一種使主板高溫耐腐蝕的設(shè)計(jì)方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種使主板高溫耐腐蝕的設(shè)計(jì)方法，屬于服務(wù)器主板領(lǐng)域，本發(fā)明主要包括：1）PCBA布局；2）機(jī)箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；3）PCB材質(zhì)選擇，元器件用料；4）三防漆噴涂及耐腐蝕測(cè)試四個(gè)部分，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)布局的改造，以及引入NP-175FM/NPGN-170材料，優(yōu)化元器件材質(zhì)，使得主板可以在新風(fēng)制冷機(jī)房使用，有效降低PUE指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)40度環(huán)境高溫下穩(wěn)定運(yùn)行，45度下性能保持，MTBF時(shí)間達(dá)到5年；在高溫下保持信號(hào)穩(wěn)定，有效控制insertionLOSS與阻抗。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種使主板高溫耐腐蝕的設(shè)計(jì)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及服務(wù)器主板領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種使主板高溫耐腐蝕的設(shè)計(jì)方法。

【背景技術(shù)】
[0002]互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)飛速增長(zhǎng)，數(shù)據(jù)中心的建設(shè)與數(shù)據(jù)中心的運(yùn)維占據(jù)了數(shù)據(jù)中心50%的資金投入；互聯(lián)網(wǎng)客戶(hù)在尋求低PUE的數(shù)據(jù)中心，以減少數(shù)據(jù)中心功耗帶來(lái)的資金投入，而建設(shè)通過(guò)新風(fēng)進(jìn)行制冷的數(shù)據(jù)中心，可以大幅度減少數(shù)據(jù)中心建設(shè)資金投入；適當(dāng)?shù)恼{(diào)高數(shù)據(jù)中心的環(huán)境溫度，可以大幅度的降低數(shù)據(jù)中心的PUE，減少數(shù)據(jù)中心的運(yùn)維資金投入。
[0003]現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心的高PUE值的現(xiàn)象或因素:(I)基本均為空調(diào)制冷散熱，制冷能效低(2 )風(fēng)道設(shè)計(jì)不合理，或風(fēng)道設(shè)計(jì)錯(cuò)誤(3 )空調(diào)設(shè)計(jì)配套冗余過(guò)度(4 )機(jī)房?jī)?nèi)溫濕度設(shè)計(jì)不合理，空調(diào)加濕除濕同時(shí)進(jìn)行(5)機(jī)房?jī)?nèi)溫度過(guò)低(6)圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理或無(wú)設(shè)計(jì)(7)無(wú)空調(diào)制冷控制，空調(diào)無(wú)效運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)(8)環(huán)境溫度不同的設(shè)備同一空間放置，設(shè)置低溫環(huán)境。
[0004]由此導(dǎo)致主板在高溫運(yùn)行中產(chǎn)生信號(hào)不穩(wěn)定的情況，由此也導(dǎo)致功耗過(guò)高，制冷系統(tǒng)占PUE比例較高，出故障率較高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決以上的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種使主板高溫耐腐蝕的設(shè)計(jì)方法，讓主板在高溫下保持信號(hào)穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
基本組成分為I) PCBA布局2)機(jī)箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3) PCB材質(zhì)選擇，元器件用料，4)三防漆噴涂及耐腐蝕測(cè)試四個(gè)部分:
PCBA布局
A:CPU/MEM socket/DIMM non-shadow擺放，利于散熱與功耗控制；
B:CPU/MEN VR盡量擺放在主板前端，利于散熱；
C:Mini SAS/Power connector/battery等面積較大器件,分布于主板邊緣并橫插式擺放，降低器件本身及cable線(xiàn)對(duì)后部進(jìn)風(fēng)量的影響；
D:主板發(fā)熱量較大IC沿風(fēng)流方向前方，避免大電容、電感的集中擺放，以保證進(jìn)風(fēng)量；E:硬盤(pán)背板在允許條件下，增加開(kāi)孔；電源與數(shù)據(jù)線(xiàn)接口，在信號(hào)允許下靠近水平邊緣擺放，減少cable對(duì)進(jìn)風(fēng)量影響；
F:前控板增加高敏thermal sensor，精確控制風(fēng)扇策略。
[0007]機(jī)箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
A:滿(mǎn)足EMI前提下，增加后窗與擋片開(kāi)孔，利于散熱 B:在保證前置硬盤(pán)進(jìn)風(fēng)量前提下，增加機(jī)箱上蓋開(kāi)孔，增加風(fēng)量 C:合理利用風(fēng)扇假模塊，增加高發(fā)熱部位進(jìn)風(fēng)量與風(fēng)壓 D:cpu heatsink高度與導(dǎo)風(fēng)罩配合,風(fēng)壓與風(fēng)阻間尋找最佳平衡。
[0008]PCB材質(zhì)選擇
傳統(tǒng)使用tu662材料樹(shù)脂含量RC53%時(shí)，stripline模式下溫度的提升，將使Dk和insert1n loss值都一并提升,并且隨的頻率的升高,而加劇增大。
Freq, -40C 1-20C I~OC~ 25C I 60C I 80C~
GHz LossdB^ti__
"1-0.19S~ -0215~ -0X^2~ -0255~ -0291 ~ -0J09~
~2-0_?2.?-O J 52-Oj S2-0 42?-0 4Sft-0.519~
"~3-0.4?-4.4m4JJ24-0.57E-0.6S94)717~
4-0.552-0.604-Λ658-SJJIl-0.842-0.903
~5-0.664-0.726-0.796-0.S7S-1.022-1.100~
~6-0.771-QMIf-0.925-.1.002-1.192-1:251 ~
~7-0.SS9-0.971-1001-1.172,-1.367-1.471 ~
~8-O 觀-1.0S2-1.166-1 J14-1.5:V7-1.656~
~9-1.03:-1.192-1 Jll 5-1-4:2-1.700-1.534~
[0009]表1.tu662測(cè)試數(shù)據(jù)
而新引入NP-175FM/NPGN-170屬于mid loss材料。從測(cè)試結(jié)果來(lái)看，low loss材料的電特性隨溫度變化較少，而mid loss材料開(kāi)始出現(xiàn)一定程度改變，因而,對(duì)于norm loss材料如tu662，其電特性將變化更明顯。
PCB表面工藝處理上，禁止使用化銀工藝，優(yōu)選0SP，次選沉金工藝或噴錫；過(guò)孔處理上，除ICT測(cè)試孔以外，其它過(guò)孔建議表面涂綠油或塞錫、塞樹(shù)脂等方式處理。
[0010]元器件用料
耐高溫主板可實(shí)現(xiàn)40C環(huán)境高溫下穩(wěn)定運(yùn)行，45C下性能保持，MTBF時(shí)間達(dá)到5年，結(jié)合原理分析與測(cè)試驗(yàn)證，在元器件材質(zhì)選擇上做出如下優(yōu)化:
A禁止使用低于105°C (MOOOhrs規(guī)格的液體鋁電解電容
B禁止使用12V以上的鉭電容
C阻值低于1K，必須使用薄膜電阻
D禁止使用化銀工藝，優(yōu)選OSP，次選沉金工藝或噴錫
E除ICT測(cè)試孔以外，其它過(guò)孔建議表面涂綠油或塞錫、塞樹(shù)脂等方式處理。
[0011]三防漆噴涂與耐腐蝕測(cè)試
為滿(mǎn)足新風(fēng)制冷機(jī)房需求，主板需有效抵抗空氣中硫化物、氧化物及塵埃等影響。經(jīng)反復(fù)對(duì)比試驗(yàn)，PCBA采用三防漆噴涂工藝為最有效方案。三防漆選用Bectron? PL 4122 EBLF，噴涂方式上優(yōu)選自動(dòng)化噴射式涂覆，區(qū)域?yàn)镻CBA正反面除定位孔、連接器與slot外所有區(qū)域，噴涂厚度目前暫定為40 μ。
[0012]耐腐蝕測(cè)試
為有效驗(yàn)證產(chǎn)品耐腐蝕特性，經(jīng)反復(fù)對(duì)比國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合本產(chǎn)品特性進(jìn)行測(cè)試。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:
主板可以在新風(fēng)制冷機(jī)房使用，有效降低PUE指標(biāo)。滿(mǎn)足互聯(lián)網(wǎng)當(dāng)前新?tīng)I(yíng)建的IDC水側(cè)-無(wú)冷機(jī)機(jī)房部署需求，實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保。
[0014]相比傳統(tǒng)服務(wù)器主板，耐高溫主板可實(shí)現(xiàn)40度環(huán)境高溫下穩(wěn)定運(yùn)行，45度下性能保持，MTBF時(shí)間達(dá)到5年。
[0015]采用新的PCB材質(zhì)制程與功耗控制方式，可以在高溫下保持信號(hào)穩(wěn)定，有效控制insert1n LOSS與阻抗，且功耗與部件溫度實(shí)現(xiàn)有效控制，使制冷系統(tǒng)占PUE比例降至
0.13。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]附圖1 是 NP-175FM/NPGN-170 測(cè)試數(shù)據(jù)圖。
[0017]附圖2是噴涂區(qū)域設(shè)定圖。

【具體實(shí)施方式】
[0018]本發(fā)明其特點(diǎn)基本組成分為DPCBA布局2)機(jī)箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3)PCB材質(zhì)選擇，元器件用料，三防漆噴涂及耐腐蝕測(cè)試四個(gè)部分:
PCBA布局
A:CPU/MEM socket/DIMM non-shadow擺放，利于散熱與功耗控制；
B:CPU/MEN VR盡量擺放在主板前端，利于散熱；
C:Mini SAS/Power connector/battery等面積較大器件,分布于主板邊緣并橫插式擺放，降低器件本身及cable線(xiàn)對(duì)后部進(jìn)風(fēng)量的影響；
D:主板發(fā)熱量較大IC沿風(fēng)流方向前方，避免大電容、電感的集中擺放，以保證進(jìn)風(fēng)量；E:硬盤(pán)背板在允許條件下，增加開(kāi)孔；電源與數(shù)據(jù)線(xiàn)接口，在信號(hào)允許下靠近水平邊緣擺放，減少cable對(duì)進(jìn)風(fēng)量影響；
F:前控板增加高敏thermal sensor，精確控制風(fēng)扇策略。
[0019]機(jī)箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
A:滿(mǎn)足EMI前提下，增加后窗與擋片開(kāi)孔，利于散熱；
B:在保證前置硬盤(pán)進(jìn)風(fēng)量前提下，增加機(jī)箱上蓋開(kāi)孔，增加風(fēng)量；
C:合理利用風(fēng)扇假模塊，增加高發(fā)熱部位進(jìn)風(fēng)量與風(fēng)壓；
D:cpu heatsink高度與導(dǎo)風(fēng)罩配合,風(fēng)壓與風(fēng)阻間尋找最佳平衡。
[0020]PCB材質(zhì)選擇
新引入NP-175FM/NPGN-170屬于mid loss材料。從測(cè)試結(jié)果來(lái)看，low loss材料的電特性隨溫度變化較少，而mid loss材料開(kāi)始出現(xiàn)一定程度改變,因而,對(duì)于norm loss材料如tu662，其電特性將變化更明顯。如圖1所示。
[0021]PCB表面工藝處理上，禁止使用化銀工藝，優(yōu)選0SP，次選沉金工藝或噴錫；過(guò)孔處理上，除ICT測(cè)試孔以外，其它過(guò)孔建議表面涂綠油或塞錫、塞樹(shù)脂等方式處理。
[0022]元器件用料
耐高溫主板可實(shí)現(xiàn)40C環(huán)境高溫下穩(wěn)定運(yùn)行，45C下性能保持，MTBF時(shí)間達(dá)到5年，結(jié)合原理分析與測(cè)試驗(yàn)證，在元器件材質(zhì)選擇上做出如下優(yōu)化:
A禁止使用低于105°C (MOOOhrs規(guī)格的液體鋁電解電容 B禁止使用12V以上的鉭電容 C阻值低于1K，必須使用薄膜電阻 D禁止使用化銀工藝，優(yōu)選OSP，次選沉金工藝或噴錫E除ICT測(cè)試孔以外，其它過(guò)孔建議表面涂綠油或塞錫、塞樹(shù)脂等方式處理。
[0023]三防漆噴涂與耐腐蝕測(cè)試
為滿(mǎn)足新風(fēng)制冷機(jī)房需求，主板需有效抵抗空氣中硫化物、氧化物及塵埃等影響。經(jīng)反復(fù)對(duì)比試驗(yàn)，PCBA采用三防漆噴涂工藝為最有效方案。三防漆選用Bectron? PL 4122 EBLF，噴涂方式上優(yōu)選自動(dòng)化噴射式涂覆，區(qū)域?yàn)镻CBA正反面除定位孔、連接器與slot外所有區(qū)域，噴涂厚度目前暫定為40 μ。如圖2所示，底灰色部分為噴涂區(qū)域。
[0024]耐腐蝕測(cè)試
為有效驗(yàn)證產(chǎn)品耐腐蝕特性，經(jīng)反復(fù)對(duì)比國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)(IEC 60068-2-60，GB-T2423.51-2000)，結(jié)合本產(chǎn)品特性，選用如下標(biāo)準(zhǔn)作為測(cè)試條件:

【權(quán)利要求】
1.一種使主板高溫耐腐蝕的設(shè)計(jì)方法，其特征在于 該方法分為PCBA布局，機(jī)箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，PCB材質(zhì)選擇、元器件用料，三防漆噴涂及耐腐蝕測(cè)試四個(gè)部分， (1)PCBA布局 A:CPU/MEM socket/DIMM non-shadow擺放，利于散熱與功耗控制； B:CPU/MEN VR盡量擺放在主板前端，利于散熱； C:Mini SAS/Power connector/battery等面積較大器件,分布于主板邊緣并橫插式擺放，降低器件本身及cable線(xiàn)對(duì)后部進(jìn)風(fēng)量的影響； D:主板發(fā)熱量較大IC沿風(fēng)流方向前方，避免大電容、電感的集中擺放，以保證進(jìn)風(fēng)量；E:硬盤(pán)背板在允許條件下，增加開(kāi)孔；電源與數(shù)據(jù)線(xiàn)接口，在信號(hào)允許下靠近水平邊緣擺放，減少cable對(duì)進(jìn)風(fēng)量影響； F:前控板增加高敏thermal sensor，精確控制風(fēng)扇策略； (2)機(jī)箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) A:滿(mǎn)足EMI前提下，增加后窗與擋片開(kāi)孔，利于散熱； B:在保證前置硬盤(pán)進(jìn)風(fēng)量前提下，增加機(jī)箱上蓋開(kāi)孔，增加風(fēng)量； C:合理利用風(fēng)扇假模塊，增加高發(fā)熱部位進(jìn)風(fēng)量與風(fēng)壓； D:cpu heatsink高度與導(dǎo)風(fēng)罩配合，風(fēng)壓與風(fēng)阻間尋找最佳平衡； (3)PCB材質(zhì)選擇、元器件用料 引入 NP-175FM/NPGN-170 屬于 mid loss 材料； 在元器件材質(zhì)選擇上做出如下優(yōu)化: A使用不小于105°C (MOOOhrs規(guī)格的液體鋁電解電容； B使用不大于12V的鉭電容； C阻值低于1K，必須使用薄膜電阻； D優(yōu)選0SP，次選沉金工藝或噴錫； E除ICT測(cè)試孔以外，其它過(guò)孔表面涂綠油或塞錫、塞樹(shù)脂等方式處理； (4)三防漆噴涂與耐腐蝕測(cè)試； PCBA采用三防漆噴涂工藝；對(duì)比國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合本產(chǎn)品特性進(jìn)行測(cè)試。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于PCB表面工藝處理上，優(yōu)選0SP，次選沉金工藝或噴錫；過(guò)孔處理上，除ICT測(cè)試孔以外，其它過(guò)孔表面涂綠油或塞錫、塞樹(shù)脂等方式處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于三防漆選用Bectron?PL 4122 E BLF，噴涂方式上優(yōu)選自動(dòng)化噴射式涂覆，區(qū)域?yàn)镻CBA正反面除定位孔、連接器與slot外所有區(qū)域，噴涂厚度目前暫定為40 μ。
【文檔編號(hào)】G06F1/16GK104199513SQ201410431747
【公開(kāi)日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年8月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月28日
【發(fā)明者】倪旭華 申請(qǐng)人:浪潮電子信息產(chǎn)業(yè)股份有限公司