專利名稱：電子設備機架內的氣流管理系統的制作方法
背景技術：
計算機通常設置有計算機機籠(computer cage)結構，該結構可包括一個薄板金屬框架并可容納一個背板。背板為支承著其它電路板、裝置和該裝置中的接線線路并向這些受到支承的裝置提供動力和數據信號的電路板(例如，主插件)或框架。主插件可以是計算機內的主電路插件，該主電路插件可與其它邏輯電路插板及部件相連接。計算機的機籠結構適合于容納并可拆卸地支承著至少一個、優選多個可選部件或子插件(刀片或節點)，當將其可操作地安裝到相應的機籠結構內時，可以提高計算機的操作性能。例如，我們知道，可以將一個包括有背板和各種電路板(例如處理器插件、輸入-輸出插件和所謂的存儲器升級插件(memory riser card)安裝到一個開放式的機籠內。這樣就形成了所謂的中心電子復合裝置(CEC)或計算機系統的機籠。接著，就可將該機籠固定到計算機的外殼內。
一個標準的容納用機架或機籠對主電路插件和各個子插件進行保護并便于將子插件插入到主插件(主板)或背板槽內和將子插件從主插件或背板槽內拆下。這些子插件可在計算機的初始制造過程中被安裝在計算機內，或者由計算機的購買者將其順序安裝到位。機籠用于將電路板安裝到計算機外殼內并以機械方式將電路板支承在計算機的外殼內，而且還起到具有電磁兼容性(EMC)的屏蔽件的作用。EMC屏蔽件能夠以最佳的效率在電磁環境中工作，而且能夠將靜電荷引向機架的地線。此外，機籠還有助于防止容納于其中的組件受到環境損壞，例如振動，振動將使組件失靈。
此外，機籠一般被固定在一個所謂的系統機殼上，該系統機殼是一種用于為機籠提供更多支承的框架，而且以可拆卸的方式疊置在位于系統支架內的其它系統機殼上。該機殼可容納有其它組件或子系統，例如電源和冷卻風扇，例如可以使用電線將它們與機籠內的組件相連接。
子插件可包括一個較小的矩形印刷電路，在該印刷電路的一個側緣上設置有連接器。一個20″×24″的節點或服務器其重量例如可以超過幾百磅。主插件或系統背板槽設置有電氣連接件。子插件連接器插入到主插件的相應電氣連接器內，以將子插件與主插件或系統背板槽可操作地連接起來。為了將電路板或子插件與背板連接在一起，一般要將背板安裝在機籠的中部并使其位于垂直位置上。這樣就能夠通過例如機籠的開放式前部將電路板或子插件插到背板的插件槽內。
一般意義上的數據處理系統和具體而言的服務器級系統通常設置有一個服務器機殼或一個帶有多個架的箱體。每個箱體架都能夠保持一個安裝有架的裝置(例如，子插件，在本文中也被叫做節點、刀片或服務器刀片)保持到位，在該裝置上連接有一個或多個通用的處理器和/或存儲器裝置。根據工業上的標準安裝方式(“U”)，這些架沿垂直方向間隔設置在箱體內。箱體和架在尺寸方面的特征例如可在于，一個42U的箱體能夠容納42個通過架安裝式的1U裝置，21個2U裝置，依此類推。當然，也可以采用結構緊密的服務器，這樣就能夠將服務器機殼插入到箱體架內，從而使其密度大于每1U一個服務器。為得到這些較大的密度，服務器機殼可提供多個共享組件，例如電源、風扇或能夠與設置在服務器刀片機殼中的所有刀片共享的媒體存儲裝置。
在采用象大型沉重的處理器-存儲器插件作為子插件的情況下，出現了一些問題。現在的系統結構已經開始將多個這樣的大型插件(彼此平行)安裝到垂直位置上并垂直于CEC主板。但是，在這樣的結構中，必然很難對這些插件和CEC板進行冷卻。
例如，在采用多芯片模塊(MCM)時，該模塊內容納有多個集成電路(IC)芯片，每個芯片都具有幾千個電路元件，這樣就可以將很多電子元件同時安裝在一個非常小的空間內。我們知道集成電路在其正常操作過程中要產生大量的熱。由于大部分半導體或其它固態裝置對過高的溫度很敏感，因此，由彼此非常接近地設置在MCM內的集成電路芯片產生熱量的問題在工業上一直都是一個令人關注的問題。
現有技術中的冷卻方式要求如果采用空氣冷卻，那么可在遠離中平面連接器的位置上使MCM交錯排列；或者，當可以選擇將MCM設置在緊挨中平面的位置上時，采用水冷或致冷劑冷卻。沿中平面串聯設置的多個空冷大功率MCM由于空氣溫度的升高和串行氣流阻力而導致其效率很低。
由于高端服務器的性能通常要求將多個大功率邏輯模塊設置在非常接近同一個垂直中平面的位置上，因此，一直不能在這種排列方式中對現有的中心電子復合裝置(CEC)進行空氣冷卻，因為流過這些邏輯模塊或MCM的串行氣流不能將熱量帶走。
其次，可能對服務器的性能要求更為嚴格，因為邏輯電壓會隨著新芯片的產生而下降，從而導致較大的電流損失和I2R損失。具體而言，印刷電路板中平面將電力從電源輸送給邏輯模塊并相互連接在一起，而且由于電流損失和I2R損失，能夠產生1000瓦至2000瓦的功率。當新CMOS中的電壓較低時，電流會急劇增加。這些電流通過與節點相連接的中平面從電源送出。即使將現有技術中的水冷或致冷劑冷卻應用到邏輯模塊上，這種冷卻也不能以高于200至300瓦的功率進行有效地冷卻，因為從電源平面通向鋁制加強板的導熱路線和加強板的對流性能均十分有限。
在現有技術中，中平面是通過使氣流從平行于中平面的加強板上流過的方式來實現冷卻的。中平面的熱量可通過絕緣的環氧玻璃進行傳導而得以散失掉，此時，加強板可與電絕緣的環氧玻璃相接觸。但是，由于環氧玻璃的絕緣性，這種方式僅僅能夠在最合適的氣流和溫度條件下以約200瓦或者最多為300瓦的功率進行工作。
因此，出于前述的原因，需要使邏輯、I/O存儲器和電源能夠具有非常高的熱負荷能力。此外，還需要利用一種對稱平衡的氣流從各個節點流過來更加有效地對CEC的各個部件進行冷卻，以支持更高的發電功率并能夠將安裝在熱排氣的邏輯端的組件保持在低溫條件下。
發明內容
已經公開的實施例涉及到一種用于對電子機架內的氣流進行管理的系統，該系統包括一背板組件，該背板組件包括至少一個背板連接件；至少一個子插件和設置在該子插件上并便于氣流從前向后流動地定位的組件，其中進入冷卻空氣沖擊到背板組件上并被分成至少兩個沿一限定背板組件的表面向不同的方向流動的流量部分。子插件包括一子插件連接件，該子插件連接件被構造成能夠可拆卸地與背板連接件連接在一起。該子插件沿著基本上垂直于背板組件的方向定位，以使冷卻氣流基本上平行于子插件。
此外，已經公開的實施例還涉及到中央電子復合裝置，該部件包括一機架和一背板組件，該背板組件沿垂直方向設置在機加內并具有至少一個背板連接件。至少一個子插件包括一子插件連接件，該子插件連接件被構造成能夠以可拆卸的方式與背板連接件連接在一起。子插件基本上垂直于背板組件進行定位，以使冷卻氣流基本上平行于子插件。至少一個導軌從背板組件延伸出來，以用于與機架可操作地聯系。該導軌有利于子插件的安裝和拆卸。設置在子插件上的組件按照有利于使氣流從前向后流動的方式進行定位，其中進入冷卻空氣沖擊到背板組件上并被分成至少兩個沿一限定背板組件的表面向不同的方向流動的流量部分。
已經公開的實施例還涉及到一種用于計算機的氣流管理系統。該系統包括一框架；一容納在該框架內的中央電子復合裝置外殼；一沿垂直方向設置于該外殼內的背板組件；多個子插件；至少一個從背板延伸出來的導軌；和設置在各個子插件上并沿著便于氣流前后流動的方向進行定位的組件，其中進入冷卻空氣對背板組件產生沖擊并被分成至少兩個沿一限定背板組件的平面向不同方向流動的流量部分。該背板組件包括至少一個背板連接件。每個子插件都包括一子插件連接件，該連接件被構造成能夠以可拆卸的方式與背板連接件連接在一起的結構形式并基本上沿垂直于背板組件的方向定位，以使冷卻氣流基本上平行于各個子插件。至少一個導軌有利于各個子插件的安裝和拆卸。
現參照附圖，其中相同的元件由相同的附圖標記來表示圖1為一個多插件機架的透視圖，圖中示出了一個子插件的機架，該機架與一個背板或中平面相連接；圖2為圖1所示的多插件機架的透視圖，其中機架的一部分已經被拆掉，圖中示出了與各個插件槽相互對準的節點驅動式氣窗；圖3為圖1和2所示的子插件的局部透視圖，圖中示出了一個用于將子插件與背板連接起來的VHDM內部連線；圖4為圖3所示的印刷電路板或節點插件的透視圖，圖中示出了兩個多芯片模塊(MCM)和相應的散熱部件；圖5為圖4所示的MCM和相應的散熱部件的側視圖，圖中示出了相對于上部MCM的熱流；圖6為與一背板組件垂直設置的圖4的節點插件的透視圖，圖中示出了多個設置在主板與鋁制前加強板之間的熱墊；圖7為節點插件和電源面與圖6所示的背板組件熱聯通的情況；圖8為一個與背板組件相連接的子插件的透視圖，圖中示出了當進入的氣流對背板組件的前部加強板進行沖擊時被分離的情形；圖9為一個用于CEC或機籠右側的雙風扇部件的透視圖，圖中示出了一對入口和一個側面排放口；圖10為一個用于CEC的左側的雙風扇部件的透視圖，圖中示出了兩個入口、一個側面排放口和一個背面排放口；圖11為圖9所示的右側風扇部件的透視圖，圖中示出了與一側面排氣導管流體聯通的側面排放口；圖12為一個設置有一對圖11所示的側面排氣導管的框架部件的后部透視圖，其中這對側面排氣導管用于將空氣排向框架的后部；圖13為圖12所示的框架部件的前部透視圖，其中在該框架部件的前側接受有一個CEC或機籠；圖14為圖2所示的多插件機架的頂部透視圖，圖中示出了打開的和關閉的節點驅動式氣窗，這些氣窗定位成與已經垂直對準了的用于各節點的MCM散熱部件對準；圖15為處于打開位置上的一組節點驅動式氣窗的后部透視圖，圖中示出了它們與從節點的前引導緣延伸出來的對應凸指進行機械配合的情形。
具體實施例方式
下面將參照在附圖中示出的實施例以實例的方式對本發明加以詳細說明。應該知道下述的實施例僅通過實例來表述，不應認為是將本發明的構思局限于任何具體的物理結構。
此外，所用的術語“上部”、“下部”、“前部”、“后部”、“上方”、“下方”和類似的術語不應理解為是將本發明限制在具體的方位上，除非另有說明。而應理解為，這些術語僅表示一個相對的概念。為了對本發明進行公開，術語“印刷電路板(PCB)”和“印刷線路板(PWB)”為同樣的術語。
圖1和2示出了本發明的一個示例性實施例，它包括一個計算機系統的所謂中央電子復合裝置10(CEC)。該CEC10由一個機架(例如機籠12)、一個如圖所示的背板或中平面14和一個電路板或子插件16構成，該電路板或子插件一般公知為葉片(blade)或節點(node)，而且還可以被具體限定為一個處理器插件部件。
機籠12的尺寸被設計成能夠容納背板14和多個子插件16的結構形式。此外，機籠12優選由薄板金屬制成，薄板金屬易于通過操作而加工成機籠12的壁，但也可以采用其它材料，例如塑料。但是，用于制造機籠12的材料優選為導電的，這樣機架就可以被用作EMC屏蔽件。
如圖1和2所示，背板或中平面14一般為平面狀的矩形結構，而且按照下述方式安裝在機籠12內使其主表面基本上是垂直的并大體垂直于機籠的壁。
每個子插件16都具有整體為平面狀的矩形結構，而且其長度與其高度基本相同，如圖所示，但并非局限于此。如前所述，機籠12可在后優選地按照相同的方式加工成形(使其長度與其高度大體相同)，這樣就可以將各個插件16安裝于其中，而且浪費的空間量最少。
當安裝到機籠12內時，插件16基本上相互平行，而且基本上垂直于背板14的主表面。但是，在本發明的范圍內，也可以采用其它方位。
子插件16優選以可拆卸的方式與背板14相連接，通過將一種公知的插塞式接頭18例如位于各插件上的一排或兩排全邊緣長度、極高密度的米制內部連線(VHDM)(未在圖1和2中示出，但在圖3中示出)插入在相關的背板插件槽20(圖20中來實現。但是，也可以考慮采用其它具有合適結構的插塞式接頭，并非局限于VHDM。我們知道由于機籠12在其前部開口，因此每個插件16都可通過該開口的前部插入并沿水平方向移動，直到這些插件與相應的插件槽20相接合并導電連接在一起，具體如下所述。
如圖1和2所示，背板14適合于容納多個子插件16并與這些子插件電連接。例如，圖示的背板14適合于容納四個插件16。
盡管實施例對與子插件16例如處理器插件組件的接合作出了說明，但同樣的發明構思還可應用到其它類型的電路板上。此外，還可以考慮對各個插件進行特殊加工，以應用到機籠12上。例如，在上述的示例性實施例中，子插件的插塞式接頭對稱設置，即，沿著插件邊緣的整個長度進行設置。
我們知道使用者可以對插件16進行修改，如果插件易于裝卸的話，這種修改是有利的。如前所述，可以通過機籠12的開口前部裝入每個插件。在現有技術中，機架分別定位在各個支架內，每個支架都在子插件的上方設置有一個風室，用于進氣和排氣，同時各個支架和機架相互疊置在一起。
如圖1和2所示，為了便于將插件16安裝到機籠12上和將其從機籠12上拆卸下來，該插件優選可滑動地設置在至少兩個導軌22上，而這兩個導軌又以可操作的方式與位于上部和下部結構中的機籠12的壁24相連接，例如將其連接到背板14上。在如圖所示的示例性實施例中，壁24為一個中平面加強板。這樣，當需要安裝插件16時，就可以使插件16簡單地沿水平方向滑動到機籠12內。導軌22可包括一種非導電材料，例如塑料。此外，導軌還可包括表面處理過的金屬，例如鍍鎳鋼。導軌22有利于將子插件16向背板14引導并與背板14對準。
子插件16可具有至少一個鎖銷26。該鎖銷26可被構造成為當子插件與背板14可操作地聯通時能夠將子插件16鎖定在合適位置上的結構形式。另外，可以選擇性地設置一個手柄28(圖8)，以更加便于大型且沉重子插件16的安裝，例如某些重量超過70磅的處理器插件部件。
現參照圖3，圖中示出了已經從CEC10上拆卸下來的子插件16的局部視圖。已經從背板14上拆卸下來的子插件16還可以是一個主插件或中平面，而且可包括一個子插件機架30，該機架30內容納有一個節點板32。該主插件14可具有至少一個VHDM電源模塊(未示出)，這種電源模塊可與至少一個設置在子插件16上的VHDM電源接頭18相連接。主插件14還可具有至少一個設置在背板14上的VHDM信號接頭(也未示出)，這種接頭可與設置在子插件16上的至少一個VHDM信號晶片34相連接。背板可具有至少兩個導銷36(圖2)，所述導銷可與至少兩個設置在子插件16上的導銷孔38相接合，所述至少兩個導銷36和至少兩個導銷孔38可設置在上部和下部結構內。在圖1和2所示的結構中，子插件16的前端位于圖示的左側，子插件16的后端位于右側。
繼續參照圖3，節點板32是一個印刷電路板，該印刷電路板上設置有兩個多芯片模塊(MCM)40和近端接頭18及中平面14，當將其安裝到位時，可以縮短它們之間的直線長度。每個MCM40都包括多個整體上由標記42表示的芯片。這些MCM被安裝在鄰近中平面的位置上，以縮短位于不同節點板32上的MCM之間的直線長度或連接長度。
現參照圖4和5，每個MCM40都包括一個相應的蒸氣室散熱部件44，該部件設置在各個MCM40的上方。蒸氣室46包括一個第一表面，該表面與限定MCM40的封帽47熱聯通，而相對的表面則與翼狀散熱器50的底座48熱聯通。每個蒸氣室46內都容納有傳熱流體，例如水、氟利昂或乙二醇。相關領域內的技術人員應該知道使蒸氣室46恰好延伸到封帽47的邊界之外能夠使蒸氣室將熱量很好地擴散到模塊封帽(例如，蓋子或封帽47)的邊界之外。在圖5所示的示例性實施例中，散熱蒸氣室的寬度約為蓋子47寬度的兩倍，這樣，就能夠使由芯片42產生的熱流沿圖5中大致由箭頭50所示的方向流動起來。此外，應該知道每個散熱部件44的寬度其尺寸都被設計成能夠使不等量的氣流產生偏轉的結構形式，具體如下所述。例如，如果與上部散熱部件相比，大部分空氣都要從下部散熱部件中流過，那么如圖所示的下部散熱部件44可被加工得更小一些。
現參照圖6，具有兩個MCM的節點板或PCB32具有與中平面14隔開的壁24或前部加強板24。中平面14的前表面與該前部加強板24的背面導熱聯通，而中平面14的相對背面則與中平面板后部加強板54導熱聯通。
現參照圖6和7，后部加強板54通過從電源插頭58的背側吸取熱量的方式提供了一條從埋置的銅制電源面56延伸至導熱的前部加強板24的熱通道(圖7)。與中平面板的環氧玻璃相接觸的前部加強板24的后側設置有多個溝槽(未示出)，這些溝槽適當地安裝在各接頭排的上方，以安裝導熱墊60，其中導熱墊設置在前部加強板24與插頭58的背側之間并用于與相應的電源相連接或插到相應的電源內。插頭58提供了一條從中平面電源面56和從產生熱量的直流部件(DCA)接頭或插頭58延伸出來的低阻導熱通路。導熱墊60設置在能夠與電源插頭58的背側相接觸的位置上(例如電鍍的通孔(PTH))，以使其相對位于中平面內的銅制電源面56具有較低的熱阻，其中在中平面內由驅動邏輯節點16的中平面高電流產生了熱量。一旦由電源面56和DCA接頭58產生的熱量被傳導給前部加強板24，那么熱量就會通過加強板24進行傳導并擴散到其相對的表面上，以利用由箭頭62表示的沖擊氣流進行沖擊冷卻，從而在那里形成對流。在一個示例性的實施例中，前部加強板24的一個相對的表面上安裝有沖擊翼片64(例如圓形或方形，但未示出)，目的在于提高沖擊氣流產生對流的表面面積。在一個示例性實施例中，后部加強板為鑄鋁，但也可將其加工成體積更小的結構形式。
在另一實施例中，如果將一個零插入力(ZIF)的插座用于系統板14上，那么也可以省掉加強板24。在這種情況下，可以考慮使氣流70直接對背板14進行沖擊。
現參照圖1和8，圖中示出了一個電路板或子插件，例如刀片或節點16，其設置有兩個處理器多芯片模塊(MCM)40和設置在每個MCM40上方的相應蒸氣室散熱部件44(為簡明起見，在圖1中僅示出了其中的一個)，256GB的存儲器66，一個輸入/輸出(I/O)插件(未示出)和一個多路控制插件68，例如該控制插件可與背板14相連接。如圖所示，空氣入口70位于CEC10的前部，空氣穿過散熱部件44的翼片50流動并對前部加強板24進行沖擊。在氣流大體沿垂直于前部加強板24的方向對該前部加強板24進行沖擊后，氣流分別沿著箭頭72和74所示的方向流向CEC10的下部和上部。這樣，就可以利用平行的水平氣流70對水平設置的存儲器、I/O和處理器模塊進行空氣冷卻。MCM40內容納有多個大功率處理器并支承著多個邏輯芯片，而且可以利用充分平行的氣流對其進行冷卻，從而使任何一個MCM都不會利用來自另一MCM散熱部件44的預熱排氣。
參照圖1，CEC10包括一個電源76，該電源被構造成能夠提供直流電以對CEC10內的各個部件進行驅動的結構形式。在如圖所示的示例性實施例中，電源76包括12個DCA，這些DCA被構造成能夠將較高的直流電壓轉換成較低的直流電壓的結構形式。DCA在圖7中被表示成電源面56。電源76設置在鄰近節點16的CEC10的后部并位于后部加強板54的相對側。一對下部風扇部件80(圖1中僅示出了其中的一個)設置在位于CEC10內的節點16的下方，而兩個上部風扇82則設置在電源76的上方，以將排氣從頂后部排出，如箭頭84所示。每個上部風扇82都是一個可以現場更換的單元(FRU)，它具有一個單個離心葉輪86、一個馬達驅動單元和位于其排氣口處的再循環擋板，這在本領域內是公知的。每個下部風扇部件80都是一個可以現場更換的單元，該單元具有一對離心葉輪86(在圖1中未示出)和一個能夠分別控制滾動風扇86的雙馬達驅動單元88。因此，CEC10包括四個下部滾動風扇和兩個上部滾動風扇，總共有六個滾動風扇。
上部氣流部分74在對前部加強板24進行沖擊后，上部風扇82將其向上拉入上部風扇82的入口90內。在下部氣流部分72對前部加強板24進行沖擊后，下部風扇部件80將其向下拉入下部風扇部件的入口90內。在空氣通過MCM散熱部件44排出后，兩個上部風扇82將空氣抽吸到垂直中平面14的上方。兩個上部風扇82確保最大的氣流及對中平面進行對稱冷卻。應該知道由于在CEC10的底部部分比其上部部分多設置有兩個滾動風扇，因此大部分水平氣流70被分入氣流部分72內。
現參照圖9和10，圖中分別相對圖1的方位示出了左側和右側風扇部件80。每個風扇部件80都包括一個基本為矩形的風扇外殼100。風扇外殼包括一個底座102和一個相對的頂部104，該頂部104為每個滾動風扇106限定了一對空氣入口90。外殼100還由四個側面中間底座102和頂部104限定而成。前側110限定了一個用于容納雙馬達驅動單元88的隔間，而相對的后側112則限定了一個后部排放口114(圖10)，用于設置在其附近的DCA風扇或后部風扇120。其中一個相對側116包括一個側面排放口118，以用于設置在其附近的輔助風扇或前部風扇122。
現結合圖9和10繼續參照圖1，圖中更加清楚地示出了下部氣流部分72。下部氣流部分72被進一步分開并流入到各個風扇部件80的入口90。后部風扇120將整體上由后部氣流箭頭124表示的空氣排入到設置于電源76下方的空氣室126內。來自那對后部風扇120的后部氣流124經電源76排出，這樣就能夠使DCA氣流達到最大。作為一種替代，或者除此之外，流過電源76的氣流箭頭124可對整體上由標記127表示的邏輯插件進行沖擊并沿著由氣流箭頭128表示的方向從CEC10內排出。
現結合圖11參照圖1，設置在CEC10的前部并分別設置有左和右排放口118的輔助風扇122將在圖1中整體上由流量箭頭130表示的氣流排出。每個風扇部件80的排放口118都與排放側導管134的一個相應入口132流體聯通，其中排放側導管134被構造成能夠通過側導管134的排氣出口136將氣流130導向CEC10后部的結構形式。
參照圖12，更具體地說，在框架200的相對兩側(例如，左側和右側)設置有一個排氣側導管134，以將來自相應的輔助風扇122的排氣氣流130收集起來并通過排氣出口136將空氣從側面排氣裝置118排放到CEC的后部。這樣，熱的排氣就被引向CEC的后部，而不會流向產生冷卻入口氣流70的前部。
在另一實施例中，氣流130可被引向空氣室126內，以進一步對電源76進行輔助冷卻并對設置于其上方的至少一個邏輯插件做進一步冷卻。
風扇部件80按照下述方式進行構造和定位使其每個入口90都是對稱的，這樣就可以降低流過節點16的氣流的不均勻性至最小。此外，還應該知道為了實現這一點，每個輔助風扇和DCA風扇或滾輪都具有相同的尺寸。合并側面導管排氣口118有利于將尺寸相同的滾輪放置在各個風扇部件80內。換言之，殼體100允許將兩個風扇葉輪包裝在一個單個包裝件中，而且不會寬于單個風扇所需的寬度，同時迫使空氣沿著一個由前部風扇或輔助風扇延伸到后部風扇(例如DCA風扇)的方向流動。無需在外殼100的寬度內占用或添加額外的空間就能夠將前部風扇(例如輔助風扇)用的風扇導管容納于其中。每個風扇部件80的前部和后部風扇葉輪都具有相同的尺寸并包括多個能夠將排氣排向CEC10的后部的相應導管。
圖13示出了已經局部從框架200的前部拆卸下來的CEC10。CEC10示出了左側排放口140，該排放口與左側風扇部件80(未示出)的排氣側口118對準。框架200示出了通向右側排放側導管134的入口132，其中左側導管示出了排氣口136的一部分。這里，可以容易地看到來自每個輔助風扇122的氣流130被排向CEC10和框架200的后部，這樣就可以避免將熱排氣與進入到CEC10和框架200的前部的冷卻入口空氣70混合在一起。還應該指出的是在圖13中沒有示出龐大的電力部件(BPA)，但當存在時，BPA設置在CEC10的上方。BPA將線電壓轉換成直流電壓并向DCA提供相同的直流電壓。
相關領域內的技術人員應該知道為了能夠使經過優化的平衡氣流流向設置有電源76的CEC10的后部，可將每個風扇部件80上的安裝在前部的滾輪或輔助風扇122倒置。這些倒置配合的風扇能夠產生最大量的DCA氣流用于冷卻。側導管134分別包括一個從入口132向出口136逐漸擴張、以減小排氣阻力的導管。作為一種選擇，從側面導管134流出的排氣可被部分重新導向，以對位于電源76上方的邏輯插件127進行冷卻，因為邏輯插件127在高于電源排氣128的溫度下運作(圖1)。
現結合圖14參照圖2，對于每個節點或子插件16而言，有多個氣窗220與MCM散熱部件44對準。每組氣窗都設置在一個下部MCM散熱部件44與DCA風扇120之間。箭頭222示出了處于打開位置上的氣窗220，而箭頭224則示出了處于關閉位置上的氣窗220。處于打開位置上的氣窗220允許氣流部分72通過這些氣窗流入到DCA風扇120和輔助風扇122的入口90內。這樣，當安裝節點或插件16時，相應的氣窗就會打開，以允許已被分開的氣流72流過下部MCM散熱部件44并以對流的方式對相應的MCM40進行冷卻。
現參照圖15，在圖中，氣窗220處于打開位置上。氣窗220是節點驅動式氣窗，當將相應的節點16安裝到CEC10內時，每個氣窗220都會回轉到打開位置上。類似地，當將相應的節點16從CEC10上拆卸下來時，氣窗220將回轉到關閉位置上。換言之，氣窗220利用節點的插入和拔出而使與節點16相對應的氣窗動作。更具體地說，節點驅動式氣窗220設置在一個下部插件導向件上，而該導向件又位于連續的下部導軌22之間。多個凸指240從引導前下緣234伸出，該引導前下緣234限定了能夠使各個氣窗220動作的每個節點16。凸指240由塑料制成，但也可以采用其它合適的材料。每個凸指240都基本上限定了一個三角形，該三角形具有一個引導錐形尖部242，該前尖部分被構造成能夠楔入限定相應氣窗220的相應引導緣244內或將其撬起。每個凸指240都由連續的根部246和尖部242限定而成，其中尖部242位于根部246之間并與其相對。如圖14所示，當氣窗220處于完全打開的位置上時，根部246內容納著相應氣窗220的引導緣244。尖部242由一個傾斜邊緣250限定而成，該傾斜邊緣限定了從根部246延伸到尖部242的三角形。傾斜邊緣250有利于氣窗220回轉到打開位置或關閉位置上，這決定于凸指240相對氣窗220的引導緣244的移動量。當氣窗220的引導緣244抵靠在相應的根部246上時，其相對移動受到限制。應該知道根部246還由一個形成一連續凸指240的邊緣252限定而成，而且平行于與其配合的氣窗220的回轉邊緣254并基本與它同軸。應該知道盡管在上述的示例性實施例中氣窗220是通過凸指240進行動作的，但是也可以考慮采用具有其它結構的凸指240和/或氣窗220，而且盡管結構不同，但仍然能夠保持由節點驅動式氣窗的功能。
氣窗220以再循環擋板的方式進行操作，以能夠同時對節點進行維護。當機器處于操作狀態下時，現有技術不允許同時更換這些節點。當節點不存在時，位于每個邏輯節點下方的氣窗是關閉的，當設置有節點時，這些氣窗是打開的。這樣，通過節點進行動作的氣窗就能夠同時進行維修和添加節點，而且無需特殊的工具和關機。此外，當將一個或多個節點拆下時，氣窗可保持氣流在已安裝的節點上方流動。當不存在節點時，各個凸指就會與相應的氣窗脫開并在重力作用下將氣窗關閉。在關閉位置上，氣窗的相對表面上存在的氣壓差有利于將氣窗關閉，從而將氣流引向所需的位置(例如，引向插裝有節點的位置，而且不是引向沒有節點的位置)上。
盡管已經對優選實施例作出了圖示和說明，但是在本發明的構思范圍內，可以對其作出各種修改和替換。因此，應該理解上面對本發明的說明僅僅是示例性的，而不是限制性的。
權利要求
1.一種用于在電子設備的機架內對氣流進行管理的系統，該系統包括一背板組件，該背板組件包括至少一個背板連接件；至少一個子插件，所述子插件包括一子插件連接件，該子插件連接件被構造成能夠可拆卸地與背板連接件連接在一起，所述子插件基本上垂直于背板組件定位，從而使冷卻氣流基本上平行于子插件；和設置在該子插件上并定位成能便于氣流從前向后流動的組件，其中進入冷卻空氣沖擊到背板組件上并被分成至少兩個沿一限定背板組件的表面向不同的方向流動的流量部分。
2.根據權利要求1的系統，其特征在于所述不同的方向均平行于一限定背板組件的表面。
3.根據權利要求1的系統，其特征在于所述組件包括一對MCM，這對MCM沿垂直方向排成一排并鄰近背板連接件，以使連接長度、壓降和信號延遲中的至少一個最小化。
4.根據權利要求3的系統，其特征在于每個所述的MCM都包括一設置在相應的MCM封帽和翼狀散熱部件之間的熱擴散器。
5.根據權利要求4的系統，其特征在于至少兩個沿不同的方向流動的流量部分是不對稱的，MCM和相應的熱擴散器及翼狀散熱部件的尺寸與不對稱的氣流分布成比例。
6.根據權利要求3的系統，其特征在于所述一對MCM受到并聯冷卻，這與串聯冷卻的情況相反。
7.根據權利要求1的系統，其特征在于所述背板組件設置在垂直的平面內，所述子插件設置在垂直或水平的平面內。
8.根據權利要求1的系統，其特征在于所述背板組件包括一前部加強板和一主插件，所述前部加強板位于子插件與主插件之間。
9.根據權利要求8的系統，其特征在于所述前部加強板由鋁制成。
10.根據權利要求1的系統，其特征在于所述背板組件包括一前部加強板和一中平面板，前部加強板位于子插件與中平面板之間，其中在前部加強板與用于插接電源的背側插頭之間設置有一導熱、電絕緣墊。
11.根據權利要求10的系統，其特征在于所述插頭提供了一條從中平面電源面和從電源連接件經所述導熱、電絕緣墊通向前部加強板的低熱阻通路。
12.根據權利要求10的系統，其特征在于所述前部加強板包括暴露于進入冷卻空氣下的沖擊翼片，這些沖擊翼片被構造成能夠增加暴露于沖擊氣流下的前部加強板的表面面積的結構形式。
13.根據權利要求1的系統，其特征在于至少一個所述氣流部分對電源進行冷卻，至少另一氣流部分在系統的后部離開系統。
14.根據權利要求13的系統，其特征在于所述氣流的至少一部分向上流過至少一個風扇并離開該系統，而至少另一部分向下流過至少一個風扇并對電源進行冷卻。
15.一種中央電子復合裝置，其包括一機架；一垂直設置于機架內的背板組件，該背板組件包括至少一個背板連接件；至少一個子插件，所述子插件包括一子插件連接件，該子插件連接件被構造成能夠可拆卸地與背板連接件連接在一起，所述子插件基本上垂直于背板組件定位，從而使冷卻氣流基本上平行于子插件；至少一個導軌，所述導軌與機架可操作地聯系并從背板延伸出去，該導軌可便于子插件的安裝和拆卸；和設置在該子插件上并定位成便于氣流從前向后流動的組件，其中進入冷卻空氣沖擊到背板組件上并被分成至少兩個沿一限定背板組件的表面向不同的方向流動的流量部分。
16.根據權利要求15的中央電子復合裝置，其特征在于所述組件包括一對MCM，這對MCM沿垂直方向排成一排并鄰近背板連接件，以連接長度、壓降和信號延遲中的至少一個最小化。
17.根據權利要求16的中央電子復合裝置，其特征在于每個所述的MCM都包括一設置在相應的MCM封帽和翼狀散熱部件之間的熱擴散器。
18.根據權利要求17的中央電子復合裝置，其特征在于至少兩個沿不同的方向流動的流量部分是不對稱的，MCM和相應的熱擴散器及翼狀散熱部件的尺寸與不對稱的氣流分布成比例。
19.根據權利要求15的中央電子復合裝置，還包括多個設置在相鄰的下部導軌之間并與各個子插件對齊的節點驅動式氣窗，每個節點驅動式氣窗都被構造成為能夠在拆卸一個或多個子插件時通過在拆卸子插件時將氣窗關閉使氣流保持在已安裝的子插件上方流動。
20.根據權利要求19的中央電子復合裝置，其特征在于多個凸指從一限定各個子插件的引導前下緣伸出，這些凸指被構造成能夠致動各個氣窗，當打開這些氣窗時，氣流可離開子插件并進入到一風扇入口室內。
21.根據權利要求20的中央電子復合裝置，其特征在于每個凸指都基本上限定了一三角形，該三角形具有一引導錐形尖部，該尖部被構造成能夠將一限定相應氣窗的相應引導緣撬起到打開位置上。
22.一種用于計算機的氣流管理系統，其包括一框架；一安裝在框架內的中央電子復合裝置機架；一垂直設置在機架內的背板組件，該背板組件包括至少一個背板連接件；多個子插件，每個子插件都包括一子插件連接件，該子插件連接件被構造成能夠以可拆卸的方式與背板連接件連接在一起，每個子插件都基本上垂直于背板組件定位，從而使冷卻空氣基本上平行于各個子插件的方向流動；至少一個導軌，所述導軌與機架可操作地聯系并從背板延伸出去，該導軌可便于子插件的安裝和拆卸；和設置在每個子插件上并定位成便于氣流從前向后流動的組件，其中進入冷卻空氣沖擊到背板組件上并被分成至少兩個沿一限定背板組件的表面向不同的方向流動的流量部分。
23.根據權利要求22的系統，其特征在于所述組件包括一對MCM，這對MCM沿垂直方向排成一排并鄰近背板連接件，以使連接長度、壓降和信號延遲中的至少一個最小化。
24.根據權利要求23的系統，其特征在于每個所述的MCM都包括一設置在相應的MCM封帽和翼狀散熱部件之間的熱擴散器。
25.根據權利要求24的系統，其特征在于至少兩個沿不同的方向流動的流量部分是不對稱的，MCM和相應的熱擴散器及翼狀散熱部件的尺寸與不對稱的氣流分布成比例。
26.根據權利要求22的系統，其特征在于至少一個所述氣流部分對次級空氣冷卻結構進行冷卻，至少另一氣流部分在系統的后部離開該系統。
27.根據權利要求26的系統，其特征在于所述氣流的至少一部分向上流過至少一個風扇并離開該系統，而至少另一部分向下流過至少一個風扇并對次級空氣冷卻結構進行冷卻。
28.根據權利要求27的系統，其特征在于所述次級空氣冷卻結構包括電源和其它設置在機架內的插件中的至少一個。
29.根據權利要求28的系統，其特征在于至少另一部分向下流過至少一個風扇并首先對電源進行冷卻，然后在離開系統后部之前對設置在電源上方的所有插件進行冷卻。
30.根據權利要求22的系統，其特征在于所述子插件是一處理器插件組件。
全文摘要
一種用于在電子設備的機架內對氣流進行管理的系統，該系統包括一個背板組件，該背板組件包括至少一個背板連接件；至少一個子插件；和多個設置在該子插件上并能夠按照便于氣流從前向后流動的方式進行定位的組件，其中進入冷卻空氣對背板組件產生沖擊并被分成至少兩個沿一限定背板組件的表面向不同方向流動的流量部分。
文檔編號G06F1/18GK1766790SQ200510116138
公開日2006年5月3日 申請日期2005年10月24日 優先權日2004年10月25日
發明者W·D·貝克爾, J·P·科拉多, E·E·克魯茲, M·J·費希爾, G·F·戈特 申請人:國際商業機器公司