CN102414813B - 印刷电路板冷却组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于印刷电路板组件的冷却装置。该冷却装置包括主印刷电路（PC）板（202）。主PC板（202）具有呈平行列形式安装到主PC板（202）顶侧上的多个连接器（210）。第一液体冷却歧管（204）沿平行列连接器（210）的一端定位，第二液体冷却歧管（206）沿平行列连接器（210）的另一端定位。多个热沉装置（208）在多个连接器（210）的每一侧上平行于所述多个连接器延伸，每个热沉装置具有细长形状。多个热沉装置（208）耦连到第一和第二液体冷却歧管。

Description

印刷电路板冷却组件

背景技术

计算机数据中心或计算机服务器产生大量的热。大多数的数据中心或服务器目前用空气来冷却计算机或计算机系统中的部件。由于计算机系统中部件的密度日益增大，计算机系统和数据中心的热密度也在增加。

热密度的增加需要更高的气流速率，冷却空气，或需要充分冷却系统部件。将空气冷却到低于环境温度的温度之下需要制冷系统。制冷系统典型地使用大量功率。实际上，用于数据中心的制冷系统可能使用比数据中心要求的总功率多50%。

一些数据中心使用液体来代替空气或除空气之外作为热传递介质。液体典型地具有比空气大得多的热传送容量。遗憾的是，使用液体作为热传递介质可以使修改或更换计算机系统中的部件变得困难，原因是可能需要打开冷却剂管道然后再重新密封。

附图说明

图1是本发明的示例性实施例中的部件组件100的等视轴图。

图2是本发明的示例性实施例中PC板组件200的等视轴图。

图3是本发明的示例性实施例中的板组件200的局部剖视图AA。

图4是本发明的另一示例性实施例中的冷却架的等视轴图。

具体实施方式

图1-图4和下面的叙述描述教导本领域技术人员如何制造和使用本发明的最佳实施方式的特定示例。出于教导本发明原理的目的，本文简化或省略了一些常规内容。本领域技术人员会从这些示例中认识到落入本发明范围内的变型。本领域技术人员会认识到，可以通过各种方式来组合下文描述的特征，从而形成本发明的多种变型。因此，本发明不局限于下文描述的特定示例，而应仅由权利要求书和其等同物限定。

图1是本发明的示例性实施例中的计算机组件100的等视轴图。计算机组件100包括部件板102、两个散热器104和两个芯突片108。部件板102可包括双列直插存储器模块（DIMM）、安装到PC板的专用集成电路（ASIC）或安装到需要冷却的PC板的其它任何类型的电子部件。散热器104可以是成形为接触安装到部件板102上的部件的顶表面的板。两个散热器104可以彼此互为镜像，可以是彼此之间旋转180度的相同部件，或可以具有不同形状以匹配安装在部件板102两面上不同形状的部件。

工作中，两个散热器104通过夹子108保持抵靠着安装在部件板102的前和/或后表面上的部件。在此示例性实施例中显示夹子，但可以使用任何适当的方法来将散热器104固定在适当位置。在本发明的另一示例性实施例中，部件组件中可以只有一个散热器104。

沿散热器104的底边缘形成多个突片110。突片110沿散热器的底部以某间隙间隔开，间隙长度稍微比突片的长度长。在部件组件100的一端112，部件组件100左侧上散热器104上的端突片110在散热器102的最末端。部件组件100的另一侧上的散热器的端突片110与散热器104的端部间隔间隙长度。这允许两个部件组件100彼此靠近设置，两个相邻的散热器104的突片110适配到另一散热器104的间隙中。

诸如油脂的热介面材料可以用来提高安装到部件板102上的部件和散热器104之间的热耦合。在本发明的另一示例性实施例中，可以向散热器增加诸如蒸发室的热扩散增强部，以提高热效率。热扩散增强部可以位于散热器和热介面材料之间，或者可以与安装在部件板上的部件直接接触。

图2是本发明的一个示例性实施例中印刷电路（PC）板组件200的等视轴图。PC板组件200包括主PC板202、液体冷却入口歧管204、液体冷却出口歧管206、多个液体通道208、多个连接器210和多个部件组件100。多个连接器210呈平行列形式安装在主PC板202的顶侧上。部件组件100可移动地插入到多个连接器210中，并且通过多个连接器210与主PC板202电接触。

液体冷却入口歧管204沿呈行连接器210的一端延伸，液体冷却出口歧管206沿呈行连接器210的另一端延伸。多个液体通道208耦连到液体冷却入口歧管204和液体冷却出口歧管206。多个液体通道208在多个连接器210的每一侧上平行于多个连接器延伸。多个液体通道208中的每一个也称为热沉装置。

在本发明的一个示例性实施例中，液体冷却入口歧管204和液体冷却出口歧管206安装到主PC板202上。在其它示例性实施例中，液体冷却入口歧管204和液体冷却出口歧管206可以邻近主PC板202安装。

冷却流体供应管（未显示）耦连到液体冷却入口歧管204。冷却流体返回管（未显示）耦连到液体冷却出口歧管206。工作中，流体从液体冷却入口歧管204通过多个液体通道208流动，然后通过液体冷却出口歧管206退出。流动的流体从多个液体通道208的每一个中去除热。

图3是本发明的一个示例性实施例中的PC板组件200的局部剖视图AA。图3显示以列的形式沿主PC板202的顶侧安装的多个连接器210。多个部件组件100中每一个的部件板102被插入到多个连接器210的每一个中，并与之电接触。多个液体通道208显示为位于多个连接器210的每个之间。在本发明的一个示例性实施例中，多个液体通道208可以由多个支撑架330支撑。在本发明的另一实施例中，多个液体通道可以完全由液体冷却入口和出口歧管支撑。多个散热器104中每一个的突片110接触多个液体通道208的顶侧。在本发明的一个示例性实施例中，热材料332可设置于突片110和液体通道208的顶侧之间。

部件组件100在插入到连接器210时，部件组件100接触连接器210。连接器210允许在部件组件100插入到连接器210中的时候向部件组件100行进某范围。在部件组件100向下顶连接器210之前，散热器104上的突片110会向下顶液体通道208，允许突片110和液体通道208之间的良好热接触。在本发明的一个示例性实施例中，可以用夹子来将部件组件保持到连接器210中，并抵靠着液体通道208。

在本发明的另一示例性实施例中，可以用仅从散热器伸出突片110的一半长度的连续凸缘来代替突片110。这样，相邻连接器中安装的部件组件的两个凸缘会接触相同的液体通道，每个凸缘接触液体通道的顶部的一半。

安装到部件PC板102上的部件的热传递到散热器104中。热然后从散热器104上的突片110流进液体通道208中。通过液体通道208流动的流体去除液体通道208的热。热然后通过冷却出口歧管206传递到冷却流体返回管中，然后从系统中出来。冷却流体供应管和冷却流体返回管可以耦连到热交换器、制冷机、冷水机组等。冷却流体可被调节到环境温度或低于环境温度。

因为多个液体通道208中的每一个位于连接器210之间，部件组件100可被增加或去掉，同时流体冷却系统保持密封。这允许流体冷却系统和待冷却部件之间的紧密耦连。当PC板组件200不完全加载（即一些部件组件100不出现在板组件200中），流体冷却系统还保持密封。在本发明的一个示例性实施例中，在不打开密封的流体冷却单元情况下可以更换故障部件或者加入附加部件。当检测到故障部件时，如果该部件不可热更换，则板组件200断电。从板组件200中移除含有故障部件的部件组件100。更换部件组件100被插入到打开位置。在此过程中，流体冷却系统保持密封，且可保持工作。

在本发明的另一示例性实施例中，可用多个热管来代替冷却架中的多个液体通道。图4是本发明的另一示例性实施例中的冷却架400的等视轴图。冷却架400包括第一流体冷却歧管404、第二流体冷却歧管406和多个热管组件408。多个热管组件408可由多个支撑架430支持。多个热管组件408中的每一个可由两个单独的热管组成。两个单独的热管可以具有在热管组件408的中部耦连在一起的热端部和热管组件408每一端的单独的热管中每一个热管的冷端部。这允许两个冷端部附连到第一和第二液体冷却歧管（404和406）。多个热管可使用适当的材料，诸如焊料、旋锻或热环氧基树脂永久性附连到液体冷却歧管（404和406）。工作中，多个热管组件会在主PC板202上安装的连接器的每一侧上平行定位。多个热管组件408中的每一个也可称为热沉装置。

Claims (12)

1.一种冷却装置，包括：

具有顶侧的主印刷电路PC板（202）；

呈平行列形式安装在主PC板（202）顶侧上的多个连接器（210）；

沿平行列连接器（210）的第一端定位的第一液体冷却歧管（204）；

沿平行列连接器（210）的第二端定位的第二液体冷却歧管（206）；

多个热沉装置，每个热沉装置具有细长形状，在多个连接器（210）的每一侧上平行于所述多个连接器延伸，所述多个热沉装置中的每一个具有第一端和第二端，其中所述第一端耦连到所述第一液体冷却歧管（204），所述第二端耦连到所述第二液体冷却歧管（206）；

插入到所述多个连接器（210）中第一个连接器中的至少一个部件组件（100），其中每个部件组件（100）包括：

       部件PC板（102），至少一个部件安装在所述部件PC板（102）的前表面上；

       第一散热器（104），包括具有底面和前表面的板，这里所述前表面被保持成抵靠着所述部件PC板（102）的前表面上安装的至少一个部件的顶侧；

       沿所述第一散热器（104）的底面间隔开的多个突片（110），使得当所述部件PC板（102）插入到所述多个连接器（210）中的一个时，所述突片（110）接触所述多个热沉装置中一个的顶侧。

2.根据权利要求1所述的冷却装置，其中所述多个热沉装置中的每一个包括液体通道（208）。

3.根据权利要求1所述的冷却装置，其中所述多个热沉装置中的每一个包括热管组件（408）。

4.根据权利要求1所述的冷却装置，其中至少一个夹子（108）用来抵靠着所述至少一个部件安装所述第一散热器（104）。

5.根据权利要求1所述的冷却装置，进一步包括：

在与所述第一散热器（104）的相对侧上抵靠着所述部件PC板（102）安装的第二散热器（104），所述第二散热器（104）包括具有底面和前表面的板；

沿所述第二散热器（104）的底面形成的多个突片（110），其中所述突片（110）以间隙间隔开，间隙长度稍大于所述突片（110）的长度，并且其中所述第二散热器（104）上的突片（110）与所述第一散热器（104）上的突片（110）偏离，使得当所述第二部件组件（100）插入到所述多个连接器（210）中与所述多个连接器（210）的第一个连接器相邻的第二个连接器时，所述第二散热器（104）上的突片（110）配合在第二部件组件（100）的第一散热器（104）上的突片（110）之间，从而使得所述第二部件组件（100）的所述第一散热器（104）和所述第二散热器（104）都接触所述多个热沉装置中一个热沉装置的顶侧。

6.根据权利要求1所述的冷却装置，其中热扩散增强部被设置于所述第一散热器（104）的前表面和所述至少一个部件的顶侧之间。

7.根据权利要求1所述的冷却装置，其中热介面材料被设置在所述第一散热器（104）的前表面和所述至少一个部件的顶侧之间。

8.根据权利要求1所述的冷却装置，其中所述第一液体冷却歧管（204）和第二液体冷却歧管（206）安装在所述主PC板（202）上。

9.根据权利要求1所述的冷却装置，进一步包括：

冷却单元，其具有冷却流体供应管和冷却流体返回管，其中所述冷却单元将经冷却的冷却流体供应到所述冷却流体供应管中，并从所述冷却流体返回管中取回所述冷却流体，并且其中所述冷却流体供应管耦连到所述第一液体冷却歧管（204），所述冷却流体返回管耦连到所述第二液体冷却歧管（206）。

10.一种冷却装置，包括：

具有顶侧的主印刷电路PC板（202）；

呈平行列形式安装在主PC板（202）顶侧上的多个连接器（210）；

沿平行列连接器（210）的第一端定位的第一液体冷却歧管（204）；

沿平行列连接器（210）的第二端定位的第二液体冷却歧管（206）；

多个热沉装置，每个热沉装置具有细长形状，在多个连接器（210）的每一侧上平行于所述多个连接器延伸，所述多个热沉装置中的每一个具有第一端和第二端，其中所述第一端耦连到所述第一液体冷却歧管（204），所述第二端耦连到所述第二液体冷却歧管（206）；

插入到所述多个连接器（210）中第一个连接器中的至少一个部件组件（100），其中每个部件组件（100）包括：

       部件PC板（102），至少一个部件安装在所述部件PC板（102）的前表面上；

       第一散热器（104），其包括具有底面和前表面的板，其中所述前表面被保持成抵靠着在所述部件PC板（102）的前表面上安装的至少一个部件的顶侧；

       沿所述第一散热器（104）的底面形成的连续凸缘，使得在所述部件PC板（102）被插入到所述多个连接器（210）中的一个连接器时，所述连续凸缘接触所述多个热沉装置中一个热沉装置的顶侧。

11.一种用于更换计算机系统中的故障部件的方法，包括：

确定故障部件组件的位置，其中所述故障部件组件安装在附连到主PC板顶侧的多个连接器中的一个连接器中；

移走所述故障部件组件；

插入更换部件组件来替代所述故障部件组件，籍此，当所述更换部件组件就位于所述多个连接器（210）中的一个连接器中时，在附连到所述更换部件组件的散热器的底面上形成的一组突片接触多个热沉装置中一个热沉装置的顶侧，其中所述多个热沉装置在所述多个连接器的每一侧上平行于所述多个连接器延伸，而且耦连到所述多个热沉装置中一个热沉装置的液体冷却系统保持密封。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述故障部件是可热更换的，而且包含所述故障部件的主PC板在插入所述更换部件时保持带电。

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