CN104199513A - 一种使主板高温耐腐蚀的设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种使主板高温耐腐蚀的设计方法,属于服务器主板领域,本发明主要包括:1)PCBA布局;2)机箱结构设计;3)PCB材质选择,元器件用料;4)三防漆喷涂及耐腐蚀测试四个部分,通过对系统布局的改造,以及引入NP-175FM/NPGN-170材料,优化元器件材质,使得主板可以在新风制冷机房使用,有效降低PUE指标,实现40度环境高温下稳定运行,45度下性能保持,MTBF时间达到5年;在高温下保持信号稳定,有效控制insertionLOSS与阻抗。
Description
技术领域
本发明涉及服务器主板领域,具体地说是一种使主板高温耐腐蚀的设计方法。
背景技术
互联网业务飞速增长,数据中心的建设与数据中心的运维占据了数据中心50%的资金投入;互联网客户在寻求低PUE的数据中心,以减少数据中心功耗带来的资金投入,而建设通过新风进行制冷的数据中心,可以大幅度减少数据中心建设资金投入;适当的调高数据中心的环境温度,可以大幅度的降低数据中心的PUE,减少数据中心的运维资金投入。
现有数据中心的高 PUE 值的现象或因素:(1)基本均为空调制冷散热,制冷能效低(2)风道设计不合理,或风道设计错误(3)空调设计配套冗余过度(4)机房内温湿度设计不合理,空调加湿除湿同时进行(5)机房内温度过低(6)围护结构设计不合理或无设计(7)无空调制冷控制,空调无效运行时间长(8)环境温度不同的设备同一空间放置,设置低温环境。
由此导致主板在高温运行中产生信号不稳定的情况,由此也导致功耗过高,制冷系统占PUE比例较高,出故障率较高。
发明内容
为了解决以上的技术问题,本发明提供一种使主板高温耐腐蚀的设计方法,让主板在高温下保持信号稳定,实现节能环保。
本发明的技术方案是:
基本组成分为1)PCBA布局2)机箱结构设计3)PCB材质选择,元器件用料,4)三防漆喷涂及耐腐蚀测试四个部分:
PCBA布局
A:CPU/MEM socket/DIMM non-shadow 摆放,利于散热与功耗控制;
B:CPU/MEN VR 尽量摆放在主板前端,利于散热;
C:Mini SAS/Power connector/battery 等面积较大器件,分布于主板边缘并横插式摆放,降低器件本身及cable线对后部进风量的影响;
D:主板发热量较大IC沿风流方向前方,避免大电容、电感的集中摆放,以保证进风量;
E:硬盘背板在允许条件下,增加开孔;电源与数据线接口,在信号允许下靠近水平边缘摆放,减少cable对进风量影响;
F:前控板增加高敏thermal sensor,精确控制风扇策略。
机箱结构设计
A:满足EMI前提下,增加后窗与挡片开孔,利于散热
B:在保证前置硬盘进风量前提下,增加机箱上盖开孔,增加风量
C:合理利用风扇假模块,增加高发热部位进风量与风压
D:cpu heatsink 高度与导风罩配合,风压与风阻间寻找最佳平衡。
PCB材质选择
传统使用tu662材料树脂含量RC53%时,stripline模式下温度的提升,将使Dk和insertion loss值都一并提升,并且随的频率的升高,而加剧增大。
表1.tu662测试数据
而新引入NP-175FM/NPGN-170属于mid loss材料。从测试结果来看,low loss材料的电特性随温度变化较少,而mid loss材料开始出现一定程度改变,因而,对于norm
loss材料如tu662,其电特性将变化更明显。
PCB表面工艺处理上,禁止使用化银工艺,优选OSP,次选沉金工艺或喷锡;过孔处理上,除ICT测试孔以外,其它过孔建议表面涂绿油或塞锡、塞树脂等方式处理。
元器件用料
耐高温主板可实现40C环境高温下稳定运行,45C下性能保持, MTBF时间达到5年,结合原理分析与测试验证,在元器件材质选择上做出如下优化:
A 禁止使用低于105℃@4000hrs规格的液体铝电解电容
B 禁止使用12V以上的钽电容
C 阻值低于1K,必须使用薄膜电阻
D 禁止使用化银工艺,优选OSP,次选沉金工艺或喷锡
E 除ICT测试孔以外,其它过孔建议表面涂绿油或塞锡、塞树脂等方式处理。
三防漆喷涂与耐腐蚀测试
为满足新风制冷机房需求,主板需有效抵抗空气中硫化物、氧化物及尘埃等影响。经反复对比试验,PCBA采用三防漆喷涂工艺为最有效方案。三防漆选用Bectron® PL
4122 E BLF,喷涂方式上优选自动化喷射式涂覆,区域为PCBA正反面除定位孔、连接器与slot 外所有区域,喷涂厚度目前暂定为40μ。
耐腐蚀测试
为有效验证产品耐腐蚀特性,经反复对比国内外标准,结合本产品特性进行测试。
本发明的有益效果是:
主板可以在新风制冷机房使用,有效降低PUE指标。满足互联网当前新营建的IDC水侧-无冷机机房部署需求,实现节能环保。
相比传统服务器主板,耐高温主板可实现40度环境高温下稳定运行,45度下性能保持, MTBF时间达到5年。
采用新的PCB材质制程与功耗控制方式,可以在高温下保持信号稳定,有效控制insertion LOSS 与阻抗,且功耗与部件温度实现有效控制,使制冷系统占PUE比例降至0.13。
附图说明
附图1是NP-175FM/NPGN-170测试数据图。
附图2是喷涂区域设定图。
具体实施方式
本发明其特点基本组成分为1)PCBA布局2)机箱结构设计3)PCB材质选择,元器件用料,三防漆喷涂及耐腐蚀测试四个部分:
PCBA布局
A:CPU/MEM socket/DIMM non-shadow 摆放,利于散热与功耗控制;
B:CPU/MEN VR 尽量摆放在主板前端,利于散热;
C:Mini SAS/Power connector/battery 等面积较大器件,分布于主板边缘并横插式摆放,降低器件本身及cable线对后部进风量的影响;
D:主板发热量较大IC沿风流方向前方,避免大电容、电感的集中摆放,以保证进风量;
E:硬盘背板在允许条件下,增加开孔;电源与数据线接口,在信号允许下靠近水平边缘摆放,减少cable对进风量影响;
F:前控板增加高敏thermal sensor,精确控制风扇策略。
机箱结构设计
A:满足EMI前提下,增加后窗与挡片开孔,利于散热;
B:在保证前置硬盘进风量前提下,增加机箱上盖开孔,增加风量;
C:合理利用风扇假模块,增加高发热部位进风量与风压;
D:cpu heatsink 高度与导风罩配合,风压与风阻间寻找最佳平衡。
PCB材质选择
新引入NP-175FM/NPGN-170属于mid loss材料。从测试结果来看, low loss材料的电特性随温度变化较少,而mid loss材料开始出现一定程度改变,因而,对于norm
loss材料如tu662,其电特性将变化更明显。如图1所示。
PCB表面工艺处理上,禁止使用化银工艺,优选OSP,次选沉金工艺或喷锡;过孔处理上,除ICT测试孔以外,其它过孔建议表面涂绿油或塞锡、塞树脂等方式处理。
元器件用料
耐高温主板可实现40C环境高温下稳定运行,45C下性能保持,MTBF时间达到5年,结合原理分析与测试验证,在元器件材质选择上做出如下优化:
A 禁止使用低于105℃@4000hrs规格的液体铝电解电容
B 禁止使用12V以上的钽电容
C 阻值低于1K,必须使用薄膜电阻
D 禁止使用化银工艺,优选OSP,次选沉金工艺或喷锡
E 除ICT测试孔以外,其它过孔建议表面涂绿油或塞锡、塞树脂等方式处理。
三防漆喷涂与耐腐蚀测试
为满足新风制冷机房需求,主板需有效抵抗空气中硫化物、氧化物及尘埃等影响。经反复对比试验,PCBA采用三防漆喷涂工艺为最有效方案。三防漆选用Bectron® PL
4122 E BLF,喷涂方式上优选自动化喷射式涂覆,区域为PCBA正反面除定位孔、连接器与slot 外所有区域,喷涂厚度目前暂定为40μ。如图2所示,底灰色部分为喷涂区域。
耐腐蚀测试
为有效验证产品耐腐蚀特性,经反复对比国内外标准(IEC 60068-2-60,GB-T2423.51-2000),结合本产品特性,选用如下标准作为测试条件:
表2。测试条件标准。
Claims (3)
1.一种使主板高温耐腐蚀的设计方法,其特征在于
该方法分为PCBA布局,机箱结构设计,PCB材质选择、元器件用料,三防漆喷涂及耐腐蚀测试四个部分,
(1)PCBA布局
A:CPU/MEM socket/DIMM non-shadow 摆放,利于散热与功耗控制;
B:CPU/MEN VR 尽量摆放在主板前端,利于散热;
C:Mini SAS/Power connector/battery 等面积较大器件,分布于主板边缘并横插式摆放,降低器件本身及cable线对后部进风量的影响;
D:主板发热量较大IC沿风流方向前方,避免大电容、电感的集中摆放,以保证进风量;
E:硬盘背板在允许条件下,增加开孔;电源与数据线接口,在信号允许下靠近水平边缘摆放,减少cable对进风量影响;
F:前控板增加高敏thermal sensor,精确控制风扇策略;
(2)机箱结构设计
A:满足EMI前提下,增加后窗与挡片开孔,利于散热;
B:在保证前置硬盘进风量前提下,增加机箱上盖开孔,增加风量;
C:合理利用风扇假模块,增加高发热部位进风量与风压;
D:cpu heatsink 高度与导风罩配合,风压与风阻间寻找最佳平衡;
(3)PCB材质选择、元器件用料
引入NP-175FM/NPGN-170属于mid loss材料;
在元器件材质选择上做出如下优化:
A 使用不小于105℃@4000hrs规格的液体铝电解电容;
B 使用不大于12V的钽电容;
C 阻值低于1K,必须使用薄膜电阻;
D 优选OSP,次选沉金工艺或喷锡;
E 除ICT测试孔以外,其它过孔表面涂绿油或塞锡、塞树脂等方式处理;
(4)三防漆喷涂与耐腐蚀测试;
PCBA采用三防漆喷涂工艺;对比国内外标准,结合本产品特性进行测试。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于PCB表面工艺处理上,优选OSP,次选沉金工艺或喷锡;过孔处理上,除ICT测试孔以外,其它过孔表面涂绿油或塞锡、塞树脂等方式处理。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于三防漆选用Bectron® PL 4122 E BLF,喷涂方式上优选自动化喷射式涂覆,区域为PCBA正反面除定位孔、连接器与slot
外所有区域,喷涂厚度目前暂定为40μ。
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- 2014-08-28 CN CN201410431747.2A patent/CN104199513A/zh active Pending
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