一、行业痛点
AI 服务器 GPU 芯片功耗持续走高，高热流密度工况下，液冷冷板与芯片封装的贴合控制成为散热瓶颈：
1. 芯片翘曲 + 零件公差：大尺寸 GPU 封装受热产生翘曲，叠加 PCB、冷板加工、装配共面度偏差，冷板刚性锁止时局部出现微小空气间隙，空气导热极差，直接造成局部热点、界面热阻飙升。
2. 热循环压力漂移：芯片、冷板、基板热膨胀系数不一致，高低温循环下，传统刚性螺栓固定易出现预紧力衰减或应力过载，TIM（导热界面材料）厚度失控，出现空洞、泵出现象，长期运行温度漂移、算力降频。
3. 压力不可控风险：压力过小，TIM 填充不充分；压力过大，芯片封装、PCB 承受过大集中应力，存在芯片开裂、基板形变风险。传统单点弹簧螺丝压力分布不均，多芯片模组一致性差。
4. 空间受限：液冷板组件内部轴向安装空间紧凑，常规螺旋弹簧轴向高度大，难以在狭小空间内提供稳定均匀压紧力。
二、波形弹簧压紧方案原理
波形弹簧由薄金属带材冲压形成连续波浪结构，利用波峰波谷弹性弯曲变形，在有限轴向空间内提供均匀、可控的持续预紧力，作为冷板压紧弹性元件，放置在冷板压框与冷板之间（或冷板与芯片封装之间）：
▫️装配压缩后，多波峰同步输出面压，把冷板均匀压向 GPU 芯片；
▫️依靠弹性补偿芯片翘曲、零件公差、热胀冷缩带来的 Z 向尺寸变化，持续维持 TIM 设计压缩厚度，消除界面微间隙；
▫️压力分布均匀，避免单点集中应力，保护芯片与 PCB。
➤ 核心价值：恒定面压 + 微米级形变补偿，在高热流密度场景下长期维持冷板与芯片的有效贴合，稳定控制界面热阻。
三、核心技术优势
1. 空间紧凑
同等载荷条件下，波形弹簧轴向高度仅为螺旋弹簧 30%~50%，适配 AI 液冷模组狭小装配空间，简化整机结构设计。
2. 压力均匀，可精确设计
可根据 GPU 芯片面积、TIM 材料选型，定制波形数量、材料厚度、波高，输出目标压紧面压；多波同时接触，压力覆盖均匀，避免局部压力过高 / 不足，保证 TIM 均匀填充。
3. 热循环自适应补偿
在温度循环过程中，自动补偿热胀冷缩带来的位移变化，维持预紧力稳定，防止热循环后压力衰减，抑制 TIM 空洞、泵出，提升整机 7×24 小时连续运行可靠性。
4. 材料选型适配液冷服务器工况
▫️常用材料：SUS301、SUS631、Inconel X-750；
▫️可做表面钝化、镀层处理，抗高温松弛、耐环境腐蚀；
▫️疲劳寿命满足服务器多年热循环要求，抗蠕变，长期载荷衰减可控。
5. 装配一致性好
可整圈 / 阵列式布置，批量装配压力离散度小，减少人工拧紧扭矩差异带来的性能波动，适合服务器规模化量产。
四、适用场景
▫️AI 液冷服务器单 GPU、多 GPU 模组冷板压紧
▫️高功耗 GPU 裸芯片 / CoWoS 封装冷板式液冷散热结构
▫️高热流密度算力卡，需要稳定控制 TIM 厚度、抑制芯片热点的设计
▫️OCP 标准液冷整机、高密度智算机柜冷板压紧结构
五、工程设计要点（真实落地参考）
1. 预先测算目标压紧力区间：压力需足以让 TIM 充分填充微观缝隙，同时低于芯片 / PCB 的应力损坏阈值；
2. 波形弹簧刚度、自由高度、工作压缩量匹配系统总公差（芯片翘曲、零件平面度、热膨胀差值）；
3. 校核高温下弹簧应力松弛，优先选用沉淀硬化不锈钢或高温合金，满足长期高温工况；
4. 结构上增加定位限位，防止弹簧偏移，保证压紧力作用区域对准芯片有效热源面；
5. 样件阶段做热循环、高低温老化验证，监测界面温度、压力衰减，验证长期可靠性。
六、对比简表
|
压紧方案 |
压力均匀性 |
公差 / 热胀补偿能力 |
轴向占用空间 |
长期热循环稳定性 |
| 单点螺栓紧固 |
差，容易局部应力集中 |
几乎无补偿，尺寸变化后压力漂移明显 |
小 |
差 |
| 螺旋弹簧螺丝 |
一般，单点受力 |
有限补偿 |
大 |
一般 |
| 波形弹簧压紧结构 |
优秀，面压均匀 |
优秀，持续弹性补偿 |
小 |
优秀 |
七、总结
在 GPU 高热流密度液冷散热设计中，芯片翘曲、装配公差、冷热循环带来的贴合失效，是单纯优化冷板流道与导热材料无法彻底解决的结构性难题。
GPU 冷板压紧波形弹簧以低空间占用、均匀可控的压紧力与弹性补偿能力，持续保持冷板与芯片界面紧密贴合，稳定控制 TIM 厚度、降低界面热阻，规避局部热点、芯片应力损伤风险，是 AI 液冷算力模组实现长期稳定散热的关键精密弹性元件。
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