先确认液冷方式和涂层位置,再谈材料。冷板式液冷中,主板和器件表面的涂层通常不直接接触冷却液;单相或两相浸没式液冷则会让涂层长期处于介质中,两者的验证项目完全不同。PHPS固化后可向SiOx网络转化,适合关注硬度、致密性和无机阻隔的场景;有机聚硅氮烷保留有机取代基,配方可调性和对形变基材的适配空间通常更大。任何一种材料都不能仅凭产品名称直接认定适用于AI液冷。
如果涂层位于芯片、散热器或导热界面的传热路径上,还要先计算和实测新增热阻。绝缘性提高,并不代表散热一定不受影响。
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液冷方式 |
涂层可能处于的位置 |
首要风险 |
验证重点 |
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冷板式直接液冷 |
主板、连接器周边、冷板外部;通常与冷却液隔离 |
冷板或接头泄漏后的短时接触,局部冷凝,涂层进入传热路径 |
防潮与绝缘、泄漏介质接触、附着力、热循环;若覆盖传热面,必须测热阻 |
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单相浸没式液冷 |
板卡、焊点、器件封装和部分线缆长期浸没 |
溶胀、溶解、失粘、污染冷却液及电气性能漂移 |
长期浸泡前后质量与尺寸、外观、附着力、介电性能、冷却液理化变化 |
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两相浸没式液冷 |
部件处于液相及蒸气循环环境 |
沸腾、冷凝和温度循环加剧界面缺陷;介质体系差异大 |
必须由设备和介质供应商共同确定条件,不沿用单相介质的结论 |
Open Compute Project已把浸没式液冷的材料相容性、浸没液基础规范和服务器部件相容性测试分别列为公开工作内容。公开案例也显示,胶黏剂、PVC和EPDM等材料可能因特定冷却介质发生溶解、分层、溶胀或增重。因此,聚硅氮烷涂层也要按“涂层—基材—底涂—介质—温度—时间”的组合验证,不能用一次空气中固化测试代替。
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比较维度 |
PHPS(全氢聚硅氮烷) |
有机聚硅氮烷 |
对液冷项目的意义 |
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结构与固化后网络 |
以Si-N、Si-H、N-H相关结构为基础,固化时可向SiOx网络转化 |
含有机取代基,固化后结构随牌号和配方变化 |
不能把两类材料按固含量一一替换 |
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主要优势方向 |
致密、硬质、无机化阻隔及耐热潜力 |
柔韧性、疏水性、附着和室温施工的配方空间通常更大 |
硬质基材与薄膜可优先考察PHPS;有形变或界面应力时要重视有机体系 |
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主要失效关注 |
固化收缩、脆性、厚膜开裂、针孔及未充分转化 |
残余有机组分、介质溶胀、软化或长期性能漂移 |
两类材料的失效路径不同,测试不能只看初始硬度 |
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施工与固化 |
受水分、氧、温度、催化体系、膜厚和基材表面影响明显 |
具体取决于有机取代基、溶剂、催化剂及配方 |
同一烘烤条件不能默认适用于不同牌号 |
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推荐验证位置 |
金属、陶瓷或稳定聚合物表面的薄层阻隔候选 |
需要一定柔韧性或疏水调节的表面保护候选 |
最终仍由实际基材、介质和热电要求决定 |
艾约塔公开的IOTA-PHPS页面给出了20%固含、丁醚溶剂以及多种涂覆方式等产品信息,并列出半导体绝缘层和电子电路等应用方向。页面中的典型固化与成膜数据可以用于设计初始试验,但不构成对任何液冷介质的相容性证明。正式选型仍应以当前有效TDS、批次COA和双方确认的试验条件为准。
产品资料:IOTA-PHPS全氢聚硅氮烷;
1. 芯片顶盖、散热器底面、导热垫片和导热界面材料的接触面。涂层会形成额外热阻,厚度和覆盖均匀性都会影响结果。
2. 连接器触点、测试点、接地面和压接部位。绝缘膜可能造成接触电阻上升或维护困难。
3. 光学窗口、传感器开口、麦克风膜、压力平衡孔和安全泄压结构。涂层可能改变器件功能。
4. 需要返修、焊接或插拔的区域。应先确定遮蔽方案和可返修性。
5. 密封胶、标签、线缆护套和塑料件交界处。不同材料的热膨胀与介质溶胀会把应力集中在膜边缘。
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类别 |
必须确认的信息 |
缺失时的处理 |
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设备与液冷方式 |
冷板式、单相浸没或两相浸没;涂层是否直接接触介质 |
不能只写“AI液冷”后直接指定材料 |
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冷却介质 |
商品名称、基液类型、添加剂、工作温度、维护周期及污染控制 |
取得介质供应商资料并锁定试验批次 |
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涂覆位置 |
基材、器件区域、遮蔽区、是否位于传热或电接触路径 |
先画出涂覆边界,再制作样件 |
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涂层目标 |
防潮、耐腐蚀、绝缘、阻隔或表面疏水 |
把目标转换为可测指标,避免一个涂层承担互相冲突的功能 |
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成膜条件 |
目标干膜厚度、涂覆方式、层数、闪干、固化温湿度及时间 |
以实际产线可执行条件制备代表性样件 |
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可靠性周期 |
连续浸泡时间、启停、热循环、维修清洗及预期寿命 |
建立阶段取样点,不只做短时浸泡 |
将PHPS、有机聚硅氮烷和未涂覆对照同时放入试验。基材至少覆盖项目中实际使用的金属、陶瓷、阻焊层和代表性聚合物。连接器触点、导热界面和需要返修的区域单独评估,不把整板一次性全部覆盖。
记录溶液批次、固含量、黏度、环境湿度、涂覆方式、湿膜与干膜厚度、闪干和固化程序。PHPS转化受水分、氧、温度、膜厚和基材表面影响,实验室薄玻片上固化正常,不能证明复杂板卡沟槽和器件底部也已完成固化。
浸泡前检查外观、失重或挥发残留、膜厚、附着力、针孔、裂纹和边缘堆积。必要时用能反映Si-N向Si-O网络变化的分析方法确认转化程度。未充分固化的样件不进入长期介质试验,否则无法区分材料本身问题与工艺问题。
按设备实际温度设置浸泡与热循环,保留未涂覆基材、空白冷却液和已涂覆样件三组对照。观察涂层起泡、发白、开裂、软化、失粘和边缘翘起,同时记录样件质量、尺寸或硬度变化。冷却液也要检查颜色、浑浊、沉积、颗粒以及项目关心的介电和化学指标。
绝缘评价应覆盖浸泡前后和热循环后的表面/体积电阻、耐电压、漏电流等项目;具体方法由部件结构和客户规范确定。涂层若靠近功率器件、冷板或散热器,应同时测结温、热阻或稳态温升,不能只在室温下测膜的导热率。
试片通过后,再用代表性板卡或部件确认喷涂阴影区、焊点尖角、连接器周边、边缘覆盖和返修性。最后才进入整机或槽体运行验证,并监测冷却液状态、电气稳定性和故障位置。
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公开项目 |
IOTA-PHPS页面信息 |
在本项目中的正确用法 |
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形态 |
无色透明液体 |
用于来料外观基线;不能据此判断介质相容性 |
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固含量 |
20% |
用于配液与膜厚试验的起点;交付规格以有效文件为准 |
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溶剂 |
丁醚 |
先核对对塑料、阻焊层、胶黏剂和产线安全的影响 |
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涂覆方式 |
旋涂、擦涂、喷涂、浸涂 |
根据部件遮蔽和边缘覆盖选择,不直接照搬平板工艺 |
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室温固化 |
页面列示大于7天 |
只作为公开参考;实际固化程度应检测确认 |
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湿气/加热条件 |
页面列示90%湿度、150℃、2小时 |
复杂电子部件能否承受该条件需先核对;不能视为通用工艺 |
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涂层厚度 |
页面列示大于100 nm |
不是液冷项目的统一推荐膜厚,应按绝缘、缺陷与热阻共同优化 |
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应用方向 |
包括半导体绝缘层、电子电路等 |
说明可进入候选评估,不代表已通过AI液冷设备验证 |
1. 只看空气中的硬度和耐温。液冷项目还要看介质浸泡后的附着、电气性能及冷却液污染。
2. 把电子绝缘应用直接等同于浸没式液冷应用。是否持续接触介质,会改变整个验证路径。
3. 认为膜越厚越安全。厚膜可能增加固化不均、收缩开裂和热阻,薄膜又可能出现覆盖不足或针孔。
4. 用一种冷却液的结果外推所有介质。烃类、合成油、酯类或其他介质的溶解能力和添加剂不同。
5. 只测涂层,不测冷却液。涂层外观正常时,仍需确认冷却液是否因析出物、颗粒或化学变化受到影响。
6. 用产品页典型数据替代系统验证。公开参数适合建立试验起点,不能代替部件、整机和寿命评价。
不能仅凭PHPS的绝缘、硬度或耐热描述直接使用。需要针对实际冷却液、基材、固化工艺和运行温度完成长期浸泡、电气可靠性及冷却液污染评价。
没有脱离工况的统一答案。关注硬质无机阻隔和薄层致密化时可优先评估PHPS;基材有形变、界面应力较大或需要室温施工时,可同时评估有机聚硅氮烷。最终以同一介质和同一部件条件下的对照结果决定。
如果涂层正常运行时不接触冷却液,重点是防潮、绝缘和热循环;但仍应按泄漏风险评估短时接触。涂层覆盖冷板、接头或传热面时,还要测附着和热阻。
不代表。电子绝缘是应用方向,AI液冷还涉及特定介质、温度、浸泡时间、部件材料和系统可靠性,必须另行验证。
应根据覆盖完整性、针孔、绝缘要求、固化收缩和热阻确定。公开页面中的厚度信息只能作为初始试验参考,不能作为所有液冷部件的统一推荐值。
不能。还要检查附着力、电气性能、质量或尺寸变化,并分析冷却液的颜色、颗粒、介电及化学指标是否发生异常。
至少记录外观、固含量、黏度趋势、溶剂、水分控制、包装密封、储存温度和批次。随后用固定基材及固定固化程序比较成膜与性能,避免把来料差异和工艺波动混在一起。
IOTA-PHPS全氢聚硅氮烷可作为硬质、致密SiOx类转化涂层的候选材料。用于AI液冷部件时,应按本文所列基材、固化、介质相容性、电气和热性能路径验证。
当项目需要更大的柔韧与室温施工空间时,可与有机聚硅氮烷体系做对照。具体牌号不能仅凭类别指定,应结合基材、冷却液和固化条件筛选。
产品类别:艾约塔聚硅氮烷产品系列
3. Open Compute Project 浸没式液冷资料目录