ITVI20130273A1 - Scheda elettronica per supercalcolo refrigerata e procedimento per produrla - Google Patents

Description

SCHEDA ELETTRONICA PER SUPERCALCOLO REFRIGERATA E

PROCEDIMENTO PER PRODURLA

Il presente trovato concerne una scheda elettronica per supercalcolo refrigerata ed un procedimento per produrla.

In particolare, la presente invenzione si riferisce ad una scheda elettronica refrigerata dedicata ad essere impiegata in elaboratori per supercalcolo.

Per elaboratore per supercalcolo si intende un tipo di sistema di elaborazione progettato per ottenere potenze di calcolo estremamente elevate, dedicato ad eseguire calcoli ad elevate prestazioni.

Un’esigenza fortemente sentita nel campo degli elaboratori per supercalcolo è quella di disporre di sempre più elevate densità di capacità di calcolo, ovvero di limitare sempre più l’ingombro degli elaboratori a parità di capacità di calcolo.

In accordo con tale esigenza è pertanto oggi forte la tensione a minimizzare gli ingombri delle schede elettroniche che compongono tali elaboratori.

In particolare, è da considerare che i componenti elettronici distribuiti su tali schede generano un elevato flusso termico che deve essere disperso per non danneggiare l’elaboratore.

Una prima soluzione per la dissipazione termica, oggi nota, è quella di impiegare dissipatori alettati, eventualmente provvisti di dispositivi di dissipazione a cambio di fase noti come heat pipe, connessi termicamente con i componenti da raffreddare e investiti da un flusso d’aria forzata, mosso da ventole.

Tale soluzione implica elevati ingombri non compatibili con la tendenza alla miniaturizzazione, sopra detta. Una seconda soluzione tradizionale è quella di dotare la scheda elettronica di una piastra refrigerata a liquido.

Questa piastra ha una porzione dotata di un reticolo di canali ricavati per foratura o fresatura o innesto di una serpentina tubulare e, in uso, percorsi da un fluido refrigerante.

Per esempio si vedano le domande internazionali numero WO/2012/014058 e WO/2013/050813 a nome della medesima richiedente.

Oggigiorno tali piastre refrigeranti sono realizzate formando il reticolo di canali per foratura di una piastra massiccia, trasversalmente allo spessore della stessa.

All’interno dei fori vengono disposti tappi, esternamente filettati, secondo uno schema predefinito tale da chiudere selettivamente alcune tratti dei fori e formare il percorso voluto per il fluido refrigerante.

Un alternativo metodo tradizionale per ottenere predefinito percorso per il fluido refrigerante, consiste nel ricavare per fresatura, su una piastra di alluminio, una traccia definente la serpentina di raffreddamento.

Tale traccia è poi ricoperta ermeticamente mediante un coperchio sottile di alluminio conformato alla piastra e a questo fissato ermeticamente.

Una ulteriore soluzione oggi nota, presenta un tubo conformato alla traccia ed in questa alloggiato.

Tale tubo è termicamente accoppiato con la piastra e, in questo caso, non è necessario il coperchio, in quanto il tubo definisce di per sé un circuito idraulico chiuso.

Un inconveniente di tali piastre refrigeranti è che esse risultano oltremodo ingombranti e presentano una scarsa possibilità di differenziare l’effetto refrigerante in particolari regioni della scheda elettronica.

Generalmente questa piastra ha una faccia provvista di sporgenze distribuite e dimensionate in modo da adattarsi in modo complementare alle sporgenze determinate dai componenti elettronici fissati sul circuito elettronico stampato della scheda elettronica, ovvero di quei componenti che necessitano di essere refrigerati durante il funzionamento

Tale piastra tradizionale è provvista localmente di cavità, qualora i componenti da raffreddare sporgano dalla scheda che li supporta tanto da interferire meccanicamente con la superficie inferiore della piastra stessa.

Possono altresì essere previste delle cavità per evitare l’interferenza meccanica con componenti, che non necessitano, di refrigerazione, ma la cui sporgenza è tale da interferire con la piastra stessa.

Il problema alla base della presente invenzione è quello di ridurre gli ingombri delle schede elettroniche per supercalcolo refrigerate note.

Compito principale del presente trovato consiste nel realizzare una scheda elettronica per supercalcolo refrigerata che ponga soluzione a tale problema risolvendo i lamentati inconvenienti delle schede elettroniche per supercalcolo refrigerate sopra descritte.

Nell’ambito di tale compito è scopo del presente trovato proporre una scheda elettronica per supercalcolo refrigerata che presenti una refrigerazione almeno parimenti efficiente rispetto alle schede tradizionali.

Un altro scopo del presente trovato consiste nel realizzare una scheda elettronica per supercalcolo refrigerata che sia strutturalmente più semplice rispetto a quelle tradizionali.

Un ulteriore scopo del trovato è quello di proporre una scheda elettronica per supercalcolo refrigerata che abbia una capacità di refrigerazione differenziata lungo la propria estensione.

Un altro scopo del trovato è quello di realizzare una scheda elettronica per supercalcolo refrigerata che abbia una maggiore flessibilità di distribuzione dei canali di deflusso per il liquido refrigerante rispetto ai dispositivi tradizionali.

Ancora uno scopo del trovato consiste nel proporre un procedimento per produrre una scheda elettronica per supercalcolo refrigerata che risulti più semplice e più economico rispetto ai procedimenti tradizionali.

Un ulteriore scopo ancora del trovato consiste nel proporre una scheda elettronica per supercalcolo ed un procedimento per produrla che permetta di ridurre significativamente il peso rispetto alle soluzioni tradizionali sopra descritte.

Questo compito, nonché questi ed altri scopi che meglio appariranno nel seguito sono raggiunti da un una scheda elettronica per supercalcolo refrigerata e da un procedimento per produrla secondo le unite rivendicazioni indipendenti che qui sono integralmente richiamate.

Caratteristiche di dettaglio della scheda elettronica per supercalcolo refrigerata e del procedimento per produrla secondo il trovato sono riportate nelle rivendicazioni dipendenti, che qui si richiamano integralmente.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente dalla descrizione di una forma di esecuzione preferita, ma non esclusiva della scheda elettronica per supercalcolo refrigerata e del procedimento per produrla secondo il trovato, illustrata a titolo indicativo e non limitativo nelle unite tavole di disegni, in cui:

- la figura 1 illustra uno schema semplificato di una scheda elettronica per supercalcolo refrigerata secondo il trovato, in vista prospettica, parzialmente sezionata;

- le figure 2a, 2b e 2c illustrano schemi semplificati di fasi del procedimento per produrre una scheda elettronica per supercalcolo refrigerata secondo il trovato;

- la figura 3 illustra uno schema semplificato di una variante di scheda elettronica per supercalcolo refrigerata secondo il trovato, vista in alzato frontale;

- la figura 4 illustra una ulteriore variante di scheda elettronica per supercalcolo refrigerata, secondo il trovato, vista prospettica.

Con particolare riferimento alle figure citate, è globalmente indicata con 10 una scheda elettronica per supercalcolo refrigerata 10 comprendente un circuito elettronico stampato 11 sul quale è fissato almeno un componente elettronico 12.

Vantaggiosamente, sul circuito elettronico stampato 11 sono fissati una pluralità di componenti elettronici 12 distribuiti secondo i criteri di posizionamento definiti dal circuito elettronico da ottenere.

In accordo con la presente invenzione, la scheda elettronica per supercalcolo refrigerata 10 presenta una particolare peculiarità nel fatto di comprendere uno scambiatore di calore 13 di tipo roll bond collegato termicamente con i componenti elettronici 12 per assorbire, in uso, un flusso termico da questi generato.

Vantaggiosamente, lo scambiatore di calore 13 ha una faccia piana 13a connessa termicamente con i componenti elettronici.

Preferibilmente, i canali 14 di passaggio del fluido refrigerante dello scambiatore di calore 13 sono distribuiti in modo che lo scambiatore di calore 13, in uso, assorba un maggiore flusso di calore ove è collegato termicamente con i componenti elettronici 12 che producono maggiore calore per unità di superficie. In altre parole, lo scambiatore di calore 13 è configurato in modo tale che nelle zone più calde, chiamate in gergo hot spot, ove cioè è richiesto l’assorbimento di un maggiore flusso termico, è previsto un maggior numero di canali 14 a parità di sezione totale di deflusso di fluido refrigerante.

In pratica, grazie alla facilità e flessibilità mediante la quale possono essere disposti i canali 14 lungo l’estensione dello scambiatore di calore 13, è possibile ottenere un’efficienza di refrigerazione di circuiti elettronici, costituiti da sistemi di componenti elettronici 12, anche molto complessi sotto il punto di vista della distribuzione sul circuito elettronico stampato 11 dei componenti elettronici 12. Vantaggiosamente, la scheda elettronica per supercalcolo refrigerata 10 comprende un elemento di connessione termica 15, termicamente conduttiva, connesso termicamente a, e interposto tra, il componente elettronico 12 e lo scambiatore di calore 13 per trasmettere calore tra questi.

Vantaggiosamente, il circuito elettronico stampato 11, l’elemento di connessione termica 15, se previsto, e lo scambiatore di calore sono reciprocamente connessi mediante elementi di connessione 100 preferibilmente comprendenti viti e/o bulloni.

La scheda elettronica per supercalcolo refrigerata 10 vantaggiosamente comprende elementi elastici 101 preferibilmente comprendenti molle a compressione, agenti tra il circuito elettronico stampato 11 e lo scambiatore di calore 13 o l’elemento di connessione termica 15, se previsto, e configurati per contrastare elasticamente l’avvicinamento reciproco del circuito elettronico stampato 11 rispettivamente allo scambiatore di calore 13 o all’elemento di connessione termica 15.

Con particolare riferimento alle figure allegate, gli elementi elastici 101 sono ivi rappresentati a titolo esemplificativo e non limitativo, come molle agenti tra gli elementi di connessione 100 e l’elemento di connessione termica 15.

In pratica, i suddetti elementi elastici 101 preferibilmente agiscono in una direzione parallela alla direzione di azione degli elementi di connessione 100.

Vantaggiosamente, gli elementi di connessione 100, e gli eventuali elementi elastici 101, sono distribuiti rispetto al circuito elettronico stampato 11 e allo scambiatore di calore 13 o all’elemento di connessione termica 15 in modo che la pressione esercitata dallo scambiatore di calore 13 o dall’elemento di connessione termica 15 sui componenti elettronici 12 fissati al circuito elettronico stampato 11 sia sostanzialmente uniforme, ossia su ogni componente elettronico 12 agisce la medesima pressione, così risulta ottimizzata la dissipazione del calore generato, durante l’uso, dai componenti elettronici 12.

La scheda elettronica per supercalcolo refrigerata 10 preferibilmente comprende un adesivo 17, termicamente conduttivo, interposto tra lo scambiatore di calore 13 e l’elemento di connessione termica 15 per fissarli reciprocamente.

In generale, l’adesivo 17 è scelto in modo da presentare un coefficiente di dilatazione termina sostanzialmente uguale a quello del materiale nel quale è realizzato l’elemento di connessione termica 15 e lo scambiatore di calore 13, in modo da evitare deformazioni differenziali dell’adesivo 17, dell’elemento di connessione termica 15 e dello scambiatore di calore 13 durante il funzionamento della scheda elettronica per supercalcolo refrigerata 10, così da rendere durevole l’integrità dell’interfaccia termicamente conduttiva tra il lo scambiatore di calore 13 e l’elemento di connessione termica 15.

Preferibilmente, l’elemento di connessione termica 15, e/o lo scambiatore di calore 13, è realizzato in lega di alluminio, e vantaggiosamente è realizzato in una lega di alluminio scelta tra quelle denominate leghe termiche come ad esempio la lega EN AW 6082.

Nelle forme di attuazione che prevedono l’elemento di connessione termica 15 formato in alluminio, l’adesivo 17 è vantaggiosamente una colla termica a base particolato di alluminio, per garantisce la stabilità chimica all’interfaccia.

Vantaggiosamente l’adesivo polimerizza a temperatura ambiente in un tempo inferiore alle 24 ore.

Vantaggiosamente, l’adesivo 17 ha una conducibilità termica, in opera, superiore a 1 W/m·K e preferibilmente pari a 5 W/m·K.

L’adesivo 17 è preferibilmente applicato per serigrafia allo scambiatore di calore 13 e/o all’elemento di connessione termica 15, prima della loro unione.

In una prima e preferita forma di attuazione dell’elemento di connessione termica 15, secondo il trovato, esemplificato a titolo non esaustivo nelle figure allegate, è costituito da una piastra conduttiva che ricopre sostanzialmente tutta la porzione dello scambiatore di calore 13 destinata ad assorbire calore dai componenti elettronici 12.

Preferibilmente, l’elemento di connessione termica 15 ha una prima faccia 15a alla quale è fissato lo scambiatore di calore 13, che vantaggiosamente è fissato sulla sua faccia piana 13a, ed una seconda faccia 15b dotata di almeno una sede 16 conformata al componente elettronico 12 per accoglierlo in inserimento.

In accordo con detta prima forma di attuazione, l’elemento di connessione termica 15 ha vantaggiosamente almeno una cavità passante 18 nella quale è inseribile almeno uno dei componenti elettronici 12 essendo il quale è connesso o affacciato allo scambiatore di calore 13 per, in uso, scambiare calore direttamente con quest’ultimo.

In generale, a prescindere dalla forma di attuazione dell’elemento di connessione termica 15, vantaggiosamente, la distanza tra il circuito elettronico stampato 11 e la faccia piana 13a dello scambiatore di calore 13 è scelta pari a quanto sporge, rispetto al circuito elettronico stampato 11, il componente elettronico 12 che genera maggiore calore per unità di superficie, in uso, rispetto agli altri componenti elettronici 12 montati sul circuito elettronico stampato 11.

Questo componente elettronico 12 che produce maggiore calore per unità di superficie è preferibilmente posto in contatto con lo scambiatore di calore 13 direttamente oppure mediante l’adesivo 17 o mediante un elemento di trasmissione 19 di cui si dirà più ampiamente nel seguito.

Nel caso in cui la scheda elettronica per supercalcolo refrigerata 10 comprenda, fissati sul circuito elettronico stampato 11, primi componenti elettronici aventi una sporgenza maggiore sul circuito elettronico stampato 11 rispetto ad un secondo elemento elettronico che produce maggiore calore per unità di superficie in uso, lo scambiatore 13 preferibilmente presenta aperture, non illustrate, attraversate dai primi componenti elettronici nel caso in cui questi non necessitano refrigerazione in uso, oppure, in alternativa, i primi elementi elettronici sono fissati in contatto diretto con lo scambiatore di calore 13 ed è previsto almeno una porzione dell’elemento di connessione termica 15 connessa al secondo componente elettronico e allo scambiatore di calore 13 per scambiare calore tra questi ultimi.

In accordo con una seconda forma di attuazione del trovato, non illustrata nelle allegate figure, l’elemento di connessione termica 15 è costituito da una pluralità di blocchetti distinti, vantaggiosamente in alluminio o in lega di alluminio, che sono accoppiati allo scambiatore di calore 13, preferibilmente mediante l’adesivo 17.

La prima di dette forme di attuazione è preferibile nel caso in cui il profilo della scheda, e in particolare dei componenti elettronici da refrigerare, sia molto articolato con molti componenti elettronici da refrigerare aventi altezze anche molto diverse tra loro.

La suddetta seconda forma di attuazione è, in generale preferibile e vantaggiosa nel caso in cui i componenti elettronici da refrigerare siano molto pochi oppure abbiano altezze poco differenti e quindi possano essere posti in connessione con un blocchetto comune.

La seconda forma di attuazione consente di raggiungere una notevole riduzione di peso della scheda elettronica per supercalcolo refrigerata 10.

La scheda elettronica per supercalcolo refrigerata 10 vantaggiosamente comprende anche un elemento di trasmissione 19 sovrapposto al componente elettronico 12 e collegato termicamente allo scambiatore di calore 13 per trasmettere calore tra il componente elettronico 12 e lo scambiatore di calore 13.

L’elemento di trasmissione 19 vantaggiosamente comprende un tappetino termico o del grasso termico. Per ragioni di pulizia ed ordine è preferibile il tappetino termico rispetto al grasso termico.

Questo tappetino termico ha vantaggiosamente una conducibilità termica compresa tra 2,5 W/m·K e 15 W/m·K e preferibilmente ha una durezza compresa tra SHORE00 10 (soffice) e SHORE00 65 (duro).

Preferibilmente, lo spessore del tappetino termico, quando non è compresso, è compreso tra da 0,5mm (per i duri) e 2,0mm (per i soffici).

In opera, tali tappetini termici vantaggiosamente presentano una compressione del 50%, nel caso di tappetini soffici, oppure del 30% nel caso di tappetini duri.

Gli elementi elastici 101 sono preferibilmente costituiti da molle che, in opera presentano una compressione del 50%.

Dette molle e detti tappetini termici sono scelti in modo che le molle abbiano una costante elastica tale che, in opera, i tappetini termici abbiano una compressione del 50%, se sono soffici, oppure del 30% se sono duri, essendo ottimizzata, in corrispondenza di dette compressioni, la conducibilità termica dei tappetini termici.

Vantaggiosamente, i tappetini termici e le molle sono configurati in modo tale che tra quando la scheda elettronica per supercalcolo refrigerata 10 è in uso e quando non è in uso, si abbia una variazione della compressione dei tappetini termici inferiore al 10%. La scheda elettronica per supercalcolo refrigerata 10 è configurata in modo tale che sia la suddetta compressione, sia la suddetta variazione di compressione, possano essere indirettamente impostate e verificate attraverso l’utilizzo di un cacciavite dinamometrico o strumento equivalente il cui valore di riferimento viene impostato con riferimento al grafico compressione -forza relativo allo specifico tipo di tappetini termici utilizzati.

Vantaggiosamente, la distribuzione dei canali 14 è scelta in modo tale da ottenere una buona capillarità di raffreddamento dell’intera scheda elettronica per supercalcolo refrigerata 10, per evitare differenze di temperatura critiche in particolare durante i transitori di funzionamento della scheda elettronica per supercalcolo refrigerata 10.

Preferibilmente, la distribuzione dei canali 14 è scelta in modo tale che lo scambiatore di calore 13 non presenti aree aventi una superficie maggiore di 2,5cm x 2,5cm che non siano percorse da almeno un canale 14.

In corrispondenza di zone dello scambiatore di calore 13 che richiedono una maggiore dissipazione termica, preferibilmente è prevista una maggiore ramificazione dei canali 14, ovvero un canale è suddiviso in una pluralità di canali 14 in corrispondenza della zona che richiede maggiore dissipazione termica.

Tale maggiore ramificazione dei canali 14 porta l’ulteriore vantaggio di ridurre la perdita di pressione attraverso i canali 14 stessi.

Preferibilmente, i canali 14 di uno scambiatore di calore 13 sono configurati in modo tale da presentare una perdita di carico idraulica totale inferiore a 0,5 bar.

Ove sullo scambiatore di calore 13 sono previsti fori o aperture, ad esempio per l’inserimento di uno o più componenti elettronici 12 e/o impegnabili dagli elementi di connessione, la distanza del bordo di tali fori/aperture dal più vicino canale 14 è preferibilmente non inferiore a 15 mm nella direzione di laminazione del roll bond e non inferiore a 10 mm nella direzione perpendicolare a detta direzione di laminazione.

La scheda elettronica per supercalcolo refrigerata 10 vantaggiosamente comprende elementi di guida sagomati in modo da accoppiarsi scorrevolmente con guide previste in una carcassa di contenimento della scheda elettronica per supercalcolo refrigerata 10.

Detti elementi di guida sono vantaggiosamente integrali con o fissati all’elemento di connessione termica preferibilmente sui bordi longitudinali dello stesso. In una variante realizzativa, detti elementi di guida possono essere direttamente accoppiati al dissipatore 13 preferibilmente tramite viti o adesivo.

Vantaggiosamente, la scheda elettronica per supercalcolo refrigerata 10 comprende dei connettori, non illustrati, collegati idraulicamente ai canali 14 e collegabili ad un circuito di alimentazione dei canali 14.

Preferibilmente detti connettori sono fissati, preferibilmente con colla o viti all’elemento di connessione termica 15.

Vantaggiosamente, detti connettori sono fissati su blocchetti di supporto che presentano alloggiamenti filettati che a loro volta sono fissati all’elemento di connessone termica 15, preferibilmente mediante colla o viti.

In tal modo, l’elemento di connessione termica 15 sopporterà gli stess meccanici derivanti dall’inserimento/estrazione dei connettori nelle/dalle controparti.

In una forma di realizzazione del trovato vantaggiosa, non illustrata nelle allegate figure, all’elemento di connessione termica 15 è fissato il frontalino della scheda elettronica per supercalcolo refrigerata 10 e delle eventuali maniglie per l’estrazione e l’inserimento di quest’ultima in un alloggiamento per questa previsto.

In alternativa, detto frontale e dette maniglie possono essere fissati a blocchetti di sostegno, preferibilmente in alluminio fissati a loro volta all’elemento di connessione termica 15, mediante colla e/o viti.

Nel caso in cui la scheda elettronica per supercalcolo refrigerata 10 vada inserita in un alloggiamento o contenitore facendola scivolare su delle guide e che essa sia di dimensione ampia e che l’elemento di connessione termica 15 non è presente oppure consiste in blocchetti distinti, allora è preferibile prevedere elementi di irrigidimento atti ad irrigidire la scheda elettronica per supercalcolo refrigerata 10 per evitare deformazioni di quest’ultima particolarmente durante l’estrazione/inserimento.

Ciò per far assorbire dagli elementi di irrigidimento e non dal circuito elettronico stampato 11 o dallo scambiatore di calore 13, gli stress meccanici di inserimento/estrazione.

Detti elementi di irrigidimento comprendono preferibilmente delle costole applicate allo scambiatore di calore 13.

Vantaggiosamente, dette costole sono accoppiabili scorrevolmente alle suddette guide per guidare la scheda elettronica per supercalcolo refrigerata 10 durante l’inserimento/estrazione da detto alloggiamento.

Nel caso sia previsto l’elemento di connessione termica 15 conformato sostanzialmente al circuito elettronico stampato 11, sarà quest’ultimo ad assorbire gli stress senza necessità di ulteriori aggiunte.

Preferibilmente, sono previsti componenti elettronici 12 aggettanti da due opposte facce del circuito elettronico stampato 11.

In tal caso la scheda elettronica per supercalcolo refrigerata 10 vantaggiosamente comprende due scambiatori di calore 13 ciascuno connesso ai componenti elettronici 12 di una di dette facce.

In alternativa, in accordo con l’esempio illustrato a titolo esemplificativo e non limitativo in figura 3, l’elemento di connessione termica 15 comprende un primo ramo 150, in connessione termica con i componenti elettronici fissati su una prima di queste facce, ed un secondo ramo 151, in connessione termica con i componenti elettronici fissati sulla seconda di queste facce.

Preferibilmente, i componenti elettronici 12 sulla seconda faccia del circuito elettronico stampato 11 hanno un elemento di trasmissione 19,come più sopra descritto, che né li pone in contatto con lo scambiatore termico 13.

Inoltre i due rami 150 e 151 sono preferibilmente collegati termicamente tramite tappetino termico come sopra descritto ed anche a detto tappetino termico si applica quanto detto per i tappetini termici più sopra descritti.

L’efficacia ed efficienza di tale elemento di trasmissione 19 nell’ottica del trasferimento di calore viene ottenuta attraverso un sistema di viti che serra tra loro i due elementi di connessione termica 150 e 151 tra loro. In accordo con la variante realizzativa illustrata in figura 4, lo scambiatore di calore può vantaggiosamente essere sagomato in modo da estendersi in almeno due direzioni non reciprocamente complanari. In altre parole, lo scambiatore di calore 13 può comprendere due porzioni 130 e 131 rispettivamente connesse termicamente con componenti elettronici fissati su un primo circuito elettronico stampato 11 e su un secondo circuito elettronico stampato 110.

Le due porzioni 130 e 131 sono preferibilmente raccordate da una piega in corrispondenza della quale possono essere previsti canali 14.

Preferibilmente, i canali 14 in corrispondenza di detta piega sono suddivisi in una pluralità di canali di apertura inferiore per evitare strozzature dei canali stessi durante le operazioni di formazione di detta piega.

Preferibilmente, ma a differenza di quanto illustrato in figura, tali canali sono sviluppati sul lato dello scambiatore di calore 13 per cui l’angolo di piegatura è ottuso.

Forma oggetto della presente invenzione anche un procedimento per produrre una scheda elettronica per supercalcolo refrigerata 10 che presenta una particolare peculiarità nel fatto di prevedere:

- formare lo scambiatore di calore 13 tipo roll bond con una pluralità di canali 14 configurati in modo tale da determinare, in uso, una capacità di scambio termico differenziata lungo l’estensione dello scambiatore di calore 13;

- connettere termicamente lo scambiatore di calore 13 al componente elettronico 12.

Vantaggiosamente, il procedimento secondo il trovato, prevede di connettere lo scambiatore di calore 13 al circuito elettronico stampato 11.

Preferibilmente, tale procedimento comprende:

- formare un elemento di connessione termica 15 fatto di materiale termicamente conduttivo e dotato di almeno una sede 16 e/o almeno una cavità passante 18 atto ad alloggiare il componente elettronico 12 per, in uso, scambiare calore tra la elemento di connessione termica 15 ed il componente elettronico 12;

- collegare termicamente una prima faccia 15a dell’elemento di connessione termica 15 allo scambiatore di calore 13, preferibilmente mediante un adesivo termo conduttivo, ed inserire il componente elettronico 12 nella sede 16 o nella cavità passante 18.

Preferibilmente, il procedimento secondo il trovato prevede preliminarmente di unire lo scambiatore di calore 13 e l’elemento di trasmissione termica 15 in modo da formare un manufatto intermedio, e successivamente prevede di unire detto manufatto al circuito elettronico stampato 11, preferibilmente mediante i suddetti elementi di connessione 100, vantaggiosamente prevedendo la presenza degli elementi elastici 101.

La fase di collegare termicamente una prima faccia 15a dell’elemento di connessione termica 15 allo scambiatore di calore 13 vantaggiosamente comprende l’incollaggio dell’elemento di connessione termica 15 allo scambiatore di calore 13 mediante una predefinita quantità di un adesivo 17, termicamente conduttivo, disposta su almeno una predefinita regione della elemento di connessione termica 15 o dello scambiatore di calore 13.

Vantaggiosamente, per ottenere un preciso controllo del dosaggio, e pulizia, detto procedimento prevede l’applicazione dell’adesivo 17 mediante serigrafia.

In particolare, l’applicazione dell’adesivo 17 preferibilmente prevede la preparazione di uno stencil sul quale è disposto l’adesivo 17 secondo uno schema che riproduce la forma corrispondente dello scambiatore di calore 13 o dell’elemento di connessione termina 15 sul quale applicare l’adesivo 17.

La relazione tra lo spessore dello stencil e il rapporto tra la superficie impegnata dall’adesivo sullo stencil e quella da impegnare con l’adesivo sullo scambiatore di calore 13 è scelta in modo da garantire uno spessore minimo ed uniforme di adesivo 17 al fine di ottimizzare l’efficacia ed efficienza di trasmissione termica.

Preferibilmente lo spessore di adesivo 17, in opera, è minore di 0,100 mm essendo la rugosità superficiale dell’elemento di connessione termina 15, sul quale l’adesivo è disposto, sostanzialmente molto inferiore a 0,50 mm.

Lo stencil ha preferibilmente uno spessore di 0,125mm. Vantaggiosamente, l’area della superficie impegnata dall’adesivo 17 sullo stencil Ad, prima dell’applicazione è scelta in modo da rispettare la seguente formula nella quale con Ai è indicata l’area da incollare, ossia l’area della superficie dello scambiatore di calore 13 da incollare all’elemento di connessione termica 15 o ai componenti elettronici 12: 0,100mm x Ai = 0,125mm x Ad x k.

Ove k è una costante avente valore pari alla percentuale di riduzione di volume che l’adesivo 17 presente durante la polimerizzazione, la quale è tipica dell’adesivo 17 scelto adesivo e variabile da adesivo ad adesivo.

Comunque, la distribuzione dell’adesivo 17 sullo stencil è scelto in modo tale da ottenere una copertura totale delle superfici da unire tramite l’adesivo 17. Preferibilmente, detto procedimento prevede di fissare almeno un elemento di trasmissione 19, termicamente conduttivo, al componente elettronico 12 e collegare termicamente l’elemento di trasmissione 19 allo scambiatore di calore 13.

L’elemento di trasmissione 19 può avere all’incirca la stessa forma del circuito elettronico stampato 11 oppure può essere sostituto da una molteplicità di blocchetti isolati facenti la stessa funzione.

Sia il posizionamento dello stencil per la serigrafia che il posizionamento dell’elemento di trasmissione 19 o dell’elemento di connessione termica 15 o alternativamente della molteplicità di blocchetti avvengono preferibilmente per mezzo di dime di riferimento.

In pratica è facile constatare come la scheda elettronica per supercalcolo refrigerata secondo il trovato ed il procedimento per produrla sopra descritti, raggiungano il compito e gli scopi preposti. Infatti, una scheda elettronica per supercalcolo refrigerata secondo il trovato risulta più compatta delle schede refrigerate tradizionali grazia all’impiego dello scambiatore di tipo roll bond che permette di ridurre grandemente gli ingombri ed il peso.

Lo scambiatore di calore potrà esser posto direttamente in contatto con componenti elettronici da refrigerare oppure potrà essere in contatto con alcuni di questi mediante un elemento di connessione termica e/o un elemento di trasmissione.

Una scheda elettronica per supercalcolo refrigerata secondo il trovato presenta una refrigerazione più efficiente rispetto alle schede tradizionali in quanto permette di avere una refrigerazione intensificata nelle zone maggiormente da refrigerate (hot spots) grazie alla flessibilità di disposizione dei canali di refrigerazione lungo la scheda elettronica per supercalcolo refrigerata.

In più, una scheda elettronica per supercalcolo refrigerata secondo il trovato consente di ottenere una capacità di refrigerazione differenziata lungo la propria estensione in modo più semplice ed efficace, rispetto alle schede tradizionali.

Inoltre, una scheda elettronica per supercalcolo refrigerata secondo la presente invenzione è strutturalmente più semplice rispetto a quelle tradizionali.

Il procedimento per produrre una scheda elettronica per supercalcolo refrigerata secondo la presente invenzione risulta altresì più semplice rispetto a procedimenti tradizionali e permette di ottenere in modo più flessibile schede refrigerate in modo differenziato lungo la propria estensione.

Il trovato così concepito è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell’ambito di tutela delle rivendicazioni allegate.

Inoltre, tutti i dettagli potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti.

In pratica, i materiali impiegati, nonché le forme e le dimensioni contingenti, potranno essere variati a seconda delle esigenze contingenti e dello stato della tecnica.

Ove le caratteristiche costruttive e le tecniche menzionate nelle seguenti rivendicazioni siano seguite da segni o numeri di riferimento, tali segni o numeri di riferimento sono stati apposti con il solo scopo di aumentare l’intelligibilità delle rivendicazioni stesse e, di conseguenza, essi non costituiscono in alcun modo limitazione all’interpretazione di ciascun elemento identificato, a titolo puramente di esempio, da tali segni o numeri di riferimento.

Claims (18)

1. RIVENDICAZIONI 1. Scheda elettronica per supercalcolo refrigerata (10) comprendente un circuito elettronico stampato (11) sul quale è fissato almeno un componente elettronico (12) e caratterizzata dal fatto di comprendere uno scambiatore di calore (13) di tipo roll bond collegato termicamente con detto componente elettronico (12) per assorbire, in uso, un flusso termico generato da detto componente elettronico (12).
2. 2. Scheda elettronica per supercalcolo refrigerata (10) secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto di comprendere un elemento di connessione termica (15), termicamente conduttivo, connesso termicamente a e interposto tra detto componente elettronico (12) e detta scambiatore di calore (13) per trasmettere calore tra questi.
3. 3. Scheda elettronica per supercalcolo refrigerata (10) secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che detto elemento di connessione termica (15) ha una prima faccia (15a) alla quale è fissato detto scambiatore di calore (13) ed una seconda faccia (15b) dotata di almeno una sede (16) conformata a detto componente elettronico (12) per accoglierlo in inserimento.
4. 4. Scheda elettronica per supercalcolo refrigerata (10) secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto di comprendere un adesivo 17, termicamente conduttivo, interposto tra detto scambiatore di calore (13) e detto elemento di connessione termica (15) per fissarli reciprocamente.
5. 5. Scheda elettronica per supercalcolo refrigerata (10) secondo una delle rivendicazioni da 2 a 4 caratterizzata dal fatto che detto elemento di connessione termica (15) ha almeno una cavità passante (18), detto componente elettronico (12) essendo inserito in detta cavità passante (18) e connesso o affacciato a detto scambiatore di calore (13) per, in uso, scambiare calore direttamente con quest’ultimo.
6. 6. Scheda elettronica per supercalcolo refrigerata (10) secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto di comprendere un elemento di trasmissione (19) sovrapposto a detto componente elettronico (12) e collegato termicamente a detto scambiatore di calore (13) per trasmettere calore tra detto componente elettronico (12) e detto scambiatore di calore (13).
7. 7. Scheda elettronica per supercalcolo refrigerata (10) secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che la pressione esercitata da detto scambiatore di calore (13) o da detto elemento di connessione termica (15) sui detti componenti elettronici (12) è sostanzialmente uniforme, ossia su ogni componente elettronico (12) agisce la medesima pressione, per ottimizzare la dissipazione del calore generato, durante l’uso, da detti componenti elettronici (12).
8. 8. Scheda elettronica per supercalcolo refrigerata (10) secondo una delle rivendicazioni da 2 a 7, caratterizzata dal fatto che detto elemento di connessione termica (15) è costituito da una piastra conduttiva che ricopre sostanzialmente tutta la porzione di detto scambiatore di calore (13) destinata ad assorbire calore da detti componenti elettronici (12).
9. 9. Scheda elettronica per supercalcolo refrigerata (10) secondo una delle rivendicazioni da 2 a 7, caratterizzata dal fatto che detto elemento di connessione termica (15) è costituito da una pluralità di blocchetti distinti, accoppiati a detto scambiatore di calore (13).
10. 10. Scheda elettronica per supercalcolo refrigerata (10) secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che la distribuzione dei canali (14) di detto scambiatore di calore (13) è scelta in modo tale da evitare differenze di temperatura critiche in particolare durante i transitori di funzionamento della scheda elettronica per supercalcolo refrigerata (10).
11. 11. Scheda elettronica per supercalcolo refrigerata (10) secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto elemento di connessione termica (15) comprende un primo ramo (150), in connessione termica con componenti elettronici fissati su una prima faccia di detto circuito elettronico stampato (11), ed un secondo ramo (151), in connessione termica con componenti elettronici fissati su una seconda faccia di detto circuito elettronico stampato (11).
12. 12. Scheda elettronica per supercalcolo refrigerata (10) secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto scambiatore di calore (13) può comprendere due porzioni 130 e 131 rispettivamente connesse termicamente con componenti elettronici fissati su un primo circuito elettronico stampato (11) e su un secondo circuito elettronico stampato (110).
13. 13. Procedimento per produrre una scheda elettronica per supercalcolo refrigerata (10) comprendente un circuito elettronico stampato (11) sul quale è fissato almeno un componente elettronico (12) e uno scambiatore di calore (13) di tipo roll bond, secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di prevedere: - formare detto scambiatore di calore (13) tipo roll bond con una pluralità di canali (14) configurati in modo tale da determinare, in uso, una capacità di scambio termico differenziata lungo l’estensione di detto scambiatore di calore (13); - connettere termicamente detto scambiatore di calore (13) a detto componente elettronico (12).
14. 14. Procedimento secondo la rivendicazione 13, caratterizzato dal fatto di comprendere: - formare un elemento di connessione termica (15) fatto di materiale termicamente conduttivo e dotato di almeno una sede (16) e/o almeno una cavità passante (18) atto ad alloggiare detto componente elettronico (12) per, in uso, scambiare calore tra detto elemento di connessione termica (15) e detto componente elettronico (12); - collegare termicamente una prima faccia (15a) di detto elemento di connessione termica (15) a detto scambiatore di calore (13) ed inserire detto componente elettronico (12) in detta sede (16) o cavità passante (18).
15. 15. Procedimento secondo la rivendicazione 14 caratterizzato dal fatto che detta fase di collegare termicamente una prima faccia (15a) di detto elemento di connessione termica (15) a detto scambiatore di calore (13) comprende l’incollaggio di detto elemento di connessione termica (15) a detto scambiatore di calore (13) mediante una predefinita quantità di un adesivo 17 termicamente conduttivo disposta su almeno una predefinita regione di detto elemento di connessione termica (15) o di detto scambiatore di calore (13).
16. 16. Procedimento secondo la rivendicazione 15 caratterizzato dal fatto che detta fase di incollaggio prevede che detto adesivo (17) è applicato per serigrafia a detto scambiatore di calore (13) e/o a detto elemento di connessione termica (15), prima della loro unione.
17. 17. Procedimento secondo una delle rivendicazioni da 14 a 16, caratterizzata dal fatto di comprendere fissare almeno un elemento di trasmissione (19), termicamente conduttivo, a detto componente elettronico (12) e collegare termicamente detto elemento di trasmissione (19) a detto scambiatore di calore (13).
18. 18. Procedimento secondo la rivendicazione 17, caratterizzata dal fatto di prevede una prima fase di unire detto scambiatore di calore (13) e detto elemento di trasmissione termica (15) in modo da formare un manufatto intermedio, e una seconda fase di unire detto manufatto a detto circuito elettronico stampato (11).