[發(fā)明專利]模塊化毛細抽吸循環(huán)冷卻系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710123295.1
• 申請日: 2002-08-29
• 公開（公告）號: CN101093818A
• 公開（公告）日: 2007-12-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 賈森·切瑟;巴雷特·法納夫;斯蒂夫·蒙哥馬利
• 申請（專利權(quán)）人: 英特爾公司
• 主分類號: H01L23/427
• 分類號: H01L23/427;H05K7/20;G06F1/20;F28D15/04
• 代理公司: 北京東方億思知識產(chǎn)權(quán)代理有限責任公司
• 代理人: 柳春雷

本申請是2004年3月22日遞交的、申請?zhí)枮?2818561.7的發(fā)明專利申請的分案申請。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明一般地涉及計算機系統(tǒng)的冷卻系統(tǒng)，具體地說涉及適用于高密度計算機服務(wù)器的毛細抽吸循環(huán)冷卻系統(tǒng)和組件。

背景技術(shù)

近來的市場需求已引導(dǎo)計算機產(chǎn)業(yè)開發(fā)出具有更高電路密度的計算機系統(tǒng)。例如，許多硬件供應(yīng)商例如惠普、IBM、康柏和戴爾提供了高密度的機架安裝型服務(wù)器(rack-mounted?server)，其使得可以在單個標準化的機架內(nèi)容納大量服務(wù)器。這些機架安裝型服務(wù)器的底座被構(gòu)造成具有特定的外形參數(shù)(form?factor)，所述參數(shù)針對于其中將安裝服務(wù)器的的標準化機架而設(shè)計。在一種構(gòu)造中，使用了稱為“1U”外形參數(shù)的超薄外形參數(shù)。根據(jù)1U外形參數(shù)，每個服務(wù)器的底座高度僅有1.75英寸。在另一種稱為“2U”外形參數(shù)的構(gòu)造中，每個服務(wù)器的底座高度是3.5英寸。

計算機服務(wù)器中的組件正在以越來越高的頻率運行，使用更小的管芯尺寸和更密集的壓縮型電路。結(jié)果，這些組件(尤其是微處理器)產(chǎn)生了大量熱量，必須從底座排除這些熱量以使所述組件不會過熱。在傳統(tǒng)的計算機系統(tǒng)中，這是通過強制性空氣對流來實現(xiàn)的，所述空氣對流使用一個設(shè)置在底座內(nèi)部或者連接到底座的一個或多個風扇，通過底座吸引空氣經(jīng)過所述組件，從而將熱量傳遞離開電路組件。為了進一步促進熱量排除處理，經(jīng)常將散熱片安裝到各種高功率電路組件上，以提高自然或強制性的對流傳熱過程。例如，通常使用包括一列鰭片的散熱片來冷卻桌面系統(tǒng)、工作站和基座安裝型服務(wù)器(pedestal-mounted?server)中的微處理器，其中所述鰭片高約1-2英寸。散熱片與它們安裝在其上的組件相比提供了大得多的表面積。

1U和2U外形參數(shù)的低型(low?profile)給熱工程師制造了幾個問題。由于內(nèi)在的高度限制，散熱片的使用通常限制為具有低型的那些散熱片，這種散熱片由于較小的表面積，與較高的散熱片比起來效率較低。而且，為了通過強制性空氣對流來提供足夠的冷卻，需要足夠的氣流；1U底座所具有的高度限制可能會嚴重地限制能夠傳遞通過系統(tǒng)的空氣量。

盡管在許多情況下散熱片具有優(yōu)勢，但是它們產(chǎn)生了顯著的氣流限制，極大地減少了通過計算機底座的氣流量。它們還占用了可以由其他系統(tǒng)組件使用的空間。另外，由于風扇片的面積大約與(當具有不同直徑的風扇以相同速度旋轉(zhuǎn)時)所產(chǎn)生的氣流量成正比，因此，1U和2U外形參數(shù)中所使用的較小的風扇與在具有較大外形參數(shù)的系統(tǒng)中所具有的風扇相比吸引了較少的空氣。結(jié)果，在多微處理器1U構(gòu)造中使用散熱片可能行不通。在其他情形下，必須將多處理器對齊以提供經(jīng)過所有微處理器之上的足夠的氣流，這可能會限制電路設(shè)計。

為了解決前述問題，人們已經(jīng)提出了包含很大的平面熱導(dǎo)管的熱冷卻系統(tǒng)，用于將能量傳遞到1U底座中的另一個位置，在該位置處可以更容易地散發(fā)能量。熱導(dǎo)管是這樣的設(shè)備，其通過蒸發(fā)液體并使得其以蒸汽形式而從熱源流走，從而提供了傳熱機制。然后在離熱源一定距離處將熱蒸汽冷凝成液體，隨后將之返回，一般是通過吸液材料(wickingmaterial)。吸液材料從熱源延伸到熱導(dǎo)管的冷凝區(qū)域。由于大多數(shù)液體的蒸發(fā)潛熱的巨大價值，可以傳遞大量的熱而幾乎沒有熱阻抗。

一種這樣的熱導(dǎo)管系統(tǒng)是修正的毛細抽吸循環(huán)(CPL)。需要遠端冷卻時經(jīng)常使用CPL。CPL與標準熱導(dǎo)管的區(qū)別在于吸液材料僅僅位于蒸發(fā)器部位；因此，由于吸液材料中減短的液體流路徑，對液體流的阻抗要小得多。將吸液材料只設(shè)置在蒸發(fā)器部位還使得可實現(xiàn)靈活的傳輸線路，可以路由繞過系統(tǒng)內(nèi)的任何組件。

發(fā)明內(nèi)容