大家好，我是捷多邦的老張，深耕PCB十二年。今天想和大家聊聊液冷與相變材料在AI算力PCB散熱一體化中的工程化落地瓶頸，尤其是在優(yōu)必選Walker X、小鵬IRON等高動(dòng)態(tài)機(jī)器人關(guān)節(jié)控制器場景中，這一問題更為突出。傳統(tǒng)風(fēng)冷在面對(duì)百TOPS級(jí)算力芯片時(shí)，已難以滿足散熱需求，于是液冷板直接集成于PCB背層的思路被廣泛探討，但從工程化角度來看，其中暗藏不少阻礙。
漏液風(fēng)險(xiǎn)是首當(dāng)其沖的問題。高動(dòng)態(tài)機(jī)器人關(guān)節(jié)需頻繁活動(dòng)，這對(duì)液冷板與PCB的連接密封性提出了極高要求。即便初始密封達(dá)標(biāo)，長期振動(dòng)下，焊接處或密封接口也可能出現(xiàn)損耗。有數(shù)據(jù)顯示，液冷板焊縫氣孔率若超過5%，或熔深不足板厚的80%，就容易形成微觀滲漏通道，而機(jī)器人關(guān)節(jié)的振動(dòng)會(huì)加速這類缺陷的擴(kuò)大。一旦發(fā)生漏液，不僅會(huì)導(dǎo)致散熱失效，還可能直接損毀算力芯片，造成不可逆的損失。
熱膨脹系數(shù)不匹配則是另一大難題。PCB基材與液冷板常用的鋁、銅等材料，熱膨脹系數(shù)差異較大，在機(jī)器人關(guān)節(jié)控制器頻繁的冷熱交替環(huán)境中，這種差異會(huì)引發(fā)界面剝離問題。尤其在-40℃到85℃的極端溫度循環(huán)下，若兩者熱膨脹系數(shù)差異超過5×10??/℃，就可能出現(xiàn)結(jié)構(gòu)松動(dòng)，影響散熱傳導(dǎo)效率，甚至破壞PCB的電路完整性。
相變材料的應(yīng)用同樣面臨挑戰(zhàn)。雖然相變材料能在特定溫度下吸收大量熱量，適合緩解局部熱點(diǎn)問題，但在PCB一體化布局中，其導(dǎo)熱效率不足的問題較為明顯，若與液冷系統(tǒng)搭配不當(dāng)，反而可能阻礙熱量散發(fā)。此外，相變材料的老化特性也需考量，長期使用后其相變溫度和潛熱性能可能發(fā)生變化，影響散熱穩(wěn)定性。
維修性差的問題也不容忽視。液冷板集成于PCB背層后，一旦出現(xiàn)故障，拆卸和維修都極為不便。對(duì)于高動(dòng)態(tài)機(jī)器人而言，核心部件的維修成本本就較高，這種一體化設(shè)計(jì)無疑會(huì)進(jìn)一步增加運(yùn)維難度和成本。作為深耕PCB領(lǐng)域多年的從業(yè)者，我深知工程化落地需兼顧性能與實(shí)用性，這些瓶頸并非無法突破，但需要產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同探索。后續(xù)我會(huì)持續(xù)分享相關(guān)領(lǐng)域的思考，感興趣的朋友可以關(guān)注我。
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