[發明專利]液冷式冷卻裝置、電子機架及其制造方法

有效

• 申請號: 201080010303.1
• 申請日: 2010-05-11
• 公開（公告）號: CN102342192A
• 公開（公告）日: 2012-02-01
• 發明（設計）人: R·西蒙斯;L·坎貝爾;R·初;M·耶恩加爾;M·小埃爾斯沃思
• 申請（專利權）人: 國際商業機器公司
• 主分類號: H05K7/20
• 分類號: H05K7/20
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 張亞非;于靜

技術領域

本發明涉及熱傳遞機構，且更特定而言，涉及用于移除由一個或多個電子子系統產生的熱量的冷卻裝置、液冷式電子機架(electronics?rack)及其制造方法。更特定而言，本發明涉及冷卻裝置及冷卻電子機架，所述冷卻電子機架包括用于該電子機架的前安裝型液冷式冷卻結構。

現有技術

如所已知，操作電子器件產生熱量。應自所述器件移除此熱量以便使器件結溫(junction?temperature)維持在所要界限內，而未有效地移除熱量導致增大設備溫度，從而有可能導致熱失控(thermal?runaway)情況。電子工業中的若干趨勢已組合起來而增大了熱管理的重要性，所述熱管理包括針對電子器件的熱移除，這包括傳統上較少考慮熱管理的技術(諸如，CMOS)。特定而言，對于更快及更密集封裝電路的需要已對熱管理的重要性產生直接影響。首先，電力消耗及因此產生的熱隨著器件操作頻率增大而增大。其次，增大的操作頻率在較低器件結溫下是可能的。另外，隨著愈來愈多器件被封裝于單一芯片上，熱流通量(瓦特/平方厘米)增大，從而導致自給定大小的芯片或模塊移除更多功率的需要。這些趨勢已組合起來以形成不再需要僅通過傳統的空氣冷卻方法(諸如，通過使用具有熱管或蒸汽腔室的氣冷式散熱器)自現代器件移除熱量的應用。這些空氣冷卻技術在其自具有高功率密度的電子器件提取熱量的能力方面固有地有限。

冷卻當前及未來高熱負載、高熱流通量電子器件及系統的需要因此要求開發使用液體冷卻的進取性的熱管理技術。

發明內容

在一方面，經由提供一種用于促進電子子系統的冷卻的冷卻裝置克服了現有技術的缺點且提供了額外優點。該冷卻裝置包括一液冷式冷卻結構及一熱傳遞元件。該液冷式冷卻結構被配置為安裝至一外殼的前側，該電子子系統被配置為銜接(dock)于該外殼內。該電子子系統可經由該外殼的該前側而相對于該外殼滑動，用于其相對于該外殼的銜接或解除銜接(undock)。該液冷式冷卻結構包括一導熱材料且包括延伸通過其中的至少一個冷卻劑載運通道。該熱傳遞元件被配置為耦接至該電子子系統的一個或多個發熱組件，且被配置為在將該液冷式冷卻結構安裝至該外殼的該前側時以物理地接觸該液冷式冷卻結構，該熱傳遞元件耦接至該電子子系統的該一個或多個發熱組件，且該電子子系統銜接于該外殼內，其中該熱傳遞元件提供自該電子子系統的該一個或多個發熱組件至該液冷式冷卻結構的一熱輸送路徑，且該電子子系統可在不影響通過該液冷式冷卻結構的冷卻劑的流動的情況下銜接于該外殼內或自該外殼解除銜接。

在另一方面，提供一種液冷式電子機架，包括：一電子機架，其包括多個子系統銜接端口；多個電子子系統，其可經由該電子機架的一前側而相對于該多個子系統銜接端口滑動，用于其相對于該電子機架的銜接或解除銜接；及一冷卻裝置，其用于在該多個電子子系統銜接于該電子機架內時促進該多個電子子系統的冷卻。該冷卻裝置包括安裝至該電子機架的一前側的一液冷式冷卻結構，及多個熱傳遞元件。該液冷式冷卻結構包括一導熱材料且包括延伸通過其中的至少一個冷卻劑載運通道。每一熱傳遞元件耦接至該多個電子子系統的相應的電子子系統的一個或多個發熱組件，且被配置為在將該相應電子子系統銜接于該電子機架內時物理地接觸該液冷式冷卻結構，其中每一熱傳遞元件提供自該相應電子子系統的該一個或多個發熱組件至該液冷式冷卻結構的一熱輸送路徑，且其中該多個電子子系統可在不影響通過該液冷式冷卻結構的冷卻劑的流動的情況下銜接于該電子機架內或自該電子機架解除銜接。

在又一方面，提供一種制造一液冷式電子機架的方法。該方法包括：使用包括多個子系統銜接端口的一電子機架，及多個電子子系統，該多個電子子系統可相對于該多個子系統銜接端口滑動，用于該多個電子子系統相對于該電子機架的銜接或解除銜接；及提供一冷卻裝置，其用于在該多個電子子系統銜接于該電子機架內時促進該多個電子子系統的冷卻。該冷卻裝置的該提供包括：將一液冷式冷卻結構鄰近于該多個子系統銜接端口安裝至該電子機架，該液冷式冷卻結構包括一導熱材料且包括延伸通過其中的至少一個冷卻劑載運通道；及提供多個熱傳遞元件，且將每一熱傳遞元件緊固至該多個電子子系統的相應電子子系統的一個或多個發熱組件，每一熱傳遞元件被配置為在將該相應電子子系統銜接于該電子機架內時物理地接觸該液冷式冷卻結構，其中每一熱傳遞元件提供自該相應電子子系統的該一個或多個發熱組件至該液冷式冷卻結構的一熱輸送路徑，且其中所述電子子系統可在不影響通過該液冷式冷卻結構的冷卻劑的流動的情況下銜接于該電子機架內或自該電子機架解除銜接。