微通道液冷板MLCP三大工艺：精密蚀刻、 微铣削 / 铲齿、3D 打印！
原创 可鉴智库2025年12月11日 20:00 广东 江山

随着芯片性能不断突破新局面，功率密度的飙升已成为不可逆转的趋势。局部热通量密度常常超过100瓦/平方厘米。

微通道液冷板能够精确控制局部温度，通过在板内形成微小的流道，这些板子使冷却剂能直接接触热源，散热效率是风冷的5-10倍，是高功率芯片热管理的核心解决方案。

一、生产微通道液冷板的三种核心制造工艺

1.精密蚀刻：规模化生产的 “效率担当”
借鉴半导体光刻技术的精密蚀刻工艺，通过化学溶液在金属基板上 “雕刻” 微通道，如今已成为 MLCP 大批量生产的主流选择。
核心竞争力：加工平整度极高（平面度≤0.02mm/m）、微观尺寸精度优异（通道公差 ±5μm），且单批次可同步加工数百块基板，完美匹配服务器等规模化应用场景。

基本工艺：
基板预处理：采用超声波清洗技术去除纯铜或铝合金 6061 基板表面油污，同时将基板粗糙度预处理至 Ra<0.8μm，确保光刻胶附着效果；
光刻胶涂覆烘烤：旋涂 1-3μm 厚的正性光刻胶，在 90℃环境下烘烤 30 分钟，增强光刻胶与基板的结合力；
曝光显影定型：通过定制掩膜版进行紫外线曝光，再用显影液去除未曝光区域的光刻胶，精准露出待蚀刻的通道图案；
化学蚀刻成型：针对铜基板采用硫酸 - 双氧水体系酸性蚀刻液，控制 2μm/min 的蚀刻速率，精准加工 30-150μm 深度的微通道；
去胶清洗收尾：用碱性溶液剥离残留光刻胶，经超纯水反复清洗后烘干，完成成品制备。

2.微铣削 / 铲齿：中小批量的 “灵活平衡派”

微铣削与铲齿工艺凭借设备兼容性强、定制化灵活的特点，成为中小批量 MLCP 制造的重要补充，两者在技术侧重与应用场景上各有专攻，共同覆盖多样化的细分需求。

1）铲齿工艺：高可靠性的 “量产适配者”
铲齿工艺以高可靠性为核心卖点，流程简洁且稳定性强：
基板铲削：采用专用铲齿刀具在铜基板上直接加工连续微通道，通道宽度精度控制在 ±10μm；
真空钎焊密封：将铲齿基板与盖板置于 10?3Pa 的高真空环境中，在 600-800℃温度下进行钎焊，确保密封无泄漏；
接头焊接：通过激光焊接技术连接进出液宝塔接头，最终将产品漏率控制在 < 10?3Pa?m3/s 的严苛标准。
视频：铲齿工艺

2）微铣削工艺：高精度的 “定制化能手”
微铣削工艺主打高精度加工，采用直径 0.1-0.5mm 的超细硬质合金刀具，直接在基板上铣削成型微通道，尺寸精度可达 ±3μm，能够灵活制造蛇形、分支等复杂结构流道。
不过其效率相对较低，单把刀具每小时仅能加工 2-3 块基板，且刀具损耗较大，每加工 10 块基板便需更换一次，更适合医疗设备等高端中小批量、高精度需求场景。

（来源：北京精雕。型腔当中有上万个小孔）

3. 金属 3D 打印：高端原型的 “定制化王者”

在高端 MLCP 原型制造领域，金属 3D 打印（以 SLM 选择性激光熔化技术为核心）凭借一体化成型的独特优势，成为无可替代的首选方案。
其关键突破源于绿色激光技术的应用：铜材对绿色激光的吸收率高达 40%，成功攻克了传统红外激光加工高反射率金属的行业痛点，最终实现 50μm 级的微通道精度，为高端设备散热提供了极致保障。

完整流程分为四大核心步骤：
CAD 拓扑优化建模：通过专业软件设计流道网络，在确保压降不超过 30kPa 的前提下，最大化散热接触面积，兼顾性能与实用性；
超细粉末铺层：选用粒径 15-53μm 的纯铜粉末，铺粉厚度精准控制在 20μm，为后续熔化成型奠定基础；
激光精准熔化：采用 200-500W 功率的绿色激光，以 1000-2000mm/s 的扫描速度实现金属粉末全密度熔化，避免内部孔隙缺陷；
后处理精修：通过电解抛光工艺将流道表面粗糙度降至 Ra<1.6μm，彻底消除打印层间残留瑕疵，提升散热效率。

（图片来源：南极熊3d打印网）

该工艺的核心优势在于无焊缝一体化成型，散热性能较传统 CNC 加工提升 50%，尤其适配 NVIDIA Rubin/Feynman 平台等小批量高端原型制造场景。
但短板同样突出：制造成本是传统方案的 7-10 倍，且单块冷板打印需耗时 8-12 小时，难以满足规模化量产需求。

4. 三大工艺优劣势对比

二、液冷板性能的“双重检查”：测试与设备

完成的微通道液体冷板必须经过严格测试才能部署，关键重点是散热效率和流阻控制，这两者都直接影响芯片性能和系统能耗（过高的流阻会增加泵的功耗）。

1. 关键测试

? 散热测试：模拟芯片实际工作状态。通过加热器施加目标热输出（例如200W、500W）。通过热电偶或红外热成像仪监测液态冷板的表面温度，以验证“最高温度不超过XX°C”的要求（例如，服务器芯片通常需要表面温度≤85°C）。

? 流阻测试：测量液体冷板进出口在不同流量（如0.5-2米/秒）下的压力差，以确保其在系统允许范围内（通常为≤50kPa）。这防止过大的流阻导致冷却液循环不良。

2. 核心工具与设备

? 仿真软件：ANSYS Icepak、Fluent及其他软件在早期设计阶段用于模拟冷却剂流动和温度分布，允许对流道结构进行预优化（如添加扰流板和调整通道密度），以降低物理原型迭代的成本。

? 实验设备：包括恒温水箱（用于控制冷却液温度）、高精度流量计（监测流量）、差压传感器（测量流阻）和热流量计（用于校准热功率）。某些场景还需要高温舱（以模拟从-40°C到85°C的极端温度）。

三、微通道液冷板设计：决定成功的关键8个参数

设计液冷板不仅仅是“随机绘制通道”;它需要基于实际作条件进行逆向工程。以下八个参数是设计的基石，没有一个可以忽视：

1. 冷却剂类型：根据环境选择介质。去离子水（低成本且高比热容）用于一般应用；用于低温应用的乙二醇-水溶液（防冰剂）；矿物油（绝缘且适合活体）用于高温或特殊环境。

2. 冷却剂流量：流量越高，散热越好，但流阻也越大。需要平衡方法（通常为0.8-1.5米/秒，具体取决于系统泵容量）。

3. 冷却剂入口温度：这决定了散热温度差。例如，数据中心通常需要入口水温≤35°C，而汽车应用可能需要≤45°C。

4. 最大允许压力差：由系统泵头决定。设计时，确保液体冷板在目标流量下的压力差≤泵的最大输出压力差（例如≤30 kPa）。

5. 环境温度：这影响散热效率。例如，户外设备必须考虑夏季温度（超过40°C），而数据中心应保持在23°C左右。

6. 目标热输出：定义所需总散热量（例如单芯片300W，多芯片模块800W），以计算流通道的总散热面积。

7. 形制和接口：液冷板的尺寸必须符合设备安装空间（例如服务器PCIe卡尺寸限制）。进出口连接器应定位以便管道布局（侧入口、侧出口、顶部入口、顶部出口等常见配置）。接口规格必须与系统管道相匹配（例如快速连接、螺纹管）。

8. 表面温度要求：这是核心规格——必须明确定义液体冷板与芯片接触面的最高温度（如≤80°C）和最小温度（为避免冷凝，通常≥环境露点+5°C）。这直接决定了流道密度和冷却剂流量。

四、全球MLCP竞争格局

全球MLCP市场形成三大梯队：

第一梯队为美国JetCool、Alloy Enterprises等技术巨头，掌握堆锻、3D打印等核心工艺，主导高端市场；

第二梯队是中国头部企业，高澜股份、淳中科技、英维克等凭借规模化优势占据中高端市场，其中高澜股份是国内少数同时掌握冷板式与浸没式液冷全链条技术的企业；

第三梯队为中国台系与日韩企业，如双鸿科技、奇鋐科技，主要聚焦中低端批量市场。

国内企业的核心竞争力在于快速响应与成本控制，高澜股份通过新加坡、美国子公司布局，海外订单占比提升至40%，可快速响应NVIDIA海外需求；淳中科技厦门基地距台积电CoWoS封装厂仅70公里，形成供应链地理优势。

关于我们

北京汉深流体技术有限公司在此次年会上再获殊荣 —— 成功蝉联丹佛斯动力系统 2025 财年 “卓越成长 业绩突破奖（Performance Outstanding Award）”。这是汉深流体继 2024 财年后再度斩获该奖项，既是丹佛斯对其业绩高速增长、市场拓展能力的高度认可，更彰显了汉深流体在数据中心液冷连接领域的专业积淀与行业标杆地位。汉深产品包括FD83全流量双联锁液冷快换接头（互锁球阀）；液冷通用快速接头UQD & UQDB；OCP ORV3盲插快换接头BMQC；EHW194 EPDM液冷软管、电磁阀、压力和温度传感器。在人工智能AI、国家数字经济、东数西算、双碳、新基建战略的交汇点，公司聚焦组建高素质、经验丰富的液冷工程师团队，为客户提供卓越的工程设计和强大的客户服务,支持全球范围内的大批量交付。

公司产品涵盖：丹佛斯液冷通用零泄漏快换接头、EPDM软管、电磁阀、压力和温度传感器及Manifold。
未来公司发展规划：数据中心液冷基础设施解决方案厂家，具备冷量分配单元（CDU）、二次侧管路（SFN）和Manifold的专业研发设计制造能力。

数据中心液冷解决方案 ~ 满足您各种需求的一站式解决方案：
- 主线解决方案：Danfoss Hansen FD83 系列全流量双互锁接头
- 机架内部解决方案：基于OCP标准全新打造的液冷通用快速接头UQD & UQDB ;OCP ORV3盲插快换接头BMQC , 支持全球范围内的大批量交付。
- Danfoss Hansen MQD and MQDB 液冷快换接头: MQD02 (H20); MQD03 (Blackwell B300 GB300); MQD04；MQDB03 and MQDB04。
- 针对机架式服务器中Manifold/节点、CDU/主回路等应用场景，提供不同口径及锁紧方式的手动和全自动快速连接器。
- 针对高可用和高密度要求的刀片式机架，可提供带浮动、自动校正不对中误差的盲插连接器。以实现狭小空间的精准对接。
- 液冷软管：EHW194 EPDM（三元乙丙橡胶）软管，最高防火等级(UL94 V0) 的软管
- 制冷剂解决方案: 5400系列制冷剂接头和GH001和EZ卡扣式配件。
- 液冷服务器、液冷板、CDU、液冷接头、管路、Manifold、液冷泵\阀门、换热器、冷却塔、漏液检测、液冷模块、过滤器、激光焊接、清洁度检测等。

About Us

Beijing Hansen Fluid Technology Co., Ltd. is an authorized distributor of Danfoss China, specializing in the data center industry. Our product portfolio includes Danfoss FD83 full-flow double-interlock liquid cooling quick-disconnect couplings (equipped with interlocking ball valves); universal liquid cooling quick-disconnect couplings UQD & UQDB; OCP ORV3 blind-mate quick-disconnect couplings BMQC; EHW194 EPDM liquid cooling hoses; solenoid valves; and pressure/temperature sensors. Amid the convergence of strategic trends such as artificial intelligence (AI), China’s national digital economy, the “Eastern Data and Western Computing” initiative, the “dual carbon” goals, and new infrastructure development, we are committed to building a high-caliber, experienced team of liquid cooling engineers. We deliver exceptional engineering design, robust customer service, and support global large-scale deployment.

Products: Danfoss liquid cooling fluid connectors, EPDM hoses, solenoid valves, pressure/temperature sensors, and manifolds.
Development Plan:Our goal is to become a leading provider of liquid cooling infrastructure solutions for data centers, with professional R&D, design, and manufacturing capabilities for cooling distribution units (CDUs), secondary fluid networks (SFNs), and manifolds.

Data center liquid cooling Solutions ~ One partner, every solution :
- Source line solutions: Danfoss Hansen FD83 Series Full-fow dual-interlock coupling
- Inner rack solutions: Newly engineered universal liquid cooling quick connectors UQD & UQDB compliant with OCP standards; OCP ORV3 blind-mate quick-disconnect connectors BMQC, supporting mass delivery on a global scale.
- Inner rack solutions: Danfoss Hansen MQD and MQDB Liquid Cooling Quick-Disconnect Connectors: MQD02 (H20); MQD03 (Blackwell B300 GB300); MQD04; MQDB03 and MQDB04.
- For application scenarios including Manifold/node, CDU/main loop in rack-mounted servers, manual and fully automatic quick connectors with different calibers and locking mechanisms are available.
- For blade racks requiring high availability and high density, blind-mate connectors with floating function and automatic misalignment correction are offered to enable precise docking in confined spaces.
- Liquid Cooling Hoses: EHW194 EPDM (Ethylene Propylene Diene Monomer) hoses, featuring the highest fire rating (UL94 V0). Hoses with UL94 V0 rating — leads the industry
- Refrigerant solutions: 5400 Series Refrigerant Connectors, along with GH001 and EZ Snap-Fit Fittings.
- Liquid cooling servers, liquid cooling plates, CDUs, liquid cooling connectors, pipelines, Manifolds, liquid cooling pumps/valves, heat exchangers, cooling towers, leak detection systems, liquid cooling modules, filters, laser welding, cleanliness testing, etc.