本發(fā)明涉及電子設(shè)備領(lǐng)域，具體而言，涉及一種插箱及其插卡。

背景技術(shù)：

結(jié)溫是電子設(shè)備中實際半導(dǎo)體芯片(晶圓、裸片)的溫度。集成電路芯片都有可靠工作的最高結(jié)溫要求(即TjMax，通常TjMax為90℃)，如果超過該溫度則芯片可能會被破壞，造成設(shè)備失效。較低的工作結(jié)溫能有效地保證芯片的性能及可靠性。所以應(yīng)采取措施降低工作溫度，讓結(jié)溫產(chǎn)生的熱量盡快散發(fā)至環(huán)境中。

芯片結(jié)溫的估計值Tj，可以從下面的公式中計算出來：

Tj＝Ta+(RθJA×PD)，

Ta＝封裝的環(huán)境溫度(℃)；

RθJA＝P-N結(jié)至環(huán)境的熱阻(℃/W)；

PD＝封裝的功耗(W)；

要求Tj<TjMax，結(jié)溫裕量TjMargin＝TjMax–Tj。在一定環(huán)境溫度下，TjMargin越大意味著熱可性越高。大功率芯片、模塊一般是單板的主要發(fā)熱源，即它們的結(jié)溫裕量是單板熱設(shè)計的關(guān)鍵。

目前，很多電子設(shè)備，如大容量交換設(shè)備，有限體積的單板上往往會使用多個大功率芯片，形成很高的功率密度；這些設(shè)備一般為系統(tǒng)配備散熱風(fēng)扇提供冷風(fēng)，單板采用無風(fēng)扇的被動散熱方式；單板上往往有多個散熱器共用散熱風(fēng)道。

按照通常的設(shè)計，當(dāng)大功率芯片很多時，如圖1至圖4所示，例如交換板上的交換芯片矩陣，單板1上芯片2往往劃分為多個單元，所有單元采用相同布局和散熱器3(熱阻相同)，各個散熱器3需要負(fù)責(zé)耗散的熱量也基本一樣。

此時，根據(jù)前述公式，可得到如下結(jié)果：

因各散熱器在風(fēng)道中位置不同，會造成局部環(huán)境溫度差異(自上風(fēng)口到下風(fēng)口，局部環(huán)境溫度逐漸升高)，進(jìn)而可能會造成各個芯片結(jié)溫差異(自上風(fēng)口到下風(fēng)口，芯片結(jié)溫逐漸變高)，即各芯片的結(jié)溫裕量自上風(fēng)口到下風(fēng)口逐漸降低，這可能會造成結(jié)溫裕量差異很大。

單板的工作溫度裕量由結(jié)溫裕量最小的芯片決定。若采用通常的設(shè)計，為了提高單板的工作溫度裕量，一般可設(shè)計熱阻更低的散熱器，或降低環(huán)境溫度，及加大系統(tǒng)散熱風(fēng)速。

然而，更低熱阻的散熱器往往成本過高，或者體積太大，無法應(yīng)用；后兩種方法則會消耗更多的能源，并產(chǎn)生更多的噪音。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于提供一種插箱及其插卡，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的單板上的不同位置上的芯片之間的結(jié)溫差異較大的問題。

為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種插卡，包括單板和安裝在單板上的多個散熱器，多個散熱器沿插卡的氣流的流動方向布置，各個散熱器均包括多個主鰭片，且各個散熱器上的多個主鰭片的主體板平行地設(shè)置，沿氣流的流動方向，各個散熱器的相鄰兩個主體板之間的距離依次減小。

進(jìn)一步地，多個散熱器包括第一散熱器、第二散熱器和第三散熱器，且第一散熱器、第二散熱器和第三散熱器沿氣流的流動方向依次布置，且第一散熱器的相鄰兩個主鰭片的主體板之間的距離為8至10mm，第二散熱器的相鄰兩個主鰭片的主體板之間的距離為5至7mm，第三散熱器的相鄰兩個主鰭片的主體板之間的距離為2至4mm。

進(jìn)一步地，第一散熱器的相鄰兩個主鰭片的主體板之間的距離為9mm，第二散熱器的相鄰兩個主鰭片的主體板之間的距離為6mm，第三散熱器的相鄰兩個主鰭片的主體板之間的距離為3mm。

進(jìn)一步地，各個散熱器均包括基板和導(dǎo)熱管，主鰭片安裝在基板上，且每個散熱器中的導(dǎo)熱管橫穿該散熱器中的各個主鰭片。

進(jìn)一步地，基板的兩側(cè)均設(shè)置有多個輔助鰭片，各個輔助鰭片平行于主鰭片設(shè)置，且每個散熱器中的導(dǎo)熱管橫穿該散熱器中的各個輔助鰭片。

進(jìn)一步地，各個輔助鰭片均包括輔助板體，輔助板體與主體板平行，且在同一個散熱器上，位于基板同一側(cè)的相鄰兩個的輔助板體之間的距離小于或等于相鄰兩個主體板之間的距離。

進(jìn)一步地，各個散熱器的相鄰兩個輔助板體之間的距離相同。

進(jìn)一步地，位于基板一側(cè)的相鄰兩個輔助板體之間的距離為2至4mm。

進(jìn)一步地，位于基板一側(cè)的相鄰兩個輔助板體之間的距離為3mm。

進(jìn)一步地，主鰭片的主體板一端設(shè)置有第一連接板，主體板的另一端設(shè)置有第二連接板，且一個主鰭片的第一連接板與另一個主鰭片連接或相間隔，該主鰭片的第二連接板與基板連接。

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種插箱，包括插箱殼體和安裝在插箱殼體上的插卡，插卡為上述的插卡。

本發(fā)明中的插卡包括單板和安裝在單板上的多個散熱器，由于沿氣流的流動方向，各個散熱器的相鄰兩個主體板之間的距離依次減小，即沿氣流的流動方向，各個散熱器的主體板的分布密度越來越高，故散熱器的熱阻越來越低，故可以相應(yīng)地使下游的芯片的結(jié)溫裕量接近上游的芯片的結(jié)溫裕量，減小單板上的不同位置的芯片之間的結(jié)溫差異。

本發(fā)明中的插卡結(jié)構(gòu)簡單、成本較低，可以減小單板上的不用位置的芯片之間的結(jié)溫差異，保證插卡的正常工作，延長了整個插卡的使用壽命。

附圖說明

構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中的單板上的芯片的分布圖；

圖2示出了現(xiàn)有技術(shù)中的安裝有芯片和散熱器的單板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3示出了現(xiàn)有技術(shù)中的單板上的散熱器的分布示意圖；

圖4示出了現(xiàn)有技術(shù)中的單板上的散熱器的主鰭片的分布示意圖；

圖5示出了本發(fā)明中的單板上的散熱器的分布示意圖；

圖6示出了本發(fā)明中的單板上的散熱器的主鰭片的分布示意圖；

圖7示出了本發(fā)明中的散熱器的結(jié)構(gòu)示意圖；以及

圖8示出了本發(fā)明中的主鰭片的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，上述附圖包括以下附圖標(biāo)記：

10、主鰭片；11、主體板；12、第一連接板；13、第二連接板；20、第一散熱器；30、第二散熱器；40、第三散熱器；50、基板；60、導(dǎo)熱管；70、輔助鰭片；71、輔助板體；80、單板。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種插卡，請參考圖5至圖8，該插卡包括單板80和安裝在單板80上的多個散熱器，多個散熱器沿插卡的氣流的流動方向布置，各個散熱器均包括多個主鰭片10，且各個散熱器上的多個主鰭片10的主體板11平行地設(shè)置，沿氣流的流動方向，各個散熱器的相鄰兩個主體板11之間的距離依次減小。

本發(fā)明中的插卡包括單板80和安裝在單板80上的多個散熱器，由于沿氣流的流動方向，各個散熱器的相鄰兩個主體板11之間的距離依次減小，即沿氣流的流動方向，各個散熱器的主體板11的分布密度越來越高，故散熱器的熱阻越來越低，故可以相應(yīng)地使下游的芯片的結(jié)溫裕量接近上游的芯片的結(jié)溫裕量，減小單板80上的不同位置的芯片之間的結(jié)溫差異。

本發(fā)明中的插卡結(jié)構(gòu)簡單、成本較低，可以減小單板80上的不用位置的芯片之間的結(jié)溫差異，保證插卡的正常工作，延長了整個插卡的使用壽命。

值得注意的是本申請中的各個散熱器中的所有主體板11均是均勻設(shè)置的，即一個散熱器中的相鄰兩個主體板11之間的距離均相等。

優(yōu)選地，多個散熱器包括第一散熱器20、第二散熱器30和第三散熱器40，且第一散熱器20、第二散熱器30和第三散熱器40沿氣流的流動方向依次布置，且第一散熱器20的相鄰兩個主鰭片10的主體板11之間的距離為8至10mm，第二散熱器30的相鄰兩個主鰭片10的主體板11之間的距離為5至7mm，第三散熱器40的相鄰兩個主鰭片10的主體板11之間的距離為2至4mm。

優(yōu)選地，第一散熱器20的相鄰兩個主鰭片10的主體板11之間的距離為9mm，第二散熱器30的相鄰兩個主鰭片10的主體板11之間的距離為6mm，第三散熱器40的相鄰兩個主鰭片10的主體板11之間的距離為3mm。

在實際設(shè)置中，當(dāng)相鄰兩個主體板11之間的距離小于3mm時，此時的設(shè)置難度較大，故此時取的最小的主體板11之間的距離為3mm，沿與氣流的流動方向相反的方向，其他的散熱器的相鄰兩個主體板11之間的距離成倍增長。

優(yōu)選地，各個散熱器均包括基板50和導(dǎo)熱管60，主鰭片10安裝在基板50上，且每個散熱器中的導(dǎo)熱管60橫穿該散熱器中的各個主鰭片10。這樣，便完成整個散熱器的安裝。

優(yōu)選地，基板50的兩側(cè)均設(shè)置有多個輔助鰭片70，各個輔助鰭片70平行于主鰭片10設(shè)置，且每個散熱器中的導(dǎo)熱管60橫穿該散熱器中的各個輔助鰭片70。通過設(shè)置輔助鰭片70可以輔助主鰭片10進(jìn)行散熱，有利于提高散熱器的散熱性能。

優(yōu)選地，各個輔助鰭片70均包括輔助板體71，輔助板體71與主體板11平行，且在同一個散熱器上，位于基板50同一側(cè)的相鄰兩個的輔助板體71之間的距離小于或等于相鄰兩個主體板11之間的距離。

優(yōu)選地，各個散熱器的相鄰兩個輔助板體71之間的距離相同。

由于改變相鄰的兩個輔助板體71之間的距離的難度較大，且對整個單板80上的散熱性能的影響不是很大，故本申請中并沒有將不同散熱器中的輔助板體71的分布密度設(shè)置成如主體板的樣式。

根據(jù)實際情況，也可以使沿氣流的流動方向，使各個散熱器的輔助板體71的分布密度越來越大，以便于減小單板80上的不同位置的芯片之間的結(jié)溫差異。

優(yōu)選地，位于基板50一側(cè)的相鄰兩個輔助板體71之間的距離為2至4mm。

優(yōu)選地，位于基板50一側(cè)的相鄰兩個輔助板體71之間的距離為3mm。

優(yōu)選地，主鰭片10的主體板11一端設(shè)置有第一連接板12，主體板11的另一端設(shè)置有第二連接板13，且一個主鰭片10的第一連接板12與另一個主鰭片10連接或相間隔，該主鰭片10的第二連接板13與基板50連接。

在本申請中，通過在主體板11上設(shè)置第一連接板12和第二連接板13，既可以比較方便地將主鰭片10安裝在基板50上，還可以保證相鄰兩個主體板11之間的間隔。根據(jù)實際情況，可以使一個主鰭片10上的第二連接板13與另一個主鰭片10連接，也可以使兩者相間隔。

優(yōu)選地，第一連接板12和第二連接板13均朝向主體板11的同一側(cè)延伸。

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種插箱，包括插箱殼體和安裝在插箱殼體上的插卡，插卡為上述的插卡。

在本申請中，插箱包括插箱殼體和插卡，且插箱殼體上設(shè)置有上風(fēng)口和下風(fēng)口，所述氣流從所述上風(fēng)口流動到所述下風(fēng)口。這樣，從上風(fēng)口至下風(fēng)口，散熱器的主體板11的分布密度越來越高，即靠近上風(fēng)口的散熱器的相鄰兩個主體板11之間的距離較大，靠近下風(fēng)口的散熱器的相鄰兩個主體板11之間的距離較小。

優(yōu)選地，上風(fēng)口設(shè)置在單片的下方，下風(fēng)口設(shè)置在單片的上方。

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種在相同環(huán)境(單板80環(huán)境溫度和風(fēng)速)下，使用共用風(fēng)道散熱器時，提高單板80的工作溫度裕量的散熱器設(shè)計方法，從而提高單板80、設(shè)備的熱可靠性。

本發(fā)明的具體實現(xiàn)方法是設(shè)計基本相同的散熱器(包括基板和散熱鰭片)，但根據(jù)所處風(fēng)道位置和局部功耗調(diào)整散熱器鰭片的數(shù)量(密度)，以調(diào)整風(fēng)道內(nèi)各散熱器的熱阻：從上風(fēng)口到下風(fēng)口，熱阻適當(dāng)逐漸降低，從而協(xié)調(diào)各散熱器間的散熱量，實現(xiàn)提高單板80的整體工作溫度裕量的目的。該方法適用于需要使用共風(fēng)道、多個散熱器的芯片陣列、模塊陣列等，每個散熱器需要耗散的熱量基本相同。

在圖1中，該圖表示的是芯片陣列分布圖，由9片相同芯片組成，分為1/2/3，4/5/6，7/8/9三組，每組共用一個散熱器。

圖2為散熱器的示意圖，3個散熱器設(shè)計完全相同，冷卻風(fēng)由下到上逐個經(jīng)過這三個散熱器，即共用風(fēng)道。

圖3和圖4為通常設(shè)計的散熱器，三組散熱器完全相同，熱阻相同；

圖5和圖6為本發(fā)明設(shè)計的散熱器，靠近上風(fēng)口的散熱器的相鄰兩個主鰭片之間的間距均為9mm，位于中間位置的散熱器的相鄰兩個主鰭片之間的間距為6mm，靠近下風(fēng)口的散熱器的相鄰兩個主鰭片之間的間距均為3mm；即由上風(fēng)口到下風(fēng)口，主鰭片的密度逐漸提高。

圖7中的散熱器包括輔助鰭片70、基板50、導(dǎo)熱管60的設(shè)計要素，且對主鰭片間距做了調(diào)整。

圖5和圖6中所示單板80原來采用完全一樣的3組散熱器(共用同一風(fēng)道)，主鰭片間距3mm；為了提高芯片溫度裕量，采用本發(fā)明的方法，保持散熱器基本設(shè)計一致，調(diào)整主散熱鰭片密度：上風(fēng)口處的主鰭片之間的間距調(diào)整為9mm，中間位置的主鰭片的間距調(diào)整為6mm，下風(fēng)口處的主鰭片的間距為3mm。另外，因輔助散熱鰭片對整體散熱器的熱阻影響較小，并沒有調(diào)整其間距。

按上述方案調(diào)整后，散熱器的熱阻因其鰭片密度的變化而產(chǎn)生不同，即按所處風(fēng)道的位置，散熱器熱阻由上風(fēng)口到下風(fēng)口熱阻逐漸減小，上風(fēng)口處散熱器熱阻最高，中間其次，下風(fēng)口處散熱器熱阻最小。

根據(jù)Tj＝Ta+(RθJA×PD)，上風(fēng)口處熱阻RθJA提高，對應(yīng)芯片的結(jié)溫將提高，即散熱量相應(yīng)減少，對氣流的加熱功率降低，經(jīng)過的氣流溫度相對變低。在下風(fēng)口處，由于來風(fēng)(局部環(huán)境溫度)變低，對應(yīng)芯片結(jié)溫也會相對變低，從而結(jié)溫裕量相對提高。由于芯片陣列的結(jié)溫裕量是由結(jié)溫裕量最小的芯片決定的，因此整個芯片陣列結(jié)溫裕量將會提高，即熱可靠性將提高。

該單板80在采用通常的設(shè)計方法時，在系統(tǒng)散熱風(fēng)速一定、常溫條件下，實測芯片結(jié)溫裕量，最大的為28℃，最小的為4℃，即單板80工作溫度僅為裕量4℃。

應(yīng)用本發(fā)明的方法，對其散熱器改進(jìn)后，同樣條件下，芯片的結(jié)溫裕量，最大的為16℃，最小的為12℃，即單板80的工作溫度裕量增大到12℃，有效的提高了單板80的熱可靠性。

從以上的描述中，可以看出，本發(fā)明上述的實施例實現(xiàn)了如下技術(shù)效果：

采用本發(fā)明中的單板80，在熱可靠性提高的同時，不像傳統(tǒng)方法那樣要求提高系統(tǒng)風(fēng)速，可避免提高設(shè)備噪音和風(fēng)扇能耗；不需要降低環(huán)境溫度，可避免增加空調(diào)能耗；不需要完全重新設(shè)計散熱器，保持各散熱器結(jié)構(gòu)基本相同，僅簡單調(diào)整鰭片密度，設(shè)計、工藝、生產(chǎn)管理成本都增加不多，即本發(fā)明可在有效且節(jié)約的提高設(shè)備熱可靠性。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。