散熱系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】公開了一種散熱系統(tǒng)和方法。示例方法包括經(jīng)由熱傳送器從機(jī)架部件移除熱量。該方法還包括將壓力施加在機(jī)架系統(tǒng)上的流體冷卻式匯流條處，以形成導(dǎo)熱干斷式界面，并在所述熱傳送器與所述流體冷卻式熱匯流條之間形成熱路徑。
【專利說(shuō)明】散熱系統(tǒng)

【背景技術(shù)】
[0001]各種熱管理系統(tǒng)能用于發(fā)熱設(shè)備，諸如計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和電子器件。簡(jiǎn)單的熱管理系統(tǒng)包括散熱器和冷卻風(fēng)扇。散熱器被定位為與發(fā)熱的電子部件接觸以將該熱量傳遞到周圍空氣中。冷卻風(fēng)扇可被定位為將空氣吹過(guò)散熱器，以使熱量消散到周圍環(huán)境中。
[0002]雖然冷卻風(fēng)扇通常可在獨(dú)立設(shè)備中被有效地實(shí)施，但是大型數(shù)據(jù)中心通常以密集的布局設(shè)置許多發(fā)熱設(shè)備。在這種環(huán)境中，“熱遮蔽”仍然是一個(gè)問(wèn)題。熱遮蔽由來(lái)自相鄰或“上游”設(shè)備的移行熱量引起。例如，將熱量從一個(gè)設(shè)備吹離的風(fēng)扇可能將該熱量傳送通過(guò)其它設(shè)備，不利地影響那些設(shè)備的操作。
[0003]另外，僅風(fēng)扇可能無(wú)法為大型數(shù)據(jù)中心的高功率耗散設(shè)備提供足夠的冷卻，并且風(fēng)扇的噪音和功率消耗是成問(wèn)題的。應(yīng)當(dāng)注意，如果熱量的移除不如熱量產(chǎn)生得快，則溫度增加。供應(yīng)至計(jì)算設(shè)備的大部分電功率在計(jì)算設(shè)備操作時(shí)被轉(zhuǎn)換成熱量。
[0004]諸如制冷機(jī)的空調(diào)系統(tǒng)通常消耗大量的電功率來(lái)操作?？照{(diào)系統(tǒng)的低效降低數(shù)據(jù)中心的總效率。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0005]圖1a為示例散熱系統(tǒng)的高水平方框圖。
[0006]圖1b為例示另一示例散熱系統(tǒng)的操作的高水平方框圖。
[0007]圖2為如可在機(jī)架服務(wù)器上實(shí)施的示例散熱系統(tǒng)的透視圖。
[0008]圖2a為圖2中所示的機(jī)架服務(wù)器上的主熱交換器的特寫視圖。
[0009]圖3為圖2中的機(jī)架服務(wù)器的特寫視圖，示出為經(jīng)由干斷式界面被連接到機(jī)架系統(tǒng)上的第二熱交換器(熱匯流條)。
[0010]圖4為用于將機(jī)架服務(wù)器連接到熱匯流條的示例夾緊機(jī)構(gòu)的高水平例示。
[0011]圖5a為熱匯流條的例示剖視圖，示出處于鎖定狀態(tài)的夾緊機(jī)構(gòu)。
[0012]圖5b為熱匯流條的例示剖視圖，示出處于未鎖定狀態(tài)的夾緊機(jī)構(gòu)。
[0013]圖5c為示例夾緊機(jī)構(gòu)的剖視圖。
[0014]圖5d為示出被連接到熱匯流條的機(jī)架服務(wù)器的側(cè)視圖，其中夾緊機(jī)構(gòu)處于未鎖定狀態(tài)。
[0015]圖5e為示出被連接到熱匯流條的機(jī)架服務(wù)器的側(cè)視圖，其中夾緊機(jī)構(gòu)處于鎖定狀態(tài)。
[0016]圖6a_6b示出機(jī)架系統(tǒng)的豎直壁，示出多個(gè)安裝的熱匯流條的示例，其中(a)為壁的前側(cè)視圖，(b)為壁的后側(cè)視圖。
[0017]圖7為圖6中所示的熱匯流條之一的局部視圖。
[0018]圖7a為圖7中的熱匯流條的局部透視圖，示出示例針翅陣列。
[0019]圖8為例示散熱方法的示例操作800的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0020]安裝在機(jī)架上的電子裝置(例如，計(jì)算設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和存儲(chǔ)設(shè)備)由于其操作的本質(zhì)可生成大量的熱量。該熱量需要被耗散以幫助防止對(duì)電子裝置的損害，并增強(qiáng)電子裝置的操作和使用壽命。數(shù)據(jù)中心傳統(tǒng)上利用前后空氣對(duì)流冷卻來(lái)冷卻安裝在機(jī)架上的電子裝置。但是裝置密度已經(jīng)增加到熱遮蔽使得這些冷卻系統(tǒng)在許多環(huán)境中不能使用的程度。能量效率和操作費(fèi)用的考慮也認(rèn)為空氣冷卻有問(wèn)題。
[0021]通過(guò)例示，為了使用強(qiáng)制空氣冷卻滿足設(shè)備溫度要求，大量的熱量需要由散熱器和風(fēng)扇處理。散熱器和風(fēng)扇對(duì)于系統(tǒng)板和處理器布局而言是重大的妨礙。作為不例，對(duì)于225W的配置而言，用于空氣冷卻的GPU散熱器的空間的體積為大約25mmX IOOmmX200mm，對(duì)于120W的配置而言約為80mmX80mmX30mm。尺寸可至少在一些程度上對(duì)應(yīng)于周圍溫度、氣流和鄰近的部件。除了散熱器本身的占用空間，還需要風(fēng)扇將冷空氣帶到散熱器翅片。
[0022]例如，在其中多個(gè)GPU沿著空氣流動(dòng)路徑被緊S地安排在系統(tǒng)插板上的機(jī)架系統(tǒng)構(gòu)造中，冷卻電子裝置的困難是復(fù)合的。例如，離開一個(gè)散熱器的暖空氣直接供給到第二和第三散熱器中，導(dǎo)致這些散熱器的冷卻能力顯著降低。
[0023]裝置功率密度的快速增加也已經(jīng)耗盡了使用氣冷式機(jī)架和由基于制冷機(jī)的空調(diào)支持的機(jī)房空氣處理器(CRAH)的操作模式的可行性。這些系統(tǒng)是低效和高能耗的。
[0024]立法提議已經(jīng)加大了對(duì)客戶的壓力，以降低他們的碳排放量。這些客戶將液體冷卻視為一種能接受的方式，以通過(guò)提高使用所謂的“免費(fèi)冷卻”(將用于空氣冷卻的冷外部空氣直接引入，或者使用來(lái)自諸如湖和河之類的自然資源的低溫水)的能力來(lái)降低能量消耗。液體冷卻也有利于在其它應(yīng)用中再利用由數(shù)據(jù)中心產(chǎn)生的“廢”熱。例如，廢熱可被用于在較冷的季節(jié)加熱附近的建筑物。在美國(guó)還實(shí)施了將廢熱再使用于工業(yè)過(guò)程的項(xiàng)目。
[0025]雖然液體冷卻比基于制冷機(jī)的空調(diào)更有效，但是傳統(tǒng)液冷式系統(tǒng)的實(shí)施已經(jīng)被對(duì)于高擴(kuò)散性的管道構(gòu)架的需要所妨礙。例如，水管線通常需要被延伸到電子裝置本身中(例如，服務(wù)器殼體內(nèi))，并直接附接到中央處理單元(CPU)、圖形處理單元(GPU)或者其它熱源。這些管道需求在連接/分離電子裝置期間還引入了水損害的風(fēng)險(xiǎn)。實(shí)現(xiàn)機(jī)架系統(tǒng)的密度目標(biāo)同時(shí)滿足設(shè)備溫度需求和電氣設(shè)計(jì)規(guī)則可能是困難的。服務(wù)器中的具有管道的現(xiàn)有系統(tǒng)由于設(shè)備之間的大量互連而也可能影響升級(jí)和維護(hù)事件。例如，管路通常被設(shè)計(jì)用于串流，并且通常需要移除整個(gè)管路網(wǎng)絡(luò)。
[0026]在此公開的散熱系統(tǒng)和方法為服務(wù)器和其它裝置提供直接冷卻選擇。示例設(shè)備包括干斷式界面，其沿著裝置托盤的側(cè)部提供冷卻“插槽”。在操作期間，熱量可從發(fā)熱設(shè)備傳送通過(guò)干斷式界面，并“傾倒”至熱匯流條中，以通過(guò)液體或其它傳送機(jī)構(gòu)移除。
[0027]服務(wù)器托盤設(shè)計(jì)可結(jié)合空氣對(duì)流、固體傳導(dǎo)、熱虹吸/熱管相變熱傳送、泵送液體回路熱傳遞或其它冷卻方法。對(duì)于單獨(dú)的裝置托盤構(gòu)造，這些元件的組合和設(shè)計(jì)可被優(yōu)化，而不影響機(jī)架水平冷卻設(shè)計(jì)。干斷式界面提供服務(wù)器與機(jī)架之間的分離點(diǎn)，而不在連接/分離機(jī)架系統(tǒng)中的電子裝置期間引入水損害的風(fēng)險(xiǎn)。
[0028]應(yīng)當(dāng)注意，服務(wù)器設(shè)計(jì)獨(dú)立于機(jī)架設(shè)計(jì)。每個(gè)均可被優(yōu)化用于特定應(yīng)用，只要通用界面(干斷式)能移除由服務(wù)器裝置產(chǎn)生的熱量。
[0029]當(dāng)與傳統(tǒng)的空冷式、液冷式或空調(diào)系統(tǒng)比較時(shí)，散熱系統(tǒng)提供改進(jìn)的冷卻。散熱系統(tǒng)提供對(duì)串聯(lián)的多個(gè)設(shè)備的更好的冷卻，而沒(méi)有熱遮蔽。應(yīng)當(dāng)注意，冷卻液可被平行地引導(dǎo)到設(shè)備，即使從機(jī)架的前部到后部具有多個(gè)設(shè)備。干斷式界面通過(guò)消除服務(wù)器裝置內(nèi)部的管道而消除了與液體冷卻技術(shù)有關(guān)的問(wèn)題，并且不需要昂貴的“無(wú)液滴快速分離”來(lái)滿足電氣設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。而且，散熱系統(tǒng)可以實(shí)施有較少的用于管理被加熱的空氣的支持構(gòu)架(例如，空調(diào))。另外，移除的熱量可被容易地再使用于其它應(yīng)用，并因此不被“浪費(fèi)”。
[0030]散熱系統(tǒng)也可具有比傳統(tǒng)的空冷式系統(tǒng)小的占用空間。較小的尺寸使得更有效的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和布局成為可能。例如，主板部件可被更密集地裝在服務(wù)器托盤中，更多部件可被提供在每個(gè)板上，更小的板可被使用，和/或板本身可被更密集地安排。電信號(hào)布線約束也可被減小或者完全消除。例如，部件可以阻止空氣流動(dòng)通過(guò)系統(tǒng)的方式被定向，如果這對(duì)電氣布局是有利的。
[0031]應(yīng)當(dāng)注意，在此描述的散熱系統(tǒng)和方法不限于與任何特定類型的設(shè)備一起使用或用于任何特定的環(huán)境中。
[0032]在繼續(xù)之前，術(shù)語(yǔ)“包括”和“包含”被定義為表示，但不限于，“包括”或“包含”以及“至少包括”或“至少包含”。術(shù)語(yǔ)“基于”被定義為表示“基于”以及“至少部分基于”。
[0033]圖1a為示例散熱系統(tǒng)10的高水平方框圖。散熱系統(tǒng)10包括熱源12，諸如處理單元(CPU或GPU)或者其它發(fā)熱部件。大量的熱量可由熱源12產(chǎn)生，該熱量應(yīng)當(dāng)被快速消散，以幫助確保機(jī)架系統(tǒng)中的電子部件的繼續(xù)和有效的操作。
[0034]在示例中，熱源12可被連接到散熱器14。散熱器14可包括任何合適的結(jié)構(gòu)。例如，散熱器14可為金屬結(jié)構(gòu)并可包括多個(gè)翅片，該多個(gè)翅片分散開并背離熱源12，以使熱量可傳遞遠(yuǎn)離熱源12。散熱器可被制造為鋁導(dǎo)熱板。鋁導(dǎo)熱板可具有約200W/mK的熱導(dǎo)率，并提供低的阻抗。鋁導(dǎo)熱板也可相對(duì)薄(例如，約4mm厚)。這種材料的使用能夠使得以相對(duì)平坦的構(gòu)造進(jìn)行有效的熱移除(例如，提供約30W/cm2的熱通量)。散熱器14的其它構(gòu)造也是能預(yù)期的。例如，散熱器可能根本不具有任何翅片，并且熱量可通過(guò)熱管被移到熱交換器中，而不加熱周圍空氣。
[0035]散熱器14被連接到熱傳送設(shè)備16，諸如熱管。在另一示例中，熱源12可被直接連接到熱傳送設(shè)備16，而不使用散熱器14。在每種情況下，熱傳送設(shè)備16均將熱量從電子部件移到主熱交換器18。主熱交換器18可經(jīng)由干斷式界面20被連接到第二熱交換器22，諸如在下面更詳細(xì)描述的熱匯流條。
[0036]第二熱交換器可被液體冷卻，并將熱量輸送到機(jī)架系統(tǒng)的外部和/或輸送到另一合適的位置，以將熱量消散到周圍環(huán)境中和/或再利用于下游的熱量收集應(yīng)用(例如，加熱建筑物)。例如，第二熱交換器可被實(shí)施為閉環(huán)系統(tǒng)，該閉環(huán)系統(tǒng)具有空冷式輻射器24和用于使冷卻流體再循環(huán)通過(guò)第二熱交換器22的泵26。在操作期間，過(guò)程大體上是連續(xù)的和循環(huán)的。
[0037]應(yīng)當(dāng)注意，圖1a中所示的圖可被轉(zhuǎn)換成設(shè)施寬廣水平。例如，這可通過(guò)使用圖中所示的按比例放大的形式來(lái)完成。在任何情況下，來(lái)自設(shè)施的冷水進(jìn)入第二熱交換器，被加熱，并返回到設(shè)施，從而移除來(lái)自機(jī)架的熱量。
[0038]圖1b為例示另一示例散熱系統(tǒng)10’的操作的高水平方框圖。散熱系統(tǒng)10’包括熱源12’，諸如處理單元或其它發(fā)熱部件。熱源可經(jīng)由散熱器14’被連接到熱量傳送器16’，諸如流體循環(huán)系統(tǒng)。流體循環(huán)系統(tǒng)使用流體將熱量傳送到電子部件的外部到達(dá)主熱交換器18’。主熱交換器18’可經(jīng)由干斷式界面20’被連接到第二熱交換器22’，諸如在下面更詳細(xì)描述的熱匯流條。
[0039]第二熱交換器22’也可被流體冷卻，并將熱量輸送到機(jī)架系統(tǒng)的外部和/或輸送到用于消散熱量的另一合適位置。例如，第二熱交換器22’可為閉環(huán)系統(tǒng)，該閉環(huán)系統(tǒng)具有輻射器24’和用于使冷卻流體循環(huán)的泵26’。
[0040]任何合適的流體可被用于流體冷卻系統(tǒng)中(例如，熱量傳送器16’和/或第二熱交換器22’)。在示例中，流體為水或流體混合物。在另一示例中，流體可為能快速經(jīng)歷從液相到汽相并再次返回液相的相變的液體。流體經(jīng)歷相變以吸收、傳送和釋放熱量。這種流體的示例包括但不限于氦、氮、氨、丙酮、甲醇、水和甲苯，僅列舉幾個(gè)示例。具體流體可基于諸如但不限于系統(tǒng)壓力、系統(tǒng)操作溫度和熱導(dǎo)率的設(shè)計(jì)考慮而被選擇。
[0041]應(yīng)當(dāng)注意，雖然流體冷卻在散熱系統(tǒng)10’中實(shí)施在電子部件內(nèi)部和機(jī)架構(gòu)架處(例如，在熱匯流條中)，但是在熱匯流條與電子部件之間的干斷式界面20’處不進(jìn)行流體交換。
[0042]上述參照?qǐng)D1a和Ib描述的結(jié)構(gòu)為機(jī)架安裝、功率和冷卻操作提供模塊化和柔性的方案。另外，散熱系統(tǒng)可被縮放以適應(yīng)各種操作環(huán)境。
[0043]在繼續(xù)之前，應(yīng)當(dāng)注意，散熱系統(tǒng)、散熱系統(tǒng)的部件和構(gòu)造被提供用于例示的目的。這些示例不意欲為限制的。其它設(shè)備、部件和構(gòu)造也是預(yù)想的。雖然散熱系統(tǒng)在此被描述為其可被用在用于諸如數(shù)據(jù)中心的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的機(jī)架環(huán)境中，但是散熱系統(tǒng)不被限制為用于任何特定的操作環(huán)境中。
[0044]圖2為如可在機(jī)架服務(wù)器110上實(shí)施的示例散熱系統(tǒng)100的透視圖。機(jī)架服務(wù)器110被示出為2U高的機(jī)架服務(wù)器110。術(shù)語(yǔ)“U”為“單元”的縮寫并為計(jì)算機(jī)工業(yè)術(shù)語(yǔ)，通常被定義為1.75英寸。為了例示的目的，機(jī)架服務(wù)器110內(nèi)部的發(fā)熱部件可包括雙插槽處理器板和六個(gè)GPU卡。當(dāng)然，散熱系統(tǒng)100可被實(shí)施于任何尺寸和類型的機(jī)架設(shè)備(處理設(shè)備、通信設(shè)備、存儲(chǔ)設(shè)備)。
[0045]圖2a為圖2中所示的機(jī)架服務(wù)器110上的主熱交換器118的特寫視圖。主熱交換器118被示出為在軌道119之間。軌道119提供通道，以在機(jī)架服務(wù)器110 (通過(guò)滑入頁(yè)面內(nèi))被安裝在機(jī)架系統(tǒng)上時(shí)引導(dǎo)和支撐機(jī)架服務(wù)器110以實(shí)現(xiàn)電連接。通道還提供用于夾緊系統(tǒng)的表面。在下面參照?qǐng)D4和圖5a-5d更詳細(xì)地描述夾緊系統(tǒng)。示例夾緊系統(tǒng)包括彈簧加載式夾具，該彈簧加載式夾具抓持托架119并拉動(dòng)機(jī)架服務(wù)器110抵靠熱匯流條以實(shí)現(xiàn)熱連接。夾緊系統(tǒng)還可幫助將機(jī)架服務(wù)器110推離機(jī)架系統(tǒng)的壁以進(jìn)行移除。
[0046]部件(例如，處理器、內(nèi)存和GPU)被提供在機(jī)架服務(wù)器110的殼體113 (例如，薄板金屬外殼)內(nèi)。熱量傳送器116當(dāng)機(jī)架服務(wù)器110 (通過(guò)滑入頁(yè)面內(nèi))被安裝在機(jī)架系統(tǒng)上時(shí)可如期望的那樣被附接到機(jī)架服務(wù)器110的內(nèi)部部件。該附接使得服務(wù)器100(未示出)后部的盲匹配信號(hào)和電源連接至公共背板互連系統(tǒng)中。熱量傳送器將熱量移動(dòng)到薄板金屬外殼113的側(cè)面上的主熱交換器118(例如，諸如鋁和/或銅塊的金屬)。
[0047]圖3為圖2中的機(jī)架服務(wù)器110的特寫視圖，示出為經(jīng)由干斷式界面120被連接到機(jī)架系統(tǒng)105上的第二熱交換器(熱匯流條122)。散熱系統(tǒng)100可包括若干區(qū)段，以利于組裝在機(jī)架服務(wù)器Iio內(nèi)部。在一不例中，散熱系統(tǒng)100包括具有散熱器114a和熱量傳送器116b的頂部組件。底部區(qū)段具有類似的構(gòu)造，包括散熱器114b和熱量傳送器116b。散熱器114a和114b被示出為將發(fā)熱部件(例如，GPU) “夾”在中間。如此，散熱器114a和114b在操作期間從GPU的兩側(cè)帶走熱量。
[0048]為了例示的目的，在圖3中示出的兩件式構(gòu)造114a_b為附接到PCA的板和連接到服務(wù)器空間外部的熱匯流條的材料段的組合。在服務(wù)器內(nèi)部，散熱器114a_b包括約為80mmX 80mmX IOmm的兩個(gè)件。熱管116a_b將熱量傳送到約為25mmX 9mmX 150mm的另一傳導(dǎo)材料塊118。所以為了比較的目的，先前的形式(例如，使用完全空冷式設(shè)計(jì)的225WGPU)具有約5000cm3的體積，而在此公開的熱管及干式分離水傳送設(shè)計(jì)具有約1800cm3的體積(考慮114a-b和大型塊118 二者)。另外，新設(shè)計(jì)可支持更高的功率水平，例如，約300W。相應(yīng)地，空冷式設(shè)計(jì)相比于0.17ff/cm3為0.05約W/cm3，或者比該例示中的密度大三倍。
[0049]應(yīng)當(dāng)注意，散熱器114a和114b和熱量傳送器116a和116b可被預(yù)附接到GPU，隨后整體組件112可被連接在服務(wù)器托盤中。主熱交換器118被提供在薄板金屬外殼的側(cè)面上，并沿著機(jī)架服務(wù)器110的一側(cè)的外部暴露。
[0050]干斷式界面120被形成在主熱交換器118和第二熱交換器或熱匯流條122之間。機(jī)架服務(wù)器110的殼體113以虛線示出，從而熱量傳送器116 (例如，熱管)為可見(jiàn)的，由于熱量傳送器可從殼體113內(nèi)部的GPU延伸出。熱量傳送器116在殼體113外部延伸，并被連接到主熱交換器118。熱匯流條122可被安裝到機(jī)架系統(tǒng)105的豎直壁130 (例如，傳統(tǒng)的支撐托架，未示出)。
[0051]主熱交換器118和熱匯流條122的連接到主熱交換器118的熱塊部分可由改善熱導(dǎo)率的熱材料制造。相應(yīng)地，主熱交換器118與熱匯流條122熱接合，以將熱量從熱傳送器116傳遞到熱匯流條122中的冷卻流體。冷卻流體將熱量傳送遠(yuǎn)離機(jī)架服務(wù)器110(例如，離開機(jī)架系統(tǒng)105)。
[0052]機(jī)架服務(wù)器110可被安裝到機(jī)架系統(tǒng)105中，盲匹配電源和信號(hào)連接器定位在后部，類似于傳統(tǒng)的刀片式服務(wù)器系統(tǒng)。在安裝到機(jī)架系統(tǒng)105中之后，機(jī)架服務(wù)器110可經(jīng)由干斷式界面120被連接到熱匯流條122。
[0053]機(jī)架服務(wù)器110可被約束并具有適當(dāng)?shù)拈g隙，從而干斷式界面122不與熱匯流條122中的流體歧管接觸，即使在安裝過(guò)程中典型地“前后”運(yùn)動(dòng)期間。當(dāng)不需要進(jìn)一步的前后運(yùn)動(dòng)并且服務(wù)器托盤在后部實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)碾娺B接時(shí)，整個(gè)服務(wù)器托盤于是可“側(cè)向”平移。側(cè)向運(yùn)動(dòng)通過(guò)將主熱交換器118聯(lián)結(jié)到熱匯流條122而完成熱循環(huán)。
[0054]在機(jī)架服務(wù)器110被安裝在機(jī)架系統(tǒng)105中之后，夾緊機(jī)構(gòu)保持主熱交換器118與熱匯流條122的熱接觸。夾緊機(jī)構(gòu)可為任何合適的連接系統(tǒng)，諸如彈簧加載式連接器。
[0055]圖4為用于將機(jī)架服務(wù)器110連接到熱匯流條122的示例夾緊機(jī)構(gòu)140的例示。圖5a為熱匯流條的詳細(xì)剖視圖，示出處于鎖定狀態(tài)的夾緊機(jī)構(gòu)140。圖5b為熱匯流條122的詳細(xì)剖視圖，示出處于未鎖定狀態(tài)的夾緊機(jī)構(gòu)140。圖5c為示例夾緊機(jī)構(gòu)140的剖視圖。圖5d為示出機(jī)架服務(wù)器110被連接到熱匯流條122的側(cè)視圖，其中夾緊機(jī)構(gòu)140處于未鎖定狀態(tài)。圖5e為示出機(jī)架服務(wù)器110被連接到熱匯流條122的側(cè)視圖，其中夾緊機(jī)構(gòu)140處于鎖定狀態(tài)。在鎖定狀態(tài)下，夾緊機(jī)構(gòu)將足夠的壓力施加在連接部上，以提供良好的熱界面。
[0056]示例夾緊機(jī)構(gòu)140被示出為包括滑動(dòng)桿142，以在由形成在托架147中的槽(例如，圖4和圖5c-5d中的槽151)保持的軌道149中滑動(dòng)。樞轉(zhuǎn)斜軌143被提供在安裝于橫桿(未示出)上的柱144上方。夾緊機(jī)構(gòu)140可根據(jù)接下來(lái)的安裝程序而在鎖定狀態(tài)(見(jiàn)圖5a)與未鎖定狀態(tài)(見(jiàn)圖5b)之間移動(dòng)。在一示例中，夾緊機(jī)構(gòu)140在默認(rèn)情況下可處于未鎖定狀態(tài)，以能易于安裝。
[0057]夾緊機(jī)構(gòu)140被示出為處于鎖定狀態(tài)(圖5a)?；瑒?dòng)桿142可沿第一方向148a移動(dòng)，以使窗口 145封蓋在斜軌143上方。斜軌143樞轉(zhuǎn)抵靠相應(yīng)的表面146a (圖5c)，擠壓相應(yīng)的彈簧144a。當(dāng)彈簧144a被擠壓時(shí)，延伸到熱匯流條122的相反側(cè)的夾具或托架146沿向外的方向(見(jiàn)圖5e-5f)移動(dòng)。在一不例中，表面146a和關(guān)聯(lián)的夾具146被彈簧偏壓，該移動(dòng)抵抗彈簧144a的力。因此，夾具146在未鎖定狀態(tài)為松開的，從而機(jī)架服務(wù)器110可被組裝在機(jī)架系統(tǒng)105上，如圖5d所示。
[0058]在通過(guò)將機(jī)架服務(wù)器110水平滑動(dòng)到托架146中而安裝機(jī)架服務(wù)器110之后，滑動(dòng)桿142可沿由箭頭148b所示的相反方向移動(dòng)并回到鎖定狀態(tài)(見(jiàn)圖5a)。該移動(dòng)促使窗口 145在斜軌143上方打開，并且斜軌143與表面146a脫離接合。夾具146在彈簧144a的偏壓下自動(dòng)返回到鎖定狀態(tài)(見(jiàn)圖5b)。在鎖定狀態(tài)，彈簧144a從熱匯流條122的相反側(cè)縮回，從而將夾具146朝向熱匯流條122拉回。在該鎖定狀態(tài)，托架146將水平力施加到主熱交換器118上，將機(jī)架服務(wù)器110拉向熱匯流條122，并在主熱交換器118和熱匯流條之間形成期望的熱界面(見(jiàn)圖5e)。
[0059]根據(jù)上述示例，夾具的設(shè)計(jì)導(dǎo)致推拉設(shè)計(jì)，以完成安裝。也就是說(shuō)，向前/向后移動(dòng)實(shí)現(xiàn)機(jī)架部件與機(jī)架系統(tǒng)之間的信號(hào)和電源連接，并且左右移動(dòng)實(shí)現(xiàn)熱連接，并完成電子部件中的熱傳送器與機(jī)架水平冷卻構(gòu)架之間的熱循環(huán)。
[0060]與服務(wù)器的具有有限表面面積的后部相反，該左右運(yùn)動(dòng)以及機(jī)架部件的側(cè)面的一般使用提供了大的表面面積來(lái)連接多個(gè)設(shè)備。這還允許熱管方案被直接提供在服務(wù)器中，因?yàn)閭魉推魇切〉?例如，小于250_)，并能夠擴(kuò)展，因?yàn)楦墒竭B接可被容易地構(gòu)造和/或添加到系統(tǒng)，以滿足客戶不斷變化的需要。
[0061]應(yīng)當(dāng)注意，該界面是干斷式的，也就是說(shuō)，在熱匯流條122與主熱交換器118之間沒(méi)有流體交換。其它夾緊機(jī)構(gòu)也可被用于提供良好的熱界面。
[0062]圖6a_6b示出機(jī)架系統(tǒng)105的示例豎直壁，示出多個(gè)安裝的熱匯流條122的示例，其中(a)為壁的前側(cè)視圖，(b)為壁的后側(cè)視圖。在操作期間，熱量移動(dòng)離開服務(wù)器托盤并到達(dá)熱匯流條122。每個(gè)匯流條122均包括流體冷卻表面154。熱匯流條122為制造而可被優(yōu)化。在一示例中，熱匯流條122包括具有兩個(gè)主殼半部的框架，該兩個(gè)主殼半部在它們之間形成所有的流體流動(dòng)通道。該殼可為使用非常高粘結(jié)強(qiáng)度(VHB)的粘合劑組裝的模制塑料殼。
[0063]如圖6a和圖6b中所示，熱匯流條122可包括安裝在機(jī)架系統(tǒng)110的單個(gè)豎直壁上的多個(gè)冷卻表面154。冷卻表面154可互連，從而僅單對(duì)流體管線連接器(流體在150進(jìn)入并且流體在152出去)需要被提供給熱匯流條122。如此，熱匯流條可使用單對(duì)流體管線連接器為多個(gè)機(jī)架服務(wù)器110 (或其他電子部件)提供冷卻。可以看出，這種構(gòu)造如何減少實(shí)施散熱系統(tǒng)100所需的管道構(gòu)架。
[0064]圖7為圖6中所示的一個(gè)熱匯流條122的局部視圖。圖7a為圖7中的熱匯流條122的局部透視圖，示出示例針翅陣列156。針翅陣列156在冷卻表面154的相反側(cè)上。在一示例中，冷卻液可通過(guò)建立在結(jié)構(gòu)中的歧管均勻分配到熱匯流條32內(nèi)部。冷卻液穿過(guò)熱匯流條122內(nèi)的針翅陣列156。應(yīng)當(dāng)注意，盡管熱匯流條122為流體冷卻的，沒(méi)有流體在干斷式界面處進(jìn)行交換。
[0065]針翅陣列156可由導(dǎo)熱聚合物、鋁或銅(或者其他金屬或復(fù)合物)制成。針翅陣列156可使用相容的VHB層壓片安裝，這還為干斷式匹配表面提供找平。針翅陣列156的周界可具有相容的粘合劑來(lái)形成流體屏障。螺釘可被用于螺孔中，以確保固定。
[0066]針翅陣列156中的每個(gè)通道可包括一對(duì)熱致動(dòng)閥158,如圖5a_5b所示。冷流體起始于腔157，并進(jìn)入針翅陣列156。暖流體在入口通道158a處離開針翅陣列156。在另一示例(未示出)中，在出口處可能有兩個(gè)閥。
[0067]閥被動(dòng)地調(diào)節(jié)出口水的溫度。在一示例中，閥可為主動(dòng)閥。例如，主動(dòng)閥可由諸如電信號(hào)的信號(hào)致動(dòng)，該信號(hào)觸發(fā)閥的移動(dòng)。在另一示例中，閥為被動(dòng)閥，其由活塞內(nèi)的蠟材料的熱膨脹致動(dòng)，并因此不需要電聯(lián)接來(lái)操作。
[0068]當(dāng)冷卻液溫度低時(shí)，閥158關(guān)閉(圖5a中示出為完全關(guān)閉)，并限制通過(guò)針翅陣列156的流動(dòng)。隨著冷卻液溫度的增加，閥158打開(圖5b中示出為完全打開)并允許另外的冷卻。打開的閥158填充出口路徑，并且當(dāng)水達(dá)到期望溫度時(shí)，閥158伸出以使更多流體通過(guò)。這種實(shí)施方式保持高的冷卻液返回溫度，而不危及冷卻操作。一致的高返回溫度較好地適于能量再使用應(yīng)用。
[0069]閥(被動(dòng)或主動(dòng))可用于許多目的。通過(guò)調(diào)節(jié)流體通過(guò)歧管(單個(gè)歧管形成較大熱匯流條122的一部分)的流動(dòng)，流體的體積流率被調(diào)整至將要被冷卻的設(shè)備的特定的熱需要。這降低(并且甚至最小化)泵送功率、系統(tǒng)壓力、泄漏的可能性，并因此導(dǎo)致若干另外的優(yōu)點(diǎn)。在單個(gè)歧管水平的控制是可能的，并允許個(gè)別化的設(shè)備熱控制。例如，“定制熱控制”可被提供給全部容納在相同的服務(wù)器中的150W的CPU對(duì)300W的GPU。閥還被設(shè)計(jì)為增加(并且甚至最大化)離開歧管的流體的溫度。通過(guò)根據(jù)將要被移除的熱負(fù)荷來(lái)調(diào)節(jié)水的流動(dòng)，流體的溫度可被控制并且甚至被最小化。
[0070]圖8為例示散熱方法的示例操作800的流程圖。操作810包括經(jīng)由熱傳送器從機(jī)架部件移除熱量。操作820包括將壓力施加在熱傳送器與機(jī)架系統(tǒng)上的流體冷卻式熱匯流條之間，以形成導(dǎo)熱干斷式界面，并在熱傳送器與流體冷卻式熱匯流條之間形成熱路徑。
[0071]從機(jī)架部件移除熱量可經(jīng)由機(jī)架部件中的熱管。從機(jī)架部件移除熱量可經(jīng)由機(jī)架部件中的密封流體循環(huán)系統(tǒng)，并且沒(méi)有流體穿過(guò)干斷式界面。
[0072]更進(jìn)一步的操作可包括使用主動(dòng)閥調(diào)節(jié)熱匯流條中的冷卻流體的溫度。操作還可包括使用由活塞內(nèi)的蠟材料的熱膨脹致動(dòng)的被動(dòng)閥調(diào)節(jié)熱匯流條中的冷卻流體的溫度。
[0073]進(jìn)一步的操作還可包括電連接移動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)機(jī)架部件與機(jī)架系統(tǒng)之間的信號(hào)和電源連接，并且與電連接移動(dòng)不同的熱連接移動(dòng)實(shí)現(xiàn)熱連接并完成電子部件中的熱傳送器與機(jī)架水平冷卻構(gòu)架之間的熱循環(huán)。
[0074]應(yīng)當(dāng)注意，示出和描述的示例被提供為例示的目的，而不意欲為限制的。也能預(yù)期其它另外的示例。
【權(quán)利要求】
1.一種散熱系統(tǒng)，包括: 流體冷卻式熱匯流條； 熱傳送器，從發(fā)熱部件移除熱量并將熱量移動(dòng)到熱交換器； 連接器，將壓力施加在所述熱匯流條與所述熱交換器之間，以在所述熱匯流條與所述熱交換器之間形成導(dǎo)熱干斷式界面。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括能在打開位置與閉合位置之間操作的夾緊機(jī)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中所述夾緊機(jī)構(gòu)能操作以在所述閉合位置中施加壓力，以形成所述導(dǎo)熱干斷式界面。
4.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括熱管，以將熱量移動(dòng)到所述熱匯流條。
5.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括至少部分在電子部件內(nèi)部的密封流體循環(huán)系統(tǒng)，以將熱量移動(dòng)到所述熱匯流條。
6.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括在所述熱匯流條中的針翅陣列。
7.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括在所述熱匯流條中的閥，以調(diào)整通過(guò)所述熱匯流條中的歧管并穿過(guò)所述針翅陣列的流體流動(dòng)，所述閥被進(jìn)一步提供為調(diào)節(jié)來(lái)自所述針翅陣列的出口流體的溫度。
8.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括與所述發(fā)熱部件熱連接的另一散熱器，其中熱路徑被形成在該散熱器與所述熱匯流條之間。
9.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述發(fā)熱部件被直接連接到所述熱傳送器。
10.一種散熱方法，包括: 經(jīng)由熱傳送器從機(jī)架部件移除熱量；以及 將壓力施加在機(jī)架系統(tǒng)上的流體冷卻式熱匯流條處，以形成導(dǎo)熱干斷式界面并在所述熱傳送器與所述流體冷卻式熱匯流條之間形成熱路徑。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，進(jìn)一步包括使用主動(dòng)閥來(lái)調(diào)節(jié)所述熱匯流條中的冷卻流體的溫度。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，進(jìn)一步包括使用由活塞內(nèi)的蠟材料的熱膨脹致動(dòng)的被動(dòng)閥來(lái)調(diào)節(jié)所述熱匯流條中的冷卻流體的溫度。
13.如權(quán)利要求10所述的方法，其中從所述機(jī)架部件移除熱量經(jīng)由所述機(jī)架部件中的熱管。
14.如權(quán)利要求10所述的方法，其中從所述機(jī)架部件移除熱量經(jīng)由所述機(jī)架部件中密封流體循環(huán)系統(tǒng)，并且沒(méi)有流體穿過(guò)所述干斷式界面。
15.如權(quán)利要求10所述的方法，進(jìn)一步包括: 利用電連接移動(dòng)實(shí)現(xiàn)所述機(jī)架部件與所述機(jī)架系統(tǒng)之間的信號(hào)和電源連接；以及利用不同于所述電連接移動(dòng)的熱連接移動(dòng)來(lái)完成所述電子部件中的所述熱傳送器與機(jī)架水平冷卻構(gòu)架之間的熱循環(huán)。
【文檔編號(hào)】G06F1/20GK104081310SQ201280068668
【公開日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2012年2月9日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月9日
【發(fā)明者】大衛(wèi)·莫爾, 約翰·P·弗蘭茲, 塔希爾·卡德?tīng)? 邁克爾·L·薩博塔 申請(qǐng)人:惠普發(fā)展公司，有限責(zé)任合伙企業(yè)