一种使主板高温耐腐蚀的设计方法
【专利摘要】本发明提供一种使主板高温耐腐蚀的设计方法，属于服务器主板领域，本发明主要包括：1）PCBA布局；2）机箱结构设计；3）PCB材质选择，元器件用料；4）三防漆喷涂及耐腐蚀测试四个部分，通过对系统布局的改造，以及引入NP-175FM/NPGN-170材料，优化元器件材质，使得主板可以在新风制冷机房使用，有效降低PUE指标，实现40度环境高温下稳定运行，45度下性能保持，MTBF时间达到5年；在高温下保持信号稳定，有效控制insertionLOSS与阻抗。
【专利说明】一种使主板高温耐腐蚀的设计方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及服务器主板领域，具体地说是一种使主板高温耐腐蚀的设计方法。
【背景技术】
[0002]互联网业务飞速增长，数据中心的建设与数据中心的运维占据了数据中心50%的资金投入；互联网客户在寻求低PUE的数据中心，以减少数据中心功耗带来的资金投入，而建设通过新风进行制冷的数据中心，可以大幅度减少数据中心建设资金投入；适当的调高数据中心的环境温度，可以大幅度的降低数据中心的PUE，减少数据中心的运维资金投入。
[0003]现有数据中心的高PUE值的现象或因素:(I)基本均为空调制冷散热，制冷能效低(2 )风道设计不合理，或风道设计错误(3 )空调设计配套冗余过度(4 )机房内温湿度设计不合理，空调加湿除湿同时进行(5)机房内温度过低(6)围护结构设计不合理或无设计(7)无空调制冷控制，空调无效运行时间长(8)环境温度不同的设备同一空间放置，设置低温环境。
[0004]由此导致主板在高温运行中产生信号不稳定的情况，由此也导致功耗过高，制冷系统占PUE比例较高，出故障率较高。
【发明内容】
[0005]为了解决以上的技术问题，本发明提供一种使主板高温耐腐蚀的设计方法，让主板在高温下保持信号稳定，实现节能环保。
[0006]本发明的技术方案是:
基本组成分为I) PCBA布局2)机箱结构设计3) PCB材质选择，元器件用料，4)三防漆喷涂及耐腐蚀测试四个部分:
PCBA布局
A:CPU/MEM socket/DIMM non-shadow摆放，利于散热与功耗控制；
B:CPU/MEN VR尽量摆放在主板前端，利于散热；
C:Mini SAS/Power connector/battery等面积较大器件,分布于主板边缘并横插式摆放，降低器件本身及cable线对后部进风量的影响；
D:主板发热量较大IC沿风流方向前方，避免大电容、电感的集中摆放，以保证进风量；E:硬盘背板在允许条件下，增加开孔；电源与数据线接口，在信号允许下靠近水平边缘摆放，减少cable对进风量影响；
F:前控板增加高敏thermal sensor，精确控制风扇策略。
[0007]机箱结构设计
A:满足EMI前提下，增加后窗与挡片开孔，利于散热 B:在保证前置硬盘进风量前提下，增加机箱上盖开孔，增加风量 C:合理利用风扇假模块，增加高发热部位进风量与风压 D:cpu heatsink高度与导风罩配合,风压与风阻间寻找最佳平衡。
[0008]PCB材质选择
传统使用tu662材料树脂含量RC53%时，stripline模式下温度的提升，将使Dk和insert1n loss值都一并提升,并且随的频率的升高,而加剧增大。
Freq, -40C 1-20C I~OC~ 25C I 60C I 80C~
GHz LossdB^ti__
"1-0.19S~ -0215~ -0X^2~ -0255~ -0291 ~ -0J09~
~2-0_?2.?-O J 52-Oj S2-0 42?-0 4Sft-0.519~
"~3-0.4?-4.4m4JJ24-0.57E-0.6S94)717~
4-0.552-0.604-Λ658-SJJIl-0.842-0.903
~5-0.664-0.726-0.796-0.S7S-1.022-1.100~
~6-0.771-QMIf-0.925-.1.002-1.192-1:251 ~
~7-0.SS9-0.971-1001-1.172,-1.367-1.471 ~
~8-O 观-1.0S2-1.166-1 J14-1.5:V7-1.656~
~9-1.03:-1.192-1 Jll 5-1-4:2-1.700-1.534~
[0009]表1.tu662测试数据
而新引入NP-175FM/NPGN-170属于mid loss材料。从测试结果来看，low loss材料的电特性随温度变化较少，而mid loss材料开始出现一定程度改变，因而,对于norm loss材料如tu662，其电特性将变化更明显。
PCB表面工艺处理上，禁止使用化银工艺，优选0SP，次选沉金工艺或喷锡；过孔处理上，除ICT测试孔以外，其它过孔建议表面涂绿油或塞锡、塞树脂等方式处理。
[0010]元器件用料
耐高温主板可实现40C环境高温下稳定运行，45C下性能保持，MTBF时间达到5年，结合原理分析与测试验证，在元器件材质选择上做出如下优化:
A禁止使用低于105°C (MOOOhrs规格的液体铝电解电容
B禁止使用12V以上的钽电容
C阻值低于1K，必须使用薄膜电阻
D禁止使用化银工艺，优选OSP，次选沉金工艺或喷锡
E除ICT测试孔以外，其它过孔建议表面涂绿油或塞锡、塞树脂等方式处理。
[0011]三防漆喷涂与耐腐蚀测试
为满足新风制冷机房需求，主板需有效抵抗空气中硫化物、氧化物及尘埃等影响。经反复对比试验，PCBA采用三防漆喷涂工艺为最有效方案。三防漆选用Bectron? PL 4122 EBLF，喷涂方式上优选自动化喷射式涂覆，区域为PCBA正反面除定位孔、连接器与slot外所有区域，喷涂厚度目前暂定为40 μ。
[0012]耐腐蚀测试
为有效验证产品耐腐蚀特性，经反复对比国内外标准，结合本产品特性进行测试。
[0013]本发明的有益效果是:
主板可以在新风制冷机房使用，有效降低PUE指标。满足互联网当前新营建的IDC水侧-无冷机机房部署需求，实现节能环保。
[0014]相比传统服务器主板，耐高温主板可实现40度环境高温下稳定运行，45度下性能保持，MTBF时间达到5年。
[0015]采用新的PCB材质制程与功耗控制方式，可以在高温下保持信号稳定，有效控制insert1n LOSS与阻抗，且功耗与部件温度实现有效控制，使制冷系统占PUE比例降至
0.13。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]附图1 是 NP-175FM/NPGN-170 测试数据图。
[0017]附图2是喷涂区域设定图。
【具体实施方式】
[0018]本发明其特点基本组成分为DPCBA布局2)机箱结构设计3)PCB材质选择，元器件用料，三防漆喷涂及耐腐蚀测试四个部分:
PCBA布局
A:CPU/MEM socket/DIMM non-shadow摆放，利于散热与功耗控制；
B:CPU/MEN VR尽量摆放在主板前端，利于散热；
C:Mini SAS/Power connector/battery等面积较大器件,分布于主板边缘并横插式摆放，降低器件本身及cable线对后部进风量的影响；
D:主板发热量较大IC沿风流方向前方，避免大电容、电感的集中摆放，以保证进风量；E:硬盘背板在允许条件下，增加开孔；电源与数据线接口，在信号允许下靠近水平边缘摆放，减少cable对进风量影响；
F:前控板增加高敏thermal sensor，精确控制风扇策略。
[0019]机箱结构设计
A:满足EMI前提下，增加后窗与挡片开孔，利于散热；
B:在保证前置硬盘进风量前提下，增加机箱上盖开孔，增加风量；
C:合理利用风扇假模块，增加高发热部位进风量与风压；
D:cpu heatsink高度与导风罩配合,风压与风阻间寻找最佳平衡。
[0020]PCB材质选择
新引入NP-175FM/NPGN-170属于mid loss材料。从测试结果来看，low loss材料的电特性随温度变化较少，而mid loss材料开始出现一定程度改变,因而,对于norm loss材料如tu662，其电特性将变化更明显。如图1所示。
[0021]PCB表面工艺处理上，禁止使用化银工艺，优选0SP，次选沉金工艺或喷锡；过孔处理上，除ICT测试孔以外，其它过孔建议表面涂绿油或塞锡、塞树脂等方式处理。
[0022]元器件用料
耐高温主板可实现40C环境高温下稳定运行，45C下性能保持，MTBF时间达到5年，结合原理分析与测试验证，在元器件材质选择上做出如下优化:
A禁止使用低于105°C (MOOOhrs规格的液体铝电解电容 B禁止使用12V以上的钽电容 C阻值低于1K，必须使用薄膜电阻 D禁止使用化银工艺，优选OSP，次选沉金工艺或喷锡E除ICT测试孔以外，其它过孔建议表面涂绿油或塞锡、塞树脂等方式处理。
[0023]三防漆喷涂与耐腐蚀测试
为满足新风制冷机房需求，主板需有效抵抗空气中硫化物、氧化物及尘埃等影响。经反复对比试验，PCBA采用三防漆喷涂工艺为最有效方案。三防漆选用Bectron? PL 4122 EBLF，喷涂方式上优选自动化喷射式涂覆，区域为PCBA正反面除定位孔、连接器与slot外所有区域，喷涂厚度目前暂定为40 μ。如图2所示，底灰色部分为喷涂区域。
[0024]耐腐蚀测试
为有效验证产品耐腐蚀特性，经反复对比国内外标准(IEC 60068-2-60，GB-T2423.51-2000)，结合本产品特性，选用如下标准作为测试条件:
【权利要求】
1.一种使主板高温耐腐蚀的设计方法，其特征在于 该方法分为PCBA布局，机箱结构设计，PCB材质选择、元器件用料，三防漆喷涂及耐腐蚀测试四个部分， (1)PCBA布局 A:CPU/MEM socket/DIMM non-shadow摆放，利于散热与功耗控制； B:CPU/MEN VR尽量摆放在主板前端，利于散热； C:Mini SAS/Power connector/battery等面积较大器件,分布于主板边缘并横插式摆放，降低器件本身及cable线对后部进风量的影响； D:主板发热量较大IC沿风流方向前方，避免大电容、电感的集中摆放，以保证进风量；E:硬盘背板在允许条件下，增加开孔；电源与数据线接口，在信号允许下靠近水平边缘摆放，减少cable对进风量影响； F:前控板增加高敏thermal sensor，精确控制风扇策略； (2)机箱结构设计 A:满足EMI前提下，增加后窗与挡片开孔，利于散热； B:在保证前置硬盘进风量前提下，增加机箱上盖开孔，增加风量； C:合理利用风扇假模块，增加高发热部位进风量与风压； D:cpu heatsink高度与导风罩配合，风压与风阻间寻找最佳平衡； (3)PCB材质选择、元器件用料 引入 NP-175FM/NPGN-170 属于 mid loss 材料； 在元器件材质选择上做出如下优化: A使用不小于105°C (MOOOhrs规格的液体铝电解电容； B使用不大于12V的钽电容； C阻值低于1K，必须使用薄膜电阻； D优选0SP，次选沉金工艺或喷锡； E除ICT测试孔以外，其它过孔表面涂绿油或塞锡、塞树脂等方式处理； (4)三防漆喷涂与耐腐蚀测试； PCBA采用三防漆喷涂工艺；对比国内外标准，结合本产品特性进行测试。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于PCB表面工艺处理上，优选0SP，次选沉金工艺或喷锡；过孔处理上，除ICT测试孔以外，其它过孔表面涂绿油或塞锡、塞树脂等方式处理。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于三防漆选用Bectron?PL 4122 E BLF，喷涂方式上优选自动化喷射式涂覆，区域为PCBA正反面除定位孔、连接器与slot外所有区域，喷涂厚度目前暂定为40 μ。
【文档编号】G06F1/16GK104199513SQ201410431747
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月28日 优先权日:2014年8月28日
【发明者】倪旭华 申请人:浪潮电子信息产业股份有限公司