TW201115102A - Cooled electronic module with pump-enhanced, dielectric fluid immersion-cooling - Google Patents

Cooled electronic module with pump-enhanced, dielectric fluid immersion-cooling Download PDF

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cooling
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pump
dielectric fluid
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Levi A Campbell
Richard C Chu
Michael J Ellsworth Jr
Madhusudan K Iyengar
Robert E Simons
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Ibm
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Description

201115102 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於熱傳遞機制，且更特定而言係關於用於移 除由或多個電子器件產生的熱之冷卻裝置、冷卻電子模 組及其製造方法。更特定而言，本發明係關於具有一或多 個生熱電子器件之泵加強電介質流體浸潰冷卻之冷卻裝置 及冷卻電子模組。 【先前技#i】 眾所周知，操作電子器件產生熱。貞自器件移除此熱以 便使器件接面溫度維持於所要限值内，未能有效地移除熱 導致增二之器件溫度而潛在導致熱失控條件。電子工 業中之右干趨勢已組合為增加熱管理(包括電子器件之熱 多示）之重要杜’包括傳統上並不太關注熱管理之技術（諸 如’ CMOS)。詳言之，對更快且更密集地封裝之電路的需 要已對熱管理之重要性產生直接影響。首先，功率耗散， 且因此熱產生，隨著器件操作頻率增大而增大。第二，增 大^喿作頻率在較低时接面溫度下可為可能的。另外: 隨著愈來愈多之器件封裝於單一 曰曰月上’熱通量（瓦特/平 方公分）增大，從而導致自給定大 <日曰片或模組移除更 夕功率之需要D此等趨勢已纟人良 枝勢已組。為建立其中僅藉由傳統氣 冷式方法（诸如，藉由使用具有 私為μA ’ ”、、目或蒸氣腔室之氣冷式 放…片）自現代器件移除熱不再合 A姑淋卞為要的應用。此等氣 冷技術在其自具有高功率密度 面固有地受到限制〆 ②件吸取熱之能力方 148677.doc 201115102 冷卻當前及未來之高熱負載、高熱通量電子器件的需要 因此要求開發使用液體冷卻之更有效的熱管理技術。各種 類型之液態冷卻劑提供不同冷卻能力。舉例而言，與諸如 水或其他含水流體之液體相比較，諸如致冷劑或其他電介 質液體（例如，碳氟化合物液體）之流體展現較低熱傳導率 及比熱性質。然而，電介質液體具有一優點，即可在無不 利影響（諸如腐蝕或電短路）的情況下使電介質液體與電子 器件及其互連線直接實體接觸。諸如水或其他含水流體之 其他冷卻液體與電介質流體相比較展現極佳之熱傳導率及 比熱。然而，必須防止水基冷卻劑與電子器件及互連線實 體接觸，此係由於若接觸則报可能導致腐蝕及電短路問 題。 【發明内容】 在一態樣中，藉由提供一種用於促進一生熱電子器件之 冷郃的冷郃裝置來克服先前技術之缺點，並提供額外優 點。該冷卻裝置包括一外殼，該外殼經組態以至少部分圍 繞該待冷卻之電子器件且形成—密封隔室。另夕卜電介質 流體係存放於該密封隔室内，且該待冷卻之電子器件至少 部分浸潰於該電介質流體内。至少―栗亦安置於該密封隔 室内’用於主動以及存放於該密封隔室内之電介質流體朝 向該待冷卻之電子器件以促進對該電子器件之冷卻。 在另-態樣中，提供一種冷卻電子模組，其包括一基板 及安置於該基板上方之-待冷卻之電子器件。該模組進— 步包括用於冷卻該電子器件之—冷卻裝置。該冷卻裝置包 148677.doc 201115102 括.—外殼，其經組態以至少部分圍繞該電子器件且形成 一密封隔室；及電介質流體，其存放於該密封隔室内，其 中及电子器件係至少部分浸潰於該電介質流體内。至少一 f亦安置於該密封隔室内’用於主動纽存放於該密封隔 室内之電介質流體朝向該待冷卻之電子器件以促進對該電 子器件之冷卻。 在又一態樣中，提供一種製造一冷卻電子模組之方法。 該方法包括：繞一待冷卻之電子器件緊固一外殼，該外殼 經組態以至少部分圍繞該待冷卻之電子器件且形成一密$ 隔室；將電介質流體存放於該密封隔室内，其中該待冷卻 之電子器件係至少部分浸潰於該電介質流體内；將至少一 泵安置於該密封隔室内，用於主動泵汲存放於該密封隔室 内之電介質流體朝向該待冷卻之電子器件以促進對該電子 器件，冷卻’纟中該至少—泵包含至少—衝射冷卻浸潰式 泵，該s少-衝射冷卻浸潰式泉安置於該密封隔室内，經 組態以主動泵汲自該密封隔室之一下部區抽汲的電介質流 體朝向該待冷卻之電子器件；及提供在該密封隔室之一上 部部分中延伸至該密封隔室中之複數個冷凝器翼片該複 數個冷凝器翼片促進對上升至該密封隔室之該上部部分的 電介質流體蒸氣的冷卻；及提供一液冷式冷板或一氣冷式 散熱片中的一者，其麵接至與該複數個冷凝器翼片熱接觸 之該外殼之一頂壁，用於冷卻該複數個冷凝器翼片。 另外’可藉由本發明之技術實現額外特徵及優點。本發 明之其他實施例及態樣在本文中予以詳細描述且被視為所 148677.doc 201115102 · 主張之本發明的一部分。 【實施方式】 在本說明書結束時在申請專利範圍中特別指出並清楚地 主張被視為本發明之標的物。本發明之前述及其他目標、 特徵及優點結合隨附圖式而自以下詳細描述顯而易見。 如本文中所使用，術語「電子機櫃」、「機櫃裝配式電子 設備」及「機櫃單元」可互換使用，且除非另有規定，否 則包括具有電腦系統或電子系統之一或多個生熱組件的任 何外殼、框帛、機櫃、隔室、刀鋒飼服器系統等，且可為 (例如）具有高端處理能力、中端處理能力及低端處理能力 的獨立電腦處理器。在-實施例中，電子機櫃可包含多個 電子子系統或抽屜，該等電子子系統或抽屜各自具有安置 於其中之需要冷卻的一或多個生熱組件。「電子子系統」 係指其中安置有一或多個生熱電子器件的任何子外殼、刀 鋒飼服器、書籍、抽屜、節點、隔室等。電子機檀n 電子子系統相對於電子機櫃可為活動的或固定的，其中機 植裝配式電子抽屜及刀鋒架構飼服器系統⑻_咖⑽ system)之刀鋒舰器為待冷卻之電子機櫃之子系統的兩個 實例。 電子盗件」係指（例如）需要冷卻之電腦系統或其他電 =單元的任何生熱電子器件。作為實例，一電子器件可包 ^待冷卻之一或多個積體電路晶粒（或晶片)及/或其他電^ 器件’包括-或多個處理器晶片、記憶體晶片及記憶體支 援晶片。作為另一實例，電子器件可包含-或多個裸晶粒 148677.doc 201115102 或安置於共同載體上之一或多個已封裝晶粒。如本文中所 使用，「主要生熱組件」係指電子子系统内之主要生熱電 r件而人要生熱組件」係指電子子系統之與待冷卻 之主要生熱組件相比產生較少熱的電子器件。舉例而言， 「主要生熱晶粒」係指生熱電子器件内之包含主要及次要 ^熱晶粒之主要生熱晶粒或晶片（處理器晶粒為一實例）。 「次要生熱晶粒」係指多晶粒電子器件之與其主要生熱晶 粒相比產生較少熱之晶粒（記憶體晶粒及記憶體支援晶粒 為待冷卻之次要晶粒的實例）。作為一實例，一生熱電子 器件可於共同載體上包含多個主要生熱裸晶粒及多個次要 生熱晶粒。另夕卜術語「冷板」係指其中形成有用於使冷 卻劑流動通過之-或多個通道或過道的任何導熱結構。此 外’「冶金結合」在本文中通常係指兩個組件以任何手段 溶接、銅焊或焊接在一起。 如本文中所使用，「液液熱交換器」可包含(例如)兩個 或兩個以上冷卻劑流路，該等冷卻劑流路由彼此熱接觸或 機械接觸之導熱管道（諸如，銅管道或其他管道）形成。在 不偏離本文中所揭示之本發明之料的情況下，液液熱交 換器之大小、組態及構造可改變。另外，「資料中心」係 指含有待冷卻之-或多個電子機櫃的電腦裝備。作為一特 定實例，資料中心可包括一或多列機櫃裝配式計算單元 (諸如’伺服器單元）。 設施冷卻劑及系、統冷卻劑之—實例為水'然而，本文中 所揭示之冷卻概念易於經調適以在設施側上及/或系統側 148677.doc 201115102 上與其他類型冷卻劑一起使用。舉例而言，該等冷卻劑中 之一或多者可包含鹽水、碳氟化合物液體、液態金屬或其 他類似冷卻劑或致冷劑，同時仍保持本發明之優點及獨特 特徵。 下文參看並未按比例繪製以促進理解之圖式，其中貫穿 不同圖使用之相同參考數字指定相同或類似組件。 圖1描繪先前技術中典型之氣冷式資料中心ι00之高架地 板佈局，其十多個電子機櫃110安置成一或多個列。諸如 描繪於圖1中之資料中心可容置數百或甚至數千個微處理 器。在所說明之配置中，已冷凍之空氣自界定於房間之高 架地板140與底部地板或子地板165之間的供應空氣增壓室 (plenum)145經由打孔之地板磚ι6〇進入電腦房。冷卻空氣 經由電子機櫃之空氣入口侧120處之帶有百葉窗板之罩吸 入，且經由電子機櫃背部（亦即，空氣出口側13〇)排出。每 一電子機櫃110可具有一或多個空氣移動器件（例如，風扇 或吹風機）以提供強制之入口至出口之空氣流，從而冷卻 機櫃子系統内之電子器件。供應空氣增壓室145經由安置 於電腦裝備之「冷」走道（aisle)中之打孔地板轉16〇提供經 調節並冷卻之空氣至電子機櫃之空氣入口側。藉由亦安置 於資料中心100内之一或多個空氣調節單元15〇將經調節並 冷卻之空氣供應至增壓室145。在每一空氣調節單元15〇之 上部部分附近將室内空氣吸取至空氣調節單元15〇中。此 室内空氣可部分包含來自電腦裝備之「熱」走道的排出空 氣，該「熱」走道（例如）藉由電子機櫃11〇之對置的空氣出 148677.doc -10- 201115102 口側13 0來界定。 歸因於通過電子機櫃之不斷增大之氣流要求及典型資料 中心裝備内之空氣分配的限制，正將液基冷卻與習知空氣 冷卻加以組合。圖2至圖4說明資料中心實施之一實施例， 該資料中心實施使用液基冷卻系統，該冷卻系統具有耦接 至安置於電子機櫃内之高生熱電子器件的一或多個冷板。 圖2描繪資料中心之冷卻劑分配單元2〇〇之一實施例。冷 卻劑分配單元習知地為一大型單元，其佔用所稱之整個電 子框架。在冷卻劑分配單元2〇〇内為一功率/控制元件 212、一儲集器/膨脹箱213、一熱交換器214、一泵215(通 常附有冗餘之第二泵）、設施用水入口供應管216及出口供 應管217、經由耦接件220及管線222供應水或系統冷卻劑 至電子機櫃11 0的一供應歧管21 8，及經由管線223及耦接 件221自電子機櫃11〇接收水的一回流歧管219。每一電子 機櫃包括（在一實例中）電子機櫃之功率/控制單元23〇、多 個電子子系統240、系統冷卻劑供應歧管25〇，及一系統冷 卻劑回流歧管260。如圖所示，每一電子機櫃i 1〇安置於資 料中心之高架地板140上，其中管線222提供系統冷卻劑至 系統冷卻劑供應歧管250，且管線223促進系統冷卻劑自系 統冷卻劑回流歧管260之回流，該系統冷卻劑回流歧管26〇 安置於高架地板下方之供應空氣增壓室中。 在所說明實施例中，系統冷卻劑供應歧管250經由可撓 性軟管連接25 1提供系統冷卻劑至電子子系統之冷卻系統 (更特定而言，至其液冷式冷板），該等可撓性軟管連接hi 148677.doc 201115102 安置於供應歧管與機櫃内之各別電子子系統之間。類似 地，系統冷卻劑回流歧管260經由可撓性軟管連接261耗接 至電子子系統。在可撓性軟管25 1、26 1與個別電子子系統 之間的界面處可使用快速連接耦接件。作為實例，此等快 速連接耦接件可包含各種類型之市售耦接件，諸如可靖自 美國明尼蘇達州聖保羅的Colder Products公司或美國俄亥 俄州克利夫蘭的Parker Hannifin公司的彼等搞接件。 雖然未展示，但電子機櫃110亦可包括安置於其出氣口 側處之氣液熱交換器’該氣液熱交換器亦接收來自系統冷 卻劑供應歧管250之系統冷卻劑，並將系統冷卻劑回流至 系統冷卻劑回流歧管260。 圖3描繪電子子系統3 13之組件佈局之一實施例，其中一 或多個空氣移動器件3 11提供強制空氣流3丨5以冷卻電子子 系統313内之多個組件312。冷空氣經由子系統之前部331 吸入，且經由後部333排出。待冷卻之多個組件包括與（液 基冷卻系統之）液冷式冷板320耦接之多處理器模組，以及 與氣冷式散熱片耦接之多個記憶體模組33〇(例如，雙列直 插式記憶體模組（DIMM))陣列及多列記憶體支援模組 332(例如，DIMM控制模組ρ在所說明實施例中，記憶體 核組330及記憶體支援模組332部分排列於電子子系統3 13 之則部3 3 1附近’且部分排列於電子子系統3丨3之後部3 3 3 附近。又’在圖3之實施例中，記憶體模組33〇及記憶體支 援模組332由橫越電子子系統之空氣流315來冷卻。 所說明之液基冷卻系統進一步包括多個冷卻劑載運管， 148677.doc 201115102 該等管連接至液冷式冷板320且與液冷式冷板32〇流體連 通。該等冷卻劑載運管包含成組的冷卻劑載運管，其中每 一組包括（例如）一冷卻劑供應管3 4 〇、_橋接管3 4丨及一冷 卻劑回流管342。在此實例中，每一組管將液態冷卻劑提 供至（耦接至一對處理器模組之）一對串聯連接之冷板32〇。 冷卻劑經由冷卻劑供應管340流動至每—對中之第一冷板 中，且自第一冷板經由橋接管或管線341流動至該對中之 第二冷板’該橋接管或管線341可或可不導熱。冷卻劑自 該對中之第二冷板經由各別冷卻劑回流管342回流。 圖4更詳細描繪一替代電子子系統佈局，其包含八個處 理器模組，每一處理器模組具有與之耦接的一液基冷卻系 統之一各別液冷式冷板。該液基冷卻系統展示為進一步包 括：相關聯之冷卻劑載運管，該等冷卻劑載運管係用於促 進液態冷卻劑通過液冷式冷板；及一集管子總成，該集管 子總成係用於促進分配液態冷卻劑至液冷式冷板且自液冷 式冷板回流液態冷卻劑。作為特定實例，通過液基冷卻子 系統的液態冷卻劑為經冷卻且調節之水。 圖4為電子子系統或抽屜及單體冷卻系統之一實施例的 等角視圖。所描繪之平面伺服器總成包括一多層印刷電路 板’記憶體DIMM插槽及各種待冷卻之電子器件實體地電 附接至該多層印刷電路板。在所描繪之冷卻系統中，提供 一供應集管以將液態冷卻劑自單一入口分配至多個平行冷 卻劑流路中’且一回流集管將排出之冷卻劑自多個平行冷 卻劑流路收集至單一出口中。每一平行冷卻劑流路包括呈 148677.doc •13- 201115102 串列流動排列之一或多個冷板以促進冷卻與冷板機械且熱 耗接之一或多個電子器件。平行路徑之數目及串聯連接之 液冷式冷板之數目取決於（例如）所要器件溫度、可用冷卻 劑溫度及冷卻劑流動速率以及自每一電子器件耗散之總熱 負載。 更特定言之，圖4描繪一經部分組裝之電子子系統413及 耦接至待冷卻之主要生熱組件（例如，包括處理器晶粒）的 一經組裝之液基冷卻系統4 1 5。在此實施例中，電子系統 經組態用於（或組態為）電子機櫃之電子抽屜，且包括（例 如）支撐基板或平板405、複數個記憶體模組插槽410(未展 示記憶體模組（例如，雙列直插式記憶體模組））、多列記憶 體支援模組432(各自耦接有一氣冷式散熱片434)，及安置 於液基冷卻系統41 5之液冷式冷板420下的多處理器模組 (未繪示）。 除包括液冷式冷板420外，液基冷卻系統41 5亦包括多個 冷卻劑載運管，該等管包括與各別液冷式冷板420流體連 通之冷卻劑供應管440及冷卻劑回流管442。冷卻劑載運管 440、442亦連接至集管（或歧管）子總成450，該集管（或歧 管）子總成450促進液態冷卻劑至冷卻劑供應管之分配及液 態冷卻劑自冷卻劑回流管442的回流。在此實施例中，耦 接至較靠近電子子系統41 3之前部43 1之記憶體支援模組 432的氣冷式散熱片434在高度上短於耦接至在電子子系統 41 3之後部433附近的記憶體支援模组432的氣冷式散熱片 434'。此大小差用以容納冷卻劑載運管440、442，此係由 148677.doc -14- 201115102 於在此實施例中’集管子總成45〇處於電子抽屜之前部43 j 處’且多個液冷式冷板42〇處於在抽屜中間。 液基冷卻系統41 5包含包括多個（預組裝之）液冷式冷板 420之一預組態單體結構，該等液冷式冷板420經組態並以 隔開之關係安置以與各別生熱電子器件嚙合。在此實施例 中’每一液冷式冷板420包括一液態冷卻劑入口及一液態 冷卻劑出口以及一附接子總成（亦即，一冷板/負載臂總 成）°每一附接子總成用以將其各別液冷式冷板42〇耦接至 相關聯的電子器件以形成冷板及電子器件總成。在冷板之 側上提供對準開口（亦即’通孔）以在組裝過程期間收納對 準銷或疋位銷釘。另外’連接器（或導銷）包括於附接子總 成内，其促進附接子總成之使用。 如圖4中所示，集管子總成450包括兩個液體歧管，亦即 一冷卻劑供應集管452及一冷卻劑回流集管454，在一實施 例中，該兩者經由支架粞接在一起。在圖4之單體冷卻結 構中，冷卻劑供應集管452以流體連通方式冶金結合至每 一冷卻劑供應管440，而冷卻劑回流集管454以流體連通方 式冶金結合至每一冷卻劑回流管452。單一冷卻劑入口 45! • 及單一冷卻劑出口 453自集管子總成延伸，以耦接至電子 . 機櫃之冷卻劑供應及回流歧管（未繪示）。 圖4亦描缯預組態的冷卻劑載運管之一實施例。除冷卻 劑供應管440及冷卻劑回流管442之外’亦提供橋接管或管 線441以使（例如）一液冷式冷板之液態冷卻劑出口與另—液 冷式冷板之液態冷卻劑入口耦接，從而串聯連接流過冷板 148677.doc 201115102 之流體，#中該對冷板經由各別組冷卻劑供應管及回流管 而接收及回流液態冷卻劑。在一實施例令’冷卻劑供應管 440、橋接管441及冷卻劑回流管442各自為預組態的由導 熱材料（諸如銅或鋁）形成之半剛性管，且該等管分別以不 漏流體之方式銅嬋、焊接或熔接至集管子總成及/或液冷 式冷板。該等管經預組態以用於特定電子系統，以促進以 與該電子系統嚙合之關係安裝單體結構。 圖5描繪栗加強浸潰冷卻電子模組5〇〇之一實施例，系加 強浸潰冷卻電子模組5〇〇為生熱電子器件51〇(諸如，處理 器或其他積體電路晶粒）與液冷式冷板52〇(諸如，圖4之電 子子系統之上述液冷式冷板420)之間的結構界面及熱界 面。冷卻電子模組5〇〇包括形成外殼之部分的模組罩殼 530，該外殼經組態以至少部分圍繞待冷卻之電子器件51〇 且形成密封之不透流體之隔室531。如圖所示，電介質冷 卻劑532以及兩個衝射冷卻浸潰式泵535、536安置於密封 隔室531内。每一衝射冷卻浸潰式泵535、536包括：一入 口果管537’其安置為入口處於密封隔室之下部部分中以 用於將液態電介質流體抽汲至泵中；及一各別泵喷射嘴 538 ’其用於導引加壓之電介質流體朝向待冷卻之電子器 件’以促進對該電子器件之冷卻。作為特定實例，該等衝 射冷卻浸潰式泵可各自為由美國弗吉尼亞州漢普頓的 AdaptivEnergy，LLC供給之LPD-125液體泵。 外殼為殼樣組件，其使用螺栓或螺釘541及密封墊（或〇 形環）542附接至（例如）印刷電路板540，該密封墊542在外 148677.doc •16· 201115102 殼之下表面與該印刷電路板之上表面之間或者在外殼之下 表面與電子器件510直接耦接至的基板55〇上表面之間經壓 縮。如圖所示，諸如C4連接之多個電連接將電子器件電耦 接至基板550，在此實施例中，該基板55〇自身經由另一組 電連接電麵接至印刷電路板540。 如本文中所使用，詞語「基板」係指任何下伏支撐結 構，諸如，電子器件耦接至的及外殼可經密封至以便繞電 子器件形成密封隔室531的基板55〇或印刷電路板54〇。密 封塾542使外殼之内隔室密封，且協助將電介質流體保持 於密封隔室内。在此實施例中，兩個衝射冷卻浸潰式泉 535、536耗接至外殼之對置側|，且經定位、設定大小且 經組態以強制加壓電介質冷卻劑朝向待冷卻之生熱電子器 件（諸如’生熱電子器件之背表面）。此（在一實施例中）經 由直接；t位於待冷卻之電子器件之f表面上方❹個獨立 式喷射嘴538來實現。#在操作中時，由於電介質流體吸 收熱，其經歷自液相至氣相之相變，1因此利用其潛熱汽 化用於冷卻㈣。所得電介質流體蒸氣上升至密封隔室之 上部部分，且在密封隔室之上部部分中形成一電介質蒸氣 層560:蒸氣上升’此係由於蒸氣與周圍電介質液體相比 有』著較低之⑧度。淹沒式擋板（或蒸氣障壁）训促進將 電介質流體蒸氣向上導引至密封隔室之上部部分。在密封 隔室之最上部分處’說明包含氣體（諸如，空氣）之薄的一 非冷凝氣體層590,料氣體亦已離開液體且向上行進。 此等氣體可以溶液形式駐留於電介質流體中，但一旦經由 148677.doc •17· 201115102 彿騰過程進行了除氣，就不可經由冷卻劑冷凝過程返回至 溶液狀態。 如所描、會冷卻電子模組500進一步包含複數個冷凝器 翼片570，該等冷凝器翼片57〇自外殼之頂壁571延伸至密 封隔室中。在-實施例中，&等冷凝器翼片在生熱電子器 件操作之情況下針對預期的電介質蒸氣層56〇經適當設定 大小以形成於密封隔室之上部部分中。在到達密封隔室之 上部部分之後，電介質流體蒸氣接觸冷凝器翼片之冷表 面，該等冷凝器翼片（例如）藉助於至液冷式冷板520(且更 特定言之’至經由入口 521及出口 522通過液冷式冷板之系 統冷卻劑）的導熱耦接來冷卻。藉由與冷的垂直定向之冷 凝器翼片表面接觸’電介質流體蒸氣經歷自氣態至液態之 第一相燮過程’且液滴歸因於重力及其與鄰近蒸氣區相比 :對較高之密度而向下落下。作為實例，垂直定向之冷凝 器翼片可包a針式翼片或板式翼片結構。在說明於圖5中 之實施例中，冷凝器翼片57〇之垂直長度改變，其中較靠 近中心安置之冷凝器翼片長於周邊冷凝器翼片。此組態提 供眾多優點。舉例而言’藉由較長翼片可提供增大之冷凝 熱傳遞區域’且冷凝物可經低溫冷卻以推進沸騰熱傳遞。 此外’模組之上部部分中的蒸氣收集量減小至淹沒式氣泡 在到達上部部分之前即已冷凝之程度。此組態亦提供可用 矩形模組容積之加強使用以促進冷卻過程。 密封隔室之下部部分中之電介質液體經由入口泵管道 537同時被抽沒至浸潰式㈣卜咖之低壓力側。注意， 148677.doc 201115102 淹沒式擋板經組態以用以部分隔離電子器件附近之富蒸氣 區，、豕入口 S開口附近之富液體（冷凝物）區。擔板⑽在其 下部部分中可包括開口以允許電介質流體在密封隔室内找 j其自己之v、同液位。只要沸騰與冷凝冷卻過程平衡，且 與由待冷卻之電子器件產生之熱相當’電子模組即可成功 地將熱自電子器件傳送至冷板。 在電介質模組内使用之冷卻劑為電介質流體，以便在電 子器件及基板之各暴露部分上不引起電流短路。許多電介 質流體為市售的，且可用於本文中所描述之冷卻電子模組 組態中。實例包括由3M公司製造之Novec流體（例如，？(：-72、FC-86、；HFE_7000 及 HFE_7200)。熟習此項技術者應 注意，除歸因於衝射電介質流體而自電子器件發生之冷卻 外’亦存在自基板及機殼内之產生熱之任何其他組件發生 的熱傳遞。亦應注意，倘若單一泵失效，則圖5之冷卻電 子模組實施例使用冗餘之兩個浸潰式聚。其他組態可使用 僅一個泵，或甚至兩個以上泵（在需要時）。 諸如描繪於圖5中之泵加強浸潰冷卻之電子模組之其他 細節及變化揭示於以下各者中：題為r C〇ndenser Fin Structures Facilitating Vapor Condensation Cooling of • Coolant」之同在申請中的美國專利申請案第12/491286號 (代理人案號 POU920090023US1)，及題為「Condenser Structures with Fin Cavities Facilitating Vapor Condensation Cooling of Coolant」之同在申請中之美國專利申請案第 12/491287號（代理人案號POU920090024US1)，及題為 148677.doc •19· 201115102
Direct Jet Impingement-Assisted Thermosyphon Cooling Apparatus and Method」之同在申請中之美國專利申請案 第12/491289號（代理人案號POU920090026US1)，及題為 「Condenser Block Structures with Cavities Facilitating
Vapor Condensation Cooling of Coolant」之同在申請中之美國 專利申請案第12/491293號（代理人案號卩〇119200900301；81)， 該等申請案中之每一者之全文特此以引用方式併入本文 中〇 圖6A與圖6B描繪泵子總成600之一實施例，該泵子總成 600包括一附接至泵支撐結構620之可淹沒微型泵61〇 ^表 示描繪於圖5中之衝射冷卻浸潰式泵535、536之一實施例 的可淹沒微型泵包括如圖所示連接至泵外殼613之泵入口 管611及泵出口管612。在此實施例中，喷射嘴63〇經由喷 嘴支樓底座631與录支樓結構620整合。泵支撐結構620進 一步包括摺疊側621，該等摺疊側621促進將泵支撐結構壓 配於冷卻裝置之外殼内的適當位置。或者，該支撐結構可 經由螺栓連接、焊接、銅焊、炫接、膠合等附接至外殼。 圖0A與圖6B展示自兩個不同角度分別強調泵結構側及 支撐結構側的各別視圖。圖6A中之箭頭描繪在高壓下退出 喷嘴以衝射於（例如）待冷卻之電子器件之背表面上的電介 質流體。圖6B中之箭頭描繪經由泵入口管61丨進入泵抽吸 側之經冷凝之電介質液體。此等圖中亦展示在一實施例中 用以將泵外殼附接至支撐結構之各種附接點，及與支撐結 構整合且在一側附接至喷射嘴63〇(或與之整合）且在另一側 I48677.doc -20· 201115102 附接至泵出口管道612(或與之整合）的底座。 圖7A與圖7B描繪根據本發明 < —態樣的—外殼之一模 組罩殼700部分的一實施例。除模組罩殼7〇〇外冷卻電子 模組之外殼亦包括-頂壁，該頂壁跨越模組罩殼彻中之 j矩形開口進行密封。如圖7A與圖7B中所示，提供經 設定大小以容納待冷卻之電子器件的一較小開口 7〇1，使 得電子器件駐留於密封隔室内（如上文 —該帶槽凹座7。2經定位及設定大:二： % (參見圖9A)以將外殼密封至支撐待冷卻之電子器件之一 f板。支座703安置於模組罩殼7〇〇之拐角處，以確保〇形 %在定位於外殼與基板之間時的預定擠壓深度。如圖7B中 所不，亦針對頂部密封〇形環（參見圖9A)提供凹座71〇,以 確保外殼之模組罩殼與頂壁（圖8A與圖8B)之間的不漏流體 之接合。孔711延伸穿過模組罩殼，以促進外殼至（例如）支 撐待冷卻之生熱電子器件之基板的附接。圖7人中亦展示： 一孔（或埠）720，其允許用電介質流體填充密封隔室（及排 液）；以及一孔（或埠）721，其經設定大小以用於導線之不 漏流體之電饋通，從而為密封隔室内之泵供電並對其進行 控制。如所指出，較小矩形凹座或開口容納用於插入至密 封隔室中之電子器件，而較大矩形凹座經設定大小以收納 具有延伸至密封隔室中之冷凝器翼片的頂壁冷凝器板。 圖8A與圖8B描繪頂壁冷凝器結構8〇〇之一實施例，該頂 壁冷凝器結構800經組態以促進對密封隔室之上部部分中 之電介質流體蒸氣的冷卻。如所說明，冷凝器結構包括一 148677.doc •21 · 201115102 板或頂壁810，該板或頂壁810具有液冷式冷板或氣冷式散 熱片可附接至之上表面。頂壁810之底表面包括複數個正 方形之垂直定向之針式翼片’或更一般地，冷凝器翼片 820。在一實施例中’ 一或多個凹座83〇設於頂壁81〇之底 表面中’以容納上述泵管道。拐角孔840促進（包含頂壁及 模組罩殼）之組裝外殼至.支撐待冷卻之電子器件之基板的 附接。注意’冷凝器翼片可採用任何所要形狀，其中所描 繪之正方形之針式翼片提供用於熱傳遞的加強表面區域。 圖9 A與圖9B分別描繪根據本發明之一態樣的冷卻電子 模組之一實施例之分解透視圖及組裝透視圖。如所說明， 冷卻電子模組裝酡（在一實施例令;)至板54〇，該板54〇包括 電耦接且機械麵接至其之基板550，諸如積體電路晶粒51〇 之電子器件駐留於該基板550上。第一〇形環9〇〇駐留於基 板550與模組罩殼700之間。如圖所示，一内腔室界定於模 組罩殼700内，經設定大小以容納諸如上文所描述之兩個 泵子總成600。如圖9B中所說明’第二〇形環9〇1促進將頂 壁冷凝器結構800密封至模組罩殼7〇〇。 圖10描繪圖5之冷卻電子模組之經修改版本。在此實施 例中，歧官結構1000定位於待冷卻之電子器件上方之密封 隔至内。歧官結構1000充當淹沒式喷射衝射增壓室，且包 括用於將電介質流體喷射衝射於沸騰散射片1020上之噴射 口 1〇1〇，該彿騰散射片1020熱輕接至電子器件。泉子總成 峰改，使得以口管538在壓力下將電介質流體饋給至 歧管結構1GGG中。接著強制電介質流體通過複數個喷射口 148677.doc •22· 201115102 衝擊_騰_結構之電介質流體噴流。結 :因、：由雙相對流熱傳遞而移除。由於電介質液體吸收 :埶用"經歷自液相至氣相之相變，且因此利用其汽化 =於目的。如在上述實施例中，所產生之蒸氣上 在封隔至之上部部分’蒸氣在此處遭遇冷凝器翼片 之冷表面。在圖1G之實施例中，冷凝器翼片㈣由諸如 水冷式冷板之液冷式冷板520冷卻，而在圖"之實施例 中，冷凝器翼片570由氣冷式散熱片11〇〇冷卻。如在圖u 中所說明，氣冷式散熱片i刚包括複數個向上突出之翼片 1110 ’流入之空氣1101通過該等翼片111〇，且作為熱空氣 11 〇 2流出。 圖12描繪圖5、圖10與圖u之冷卻電子模組結構之其他 支化’其中使用單-水平安置之衝射冷卻浸潰式系12〇〇， 其允許冷卻電子模組利用顯著較小之垂直高度，藉此使得 其自低輪廓伺服器節點之伺服器封裝方面而言更為緊湊。 展示單戌潰式泵1 200，其在密封隔室内經水平定向，且 在一側處經由泵附接托架121〇附接至模組罩殼53〇之内 壁。泵入口管1201經定位，使得在密封隔室之下部部分中 入口開口吸入電介質液體，且泵出口管12〇2耦接至喷射衝 射歧f 1220，其展示為與單一浸潰式泵丨2〇〇整合。浸潰式 果之高壓力側將電介質液體排出至噴射衝射歧管中，液體 經由噴射口 1 221自噴射衝射歧管衝射於（在此實施例中）待 冷卻之電子器件510的背表面上。注意，藉由水平地安置 次潰式泵1200並整合泵與喷射衝射歧管丨220，可獲得緊凑 148677.doc -23- 201115102 設計。3夕卜，水平栗定向意謂與抽吸管道及排出管道相關 之壓頭損失（head 1〇3〇與結合圖5、圖1〇與圖u所描述之實 施例相比為較低的。 圖13至圖16B描繪根據本發明之一態樣之關於冷卻電子 模組的額外變化。如所說明，在此等實施例中之每一者 中’電子器件包含積體電路晶片之一堆疊。 首先參看圖13，描繪泵加強浸潰冷卻電子模組之實施 例，該泵加強浸潰冷卻電子模組係組態為包含積體電路晶 片1301之一堆疊1300之電子器件與液冷式冷板52〇之間的 結構界面及熱界面。除非另有描述’否則圖13之冷卻電子 模組類似於上文（例如）結合圖5所描述之冷卻電子模組。 除提供積體電路晶片之堆疊外，結構差異亦包括使用熱 耦接至積體電路晶片之堆疊之頂表面的流體沸騰散熱片 1320及歧管結構1330，該歧管結構133〇與淹沒式擋板 一起形成與浸潰式泵536之泵出口管1311流體連通的入口 歧管。如由描繪電介質流體及電介質流體蒸氣自積體電路 晶片之堆疊向上流動之箭頭所說明，來自泵出口管1311之 電介質流體流在退出（例如）積體電路晶片之堆疊之對置側 之前通過此入口增壓室流入積體電路晶片13〇1之間的填隙 空間中。 /又/貝式果535包括一泵出口管1310，該果出口管1310經 疋位以將電"質流體流導引至流體沸騰散熱片1320上，從 而如上文所描述部分地經由電介質流體之沸騰來冷卻積體 電路晶片之堆疊。浸潰式泵535、536各自包括一入口泵管 148677.doc •24- 201115102 1312(其入口在岔封隔室之下部部分中以吸入液態電介質 流體）’且各自經由托架134〇裝配至模組罩殼53〇之内壁（在 此實施例中）。 圖14描，.θ諸如上文結合圖13所描述之類似液冷式模組實 施例（除圖13之液冷式冷板52〇由諸如上文結合圖u之實施 例所描述之氣冷式散熱片1100替代之外）。在替代實施例 中，氣冷式散熱片可經修改以具有對應於下伏模組罩殼之 佔據面積的佔據面積。又，模組罩殼在其上部部分中可進 仃修改以向外擴張，且允許具有擴大之佔據面積（例如， 類似於說明於圖14中之氣冷式散熱片的佔據面積）之冷凝 is區段。 圖5 A與圖15 B描繪上文結合圖13與圖14指出之填隙電 介質流體遞送方法之其他細節。纟圖15B中，箭頭指示自 環繞積體電路晶片13〇1之堆曼13〇〇之第一側丨5〇1及第二側 1502的入口增壓室15〇〇至環繞堆疊之第三侧Η〗丨及第四側 1512之出口增壓室1510的電介質流體流動方向。電介質流 體遞送通過聚出口管1311至人口㈣室1500，其中栗出口 B 13 1〇將流體遞送至上文所描述之流體沸騰散熱片。如圖 所不，經由歧管結構1330及淹沒式擋板580之一部分來界 =口增壓室’出σ栗管道1311通過淹沒式擋板58〇之該 刀。热習此項技術者將注意到，填隙空間係、由在利用電 :接積體電路晶片之互連結構之陣列將積體電路晶片堆疊 起來時建立的自由體積構成。由於互連線構成晶片之間的 體積之僅一小部分，因此存在開放體積，其產生可用於冷 148677.doc -25- 201115102 部積體，晶片之堆疊的流體通路n熟習此項技術 者將注意到’在一實施例中，出口增壓室i5i〇係由淹沒式 擋板之下部部分來界定，且對外殼之㈣隔室之上部 區開放。因此，退出填隙空間之電介質流體蒸氣向上自由 订進朝向外殼之冷凝器區。冷凝器翼片別，之—實施例描 繪於圖15B中’其中冷凝器翼片包含自外殼之頂壁向下懸 垂之板翼片。
圖16 A與圖16 B描繪«本發明之-態樣之冷卻電子模 組的另-變化。如所說明，此冷卻電子模組包括積體電路 晶片1601之堆疊16〇〇,該堆疊16〇〇具有耦接至其上表面之 弗騰政熱片。又，通道丨6〇2係切入堆疊中之積體電路晶片 中之或夕者的为表面中，以加強電介質流體通過鄰接積 體電路晶片之間的填隙空間之流動。在此實施例中，嵌入 式喷嘴161G自系出口管1311延伸至堆疊中之積體電路晶片 之間的填隙空間中。如圖16B中所說明，一或多個嵌入式 喷嘴延伸至鄰接晶片之間的填隙空間之中間，以在壓力下 將電；I質流體流遞送至填隙空間中。為了確保電介質流體 在所有方向上實質上均勻地分散，該等嵌入式喷嘴經組態 以具有在其末端處之直角彎曲，以強制成9〇。地施配電介 質流體液體從而衝射至縱橫交叉之通道中，該等縱橫交叉 之通道凹入至堆疊中之鄰近晶片的背表面中。該等通道經 定位以對應於並未由耦接鄰近積體電路晶片之任何互連結 構接觸的自由表面區域。此等通道產生供冷卻劑流過晶片 與堆疊之間的通路之實質上加強的自由體積。如由圖16A 148677.doc -26- 201115102 中之箭頭所說明，界定於積體電路晶片之背表面内之通道 促進電質流體至堆疊之側邊緣中之任一者的向外流動， 電 >丨貝流體自堆疊之側邊緣最終回流至密封隔室之上部部 分。 雖然已在本文t詳細地描繪並描述了實施例，但熟習相 關技術者將顯而易I，可在不偏離本發明之精神的情況下 進行各種修改、添加、替代及其類似者，1因此應將此等 夕文添加、替代及其類似者視為係在如於以下申請專利 範圍中所界定之本發明的範疇内。 【圖式簡單說明】 圖1描綠氣冷式資料中之f知高架地板佈局之一實施 例； 圖2描繪根據本發明之一態樣的用於以液體冷卻資料中 。之或多個電子機櫃之冷卻劑分配單元之一實施例； ，圖3為根據本發明之—態樣之電子子系統佈局之一實施 例之平’其說明用於冷卻電子子系統之組件的氣冷式 及液冷式系統； 圖钟田繪根據本發明 < 一態樣之經部分組裝之電子子系 統佈局之-詳細實施例，其中電子子系統包括待冷卻之八 個生熱電子以牛’該等生熱電子器件各自具有一與其相關 聯的各別冷卻裝置· 圖為根據本發明之—態樣之冷卻電子模組之一實施例 的橫截面正視圖； 圖6A與圖6B為根據本發明之—態樣之冷卻電子模組之 148677.doc -27- 201115102 衝射冷卻浸潰式泵的一實施例之透視圖； 圖7A與圖7B為根據本發明之一態樣之外殼之一模組罩 殼部分之一實施例的透視圖，該外殼經組態以至少部分圍 繞待冷卻之電子器件且形成一密封隔室； 圖8 A與圖8B為根據本發明之一態樣的圖5之外殼之頂壁 部分之一實施例的透視圖； 圖9 A為根據本發明之一態樣之冷卻電子模組之一實施例 的部分分解透視圖； 圖9B為根據本發明之一態樣的圖9A之經組裝之冷卻電 子模組之透視圖； 圖為根據本發明之一態樣之冷卻電子模組之替代實施 例的橫截面正視圖； 圖11為根據本發明之一態樣之冷卻電子模組之另一替代 實施例的橫截面正視圖； 圖12為根據本發明之一態樣之冷卻電子模組之替代實施 例的橫截面正視圖； 圖13為根據本發明之一態樣之冷卻電子模組之替代實施 例的橫截面正視圖，其中待冷卻之電子器件包含積體電路 曰日片之一堆曼； 圖14為根據本發明之一態樣之冷卻電子模組之另一替代 貫細例的橫截面正視圖，其中待冷卻之電子器件包含積體 電路晶片之一堆疊； 圖15A為根據本發明之一態樣的圖13或圖14之冷卻電子 模組之部分橫截面正視圖； 148677.doc • 28 · 201115102 圖15B為根據本發明之一態樣之沿線15b_15b截取的圖 15A之冷卻電子模組之橫截面平面圖； 圖16 A為根據本發明之一態樣之冷卻電子模組之替代實 施例的部分橫截面正視圖；及 圖16B為根據本發明之一態樣之沿線16B16B截取的圖 1 6A之冷卻電子模組之橫截面平面圖。 【主要元件符號說明】 100 氣冷式資料中心 110 電子機櫃 120 空氣入口側 130 空氣出口側 140 高架地板 145 供應空氣增壓室 150 空氣調節單元 160 地板磚 165 子地板 200 冷卻劑分配單元 212 功率/控制元件 213 儲集器/膨脹箱 214 熱交換器 215 泵 216 設施用水入口供應管路 217 設施用水出口供應管路 148677.doc 201115102 218 供應歧管 219 回流歧管 220 輛接件 221 耦接件 222 管線 223 管線 230 功率/控制單元 240 電子子系統 250 系統冷卻劑供應歧管 251 可換性軟管連接 260 系統冷卻劑回流歧管 261 可撓性軟管連接 311 空氣移動器件 312 組件 313 電子子系統 315 強制空氣流 320 液冷式冷板 330 記憶體模組 331 前部 332 記憶體支援模組 333 後部 340 冷卻劑供應管 341 橋接管 342 冷卻劑回流管 148677.doc -30. 201115102 405 支樓基板/平板 410 記憶體模組插槽 413 電子子系統 415 液基冷卻系統 420 液冷式冷板 431 前部 432 記憶體支援模組 433 後部 434 氣冷式散熱片 434' 氣冷式散熱片 440 冷卻劑供應管 441 橋接管或管線 442 冷卻劑回流管 450 集管（或歧管）子總成 451 冷卻劑入口 452 冷卻劑供應集管 453 冷卻劑出口 454 冷卻劑回流集管 500 泵加強浸潰冷卻電子模組 510 生熱電子器件 520 液冷式冷板 521 入口 522 出口 530 模組罩殼 148677.doc -31 - 201115102 531 隔室 532 電介質冷卻劑 535 衝射冷卻浸潰式泵 536 衝射冷卻浸潰式泵 537 入口泵管 538 泵喷射嘴 540 印刷電路板 541 螺栓或螺釘 542 密封墊 550 基板 560 電介質蒸氣層 570 冷凝器翼片 570， 冷凝器翼片 571 頂壁 580 淹沒式擋板 590 氣體層 600 泵子總成 610 可淹沒微型泵 611 泵入口管 612 泵出口管 613 泵外殼 620 泵支撐結構 621 摺疊側 630 喷射嘴 148677.doc -32- 201115102 631 喷嘴支撐底座 700 模組罩殼 701 開口 702 帶槽凹座 703 支座 710 凹座 711 720 721 孔 800 頂壁冷凝器結構 810 板或頂壁 820 冷凝器翼片 830 凹座 840 拐角孔 900 第一 〇形環 901 第二〇形環 1000 歧管結構 1010 噴射口 1020 沸騰散射片 1100 氣冷式散熱片 1101 空氣 1110 翼片 1102 熱空氣 1200 衝射冷卻浸潰式泵 148677.doc -33- 201115102 1201 泵入口管 1202 泵出口管 1210 泵附接托架 1220 喷射衝射歧管 1221 喷射口 1300 堆疊 1301 積體電路晶片 1310 泵出口管 1311 泵出口管 1312 入口泵管 1320 流體沸騰散熱片 1330 歧管結構 1340 托架 1500 入口增壓室 1501 第一側 1502 第二側 1510 出口增壓室 1511 第三側 1512 第四側 1600 堆疊 1601 積體電路晶片 1602 通道 1610 嵌入式喷嘴 148677.doc -34-

Claims (1)

  1. 201115102 七、申請專利範圍： 1· 一種冷卻裝置，其包含： 外殼’其經組態以至少部分圍繞一待冷卻之電子器 件且形成—密封隔室； 電w質流體，其存放於該密封隔室内，其中該待冷 郃之電子益件係至少部分浸潰於該電介質流體内·，及 安置於該密封隔室内之至少一泵，該至少一泵用於主 動泵及存放於该密封隔室内之電介質流體朝向該待冷卻 之電子器件。 2. 3. 4. 5. :請求項丨之冷卻裝置’其進一步包含在該密封隔室之 一上部部分中延伸至該密封隔室中之複數個冷凝器翼 片’該複數個冷凝器翼片促進對上升至該密封隔室之該 上部部分之電介質流體蒸氣的冷卻。 :求項2之冷部裝置，其中該複數個冷凝器翼片自該 ▲之頂壁向下延伸至該密封隔室中，且其中該外殼 乂員2〶接至用於冷4卩該複數個冷凝器翼片之一液冷 式冷板或一氣冷式散熱片中的一者。 如s月求項1之冷卻步罟， — P衷置其進一步包含安置於該密封阳 至内之兩個录，該兩個泵用於主動爷^^入 叫孓主動泵汲電介質流體朝冷 該待冷部之電子器件，該兩個泵各自盔—番+ Μ —— 丨口承合自為安置於該密封傾 至内之一衝射冷卻浸潰式；^，益 ^ ^ 弋泵母—衝射冷卻浸潰式泵i 下邛£抽汲的電介質流體朝食 该待冷部之電子器件。 如請求項4之冷卻裝置，其 ^ ^包含一至少部分淹沒 148677.doc 201115102 之擋板，其鄰近於該待冷卻之電子器件之至少—側而安 置，以促進將電介質流冑蒸氣導引至t亥密封⑮室之一上 部部分，且遠離該密封隔室之一下部部分中之被抽沒至 S亥兩個衝射冷卻浸料泵巾以供主㈣汲朝向該待冷卻 之電子器件之電介質流體。 6. 7. 8. 如：求们之冷卻裝置，其進一步包含在該待冷卻之電 子益件上方女置於該密封隔室内的—歧管結構，該歧管 L構包含具有喷射口之—淹沒式喷射衝射增壓室，該等 喷射肖於導引電介質流體喷流朝向該待冷卻之電子器 件其中該至少一泵在壓力下主動地泵汲電介質流體至 該淹沒式喷射㈣增壓室巾，以供遞送通過該等喷射口 作為導引朝向該待冷卻之電子器件之電介質流體喷流。 :請求項6之冷卻裝置，其進-步包含安置於該密封隔 至内且熱耗接至該待冷卻之電子器件的一流體沸騰散熱 片//ί流體彿騰散熱片經安置使得自該淹沒式喷射衝射 導引之電介質流體喷流衝射於該流體沸騰散熱片 上’該流料騰散W包含遠_待冷卻之電子㈣延 伸之複數個針式翼片’該複數個針式翼片部分地經由該 電介質流體之汽# & β $ & a 進…、自該待冷卻之電子器件至該 電介質流體的傳遞。 /項7之冷邶裝置’其中該至少一泵與該歧管結構 ^合’且水平以向於該密封隔室内，且其中該淹沒式 喷射衝射增壓室安置於軸接至該待冷卻之電子器件的 流體沸騰散熱片上方。 148677.doc 201115102 9·如請求们之冷卻裝置，其中該待冷卻 積體電路晶片之-堆疊，且其中該冷卻裝二包含 用於促進對積體電路晶片之該堆 步匕含 封隔室内之-第-泵及1 1且之冷部的安置於該密 動—體朝向積二，f態以主 部’且該第二果經組態，電介質流體二頂 電路晶片之該堆疊之積體電路晶片 =、體 10.如請求項9之冷卻裝置，其進的異隙工間中。 晶片之該堆疊之該頂邱Μ 耦接至積體電路 隹且之这頂#的一流體沸騰散 一栗主動㈣介質流體朝向輕接至積體電路：片" 堆疊之該頂部的該流體彿騰散熱片，：片之該 包含遠離積體電路晶片 ',文熱片 片，該複數個針式^部八地:二延伸之複數個針式翼 而促進熱自積體電路晶二=該電介質流體之汽化 遞。 曰曰片之該堆疊至該電介質流體的傳 U·:請求項9之冷卻裝置，其進-步包含在該密封隔室之 上部部分中延伸至該密封隔室中之複數個冷 片，該複數個冷凝器翼片促進對上升至該密封隔室^該 上部部分之電介質户舻 人 “體悉乳的冷卻，其令該複數個冷凝 '片自該外殼之一頂壁向下延伸至該密封隔室中，且 八 卜Λ又之°亥項壁輕帛至用於冷卻該複數個冷凝器翼 片之-液冷式冷板或—氣冷式散熱片中的一者。 12.如請求項11之冷卻裝置，其進-步包含-至少部分淹沒 之播板，該擋板鄰近於龍電路晶片之該堆疊之至少一 148677.doc 201115102 側而安置於兮滋 w在封隔室中，以促進將電介質流體蒸氣導 引至該密封隔 、 用至之該上部部分，且遠離該密封隔室之〆 下部部分中$ <被抽沒至該第一泵及該第二泵中以供主動 冷卻積體電路$ H β & 1 岭日曰片之S亥堆疊之電介質流體。 13.如請求項9之冷卻農置，其進一步包含一歧管結構，該 歧管，構鄰近積體電路晶片之該堆疊之一或多個側而安 a從而促進該第二泵將電介質流體主動泵汲至積體電 路晶片之該堆疊之積體電路晶片之間的該等填隙空間 中〇 14‘如请求項9之冷卻裝置，其中積體電路晶片之該堆疊中 之至夕-積體電路晶片的一背表面包含通道，該等通道 經組態以充當促進對積體電路晶片之該堆疊之該等積體 電路晶片的冷卻之電介該體流道，且其巾該冷卻裝置 進-步包含至少一喷嘴’該至少一喷嘴輕接至該第二系 之一泵出口管且峰伸至㈣電路晶片 < 間的填隙空間 中，從而直接遞送電介質流體至積體電路晶片之該堆憂 中的填隙空間中。 15. —種冷卻電子模組，其包含： 一基板及一待冷卻之電子器件，兮雷 „ 4電子器件安置於該 基板上方；及 置包 用於冷卻該電子器件之-冷卻裝置，該冷卻裝 含： -外殼，其經組態以至少部分圍繞該待冷卻之電子 器件且形成-密封隔室，該密封隔室為不漏流體的； 148677.doc 201115102 電）ι質机體，其存放於該密封隔室内，其中該待 冷卻之電子器件係至少部分浸潰於該電介質流體 内；及 安置於該密封隔室内之至少-果，該至少-泉用於 主動泵汲存放於該密封隔室内之電介質流體朝向該電 子器件。 16. 17. 如明求項15之冷卻電子模組，其中該外殼經密封至該基 板或耦接至該基板之一結構中的一者以形成該密封隔 室，且其中以該電介質流體部分地填充該密封隔室該 電介質流體為-雙相電介f流體，且其中該冷卻装置進 -步包含在該密封隔室之—上部部分中延伸至該密封隔 室中之複數個冷凝器翼該複數個冷凝器翼片促進對 上升至該密封隔室之該上部部分之電介質流體蒸氣的冷 卻’其中該複數個冷凝器翼片自該外殼之—頂壁向下延 伸至該密封隔室中’且其中該外殼之該頂壁麵接至用於 冷卻該複數個转ϋ以之H切板或—氣冷式散 熱片中的一者，且該至少一泵包含安置於該密封隔室内 之至少一衝射冷卻浸潰式泵，其用於主動泵汲自該密封 隔室之一下部區抽汲之電介質流體朝向該待冷卻之電子 器件。 如請求項15之冷卻電子模組，其中該冷卻裝置進一步包 含在該待冷卻之電子器件上方安置於該密封隔室内的一 歧管結構，該歧管結構包含具有喷射口之一淹沒式喷射 衝射增壓至，該等喷射口用於導引電介質流體噴流朝向 148677.doc 201115102 該待冷卻之電子器件’其中該至少一泵在壓力下將電介 質流體主動泵汲至該淹沒式噴射衝射增壓室中，以供遞 送通過該等喷射口作為導引朝向該待冷卻之電子器件之 電介質流體喷流，且其中該冷卻裝置進一步包含安置於 該密封隔室内且耦接至該待冷卻之電子器件的一流體沸 騰散熱片，該流體彿騰散熱片經安置使得自該淹沒式喷 射衝射增壓室導引之電介質流體喷流衝射於該流體沸腾 散熱片上’該流體沸騰散熱片包含遠離該待冷卻之電子 器件延伸之複數個針式翼片，該複數個針式翼片部分地 :由該電介質流體之汽化而促進熱自該電子器件至該電 介質流體的傳遞。 18 .如請求項此冷卻電子模組，其巾料冷卻 包含積體電路晶片之—堆疊， 电于益件 _ 疊 该冷部裝置進一步包含 用於促進對積體電路晶片之該堆疊之冷 封隔室内之一第一栗及_ 動泵汲電介質a _ & °亥第—泵經組態以主 電介質-體朝向積體電路晶片之該 部’且該第二系經組態以將電介 隹-的-頂 電路晶片之該堆疊之積瓜動栗汲至積體 =中該冷卻裝置進—步包含輕接至積體電夂 堆疊之該頂部的-流體彿騰散熱片，該第B:片之該 主動幻及電介質流體朝向耦接：經組態以 之該頂部的該流體沸騰散熱片，且其之該堆疊 步包含在該密封隔室之一立 具中5亥冷邠裝置進一 中之複數個冷凝3!翼 °口刀中延伸至該密封隔室 翼片，該複數個冷凝器翼片促進對上 148677.doc 201115102 升至π亥密封隔室之該上部部分之電介質流體蒸氣的冷 卻，且其中該複數個冷凝器翼片自該外殼之一頂壁向下 乙伸至„玄进封隔室中，該外殼之該頂壁辆接至用於冷卻 該複數個冷凝器翼片之—液冷式冷板或—氣冷式散熱片 中的一者 19·如請求項15之冷卻電子模組，其中該待冷卻之電子器件 包含積體電路晶片之—堆疊’且其中該冷卻裝置進—步 匕3用於促進對積體電路晶片之該堆疊之冷卻的安置於 該密封隔室内之一·笛__；ξβ _ ^ 門之第泵及一第二泵，該第一泵經組態 以主動泵及電介質流體朝向積體電路晶片之該堆疊的— 頂邛，且该第二泵經組態以將電介質流體主動泵汲至積 體電路Β曰片之該堆疊之積體電路晶片之間的填隙空間 中，且其中積體電路晶片之該堆疊中之至少一積體電路 曰片的月表面包含通道，該等通道經組態以充當促進 對積體電路晶片之該堆疊中之該等積體電路晶片的冷啣 之電介質流體流道，且其中該冷卻裝置進一步包含至少 一噴嘴，該至少一喷嘴耦接至該第二泵之一泵出口管且 延伸至積體電路晶片之間的填隙空間中，從而直接遞送 电"質流體至積體電路晶片之該堆疊中的填隙空間中。 2〇· —種製造一冷卻電子模組之方法，其包含： 圍繞一待冷卻之電子器件緊固一外殼，該外殼經組態 以至少部分圍繞該待冷卻之電子器件且形成一密封隔 室； 將電介質流體存放於該密封隔室内，其中該待冷卻之 148677.doc 201115102 電子器件係至少部分浸潰於該電介質流體内； 將至少一泵安置於該密封隔室内，該至少—泵用於主 動栗;及存放於該密封隔室内之電介f流體朝向該待冷卻 + @件’其中該至少—栗包含至少―衝射冷卻浸潰 式泵，該至少一衝射冷卻浸潰式泵安置於該密封隔室 内，且經組態以主動泵汲自該密封隔室之—下部區抽汲 的電介質流體朝向該待冷卻之電子器件；及 提供在該密封隔室之一上部部分中延伸至該密封隔室 中之複數個冷凝器翼片，該複數個冷凝器翼片促進對上 升至該密封隔室之該上部部分之電介質流體蒸氣的冷 卻，及提供用於冷卻複數個冷凝器翼片之耦接至與該複 數個冷凝器翼片熱接觸之該外殼之一頂壁的一液△气a 板或一氣冷式散熱片中的一者。 148677.doc
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