CN113075974A - 冷却单元、冷却系统及计算机系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种冷却单元、冷却系统及计算机系统。其中具有两个单件冷盘管状构件的冷却单元具有第一管,可用以运输冷却剂。第一冷盘具有包含横向沟槽的顶部表面,以接受第一管的区段。上述沟槽包括第一入口耦接至第一管的区段中的第一孔。沟槽具有第一出口耦接至第一管的区段中的第二孔。冷却剂从第一入口通过上述冷盘循环至第一出口。第一管的区段连接至第一冷盘。第二管可用以运输冷却剂。第二冷盘位于第一冷盘旁。上述第二冷盘具有沟槽以接受第二管的区段。上述沟槽包括入口耦接至第二管的区段中的第一孔。沟槽包括出口耦接至第二管的区段中的第二孔。冷却剂从第二入口通过第二冷盘循环至第二出口。第二管的区段连接至第二冷盘。

Description

冷却单元、冷却系统及计算机系统
技术领域
本发明涉及计算机系统的一种冷却系统。更特定地,本发明涉及包含连接至单一管道的一系列浮动冷盘的冷却系统。
背景技术
电子装置(例如:服务器)包括许多通过一般电源供应器供电的电子构件。服务器由于内部电子装置,例如:控制器、处理器、以及存储器的运转而产生大量的热。因上述热的去除效率低而导致的过热具有停机或妨碍此类装置运转的可能性。因此,现有的服务器设计为依赖通过装置内部的气流以带走由电子构件产生的热。服务器经常包括附接至电子构件(例如:处理单元)的各种散热器(heat sinks)。散热器吸收来自电子构件产生的热,而将热传递远离上述构件。来自散热器的热必须被排放远离服务器。用以排放热的气流经常通过风扇系统产生。
由于高性能系统的改善,需要被去除的热量随着每个新世代变得愈来愈高。随着功效更强的构件出现,现有结合风扇系统的空气冷却不足以有效地去除新世代的服务器产生的热。液体冷却的发展受到冷却需求的增加所刺激。由于液体冷却较好的热性能,液体冷却为快速移除热的最佳解决方法。在室温下,空气的热传系数只有0.024W/mK,而冷却剂(例如:水)具有0.58W/mK的热传系数,也就是空气的热传系数的24倍。用在从热源将热运输至辐射器更为有效,且容许从关键零件移除热而无噪声(noise)污染。通常,液体冷却系统包括一冷盘(cold plate),冷盘是一块件,形成用于液体冷却剂流动的内部通道的网络。冷盘包括一入口及一出口,容许来自管道的冷却剂液体地接近内部通道。上述入口及出口附接至供给冷却剂至入口且使冷却剂流出出口的管道。冷盘安装为与电子构件接触,且循环通过管道的液体冷却剂将产生的热传递远离构件。
然而,液体冷却系统产生了一些独特的挑战。举例来说,液体冷却溶液其中一个最担心的问题为冷却剂渗漏。渗漏经常由各种管道之间的接头导致,上述管道对于将冷却剂循环到需要冷却的构件是必须的。来自液体冷却系统的渗漏可能导致短路,且妨碍服务器及其他系统的运转。
现代的服务器系统上稠密的构件封装恶化了这些液体冷却系统的问题。举例来说,如图1所示,已知的电路板10具有数个排列成一排的电子构件,例如:处理器芯片12、14、16、18、20及22。在此范例中,这些构件可能需要大量的功率(例如:每个构件120W),且因此产生大量的热。大量的高功率构件12、14、16、18、20及22排成一排,在构件12、14、16、18、20及22之间具有非常小的间隙。在构件之间的小间隙并无提供足够的空间以在构件12、14、16、18、20及22之间放置管道连接器(例如现有冷盘所需要的管道连接器)。因为不良的接触,使用一个大的冷盘取代多个独立冷盘以覆盖所有的构件12、14、16、18、20及22是不可行的,通过构件及冷盘的公差产生的构件及大冷盘之间的间隙而导致上述不良的接触。
因此,使用浮动(floating)冷盘以产生足够冷却构件的接触的液体冷却设计是有需要的。容许稠密地排列的构件有足够冷却的液体冷却设计也是有需要的。进一步地,用以防止冷却剂渗漏的一体式管道及冷盘也是有需要的。
发明内容
本发明的一实施例为一种冷却单元,具有一第一管可用以运输冷却剂。第一冷盘具有包含一横向沟槽的一顶部表面,以接受第一管的一区段。上述沟槽包括一第一入口耦接至第一管的区段中的一第一孔。沟槽具有一第一出口耦接至第一管的区段中的一第二孔。冷却剂从第一入口通过上述冷盘循环至第一出口。第一管的区段连接至第一冷盘。第二管可用以运输冷却剂。第二冷盘位于第一冷盘旁。上述第二冷盘具有一沟槽以接受第二管的一区段。上述沟槽包括一第二入口耦接至第二管的区段中的一第一孔。沟槽包括一第二出口耦接至第二管的区段中的一第二孔。冷却剂从第二入口通过第二冷盘循环至第二出口。第二管的区段连接至第二冷盘。
另一实施例为用于冷却电子构件的一种冷却系统。冷却系统包括一第一管可用以运输冷却剂。第一冷盘具有包含一横向沟槽的一顶部表面,以接受第一管的一区段。上述沟槽包括一第一入口耦接至第一管的区段中的一第一孔。沟槽具有一第一出口耦接至第一管的区段中的一第二孔。冷却剂从第一入口通过上述冷盘循环至第一出口。第一管的区段系连接至第一冷盘。第二管可用以运输冷却剂。第二冷盘位于第一冷盘旁。上述第二冷盘具有一沟槽以接受第二管的一区段。上述沟槽包括一第二入口耦接至第二管的区段中的一第一孔。沟槽包括一第二出口耦接至第二管的区段中的一第二孔。冷却剂从第二入口通过第二冷盘循环至第二出口。第二管的区段连接至第二冷盘。泵将冷却剂循环至第一管及第二管。辐射器接受来自第一管及第二管的冷却剂。
另一实施例为一种计算机系统,包含一电路板,具有排列在彼此旁的一第一电子构件及一第二电子构件。上述系统包括一第一管可用以运输冷却剂。第一冷盘附接至第一电子构件。第一冷盘具有包含一横向沟槽的一顶部表面,以接受第一管的一区段。上述沟槽包括一第一入口耦接至第一管的区段中的一第一孔。沟槽具有一第一出口耦接至第一管的区段中的一第二孔。冷却剂从第一入口通过上述冷盘循环至第一出口。第一管的区段连接至第一冷盘。第二管可用以运输冷却剂。第二冷盘位于第一冷盘旁。第二冷盘连接至第二电子构件。上述第二冷盘具有一沟槽以接受第二管的一区段。上述沟槽包括一第二入口耦接至第二管的区段中的一第一孔。沟槽包括一第二出口耦接至第二管的区段中的一第二孔。冷却剂从第二入口通过第二冷盘循环至第二出口。
上述发明内容并非意欲代表各个实施例或本发明的每种型态。反而,前述发明内容仅提供阐述的一些新颖的型态及特征的其中一种范例。上述的特征及优点以及本发明的其他特征及优点将从以下说明书的代表实施例及模式以及附图及所附权利要求变得全然地明显。
附图说明
本发明将从以下示例性实施例的描述并参照附图而被更加地理解,其中:
图1为稠密地排列在典型现有技术的需要冷却的板上的一组电子构件的示意图;
图2为使用浮动冷盘以冷却构件的范例液体冷却系统的立体图;
图3为图2系统中的两种冷盘的立体图;
图4A为图2系统中其中一种冷盘的立体切面图;
图4B为图2系统中其中一种冷盘的剖视图;
图4C为图2系统中其中一种冷盘的上视切面图;
图4D为图2系统中另一种冷盘的立体图;
图4E为图4D中所示的冷盘的切面侧视图;
图5A为与图1中的冷盘有关的其中一管道的立体图;
图5B为与图1中的冷盘有关的其他冷却管的立体图;
图6A为水流过图1系统中的数个冷盘的立体图;
图6B为图1系统中的数个管道及冷盘的上视图;
图6C为图1系统中的数个管道及冷盘的侧视图;
图7为图1系统中的范例管道的温度图表及热图(heat maps)。
本发明容许各种变更及替代形式。一些代表的实施例已在附图中以范例呈现并在本文详细地描述。然而,可以了解的是,并无意限制本发明于揭露的特定形式。反而,在所附权利要求定义的本发明的精神及范畴之中,本发明涵盖所有变更、等效及替代物。
符号说明
10:电路板
12,14,16,18,20,22:处理器芯片(构件)
100:系统
110,112:冷却剂管(管道)
114:辐射器
116:泵
118:返回管
120,122,124,130,132,134:冷盘
128,136:区段
300,320:支持件
302,322:覆盖件
304,324:顶部表面
306,314,326:沟槽
310,330,352,372:进流口
312,332,350,370:出流口
342:流道剖面
344:第一臂
346:第二平行臂
354,384:内部通道
356,386:中空空间
358,388:内部鳍片
360,362,390,392:侧调整片
500,510:构件
700:图表
710,720:热图
具体实施方式
本发明可以多种不同形式实施。代表性实施例是以附图呈现,且将在本文详细描述。本发明为本发明的原理的范例或说明,且无意将本发明的广泛型态限制于在此说明的实施例。在这程度上,在例如摘要、发明内容、说明书中揭露但在权利要求中无明确阐述的元件及限制,不应通过暗示、推断等,单独地、或集体地被包含在权利要求中。就本说明书而言,除非特别排除,单数形包括多个形,且反之亦然。字词「包括」意即「包括但不限于」。此外,近似的字词如「大约(about)」、「几乎(almost)」、「实质上(substantially)」、「近乎(approximately)」等,在此可意即例如:「在(at)」、「附近(near)」、或「在附近(near at)」、或「在3到5百分比之内」、或「在可接受的制造公差之内」或上述任意合理的组合。
本发明有关一种冷却系统,其中冷盘及水管是组合成一体,以防止冷却剂渗漏。此设计包括浮动冷盘,容许冷盘及芯片组(chipsets)之间的接触力为平均的。因此,每个构件具有独立的冷却盘。
图2显示冷却系统100,合并一体式管道及浮动冷盘以防止渗漏,且提供与欲冷却的构件更好的接触。冷却系统100包括两个冷却剂管110及112、辐射器114、泵116、以及返回管118。泵116将冷却剂循环通过冷却剂管110及112,以将冷却剂供给至冷盘,以从构件(例如:处理器芯片)带走热。被加热的冷却剂流过辐射器114以冷却冷却剂,且被冷却的冷却剂经由泵116而被抽送通过返回管118。
冷却剂管110附接至浮动冷盘120、122及124。冷却剂管110供给冷却剂至每个冷盘120、122及124。如以下将解释的,每个冷盘120、122及124包括内部通道以循环冷却剂以传递电子构件产生的热。冷却剂接着被循环回到冷却剂管110。冷却剂管110通常为直的,且包括插入在冷盘中的段部(例如:区段128),与其中一冷盘(例如:冷盘120)齐平。区段128是铜焊(brazed)在冷盘120之上。
相似地,冷却剂管112附接至浮动冷盘130、132及134。冷却剂管112供给冷却剂至每个冷盘130、132及134。冷却剂管112包括一系列弯折区段,供给冷却剂至冷盘130、132及134。冷却剂管112因此具有数个弯折区段(例如:弯折区段136)附接至冷盘130的顶部。弯折区段136铜焊在冷盘130之上。每个冷盘130、132及134可接触一电子构件,例如:一处理器芯片。如以下将解释的,每个冷盘130、132及134包括内部通道以循环冷却剂以传递电子构件产生的热。冷却剂接着被循环回到冷却剂管112。
在此范例中,冷盘120、122、124、130、132及134为铜,但可使用任何导热材料。在此范例中,冷却剂管110及112是由SUS304不锈钢制成。如在图2中可见,冷却系统100的覆盖区(footprint space)非常紧密,因为冷却剂管110及112与冷盘120、122、124、130、132及134齐平。冷却剂管110穿过冷盘120、122及124上方,而冷却剂管112紧挨着冷盘120、122、124、130、132及134的侧面。以此方式,六个间隔稠密的芯片(例如:图1中所示的构件)可被如图2所示的排列的各别冷盘120、122、124、130、132及134冷却。结合图1中的电路板10,冷盘120、122及124可各别地接触构件12、16及20,而冷盘130、132及134各别地接触构件14、18及22。虽然六个芯片通过系统100冷却,通过增加或减少连接至管道110及112的冷盘的数量,可冷却更少或更多芯片。
图3为冷盘120以及冷盘130的立体图。冷盘120包括粗略为方形的基部支持件300。支持件300具有覆盖件302,覆盖件302包括顶部表面304,顶部表面304具有横向沟槽306。管道110的区段128装设在横向沟槽306中,如图2所示。横向沟槽306的一端包括进流口310。横向沟槽306的相反端包括出流口312。如将要解释的,冷却剂流过进流口310至冷盘120。传递电子构件放射的热的冷却剂经由出流口312返回至管道区段128。
冷盘130包括粗略为方形的基部支持件320。支持件320包括覆盖件322,覆盖件322包含顶部表面324。U型沟槽326形成在顶部表面324上。管道112的弯折区段136装设在沟槽326中,如图2所示。U型沟槽326的一端包括进流口330。U型沟槽326的相反端包括出流口332。如将要解释的,冷却剂流过进流口330至冷盘130。传递电子构件放射的热的冷却剂经由出流口332返回至弯折区段136。
图4A为图2中的冷盘130的立体切面图。图4B为图2中的冷盘130的切面侧视图。图4C为图2中冷盘130中内部通道的上视图。弯折区段136具有流道剖面342、第一臂344以及第二平行臂346。弯折区段136在臂344的一端上具有出流口350,且在臂346的一端上具有进流口352。如将要解释的,冷却剂流过出流口350至冷盘130。带走电子构件放射的热的冷却剂经由进流口352返回至管道区段136。基部支持件320里面包括内部通道354,容许冷却剂在支持件320里面流动。内部通道354在形成在支持件320里面的中空空间356中。一系列的内部鳍片358隔开中空空间356以产生内部通道354。内部通道354引导冷却剂在基部支持件320的区域上方流动,以从构件传递被传递至基部支持件320的热。如图4A至图4B所示,弯折区段136的出流口350与沟槽326中的进流口330对齐,以将冷却剂液体地传送至内部通道354。弯折区段136的进流口352与出流口332对齐,以收集来自内部通道354的冷却剂并回到弯折区段136。
基部支持件320包括侧调整片360及362,容许基部支持件320附接至电子构件。基部支持件320附接至电子构件,以产生图3中的基部支持件320与构件之间的热接触。在此范例中,管道区段136铜焊至基部支持件320的沟槽326。铜焊为用于焊接汽车零件及机械硬体零件的一种加工方法。利用铜焊技术,两工件的强度增加,两工件之间的气密性更好,且此技术适用于异型(profiled)材料。因此,通过将冷盘130及冷却剂管112(都示于图2)铜焊在一起,两者被制成一体。此配置防止管道112及冷盘130之间的冷却剂渗漏。
图4D为图2中冷盘120的切面立体图。图4E为图2中冷盘120的切面侧视图。区段128在一端具有出流口370,在另一端具有进流口372。如将要解释的,冷却剂流过出流口370至冷盘120。带走电子构件放射的热的冷却剂经由进流口372返回至管道区段128。与图4C所示的盘130的内部相似地,基部支持件300里面包括内部通道384,容许冷却剂在支持件300里面流动。内部通道384形成在支持件300里面的中空空间386中。一系列的内部鳍片388隔开中空空间386以产生内部通道384。内部通道384引导冷却剂在基部支持件300的区域上方流动,以从构件传递被传递至基部支持件300的热。如图4D至图4E所示,区段128的出流口370与沟槽306中的进流口310对齐,以将冷却剂液体地传送至内部通道384。管道区段128的进流口372与出流口312对齐,以收集来自内部通道384的冷却剂并回到管道区段128。
基部支持件300包括侧调整片390及392,容许基部支持件300附接至电子构件。基部支持件300附接至电子构件,以产生图3中的基部支持件300与构件之间的热接触。在此范例中,管道区段128铜焊至基部支持件300的沟槽306。在此范例中,通过将冷盘120及冷却剂管110(都示于图2)铜焊在一起,两者被制成一体。此配置防止管道110及冷盘120之间的冷却剂渗漏。
如以上解释的,图2中的水管110将冷却剂提供至冷盘120、122及124。图5A表示当水管110放置在冷盘120、122及124的沟槽中时(如同图3所示的沟槽306一样),所形成的单一构件500。配合在沟槽中的管道区段通过铜焊而附接至各别的冷盘120、122及124,以形成单一构件500。
图2中的冷却剂管112分别地提供冷却剂至冷盘130、132及134。图5B表示当冷却剂管112中的弯折区段(例如:图2中的弯折区段136)放置在冷盘130、132及134的沟槽中时(如同图3所示的U型沟槽326一样),所形成的单一构件510。配合在沟槽中的管道区段附接至冷盘130、132及134,以形成单一构件510。
图6A为图5A至图5B中两个构件500及510的组合件的立体图。图6B为图5A至图5B中两个构件500及510的组合件的上视图。图6C为图5A至图5B中两个构件500及510的组合件的侧视图。如可见的,冷盘120、122及124系配置在冷盘130、132及134之间。冷却剂经由各别的冷却剂管110及112供给至构件500及510。冷盘120、122及124具有较大的高度,所以被支撑的管道110可以通过冷盘130、132及134上方。冷盘130、132及134中的U型沟槽容许被支撑的冷却剂管112与冷盘130、132及134的高度齐平。
此设计将冷盘120、122、124、130、132及134交错地配置。相对具有不同高度的冷盘120、122及124与冷盘130、132及134交替地排列,以让冷盘120及130相较于覆盖所有构件的单一冷盘更佳地接触独立的构件。进一步地,由于冷盘120、122、124、130、132及134彼此间隔,通过最大化弹性(elasticity)而最小化管道110及112发生翘曲(warpage)的机会。因此,更佳地平均冷盘120、122、124、130、132及134与各别芯片组之间的接触力。此配置让从构件至冷盘120、122、124、130、132及134的热传递更好,因为每个构件可分配到一个冷盘,因此将较好的热传递提供给分配至构件的冷盘。
图2中的范例冷却系统可安装以冷却如图1中具有成一排的六个芯片的配置。图2中冷却系统100的效率是基于每一个通过放射120W的系统100以冷却的六个构件为证据而评估。在此范例中,芯片外壳温度的规格为93℃,且建构一模拟模型。作为冷却剂且来自辐射器114而在管道110及112中循环的水被冷却至50℃。在此范例中,泵驱动水的回流(return flow)以每分钟一公升进入每个冷却剂管110及112。
图7呈现图表700,表示在上述参数下测量的水温。图表700呈现在芯片中测量到的范例半导体构件的每个接面温度以及芯片外壳本身的温度。图7也呈现图2中管道110及冷盘120、122及124的热图710。图7也呈现图2中管道112及冷盘130、132及134的热图720。如可在热图710及720所见,此模拟显示系统100可达到此芯片的规格的冷却需求。
在此使用的用语仅为了描述特定实施例的目的,并非意欲限制本发明。除非上下文清楚地指出,在此所使用的单数形式「一」、「一个」以及「该」亦意欲包括多个形式。除此之外,在某种程度上,不管是在说明书及/或权利要求中所使用的用语「包括(including、includes)」、「具有(having、has)」、「包含(with)」或其变异,这样的用语是意欲以类似于用语「包括(comprising)」的方式包含在内。
除非另有定义,在此使用的所有用语(包括技术用语以及科学用语)具有与本发明所属技术领域中具有通常知识者通常理解的相同意义。除此之外,用语(例如,在常用字典中所定义的用语)应当被解释为具有在相关领域的上下文的意义一致的意义,且除非在此明确地定义,并不会以理想化或过于正式的理解解释。
虽然前文已经描述了本发明的多种实施例,应该了解的是,它们仅作为呈现范例,而并非限制。在不脱离本发明的精神及范畴的情形下,可做出众多改变。本发明的广度及范畴不应受任何上述的实施例所限制。反而,本发明的范畴应由所附权利要求以及其均等范围(equivalents)而定义。
尽管已经图示并描述了本发明的一或多个实施例,不过对本技术领域具有通常知识者在阅读及了解此说明书(specification)及所附附图的情形下,可进行均等的改变及修改。此外,本发明的一特定特征虽然可能只在几个实施例之一中揭露,在任意期望及有利的给定或特定应用中,此特征可与其他实施例之一或多个特征组合。

Claims (10)

1.一种冷却单元,用于冷却电子构件,其特征在于,该冷却单元包括:
第一管,可用以运输冷却剂;
第一冷盘,具有包含横向沟槽的顶部表面,以接受该第一管的一区段,该第一冷盘的该横向沟槽包括第一入口及第一出口,该第一入口耦接至该第一管的该区段中的第一孔,且该第一出口耦接至该第一管的该区段中的第二孔,其中该冷却剂从该第一入口通过该第一冷盘循环至该第一出口,且其中该第一管的该区段连接至该第一冷盘;
第二管,可用以运输该冷却剂;以及
第二冷盘,位于该第一冷盘旁,该第二冷盘具有沟槽以接受该第二管的区段,该第二冷盘的该沟槽包括第二入口及第二出口,该第二入口耦接至该第二管的该区段中的第一孔,且该第二出口耦接至该第二管的该区段中的另一孔,其中该冷却剂从该第二入口通过该第二冷盘循环至该第二出口,且其中该第二管的该区段连接至该第二冷盘。
2.如权利要求1所述的冷却单元,其中该第二管的该区段为U型,且其中该第二冷盘的该沟槽具有一对应的U型。
3.如权利要求1所述的冷却单元,其中该第一冷盘及该第二冷盘为铜。
4.如权利要求1所述的冷却单元,其中该第一管的该区段及该第一冷盘是通过铜焊而连接在一起,且其中该第二管的该区段及该第二冷盘是通过铜焊而连接在一起。
5.如权利要求1所述的冷却单元,其中该第一冷盘及该第二冷盘包括多个内部叶片以引导该冷却剂。
6.如权利要求1所述的冷却单元,其中该第一管被安排在该第二冷盘上方,且其中该第二管被安排在该第一冷盘的一侧。
7.如权利要求1所述的冷却单元,还包括:
第三冷盘,具有包含横向沟槽的顶部表面,以接受该第一管的第二区段,该第三冷盘的该横向沟槽包括第三入口及第三出口,该第三入口耦接至该第一管的该第二区段中的第二孔,且该第三出口耦接至该第一管的该第二区段中的第一孔,其中该冷却剂从该第三入口通过该第三冷盘循环至该第三出口,且其中该第一管的该第二区段连接至该第三冷盘;以及
第四冷盘,位于该第三冷盘旁,该第四冷盘具有沟槽以接受该第二管的第二区段,该第四冷盘的该沟槽包括第四入口及第四出口,该第四入口耦接至该第二管的该第二区段中的第一孔,且该第四出口耦接至该第二管的该第二区段中的第二孔,其中该冷却剂从该第四入口通过该第四冷盘循环至该第四出口。
8.一种冷却系统,用于冷却电子构件,其特征在于,该冷却系统包括:
第一管,可用以运输冷却剂;
第一冷盘,具有包含横向沟槽的顶部表面,以接受该第一管的一区段,该第一冷盘的该横向沟槽包括第一入口及第一出口,该第一入口耦接至该第一管的该区段中的第一孔,且该第一出口耦接至该第一管的该区段中的第二孔,其中该冷却剂从该第一入口通过该第一冷盘循环至该第一出口,且其中该第一管的该区段连接至该第一冷盘;
第二管,可用以运输该冷却剂;
第二冷盘,位于该第一冷盘旁,该第二冷盘具有沟槽以接受该第二管的一区段,该第二冷盘的该沟槽包括第二入口及第二出口,该第二入口耦接至该第二管的该区段中的第一孔,且该第二出口耦接至该第二管的该区段中的另一孔,其中该冷却剂从该第二入口通过该第二冷盘循环至该第二出口,且其中该第二管的该区段连接至该第二冷盘;
泵,可用以将该冷却剂循环至该第一管及该第二管;以及
辐射器,以接受来自该第一管及该第二管的该冷却剂。
9.一种计算机系统,其特征在于,包括:
电路板,具有排列在彼此旁的第一电子构件及第二电子构件;
第一管,可用以运输冷却剂;
第一冷盘,附接至该第一电子构件,该第一冷盘具有包含横向沟槽的顶部表面,以接受该第一管的一区段,该第一冷盘的该横向沟槽包括第一入口及第一出口,该第一入口耦接至该第一管的该区段中的第一孔,且该第一出口耦接至该第一管的该区段中的第二孔,其中该冷却剂从该第一入口通过该第一冷盘循环至该第一出口,且其中该第一管的该区段连接至该第一冷盘;
第二管,可用以运输该冷却剂;以及
第二冷盘,位于该第一冷盘旁,该第二冷盘连接至该第二电子构件,该第二冷盘具有一沟槽以接受该第二管的一区段,该第二冷盘的该沟槽包括第二入口及第二出口,该第二入口耦接至该第二管的该区段中的第一孔,且该第二出口耦接至该第二管的该区段中的另一孔,其中该冷却剂从该第二入口通过该第二冷盘循环至该第二出口,且其中该第二管的该区段连接至该第二冷盘。
10.如权利要求9所述的计算机系统,其中该第一电子构件及该第二电子构件为处理器芯片。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11324143B2 (en) * 2019-12-30 2022-05-03 GM Cruise Holdings, LLC Embedded and immersed heat pipes in automated driving system computers
US20220377942A1 (en) * 2021-05-21 2022-11-24 Baidu Usa Llc Multiple channels based cooling device for chips

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200736897A (en) * 2005-10-25 2007-10-01 Ibm Cooling apparatuses and methods employing discrete cold plates compliantly coupled between a common manifold and electronics components of an assembly to be cooled
CN101091424A (zh) * 2004-12-09 2007-12-19 国际商业机器公司 冷却系统和方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1290392C (zh) * 2001-03-02 2006-12-13 三洋电机株式会社 电子装置
TWI257285B (en) * 2005-04-11 2006-06-21 Delta Electronics Inc Heat-dissipating module of electronic device
JP2008027370A (ja) * 2006-07-25 2008-02-07 Fujitsu Ltd 電子機器
US7420808B2 (en) * 2006-10-10 2008-09-02 International Business Machines Corporation Liquid-based cooling system for cooling a multi-component electronics system
TW200829852A (en) * 2007-01-09 2008-07-16 Univ Tamkang Loop heat pipe with a flat plate evaporator structure
US7474527B2 (en) * 2007-03-05 2009-01-06 Dfi, Inc. Desktop personal computer and thermal module thereof
AU2012232967B2 (en) * 2011-10-31 2015-01-15 Abb Technology Ag Cabinet with modules having a thermosiphon cooler arrangement
US9600044B2 (en) * 2015-05-12 2017-03-21 Cooler Master Co., Ltd. Portable electronic device and detachable auxiliary heat-dissipating module thereof
CN105658027B (zh) * 2015-10-22 2018-04-13 浙江大学 用于电子部件冷却的液冷板
JP6790855B2 (ja) * 2017-01-18 2020-11-25 富士通株式会社 液浸冷却装置、液浸冷却システム及び電子装置の冷却方法
CN107765795A (zh) * 2017-11-08 2018-03-06 北京图森未来科技有限公司 一种计算机服务器
US10694640B2 (en) * 2018-01-30 2020-06-23 Quanta Computer Inc. Server water cooling modules prevent water leakage device
US20190343021A1 (en) * 2018-05-07 2019-11-07 Asia Vital Components Co., Ltd. Heat dissipation unit connection reinforcement structure
US10849251B2 (en) * 2018-12-17 2020-11-24 Asia Vital Components Co., Ltd. Liquid transfer module and liquid cooling system thereof

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101091424A (zh) * 2004-12-09 2007-12-19 国际商业机器公司 冷却系统和方法
TW200736897A (en) * 2005-10-25 2007-10-01 Ibm Cooling apparatuses and methods employing discrete cold plates compliantly coupled between a common manifold and electronics components of an assembly to be cooled

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