本發(fā)明是采用強迫液冷技術(shù)、液冷冷板技術(shù)和熱管技術(shù)實現(xiàn)VPX機箱高效散熱。

背景技術(shù)：

目前VPX機箱的散熱方法主要有強迫風(fēng)冷式散熱和強迫液冷式散熱。強迫風(fēng)冷的散熱方式是采用風(fēng)機對VPX板卡的風(fēng)冷散熱翅片進行強迫對流，通過空氣與翅片的對流換熱帶走VPX板卡熱量。該散熱方法的散熱能力受空氣流換熱系數(shù)與換熱面積的制約，風(fēng)機的可靠性和整機環(huán)境適應(yīng)性也有較大局限。在環(huán)境噪聲要求較高的條件下不適合使用強迫風(fēng)冷的散熱方式。采用強迫液冷方式進行散熱的VPX機箱，換熱能力較風(fēng)冷式VPX機箱得到了提高。液冷VPX機箱散熱傳統(tǒng)的一種方式將VPX板卡安裝于及鋁板或其他導(dǎo)熱系數(shù)高的金屬板上，將熱量傳遞至側(cè)壁處，側(cè)壁集成冷板功能，能通過冷卻液帶走熱量。另一種方式液冷VPX機箱散熱也可以將VPX板安裝于水冷板表面，然后通過接口接至液冷管路，直接將冷卻液分配至VPX板卡的冷板進行熱交換。第一種散熱方式由于金屬板的導(dǎo)熱性能限制了VPX板卡散熱，無法在高熱流密度條件下有效散熱。第二種散熱方式將冷卻液分配至各VPX板卡，這樣存在著泄漏的可能，安全性。

均熱板的原理為熱管技術(shù)，其板內(nèi)為空腔結(jié)構(gòu)，通過蒸發(fā)區(qū)、冷凝區(qū)、工作介質(zhì)和毛細結(jié)構(gòu)實現(xiàn)熱量傳遞交換。該技術(shù)通常應(yīng)用在電子產(chǎn)品芯片、高熱流密度模塊上，將芯片等的熱量傳遞至冷端，冷端冷源可以是空氣、載冷劑等介質(zhì)。

本發(fā)明提出了一種采用均熱板將VPX板卡的熱量傳導(dǎo)至液冷冷板進行散熱的裝置。該裝置采用高導(dǎo)熱系數(shù)均熱板代替風(fēng)冷式散熱器將VPX板卡熱量傳導(dǎo)至位于VPX插箱上下位置處的液冷冷板，均熱板與液冷冷板通過鎖緊裝置相接觸，均熱板將熱量傳遞給冷板，最終由流經(jīng)冷板內(nèi)的冷卻介質(zhì)帶走熱量。本發(fā)明既避免了風(fēng)冷式VPX機箱的缺點，又提高了液冷VPX機箱散熱的安全性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出的基于均熱板的液冷VPX插箱高效散熱裝置，與傳統(tǒng)的VPX機箱風(fēng)冷式和強迫液冷式的散熱方式相比較具有較大優(yōu)勢。提高了VPX機箱的散熱能力，能夠滿足高熱流密度(200W/cm²以下)的VPX板卡散熱需求，單個機箱散熱量達1.5kW以上；風(fēng)冷式VPX機箱由于受散熱單元、風(fēng)冷翅片效率的限制，單個機箱其散熱能力不超過1kW，而。強迫液冷式的VPX機箱散熱較風(fēng)冷式有提高，但采用金屬板或者冷板等形式對VPX板卡進行散熱，其熱源熱流密度一般不超過100W/cm²，無法滿足更高熱流密度散熱要求。

本發(fā)明提出的基于均熱板的液冷VPX插箱高效散熱裝置包括快速接頭(1)，VPX板卡(2)， 均熱板(4)，上液冷板(5)，下液冷板(6)，鎖緊器(7)。其中：VPX板卡(2)緊固于均熱板(4)上，VPX板卡(2)的熱源接觸均熱板(4)表面，將熱量傳導(dǎo)至均熱板(4)。上液冷冷板(5)、下液冷冷板(6)開有插槽，安裝有VPX板卡(2)的均熱板(4)插入插槽與上液冷冷板(5)、下液冷冷板(6)相接觸。上下鎖緊器(7)安裝于均熱板(4)側(cè)面，擰緊鎖緊器(7),鎖緊器(7)提供壓力將均熱板(4)與上、下液冷冷板(5)、(6)接觸面壓緊，通過液冷源的強迫液冷方式將上、下液冷冷板(5)、(6)表面處熱量帶走。

采用本發(fā)明還提出了一種基于均熱板的液冷VPX插箱高效散熱方法，采用上述的液冷VPX插箱高效散熱裝置，包括如下步驟：

(1)按照VPX板卡(2)的具體結(jié)構(gòu)外形和熱源布置，設(shè)計符合散熱要求和液冷VPX機箱結(jié)構(gòu)接口的均熱板(4)，均熱板(4)具有散熱和作為VPX板卡(2)安裝基礎(chǔ)的雙重功能；

(2)將VPX板卡(2)按照設(shè)計好的結(jié)構(gòu)接口安裝于均熱板(4)；

(3)將鎖緊器(7)集成安裝于均熱板(4)上，將安裝好VPX板卡(2)的均熱板(4)插入液冷VPX機箱插槽；

(4)液冷VPX機箱插槽與上液冷冷板(5)、下液冷冷板(6)集成一體設(shè)計，以減少導(dǎo)熱熱阻，均熱板(4)在液冷VPX機箱插槽處與上液冷冷板(5)、下液冷冷板(6)相接觸，擰緊鎖緊器(7),鎖緊器(7)提供壓力將均熱板(4)與上、下液冷冷板(5)、(6)接觸面壓緊；

(5)將液冷源與上下液冷冷板的進出水口的快速接頭(1)相連接，通過冷板將均熱板(4)傳遞過來的熱量帶走，實現(xiàn)散熱目的。

本發(fā)明中提到的方法對液冷冷板有較高的散熱要求，可采用小通道或微通道高效液冷冷板，其散熱能力可達到30-100W/cm²，能滿足與均熱板間的熱量傳導(dǎo)要求。該冷板在滿足散熱需求的前提下，其均溫性好，流阻小，體積小，適用范圍廣泛。通過均熱板對VPX板卡高熱流密度熱源的二維面擴展，降低了熱傳導(dǎo)處的熱流密度，再通過相適應(yīng)的高效液冷冷板將熱量通過液冷技術(shù)傳導(dǎo)出VPX機箱。經(jīng)過兩次熱量傳導(dǎo)，將高熱流密度的元器件表面溫度降低到許用溫度以下，實現(xiàn)更可靠的工作，提高了液冷VPX機箱的散熱性能。

附圖說明

圖1為基于均熱板的液冷VPX機箱散熱結(jié)構(gòu)示意圖。其中1-快速接頭，2-VPX板卡，3-界面材料，4-高導(dǎo)熱系數(shù)散熱板，5-上液冷板，6-下液冷板，7-鎖緊器。

圖2為基于均熱板的液冷VPX機箱高效散熱的熱傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)示意圖。其中2-VPX板卡，4-均熱板，5-上液冷板，6-下液冷板，7-鎖緊器。

具體實施方式

基于均熱板的液冷VPX機箱高效散熱裝置結(jié)構(gòu)示意圖見圖1。針對VPX板卡個別元器件熱流密度在100-200W/cm²的散熱需求或者單個VPX板卡散熱量達到了100W以上的使用場合，推薦使用均熱板將VPX板卡熱量進行擴展然后散熱。本發(fā)明提出的液冷VPX插箱高效散熱裝置包括快速接頭(1)，VPX板卡(2)，均熱板(4)，上液冷板(5)，下液冷板(6)，鎖緊器(7)。其中：VPX板卡(2)緊固于均熱板(4)上，VPX板卡(2)的熱源接觸均熱板(4)表面，將熱量傳導(dǎo)至均熱板(4)。上液冷冷板(5)、下液冷冷板(6)開有插槽，安裝有VPX板卡(2)的均熱板(4)插入插槽與上液冷冷板(5)、下液冷冷板(6)相接觸。上下鎖緊器(7)安裝于均熱板(4)側(cè)面，擰緊鎖緊器(7),鎖緊器(7)提供壓力將均熱板(4)與上、下液冷冷板間(5)、(6)接觸面壓緊，通過液冷源的強迫液冷方式將上、下液冷冷板(5)、(6)表面處熱量帶走。其中VPX板卡(2)和均熱板(4)的接觸面可填充界面導(dǎo)熱材料(3)，以減小二者之間導(dǎo)熱熱阻。均熱板(4)采用了熱管技術(shù)，在二維面上具有2000W/m·K的當量導(dǎo)熱系數(shù)，能實現(xiàn)整個二維表面的均溫性。

本發(fā)明提出的基于均熱板的液冷VPX機箱高效散熱方法，具體實現(xiàn)方式如下。

(1)按照VPX板卡的具體結(jié)構(gòu)外形和熱源布置，設(shè)計符合散熱要求和VPX機箱結(jié)構(gòu)接口的均熱板(4)，均熱板具有散熱和作為VPX板卡安裝基礎(chǔ)的雙重功能；

(2)將VPX板卡(2)按照設(shè)計好的結(jié)構(gòu)接口安裝于均熱板(4)，在VPX板卡(2)的熱源和均熱板(2)接觸面可填充界面導(dǎo)熱材料(3)，目的是減小二者之間導(dǎo)熱熱阻；

(3)將鎖緊器(7)集成安裝于均熱板(4)上，將安裝好VPX板卡(2)的均熱板(4)插入液冷VPX機箱插槽；

(4)液冷VPX機箱插槽與上液冷冷板(5)、下液冷冷板(6)集成一體設(shè)計，這樣減少一層導(dǎo)熱熱阻，均熱板(4)在液冷VPX機箱插槽處與上液冷冷板(5)、下液冷冷板(6)相接觸，擰緊鎖緊器(7),鎖緊器(7)提供壓力將均熱板(4)與上、下液冷冷板接觸面壓緊；

(5)將液冷源與上下液冷冷板的進出水口的快速接頭(1)相連接，通過冷板將均熱板(4)傳遞過來的熱量帶走，實現(xiàn)散熱目的。

由于液冷VPX機箱傳熱過程主要通過熱傳導(dǎo)進行，對基于均熱板的液冷VPX機箱高效散熱的熱傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)簡化后見附圖2。VPX板卡(2)緊固于均熱板(4)上，VPX板卡(2)的熱源接觸均熱板(4)表面，VPX板卡(2)的熱量傳導(dǎo)至均熱板(4)，由均熱板擴展至上、下液冷冷板(5)、(6)表面，通過上下鎖緊器(7)將均熱板(4)與上、下液冷冷板(5)、(6)接觸傳熱，通過液冷源的強迫液冷方式將上、下液冷冷板(5)、(6)表面處熱量帶走。