电介质冷却剂分配集管的制作方法

本公开内容涉及一种集管，用于在机箱内分配电介质冷却剂，以允许电介质冷却剂从安装在机箱内的至少一个电子部件接收热。本公开内容还涉及包括这种集管的冷却模块。

背景技术：

1、用于数据处理(称为信息技术或it)的计算机、服务器和其他装置通常包括印刷电路板(pcb)。在这些pcb上存在被称为集成电路(ic)的小型装置，其可以包括中央处理单元(cpu)、特定应用集成电路(asic)、图形处理单元(gpu)、随机存取存储器(ram)等。所有这些电子部件或装置在使用时都会产生热。为了使it的性能最大化，热应该被转移走，以将内容物保持在最佳温度。将电气部件加热至高的温度会导致损坏，影响性能或造成安全隐患。这些考虑也适用于其他类型的电子装置或系统。

2、it通常容纳在机箱、外壳或壳体内。以服务器为例，这种外壳有时被称为服务器机箱，尽管本文中使用的术语“机箱”与用于电子部件的任何类型的整个壳体有关。服务器机箱通常遵守指定每个机箱的高度的许多行业标准，其被称为1ru(一个机架单元)或1ou(一个开放式单元)，这些也缩写为1u或1ou。2个主要标准中较小的一者是1ru/1u，其高度为44.45mm或1.75英寸。这样的单元在形状和样式的意义下有时被称为“刀片”服务器，尽管这种服务器机箱可能没有必要插入或插接到例如背板中。

3、不同的服务器产品可以针对机箱一次利用多于一个ru/ou，例如2u机箱使用2个机架单元。每个服务器机箱的尺寸通常保持为最小值，以最大限度地提高每个服务器机架的计算能力(服务器机架是供添加服务器机箱的主壳体)。

4、通常，在it上或it中使用的电子部件或装置使用空气来冷却。这通常包括：具有翅片或类似物的某种散热器被放置成直接与芯片表面接触，或者该散热器被放置成在这两个部件之间具有tim(热界面材料)。除了散热器之外，每个外壳还使用一系列风扇以将空气吹过外壳、从散热器移除热并且将热从机箱中排出。这种类型的散热器与服务器设备侧的冷却装置比如空调结合使用。这种冷却方法不是特别有效，具有高的运行成本，并且使用大量空间来管理用于冷却的空气。

5、这种冷却it的方法几乎专门用于大规模制造的it和服务器设备。然而，最近，由于用空气冷却装置的限制，发热芯片的峰值性能已经被压制。随着技术每隔几年在相同性能下将尺寸减半(如摩尔定律所示)，由芯片产生的热随着部件占用空间的减小而增加。这导致设计成用于空气冷却的散热器的尺寸和复杂性增加。因此，所需的服务器机箱尺寸通常会增加，从而降低单个机架内的计算能力。

6、作为空气冷却的替选方案，可以使用液体冷却。尽管已经展示了不同的液体冷却组件，但是通常将电气部件浸入冷却剂液体中以便为发热电气部件与冷却剂之间的热交换提供大的表面积。这种系统可以使用单相冷却剂，在这种情况下，冷却剂保持为液相，或者这种系统可以使用相变冷却剂，在这种情况下，液体冷却剂会蒸发，必须进行冷凝以实现持续有效的冷却。

7、国际专利出版物wo-2018/096362(与本公开内容共同转让)描述了冷却系统，在该冷却系统中，在机箱内提供初级电介质冷却液，用于冷却容纳在其中的电子部件。初级电介质冷却液被泵送到热交换器，在那里热被转移到次级液体冷却剂。热交换器被设置在机箱内，并且通常是水或水基的(具有高比热容的优点)次级液体冷却剂被泵送到机箱和热交换器内，然后被泵送出机箱，并且可以在多个机箱之间共享。设置了以喷嘴为末端的管道，以用于将初级电介质冷却剂从热交换器输送到被冷却的电子部件。

8、国际专利出版物wo-2019/048864描述了用于电子装置的散热器和散热器布置。这样的散热器可以使初级电介质冷却剂在特定的电子部件附近积累，从而有效地冷却该电子部件。冷却剂可以通过溢出散热器和/或通过散热器中的一个或更多个孔流出散热器，并与机箱中冷却内部其他电子部件的其余冷却剂汇合。通过这种方式，可以提供多层次的冷却剂，并且可以将所需的冷却剂总量降到最小。设置末端带有喷嘴的管道，以用于将初级电介质冷却剂从热交换器输送到每个散热器。

9、在这样的设计中，离开热交换器的电介质冷却剂可以在集管中被分成不同的路径(每条路径由相应的管道或软管限定)。每条路径将电介质冷却剂输送到相应的电子部件或者与该部件相关联的散热器。例如，一些路径可以馈送安装在最热部件上的散热器，而其他路径可以将电介质冷却剂馈送到安装在散热器结构内的部件。

10、因此，电介质冷却剂的路线布置可能是复杂的。期望有效地输送电介质冷却剂，特别是从热交换器到被冷却的电子部件。

技术实现思路

1、在此背景下，提供了用于分配机箱内的电介质冷却剂的集管以及根据权利要求19所述的冷却模块，该集管允许电介质冷却剂从安装在根据权利要求1所述的机箱内的至少一个电子部件接收热。其他优选的和/或有利的特征在从属权利要求和本文的其余公开内容中指出。还可以考虑制造和/或操作具有与本文所述的结构特征对应的步骤的集管和/或冷却模块的方法。

2、本公开内容的关键实现是，可以使用电路板(或等同于印刷电路板，pcb)来形成集管。基板，例如其中容纳集管的机箱的一部分或者机柜托盘(gear tray)可以设置第二表面，并且电介质冷却剂可以积累在pcb与基板之间形成的间隙或腔中。电路板或基板中的孔(尽管原则上可能只有一个)允许电介质冷却剂从腔中穿过，以冷却电路板上、上方或周围的电子部件。

3、这些孔可以被添加到电路板上，以将冷却剂直接送到部件上。孔的大小和位置可以被设计和/或优化，以达到理想的流量、流量平衡和/或流量位置。

4、电路板可以具有一个或更多个电接口，每个电接口用于向安装在上面的电子部件提供一个或更多个电连接。这些电接口通常是基于电子部件的布局来定位的。孔可以相对于电接口来定位，以允许电介质冷却剂有效地流向电子部件。例如，如果电接口是有规律地间隔的(例如，对于存储器板或其他排列的部件)，则孔可以被布置在电接口之间(例如，以有规律的图案)。这可以促进冷却剂的流动。垫片可以密封电路板和基板，以限定间隙或腔，并且垫片的形状可以是可选的，以引导电介质冷却剂在间隙中流动。

5、流体连接器(虽然也可能只有一个)可以在电路板上或上方的相应的孔隙处布置。这可以允许从孔到接收电介质冷却剂的部件例如散热器的连接。冷却剂入口可以接收携带电介质冷却剂(例如来自热交换器)的导管，以允许电介质冷却剂进入间隙。冷却剂入口可以被安装在电路板(例如，安装有电子部件的同一表面，与空腔相对)或基板中上的孔上，并且该孔通常比一个或更多个孔中的每一个都大。

6、在一些实施方式中，支承结构可以被安装在电路板上或安装至电路板。支承结构可以提供一个或更多个支承结构体积(例如，隔室)，并且一个或更多个电子部件可以被安装在其中。这对于安装磁盘驱动器可能是有用的。每个体积可以有一个或更多个电接口，以允许部件(或多个部件)被安装在其中。多个孔可以允许电介质冷却剂进入每个体积。支承结构和电路板一起允许(至少部分密封)这些体积，使得电介质冷却剂在其中积累，从而可以冷却体积内的任何电子部件。有利的是，积累的电介质冷却剂可以溢出。

7、实施方式可以包括一个或更多个散热器。每个散热器可以具有接纳结构，其内部体积与电子部件相邻(有时称为“浴”)。导管(管道、软管和/或喷嘴)可以将电介质冷却剂从孔引向内部体积。电介质冷却剂可以在内部体积中积累，并且优选地溢出。电子部件(或多个部件)可以在下面，内部体积联接至内部体积的一侧(例如，侧壁)，或者电子部件(或多个部件)可以在内部体积内。这样，电介质冷却剂可以通过电路板被馈送送到浴散热器的基部。在现有的浴散热器中，浴是由位于浴顶部的软管馈送的。当从顶部馈送浴时，可能难以将电介质冷却剂从热交换器(也就是最冷的地方)直接送到浴的底部。通过经由电路板将冷却剂引入浴的底部，冷却电介质冷却剂随着其行进至浴顶部而溢出而经过所有发热部件。这一优点也适用于上面讨论的支承结构。由于不需要附加的集管，因此电路板与浴之间的任何导管(管道或软管)都很短，并且可以存在比现有方法更好(更简单)的路线布置。

8、在实施方式中，例如，电子部件(或多个部件)可以被安装在集管腔内。

9、该电子部件(或多个部件)可以例如是以下之一：集成电路；电源；ram部件；以及磁盘驱动器部件。

10、集管可以形成冷却模块的一部分，例如独立的单元或用于安装在服务器机架中。冷却模块可以具有机箱，电子部件被安装在机箱中，例如安装在集管的电路板上或上方。集管的电路板通常取向为平行或垂直于机箱的基部。集管可以接收电介质冷却剂(例如来自热交换器)，并且引导电介质冷却剂以冷却一个或更多个电子部件。热交换器(通常在机箱内)可以将热从电介质冷却剂转移到散热器(例如，外部次级液体冷却剂)，并且将经冷却的电介质冷却剂引向集管。由于泵的作用，电介质冷却剂可以从热交换器流向集管，通常流向集管的上游。

11、这种方法在不拆除软管就不可能接近部件的情况下特别有用。具有快速释放(热插拔)的泵是有利的，但与冷却剂集管共享空间会使其变得困难。根据本公开内容的方法可以允许泵的快速释放连接。

12、在操作中，电介质冷却剂可能会从集管中流出并在机箱的内部空间中积累，在这里电介质冷却剂可以冷却例如安装在电路板或一个或更多个其他电路板上的其他电子部件。一般来说，积累的冷却剂的液位低于支承结构体积和/或散热器内部体积的高度。