專利名稱：印刷電路板冷卻組件的制作方法
印刷電路板冷卻組件
背景技術(shù)：
計算機數(shù)據(jù)中心或計算機服務(wù)器產(chǎn)生大量的熱。大多數(shù)的數(shù)據(jù)中心或服務(wù)器目前用空氣來冷卻計算機或計算機系統(tǒng)中的部件。由于計算機系統(tǒng)中部件的密度日益增大，計算機系統(tǒng)和數(shù)據(jù)中心的熱密度也在增加。熱密度的增加需要更高的氣流速率，冷卻空氣，或需要充分冷卻系統(tǒng)部件。將空氣冷卻到低于環(huán)境溫度的溫度之下需要制冷系統(tǒng)。制冷系統(tǒng)典型地使用大量功率。實際上， 用于數(shù)據(jù)中心的制冷系統(tǒng)可能使用比數(shù)據(jù)中心要求的總功率多50%。一些數(shù)據(jù)中心使用液體來代替空氣或除空氣之外作為熱傳遞介質(zhì)。液體典型地具有比空氣大得多的熱傳送容量。遺憾的是，使用液體作為熱傳遞介質(zhì)可以使修改或更換計算機系統(tǒng)中的部件變得困難，原因是可能需要打開冷卻劑管道然后再重新密封。


圖1是本發(fā)明的示例性實施例中的部件組件100的等視軸圖。圖2是本發(fā)明的示例性實施例中PC板組件200的等視軸圖。圖3是本發(fā)明的示例性實施例中的板組件200的局部剖視圖AA。圖4是本發(fā)明的另一示例性實施例中的冷卻架的等視軸圖。
具體實施例方式圖1-圖4和下面的敘述描述教導本領(lǐng)域技術(shù)人員如何制造和使用本發(fā)明的最佳實施方式的特定示例。出于教導本發(fā)明原理的目的，本文簡化或省略了一些常規(guī)內(nèi)容。本領(lǐng)域技術(shù)人員會從這些示例中認識到落入本發(fā)明范圍內(nèi)的變型。本領(lǐng)域技術(shù)人員會認識到， 可以通過各種方式來組合下文描述的特征，從而形成本發(fā)明的多種變型。因此，本發(fā)明不局限于下文描述的特定示例，而應(yīng)僅由權(quán)利要求書和其等同物限定。圖1是本發(fā)明的示例性實施例中的計算機組件100的等視軸圖。計算機組件100 包括部件板102、兩個散熱器104和兩個芯突片108。部件板102可包括雙列直插存儲器模塊(DIMM)、安裝到PC板的專用集成電路(ASIC)或安裝到需要冷卻的PC板的其它任何類型的電子部件。散熱器104可以是成形為接觸安裝到部件板102上的部件的頂表面的板。兩個散熱器104可以彼此互為鏡像，可以是彼此之間旋轉(zhuǎn)180度的相同部件，或可以具有不同形狀以匹配安裝在部件板102兩面上不同形狀的部件。工作中，兩個散熱器104通過夾子108保持抵靠著安裝在部件板102的前和/或后表面上的部件。在此示例性實施例中顯示夾子，但可以使用任何適當?shù)姆椒▉韺⑸崞?104固定在適當位置。在本發(fā)明的另一示例性實施例中，部件組件中可以只有一個散熱器 104。沿散熱器104的底邊緣形成多個突片110。突片110沿散熱器的底部以某間隙間隔開，間隙長度稍微比突片的長度長。在部件組件100的一端112，部件組件100左側(cè)上散熱器104上的端突片110在散熱器102的最末端。部件組件100的另一側(cè)上的散熱器的端突片110與散熱器104的端部間隔間隙長度。這允許兩個部件組件100彼此靠近設(shè)置，兩個相鄰的散熱器104的突片110適配到另一散熱器104的間隙中。諸如油脂的熱介面材料可以用來提高安裝到部件板102上的部件和散熱器104之間的熱耦合。在本發(fā)明的另一示例性實施例中，可以向散熱器增加諸如蒸發(fā)室的熱擴散增強部，以提高熱效率。熱擴散增強部可以位于散熱器和熱介面材料之間，或者可以與安裝在部件板上的部件直接接觸。圖2是本發(fā)明的一個示例性實施例中印刷電路(PC)板組件200的等視軸圖。PC 板組件200包括主PC板202、液體冷卻入口歧管204、液體冷卻出口歧管206、多個液體通道 208、多個連接器210和多個部件組件100。多個連接器210呈平行列形式安裝在主PC板 202的頂側(cè)上。部件組件100可移動地插入到多個連接器210中，并且通過多個連接器210 與主PC板202電接觸。液體冷卻入口歧管204沿呈行連接器210的一端延伸，液體冷卻出口歧管206沿呈行連接器210的另一端延伸。多個液體通道208耦連到液體冷卻入口歧管204和液體冷卻出口歧管206。多個液體通道208在多個連接器210的每一側(cè)上平行于多個連接器延伸。 多個液體通道208中的每一個也稱為熱沉裝置。在本發(fā)明的一個示例性實施例中，液體冷卻入口歧管204和液體冷卻出口歧管 206安裝到主PC板202上。在其它示例性實施例中，液體冷卻入口歧管204和液體冷卻出口歧管206可以鄰近主PC板202安裝。冷卻流體供應(yīng)管(未顯示)耦連到液體冷卻入口歧管204。冷卻流體返回管(未顯示)耦連到液體冷卻出口歧管206。工作中，流體從液體冷卻入口歧管204通過多個液體通道208流動，然后通過液體冷卻出口歧管206退出。流動的流體從多個液體通道208的每一個中去除熱。圖3是本發(fā)明的一個示例性實施例中的PC板組件200的局部剖視圖AA。圖3顯示以列的形式沿主PC板202的頂側(cè)安裝的多個連接器210。多個部件組件100中每一個的部件板102被插入到多個連接器210的每一個中，并與之電接觸。多個液體通道208顯示為位于多個連接器210的每個之間。在本發(fā)明的一個示例性實施例中，多個液體通道208 可以由多個支撐架330支撐。在本發(fā)明的另一實施例中，多個液體通道可以完全由液體冷卻入口和出口歧管支撐。多個散熱器104中每一個的突片110接觸多個液體通道208的頂側(cè)。在本發(fā)明的一個示例性實施例中，熱材料332可設(shè)置于突片110和液體通道208的頂側(cè)之間。部件組件100在插入到連接器210時，部件組件100接觸連接器210。連接器210 允許在部件組件100插入到連接器210中的時候向部件組件100行進某范圍。在部件組件 100向下頂連接器210之前，散熱器104上的突片110會向下頂液體通道208，允許突片110 和液體通道208之間的良好熱接觸。在本發(fā)明的一個示例性實施例中，可以用夾子來將部件組件保持到連接器210中，并抵靠著液體通道208。在本發(fā)明的另一示例性實施例中，可以用僅從散熱器伸出突片110的一半長度的連續(xù)凸緣來代替突片110。這樣，相鄰連接器中安裝的部件組件的兩個凸緣會接觸相同的液體通道，每個凸緣接觸液體通道的頂部的一半。安裝到部件PC板102上的部件的熱傳遞到散熱器104中。熱然后從散熱器104上的突片110流進液體通道208中。通過液體通道208流動的流體去除液體通道208的熱。 熱然后通過冷卻出口歧管206傳遞到冷卻流體返回管中，然后從系統(tǒng)中出來。冷卻流體供應(yīng)管和冷卻流體返回管可以耦連到熱交換器、制冷機、冷水機組等。冷卻流體可被調(diào)節(jié)到環(huán)境溫度或低于環(huán)境溫度。因為多個液體通道208中的每一個位于連接器210之間，部件組件100可被增加或去掉，同時流體冷卻系統(tǒng)保持密封。這允許流體冷卻系統(tǒng)和待冷卻部件之間的緊密耦連。 當PC板組件200不完全加載(即一些部件組件100不出現(xiàn)在板組件200中)，流體冷卻系統(tǒng)還保持密封。在本發(fā)明的一個示例性實施例中，在不打開密封的流體冷卻單元情況下可以更換故障部件或者加入附加部件。當檢測到故障部件時，如果該部件不可熱更換，則板組件 200斷電。從板組件200中移除含有故障部件的部件組件100。更換部件組件100被插入到打開位置。在此過程中，流體冷卻系統(tǒng)保持密封，且可保持工作。在本發(fā)明的另一示例性實施例中，可用多個熱管來代替冷卻架中的多個液體通道。圖4是本發(fā)明的另一示例性實施例中的冷卻架400的等視軸圖。冷卻架400包括第一流體冷卻歧管404、第二流體冷卻歧管406和多個熱管組件408。多個熱管組件408可由多個支撐架430支持。多個熱管組件408中的每一個可由兩個單獨的熱管組成。兩個單獨的熱管可以具有在熱管組件408的中部耦連在一起的熱端部和熱管組件408每一端的單獨的熱管中每一個熱管的冷端部。這允許兩個冷端部附連到第一和第二液體冷卻歧管(404和 406)。多個熱管可使用適當?shù)牟牧?，諸如焊料、旋鍛或熱環(huán)氧基樹脂永久性附連到液體冷卻歧管(404和406)。工作中，多個熱管組件會在主PC板202上安裝的連接器的每一側(cè)上平行定位。多個熱管組件408中的每一個也可稱為熱沉裝置。
權(quán)利要求
1.一種冷卻裝置，包括具有頂側(cè)的主印刷電路PC板(202)；呈平行列形式安裝在主PC板(202)頂側(cè)上的多個連接器(210);沿平行列連接器(210)的第一端定位的第一液體冷卻歧管(204)；沿平行列連接器(210)的第二端定位的第二液體冷卻歧管(206)；多個熱沉裝置，每個熱沉裝置具有細長形狀，在多個連接器(210)的每一側(cè)上平行于所述多個連接器延伸，所述多個熱沉裝置中的每一個具有第一端和第二端，其中所述第一端耦連到所述第一液體冷卻歧管(204)，所述第二端耦連到所述第二液體冷卻歧管(206)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻裝置，其中所述多個熱沉裝置中的每一個包括液體通道(208)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻裝置，其中所述多個熱沉裝置中的每一個包括熱管組件(408)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的冷卻裝置，進一步包括插入到所述多個連接器(210)中第一個連接器中的至少一個部件組件(100)，其中每個部件組件(100)包括部件PC板(102)，至少一個部件安裝在所述部件PC板(102)的前表面上；第一散熱器(104)，包括具有底面和前表面的板，這里所述前表面被保持成抵靠著所述部件PC板(102)的前表面上安裝的至少一個部件的頂側(cè)；沿所述第一散熱器(104)的底面間隔開的多個突片(110)，使得當所述部件PC板(102) 插入到所述多個連接器(210)中的一個時，所述突片(110)接觸所述多個熱沉裝置中一個的頂側(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的冷卻裝置，其中至少一個夾子108用來抵靠著所述至少一個部件安裝所述第一散熱器(104)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的冷卻裝置，進一步包括在與所述第一散熱器(104)的相對側(cè)上抵靠著所述部件PC板(102)安裝的第二散熱器 (104)，所述第二散熱器(104)包括具有底面和前表面的板；沿所述第二散熱器(104)的底面形成的多個突片(110)，其中所述突片(110)以間隙間隔開，間隙長度稍大于所述突片(110)的長度，并且其中所述第二散熱器(104)上的突片 (110)與所述第一散熱器(104)上的突片(110)偏離，使得當所述第二部件組件(100)插入到所述多個連接器(210)中與所述多個連接器(210)的第一個連接器相鄰的第二個連接器時，所述第二散熱器(104)上的突片(110)配合在第二部件組件(100)的第一散熱器(104) 上的突片(110)之間，從而使得所述第二部件組件(100)的所述第一散熱器(104)和所述第二散熱器(104)都接觸所述多個熱沉裝置中一個熱沉裝置的頂側(cè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4、5或6所述的冷卻裝置，其中熱擴散增強部被設(shè)置于所述第一散熱器(104)的前表面和所述至少一個部件的頂側(cè)之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求4、5或6所述的冷卻裝置，其中熱介面材料被設(shè)置在所述第一散熱器 (104)的前表面和所述至少一個部件的頂側(cè)之間。
9.根據(jù)前述所有權(quán)利要求所述的冷卻裝置，其中所述第一液體冷卻歧管(204)和第二液體冷卻歧管(206)安裝在所述主PC板(202)上。
10.根據(jù)前述所有權(quán)利要求所述的冷卻裝置，進一步包括冷卻單元，其具有冷卻流體供應(yīng)管和冷卻流體返回管，其中所述冷卻單元將經(jīng)冷卻的冷卻流體供應(yīng)到所述冷卻流體供應(yīng)管中，并從所述冷卻流體返回管中取回所述冷卻流體， 并且其中所述冷卻流體供應(yīng)管耦連到所述第一液體冷卻歧管(204)，所述冷卻流體返回管耦連到所述第二液體冷卻歧管(206 )。
11.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的冷卻裝置，進一步包括插入到所述多個連接器(210)中第一個連接器中的至少一個部件組件(100)，其中每個部件組件(100)包括部件PC板(102)，至少一個部件安裝在所述部件PC板(102)的前表面上； 第一散熱器(104)，其包括具有底面和前表面的板，其中所述前表面被保持成抵靠著在所述部件PC板(102)的前表面上安裝的至少一個部件的頂側(cè)；沿所述第一散熱器(104)的底面形成的連續(xù)凸緣，使得在所述部件PC板(102)被插入到所述多個連接器(210)中的一個連接器時，所述連續(xù)凸緣接觸所述多個熱沉裝置中一個熱沉裝置的頂側(cè)。
12.一種用于更換計算機系統(tǒng)中的故障部件的方法，包括確定故障部件組件的位置，其中所述故障部件組件安裝在附連到主PC板頂側(cè)的多個連接器中的一個連接器中； 移走所述故障部件組件；插入更換部件組件來替代所述故障部件組件，籍此，當所述更換部件組件就位于所述多個連接器(210)中的一個連接器中時，在附連到所述更換部件組件的散熱器的底面上形成的一組突片接觸多個熱沉裝置中一個熱沉裝置的頂側(cè)，其中所述多個熱沉裝置在所述多個連接器的每一側(cè)上平行于所述多個連接器延伸，而且耦連到所述多個熱沉裝置中一個熱沉裝置的液體冷卻系統(tǒng)保持密封。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述故障部件是可熱更換的，而且包含所述故障部件的主PC板在插入所述更換部件時保持帶電。
14.一種冷卻裝置，包括具有頂側(cè)的主印刷電路PC板(202)；呈平行列形式安裝到主PC板(202)頂側(cè)上的多個連接器(210)； 沿平行列連接器(210)的第一端定位的第一液體冷卻歧管(204)； 沿平行列連接器(210)的第二端定位的第二液體冷卻歧管(206)； 用于去熱的裝置，其在所述多個連接器(210)的每一側(cè)上平行于所述多個連接器延伸， 其中所述用于去熱的裝置耦連到所述第一液體冷卻歧管(204)和所述第二液體冷卻歧管 (206)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于印刷電路板組件的冷卻裝置。該冷卻裝置包括主印刷電路(PC)板(202)。主PC板(202)具有呈平行列形式安裝到主PC板(202)頂側(cè)上的多個連接器(210)。第一液體冷卻歧管(204)沿平行列連接器(210)的一端定位，第二液體冷卻歧管(206)沿平行列連接器(210)的另一端定位。多個熱沉裝置(208)在多個連接器(210)的每一側(cè)上平行于所述多個連接器延伸，每個熱沉裝置具有細長形狀。多個熱沉裝置(208)耦連到第一和第二液體冷卻歧管。
文檔編號H01L23/34GK102414813SQ200980159006
公開日2012年4月11日 申請日期2009年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月29日
發(fā)明者魯本施泰恩 B., C. 彼得森 E., H. 蔡 V. 申請人:惠普開發(fā)有限公司