SK9726Y1 - Arrangement for cooling the electronic element on the PCB board of the removable module in the rack - Google Patents
Arrangement for cooling the electronic element on the PCB board of the removable module in the rack Download PDFInfo
- Publication number
- SK9726Y1 SK9726Y1 SK50049-2022U SK500492022U SK9726Y1 SK 9726 Y1 SK9726 Y1 SK 9726Y1 SK 500492022 U SK500492022 U SK 500492022U SK 9726 Y1 SK9726 Y1 SK 9726Y1
- Authority
- SK
- Slovakia
- Prior art keywords
- removable module
- pcb board
- cabinet
- electronic element
- cooling
- Prior art date
Links
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
Abstract
Description
Oblasť technikyThe field of technology
Technické riešenie sa týka usporiadania vyberateľného modulu, ktorý je zasunutý napríklad v samostojacej skrini alebo v skrini určenej na montáž do 19“ alebo 10 racku, pričom usporiadanie zabezpečuje chladenie aspoň jednej súčiastky umiestnenej na PCB doske vyberateľného modulu prostredníctvom prestupu tepla do telesa skrine.The technical solution refers to the arrangement of the removable module, which is inserted, for example, in a free-standing cabinet or in a cabinet intended for installation in a 19" or 10" rack, while the arrangement ensures cooling of at least one component located on the PCB board of the removable module through heat transfer to the body of the cabinet.
Doterajší stav technikyCurrent state of the art
Sú známe rôzne spôsoby odvádzania tepla z elektronických prvkov pomocou prúdiaceho vzduchu, kvapalinového chladenia alebo pomocou trubíc s odparovacou látkou. Pri pasívnom chladení sa využíva chladič, zvyčajne hliníkový chladič, ktorým sa zvyšuje plocha odvodu tepla do okolia. V rack skriniach sa používajú zásuvné dosky alebo zásuvné moduly, pričom spôsob ich chladenia závisí od veľkosti skrine a projektovaného vývinu tepla na príslušných elektronických prvkoch.Different methods of removing heat from electronic elements are known using flowing air, liquid cooling or using tubes with an evaporating substance. In passive cooling, a radiator is used, usually an aluminum radiator, which increases the area of heat removal to the surroundings. In rack cabinets, plug-in boards or plug-in modules are used, while the method of their cooling depends on the size of the cabinet and the projected heat generation on the corresponding electronic elements.
Zverejnenia US2015116940A1, US2008218980A1, US10356945B2 opisujú zásuvkový modul, ktorého obal je okrem iného určený na prenos tepla do vodiacich líšt skrine. Zatvorenie modulu do obalu však zhoršuje vetranie elektronických prvkov na PCB doske a tiež zväčšuje celkové rozmery modulu.Publications US2015116940A1, US2008218980A1, US10356945B2 describe a socket module, the packaging of which is intended, among other things, to transfer heat to the guide rails of the cabinet. However, enclosing the module in the package worsens the ventilation of the electronic elements on the PCB board and also increases the overall dimensions of the module.
Elektronické súčiastky podľa zverejnenia US4118756A sa dotýkajú teplovodivej platne, ktorá je vytvarovaná na PCB doske tak, že súčiastky sú k PCB doske pripojené popri okrajoch teplovodivej platne. Toto riešenie veľmi obmedzuje dizajn PCB dosky a v praxi sa nepresadilo. Riešenie US4366526A má teplovodivú platňu, ktorá nesie vyberateľný modul v zásuvke skrine. Na teplovodivej platni je pripojená PCB doska. Teplo sa však vyvíja v elektronických súčiastkach na protiľahlej strane PCB dosky a prenos tepla do teplovodivej platne je sprostredkovaný cez materiál PCB dosky.Electronic components according to publication US4118756A contact a thermally conductive plate which is formed on a PCB board such that the components are connected to the PCB board along the edges of the thermally conductive plate. This solution greatly limits the design of the PCB board and has not been implemented in practice. The US4366526A solution has a thermally conductive plate that supports the removable module in the cabinet drawer. A PCB board is connected to the heat-conducting plate. However, heat is generated in the electronic components on the opposite side of the PCB board, and the transfer of heat to the heat-conducting plate is mediated through the material of the PCB board.
Sú tiež známe systémy, ktoré využívajú odparovanie látok s vhodnou teplotou varu na chladenie elektronických súčiastok, ako napríklad podľa spisov DE102013217615A1, US 4 793 405 A, US 4 019 098 A, ale takéto systémy sú zložité a vedú k relatívne veľkým rozmerom skrine.There are also known systems that use the evaporation of substances with a suitable boiling point for cooling electronic components, such as according to the documents DE102013217615A1, US 4 793 405 A, US 4 019 098 A, but such systems are complex and lead to relatively large cabinet dimensions.
Zverejnenie US 5 946 191 opisuje zásuvný modul, ktorý má doraz prispôsobený na vedenie tepla z povrchu procesora do chladiaceho systému skrine. Elektronický modul podľa US 5 283 715 používa kompozitný nosič na prestup tepla z PCB dosky na vedľa umiestnený chladič, čo umožní podstatne zvýšiť teplovýmennú plochu, ale zväčšuje priestorové nároky. Zverejnenie US 2009284924A objasňuje chladenie bočných stien skrine pomocou chladiaceho potrubia, pričom skriňa je vybavená priečkami, ktoré majú zlepšiť prenos tepla do bočných stien. Všetky tieto technické riešenia sú komplikované, náročné na priestor a poskytujú len malé zlepšenie chladiaceho účinku.Publication US 5,946,191 describes a plug-in module having a stop adapted to conduct heat from the surface of the processor to the cooling system of the case. The electronic module according to US 5,283,715 uses a composite carrier to transfer heat from the PCB board to the cooler located next to it, which makes it possible to substantially increase the heat exchange surface, but increases the space requirements. Publication US 2009284924A clarifies the cooling of the side walls of the cabinet by means of a cooling pipe, wherein the cabinet is equipped with partitions to improve the transfer of heat to the side walls. All these technical solutions are complicated, space-consuming and provide only a small improvement in the cooling effect.
Tieto nedostatky čiastočne rieši usporiadanie podľa zverejnenia US2015208551A1, ktoré prenáša teplo z povrchu procesorov pomocou teploprenosných rúrok do bočnej steny skrine, pričom pri zasúvaní vyberateľného modulu do skrine sa do drážok na boku v telese skrine zasunú zástrčky, ktoré sú plochou pružinou pritláčané do kontaktu s povrchom priehlbiny. Dlhé vedenie teploprenosných rúrok prináša riziko s mechanickým poškodením a systém si vyžaduje osobité vedenie vyberateľného modulu a zvlášť vedenie zástrčiek. Teploprenosné zástrčky využíva tiež systém podľa US 2012103571A1, ktorý má zástrčky umiestnené na zadnej stene vyberateľného modulu.These shortcomings are partially solved by the arrangement according to publication US2015208551A1, which transfers heat from the surface of the processors using heat transfer tubes to the side wall of the case, while when inserting the removable module into the case, plugs are inserted into the grooves on the side in the body of the case, which are pressed into contact with the surface by a flat spring depressions. A long line of heat transfer pipes brings a risk of mechanical damage, and the system requires a special line of the removable module and especially the line of the plugs. Thermal plugs are also used by the system according to US 2012103571A1, which has plugs located on the back wall of the removable module.
Pri relatívne malých rozmeroch zásuvných modulov, ako napríklad pri pamäťových moduloch, vedú doterajšie spôsoby chladenia ku komplikovaným konštrukciám s veľkými rozmermi. Je žiaduce predstaviť jednoduché konštrukčné usporiadanie s dobrým prestupom tepla z vyberateľného modulu do telesa skrine, pričom sa majú zabezpečiť malé, kompaktné rozmery a jednoduchá technológia výroby.With relatively small dimensions of plug-in modules, such as memory modules, existing cooling methods lead to complicated constructions with large dimensions. It is desirable to present a simple structural arrangement with good heat transfer from the removable module to the case body, while ensuring small, compact dimensions and simple production technology.
Podstata technického riešeniaThe essence of the technical solution
Uvedené nedostatky v podstatnej miere odstraňuje usporiadanie na chladenie elektronického prvku na PCB doske vyberateľného modulu v skrini, kde vyberateľný modul zahŕňa PCB dosku s aspoň jedným elektronickým prvkom, ku ktorému je pripojený kovový chladič, a kde vyberateľný modul je prispôsobený na zasunutie do telesa skrine tak, že v telese skrine sú vytvorené zásuvkové priečinky a vyberateľný modul je pri zasúvaní do príslušného priečinku vedený dvomi rovnobežnými líniami styku, ktoré udržujú vyberateľný modul v polohe pri zasúvaní a aj v zasunutej pozícii, podľa tohto technického riešenia, ktorého podstata spočíva v tom, že obe línie styku sú tvorené dotykom protiľahlých strán kovového chladiča s telesom skrine alebo protiľahlých strán viacerých kovových chladičov s telesom skrine.The aforementioned shortcomings are substantially eliminated by the arrangement for cooling the electronic element on the PCB board of the removable module in the cabinet, where the removable module includes a PCB board with at least one electronic element to which a metal cooler is connected, and where the removable module is adapted to be inserted into the body of the cabinet so , that drawer folders are created in the body of the cabinet and the removable module is guided by two parallel lines of contact when it is inserted into the corresponding folder, which keep the removable module in position during insertion and also in the inserted position, according to this technical solution, the essence of which is that both lines of contact are formed by the contact of the opposite sides of the metal cooler with the case body or the opposite sides of several metal coolers with the case body.
Dôležitou črtou predloženého technického riešenia je priamy dotyk kovového chladiča s telesom skrine, pričom kovový chladič tvorí mechanické vedenie vyberateľného modulu v skrini. Je pritom výhodné, ak jediný mechanický styk vyberateľného modulu s telesom skrine je výlučne cez styk chladiča s telesom skrine. V stave techniky sú opísané riešenia, kedy sa pomocou teplovodivého prvku spojí chladič vyberateľného modulu s chladiacim zariadením v skrini, ale táto funkcia sa nespájala aj s mechanickým vedením vyberateľného modulu v príslušnom priečinku telesa skrine. Predložené technické riešenie prináša jednoduchý prenos tepla z chladiča elektronického prvku tak, že samotný chladič nesie a polohuje vyberateľný modul v skrini, a tým sa zabezpečí dobrý prestup tepla bez toho, aby v drážkach boli vedené okraje PCB dosky. Toto usporiadanie vedie nielen k jednoduchej konštrukcii bez duplicity vodiacich prvkov, ale zároveň zlepšuje kontakt chladiča s telesom skrine, keďže cez chladič, prípadne cez viacero chladičov na jednom vyberateľnom module, sa prenáša aj celá tiaž vyberateľného modulu.An important feature of the presented technical solution is the direct contact of the metal cooler with the cabinet body, while the metal cooler forms the mechanical guide of the removable module in the cabinet. It is advantageous if the only mechanical contact of the removable module with the body of the cabinet is exclusively through the contact of the cooler with the body of the cabinet. The state of the art describes solutions where the cooler of the removable module is connected to the cooling device in the cabinet using a heat-conducting element, but this function was not connected to the mechanical guidance of the removable module in the corresponding folder of the cabinet body. The presented technical solution provides a simple heat transfer from the cooler of the electronic element so that the cooler itself carries and positions the removable module in the case, and thus ensures a good heat transfer without the edges of the PCB board being guided in the grooves. This arrangement not only leads to a simple construction without duplication of guiding elements, but also improves the contact of the cooler with the body of the case, since the entire weight of the removable module is transferred through the cooler, or through several coolers on one removable module.
Bude výhodné, ak je chladič širší, ako je šírka PCB dosky a okraje chladiča vyčnievajúce z okrajov PCB dosky sú zasunuté v protiľahlých drážkach priečinka. Tieto drážky v telese skrine a okraje chladiča prečnievajúce z pôdorysu PCB dosky tvoria zásuvkový klzný mechanizmus. Práve riešenie s prečnievajúcimi okrajmi chladiča, výhodne v symetrickej pozícii, je technologicky jednoduché. V telese skrine sú vytvorené priečinky na príslušný počet vyberateľných modulov a každý priečinok je vybavený dvomi rovnobežnými, protiľahlo umiestnenými drážkami, do ktorých zapadajú vyčnievajúce okraje chladiča.It will be advantageous if the heat sink is wider than the width of the PCB board and the edges of the heat sink protruding from the edges of the PCB board are inserted in the opposite grooves of the folder. These grooves in the body of the case and the edges of the heatsink protruding from the floor plan of the PCB form the drawer sliding mechanism. It is the solution with protruding edges of the cooler, preferably in a symmetrical position, that is technologically simple. Folders for the appropriate number of removable modules are created in the body of the cabinet, and each folder is equipped with two parallel, oppositely located grooves into which the protruding edges of the cooler fit.
Pojem šírka v tomto spise prednostne pomenováva rozmer, ktorý je priečne orientovaný k smeru zasúvania a vysúvania vyberateľného modulu v skrini.The term width in this document preferably refers to the dimension that is transversely oriented to the direction of insertion and extraction of the removable module in the cabinet.
V inom vyhotovení môže byť zásuvkové vedenie pero/drážka na vedenie chladiča v telese skrine vytvorené opačne a to tak, že v protiľahlých hranách chladiča sú vytvorené rovnobežné drážky, do ktorých zapadá pero vyčnievajúce z priečinka telesa skrine.In another embodiment, the tongue/groove socket line for guiding the cooler in the body of the cabinet can be created in the opposite way, in such a way that parallel grooves are created in the opposite edges of the cooler, into which the tongue protruding from the pocket of the body of the cabinet fits.
Ak vyberateľný modul má jeden chladič, bude vhodné, ak je umiestnený v stredovej zóne PCB dosky, teda približne v stredovej tretine alebo v stredovej štvrtine dĺžky PCB dosky, čím sa dosiahne vyváženie uloženia a ľahký priebeh zasúvania a vysúvania vyberateľného modulu. Je tiež možné usporiadanie, kedy je elektronický prvok umiestnený menej symetricky a chladič s väčšou pôdorysnou plochou, ako je pôdorys príslušného elektronického prvku, je orientovaný tak, aby sa dosiahla väčšia symetria stredu chladiča k celému pôdorysu vyberateľného modulu. Zároveň sa základná technická myšlienka predloženého technického riešenia dodrží aj pri vyhotovení, kedy má vyberateľný modul viacero chladičov a len jeden alebo len niektoré sú využité na vytvorenie zásuvkového mechanizmu. Napríklad súčiastka s podstatne menším vývojom tepla môže byť vybavená menším chladičom, ktorý nepresahuje cez bočné okraje PCB dosky a chladič na hlavnom elektronickom prvku bude vyhotovený na vytvorenie zásuvkového mechanizmu, teda bude vybavený perom a/alebo drážkou na zasunutie do telesa skrine s príslušným tvarovým vedením (drážka a/alebo pero).If the removable module has one heatsink, it will be convenient if it is located in the central zone of the PCB board, that is, approximately in the middle third or in the middle quarter of the length of the PCB board, which will achieve the balance of the storage and the easy process of inserting and removing the removable module. An arrangement is also possible where the electronic element is placed less symmetrically and the cooler with a larger footprint than the footprint of the respective electronic element is oriented in such a way as to achieve greater symmetry of the center of the cooler to the entire footprint of the removable module. At the same time, the basic technical idea of the presented technical solution is also observed when the removable module has several coolers and only one or only some of them are used to create a drawer mechanism. For example, a component with significantly less heat development can be equipped with a smaller cooler that does not extend beyond the side edges of the PCB board, and the cooler on the main electronic element will be designed to create a plug-in mechanism, i.e. it will be equipped with a tongue and/or groove to be inserted into the body of the cabinet with the appropriate shaped guide (groove and/or tongue).
Ak sú na jednom vyberateľnom module viaceré chladiče prispôsobené na vedenie v telese skrine, je výhodné, ak sú všetky vedené v jednej drážke, ale vo všeobecnosti a pri väčších hrúbkach chladičov, môžu byť vytvorené aj viacnásobné drážky.If several heatsinks are adapted to be guided in the body of the cabinet on one removable module, it is advantageous if they are all guided in one groove, but in general and with larger thicknesses of the coolers, multiple grooves can also be created.
Ak sú perá na bočných stranách chladiča vytvorené frézovaním, môže sa ich presná poloha v rámci bočnej steny zvoliť tak, aby spojnica medzi perami prechádza ťažiskovou rovinou alebo priamo ťažiskom celého vyberateľného modulu. Tým sa dosiahne statické vyváženie vyberateľného modulu a uľahčí jeho vysúvanie a zasúvanie bez problémov s krížením a zasekávaním. Presné určenie polohy pera oproti ťažisku celého vyberateľného modulu (vrátane hmotnosti samotného chladiča) môže byť optimalizované aj pri inom vyhotovení línie styku pero/drážka.If the tongues on the sides of the cooler are created by milling, their exact position within the side wall can be chosen so that the joint between the tongues passes through the center of gravity plane or directly through the center of gravity of the entire removable module. This achieves the static balance of the removable module and makes it easier to extend and retract it without crossing and jamming problems. The exact determination of the position of the tongue relative to the center of gravity of the entire removable module (including the weight of the cooler itself) can be optimized even with a different design of the tongue/groove contact line.
Predložené technické riešenie je použiteľné pri ľubovoľných vyberateľných moduloch s aspoň jedným elektronickým prvkom, ako je napríklad jednodoskový počítač (SBC), systém na čipe (SoC), procesor (CPU/GPU) alebo pamäťový modul. Elektronický prvok je na PCB doske prispájkovaný alebo zasunutý v sokete a na hornej ploche je pripevnený hliníkový chladič. Pri SBC bude zvyčajne dĺžka modulu, a teda aj dĺžka PCB dosky presahovať trojnásobok šírky SBC, resp. šírky PCB dosky. Na pripojenie chladiča k hornej ploche elektronického prvku sa využijú známe spôsoby pripojenia, napríklad mechanické prichytenie pomocou skrutiek, klipov a podobne, výhodne s využitím teplovodivej pásky alebo teplovodivého tmelu.The presented technical solution is applicable to any removable modules with at least one electronic element, such as a single board computer (SBC), a system on a chip (SoC), a processor (CPU/GPU) or a memory module. The electronic element is soldered on the PCB board or inserted in a socket, and an aluminum heatsink is attached to the upper surface. With SBC, the length of the module and thus the length of the PCB board will usually exceed three times the width of the SBC, or width of the PCB board. To connect the cooler to the upper surface of the electronic element, known methods of connection are used, for example, mechanical attachment using screws, clips and the like, preferably with the use of heat-conducting tape or heat-conducting sealant.
Vyberateľný modul bude mať zvyčajne PCB dosku osadenú z jednej strany, ale PCB doska môže byť osadená aj z oboch strán, pričom je výhodné, aby elektronické prvky s chladičom, ktorý tvorí vedenie vyberateľného modulu, boli len na jednej strane PCB dosky.A removable module will usually have a PCB board mounted on one side, but the PCB board can be mounted on both sides, and it is preferred that the electronic elements with the heatsink that forms the wiring of the removable module are only on one side of the PCB board.
Pôdorysný tvar chladiča bude najmä štvoruholníkový alebo obdĺžnikový, ale môže byť v podstate ľubovoľný, pričom bude mať vytvorené protiľahlé, rovnobežné strany určené na styk s telesom skrine.The floor plan shape of the cooler will mainly be quadrangular or rectangular, but it can be essentially arbitrary, while it will have opposite, parallel sides intended for contact with the body of the cabinet.
V jednom z výhodných vyhotovení je teleso skrine vytvorené z hliníkových plátov a/alebo profilov, ktoré sú vybavené drážkami na vedenie chladičov. Skriňa môže byť zložená z dvoch platní, ktorých vzájomná vzdialenosť je pevne určená dvomi bočnými stenami. Priečinky v telese skrine sú definované dvojicou drážok v platni. Drážky sú rovnobežné a majú profil, ktorý s voľou zodpovedá hrúbke výstupkov na bočných stranách chladiča. Platne môžu mať otvory na zlepšenie prúdenia vzduchu do jednotlivých priečinkov. Pri šírení tepla z elektronických prvkov na vyberateľných moduloch je dôležitý styk okrajov chladiča s priehradkami, odkiaľ sa teplo následne šíri do celého telesa skrine. Pritom sa okraje PCB dosky nachádzajú voľne v priestore priečinka bez dotyku s telesom skrine. V kontakte sú pripojovacie konektory modulu.In one of the advantageous versions, the cabinet body is made of aluminum sheets and/or profiles, which are equipped with grooves for guiding coolers. The cabinet can be composed of two plates, the mutual distance of which is firmly determined by two side walls. The folders in the body of the cabinet are defined by a pair of grooves in the plate. The grooves are parallel and have a profile that loosely corresponds to the thickness of the protrusions on the sides of the cooler. The plates may have holes to improve air flow to individual folders. When spreading heat from electronic elements on removable modules, the contact of the edges of the cooler with the partitions is important, from where the heat subsequently spreads to the entire body of the cabinet. At the same time, the edges of the PCB board are located freely in the space of the folder without touching the body of the cabinet. The connection connectors of the module are in contact.
S cieľom zjednodušiť zasúvanie vyberateľného modulu môže byť vôľa v drážke zväčšená nad rozmer presahujúci 2 mm. Aby sa následne zabezpečila koncová poloha vyberateľného modulu, môže byť v koncovej polohe vôľa podstatne menšia. To sa môže dosiahnuť premenlivou šírkou drážky a/alebo premenlivou hrúbkou pera. V inom vyhotovení sa môže koncová poloha zabezpečiť pomocou aretačného prvku, výhodne napríklad pomocou plochej pružiny, ktorá je pripevnená pri konci drážky a pritláča pero k protiľahlej ploche drážky.In order to simplify the insertion of the removable module, the clearance in the slot can be increased to a dimension exceeding 2 mm. In order to subsequently ensure the end position of the removable module, the clearance can be significantly smaller in the end position. This can be achieved by variable groove width and/or variable pen thickness. In another embodiment, the end position can be ensured by means of a locking element, preferably by means of a flat spring, which is attached to the end of the groove and presses the tongue against the opposite surface of the groove.
Na začiatku dráhy môžu mať drážky krátke zošikmené rozšírenie, ktoré uľahčuje navedenie pera do drážky. Zošikmený môže byť aj začiatok pera.At the beginning of the track, the grooves may have a short slanted extension to facilitate the guide of the pen into the groove. The beginning of the pen can also be slanted.
Dôležitou výhodou predloženého technického riešenia je jednoduchá konštrukcia s výborným odvodom tepla priamo z chladiča elektronického prvku do telesa skrine, ktoré má relatívne veľkú teplovýmennú plochu s okolím. Zasúvanie vyberateľného modulu do skrine je pritom jednoduché, nevyžaduje si samostatné zapájanie teplovodivých ciest. Výhodou je tiež odľahčenie PCB dosky od mechanického namáhania a vibrácií pri zasúvaní a vysúvaní vyberateľného modulu, na prenos síl sa využije relatívne najmasívnejšia a pritom kovová súčiastka vyberateľného modulu, teda chladič.An important advantage of the presented technical solution is a simple construction with excellent heat dissipation directly from the cooler of the electronic element to the cabinet body, which has a relatively large heat exchange surface with the surroundings. Inserting the removable module into the cabinet is easy, it does not require separate connection of heat-conducting paths. The advantage is also the relief of the PCB board from mechanical stress and vibrations during the insertion and extraction of the removable module, the relatively massive and at the same time metal part of the removable module, i.e. the cooler, is used to transfer forces.
Prehľad obrázkov na výkresochOverview of images on drawings
Technické riešenie je bližšie vysvetlené pomocou obrázkov 1 až 9. Vyobrazená mierka jednotlivých prvkov na PCB doske, tvar a počet priečinkov, relatívne rozmery drážok k celkovej veľkosti telesa skrine sú len príkladmi a nemajú byť vysvetľované ako znaky obmedzujúce rozsah ochrany.The technical solution is explained in more detail with the help of figures 1 to 9. The depicted scale of individual elements on the PCB board, the shape and number of folders, the relative dimensions of the grooves to the total size of the cabinet body are only examples and should not be interpreted as signs limiting the scope of protection.
Na obrázku 1 je znázornený čiastočný prierez vyberateľným modulom v mieste jednodoskového počítača s chladičom pri usporiadaní, kedy šírka chladiča prevyšuje šírku PCB dosky. Následne na obrázku 2 je príklad z obrázka 1 zobrazený v pohľade zo strany pripojovacieho konektora.Figure 1 shows a partial cross-section of a removable module in place of a single-board computer with a heatsink in an arrangement where the width of the heatsink exceeds the width of the PCB board. Subsequently, in Figure 2, the example from Figure 1 is shown in a view from the side of the connection connector.
Na obrázku 3 je pôdorysný pohľad na vyberateľný modul s jedným jednodoskovým počítačom, kde vyberateľný modul je najskôr v hornej časti obrázka znázornený vo vybranej polohe a následne v dolnej časti obrázka ako zasunutý v pracovnej polohe. Šípka vyznačuje smer zasúvania vyberateľného modulu do skrine.Figure 3 is a plan view of a removable module with one single board computer, where the removable module is first shown in the selected position in the upper part of the figure and then in the lower part of the figure as inserted in the working position. The arrow indicates the direction of insertion of the removable module into the cabinet.
Obrázok 4 znázorňuje pohľad na platňu skrine s otvormi na podporu chladenia, pričom v skrini je pre prehľadnosť zasunutý len jeden vyberateľný modul. Poloha chladiacich otvorov je zvolená tak, aby sa popri hornej ploche chladiča vytvoril priečny kanál na vedenie vzduchu.Figure 4 shows a view of the cabinet plate with holes to support cooling, while only one removable module is inserted in the cabinet for clarity. The position of the cooling holes is chosen in such a way that a transverse channel for air conduction is created next to the upper surface of the cooler.
Obrázok 5 zobrazuje vyhotovenie, kde v bočných stenách chladiča sú vytvorené drážky, do ktorých zapadá pero z medi nalisované do drážok telesa skrine.Figure 5 shows an embodiment where grooves are formed in the side walls of the cooler, into which a copper tongue pressed into the grooves of the body of the cabinet fits.
Na obrázku 6 je schematicky znázornené vyhotovenie, kde drážka v telese skrine má šírku zodpovedajúcu hrúbke chladiča.Figure 6 shows a schematic representation where the groove in the body of the case has a width corresponding to the thickness of the cooler.
Obrázok 7 znázorňuje teleso skrine zostavené z viacerých rovnakých hliníkových profilov, ktoré pri extrúzii majú priamo vytvorenú drážku na vedenie chladiča.Figure 7 shows the body of the cabinet assembled from several identical aluminum profiles, which, during extrusion, have a directly formed groove for guiding the cooler.
Obrázok 8 vyobrazuje umiestnenie plochej pružiny na zachytenie chladiča v koncovej polohe vyberateľného modulu pri pohľade kolmo do drážky. V hornej časti je pohľad kolmo na plochu telesa skrine s drážkou a v spodnej časti obrázka je čiastočný rezový pohľad v rovine A-A, ktorá prechádza cez plochú pružinu v mieste jej dotyku s perom.Figure 8 shows the location of the flat spring to catch the heatsink in the end position of the removable module when viewed perpendicular to the slot. At the top is a view perpendicular to the surface of the housing body with a slot, and at the bottom of the image is a partial sectional view in the A-A plane that passes through the flat spring at the point of its contact with the spring.
Obrázok 9 znázorňuje teleso skrine zostavené z viacerých rovnakých hliníkových profilov, ktoré pri extrúzii majú priamo vytvorenú drážku na vedenie celej hrúbky chladiča.Figure 9 shows the body of the cabinet assembled from several identical aluminum profiles, which during extrusion have a groove directly created to guide the entire thickness of the cooler.
Príklady uskutočneniaImplementation examples
Príklad 1Example 1
V tomto príklade podľa obrázkov 1a 4 je skriňa 5 vyhotovená z dvoch hliníkových platní a dvoch hliníkových bočných stien, ktoré určujú vzájomnú vzdialenosť platní.In this example, according to Figures 1 and 4, the cabinet 5 is made of two aluminum plates and two aluminum side walls, which determine the mutual distance between the plates.
Vyberateľný modul 1 má PCB dosku 2, ktorej šírka je menšia, ako je vzájomná vzdialenosť vnútorných povrchov platní. Na vyberateľnom module 1 je elektronický prvok 3, v tomto príklade jednodoskový počítač Raspberry Pi CM4. Na hornom povrchu elektronického prvku 3 je pripojený chladič 4 z hliníkového profilu.The removable module 1 has a PCB board 2, the width of which is smaller than the distance between the inner surfaces of the plates. On the removable module 1 is an electronic element 3, in this example a Raspberry Pi CM4 single-board computer. On the upper surface of the electronic element 3, a cooler 4 made of an aluminum profile is attached.
Chladič 4 má obdĺžnikový pôdorys a hornú stranu má vybavenú rebrovaním. Šírka chladiča 4 je väčšia ako šírka PCB dosky 2, na oboch stranách chladiča 4, ktoré vyčnievajú z pôdorysu PCB dosky 2, je vytvorený výstupok, v tomto príklade v podobe vyfrézovaného pera 7. Hrúbka pera 7 s vôľou zodpovedá šírke drážky 6 tak, aby sa zabezpečilo hladké vedenie pera 7 v drážke 6 bez priečenia a bez potreby nadmerného úsilia pri zasúvaní a vysúvaní vyberateľného modulu 1 zo skrine 5. V tomto príklade je v pôdoryse chladiča 4 vyfrézovaná priehlbina, ktorá umožňuje napojenie anténového konektora na jednodoskovom počítači.Cooler 4 has a rectangular floor plan and the upper side is equipped with ribs. The width of the cooler 4 is greater than the width of the PCB board 2, on both sides of the cooler 4, which protrude from the floor plan of the PCB board 2, a protrusion is created, in this example in the form of a milled tongue 7. The thickness of the tongue 7 with clearance corresponds to the width of the groove 6 so that smooth guidance of the pen 7 in the groove 6 was ensured without crossing and without the need for excessive effort when inserting and withdrawing the removable module 1 from the cabinet 5. In this example, a recess is milled in the floor plan of the cooler 4, which allows the connection of the antenna connector on a single-board computer.
V platniach sú vytvorené rovnobežne vedené drážky 6. V tomto príklade sú drážky 6 vytvorené od okraja platne do polohy, v ktorej koniec drážky 6 tvorí doraz pre koncovú polohu vyberateľného modulu 1. Na začiatku majú drážky 6 krátke zošikmenie, ktoré uľahčuje navedenie pera 7 do drážky 6. Zošikmenie je vytvorené v oboch smeroch, teda drážka 6 má na začiatku svojej dráhy väčšiu šírku a tiež má väčšiu hĺbku.Parallel grooves 6 are formed in the plates. In this example, the grooves 6 are formed from the edge of the plate to a position in which the end of the groove 6 forms a stop for the end position of the removable module 1. At the beginning, the grooves 6 have a short slant, which makes it easier to guide the pen 7 into grooves 6. The bevel is created in both directions, that is, the groove 6 has a greater width at the beginning of its path and also has a greater depth.
Ako je znázornené na obrázku 3, vyberateľný modul 1 sa zasúva dovnútra skrine 5 tak, že najskôr nemá vedenie v skrini 5. Po zasunutí vyberateľného modulu 1 do hĺbky zodpovedajúcej polohe okraja chladiča 4 sa obe perá 7 vsunú do protiľahlých drážok 6 a celý vyberateľný modul 1 tým získa mechanické vedenie. Po zasunutí vyberateľného modulu 1 do koncovej pracovnej polohy je celý vyberateľný modul 1 vedený okrajmi chladiča 4 a tieto miesta styku vytvárajú teploprenosný most na odvod tepla do telesa skrine 5.As shown in Figure 3, the removable module 1 is inserted into the cabinet 5 so that it first has no wiring in the cabinet 5. After inserting the removable module 1 to a depth corresponding to the position of the edge of the heatsink 4, both tongues 7 are inserted into the opposite grooves 6 and the entire removable module 1 team gains mechanical leadership. After inserting the removable module 1 into the final working position, the entire removable module 1 is guided by the edges of the cooler 4, and these points of contact create a heat transfer bridge for heat removal to the cabinet body 5.
Hliníkové platne tvoriace základ skrine 5 majú sériu pozdĺžne vedených vetracích otvorov, ktoré sú umiestnené mimo drážok 6. V tomto príklade je pre každý vyberateľný modul 1 určená dvojica vetracích otvorov na každej hliníkovej platni, pričom tieto otvory sú umiestnené protiľahlo, čím sa vytvorí kanál na priečne obtekanie vzduchu popri PCB doske 2 a najmä popri hornej ploche chladiča 4.The aluminum plates forming the base of the cabinet 5 have a series of longitudinally guided ventilation holes, which are located outside the grooves 6. In this example, for each removable module 1, a pair of ventilation holes is determined on each aluminum plate, and these holes are located opposite each other, creating a channel for transverse flow of air past the PCB board 2 and especially past the upper surface of the cooler 4.
Príklad 2Example 2
V tomto príklade podľa obrázka 5 je styk pera 7 a drážky 6 vytvorený opačne ako v príklade 1. Pero 7 je na strane skrine 5 a drážka 6 je vyfrézovaná do protiľahlých bočných strán chladiča 4. Pero 7 je v tomto príklade vyrobené z medeného pásu, ktorý je nalisovaný do telesa skrine 5.In this example, according to Figure 5, the contact between the tongue 7 and the groove 6 is created in the opposite way as in example 1. The tongue 7 is on the side of the case 5 and the groove 6 is milled into the opposite sides of the cooler 4. In this example, the tongue 7 is made of a copper strip, which is pressed into the cabinet body 5.
Príklad 3Example 3
V tomto príklade podľa obrázka 6 má drážka 6 v telese skrine 5 väčšiu šírku, ktorá s voľou zodpovedá hrúbke chladiča 4. Bočné steny chladiča 4 vyčnievajúce z pôdorysu PCB dosky 2 tým priamo tvoria pero 7.In this example, according to Figure 6, the groove 6 in the body of the case 5 has a larger width, which corresponds with the clearance to the thickness of the cooler 4. The side walls of the cooler 4 protruding from the floor plan of the PCB board 2 thus directly form the tongue 7.
Príklad 4Example 4
Skriňa 5 podľa obrázka 7 je vytvorená z viacerých opakujúcich sa rovnakých hliníkových extrudovaných profilov, ktoré sú pospájané do zostavy podľa požadovaného počtu priečinkov. Profil má vytvorenú drážku 6, do ktorej zapadá pero 7 vytvorené na hranách chladiča 4.The cabinet 5 according to Figure 7 is made of several repeating identical aluminum extruded profiles, which are joined into an assembly according to the required number of folders. The profile has a formed groove 6 into which the tongue 7 formed on the edges of the cooler 4 fits.
Príklad 5Example 5
Na zmenšenie vôle vedenia pera 7 v drážke 6 v mieste koncovej pracovnej polohy vyberateľného modulu 1 môže mať drážka 6 premenlivú šírku alebo môže byť drážka 6 doplnená plochou pružinou, ako je znázornené na obrázku 8. Plochá pružina pritláča pero 7 k povrchu drážky 6 a zároveň zaisťuje koncovú polohu vyberateľného modulu 1.To reduce the play of the guide of the pen 7 in the groove 6 in the place of the final working position of the removable module 1, the groove 6 can have a variable width or the groove 6 can be supplemented with a flat spring, as shown in Figure 8. The flat spring presses the pen 7 against the surface of the groove 6 and at the same time secures the end position of removable module 1.
Príklad 6Example 6
Skriňa 5 podľa obrázka 9 je vytvorená z viacerých opakujúcich sa rovnakých hliníkových extrudovaných profilov, ktoré sú pospájané do zostavy podľa požadovaného počtu priečinkov. Profil má vytvorenú drážku 6, do ktorej zapadá celá hrúbka chladiča 4.The cabinet 5 according to Figure 9 is made of several repeating identical aluminum extruded profiles, which are joined into an assembly according to the required number of folders. The profile has a groove 6, into which the entire thickness of the cooler 4 fits.
Priemyselná využiteľnosťIndustrial applicability
Priemyselná využiteľnosť je zrejmá. Podľa tohto technického riešenia je možné priemyselne a opakovane vyrábať a používať usporiadanie na chladenie elektronického prvku na PCB doske vyberateľného modulu v skrini. Riešenie je využiteľné najmä pri zostavovaní počítačového klastra s možnosťou škálovania počtu zásuvných vyberateľných modulov podľa potrieb zákazníka.The industrial applicability is obvious. According to this technical solution, it is possible to industrially and repeatedly manufacture and use an arrangement for cooling an electronic element on a PCB board of a removable module in a cabinet. The solution can be used especially when setting up a computer cluster with the possibility of scaling the number of plug-in removable modules according to the customer's needs.
Zoznam vzťahových značiek a skratiekList of relation marks and abbreviations
- vyberateľný modul- removable module
- PCB doska- PCB board
- elektronický prvok- electronic element
- chladič- cooler
- skriňa- wardrobe
- drážka- groove
- pero- pen
PCB - doska plošných spojovPCB - printed circuit board
SBC- jednodoskový počítačSBC- single board computer
SoC- systém na čipe CPU/GPU - procesorSoC - system on a chip CPU/GPU - processor
Claims (17)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SK50049-2022U SK9726Y1 (en) | 2022-07-06 | 2022-07-06 | Arrangement for cooling the electronic element on the PCB board of the removable module in the rack |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SK50049-2022U SK9726Y1 (en) | 2022-07-06 | 2022-07-06 | Arrangement for cooling the electronic element on the PCB board of the removable module in the rack |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SK500492022U1 SK500492022U1 (en) | 2022-11-10 |
SK9726Y1 true SK9726Y1 (en) | 2023-03-29 |
Family
ID=83995763
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SK50049-2022U SK9726Y1 (en) | 2022-07-06 | 2022-07-06 | Arrangement for cooling the electronic element on the PCB board of the removable module in the rack |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SK (1) | SK9726Y1 (en) |
-
2022
- 2022-07-06 SK SK50049-2022U patent/SK9726Y1/en unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
SK500492022U1 (en) | 2022-11-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11089716B2 (en) | Cage with an attached heatsink | |
US8027162B2 (en) | Liquid-cooled electronics apparatus and methods of fabrication | |
US9402332B2 (en) | Heat dissipative air guide | |
US8587943B2 (en) | Liquid-cooling memory modules with liquid flow pipes between memory module sockets | |
US9936607B2 (en) | Fabricating cooled electronic system with liquid-cooled cold plate and thermal spreader | |
US8730670B1 (en) | Embossed heat spreader | |
CN104541226B (en) | Server memory cooling device | |
KR100608958B1 (en) | Cooling device and electronic appliance internally mounting the same | |
US5329425A (en) | Cooling system | |
US6272016B1 (en) | Avionics rack with external electronics module | |
US9253923B2 (en) | Fabricating thermal transfer and coolant-cooled structures for cooling electronics card(s) | |
CN105338790B (en) | System and method for passive cooling of components within an electrical device | |
US20170347486A1 (en) | Single ended cooling module rows and assemblies for thermal management of in-line memory modules | |
KR20110128755A (en) | Liquid coolant conduit secured in an unused socket for memory module cooling | |
KR20180061271A (en) | Multi-level oscillating heat pipe implementation in electronic circuit card module | |
US8345426B2 (en) | Guide system for a card module | |
CN111712109B (en) | Modular liquid cooling device and liquid cooling system | |
US10881030B1 (en) | Electrical and liquid cooling midplane | |
SK9726Y1 (en) | Arrangement for cooling the electronic element on the PCB board of the removable module in the rack | |
US20190035709A1 (en) | Electronic modules | |
CN108633238B (en) | Heat dissipation device for two oppositely-inserted printed boards | |
US11665857B2 (en) | Heat sink assembly for an electrical connector assembly | |
DE102005035387B4 (en) | Heatsink for a module pluggable into a slot in a computer system, and module, system and computer with the same and method for cooling a module | |
US20090284931A1 (en) | Nested fin integral heat sink assembly for multiple high power electonic circuit board modules | |
TWI829564B (en) | Cooling module that can move and adjust the contact position of the heat source |