮蔽與邊緣覆蓋選擇,不照搬平板工藝

室溫固化

大於7天

公開參考,實際固化程度須檢測

濕氣和加熱

90%濕度、150℃、2小時

先核對電子部件耐受,不是通用工藝

厚度

大於100 nm

非統一推薦,按絕緣、缺陷、熱阻優化

應用

半導體絕緣層、電子電路等

可進入候選,不代表通過AI液冷驗證


容易誤判的做法

只看空氣中硬度和耐溫,忽略浸泡後附著、電氣和液體污染。

把電子絕緣用途等同浸沒液冷,忽略持續介質接觸改變驗證路徑。

認為越厚越安全,忽略厚膜固化不均、收縮開裂、熱阻,以及薄膜覆蓋不足和針孔。

將一種介質結果外推所有介質,忽略烴類、合成油、酯類等的溶解能力及添加劑差異。

只測塗層不測冷卻液;即使膜外觀正常,析出物、顆粒、化學變化仍可能影響液體。

用產品頁典型數據代替部件、整機及壽命驗證。公開數據只適合建立起點。

FAQ

Q1 PHPS能直接用於單相浸沒服務器嗎

不能只憑絕緣、硬度或耐熱描述。須對實際冷卻液、基材、固化工藝和溫度完成長期浸泡、電氣可靠性和液體污染評價。

Q2 兩類聚硅氮烷哪一種更適合

無脫離工況的答案。硬質無機阻隔、薄層致密化可先評估PHPS;基材形變、界面應力或室溫施工需求下,同時考察有機體系。以同介質、同部件對照結果決定。

Q3 冷板設備也需介質相容性嗎

正常不接觸液體時重在防潮、絕緣、熱循環,但須按洩漏風險評估短時接觸。覆蓋冷板、接頭、傳熱面還測附著及熱阻。

Q4 電子絕緣用途是否代表通過AI液冷驗證

不代表。特定介質、溫度、時間、部件材料和系統可靠性均需另驗。

Q5 膜厚應設多少

按覆蓋、針孔、絕緣、收縮、熱阻確定。公開厚度只供初試,非統一推薦。

Q6 浸泡後外觀正常能否判合格

不能。還查附著、電氣、質量或尺寸,以及液體顏色、顆粒、介電與化學異常。

Q7 來料查甚麼

至少記錄外觀、固含、黏度趨勢、溶劑、水分控制、包裝密封、儲溫、批次。用固定基材及固化程序比較成膜性能,區分來料與工藝波動。

相關產品

IOTA-PHPS全氫聚硅氮烷

可作為硬質、致密SiOx類轉化塗層候選,須驗證基材、固化、介質、電氣與熱性能。

有機聚硅氮烷候選體系:需要更大柔韌和室溫施工空間時作對照;牌號按基材、介質、固化條件篩選,不能憑類別指定。

產品類別 艾約塔聚硅氮烷系列

可靠來源

艾約塔 IOTA-PHPS公開產品資料

艾約塔 全氫聚硅氮烷選型與驗證資料

Open Compute Project 浸沒式液冷資料目錄

Open Compute Project 材料相容性工作組

Intel與KDDI 浸沒式液冷材料相容性白皮書

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