[发明专利]液冷式冷却装置、电子机架及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及热传递机构，且更特定而言，涉及用于移除由一个或多个电子子系统产生的热量的冷却装置、液冷式电子机架(electronics rack)及其制造方法。更特定而言，本发明涉及冷却装置及冷却电子机架，所述冷却电子机架包括用于该电子机架的前安装型液冷式冷却结构。

现有技术

如所已知，操作电子器件产生热量。应自所述器件移除此热量以便使器件结温(junction temperature)维持在所要界限内，而未有效地移除热量导致增大设备温度，从而有可能导致热失控(thermal runaway)情况。电子工业中的若干趋势已组合起来而增大了热管理的重要性，所述热管理包括针对电子器件的热移除，这包括传统上较少考虑热管理的技术(诸如，CMOS)。特定而言，对于更快及更密集封装电路的需要已对热管理的重要性产生直接影响。首先，电力消耗及因此产生的热随着器件操作频率增大而增大。其次，增大的操作频率在较低器件结温下是可能的。另外，随着愈来愈多器件被封装于单一芯片上，热流通量(瓦特/平方厘米)增大，从而导致自给定大小的芯片或模块移除更多功率的需要。这些趋势已组合起来以形成不再需要仅通过传统的空气冷却方法(诸如，通过使用具有热管或蒸汽腔室的气冷式散热器)自现代器件移除热量的应用。这些空气冷却技术在其自具有高功率密度的电子器件提取热量的能力方面固有地有限。

冷却当前及未来高热负载、高热流通量电子器件及系统的需要因此要求开发使用液体冷却的进取性的热管理技术。

发明内容

在一方面，经由提供一种用于促进电子子系统的冷却的冷却装置克服了现有技术的缺点且提供了额外优点。该冷却装置包括一液冷式冷却结构及一热传递元件。该液冷式冷却结构被配置为安装至一外壳的前侧，该电子子系统被配置为衔接(dock)于该外壳内。该电子子系统可经由该外壳的该前侧而相对于该外壳滑动，用于其相对于该外壳的衔接或解除衔接(undock)。该液冷式冷却结构包括一导热材料且包括延伸通过其中的至少一个冷却剂载运通道。该热传递元件被配置为耦接至该电子子系统的一个或多个发热组件，且被配置为在将该液冷式冷却结构安装至该外壳的该前侧时以物理地接触该液冷式冷却结构，该热传递元件耦接至该电子子系统的该一个或多个发热组件，且该电子子系统衔接于该外壳内，其中该热传递元件提供自该电子子系统的该一个或多个发热组件至该液冷式冷却结构的一热输送路径，且该电子子系统可在不影响通过该液冷式冷却结构的冷却剂的流动的情况下衔接于该外壳内或自该外壳解除衔接。

在另一方面，提供一种液冷式电子机架，包括：一电子机架，其包括多个子系统衔接端口；多个电子子系统，其可经由该电子机架的一前侧而相对于该多个子系统衔接端口滑动，用于其相对于该电子机架的衔接或解除衔接；及一冷却装置，其用于在该多个电子子系统衔接于该电子机架内时促进该多个电子子系统的冷却。该冷却装置包括安装至该电子机架的一前侧的一液冷式冷却结构，及多个热传递元件。该液冷式冷却结构包括一导热材料且包括延伸通过其中的至少一个冷却剂载运通道。每一热传递元件耦接至该多个电子子系统的相应的电子子系统的一个或多个发热组件，且被配置为在将该相应电子子系统衔接于该电子机架内时物理地接触该液冷式冷却结构，其中每一热传递元件提供自该相应电子子系统的该一个或多个发热组件至该液冷式冷却结构的一热输送路径，且其中该多个电子子系统可在不影响通过该液冷式冷却结构的冷却剂的流动的情况下衔接于该电子机架内或自该电子机架解除衔接。

在又一方面，提供一种制造一液冷式电子机架的方法。该方法包括：使用包括多个子系统衔接端口的一电子机架，及多个电子子系统，该多个电子子系统可相对于该多个子系统衔接端口滑动，用于该多个电子子系统相对于该电子机架的衔接或解除衔接；及提供一冷却装置，其用于在该多个电子子系统衔接于该电子机架内时促进该多个电子子系统的冷却。该冷却装置的该提供包括：将一液冷式冷却结构邻近于该多个子系统衔接端口安装至该电子机架，该液冷式冷却结构包括一导热材料且包括延伸通过其中的至少一个冷却剂载运通道；及提供多个热传递元件，且将每一热传递元件紧固至该多个电子子系统的相应电子子系统的一个或多个发热组件，每一热传递元件被配置为在将该相应电子子系统衔接于该电子机架内时物理地接触该液冷式冷却结构，其中每一热传递元件提供自该相应电子子系统的该一个或多个发热组件至该液冷式冷却结构的一热输送路径，且其中所述电子子系统可在不影响通过该液冷式冷却结构的冷却剂的流动的情况下衔接于该电子机架内或自该电子机架解除衔接。