具有嵌入式热管的传导冷却机箱的制作方法
【专利摘要】一种具有嵌入式热管的传导冷却机箱包括第一机箱壁，该第一机箱壁具有限定多个第一机箱槽的多个传热套筒。机壳底机箱壁具有多个第二机箱槽。机壳第二机箱壁具有限定多个第三机箱槽的多个传热套筒。多个第一热管均具有被接收在所述第一机箱槽之一中的竖直支部和被接收在所述第二机箱槽之一中的水平支部。多个第二热管均具有被接收在所述第三机箱槽之一中的竖直支部和被接收在所述第二机箱槽之一中的水平支部。与所述机壳底机箱壁直接接触的冷板完成一传导冷却路径，该传导冷却路径包括所述第一热管和所述第二热管的所述竖直支部，经过所述第一热管和所述第二热管的所述水平支部和所述底机箱壁。
【专利说明】具有嵌入式热管的传导冷却机箱
【技术领域】
[0001]本公开涉及用于电子设备机箱的排热部件和系统。
【背景技术】
[0002]本部分提供与本公开有关的背景信息，其未必是现有技术。
[0003]便携式和现场操作的电子部件/机壳，诸如插件箱和无线电设备，经常要求将内部部件密封以与大气污染物、湿气和灰尘等等隔离。这就会限制或者阻止利用流通通风来排除设备所产生的热量。已知的解决方案包括利用外部的冷却翅片、翅片式附件、块体机械加工(block-machined)的冷却表面等等，以使来自机壳的内部部件的热量经对流/传导传热而通过机壳的外壁并通过翅片排到大气中。
[0004]已知的冷却翅片设计的局限包括:由于机械附件的局限而不能用翅片覆盖机壳的整个表面区域；产生在机壳内或者传热表面上的热点，内部部件和冷却翅片连接部之间的辐射和对流传热位于该热点处；以及不能在整个翅片式部件的表面上均匀地分配热负荷。
【发明内容】
[0005]本部分提供该公开内容的大致概要，而并非其全部范围或者其所有特征的全面公开。
[0006]根据若干方面，一种用于电子设备机箱的热管传导冷却系统包括具有多个第一机箱槽的第一机壳部分。第二机壳部分具有多个第二机箱槽。第三机壳部分具有多个第三机箱槽。多个第一热管具有被接收在各个所述第一机箱槽中的第一部分和被接收在各个所述第二机箱槽中的第二部分。多个第二热管具有被接收在各个所述第三机箱槽中的第一部分和被接收在各个所述第二机箱槽中的第二部分。
[0007]根据其它方面，一种用于电子设备机箱的热管传导冷却系统包括第一机壳部分，该第一机壳部分限定具有多个第一机箱槽的第一机箱壁。限定底机箱壁的第二机壳部分具有多个第二机箱槽。限定第二机箱壁的第三机壳部分具有多个第三机箱槽。多个第一热管被分别接收在所述第一机箱槽中和所述第二机箱槽的第一第二机箱槽中。多个第二热管被分别接收在所述第三机箱槽中和所述第二机箱槽中的第二第二机箱槽中。
[0008]根据其它方面，一种用于电子设备机箱的热管传导冷却系统包括机壳第一壁，该机壳第一壁具有限定多个第一机箱槽的多个传热套筒。机壳底壁具有多个第二机箱槽。多个第一热管均具有被接收在所述第一机箱槽之一中的竖直支部和被接收在所述第二机箱槽之一中的水平支部。
[0009]根据另外的方面，一种用于电子设备机箱的嵌入式热管传导冷却系统包括第一机箱壁，该第一机箱壁具有限定多个第一机箱槽的多个传热套筒。机壳底机箱壁具有多个第二机箱槽。机壳第二机箱壁具有限定多个第三机箱槽的多个传热套筒。多个第一热管均具有被接收在所述第一机箱槽之一中的竖直支部和被接收在所述第二机箱槽之一中的水平支部。多个第二热管均具有被接收在所述第三机箱槽之一中的竖直支部和被接收在所述第二机箱槽之一中的水平支部。与所述机壳底机箱壁直接接触的冷板完成一热传导路径，该热传导路径包括所述第一热管和所述第二热管的所述竖直支部，经过所述第一热管和所述第二热管的所述水平支部和所述底机箱壁。
[0010]进一步可应用的领域由在此提供的描述将变得明显。在该概要中的描述和特定示例仅用于例示的目的而并非意欲限制本公开的范围。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]在此描述的附图仅用于所选实施例而非所有可能实施方式的例示性目的，并且不意欲限制本公开的范围。
[0012]图1是本公开的传导冷却电子设备机箱的前右透视图；
[0013]图2是图1的传导冷却电子设备机箱的内部空腔的前右透视图，为了清楚起见而将多个机壳壁移除；
[0014]图3是由图2修改的前右透视图，进一步显示安装有电子部件的安装底板；
[0015]图4是由图3修改的前右透视图，进一步显示安装的部件板。
[0016]相应的附图标记在附图的若干视图中始终标示相应的部分。
【具体实施方式】
[0017]现在将参照附图更加充分地描述示例实施例。
[0018]参见图1，传导冷却电子设备机箱10包括具有上壁14、底壁16和前壁18的机壳12。在前壁18上可提供多个端口，诸如COM端口 20和USB端口 22。为进行传导/对流冷却，机壳12包括具有多个平行冷却翅片26的第一翅片式冷却构件24。第一翅片式冷却构件24例如通过紧固件而连接到机壳12的第一侧壁28。为进行传导/对流冷却，机壳12还包括具有多个平行冷却翅片32的第二翅片式冷却构件30。第二翅片式冷却构件30例如通过紧固件而连接到机壳12的第二侧壁34。还可以在机壳12的后壁36上提供另外的端口，诸如COM端口 20和USB端口 22。还可以通过底壁16和冷板38之间的直接接触来提供机壳12的另外的传导冷却。还可以用起到以传导方式从底壁16排除热量这一作用的任何金属物质或物体来替代冷板38。
[0019]参见图2并再次参见图1，为清楚起见，将第一侧壁28、上壁14、前壁18和第一翅片式冷却构件24移除以显示内部机壳布置。电子设备机箱10包括多个L形热管40，该多个L形热管40直接接触第二侧壁34以帮助冷却翅片32传导性地传递通过第二侧壁34的热量。每个热管40包括竖直支部42、弯曲部44和水平支部46。根据若干方面，弯曲部44是大体上90度的弯曲。每两个接连的热管40的竖直支部42被相对定位在形成在第二侧壁34中的多个部件槽48的每个部件槽周围。每个竖直支部42被定位在多个传热套筒50之一内。每个传热套筒50包括对置的竖直第一和第二壁52、54，竖直第一和第二壁52、54与每个热管40的关联的竖直支部42直接接触。因而传热套筒50起到增大竖直支部42与第二侧壁34接触的表面积的作用。在分别接收竖直支部42的每个传热套筒50、50’的第一和第二壁52、54之间形成第一机箱槽56,由此限定在每个第一和第二侧壁28、34处提供的多个第一机箱槽56。
[0020]热管40的水平支部46分别定位在形成于底壁16中并从底壁16的面向上的表面60向下延伸进入底壁16中的多个空腔或者第二机箱槽58之一内。每个第二机箱槽58的深度“A”小于底壁16的厚度“B”。根据若干方面，热管的直径“C”，包含在水平支部46处的直径，大体上等于第二机箱槽58的深度“A”，从而允许每个水平支部46大体上全部(总直径“C”)都接收于第二机箱槽58内而不会延伸超出表面60。每个第二机箱槽58的对置的第一和第二壁62、64与每个热管40的水平支部46直接接触，以使从水平支部46到底壁16的对流传热最大化。根据若干方面，为了使传导传热最大化，在安装水平支部46后将例如焊料或导热粘合剂之类的导热填料65插入到第二机箱槽58中，以大体上填满第二机箱槽58的未被水平支部46占据的部分。根据其他方面，第二机箱槽58的第一和第二壁62、64可以被弯曲成大体上等于与直径“C”的一半相对应的曲率半径，从而进一步使水平支部46的可用于向底壁16传热的表面积最大化。
[0021]继续参见图1和图2，电子设备机箱10还包括多个L形热管66，该多个L形热管66直接接触第一侧壁28 (为清楚起见而从图2中移除)以便帮助冷却翅片26传导性地传递通过第一侧壁28的热。除了在机壳12内朝向相反以外,热管66大体上与热管40相同。热管66的竖直支部42’定位于形成在多个传热套筒50’ (为清楚起见在图2中仅显示一个传热套筒50’的一部分)中的第三机箱槽68内，除了被直接连接到第一侧壁28以外，传热套筒50’在设计上和功能上与传热套筒50相同。根据若干方面，为了使传导传热最大化，在安装竖直支部42、42’后还将例如焊料或导热填料/粘合剂65之类的导热材料插入到第三机箱槽68中，以大体上填满第三机箱槽68的未被竖直支部42、42’占据的部分。
[0022]每个热管66还包括相对于热管40的水平支部46反向的水平支部70。热管66的每个水平支部70被设置在形成于底壁16中的多个第二机箱槽58中的交替出现的第二机箱槽中，从而每个水平支部46被定位成紧邻至少一个水平支部70。多个第一安装柱72也被连接到底壁16并紧邻第一侧壁28从表面60向上延伸。类似地，多个第二安装柱74被连接到底壁16并紧邻第二侧壁34从表面60向上延伸。
[0023]参见图3并再次参见图2，在安装热管40、66且它们的水平支部46、70定位于底壁16的第二机箱槽58、58’中以及安装填充材料65以后，安装具有多个连接构件78的底板76，该底板与各个第一安装柱72可滑动地接合，同时多个连接构件80与各个第二安装柱74可滑动地接合。在机壳12的内部空腔内，多个电子部件82被连接到底板76。
[0024]参见图4并再次参见图1-3，在机壳12中的一安装位置显示多个部件板84中的一个，例如VPX板。每个部件板84包括以滑动摩擦方式接收在第二侧壁34的一个部件槽48中的第一接合端86。每个部件板84还包括相对定位的第二接合端88，其以滑动摩擦方式接收在第一端壁28 (为清楚起见而未显示)的一个部件槽48’中。每个部件板84在紧邻第一接合端86处接触两个传热套筒50。类似地，但为清楚起见而未显示，每个部件板84在紧邻第二接合端88处接触两个传热套筒50’。热管40、66的接连的竖直支部，诸如竖直支部42’a、42’b，被相对定位在传热套筒50’的槽中的每个部件板84的周围，并且大体上延伸部件板84的整个高度以便使热管40、66的经由传热套筒50、50’的传热能力最大化。热管40、66的每个竖直支部42、42’用于沿着发热部件板的长度以传导和等温方式将各部件板(可均在内部包括它们自身的被连接到热框架的热管)产生的热经由水平支部46、70传递到底壁16。
[0025]热管40、66被嵌入在机箱10的底壁16的槽58、58’中。本领域技术人员将认识到热管40、66可在嵌入时被定位成与槽58、58’的槽壁直接接触，以使得对底壁16的传导传热最大化，可选地在与槽壁直接接触时还可用填充材料65来进行覆盖，或者可自由滑动地接收在槽58、58’中且与槽壁具有间隙，并且用填充材料65来进行覆盖以使得对底壁16的传导传热最大化。热管40、66同样地经由传热套筒50、50’被嵌入在传导冷却机箱12的侧壁28、34上，该传热套筒50、50’提供到机箱10的底壁16的直接热路径。热管40、66也可以用填充材料65来进行覆盖以使传导传热最大化。该高传导热路径通过将热量从部件板84传递到底壁16以及冷却翅片而提供改进的热性能，热量在冷却翅片处被排除。本公开的L形热管40、66的水平支部46、70被类似地嵌入到传导冷却机箱10的底壁16中。图2-4中所示的示例性实现方式是在一 3U3槽VPX机箱中。每个VPX槽48通过两个热管而被冷却，这可以快速且有效地将热量从插件向下引导到机箱10的底壁16，底壁16还可以与冷板38界面接合以便将热量传递到冷板38。应该注意，VPX机箱被提供作为示例性实施例，并非限制性的，从而包括VME和CPCI部件的替代机箱设计可以包括本公开的嵌入式冷却特征。
[0026]再次参见图2，根据若干方面，第一和第二热管40、66是具有直径“C”的管形，该直径“C”大体上等于每个传热套筒50、50’的对置的壁52、54之间的间距“D”。根据进一步的方面，第一和第二热管40、66可以是包括具有宽度“E”的矩形形状(显示一个具有矩形形状的示例性管)的多种不同的几何形状，该宽度“E”大体上等于传热套筒50、50’的对置的壁52、54之间的间距“D”。还可以使用包括但不限于三角形、椭圆形、扁平形等等其它几何形状。热管40、66可以由例如铜之类的热传导材料构成，在其内部具有热传导液体，该液体经受汽化/冷凝以帮助从竖直支部到水平支部42、42’的热传递。
[0027]本设计提供若干优点，包括:热量被快速且有效地从插件/部件移到机箱底部，使例如电子板84的CPU和存储器之类的高功率器件维持在它们的运行极限内。该嵌入式热管40,66可容许增加的运行环境温度或者更高功率的插件。由于增加直接接触式的热管40、66，期望大约15-20%的改进，或是运行温度提高15-20%或是总系统功率增加15-20%。
[0028]示例实施例被提供，以使本公开是全面的，并将其范围充分传达给本领域技术人员。例如特定部件、设备和方法的示例之类的很多特定细节被阐述以提供对本公开的全面理解。本领域技术人员将明白，不需要采用特定细节，示例实施例可以以很多不同的形式被实施，并且示例实施例不应被理解为限制本公开的范围。在一些示例实施例中，众所周知的工艺、众所周知的设备结构以及众所周知的技术没有详细描述。
[0029]在此使用的术语仅用于描述特定示例实施例的目的，并非意欲为限制性的。如在此使用的，单数形式的“一”、“一个”和“所述”也可意欲包括复数形式，除非上下文以另外的方式明确指出。术语“包括”、“包含”、“含有”和“具有”为包含性的并因此明确说明所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但是不排除存在或增加一个或更多其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组合。在此描述的方法步骤、工艺和操作将不被解释为必然要求它们以所讨论或例示的特定顺序被执行，除非明确说明为执行的顺序。还将理解可采用另外的或替代的步骤。
[0030]当一元件或层被提及为在另一元件或层“上”、“被接合到”、“被连接到”或“被联接至IJ”另一元件或层时，其可直接在另一元件或层上、被接合、连接或联接到另一元件或层，或者可存在中间元件或层。相比之下，当一元件被提及为“直接”在另一元件或层“上”、“被直接接合到”、“被直接连接到”或“被直接联接到”另一元件或层时，可不存在中间元件或层。用于描述元件之间关系的其它词语应该以相似方式被解释(例如，“之间”与“直接在之间”，“邻近”与“直接邻近”等)。如在此使用的，术语“和/或”包括一个或更多关联的所列项目中的任一或全部组合。
[0031]虽然术语第一、第二、第三等在此可被用于描述各个元件、部件、区域、层和/或区段，但是这些元件、部件、区域、层和/或区段不应该被这些术语限制。这些术语可仅用于将一个元件、部件、区域、层或区段与另一区域、层或区段区分开。诸如“第一”、“第二”的术语和其它数值术语当在此使用时不意味着次序或顺序，除非上下文明确指出。因而，下面讨论的第一元件、部件、区域、层或区段可被称为第二元件、部件、区域、层或区段，而不背离示例实施例的教导。
[0032]为易于说明，诸如“内”、“外”、“之下”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等等的空间相关术语在此被用于描述图中例示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。空间相关术语可意欲包含设备在使用或操作中的除图中描绘的方位之外的不同的方位。例如，如果图中的设备被翻转，则被描述为在其它元件或特征“下方”或“之下”的元件于是将被定位为在该其它元件或特征“上方”。因而，示例术语“下方”能包含上方和下方的方位二者。设备可以以其它方式被定向(旋转90度或处于其它方位)，并且在此使用的空间相关描述词应该被相应地解释。
[0033]为了例示和说明的目的，已经提供了实施例的前述描述。其不意欲为穷尽的或限制本公开。特定实施例的单独元件或特征通常不限于该特定实施例，而是在适用的情况下可互换并能在所选实施例中使用，即使没有特别显示或描述。特定实施例的单独元件或特征还可以以很多方式变化。这种变化将不被认为背离本公开，所有这些更改旨在被包括在本公开的范围内。
【权利要求】
1.一种用于电子设备机箱的热管传导冷却系统，包括: 第一机壳部分，具有多个第一机箱槽； 第二机壳部分，具有多个第二机箱槽； 第三机壳部分，具有多个第三机箱槽； 多个第一热管，具有被接收在各个所述第一机箱槽中的第一部分和被接收在各个所述第二机箱槽中的第二部分；以及 多个第二热管，具有被接收在各个所述第三机箱槽中的第一部分和被接收在各个所述第二机箱槽中的第二部分。
2.如权利要求1所述的用于电子设备机箱的热管传导冷却系统，其中所述第二机壳部分为具有所述第二机箱槽的机壳底壁，所述第二机箱槽延伸小于所述底壁的总深度。
3.如权利要求2所述的用于电子设备机箱的热管传导冷却系统，其中所述第一热管和所述第二热管两者的第二部分均限定水平支部。
4.如权利要求3所述的用于电子设备机箱的热管传导冷却系统，其中所述第一热管和所述第二热管中的每个的所述水平支部的直径均大体上等于所述第二机箱槽的深度。
5.如权利要求1所述的用于电子设备机箱的热管传导冷却系统，进一步包括多个传热套筒，每个传热套筒均被连接到所述第一机壳部分，其中所述第一机箱槽分别被形成在所述第一机壳部分的每个所述传热套筒的对置的第一壁和第二壁之间。
6.如权利要求5所述的用于电子设备机箱的热管传导冷却系统，进一步包括多个传热套筒，每个传热套筒均被连接到所述第三机壳部分，其中所述第三机箱槽分别被形成在所述第三机壳部分的每个所述传热套筒的对置的第一壁和第二壁之间。
7.如权利要求5所述的用于电子设备机箱的热管传导冷却系统，进一步包括多个部件板，每个部件板均具有接触所述第一机壳部分的接合端，该接合端在两个接连的所述传热套筒之间并接触该两个接连的所述传热套筒。
8.如权利要求1所述的用于电子设备机箱的热管传导冷却系统，其中所述第一机壳部分和第三机壳部分限定平行的第一机壳壁和第二机壳壁。
9.如权利要求1所述的用于电子设备机箱的热管传导冷却系统，进一步包括翅片式冷却构件，该翅片式冷却构件被连接到所述第一机壳壁和所述第二机壳壁。
10.如权利要求1所述的用于电子设备机箱的热管传导冷却系统，其中冷板相对于所述第二机箱槽朝向相反地连接到所述第二机壳部分。
11.如权利要求1所述的用于电子设备机箱的热管传导冷却系统，进一步包括导热填料，该导热填料在安装所述竖直支部和所述水平支部以后被插入所述第一机箱槽、所述第二机箱槽和所述第三机箱槽中，该导热填料用于大体上填满所述第一机箱槽、所述第二机箱槽和所述第三机箱槽的未被所述热管的竖直支部和水平支部占据的部分。
12.一种用于电子设备机箱的热管传导冷却系统，包括: 第一机壳部分，限定具有多个第一机箱槽的第一机箱壁； 第二机壳部分，限定具有多个第二机箱槽的底机箱壁； 第三机壳部分，限定具有多个第三机箱槽的第二机箱壁； 多个第一热管，分别被接收在所述第一机箱槽中和所述第二机箱槽中的第一第二机箱槽中；以及 多个第二热管，分别被接收在所述第三机箱槽中和所述第二机箱槽中的第二第二机箱槽中。
13.如权利要求12所述的用于电子设备机箱的热管传导冷却系统，其中每个所述第一热管均包括被接收在所述第一机箱槽之一中的竖直支部和被接收在所述第二机箱槽之一中的水平支部。
14.如权利要求13所述的用于电子设备机箱的热管传导冷却系统，其中每个所述第二热管均包括被接收在所述第三机箱槽之一中的竖直支部和被接收在所述第二机箱槽之一中的水平支部。
15.如权利要求12所述的用于电子设备机箱的热管传导冷却系统，进一步包括多个传热套筒，每个传热套筒均具有对置的第一壁和第二壁，每个传热套筒限定所述第一机箱槽或所述第三机箱槽之一。
16.如权利要求15所述的用于电子设备机箱的热管传导冷却系统，其中所述传热套筒的所述第一壁和所述第二壁被弯曲成大体上等于与所述第一热管和所述第二热管的直径的一半对应的曲率半径。
17.如权利要求15所述的用于电子设备机箱的热管传导冷却系统，进一步包括多个部件板，该部件板具有对置的接合端，每个接合端均接触所述第一机箱壁或所述第二机箱壁之一，其中所述部件板的每个接合端均被定位在两个所述传热套筒之间并接触该两个所述传热套筒。
18.如权利要求12所述的用于电子设备机箱的热管传导冷却系统，其中所述第二机箱槽中的接连的第一第二机箱槽被所述第二机箱槽中的第二第二机箱槽之一分离。
19.如权利要求12所述的用于电子设备机箱的热管传导冷却系统，进一步包括冷板，该冷板相对于所述第二机箱槽反向地直接接触所述底机箱壁。
20.一种用于电子设备机箱的热管传导冷却系统，包括: 机壳第一壁，具有限定多个第一机箱槽的多个传热套筒； 机壳底壁，具有多个第二机箱槽；以及 多个第一热管，每个第一热管均具有被接收在所述第一机箱槽之一中的竖直支部和被接收在所述第二机箱槽之一中的水平支部。
21.如权利要求20所述的用于电子设备机箱的热管传导冷却系统,进一步包括机壳第二壁，该机壳第二壁具有限定多个第三机箱槽的多个传热套筒。
22.如权利要求21所述的用于电子设备机箱的热管传导冷却系统，进一步包括多个第二热管，每个第二热管均具有被接收在所述第三机箱槽之一中的竖直支部和被接收在所述第二机箱槽之一中的水平支部。
23.如权利要求20所述的用于电子设备机箱的热管传导冷却系统，进一步包括与所述机壳底壁直接接触的冷板，从而完成一热传导路径，该传导冷却路径包括所述第一热管的所述竖直支部，经过所述第一热管的所述水平支部和所述机壳底壁。
24.一种用于电子设备机箱的热管传导冷却系统，包括: 机壳第一机箱壁，具有限定多个第一机箱槽的多个传热套筒； 机壳底机箱壁，具有多个第二机箱槽； 机壳第二机箱壁，具有限定多个第三机箱槽的多个传热套筒； 多个第一热管，每个第一热管均具有被接收在所述第一机箱槽之一中的竖直支部和被接收在所述第二机箱槽之一中的水平支部； 多个第二热管，每个第二热管均具有被接收在所述第三机箱槽之一中的竖直支部和被接收在所述第二机箱槽之一中的水平支部；以及 冷板，与所述机壳底机箱壁直接接触，从而完成一热传导路径，该热传导路径包括所述第一热管和所述第二热管的所述竖直支部，经过所述第一热管和所述第二热管的所述水平支部和所述底机箱壁。
25.如权利要求24所述的用于电子设备机箱的热管传导冷却系统，其中所述第一热管和所述第二热管均为L形，并且包括将所述竖直支部联结到所述水平支部的弯曲部。
26.如权利要求24所述的用于电子设备机箱的热管传导冷却系统，其中所述第一热管和所述第二热管为直径大体上等于每个传热套筒的对置的壁之间的间距的管形。
27.如权利要求24所述的用于电子设备机箱的热管传导冷却系统，其中所述第一热管和所述第二热管为宽度大体上等于每个传热套筒的对置的壁之间的间距的矩形。
【文档编号】H05K7/20GK104284563SQ201410279928
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年6月20日 优先权日:2013年7月10日
【发明者】苏珊娜·马里耶·翁, 罗丝·L·阿姆斯壮 申请人:雅特生嵌入式计算有限公司