TW201905635A - 電子設備及其面板裝置與殼體 - Google Patents

Abstract

一種面板裝置包含頂板以及前面板。頂板具有凸角部分，其朝向面板裝置的前方凸出。凸角部分包含鈍角。前面板設置於面板裝置的前方。前面板包含第一前面板以及第二前面板。第一前面板及第二前面板朝向面板裝置的前方偏折。第一前面板與該第二前面板皆具有複數個孔洞。頂板的凸角部分、第一前面板以及第二前面板形成進氣出氣區，供氣流穿過面板裝置前方的複數個孔洞。

Description

電子設備及其面板裝置與殼體

本發明是有關於一種用於伺服器內各電子裝置散熱的面板裝置。

現今多數的通訊設備內包含有會發熱的電子組件，若不能有效冷卻該些電子組件，將會影響通訊設備的正常運作。一般來說，電子組件是透過流入設備機殼的氣流冷卻。在一些具有大量電子設備的數據中心，散熱管理被視為一項巨大的挑戰，有些數據中心利用為伺服器機架和其他運算設備設計熱通道及冷通道的佈局，使冷卻氣流能有效流通，以節省能源並降低冷卻成本。

簡單來說，數據中心的熱通道及冷通道佈局設計是使交替排列的伺服器機架的冷空氣入口朝向同一方向，而熱空氣出口朝向相反的方向。由機架前方組成的通道稱為冷通道，而熱空氣排出流經之通道稱為熱通道，一般而言，冷通道面向空調輸出管道，熱通道面向空調回流管道。因此，冷空氣由電子設備的前方流入，而熱空氣從後方排出。

透過數據中心內的熱通道冷通道佈局設計，電子 設備可藉由從前方流至後方的氣流充分冷卻。舉例來說，在包含多個線卡(Line card)的交換器(Switch)中，空氣進入每一線卡的前面板(例如垂直線卡長邊的前面板)，穿過線卡的中介平面(Mid-plane)並從交換器背面的殼體離開，其中前面板包含允許空氣進入機殼的通風口，而穿孔區域則會影響板級(例如線卡的級別)和系統級別(例如在交換器殼體的級別)冷卻。然而，線卡上的端口密度已相當高，且未來還會持續增加，但前面板的面積有限，因此如何在有限的面積內配置穿孔使本領域技術人員面臨一大挑戰，此外，功耗和冷卻需求應與端口密度成正比增加，但是，隨著端口密度的增加，穿孔區域減小，使得線卡的冷卻力降低。

無法有效散熱，將導致彼此互連的電子設備加速老化或故障。因此，如何有效冷卻高速運轉的通訊設備並促進互連電子設備的密集封裝為目前業界亟欲投入研發資源解決的問題。

有鑑於此，本發明之一目的在於提出一種可有效幫助電子設備及設備內部之電子組件散熱的面板裝置。

為了達到上述目的，依據本發明之一實施方式，一種面板裝置包含頂板以及前面板。頂板具有凸角部分。凸角部分朝向面板裝置的前方凸出。凸角部分包含鈍角。前面板設置於面板裝置的前方。前面板包含第一前面板以及第二前面板。第一前面板以及第二前面板朝向面板裝置的前方偏折。第 一前面板以及第二前面板皆包含複數個孔洞。頂板的凸角部分、第一前面板以及第二前面板形成進氣出氣區(雙向氣流口)，供氣流穿過面板裝置前方的複數個孔洞。

於本發明的一或多個實施方式中，上述之頂板的凸角部分第一前面板以及第二前面板形成進氣出氣區，供氣流穿過平行設置於殼體內的裝置。

於本發明的一或多個實施方式中，第一前面板以及第二前面板進一步包含複數個連接口以及複數個輸入輸出連接器。複數個連接口對應複數個輸入輸出連接器。第一前面板以及第二前面板的輸入輸出口沿著相對該面板裝置前方一角度排列。

於本發明的一或多個實施方式中，第一前面板以及第二前面板朝向面板裝置的前方偏折一銳角角度。

於本發明的一或多個實施方式中，上述之面板裝置進一步包含至少一扳手以及底板。至少一扳手設置於面板裝置的任一邊。底板連接前面板。

於本發明的一或多個實施方式中，上述之面板裝置可拆卸地連接交換器。

於本發明的一或多個實施方式中，上述之面板裝置的製造方式包含擠出成型、軋製、黃銅鑄造、車床加工(CNC)、沖壓或其他任何可行的金屬板成形工藝。

雖然本發明中的一或多個實施方式是參照交換器設備描述的，但應理解的是，這些實施方式不應用以限制本發明。相對地，任何計算機數據中心內安裝使用的電子設備都 可用於本發明所揭露的面板裝置。

以上所述僅係用以闡述本發明所欲解決的問題、解決問題的技術手段、及其產生的功效等等，本發明之具體細節將在下文的實施方式及相關圖式中詳細介紹。

100、200、300‧‧‧交換器

102、202‧‧‧前部

104‧‧‧後部

106、206‧‧‧頂部

108、208‧‧‧底部

110、210、310‧‧‧第一側面

112、212‧‧‧第二側面

114、214‧‧‧開口

116、216‧‧‧連接口

118、218‧‧‧輸入輸出連接器

120‧‧‧產熱電子硬體組件

121‧‧‧扳手

122‧‧‧散熱片

124、224、324‧‧‧面板裝置

126‧‧‧緊固件

128‧‧‧凸板

202A、302A‧‧‧第一前面板

202B、302B‧‧‧第二前面板

203、303‧‧‧凸角部分

225、325‧‧‧頂板

350‧‧‧通道

600‧‧‧晶片組

F‧‧‧前平面

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1A圖為繪示先前技術之無加蓋的交換器立體圖。

第1B圖為繪示先前技術之有加蓋的交換器立體圖。

第2圖為繪示本發明一實施方式之裝有面板裝置的交換器正視圖。

第3圖為繪示第2圖中交換器的上視圖。

第4圖為繪示本發明一實施方式之複數個交換器彼此平行設置於殼體的示意圖。

第5圖為繪示第2圖中交換器的上透視圖。

第6圖為繪示第2圖中本發明一實施方式之交換器的上透視圖。

第7A圖與第7B圖為輸入輸出連接器與晶片組之距離與信號強度數據圖。

下文列舉實施例配合所附圖式進行詳細說明，但所提供之實施例並非用以限制本發明所涵蓋的範圍，而結構運 作之描述非用以限制其執行之順序，任何由元件重新組合之結構，所產生具有均等功效的裝置，皆為本發明所涵蓋的範圍。另外，圖式僅以說明為目的，並未依照原尺寸作圖。為使便於理解，下述說明中相同元件或相似元件將以相同之符號標示來說明。

整體來說，本發明是提供一種用於冷卻伺服器機架內電子設備的冷卻組件。於本發明的一或多個實施方式中，凸形面板裝置提供了用於增加氣流流通的額外截面。面板裝置包含多個氣流流通孔。因此，電子設備內部可進行冷卻。該技術特徵的有效性可藉由增加氣流流通孔的數量，或藉由增加該面板裝置的角度以增加面板的面積而提升。

第1A圖為繪示先前技術之無加蓋的交換器100立體圖。交換器100可以是堆疊在殼體(未繪示)內，由殼體支撐的複數個交換器的其中之一者。交換器100包含前部102、後部104、頂部106、底部108、第一側面110、以及第二側面112。如第1A圖所示，交換器100可不包含外蓋，因為當交換器100安裝在殼體內時，殼體可作為蓋子用。如第1B圖所示，第1B圖為繪示先前技術之有加蓋的交換器100立體圖，於另一實施方式中，交換器100可包含圍繞前部102、後部104、頂部106、底部108、第一側面110、以及第二側面112的任一形式之外蓋。

請參照第1A圖，交換器100的前部102包含複數個用於使空氣流入冷卻交換器100的開口114(例如通氣孔)。前部102進一步包含複數個連接口116，對應輸入輸出連接器 118。

於一些實施方式中，交換器100可包含任何數量、形式的零組件，例如輸入輸出連接器118、複數個產熱電子硬體組件120、複數個風扇(未繪示)、複數個擋板(未繪示)以及其他熱管理組件(例如熱管)。上述零組件可由一或多個的組合方式安裝或附接於底部108。安裝或附接方法可以是利用黏合劑、螺絲、螺母螺栓組合、卡扣、壓配件、其他附接裝置或上述附接方式的組合。交換器100可包含更多或更少不同形式的附加組件。例如交換器100可包含一或多個可旋轉的扳手121，用於鎖固交換器100於殼體內。

輸入輸出連接器118可以是任何數量、形式的輸入輸出連接器，例如RJ45連接器或SFP連接器。輸入輸出連接器118可以僅用於輸入、輸出或輸入和輸出連接。

複數個產熱電子硬體組件120包含散熱片122，用以協助將複數個產熱電子硬體組件120所產生的熱能傳遞至周圍空氣中。複數個產熱電子硬體組件120可例如是處理器、電路、電晶體、記憶體、電源供應器、變壓器、晶片組、積體電路、或其他電子組件。

複數個風扇設置以將空氣吸入或排出(取決於風扇在交換器100內的設置方向)複數個開口114。於一實施方式中，空氣通過開口114被吸入交換器100內沿箭頭A的方向流動。至少一部分的空氣從交換器100的後部104被排出，如箭頭B所示的方向。於另一實施方式中，空氣的流動方向是相反的，也就是說，空氣通過交換器100的後部104被吸入交換器 100內，並由前部102的複數個開口114被排出。

交換器100的前部102可由面板裝置124形成。面板裝置124包含複數個開口114以及複數個連接口116。複數個開口114用於使空氣流通。複數個連接口116對應輸入輸出連接器118。面板裝置124可以任何形式附接於交換器100。舉例來說，面板裝置124可以藉由位於面板裝置124之一或多個凸板128上的緊固件126，附接至交換器100。緊固件126可例如是螺釘螺紋孔組合、螺母螺栓組合、卡扣件、壓配件或鉚釘。

複數個開口114配置以進行熱管理。開口114的設置空間取決於輸入輸出連接器118的數量，以及對應輸入輸出連接器118的連接口116大小。因此，需在開口114的數量及輸入輸出連接器118的數量之間尋求最適合的折衷辦法。舉例來說，面板裝置124內的輸入輸出連接器118越多，能用於通氣孔的空間就越少，相反地，設置越多的通氣孔，輸入輸出連接器118能使用的空間就越少，如第1A圖所示。此外，面板裝置124的表面積越大就能允許組件之間具有更大的間距，以促進冷卻。

對於高耗能的交換器100或線卡而言，運轉時，複數個產熱電子硬體組件120的可能會因為沒有足夠的氣流過交換器100或線卡，而導致溫度過高，使得交換器100或線卡無法正常運作，甚而故障當機。若複數個開口114開得太大或彼此間距離太近，可能會造成電磁干擾或結構完整性的問題。如圖面所示，面板裝置124相對於交換器100的前部102為平面的。

請參照第2圖，第2圖為繪示本發明一實施方式之裝有面板裝置224的交換器200正視圖。於本實施方式中，交換器200包含前部202(202未繪示於第2圖中)、後部(未繪示)、頂部206、底部208、第一側面210、以及第二側面212。交換器200的前部202包含複數個開口214(例如通氣孔)，用於使空氣流過以冷卻交換器200。前部202進一步包含複數個連接口216，對應輸入輸出連接器(未繪示)。交換器200的前部202可由凸形面板裝置224形成。於本實施方式中，凸形面板裝置224包含三角形形狀。於一些實施方式中，凸形面板裝置224亦可包含其他形狀，例如具曲面的面板裝置、梯形面板裝置或其他任何形式的凸多邊形面板裝置。

凸形面板裝置224包含頂板225以及前面板。前面板包含第一前面板202A以及第二前面板202B。第一前面板202A相對於虛擬的前平面F(圖中僅示例性標示一個)以角度△偏折。第二前面板202B相對於虛擬的前平面F以角度△’偏折。虛擬的前平面F實質平行於平面形前面板(請參照第3圖)。頂板225設置於面板裝置224的上方。頂板225、第一前面板202A、以及第二前面板202B連接形成凸角部分203。凸角部分203為鈍角。於一或多個實施方式中，頂板225的凸角部分203與第一前面板202A和第二前面板202B共同形成進氣出氣區。進氣出氣區可供氣流流過交換器200與其他平行設置於殼體內的線卡之間(下面將有更詳細地討論)。於一些實施方式中，面板裝置224可拆卸地附接交換器200，例如藉由螺絲或螺母及螺栓。第3圖為繪示第2圖中交換器200的上視圖。

於一或多個實施方式中，面板裝置224的製造方法可使用現有的製造工藝，例如擠出成型(extrusion)，但本發明不以此為限。面板裝置224的材料可包含塑膠材料。一般而言，擠出成型為本領域通常已知的製造工藝，熱塑化的材料藉由推擠或拉扯通過模具後，形成特定的截面輪廓。擠出過程可以是連續的(例如生產具精細複雜形狀的長材料)或半連續的(例如生產多個物件，每個物件具精細複雜的形狀)。擠出過程可使用熱材料或冷材料。於一或多個實施方式中，面板裝置224使用的材料亦可包含鋁，但本發明不以此為限，任何適合用於製造加工的材料皆可應用於本發明中，例如金屬、塑料、木材。面板裝置224的複數個開口214可使用CNC銑床加工方式或任何其他適用於製造開口的工藝方式形成。

請參照第4圖，第4圖為繪示本發明一實施方式之複數個交換器200、300彼此平行設置於殼體的示意圖。交換器200包含第一側面210、第二側面212以及凸形面板裝置224。凸形面板裝置224包含頂板225、第一前面板202A、以及第二前面板202B。頂板225設置於面板裝置224的上方。第一前面板202A相對於虛擬的前平面F(圖中僅示例性標示一個)以角度△偏折。第二前面板202B相對於虛擬的前平面F以角度△’偏折。頂板225與第一前面板202A和第二前面板202B連接形成凸角部分203。交換器300包含第一側面310、第二側面(未繪示)、以及凸形面板裝置324。交換器300的第一側面310與交換器200的第二側面212鄰接。凸形面板裝置324包含頂板325、第一前面板302A、以及第二前面板302B。頂板 325設置於面板裝置324的上方。第一前面板302A相對於虛擬的前平面F(圖中僅示例性標示一個)以角度△偏折。第二前面板302B相對於虛擬的前平面F以角度△’偏折。頂板325與第一前面板302A和第二前面板302B連接形成凸角部分303。

於一或多個實施方式中，通道350設置於交換器200的面板裝置224與交換器300的面板裝置324之間。通道350用於使氣流流通。於一些實施方式中，兩頂板225、325的兩凸角部分203、303可便於通道350形成進氣區域，供氣流流通。通道350可增加沿面板裝置224的第一前面板202A和面板裝置324的第二前面板302B的氣流流入量。於一些實施方式中，交換器200的第一側面210還可鄰接另一交換器，從而形成用於沿面板裝置224的第二前面板202B流入氣流的另一通道。類似地，交換器300的第二側面(未繪示)還可鄰接另一個交換器，從而形成用於沿面板裝置324的第一前面板302A流入氣流的另一通道。

請參照第5圖，第5圖為繪示第2圖中交換器200的上透視圖。複數個輸入輸出連接器218可以是任何形式數量的輸入輸出連接器218，例如RJ45連接器或SPF連接器。輸入輸出連接器218可以僅用於輸入、輸出，或輸入和輸出連接。輸入輸出連接器218設置於第一前面板202A與第二前面板202B內。因此，複數個輸入輸出連接器218也分別以相對面板裝置224偏折角度△和△’之方向，依序平行排列設置。藉此結構設置，第一前面板202A與第二前面板202B內將產生額外的空間以容納更多輸入輸出連接器218，且連接器的信號完整度 也可因而獲得改善。請參照以下第6圖將有更詳細地討論。

第6圖為繪示第2圖中本發明一實施方式之交換器200的上透視圖。交換器200包含晶片組600。晶片組600包含複數個開關(未繪示)和晶片(未繪示)。如第6圖所示，晶片組600設置以支撐與輸入輸出器218相關聯的端口。由於複數個輸入輸出連接器218以相對面板裝置224偏折角度△和△’的方向，依序平行排列設置，所以每一輸入輸出連接器218與晶片組600之間的距離因而縮短。由於輸入輸出連接器218實質上更靠近晶片組600，連接器的信號完整性進而得到改善。於一些實施方式中，與輸入輸出連接器218對應的複數個連接口與晶片組600之距離相等，但本發明不以此為限。

請參照第7A圖與第7B圖，第7A圖與第7B圖為輸入輸出連接器218與晶片組600之距離與信號強度數據圖。第7A圖與第7B圖分別顯示當輸入輸出連接器218距離晶片組600為6英吋和9英吋時的信號強度數據圖。如第7B圖所示，當輸入輸出連接器218與晶片組600的距離為9英吋時，PCI-E信號測量結果測得ehpk=101.0mV，ew=0.550UI,34.4ps。然而，如第7A圖所示，當輸入輸出連接器218與晶片組600的距離為6英吋時，PCI-E信號測量結果測得ehpk=160.2mV，ew=0.573UI,35.8ps。因此，當輸入輸出連接器218與晶片組600之間的距離縮短時，信號的強度獲得了改善。

於一些實施方式中，本發明揭露之凸形面板裝置亦可設置於電子設備的後端，實施方式與上述揭露相同，因此可參照前述相關說明，在此不再贅述。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並不用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作各種的更動與潤飾，因此本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

其次，任何熟習此技藝者，在閱讀和理解本說明書與圖式後，當可作出與本發明具相同功效的更動與潤飾。另外，本發明之一技術特徵可能僅由一些實施例的其中一者揭露，但該技術特徵亦可與其他實施例中揭露之技術特徵結合應用。

關於本文中所使用之『第一』、『第二』、...等，並非特別指稱次序或順位的意思，亦非用以限定本發明，其僅僅是為了區別以相同技術用語描述的元件或操作而已。其次，在本文中所使用的用詞『包含』、『包括』、『具有』、『含有』等等，均為開放性的用語，即意指包含但不限於。

再者，於本文中，除非內文中對於冠詞有所特別限定，否則『一』與『該』可泛指單一個或多個。將進一步理解的是，本文中所使用之『包含』、『包括』、『具有』及相似詞彙，指明其所記載的特徵、區域、整數、步驟、操作、元件與/或組件，但不排除其所述或額外的其一個或多個其它特徵、區域、整數、步驟、操作、元件、組件，與/或其中之群組。

Claims (10)

1. 一種面板裝置，包含：一頂板，具有一凸角部分朝向該面板裝置的前方凸出，該凸角部分包含一鈍角；以及一前面板，設置於該面板裝置的前方，包含：一第一前面板，朝向該面板裝置的前方偏折；以及一第二前面板，朝向該面板裝置的前方偏折，其中，該第一前面板與該第二前面板具有複數個孔洞，其中，該頂板的該凸角部分、該第一前面板以及該第二前面板形成一進氣出氣區，供氣流穿過該面板裝置的前方。
2. 如請求項第1項所述之面板裝置，其中該第一前面板以及該第二前面板進一步包含：複數個連接口；以及複數個輸入輸出連接器，且該些連接口與該些輸入輸出連接器相對應，其中該些輸入輸出連接器沿相對該面板裝置的前方一角度排列。
3. 如請求項第1項所述之面板裝置，其中該面板裝置進一步包含：至少一扳手，設置於該面板裝置的任一邊；以及一底板，連接該前面板。
4. 如請求項第1項所述之面板裝置，其中該面板裝置可拆卸地連接一交換器。
5. 如請求項第1項所述之面板裝置，其中該第一前面板以及該第二前面板朝向該面板裝置的前方偏折一銳角角度。
6. 一種電子設備，包含：一交換器；一風扇，設置於朝向該裝置的背面；以及複數個線卡，可拆卸地附接該開關，並且與該開關電性連接，其中該些線卡彼此平行設置，其中每一線卡包含一如請求項第1~5項之任一項所述之面板裝置。
7. 如請求項第6項所述之電子設備，其中一通道，設置於該些線卡之一者的該第一前面板與該些線卡中之相鄰另一者的該第二前面板之間，且該通道係用於使氣流流通。
8. 如請求項第7項所述之電子設備，其中該風扇設置於該些線卡的後面，朝向該裝置的背面，其中當該風扇運轉時，空氣從該面板裝置的前方經由該通道被吸入，並且通過每一該些線卡上一或多個發熱組件。
9. 一種電子設備的殼體，包含：一前端；以及一後端，其中該前、後端的至少其中之一者包含一凸角部分。
10. 如請求項第9項所述之殼體，其中該前、後端的至少其中之一者包含複數個開口，且每一開口與位於至少一端部的一晶片組之距離相等。