Новости

HPC и AI-серверы: выбор момента и материалов крепежа теплоотводящих модулей

Опубликовано: 2026-10-12 Категория: HPC и AI-серверы Автор: Flora

Ключевое резюме

Винт прижима радиатора хорош не тем, что затянут посильнее, а тем, что прижимает равномерно, не ослабляется, не протекает и удобен в обслуживании. Опираясь на отраслевой справочник YF Zhichengjia по HPC/AI-серверам, статья объясняет момент прижима радиатора, преднанесённый клей и герметизацию IP68, быстроразъёмные соединения UQD и принципы выбора невылетающих панельных винтов.

Особые требования теплоотводящего модуля к крепежу

Тепловая плотность AI-вычислительных чипов растёт год от года, и крепление радиаторов, тепловых трубок и холодных плит перестало быть задачей «прижать радиатор — и ладно», превратившись в самостоятельную инженерную дисциплину. По систематизации отраслевого справочника YF Zhichengjia по HPC/AI-серверам, соединения со стороны теплоотвода должны одновременно удовлетворять четырём вещам: достаточному и равномерному усилию прижима (чтобы термоинтерфейсный материал TIM плотно прилегал к чипу), долговременной защите от самоотвинчивания (вибрация вентиляторов не прекращается), герметизации при необходимости (в жидкостном охлаждении не должно быть протечек), ремонтопригодности (при замене платы на месте крепёж не должен теряться).

Алюминиевая втулка холодной высадки
Алюминиевая втулка холодной высадки

Прижим радиатора: как назначить момент и усилие зажатия

Суть монтажного винта радиатора не в том, чтобы «затянуть посильнее», а в том, чтобы «прижать равномерно». Если у нескольких винтов радиатора вокруг одного чипа будет разброс усилия зажатия, слой TIM получится неравномерным по толщине, и локальный горячий участок вызовет снижение тактовой частоты. В инженерии, опираясь на принципы GB/T 16823.2 «Общие правила затяжки резьбового крепежа» и GB/T 16823.3 «Испытание момент — усилие зажима», сначала теплотехническим моделированием определяют требуемый диапазон усилия зажатия, а затем пересчитывают его в монтажный момент — здесь не обойтись без коэффициента момента K: у одной партии винтов из-за разного состояния поверхности колебания K напрямую усиливают разброс усилия зажатия.

Место теплового соединенияРешение крепежаКонтрольные точки
Прижим радиатора к чипуВинт с антивибрационным покрытием (звёздочка)Диагональная затяжка в несколько приёмов, равномерное усилие
Крепление тепловой трубки/испарительной пластиныКороткий резьбовой винт из нержавеющей сталиКонтроль глубины ввинчивания, чтобы не пробить тепловую трубку
Монтаж холодной плиты жидкостного охлажденияУплотнительный винт/уплотнительная запрессовная стойкаСтабильное сжатие уплотнения, достижимо IP68
Стык холодной плиты и трубопроводаБыстроразъёмное соединение UQDБез капель, высокий расход, слепое соединение
Ремонтопригодная панельНевылетающий винтПосле снятия панели винт не падает и не теряется
Типичная ошибка: затягивать винт радиатора «до ощущения момента рукой» — самая частая ошибка. Коэффициент трения титана и нержавеющей стали отличается от углеродистой стали, и прямое применение значений момента для углеродистой стали приводит либо к недожатию, либо к излому винта или отрыву контактной площадки PCB.

Защита от самоотвинчивания и герметизация: преднанесённый клей, уплотнения и IP68

Путь защиты от самоотвинчивания по справочнику идёт по двум параллельным принципам: болт реализует защиту от самоотвинчивания через комбинированную шайбу и преднанесённый резьбовой антивибрационный клей (химия + физика). Химический принцип — это микрокапсульный нейлоновый слой на резьбе, разрушающийся и полимеризующийся при ввинчивании; физический — фрикционная фиксация комбинированной шайбы. В местах, требующих водозащиты, болт может иметь преднанесённый клей под головкой или на резьбе, либо дополняться уплотнительным кольцом, и после герметизации достигается IP68. Для шкафов жидкостного охлаждения это особенно критично: уплотнительные запрессовные стойки, вытяжные заклёпочные гайки с преднанесённым клеем и заклёпки с преднанесённым клеем из справочника предназначены именно для соединений листовометаллических шкафов, требующих водозащиты, и обеспечивают степень герметизации IP68.

Соединение жидкостного охлаждения: быстроразъёмные соединения UQD

Холодные плиты жидкостного охлаждения быстро распространяются в AI-серверах, и решение соединения трубопровода с холодной плитой тем самым устоялось. Описанные в справочнике соединения UQD обладают тремя свойствами: отсутствие капель, высокий расход и быстрое соединение; применяемые в системе жидкостного охлаждения AI-серверов, они обеспечивают быстрое герметичное соединение холодной плиты и трубопровода, гарантируя эффективный теплоотвод и удобное обслуживание. Их ценность в том, что при сервисном вынимании трубопровода на месте объём капель удерживается в чрезвычайно малых пределах, и нет необходимости опорожнять весь контур — именно это является предпосылкой масштабируемого обслуживания жидкостного охлаждения.

Выбор материалов и покрытий

Винты со стороны теплоотвода длительно находятся в условиях температурных изменений, поэтому при выборе материала нужно учитывать и теплопередачу, и коррозию. Часто применяемый приём — винты из нержавеющей стали в паре с алюминиевыми/медными радиаторами (при опасности гальванической коррозии разнородных металлов добавляют изолирующее покрытие), а в местах, чувствительных к солевому туману, выбирают цинк-никелевое гальванопокрытие или пассивацию нержавеющей стали. Справочник также упоминает запрессовные заземляющие клеммы для соединения с заземлением листового металла: экранирование вентиляторов теплоотвода и уравнивание потенциалов шкафа опираются на этот низкоомный заземляющий путь, и если заземляющая клемма ослабнет, проблемы ЭМС окажутся очень скрытными.

Рекомендации по выбору

  • Прижимной винт радиатора: по GB/T 16823.3 калибруют соотношение момент — усилие зажатия, затягивают по диагонали в несколько приёмов, преднанесённый клей от самоотвинчивания.
  • Холодная плита жидкостного охлаждения: уплотнительный винт/уплотнительная запрессовная стойка, сжатие уплотнения заложено в допуски чертежа, цель — IP68.
  • Холодная плита — трубопровод: быстроразъёмные соединения UQD без капель, слепой монтаж.
  • Сервисная панель: невылетающие винты, чтобы после снятия панели винт не падал и не повреждал платы.
  • Заземляющий путь: запрессовная заземляющая клемма проектируется отдельно, не разделяет точку зажима с винтами теплоотвода.

Критерий оценки теплового крепежа — «десять лет не протекает, десять лет не ослабляется, каждое обслуживание проходит гладко». Если на чертежной стадии один раз зафиксировать калибровку момента, защиту от самоотвинчивания с герметизацией и быстроразъёмное обслуживание, тепловые соединения жидкостных серверов не придётся «тушить пожар» на этапе массового производства.

Теплоотводящий модуль — это механическое соединение, работающее на стыке материалов с разным коэффициентом теплового расширения. Медное или алюминиевое основание радиатора и кремниевый кристалл нагреваются по-разному, и в момент разогрева резьбовое соединение испытывает дополнительные деформации. Чтобы прижатие термоинтерфейса оставалось равномерным, инженеры рассчитывают усилие каждого болта по площади контакта и толщине теплопроводной прокладки: слишком слабая затяжка увеличивает термическое сопротивление, слишком сильная — продавливает кристалл или выдавливает пасту наружу. Со временем в зоне контакта развивается релаксация напряжений, и преднатяг постепенно спадает, поэтому для серверов выбирают материалы с малой ползучестью и периодически контролируют момент на ответственных радиаторах. Симметричная схема болтов вокруг кристалла критична: неравномерное усилие создаёт изгиб платы и локальный перегрев в самом горячем углу, где плотность рассеяния мощности максимальна.

Заключение

Выбор крепежа теплоотводящих модулей AI-сервера развился из одиночного винта в комбинированную систему «прижимной винт + антивибрационное покрытие + уплотнение + быстроразъём UQD + невылетающая панель». Компания YF Zhichengjia основана в Шэньчжэне в 2005 году и является производителем крепежа, предлагая отрасли HPC/AI-серверов продукцию с защитой от самоотвинчивания, герметизацией, невылетающие винты и соединения UQD. Материалы для проектного выбора — в базе технической документации, а решение по тепловым соединениям можно разработать совместно, связавшись с нашими инженерами.

Теплоотвод AI-сервераЖидкостное охлаждениеСоединение UQDКонтроль моментаГерметизация IP68Антивибрационные винты
Телефон: 13560730094
QR-код WeChat
CN EN ES DE JA RU PT