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
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液冷方式 |
可能的塗層位置 |
首要風險 |
驗證重點 |
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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 |
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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 |
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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
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維度 |
PHPS全氫聚硅氮烷 |
有機聚硅氮烷 |
項目意義 |
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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 |
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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 |
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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 |
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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 |
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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。
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
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類別 |
必須確認 |
缺失時的處理 |
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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 |
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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 |
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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 |
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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 |
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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 |
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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
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項目 |
IOTA-PHPS頁面信息 |
正確用法 |
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形態 |
無色透明液體 |
來料外觀基線,不證明介質相容性 |
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固含 |
20% |
配液與膜厚初試起點,交付規格以有效文件為準 |
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溶劑 |
丁醚 |
先查塑料、阻焊層、膠黏劑及產線安全影響 |
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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 |
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室溫固化 |
大於7天 |
公開參考,實際固化程度須檢測 |
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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 |
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厚度 |
大於100 nm |
非統一推薦,按絕緣、缺陷、熱阻優化 |
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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
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。
可靠來源