CN104076905B - 数据中心设备及其制造方法和耐腐蚀性验证方法 - Google Patents

数据中心设备及其制造方法和耐腐蚀性验证方法 Download PDF

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本发明实施例提供一种数据中心设备及其制造方法和耐腐蚀性验证方法。该制造方法包括：对所述设备的主板、电源、内存、硬盘和结构件采用耐腐蚀工艺进行处理，主要包括对PCB的焊盘表面，采用喷锡、有机保焊膜OSP和化镍沉金工艺中的至少一个形成保护层；对过孔采用锡或树脂材料等进行填塞；在所述PCB上喷涂三防漆等。本发明实施例所提出的数据中心设备的制造方法，可以用于自然风冷数据中心的耐腐蚀服务器设计，通过对服务器各部件进行耐腐蚀的增强设计，可以利用室外自然风对服务器进行散热，降低数据中心的总体能耗，节能效果显著。

Description

数据中心设备及其制造方法和耐腐蚀性验证方法
技术领域
本发明实施例涉及电气设备防腐加工技术，尤其涉及一种数据中心设备及其制造方法和耐腐蚀性验证方法。
背景技术
随着能源成本的不断攀升以及人们对绿色环保的重视，促使数据中心节能需求越来越强烈。当前谷歌(Google)的数据中心的电能使用效率(Power Usage Effectiveness，简称PUE)值已经为1.13，而国内数据中心的PUE值仍在1.5-2.5之间。
数据中心内的传统服务器对环境条件要求很高，需要数据中心的空气腐蚀等级低于气载污染物级别G1(参考标准ISA–S71.04–1985Environmental Conditionsfor ProcessMeasurementand Control Systems:Airborne Contaminants，过程测量和控制系统的环境条件:空气污染物)，且回风温度低于28度，湿度在40-60％。然而额服务器的耐环境腐蚀能力差，对空气的温度、湿度、氮化物、硫化物、粉尘等的要求较高。为了满足服务器的环境条件，保证服务器的长期稳定运行，通常给数据中心安装昂贵的机械制冷换热系统和空调系统，这使得系统初始投资大，运行成本高，而且PUE较高，节能效果差。一旦空气条件超出允许的范围，服务器或交换机等IT设备则可能出现批次性腐蚀故障。
在保证数据中心机房IT设备安全、高性能运行的前提下，通过设计耐复杂室外环境的IT设备，提高数据中心的能源利用效率，降低PUE，节能减排已成为数据中心基础设施追求的目标之一。
如果开发耐腐蚀的IT设备，建设自然风冷数据中心，则能够将数据中心的PUE降低到1.1以下，极大的降低数据中心的能耗。但室外空气中含有各种导致设备腐蚀的污染物，比如:硫化物、氮化物、粉尘，此外空气中的高湿度也会加速IT设备的腐蚀。近些年室外严重污染的空气，也导致数据中心内部空气的腐蚀等级超出设备允许的范围，从而带来设备批次腐蚀失效。
所以，现有技术对诸如服务器、交换机等数据中心设备的耐腐蚀性提出了更高要求。
发明内容
本发明实施例提供一种数据中心设备及其制造方法和耐腐蚀性验证方法，以提高数据中心设备的耐腐蚀性和运行安全性，降低数据中心的能耗。
第一方面，本发明实施例提供了一种数据中心设备的制造方法，其中，包括：对所述设备的主板、电源、内存、硬盘和结构件采用如下工艺进行处理，其中：
对所述设备的主板采用如下至少一项工艺进行处理：
对所述主板的印刷电路板PCB的焊盘表面，采用喷锡、有机保焊膜OSP和化镍沉金工艺中的至少一个形成保护层；
对所述主板PCB的连接器的触点采用镀金工艺，或采用厚度不低于3.8微米的镀锡工艺进行处理；
对所述主板PCB上的过孔，采用锡或树脂材料进行填塞；
设置所述主板PCB和风扇之间的距离达到第一设定距离值，以使所述主板的表面风速低于设定风速值；
在完成所述主板PCB上器件焊接加工后，在所述主板上喷涂三防漆；对所述设备的电源采用如下至少一项工艺进行处理：
对所述电源的PCB的焊盘表面，采用喷锡、OSP和化镍沉金工艺中的至少一个形成保护层；
将所述电源PCB上距离所述风扇第二设定距离值范围内的表面走线，设置在所述电源PCB的内层；
在所述电源PCB表面喷涂三防漆；
将所述电源PCB的表面走线或管脚间距小于设定管脚间距的器件，配置于距离所述风扇第三设定距离值的范围外；
按照污染等级3设置所述电源PCB的电压走线间距；
对所述设备的内存采用如下至少一项工艺进行处理：
对所述内存的PCB的焊盘表面，采用无铅喷锡工艺形成保护层；
在所述内存PCB表面喷涂三防漆；
对所述设备的硬盘采用如下至少一项工艺进行处理：
对所述硬盘的PCB的焊盘表面，采用喷锡、OSP和化镍沉金工艺中的至少一个形成保护层；
对所述硬盘PCB上的过孔，采用锡或树脂材料进行填塞；
在所述硬盘PCB表面喷涂三防漆；
对所述设备的风扇采用室外型耐腐蚀风扇；
对所述设备的结构件采用热镀铝锌板进行制备。
第二方面，本发明实施例提供了一种数据中心设备，包括主板、电源、内存、硬盘和结构件，其中：
所述设备的主板采用下述至少一项的结构：
所述主板的印刷电路板PCB的焊盘表面，采用喷锡、有机保焊膜OSP和化镍沉金工艺中的至少一个形成保护层；
所述主板PCB的连接器的触点采用镀金工艺，或采用厚度不低于3.8微米的镀锡工艺进行处理；
所述主板PCB上的过孔，采用锡或树脂材料进行填塞；
所述主板PCB和风扇之间的距离达到第一设定距离值，以使所述主板
的表面风速低于设定风速值；
所述主板上喷涂有三防漆；
所述设备的电源采用下述至少一项的结构：
所述电源的PCB的焊盘表面，采用喷锡、OSP和化镍沉金工艺中的至少一个形成保护层；
所述电源PCB上距离所述风扇第二设定距离值范围内的表面走线，设置在所述电源PCB的内层；
所述电源PCB表面喷涂有三防漆；
所述电源PCB的表面走线或管脚间距小于设定管脚间距的器件，配置于距离所述风扇第三设定距离值的范围外；
所述电源PCB的电压走线间距符合污染等级3的要求；
所述设备的内存采用下述至少一项的结构：
所述内存的PCB的焊盘表面，采用无铅喷锡工艺形成保护层；
所述内存PCB表面喷涂有三防漆；
所述设备的硬盘采用下述至少一项的结构：
所述硬盘的PCB的焊盘表面，采用喷锡、OSP和化镍沉金工艺中的至少一个形成保护层；
所述硬盘PCB上的过孔，采用锡或树脂材料进行填塞；
所述硬盘PCB表面喷涂有三防漆；
所述设备的风扇采用室外型耐腐蚀风扇；
所述设备的结构件采用热镀铝锌板。
第三方面，本发明实施例又提供了一种数据中心设备的耐腐蚀性验证方法，包括：
将所述数据中心设备放置在设定环境下运行设定时间；
监测所述数据中心设备的运行是否异常；
其中，所述设定环境为：硫化氢浓度为200mm3/m3，二氧化硫浓度为750mm3/m3，氮化物浓度为1250mm3/m3，相对湿度为75％，在所述设备上电时设置温度为45℃，在所述设备下电时设置温度为55℃；所述设定时间为12天。
本发明实施例所提出的数据中心设备的制造方法，可以用于自然风冷数据中心的耐腐蚀服务器设计，通过对服务器各部件进行耐腐蚀的增强设计，可以利用室外自然风对服务器进行散热，降低数据中心的总体能耗，节能效果显著。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的数据中心设备的制造方法的流程图；
图2为本发明实施例三提供的数据中心设备的耐腐蚀性验证方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的数据中心设备的制造方法的流程图，该方法用于制造诸如服务器、交换机等数据中心内设置的IT设备，可以是在初始制造设备的过程中实施，也可以是对已经成型的设备进行改造。
该方法将设备划分为主板、电源、内存、硬盘和结构件等主要部件，对所述设备的各部件采用如下工艺进行处理，其中：
110、对所述设备的主板采用如下至少一项工艺进行处理：
111、对所述主板的印刷电路板(Printed Circuit Board，简称PCB)的焊盘表面，采用喷锡、有机保焊膜(Organic Solderability Preservatives，简称OSP)和化镍沉金工艺中的至少一个形成保护层；
上述操作中，对PCB主板表面禁止使用化银工艺来保护焊盘，而是采用喷锡、OSP和化镍沉金工艺中的至少一个形成保护层，
112、对所述主板PCB的连接器的触点采用镀金工艺，或采用厚度不低于3.8微米的镀锡工艺进行处理；
113、对所述主板PCB上的过孔，采用锡或树脂材料进行填塞；
114、设置所述主板PCB和风扇之间的距离达到第一设定距离值，以使所述主板的表面风速低于设定风速值；
上述操作主要适用于单板布局设计时。可采用设定布局方式，将主板PCB远离风扇，从而避免局部风速过高对PCB的腐蚀。该第一设定距离值优选为5cm，设定风速值为2米/秒。则该设定布局方式例如为，将主板的PCB板与风扇之间的距离设置为5cm以上，使得主板上的风速低于2米/秒。
115、在完成所述主板PCB上器件焊接加工后，在所述主板上喷涂三防漆；
三防漆材质可以为丙烯酸树脂或聚氨酯，喷涂厚度不低于60微米，优选厚度在60-200微米之间。喷涂三防漆时，应注意对金手指、连接器等部位进行保护。
120、对所述设备的电源采用如下至少一项工艺进行处理：
121、对所述电源的PCB的焊盘表面，采用喷锡、OSP和化镍沉金工艺中的至少一个形成保护层；即，同样对电源的PCB禁用化银工艺。
122、将所述电源PCB上距离所述风扇第二设定距离值范围内的表面走线，设置在所述电源PCB的内层；第二设定距离值优选为8cm或10cm。该表面走线一般包括信号走线和供电线等。
123、在所述电源PCB表面喷涂三防漆；所述三防漆材质可以为丙烯酸树脂或聚氨酯。
124、将所述电源PCB的表面走线或管脚间距小于设定管脚间距的器件，配置于距离所述风扇第三设定距离值的范围外；其中，设定管脚间距可以为1mm，第三设定距离值可以为5cm，该距离范围内是通常的高风速区域，禁止布设信号走线，从而保证电源的爬电距离和电气间隙足够。
125、按照污染等级3设置所述电源PCB的电压走线间距；该污染等级具体可参照标准IEC60950。
130、对所述设备的内存采用如下至少一项工艺进行处理：
131、对所述内存的PCB的焊盘表面，采用无铅喷锡工艺形成保护层；即内存的PCB也禁用化银工艺，采用无铅喷锡工艺来提高耐腐蚀性。
132、在所述内存PCB表面喷涂三防漆；三防漆可以在采用或未采用无铅喷锡工艺时使用。优选是在未采用无铅喷锡工艺形成保护层时，需喷涂三防漆进行保护。所述三防漆材质可以为丙烯酸树脂或聚氨酯。
140、对所述设备的硬盘采用如下至少一项工艺进行处理：
141、对所述硬盘的PCB的焊盘表面，采用喷锡、OSP和化镍沉金工艺中的至少一个形成保护层；即禁用化银工艺来提高耐腐蚀性。
142、对所述硬盘PCB上的过孔，采用锡或树脂材料进行填塞；
143、在所述硬盘PCB表面喷涂三防漆；三防漆的喷涂，可以全部喷涂，也可以在硬盘采用操作141和/或142的工艺之后，进行耐腐蚀性不通过时才进行喷涂。所述三防漆材质可以为丙烯酸树脂或聚氨酯。
150、对所述设备的风扇采用室外型耐腐蚀风扇；
160、对所述设备的结构件采用热镀铝锌板进行制备，从而增强结构的耐腐蚀能力。
本领域技术人员可以理解，上述各耐腐蚀处理工艺，可以单独采用，也可以结合采用，其执行顺序不限于上述操作的罗列顺序。
基于上述耐腐蚀技术处理的各部件装配成整机，即可得到用于自然风冷环境数据中心的耐腐蚀设备。
本发明实施例所提出的数据中心设备的制造方法所制备的设备，可以用于自然风冷数据中心的耐腐蚀服务器设计，通过对服务器各部件进行耐腐蚀的增强设计，可以利用室外自然风对服务器进行散热，降低数据中心的总体能耗，节能效果显著。
实施例二
本发明实施例二还提供了一种数据中心设备，其包括主板、电源、内存、硬盘和结构件等。该设备可以为服务器或交换机等设置在数据中心内的IT设备。该设备可采用本发明实施例所提供的数据中心设备的制造方法来制备或进行耐腐蚀性改造。所述设备的主板、电源、内存、硬盘和结构件可具有如下特征：
所述设备的主板采用下述至少一项的结构：
所述主板的印刷电路板PCB的焊盘表面，采用喷锡、有机保焊膜OSP和化镍沉金工艺中的至少一个形成保护层；
所述主板PCB的连接器的触点采用镀金工艺，或采用厚度不低于3.8微米的镀锡工艺进行处理；
所述主板PCB上的过孔，采用锡或树脂材料进行填塞；
所述主板PCB和风扇之间的距离达到第一设定距离值，以使所述主板的表面风速低于设定风速值；其中，所述第一设定距离值可以为5厘米；所述设定风速值可以为2米/秒。
所述主板上喷涂有三防漆；所述三防漆材质可以为丙烯酸树脂或聚氨酯，喷涂厚度不低于60微米。
所述设备的电源采用下述至少一项的结构：
所述电源的PCB的焊盘表面，采用喷锡、OSP和化镍沉金工艺中的至少一个形成保护层；
所述电源PCB上距离所述风扇第二设定距离值范围内的表面走线，设置在所述电源PCB的内层；所述第二设定距离值优选为8厘米或10厘米；
所述电源PCB表面喷涂有三防漆；所述三防漆材质可以为丙烯酸树脂或聚氨酯。
所述电源PCB的表面走线或管脚间距小于设定管脚间距的器件，配置于距离所述风扇第三设定距离值的范围外；所述设定管脚间距可以为1毫米，所述第三设定距离值优选为5厘米；
所述电源PCB的电压走线间距符合污染等级3的要求；
所述设备的内存采用下述至少一项的结构：
所述内存的PCB的焊盘表面，采用无铅喷锡工艺形成保护层；
所述内存PCB表面喷涂有三防漆；所述三防漆材质可以为丙烯酸树脂或聚氨酯。
所述设备的硬盘采用下述至少一项的结构：
所述硬盘的PCB的焊盘表面，采用喷锡、OSP和化镍沉金工艺中的至少一个形成保护层；
所述硬盘PCB上的过孔，采用锡或树脂材料进行填塞；
所述硬盘PCB表面喷涂有三防漆；所述三防漆材质可以为丙烯酸树脂或聚氨酯。
所述设备的风扇采用室外型耐腐蚀风扇；
所述设备的结构件采用热镀铝锌板。
本发明实施例所提供的数据中心设备，可以用于自然风冷数据中心的耐腐蚀服务器，通过对服务器各部件进行耐腐蚀的增强设计，可以利用室外自然风对服务器进行散热，降低数据中心的总体能耗，节能效果显著。
实施例三
图2为本发明实施例三提供的数据中心设备的耐腐蚀性验证方法的流程图。
为保证耐腐蚀设备能够在自然风冷数据中心的污染等级3环境下，稳定工作5年，则需要进行加速寿命测试，本发明实施例还提供一种数据中心设备的耐腐蚀性验证方法，该方法包括：
210、将所述数据中心设备放置在设定环境下运行设定时间；
220、监测所述数据中心设备的运行是否异常。
其中，所述设定环境为：硫化氢浓度为200mm3/m3，二氧化硫浓度为750mm3/m3，氮化物浓度为1250mm3/m3，相对湿度为75％，在所述设备上电时设置温度为45℃，在所述设备下电时设置温度为55℃；所述设定时间为12天。
上述方案中，监测所述数据中心设备的运行是否异常具体可以是执行下述至少一项：
监测所述设备的功能是否正常；即该设备原有的数据收发、处理功能是否仍然正常执行。
监测所述设备的性能是否正常；即该设备的一些性能参数是否在正常的范围内，例如温度、功耗、CPU性能、内存性能、硬盘的输入输出能力等。
监测所述设备是否存在表皮或碎屑脱落，是否存在锈蚀。
本发明实施例所提供的验证方法，能够通过加速寿命测试来验证设备的耐腐蚀性，从而保证设备在数据中心内的长期、可靠运行。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (6)

1.一种数据中心设备的制造方法，其特征在于，包括：对所述设备的主板、电源、内存、硬盘和结构件采用如下工艺进行处理，其中：
对所述设备的主板采用如下至少一项工艺进行处理：
对所述主板的印刷电路板PCB的焊盘表面，采用喷锡、有机保焊膜OSP和化镍沉金工艺中的至少一个形成保护层；
对所述主板PCB的连接器的触点采用镀金工艺，或采用厚度不低于3.8微米的镀锡工艺进行处理；
对所述主板PCB上的过孔，采用锡或树脂材料进行填塞；
设置所述主板PCB和风扇之间的距离达到第一设定距离值，以使所述主板的表面风速低于设定风速值；
在完成所述主板PCB上器件焊接加工后，在所述主板上喷涂三防漆；
对所述设备的电源采用如下至少一项工艺进行处理：
对所述电源的PCB的焊盘表面，采用喷锡、OSP和化镍沉金工艺中的至少一个形成保护层；
将所述电源PCB上距离所述风扇第二设定距离值范围内的表面走线，设置在所述电源PCB的内层；
在所述电源PCB表面喷涂三防漆；
将所述电源PCB的表面走线或管脚间距小于设定管脚间距的器件，配置于距离所述风扇第三设定距离值的范围外；
按照污染等级3设置所述电源PCB的电压走线间距，其中，所述污染等级3参照标准IEC60950；
对所述设备的内存采用如下至少一项工艺进行处理：
对所述内存的PCB的焊盘表面，采用无铅喷锡工艺形成保护层；
在所述内存PCB表面喷涂三防漆；
对所述设备的硬盘采用如下至少一项工艺进行处理：
对所述硬盘的PCB的焊盘表面，采用喷锡、OSP和化镍沉金工艺中的至少一个形成保护层；
对所述硬盘PCB上的过孔，采用锡或树脂材料进行填塞；
在所述硬盘PCB表面喷涂三防漆；
对所述设备的风扇采用室外型耐腐蚀风扇；
对所述设备的结构件采用热镀铝锌板进行制备。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述第一设定距离值为5厘米；所述设定风速值为2米/秒；
所述第二设定距离值为8厘米或10厘米；
所述设定管脚间距为1毫米，所述第三设定距离值为5厘米；
所述三防漆材质为丙烯酸树脂或聚氨酯，喷涂厚度不低于60微米。
3.一种数据中心设备，采用权利要求1所述的制造方法制备，包括主板、电源、内存、硬盘和结构件，其特征在于：
所述设备的主板采用下述至少一项的结构：
所述主板的印刷电路板PCB的焊盘表面，采用喷锡、有机保焊膜OSP和化镍沉金工艺中的至少一个形成保护层；
所述主板PCB的连接器的触点采用镀金工艺，或采用厚度不低于3.8微米的镀锡工艺进行处理；
所述主板PCB上的过孔，采用锡或树脂材料进行填塞；
所述主板PCB和风扇之间的距离达到第一设定距离值，以使所述主板的表面风速低于设定风速值；
所述主板上喷涂有三防漆；
所述设备的电源采用下述至少一项的结构：
所述电源的PCB的焊盘表面，采用喷锡、OSP和化镍沉金工艺中的至少一个形成保护层；
所述电源PCB上距离所述风扇第二设定距离值范围内的表面走线，设置在所述电源PCB的内层；
所述电源PCB表面喷涂有三防漆；
所述电源PCB的表面走线或管脚间距小于设定管脚间距的器件，配置于距离所述风扇第三设定距离值的范围外；
所述电源PCB的电压走线间距符合污染等级3的要求，其中，所述污染等级3参照标准IEC60950；
所述设备的内存采用下述至少一项的结构：
所述内存的PCB的焊盘表面，采用无铅喷锡工艺形成保护层；
所述内存PCB表面喷涂有三防漆；
所述设备的硬盘采用下述至少一项的结构：
所述硬盘的PCB的焊盘表面，采用喷锡、OSP和化镍沉金工艺中的至少一个形成保护层；
所述硬盘PCB上的过孔，采用锡或树脂材料进行填塞；
所述硬盘PCB表面喷涂有三防漆；
所述设备的风扇采用室外型耐腐蚀风扇；
所述设备的结构件采用热镀铝锌板。
4.根据权利要求3所述的数据中心设备，其特征在于：
所述第一设定距离值为5厘米；所述设定风速值为2米/秒；
所述第二设定距离值为8厘米或10厘米；
所述设定管脚间距为1毫米，所述第三设定距离值为5厘米；
所述三防漆材质为丙烯酸树脂或聚氨酯，喷涂厚度不低于60微米。
5.一种数据中心设备的耐腐蚀性验证方法，其特征在于，包括：
将权利要求3或4所述的数据中心设备放置在设定环境下运行设定时间；
监测所述数据中心设备的运行是否异常；
其中，所述设定环境为：硫化氢浓度为200mm3/m3，二氧化硫浓度为750mm3/m3，氮化物浓度为1250mm3/m3，相对湿度为75％，在所述设备上电时设置温度为45℃，在所述设备下电时设置温度为55℃；所述设定时间为12天。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，监测所述数据中心设备的运行是否异常包括下述至少一项：
监测所述设备的功能是否正常；
监测所述设备的性能是否正常；
监测所述设备是否存在表皮或碎屑脱落，是否存在锈蚀。
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