[發(fā)明專利]一種半導(dǎo)體設(shè)備的板卡箱及其的設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110572870.6
• 申請日: 2021-05-25
• 公開（公告）號(hào): CN113301780B
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 付宗輝;徐揚(yáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 上海御微半導(dǎo)體技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): G06F1/20
• 分類號(hào): G06F1/20;G06F113/08;G06F119/08
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 孟金喆

本發(fā)明公開了一種半導(dǎo)體設(shè)備的板卡箱及其的設(shè)計(jì)方法，板卡箱包括：至少一個(gè)板卡本體、送風(fēng)裝置、圍繞每個(gè)板卡本體四周設(shè)置的殼體和位于殼體內(nèi)部的隔板，殼體與板卡本體之間設(shè)置有間隙，間隙的間距為第一預(yù)設(shè)距離；送風(fēng)裝置自間隙向板卡本體送風(fēng)；隔板至少遍歷每個(gè)板卡本體中的關(guān)鍵芯片；隔板鄰近關(guān)鍵芯片表面的一側(cè)與所述關(guān)鍵芯片表面形成狹縫；狹縫的間距與送風(fēng)裝置的送風(fēng)速度滿足狹縫強(qiáng)迫對流換熱模型；其中，第一預(yù)設(shè)距離大于多個(gè)狹縫的間距中的最大距離，以實(shí)現(xiàn)在保證冷卻效果的前提下，可以降低送風(fēng)裝置的送風(fēng)量，進(jìn)而降低送風(fēng)裝置的體積、重量、功耗和噪聲。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明實(shí)施例涉及板卡箱散熱技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種半導(dǎo)體設(shè)備的板卡箱及其的設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)有技術(shù)中為了對電子元器件進(jìn)行冷卻，板卡箱中一般通過送風(fēng)裝置對所有電子元器件進(jìn)行送風(fēng)。由于現(xiàn)有技術(shù)中板卡箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，所有電子元器件上方的空氣流速接近，并且為了保證關(guān)鍵芯片的冷卻效果，板卡間氣隙較大，這樣，使得低功耗電子元器件上方的空氣流量嚴(yán)重過剩，也導(dǎo)致送風(fēng)裝置需要的送風(fēng)量很大，相應(yīng)地，送風(fēng)裝置的體積、重量、功耗、噪聲都偏高。

為了解決上述問題，大部分計(jì)算機(jī)中，對主要芯片配備獨(dú)立的冷卻風(fēng)扇或者平板熱管均熱器。但這一方法不適用于半導(dǎo)體設(shè)備板卡箱，因?yàn)榘雽?dǎo)體設(shè)備板卡箱板卡厚度有限、關(guān)鍵芯片數(shù)量多，布置獨(dú)立的風(fēng)扇或平板熱管均熱器非常困難。或者通過復(fù)雜流道對關(guān)鍵芯片進(jìn)行精準(zhǔn)冷卻，但往往結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)難度較大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體設(shè)備的板卡箱及其的設(shè)計(jì)方法，以實(shí)現(xiàn)在保證冷卻效果的前提下，可以降低送風(fēng)裝置的送風(fēng)量，進(jìn)而降低送風(fēng)裝置的體積、重量、功耗和噪聲。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一方面實(shí)施例提出了一種半導(dǎo)體設(shè)備的板卡箱，包括：至少一個(gè)板卡本體和送風(fēng)裝置；

圍繞所述板卡本體四周設(shè)置的殼體，所述殼體與所述板卡本體之間設(shè)置有間隙，所述間隙的間距為第一預(yù)設(shè)距離；所述送風(fēng)裝置自所述間隙向所述板卡本體送風(fēng)；

位于所述殼體內(nèi)部的隔板，所述隔板至少遍歷每個(gè)所述板卡本體中的關(guān)鍵芯片；所述隔板鄰近所述關(guān)鍵芯片表面的一側(cè)與所述關(guān)鍵芯片表面形成狹縫；

所述狹縫的間距與所述送風(fēng)裝置的送風(fēng)速度滿足狹縫強(qiáng)迫對流換熱模型，其中，所述第一預(yù)設(shè)距離大于多個(gè)所述狹縫的間距中的最大距離。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述狹縫的間距H與所述送風(fēng)裝置的送風(fēng)速度V滿足以下公式：

V＝c₁U^c2L^c3ν^c4H^c5；其中，c₁、c₂、c₃、c₄、c₅為系數(shù)，U為傳統(tǒng)板卡外掠平板強(qiáng)迫對流換熱模型的來流速度，L為所述關(guān)鍵芯片的鄰近所述隔板一側(cè)的表面沿所述送風(fēng)速度方向的寬度，ν為運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)；

所述送風(fēng)裝置的送風(fēng)功率P滿足如下公式：

P＝VHWρkRT_air{[(ρV²/2+P_air)/P_air]^(k-1)/k-1}/(k-1)/η_motor/η_imp；其中，W為所述關(guān)鍵芯片的鄰近所述隔板一側(cè)的表面沿垂直于所述送風(fēng)速度方向的寬度，k為大氣絕熱指數(shù)，R為大氣的氣體常數(shù)，η_motor為電機(jī)效率，T_air為大氣溫度，ρ為大氣密度，P_air為大氣壓力，η_imp為葉輪效率；

當(dāng)關(guān)鍵芯片的溫度達(dá)到目標(biāo)溫度時(shí)，所述狹縫的間距H與所述送風(fēng)裝置的送風(fēng)速度V需使得P最小。