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AI 服务器吹胀式液冷板：技术应用及工艺难点分析

一、工艺原理

吹胀液冷板（亦叫胀板式液冷板），采用双铝复合板（芯层为低熔点 4343 钎料层，母材 3003/6061 铝合金）。先在板材表面丝网印刷流道图形阻焊油墨；高温加热后，未印刷区域的复合板钎焊熔合；印刷保护区域不结合，再通过预留管口通入高压压缩空气，把未焊合区域吹胀成型，形成中空密闭流道。

区别：真空钎焊 / FSW 是铣槽后盖板焊接；吹胀是板材内部直接成型流道，无需铣流道。

二、在 AI 服务器的技术应用

1）适用场景

· 边缘 AI 服务器、中低功耗算力节点、整机背板式液冷、机柜侧冷板、显存 / 电源辅助散热；

· 不适合单卡 2000W 以上超高功耗 GPU（热流密度上限偏低），多用于中低功率芯片、分布式散热、机柜均热。

2）核心优势

1. 轻量化：整体板薄，常见板厚 1.8~3mm，比钎焊 / FSW 冷板减重 30%~50%，降低服务器整机载荷；

2. 成本优势明显：无 CNC 铣流道工序，大批量生产效率极高，量产单价仅真空钎焊的 1/3~1/2；

3. 板面一体成型，可做大面积异形整板，适合机柜一体化均热板；

4. 流道可平面化任意布局，蛇形、分区流道均可设计。

3）性能边界（关键参数）

· 基材：3003 铝复合板为主；

· 流道截面：扁状流道，高度 0.8~2.5mm；

· 长期工作压力：≤8~12bar，爆破压力约 20~25bar；

· 推荐承受热流密度：≤20W/cm²；

· 工作温度：-40~120℃。

重点对比：真空钎焊微通道可达 100W/cm² 以上，吹胀式热流密度上限低，是定位差异化的根源。

三、核心工艺难点

难点 1：流道壁厚均匀性与耐压一致性（最大卡点）

吹胀成型是气体膨胀把板材撑开，凸起区域壁厚会变薄。

· 流道顶部减薄效应：吹胀越高，顶部壁厚越薄，局部壁厚波动大；

· 高压 + 冷热循环下，薄壁位置容易鼓包、塑性变形，长期使用存在爆管渗漏风险；

· 同一块大板不同区域吹胀高度不一致，压降、换热性能不均匀。

难点 2：复合板钎焊 + 吹胀双工序窗口极窄

1. 复合板加热温度不能过高：温度太高，印刷油墨失效，不该焊合的区域发生粘连，流道堵死；温度偏低，母材焊合区熔合不足，焊缝渗漏。

2. 吹胀压力匹配：压力过小，流道成型不足；压力过大直接撑破板材。

温度、保压时间、吹气压力三者强耦合，工艺调试周期长。

难点 3：丝网印刷图案精度与油墨稳定性

· 阻焊油墨要耐高温，高温下不能渗油、流淌；一旦油墨扩散，流道边缘模糊，出现宽窄不一；

· 大面积板材丝网印刷，油墨厚薄不均，造成局部焊合失效，出现隐性微漏；

· 板材表面油污、氧化膜会导致复合板焊合区虚焊。

难点 4：平面度控制难题

吹胀后板材存在内应力，板面容易弓曲、翘曲。 AI 服务器冷板要求芯片贴合面平面度，吹胀板成型后翘曲会造成和芯片导热垫接触不良、接触热阻飙升。 硬压校平容易造成流道压扁、流道截面变小，压降变大甚至流道闭合。

难点 5：接口管口焊接可靠性短板

吹胀板本体是薄铝层，管口接头焊接位置为薄板，属于厚薄差焊接。 管口焊缝是失效高发点：冷热冲击循环后，应力集中，出现微裂纹、漏液，是服务器现场失效第一高发位置。

难点 6：流道结构限制，无法做高密度微通道

流道是扁形大通道，无法实现 0.4~1mm 密集微通道；通道肋板有最小宽度限制，换热面积有限。 热阻偏高，高功耗 GPU 场景换热能力不足，无法用于超高热流密度芯片。

难点 7：材料批次稳定性问题

双金属复合铝卷本身母材、钎料层厚度存在批次差异。 同参数下，不同批次板材，吹胀成型效果、耐压性能波动大，量产一致性弱于 FSW / 真空钎焊。

四、吹胀式 VS FSW / 真空钎焊简要对比

五、行业趋势

1. 吹胀板定位清晰：边缘 AI、机柜级均热、低功耗算力，不与钎焊 / FSW 争夺高功耗 GPU 直接冷板市场；

2. 工艺改进方向：梯度吹胀工艺，改善壁厚减薄问题；管口复合结构，提升冷热循环可靠性；

3. 材料迭代：优化复合钎焊铝箔，降低批次波动，提升耐压与抗疲劳性能。