?冷板接觸式散熱對(duì)周邊元器件（如電感）的機(jī)械應(yīng)力分析
在液冷服務(wù)器電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，冷板與功率元器件的直接接觸在提升散熱效率的同時(shí)，也帶來了復(fù)雜的機(jī)械應(yīng)力問題。貼片功率電感作為電源轉(zhuǎn)換電路中的關(guān)鍵元件，其結(jié)構(gòu)完整性直接影響著系統(tǒng)的長(zhǎng)期可靠性。在應(yīng)對(duì)機(jī)械應(yīng)力影響方面形成了完善的技術(shù)解決方案。
接觸壓力的合理分布是冷板系統(tǒng)設(shè)計(jì)的首要考量。平尚科技的貼片功率電感通過優(yōu)化磁芯材料配方，將抗壓強(qiáng)度提升至180MPa以上，比普通產(chǎn)品的120MPa提高了50%。在實(shí)際組裝過程中，這種增強(qiáng)特性使得電感能夠承受0.8-1.2N/mm2的接觸壓力，確保在冷板鎖緊后磁芯不會(huì)出現(xiàn)微裂紋。測(cè)試數(shù)據(jù)顯示，經(jīng)過100次拆裝循環(huán)后，電感參數(shù)變化率仍能控制在±3%以內(nèi)。熱膨脹系數(shù)的匹配對(duì)降低熱應(yīng)力至關(guān)重要。平尚科技的功率電感采用定制化封裝材料，熱膨脹系數(shù)控制在8-12ppm/℃范圍內(nèi)，與冷板材料的膨脹特性保持良好匹配。在液冷服務(wù)器的實(shí)際運(yùn)行中，當(dāng)溫度從25℃升至85℃時(shí)，這種匹配設(shè)計(jì)將熱應(yīng)力導(dǎo)致的形變控制在5μm以內(nèi)，有效避免了因材料不匹配造成的結(jié)構(gòu)損傷。
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振動(dòng)環(huán)境下的可靠性需要特別關(guān)注。平尚科技的功率電感通過改進(jìn)內(nèi)部焊接工藝和支撐結(jié)構(gòu)，在20-2000Hz頻率范圍內(nèi)的隨機(jī)振動(dòng)測(cè)試中，能夠承受7Grms的振動(dòng)強(qiáng)度。與普通電感相比，這種強(qiáng)化設(shè)計(jì)使得在液冷泵啟?；蛄黧w沖擊產(chǎn)生的振動(dòng)環(huán)境下，電感引腳焊接點(diǎn)的故障率降低約60%。磁芯材料的機(jī)械特性對(duì)整體強(qiáng)度具有決定性影響。平尚科技的功率電感采用納米晶復(fù)合磁芯，在保持高磁導(dǎo)率的同時(shí)，將抗彎強(qiáng)度提升至150MPa以上。在冷板安裝過程中，這種增強(qiáng)磁芯能夠有效抵御安裝應(yīng)力，將飽和電流的偏移量控制在±5%以內(nèi)，確保電源系統(tǒng)在滿載條件下的穩(wěn)定運(yùn)行。引腳結(jié)構(gòu)的優(yōu)化是應(yīng)對(duì)機(jī)械應(yīng)力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。平尚科技的功率電感通過采用強(qiáng)化型引腳設(shè)計(jì)和增加焊盤面積，將引腳抗拉強(qiáng)度提升至35N以上。在冷板的熱循環(huán)作用下，這種設(shè)計(jì)能夠有效緩解熱應(yīng)力對(duì)焊點(diǎn)的影響，經(jīng)過1000次溫度循環(huán)測(cè)試后，焊點(diǎn)裂紋擴(kuò)展長(zhǎng)度不超過50μm。灌封材料的選用對(duì)應(yīng)力緩沖具有重要作用。平尚科技推薦使用彈性模量適中的硅基灌封膠，通過優(yōu)化灌封厚度和分布，可將冷板傳遞的機(jī)械應(yīng)力降低約40%。實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，采用灌封保護(hù)的電感在相同振動(dòng)條件下，參數(shù)漂移量比未灌封產(chǎn)品減少約70%。在實(shí)際應(yīng)用案例中，平尚科技的解決方案已成功應(yīng)用于多個(gè)液冷服務(wù)器項(xiàng)目。某國產(chǎn)液冷AI服務(wù)器的電源模塊采用優(yōu)化設(shè)計(jì)的功率電感后，在冷板安裝壓力下的電感量變化控制在±2%以內(nèi)，同時(shí)將振動(dòng)環(huán)境下的故障率降低至0.1%以下。這些參數(shù)完全滿足國內(nèi)服務(wù)器廠商對(duì)電源可靠性的嚴(yán)格要求。
安裝工藝的標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)質(zhì)量控制具有重要意義。平尚科技建議采用扭矩控制螺絲刀進(jìn)行冷板安裝，將安裝扭矩控制在0.6±0.1N·m范圍內(nèi)。通過標(biāo)準(zhǔn)化的安裝流程，可將因安裝不當(dāng)導(dǎo)致的電感損傷率從傳統(tǒng)的5%降低至1%以下，顯著提升了生產(chǎn)良率。結(jié)構(gòu)仿真技術(shù)在設(shè)計(jì)中發(fā)揮重要作用。平尚科技通過有限元分析軟件，預(yù)先模擬冷板壓力下的應(yīng)力分布情況。仿真結(jié)果顯示，優(yōu)化后的電感結(jié)構(gòu)可將最大應(yīng)力集中點(diǎn)的應(yīng)力值降低30%，有效提升了產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)可靠性。平尚科技工業(yè)級(jí)功率電感已通過嚴(yán)格的機(jī)械應(yīng)力測(cè)試。在振動(dòng)沖擊、溫度循環(huán)、機(jī)械疲勞等環(huán)境試驗(yàn)中，產(chǎn)品性能均保持穩(wěn)定，完全滿足液冷服務(wù)器對(duì)元器件可靠性的要求。隨著液冷技術(shù)在AI服務(wù)器中的普及，機(jī)械應(yīng)力的精確控制將更加重要。平尚科技通過持續(xù)優(yōu)化功率電感的機(jī)械特性和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，為液冷服務(wù)器電源系統(tǒng)提供了可靠的解決方案，助力國產(chǎn)AI基礎(chǔ)設(shè)施實(shí)現(xiàn)更高水平的可靠性目標(biāo)。
