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液冷服务器 Press-Fit工艺 深圳图谱锐科技有限公司

图谱锐成立于2014年12月29日,位于深圳市宝安区专业从事自动化系统控制及机器视觉软件开发,研发的控制系统应用范围覆盖电子机械、Press-fit精密压接设备等多个领域。 公司拥有自主的研发、办公地址、项目研发技术骨干,汇集了控制理论与控 制工程、自动化、机械设计、计算机软件开发、等高学历人员,人员年龄与学历 结构合理,专业水平高,为项目的顺利实施提供必要的人员基础。 全球业务分布&主要客户团队:中国员工200余人;通过近年来的积累与发展,公司自主研发的自动化控制系统及机器视觉软件 产品已达到国内同类产品的领先技术水平,并在多领域推进开展合作,在开发Press-fit精密压接设备、自动异形插件机、非标自动化整线方案、各类运动控制系统以及基于视觉的晶圆偏转角度检测方法等各种智能化控制系统方面取得了卓著的成效。

一、基本定义与原理

Press-Fit(无焊压接),不靠焊锡、依靠机械过盈配合实现电气 + 机械连接。

核心原理:特制弹性引脚(最常见鱼眼 EON 引脚)尺寸略大于 PCB 金属化通孔 (PTH) 孔径;伺服压床施加精确压力,引脚发生可控弹性变形,对孔壁铜镀层持续施加径向压力,形成类似冷焊的气密接触,完成互连。

液冷服务器场景两条应用路线

1)PCB 端压接:电源连接器、高速背板、大功率母座压接到主板(电气互连)

2)冷板结构压接:铜管 / 热管压入冷板底板、翅片压装(热界面机械装配)

标准依据:IEC603525、IPCA620E

二、液冷服务器为什么大量使用 Press-Fit

液冷整机工作温度波动大、功率密度高,单节点几百安培电流,传统回流焊有明显短板,压接的优势非常匹配:

1. 无热应力:全程常温装配,不会高温损伤 PCB 厚铜板、高层背板、靠近液冷器件的热敏元器件,避免板翘、分层、焊盘脱落

2. 接触电阻低且稳定:典型<1mΩ,大电流下发热更小,降低 PDN 损耗;长期冷热循环(液冷启停、负载波动)阻抗漂移小

3. 抗振、抗热疲劳:没有焊点开裂、虚焊、锡须失效风险,适合机房长期不间断运行

4. 工艺环保:无焊锡、助焊剂,省去清洗工序,降低清洗剂残留腐蚀风险(液冷最怕杂质腐蚀漏液)

5. 适合大功率互连:高压供电、GPU 电源背板、多相电源模块首要方案

⚠️注意:冷板本身水路密封不能靠电气 Press-Fit,水路依然采用搅拌摩擦焊、钎焊、密封圈,压接多用于铜管装配与电气连接器。

三、核心零部件设计要点

1、压接引脚

服务器大功率连接器主流 鱼眼 (Eye-of-Needle) 弹性引脚

· 材质:高弹性铜合金(铍铜、科森合金)

· 镀层:底镍 + 镀金,防止腐蚀,保证低接触电阻

· 参数:过盈量、引脚厚度、开槽宽度直接决定压入力、保持力

2、PCB 金属化孔 (PTH),液冷服务器最容易出问题环节

公差远严于普通焊接孔

· 成品孔径公差一般 ±0.05 mm

· 孔壁铜厚≥2025μm,镀层均匀,禁止沙漏孔(中间细两头粗)

· 孔口倒角,防止压接刮伤引脚镀层

· 厚板、高厚径比通孔必须管控电镀均匀性

3、过盈量匹配

过盈太小→保持力不足、接触松动、发热;

过盈太大→孔壁铜被挤裂、引脚永久损坏。

四、标准 Press-Fit 工艺流程(PCB 连接器压接)

1. PCB 来料检测:孔径、铜厚、孔壁质量

2. 连接器预定位、工装定位(避免引脚歪斜)

3. 伺服电动压床压合:闭环力位移监控,关键参数:压入速度、最终压入深度、峰值压力

4. 过程实时监控:压力位移曲线,曲线异常直接判定 NG

5. 后检测:保持力抽检、外观、阻抗抽检

6. 返修:专用拔针工装,可有限次数返修,过度返修会损坏 PCB 孔

液冷环境额外管控点:压接完成后,连接器周围打胶 / 密封,防止冷凝水、冷却液挥发物侵蚀接点。

五、关键工艺参数

1. 压入力:单针通常 20–100N,整连接器几百~几千 N,严格按连接器手册

2. 压入速度:低速平稳,一般 1050mm/min,冲击会破坏镀层、孔壁

3. 压入深度:引脚止位面贴合,不能压过头、也不能不到位

4. 保持力:最小拔出力必须满足规格,液冷冷热循环后保持力衰减要在允许范围

六、液冷服务器环境下特有风险 & 难点

1. 温度交变:液冷启停带来快速温变,CTE 热膨胀差,压接应力发生变化,长期可能松动

2. 凝露风险:机房温湿度波动,如果密封不好,水汽进入压接缝隙,氧化腐蚀导致接触电阻上升、局部发热

3. 大功率发热:接点微小阻抗漂移,会进一步升温,恶性循环

4. PCB 厚铜板、高层背板压接难度大,厚板通孔电镀均匀性差

5. 压接属于不可目视检测,不能像焊点一样肉眼判断好坏,必须依靠压力曲线 + 定期可靠性试验

七、压接 VS 焊接(服务器液冷场景对比)

优项目 Press-Fit 压接 回流焊
温度 常温 230~260℃
热应力 有,厚板易变形分层
接触电阻 低、稳定 受焊膏品质、空洞影响波动
抗冷热疲劳 焊点容易疲劳开裂
PCB 孔公差 严苛 ±0.05mm 宽松 ±0.1mm
成本 连接器、设备投入高 元器件便宜,设备成熟
缺陷形式 孔壁压裂、引脚变形 虚焊、空洞、锡须

八、冷板铜管 Press-Fit 补充(结构压接)

液冷板中铜管压入基板也叫 pressfit,属于结构热装配:铜管外径略大于底板开孔,机械挤压实现紧配合,减小铜管与底板之间界面热阻;

缺点:公差极敏感,过紧压扁流道、过松热阻飙升,很多厂商配合导热膏 / 相变材料一起使用。

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