结构 | 一文了解液冷板常见的6种结构及制作工艺

液冷板 （Cold Plate） 是液体冷却系统中的关键部件。它将泵送过来的低温流体引导至热源，在其内部流道内进行热交换，将热源的热量吸收到冷却工质，然后进入冷却系统中进行后续冷却。

冷板具有热源安装表面（安装的时候紧贴芯片表面）、液体通过并发生换热的的内部通道，以及入口和出口。热设计工程师不断地优化冷板液体流路设计和构造，以在液冷系统限制（如尺寸、压降和给定流量）内最大限度地提高换热效率。

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各种冷板截面图

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数据中心冷板

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IGBT冷板

液体冷板的类型多种多样，一般会根据热耗需求、应用场景、成本预算等多个考量因素来选择。今天，我们就一起来看看究竟有哪些类型的冷板，我们应该如何选取。

1>冲压+钎焊液冷板

冲压冷板是一种轻质冷板结构，它利用了LCP一侧或两侧铝冲压的制造效率。

这种方法通过将流道、安装几何形状和其他特征简化到单个流程中，并消除了 CNC 时间，从而进一步减少了制造时间和成本。

冲压冷板可以通过内部翅片进行增强，以提高热效率，并可控气氛钎焊 （CAB） 钎焊 100% 泄漏测试。

冲压冷板材质一般采用3003，表面根据焊合需求，附着一层4系铝材作为钎料。焊接的时候，喷水性钎剂。常见应用于储能电池底座散热系统内。

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冲压+钎焊储能电池冷板

2>机加工液冷板机加工冷板比较常见，即通过机加工的方式在铝/铜底板上加工水槽道，然后通过组装、焊接等方式，制作成完成的冷板。加工的好处是，冷板可以是平面内的任意形状和深度。

严格地说，机加工液冷板不能单独称为一种冷板。因为机加工之后，还需要后续的工艺，来形成可以密闭的腔体。比如FSW（搅拌摩擦焊），钎焊，扩散焊等。

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3>圆管埋管式液冷板

圆管埋管式冷板是经济而高效的组件冷却，适用于中低热负荷。

制作工艺简单，先通过CNC加工（也可以用型材）出槽道，然后将铜管按照形状进行弯管，然后再将这完后的管路压入槽道铝板，压扁，然后焊接或粘接或紧配的工艺，确保铜管与铝板充分而紧密的接触。

圆管埋管式液冷板根据埋管的方式和深度，又可以分为浅埋管、深埋管、焊管等结构类型。

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浅埋管示意图（图片来源于文轩）浅埋管工艺：适用单面安装器件，铜管压扁后与铝板同时铣面，充分利于铜管高导热性能带走热量，利用铝的轻量化起到减重及成本控制。

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深埋管示意图（图片来源于文轩）深埋管工艺：适填料为美国进口高导热环氧树脂，双面器件温差要求不高的情况下，可单双面安装器件，因铜管厚度没有进行二次加工，且有填料保护可提供应用的安全性，特别适合冷媒为介质的冷板使用。

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焊管示意图（图片来源于文轩）焊管工艺：铜管折弯、焊接在铝板上，以此降低板材厚度起到减重效果。4>型材扁管/口琴管/歧管液冷板

扁平管冷板非常适合在有限的垂直空间内冷却小型高热密度组件，如热电冷却器。扁管冷却板使用薄壁铝多端口挤出管（口琴管），可最大限度地降低冷板和热源之间的热阻，并产生表面热均匀性。

利用挤压工艺将冷板流道直接成型，再通过机加方式打通循环，通常采用摩擦焊接、钎焊焊接等焊接工艺进行密封，此工艺生产效率高，成本低；不适用于散热密度过大，表面不适合太多螺丝孔而限制水道走向或降低可靠性。主要应用于：动力电池水冷散热加热装置、分水盒以及标准功率模块一体化散热产品。

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型材挤出口琴管

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口琴管+歧管焊接成品示意图

5>铲齿+钎焊冷板

这类冷板，是目前数据中心应用最多的一种冷板。底部贴近热源的部位，采用铲齿（Skiving）工艺加工得到细密的齿，然后与冷板上盖、进出水嘴一起通过高温钎焊（Brazing）焊接在一起。

铲齿微通道冷板换热效率高，体积小，非常适合服务器高功率芯片的散热。

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铲齿件

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焊接成品冷板（铲齿+冷板上盖+进出水嘴）图片来源于热控科技

6>压铸+搅拌摩擦焊冷板

这类产品在汽车域控制器上用的多。本体采用铝压铸成型，水道也会同步压铸成型，然后通过搅拌摩擦焊的方式在流道上方焊接一个盖子，将水道密封成型。

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压铸水冷板+摩擦焊密封（图片来源于Evercyan）

7>小结

冷板的类型当然不止上面几种。实际应用的时候，我们可根据实际情况和热设计要求，来选择合适的冷板的结构和工艺。

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