《液冷板设计规范》2023 年 10 月 1 日版

《液冷板设计规范（通用版）》2023年10月1日版液冷板设计规范（通用版）1范围本规范规定电子信息设备（服务器/CPU/GPU/功率模块）单相液冷冷板的设计、结构、性能、材料、接口、可靠性及测试要求。适用于数据中心、算力设备、电力电子等冷板式液冷设计与制造。2规范性引用文件（核心）YD/T6049-2024冷板式液冷整机柜服务器技术要求和测试方法YD/T6358-2025冷板式液冷数据中心技术要求T/CESA1249.1-2023服务器及存储设备用液冷装置技术规范第1部分：冷板GB/T2423电工电子产品环境试验GB/T13912金属覆盖层钢铁上热浸锌镀层IEC62368-1音视频、信息和通信技术设备安全要求3术语与定义液冷板（冷板）：与热源贴合、内部含流道，通过液体工质换热的金属板状部件。热阻R：热源表面与冷板进出口流体平均温度之差/热功率，单位℃/W。流阻ΔP：冷板进出口压差，单位kPa。工作压力Pw：系统正常运行压力；试验压力Pt=1.5Pw；爆破压力Pb≥3Pw。4总体设计要求安全优先：防泄漏、防腐蚀、防电化学、防振动疲劳、防高压鼓包。热性能优先：在允许压降内，最小化热阻、温度均匀，芯片温差≤5℃。结构可靠：平面度、刚度、安装压力满足要求，长期循环无泄漏、无开裂。兼容性：材料与冷却液兼容；接口与机柜/管路/快插标准一致。可制造/可维护：流道易加工、易清洗、可检漏、可更换。5材料设计规范5.1基材选择（导热+强度+耐腐蚀）铜（紫铜/T2）：λ≈380～401W/(m·K)，高功率密度首选；必须镀镍5～10μm防腐蚀。铝合金（6063/6061）：λ≈200～237W/(m·K)，轻量化、低成本；必须阳极氧化（≥10μm）。不锈钢（304/316L）：耐腐极强，λ≈15～20W/(m·K)，仅用于强腐蚀工况。禁止混配：同一冷板内不得同时使用铜与铝（电位差导致电化学腐蚀）。5.2表面处理铜：化学镀镍5～10μm，无针孔、无起皮。铝：硬质阳极氧化10～15μm，绝缘+耐腐。接触面：Ra≤1.6μm，平面度≤0.05～0.1mm（按面积）。6结构设计规范6.1整体结构形式一体式：盖板+底板钎焊/摩擦焊，强度高、泄漏风险低，推荐。分体式：冷板+支架可拆卸，便于维护，但需控制拧紧力矩与平面度。6.2外形与安装尺寸：按热源（CPU/GPU）尺寸外扩5～10mm，全覆盖发热区。接触面平面度：≤0.05mm（小面积，<200cm²）；≤0.1mm（大面积）。安装压力：≥40psi（约0.28MPa），保证TIM接触良好。重量限制：满足芯片插座载荷（通常单块≤1.5kg）。7流道设计规范（核心）7.1流道类型选择平行流道：压降小、流量均匀，适合中低功率；流道宽2～5mm，间距3～6mm。蛇形流道：换热路径长、温度均匀，适合中小功率；温差控制≤±3℃。微通道：宽≤1mm、深宽比≤2:1，高热流密度（>300W/cm²）；压降≤30kPa，易堵，需过滤。7.2流道尺寸与布局流道宽度：2～5mm（常规）；0.5～1mm（微通道）。流道高度：1.5～3mm（常规）；1～2mm（微通道）。壁厚：铜≥1.5mm；铝≥2mm，防高压鼓包。布局原则：全覆盖发热区，发热密集区流道加密。拐角R≥1mm，禁止直角（防应力集中+涡流）。无死区、无滞留区，便于排气与清洗。7.3流量与流阻控制单冷板流量：1～2L/min（CPU）；2～5L/min（GPU）。进出口压差：常规≤20kPa；微通道≤30kPa。支路流阻差异：≤10%，保证流量分配均匀。8热性能设计规范热阻目标：≤0.05℃/W@1000W（高功率）；≤0.1℃/W@500W（常规）。温度均匀性：芯片表面温差≤5℃，无热点。热界面材料（TIM）：导热系数≥5W/(m·K)。压缩量控制在10%～30%，避免过压或接触不良。9密封与耐压设计规范9.1密封工艺（优先顺序）真空钎焊：强度高、无泄漏、寿命长，推荐（铜/铝均可）。搅拌摩擦焊：无焊料、耐腐蚀、强度高，适合铝板。O形圈密封：成本低，寿命短（≤1万小时），仅用于低压、易维护场景。9.2耐压与检漏工作压力：0.3～1.0MPa（按系统）。水压试验：1.5倍工作压力，保压30min，无渗漏、无变形。爆破压力：≥3倍工作压力（≥8bar）。氦检漏：泄漏率≤1×10⁻⁹Pa·m³/s（严格）；≤1×10⁻⁸Pa·m³/s（常规）。10接口设计规范快接头：通径6～12mm，盲插力≤30N，支持≥1万次插拔。接口形式：标准盲插（如StäubliCPC）或螺纹（G1/4、G3/8）。流向：下进上出，利于排气；进出口对角布置，减少短路流。管路连接：硬管需应力缓冲弯；软管耐压≥1.5倍工作压力。11冷却液兼容性水基（去离子水+乙二醇+缓蚀剂）：电导率≤5μS/cm，铜系统用铜缓蚀剂，铝系统用铝缓蚀剂。非水基（绝缘冷却液/矿物油）：适配铜/铝，严禁含硫、氯。禁止：铜冷板用高氯冷却液；铝冷板用碱性冷却液。12可靠性设计规范振动：5～500Hz，5Grms，4h，无松动、无泄漏。热循环：-20℃～60℃，1000次，无开裂、无泄漏。跌落：1.5m自由跌落（底面），无变形、无泄漏。13出厂测试规范（必测项）外观：无裂纹、无变形、无毛刺；镀层均匀无起皮。尺寸：平面度、粗糙度、流道尺寸、安装孔位。水压耐压：1.5倍Pw，30min无渗漏。氦检漏：泄漏率达标。热阻测试：额定功率下热阻、温差达标。流阻测试：额定流量下压降达标。14标志、包装、运输标志：型号、材质、工作压力、流量、序列号、制造日期。包装：防潮、防震；内部充氮气密封防氧化。运输：避免暴晒、雨淋、剧烈振动。设计