專利名稱：具有泵加強電介質(zhì)流體浸入冷卻的電子模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱傳遞機制，具體地說，涉及用于移除由一個或多個電子器件產(chǎn)生的熱的冷卻裝置、冷卻電子模塊及其制造方法。更具體地說，本發(fā)明涉及具有一個或多個生熱電子器件的泵加強電介質(zhì)流體浸入冷卻的冷卻裝置和冷卻電子模塊。
背景技術(shù)：
眾所周知，工作的電子器件會產(chǎn)生熱。應(yīng)自器件移除此熱以便使器件接面溫度維持在期望限制內(nèi)，未能有效地移除熱將導(dǎo)致增大的器件溫度，從而潛在導(dǎo)致熱失控條件。電子工業(yè)中的若干趨勢已組合為增加熱管理(包括電子器件的熱移除)的重要性，包括傳統(tǒng)上并不太關(guān)注熱管理的技術(shù)(如CMOS)。具體地說，對更快且更密集地封裝的電路的需要已對熱管理的重要性產(chǎn)生直接影響。首先，功率耗散，且因此的熱產(chǎn)生，隨著器件工作頻率增大而增大。第二，增大的工作頻率在較低器件接面溫度下可為可能的。另外，隨著愈來愈多的器件封裝在單個芯片上，熱通量(瓦特/平方厘米)增大，從而導(dǎo)致自給定大小的芯片或模塊移除更多功率的需要。這些趨勢已組合為產(chǎn)生其中僅藉由傳統(tǒng)氣冷式方法(例如，藉由使用具有熱管或蒸氣室的氣冷式散熱片)自現(xiàn)代器件移除熱不再合乎需要的應(yīng)用。此類氣冷技術(shù)在其自具有高功率密度的電子器件吸取熱的能力方面固有地受到限制。冷卻當(dāng)前及未來的高熱負(fù)載、高熱通量電子器件的需要因此要求開發(fā)使用液體冷卻的更有效的熱管理技術(shù)。各種類型的液態(tài)冷卻劑提供不同冷卻能力。例如，與諸如水或其它含水流體之類的液體相比，諸如致冷劑或其它電介質(zhì)液體(例如，碳氟化合物液體)之類的流體展現(xiàn)較低的熱傳導(dǎo)率及比熱性質(zhì)。然而，電介質(zhì)液體具有一個優(yōu)點，即可在無不利影響(諸如腐蝕電路或使電路短路)的情況下使電介質(zhì)液體與電子器件及其互連直接物理接觸。諸如水或其它含水流體之類的其它冷卻液體與電介質(zhì)流體相比展現(xiàn)極佳的熱傳導(dǎo)率及比熱。然而，必須防止基于水的冷卻劑與電子器件及互連物理接觸，因為如果接觸則很可能導(dǎo)致腐蝕及電短路問題。

發(fā)明內(nèi)容
在第一方面中，本發(fā)明相應(yīng)地提供一種冷卻裝置，所述冷卻裝置包括外殼，其配置為至少部分地圍繞待冷卻的電子器件且形成密封隔室；電介質(zhì)流體，其存放于所述密封隔室內(nèi)，其中所述待冷卻的電子器件至少部分地浸入所述電介質(zhì)流體內(nèi)；以及至少一個泵， 其安置于所述密封隔室內(nèi)以便朝向所述待冷卻的電子器件主動地泵送存放于所述密封隔室內(nèi)的電介質(zhì)流體。所述冷卻裝置還可包括在所述密封隔室的上部中的延伸至所述密封隔室內(nèi)的多個冷凝器翼片，所述多個冷凝器翼片促進(jìn)對上升至所述密封隔室的上部的電介質(zhì)流體蒸氣的冷卻。優(yōu)選地，所述多個冷凝器翼片自所述外殼的頂壁向下延伸至所述密封隔室中，并且其中所述外殼的頂壁耦接至用于冷卻所述多個冷凝器翼片的液冷式冷板或氣冷式散熱片中的一個。所述冷卻裝置還可包括安置于所述密封隔室內(nèi)的兩個泵，所述兩個泵用于朝向所述待冷卻的電子器件主動地泵送電介質(zhì)流體，所述兩個泵均為安置于所述密封隔室內(nèi)的沖射冷卻浸入式泵，每個沖射冷卻浸入式泵朝向所述待冷卻的電子器件主動地泵送自所述密封隔室的下部區(qū)域抽取的電介質(zhì)流體。所述冷卻裝置還可包括鄰近于所述待冷卻的電子器件的至少一側(cè)而安置的至少部分地淹沒的擋板，以促進(jìn)將電介質(zhì)流體蒸氣導(dǎo)向所述密封隔室的上部，且使電介質(zhì)流體蒸氣遠(yuǎn)離所述密封隔室的下部中的被抽取至所述兩個沖射冷卻浸入式泵以便朝向所述待冷卻的電子器件主動地泵送的電介質(zhì)流體。所述冷卻裝置還可包括在所述待冷卻的電子器件上方的安置于所述密封隔室內(nèi)的歧管結(jié)構(gòu)，所述歧管結(jié)構(gòu)包括具有噴射口的淹沒式噴射沖射增壓室，所述噴射口用于將電介質(zhì)流體噴流導(dǎo)向所述待冷卻的電子器件，其中所述至少一個泵在壓力下將電介質(zhì)流體主動地泵送至所述淹沒式噴射沖射增壓室中，以便通過所述噴射口作為導(dǎo)向所述待冷卻的電子器件的電介質(zhì)流體噴流而傳輸。所述冷卻裝置還可包括安置于所述密封隔室內(nèi)且熱耦接至所述待冷卻的電子器件的流體沸騰散熱片，所述流體沸騰散熱片被安置為使得導(dǎo)引自所述淹沒式噴射沖射增壓室的電介質(zhì)流體噴流沖射在所述流體沸騰散熱片上，所述流體沸騰散熱片包括遠(yuǎn)離所述待冷卻的電子器件延伸的多個針式翼片，所述多個針式翼片部分地經(jīng)由所述電介質(zhì)流體的汽化而促進(jìn)從所述待冷卻的電子器件至所述電介質(zhì)流體的熱傳遞。優(yōu)選地，所述至少一個泵與所述歧管結(jié)構(gòu)集成并在所述密封隔室內(nèi)水平地定向，并且其中所述淹沒式噴射沖射增壓室安置于耦接至所述待冷卻的電子器件的所述流體沸騰散熱片的上方。優(yōu)選地，所述待冷卻的電子器件包括集成電路芯片堆棧，并且其中所述冷卻裝置還包括用于促進(jìn)對所述集成電路芯片堆棧的冷卻的安置于所述密封隔室內(nèi)的第一泵和第二泵，所述第一泵配置為朝向所述集成電路芯片堆棧的頂部主動地泵送電介質(zhì)流體，而所述第二泵配置為將電介質(zhì)流體主動地泵送至所述集成電路芯片堆棧的集成電路芯片之間的填隙空間中。所述冷卻裝置還可包括耦接至所述集成電路芯片堆棧的頂部的流體沸騰散熱片，其中所述第一泵朝向耦接至所述集成電路芯片堆棧的頂部的所述流體沸騰散熱片主動地泵送電介質(zhì)流體，所述流體沸騰散熱片包括遠(yuǎn)離所述集成電路芯片堆棧延伸的多個針式翼片，所述多個針式翼片部分地經(jīng)由所述電介質(zhì)流體的汽化而促進(jìn)從所述集成電路芯片堆棧至所述電介質(zhì)流體的熱傳遞。所述冷卻裝置還可包括在所述密封隔室的上部中的延伸至所述密封隔室內(nèi)的多個冷凝器翼片，所述多個冷凝器翼片促進(jìn)對上升至所述密封隔室的上部的電介質(zhì)流體蒸氣的冷卻，其中所述多個冷凝器翼片自所述外殼的頂壁向下延伸至所述密封隔室中，并且其中所述外殼的頂壁耦接至用于冷卻所述多個冷凝器翼片的液冷式冷板或氣冷式散熱片中的一個。所述冷卻裝置還可包括鄰近于所述集成電路芯片堆棧的至少一側(cè)而安置于所述密封隔室中的至少部分地淹沒的擋板，以促進(jìn)將電介質(zhì)流體蒸氣導(dǎo)向所述密封隔室的上部，且使電介質(zhì)流體蒸氣遠(yuǎn)離所述密封隔室的下部中的被抽取至所述第一泵和所述第二泵中以便主動冷卻所述集成電路芯片堆棧的電介質(zhì)流體。所述冷卻裝置還可包括鄰近所述集成電路芯片堆棧的一側(cè)或多側(cè)而安置的歧管結(jié)構(gòu)，以便促進(jìn)所述第二泵將電介質(zhì)流體主動地泵送至所述集成電路芯片堆棧的集成電路芯片之間的填隙空間中。優(yōu)選地，所述集成電路芯片堆棧中的至少一個集成電路芯片的背面包括通道，所述通道配置為充當(dāng)電介質(zhì)流體流道以促進(jìn)對所述集成電路芯片堆棧的集成電路芯片的冷卻，并且其中所述冷卻裝置還包括至少一個噴嘴，所述至少一個噴嘴耦接至所述第二泵的泵出口管且延伸至集成電路芯片之間的填隙空間中，以便將電介質(zhì)流體直接傳輸至所述集成電路芯片堆棧內(nèi)的填隙空間中。
在一個實施例中，可以提供一種冷卻電子模塊，所述冷卻電子模塊包括基板和安置于所述基板上方的待冷卻的電子器件；以及用于冷卻所述電子器件的冷卻裝置，所述冷卻裝置包括外殼，其配置為至少部分地圍繞所述電子器件且形成不會泄漏流體的密封隔室；電介質(zhì)流體，其存放于所述密封隔室內(nèi)，其中所述待冷卻的電子器件至少部分地浸入所述電介質(zhì)流體內(nèi)；以及至少一個泵，其安置于所述密封隔室內(nèi)以便朝向所述電子器件主動地泵送存放于所述密封隔室內(nèi)的電介質(zhì)流體。優(yōu)選地，所述外殼密封到所述基板或耦接至所述基板的結(jié)構(gòu)中的一個以形成所述密封隔室，并且其中所述密封隔室部分地填充有是兩相電介質(zhì)流體的電介質(zhì)流體，并且其中所述冷卻裝置還包括在所述密封隔室的上部中的延伸至所述密封隔室內(nèi)的多個冷凝器翼片，所述多個冷凝器翼片促進(jìn)對上升至所述密封隔室的上部的電介質(zhì)流體蒸氣的冷卻，其中所述多個冷凝器翼片自所述外殼的頂壁向下延伸至所述密封隔室中，并且其中所述外殼的頂壁耦接至用于冷卻所述多個冷凝器翼片的液冷式冷板或氣冷式散熱片中的一個，并且所述至少一個泵包括安置于所述密封隔室內(nèi)的至少一個沖射冷卻浸入式泵，所述沖射冷卻浸入式泵用于朝向所述待冷卻的電子器件主動地泵送自所述密封隔室的下部區(qū)域抽取的電介質(zhì)流體。優(yōu)選地，所述冷卻裝置還包括在所述待冷卻的電子器件上方的安置于所述密封隔室內(nèi)的歧管結(jié)構(gòu)，所述歧管結(jié)構(gòu)包括具有噴射口的淹沒式噴射沖射增壓室，所述噴射口用于將電介質(zhì)流體噴流導(dǎo)向所述待冷卻的電子器件， 其中所述至少一個泵在壓力下將電介質(zhì)流體主動地泵送至所述淹沒式噴射沖射增壓室中， 以便通過所述噴射口作為導(dǎo)向所述待冷卻的電子器件的電介質(zhì)流體噴流而傳輸，并且其中所述冷卻裝置還包括安置于所述密封隔室內(nèi)且耦接至所述待冷卻的電子器件的流體沸騰散熱片，所述流體沸騰散熱片被安置為使得導(dǎo)引自所述淹沒式噴射沖射增壓室的電介質(zhì)流體噴流沖射在所述流體沸騰散熱片上，所述流體沸騰散熱片包括遠(yuǎn)離所述待冷卻的電子器件延伸的多個針式翼片，所述多個針式翼片部分地經(jīng)由所述電介質(zhì)流體的汽化而促進(jìn)從所述電子器件至所述電介質(zhì)流體的熱傳遞。優(yōu)選地，所述待冷卻的電子器件包括集成電路芯片堆棧，并且其中所述冷卻裝置還包括用于促進(jìn)對所述集成電路芯片堆棧的冷卻的安置于所述密封隔室內(nèi)的第一泵和第二泵，所述第一泵配置為朝向所述集成電路芯片堆棧的頂部主動地泵送電介質(zhì)流體，而所述第二泵配置為將電介質(zhì)流體主動地泵送至所述集成電路芯片堆棧的集成電路芯片之間的填隙空間中，并且其中所述冷卻裝置還包括耦接至所述集成電路芯片堆棧的頂部的流體沸騰散熱片，其中所述第一泵配置為朝向耦接至所述集成電路芯片堆棧的頂部的所述流體沸騰散熱片主動地泵送電介質(zhì)流體，并且其中所述冷卻裝置還包括在所述密封隔室的上部中的延伸至所述密封隔室內(nèi)的多個冷凝器翼片，所述多個冷凝器翼片促進(jìn)對上升至所述密封隔室的上部的電介質(zhì)流體蒸氣的冷卻，并且其中所述多個冷凝器翼片自所述外殼的頂壁向下延伸至所述密封隔室中，所述外殼的頂壁耦接至用于冷卻所述多個冷凝器翼片的液冷式冷板或氣冷式散熱片中的一個。優(yōu)選地，所述待冷卻的電子器件包括集成電路芯片堆棧，并且其中所述冷卻裝置還包括用于促進(jìn)對所述集成電路芯片堆棧的冷卻的安置于所述密封隔室內(nèi)的第一泵和第二泵，所述第一泵配置為朝向所述集成電路芯片堆棧的頂部主動地泵送電介質(zhì)流體，而所述第二泵配置為將電介質(zhì)流體主動地泵送至所述集成電路芯片堆棧的集成電路芯片之間的填隙空間中，并且其中所述集成電路芯片堆棧中的至少一個集成電路芯片的背面包括通道，所述通道配置為充當(dāng)電介質(zhì)流體流道以促進(jìn)對所述集成電路芯片堆棧的集成電路芯片的冷卻，并且其中所述冷卻裝置還包括至少一個噴嘴，所述至少一個噴嘴耦接至所述第二泵的泵出口管且延伸至集成電路芯片之間的填隙空間中，以便將電介質(zhì)流體直接傳輸至所述集成電路芯片堆棧內(nèi)的填隙空間中。在第二方面中，提供了一種制造冷卻裝置的方法，所述方法包括以下步驟將外殼配置為至少部分地圍繞待冷卻的電子器件且形成密封隔室；將電介質(zhì)流體存放于所述密封隔室內(nèi)，其中所述待冷卻的電子器件至少部分地浸入所述電介質(zhì)流體內(nèi)；以及將至少一個泵安置于所述密封隔室內(nèi)，所述至少一個泵用于朝向所述待冷卻的電子器件主動地泵送存放于所述密封隔室內(nèi)的電介質(zhì)流體。第二方面的方法可以體現(xiàn)在一種制造冷卻電子模塊的方法中，該方法包括繞待冷卻的電子器件緊固外殼，所述外殼配置為至少部分地圍繞待所述冷卻的電子器件且形成密封隔室；將電介質(zhì)流體存放于所述密封隔室內(nèi)，其中所述待冷卻的電子器件至少部分地浸入所述電介質(zhì)流體內(nèi)；以及將至少一個泵安置于所述密封隔室內(nèi)，所述至少一個泵用于朝向所述待冷卻的電子器件主動地泵送存放于所述密封隔室內(nèi)的電介質(zhì)流體，其中所述至少一個泵包括至少一個沖射冷卻浸入式泵，所述至少一個沖射冷卻浸入式泵安置于所述密封隔室內(nèi)，且配置為朝向所述待冷卻的電子器件主動地泵送自所述密封隔室的下部區(qū)域抽取的電介質(zhì)流體；提供在所述密封隔室的上部中的延伸至所述密封隔室內(nèi)的多個冷凝器翼片，所述多個冷凝器翼片促進(jìn)對上升至所述密封隔室的上部的電介質(zhì)流體蒸氣的冷卻；以及提供液冷式冷板或氣冷式散熱片中的一個，其耦接至與所述多個冷凝器翼片熱接觸的所述外殼的頂壁以便冷卻所述多個冷凝器翼片。因此，在一個方面中，通過提供一種用于促進(jìn)對生熱電子器件的冷卻的冷卻裝置而克服了現(xiàn)有技術(shù)的缺點并提供了額外的優(yōu)點。所述冷卻裝置包括配置為至少部分地圍繞待冷卻的電子器件且形成密封隔室的外殼。此外，將電介質(zhì)流體存放于所述密封隔室內(nèi)，并且所述待冷卻的電子器件至少部分地浸入所述電介質(zhì)流體內(nèi)。還將至少一個泵安置于所述密封隔室內(nèi)以便朝向所述待冷卻的電子器件主動地泵送存放于所述密封隔室內(nèi)的電介質(zhì)流體以便促進(jìn)所述電子器件的冷卻。在一個實施例中，提供了一種包括基板和安置于所述基板上方的待冷卻的電子器件的冷卻電子模塊。所述模塊還包括用于冷卻所述電子器件的冷卻裝置。所述冷卻裝置包括外殼，其配置為至少部分地圍繞所述電子器件且形成密封隔室；電介質(zhì)流體，其存放于所述密封隔室內(nèi)，其中所述電子器件至少部分地浸入所述電介質(zhì)流體內(nèi)。還將至少一個泵安置于所述密封隔室內(nèi)以便朝向所述待冷卻的電子器件主動地泵送存放于所述密封隔室內(nèi)的電介質(zhì)流體以便促進(jìn)所述電子器件的冷卻。在另一實施例中，提供了一種制造冷卻電子模塊的方法。所述方法包括繞待冷卻的電子器件緊固外殼，所述外殼配置為至少部分地圍繞待所述冷卻的電子器件且形成密封隔室；將電介質(zhì)流體存放于所述密封隔室內(nèi)，其中所述待冷卻的電子器件至少部分地浸入所述電介質(zhì)流體內(nèi)；以及將至少一個泵安置于所述密封隔室內(nèi)，所述至少一個泵用于朝向所述待冷卻的電子器件主動地泵送存放于所述密封隔室內(nèi)的電介質(zhì)流體以便促進(jìn)所述電子器件的冷卻，其中所述至少一個泵包括至少一個沖射冷卻浸入式泵，所述至少一個沖射冷卻浸入式泵安置于所述密封隔室內(nèi)，且配置為朝向所述待冷卻的電子器件主動地泵送自所述密封隔室的下部區(qū)域抽取的電介質(zhì)流體；提供在所述密封隔室的上部中的延伸至所述密封隔室內(nèi)的多個冷凝器翼片，所述多個冷凝器翼片促進(jìn)對上升至所述密封隔室的上部的電介質(zhì)流體蒸氣的冷卻；以及提供液冷式冷板或氣冷式散熱片中的一個，其耦接至與所述多個冷凝器翼片熱接觸的所述外殼的頂壁以便冷卻所述多個冷凝器翼片。另外，可藉由本發(fā)明的技術(shù)實現(xiàn)額外特征和優(yōu)點。本發(fā)明的其它實施例和方面在本文中予以詳細(xì)描述。


現(xiàn)在將僅通過實例的方式參考附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例，這些附圖是圖1描繪氣冷式數(shù)據(jù)中心的常規(guī)高架地板布局的一個實施例；圖2描繪根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的用于以液體冷卻數(shù)據(jù)中心的一個或多個電子機柜的冷卻劑分配單元的一個實施例；圖3為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的電子子系統(tǒng)布局的一個實施例的平面圖，其示出用于冷卻電子子系統(tǒng)的組件的氣冷式和液冷式系統(tǒng)；圖4描繪根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的部分組裝后的電子子系統(tǒng)布局的一個詳細(xì)實施例，其中電子子系統(tǒng)包括待冷卻的八個生熱電子器件，所述生熱電子器件均具有與其關(guān)聯(lián)的相應(yīng)冷卻裝置；圖5為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的冷卻電子模塊的一個實施例的橫截面正視圖；圖6A與圖6B為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的冷卻電子模塊的沖射冷卻浸入式泵的一個實施例的透視圖；圖7A與圖7B為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的外殼的模塊罩殼部分的一個實施例的透視圖，所述外殼配置為至少部分地圍繞待冷卻的電子器件且形成密封隔室；圖8A與圖8B為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的圖5的外殼的頂壁部分的一個實施例的透視圖；圖9A為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的冷卻電子模塊的一個實施例的部分分解透視圖；圖9B為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的圖9A的組裝后的冷卻電子模塊的透視圖；圖10為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的冷卻電子模塊的一個備選實施例的橫截面正視圖；圖11為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的冷卻電子模塊的另一備選實施例的橫截面正視圖；圖12為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的冷卻電子模塊的一個備選實施例的橫截面正視圖；圖13為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的冷卻電子模塊的一個備選實施例的橫截面正視圖，其中待冷卻的電子器件包括集成電路芯片堆棧；圖14為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的冷卻電子模塊的另一備選實施例的橫截面正視圖，其中待冷卻的電子器件包括集成電路芯片堆棧；圖15A為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的圖13或圖14的冷卻電子模塊的部分橫截面正視圖；圖15B為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的沿線15B-15B截取的圖15A的冷卻電子模塊的橫截面平面圖16A為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的冷卻電子模塊的一個備選實施例的部分橫截面正視圖；及圖16B為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的沿線16B-16B截取的圖16A的冷卻電子模塊的橫截面平面圖。
具體實施例方式如本文中所使用的，術(shù)語“電子機柜”、“機柜裝配式電子設(shè)備”及“機柜單元”可互換使用，且除非另有規(guī)定，否則包括具有計算機系統(tǒng)或電子系統(tǒng)的一個或多個生熱組件的任何外殼、框架、機柜、隔室、刀片服務(wù)器系統(tǒng)等，且可為(例如)具有高端處理能力、中端處理能力及低端處理能力的獨立計算機處理器。在一個實施例中，電子機柜可包括多個電子子系統(tǒng)或抽屜，所述電子子系統(tǒng)或抽屜均具有安置于其中的需要冷卻的一個或多個生熱組件。“電子子系統(tǒng)”指其中安置有一個或多個生熱電子器件的任何子外殼、刀片、書籍、抽屜、 節(jié)點、隔室等。電子機柜的每個電子子系統(tǒng)相對于電子機柜可為活動的或固定的，其中機柜裝配式電子抽屜及刀片中心系統(tǒng)的刀片為待冷卻的電子機柜的子系統(tǒng)的兩個實例?！半娮悠骷敝?例如)需要冷卻的計算機系統(tǒng)或其它電子單元的任何生熱電子器件。作為實例，電子器件可包括待冷卻的一個或多個集成電路管芯(或芯片)和/或其它電子器件，包括一個或多個處理器芯片、存儲器芯片及存儲器支持芯片。作為另一實例，電子器件可包括一個或多個裸管芯或安置于共同載體上的一個或多個已封裝管芯。如本文中所使用的，“主要生熱組件”指電子子系統(tǒng)內(nèi)的主要生熱電子器件，而“次要生熱組件”指電子子系統(tǒng)的與待冷卻的主要生熱組件相比產(chǎn)生較少熱的電子器件。例如，“主要生熱管芯” 指生熱電子器件內(nèi)的包括主要及次要生熱管芯的主要生熱管芯或芯片(處理器管芯為一個實例)。“次要生熱管芯”指多管芯電子器件的與其主要生熱管芯相比產(chǎn)生較少熱的管芯 (存儲器管芯及存儲器支持管芯為待冷卻的次要管芯的實例)。作為一個實例，生熱電子器件可在共同載體上包括多個主要生熱裸管芯和多個次要生熱管芯。另外，術(shù)語“冷板”指其中形成有用于使冷卻劑流動通過的一個或多個通道或過道的任何導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)。此外，“冶金結(jié)合”在本文中通常指兩個組件以任何手段熔接、銅焊或焊接在一起。如本文中所使用的，“液液熱交換器”可包括(例如)兩個或兩個以上冷卻劑流路， 所述冷卻劑流路由彼此熱接觸或機械接觸的導(dǎo)熱管道(如銅管道或其它管道)形成。在不偏離本文中所揭示的本發(fā)明的范圍的情況下，液液熱交換器的大小、配置和構(gòu)造可改變。另外，“數(shù)據(jù)中心”指含有待冷卻的一個或多個電子機柜的計算機裝備。作為一個特定實例，數(shù)據(jù)中心可包括一列或多列機柜裝配式計算單元(如服務(wù)器單元)。設(shè)施冷卻劑和系統(tǒng)冷卻劑的一個實例為水。然而，本文中所揭示的冷卻概念可容易地適于在設(shè)施側(cè)上和/或系統(tǒng)側(cè)上與其它類型冷卻劑一起使用。例如，所述冷卻劑中的一個或多個可包括鹽水、碳氟化合物液體、液態(tài)金屬或其它類似冷卻劑或致冷劑，同時仍保持本發(fā)明的優(yōu)點和獨特特征。下文參考并未按比例繪制以便于理解的附圖，其中貫穿不同圖使用的相同標(biāo)號指定相同或類似組件。圖1描繪現(xiàn)有技術(shù)中典型的氣冷式數(shù)據(jù)中心100的高架地板布局，其中多個電子機柜110安置成一個或多個列。諸如描繪于圖1中的數(shù)據(jù)中心可容納數(shù)百或甚至數(shù)千個微處理器。在所說明的布置中，已冷卻的空氣自房間的高架地板140與底部地板或子地板165 之間限定的供氣增壓室(plenum) 145經(jīng)由打孔的地板磚160進(jìn)入計算機房。冷卻空氣經(jīng)由電子機柜的空氣入口側(cè)120處的帶有百葉窗板的罩吸入，且經(jīng)由電子機柜背部(亦即，空氣出口側(cè)130)排出。每個電子機柜110可具有一個或多個空氣移動設(shè)備(例如，風(fēng)扇或吹風(fēng)機)以提供強制的入口至出口的空氣流，從而冷卻機柜子系統(tǒng)內(nèi)的電子器件。供氣增壓室 145經(jīng)由安置于計算機裝備的“冷”走道(aisle)中的打孔地板磚160將調(diào)節(jié)并冷卻后的空氣提供給電子機柜的空氣入口側(cè)。藉由也安置于數(shù)據(jù)中心100內(nèi)的一個或多個空氣調(diào)節(jié)單元150將調(diào)節(jié)并冷卻后的空氣供給增壓室145。在每個空氣調(diào)節(jié)單元150的上部附近將室內(nèi)空氣吸取至空氣調(diào)節(jié)單元150中。此室內(nèi)空氣可部分包括來自計算機裝備的“熱”走道的排出空氣，所述“熱”走道(例如)藉由電子機柜110的對置的空氣出口側(cè)130來限定。由于通過電子機柜的不斷增大的氣流要求及典型數(shù)據(jù)中心裝備內(nèi)的空氣分配的限制，正將液基冷卻與常規(guī)空氣冷卻加以組合。圖2至圖4說明數(shù)據(jù)中心實施方式的一個實施例，所述數(shù)據(jù)中心實施方式使用液基冷卻系統(tǒng)，所述冷卻系統(tǒng)具有耦接至安置于電子機柜內(nèi)的高生熱電子器件的一個或多個冷板。圖2描繪數(shù)據(jù)中心的冷卻劑分配單元200的一個實施例。冷卻劑分配單元常規(guī)地為大型單元，其占用所稱的整個電子框架。在冷卻劑分配單元200內(nèi)是電源/控制元件 212、儲集器/擴展箱213、熱交換器214、泵215(通常附帶有冗余的第二泵)、設(shè)施用水入口供應(yīng)管216及出口供應(yīng)管217、經(jīng)由耦接件220和管線222將水或系統(tǒng)冷卻劑供應(yīng)給電子機柜110的供應(yīng)歧管218，及經(jīng)由管線223和耦接件221自電子機柜110接收水的回流歧管219。每個電子機柜包括(在一個實例中)電子機柜的電源/控制單元230、多個電子子系統(tǒng)M0、系統(tǒng)冷卻劑供應(yīng)歧管250，以及系統(tǒng)冷卻劑回流歧管沈0。如圖所示，每個電子機柜110安置于數(shù)據(jù)中心的高架地板140上，其中管線222將系統(tǒng)冷卻劑提供給系統(tǒng)冷卻劑供應(yīng)歧管250，且管線223促進(jìn)系統(tǒng)冷卻劑自系統(tǒng)冷卻劑回流歧管沈0的回流，所述系統(tǒng)冷卻劑回流歧管260安置于高架地板下方的供氣增壓室中。在所說明的實施例中，系統(tǒng)冷卻劑供應(yīng)歧管250經(jīng)由柔性軟管連接251將系統(tǒng)冷卻劑提供給電子子系統(tǒng)的冷卻系統(tǒng)(更具體地說，提供給其液冷式冷板)，所述柔性軟管連接251安置于供應(yīng)歧管與機柜內(nèi)的相應(yīng)電子子系統(tǒng)之間。類似地，系統(tǒng)冷卻劑回流歧管沈0 經(jīng)由柔性軟管連接261耦接至電子子系統(tǒng)。在柔性軟管251、261與單個電子子系統(tǒng)之間的接口處可使用快速連接耦接件。作為實例，這些快速連接耦接件可包括各種類型的市售耦接件，如可購自美國明尼蘇達(dá)州圣保羅的Colder Products公司或美國俄亥俄州克利夫蘭的Parker Hannifin公司的那些耦接件。雖然未示出，但電子機柜110還可包括安置于其出氣口側(cè)處的氣液熱交換器，所述氣液熱交換器還接收來自系統(tǒng)冷卻劑供應(yīng)歧管250的系統(tǒng)冷卻劑，并將系統(tǒng)冷卻劑回流至系統(tǒng)冷卻劑回流歧管沈0。圖3描繪電子子系統(tǒng)313的組件布局的一個實施例，其中一個或多個空氣移動設(shè)備311提供強制空氣流315以冷卻電子子系統(tǒng)313內(nèi)的多個組件312。冷空氣經(jīng)由子系統(tǒng)的前部331吸入，且經(jīng)由后部333排出。待冷卻的多個組件包括與(液基冷卻系統(tǒng)的)液冷式冷板320耦接的多處理器模塊，以及與氣冷式散熱片耦接的多個存儲器模塊330(例如， 雙列直插式存儲器模塊(DIMM))陣列及多列存儲器支持模塊332(例如，DIMM控制模塊)。在所說明的實施例中，存儲器模塊330和存儲器支持模塊332部分排列于電子子系統(tǒng)313 的前部331附近，且部分排列于電子子系統(tǒng)313的后部333附近。此外，在圖3的實施例中， 存儲器模塊330和存儲器支持模塊332由橫越電子子系統(tǒng)的空氣流315來冷卻。所說明的液基冷卻系統(tǒng)還包括多個冷卻劑運送管，所述管連接至液冷式冷板320 且與液冷式冷板320流體連通。所述冷卻劑運送管包括成組的冷卻劑運送管，其中每個組包括(例如)冷卻劑供應(yīng)管340、橋接管341及冷卻劑回流管342。在此實例中，每一組管將液態(tài)冷卻劑提供給(耦接至一對處理器模塊的)一對串聯(lián)連接的冷板320。冷卻劑經(jīng)由冷卻劑供應(yīng)管340流動至每個對的第一冷板中，且自第一冷板經(jīng)由橋接管或管線341流動至所述對中的第二冷板，所述橋接管或管線341可以導(dǎo)熱也可以不導(dǎo)熱。冷卻劑自所述對中的第二冷板經(jīng)由相應(yīng)冷卻劑回流管；342回流。圖4更詳細(xì)地描繪一種備選電子子系統(tǒng)布局，其包括八個處理器模塊，每個處理器模塊具有與之耦接的液基冷卻系統(tǒng)的相應(yīng)液冷式冷板。所述液基冷卻系統(tǒng)示為還包括 關(guān)聯(lián)的冷卻劑運送管，所述冷卻劑運送管用于促進(jìn)液態(tài)冷卻劑通過液冷式冷板；及集管子總成，所述集管子總成用于促進(jìn)將液態(tài)冷卻劑分配至液冷式冷板且自液冷式冷板回流液態(tài)冷卻劑。作為特定實例，通過液基冷卻子系統(tǒng)的液態(tài)冷卻劑是被冷卻且調(diào)節(jié)后的水。圖4是電子子系統(tǒng)或抽屜以及單體冷卻系統(tǒng)的一個實施例的等角視圖。所描繪的平面服務(wù)器總成包括多層印刷電路板，存儲器DIMM插槽及各種待冷卻的電子器件在物理上和電氣上附接至所述多層印刷電路板。在所描繪的冷卻系統(tǒng)中，提供供應(yīng)集管以將液態(tài)冷卻劑自單一入口分配至多個平行冷卻劑流路中，且回流集管將排出的冷卻劑自多個平行冷卻劑流路收集至單一出口中。每個平行冷卻劑流路包括呈串行流動排列的一個或多個冷板以促進(jìn)冷卻與冷板機械且熱耦接的一個或多個電子器件。平行路徑的數(shù)目及串聯(lián)連接的液冷式冷板的數(shù)目取決于(例如)所需器件溫度、可用冷卻劑溫度和冷卻劑流動速率以及自每個電子器件耗散的總熱負(fù)載。更具體地說，圖4描繪部分組裝后的電子子系統(tǒng)413及耦接至待冷卻的主要生熱組件(例如，包括處理器管芯)的組裝后的液基冷卻系統(tǒng)415。在此實施例中，電子系統(tǒng)被配置用于(或配置為)電子機柜的電子抽屜，且包括(例如)支撐基板或平板405、多個存儲器模塊插槽410(未示出存儲器模塊(例如，雙列直插式存儲器模塊))、多列存儲器支持模塊432 (均耦接有氣冷式散熱片434)，以及安置于液基冷卻系統(tǒng)415的液冷式冷板420以下的多處理器模塊(未示出)。除包括液冷式冷板420外，液基冷卻系統(tǒng)415還包括多個冷卻劑運送管，所述管包括與相應(yīng)液冷式冷板420流體連通的冷卻劑供應(yīng)管440及冷卻劑回流管442。冷卻劑運送管440、442還連接至集管(或歧管)子總成450，所述集管(或歧管)子總成450促進(jìn)液態(tài)冷卻劑至冷卻劑供應(yīng)管的分配及液態(tài)冷卻劑自冷卻劑回流管442的回流。在此實施例中， 耦接至與電子子系統(tǒng)413的前部431更靠近的存儲器支持模塊432的氣冷式散熱片434在高度上短于耦接至在電子子系統(tǒng)413的后部433附近的存儲器支持模塊432的氣冷式散熱片434'。此大小差異是為了容納冷卻劑運送管440、442，因為在此實施例中，集管子總成 450在電子抽屜的前部431處，且多個液冷式冷板420在抽屜中間。液基冷卻系統(tǒng)415包括包含多個(預(yù)組裝的)液冷式冷板420的預(yù)配置單體結(jié)構(gòu)， 所述液冷式冷板420被配置并以隔開的關(guān)系安置以與相應(yīng)生熱電子器件接合。在此實施例中，每個液冷式冷板420包括液態(tài)冷卻劑入口和液態(tài)冷卻劑出口以及附接子總成(即，冷板 /負(fù)載臂總成)。每個附接子總成用于將其相應(yīng)液冷式冷板420耦接至關(guān)聯(lián)的電子器件以形成冷板及電子器件總成。在冷板的側(cè)面上提供對準(zhǔn)開口(即，通孔)以在組裝過程期間容納對準(zhǔn)銷或定位銷釘。另外，連接器(或?qū)тN)包括在附接子總成內(nèi)，其促進(jìn)附接子總成的使用。如圖4中所示，集管子總成450包括兩個液體歧管，即冷卻劑供應(yīng)集管452及冷卻劑回流集管妨4，在一個實施例中，這兩者經(jīng)由支架耦接在一起。在圖4的單體冷卻結(jié)構(gòu)中， 冷卻劑供應(yīng)集管452以流體連通方式冶金結(jié)合至每個冷卻劑供應(yīng)管440，而冷卻劑回流集管454以流體連通方式冶金結(jié)合至每個冷卻劑回流管452。單個冷卻劑入口 451及單個冷卻劑出口 453自集管子總成延伸，以耦接至電子機柜的冷卻劑供應(yīng)及回流歧管(未示出)。圖4還描繪預(yù)配置的冷卻劑運送管的一個實施例。除冷卻劑供應(yīng)管440及冷卻劑回流管442之外，還提供橋接管或管線441以使(例如)一個液冷式冷板的液態(tài)冷卻劑出口與另一液冷式冷板的液態(tài)冷卻劑入口耦接，從而串聯(lián)連接流過冷板的流體，其中所述一對冷板經(jīng)由相應(yīng)一組冷卻劑供應(yīng)管和回流管而接收和回流液態(tài)冷卻劑。在一個實施例中， 冷卻劑供應(yīng)管440、橋接管441及冷卻劑回流管442均為預(yù)配置的由導(dǎo)熱材料(如銅或鋁) 形成的半剛性管，且所述管分別以不泄漏流體的方式銅焊、焊接或熔接至集管子總成和/ 或液冷式冷板。所述管被預(yù)配置以用于特定電子系統(tǒng)，以促進(jìn)以與所述電子系統(tǒng)接合的關(guān)系安裝單體結(jié)構(gòu)。圖5描繪泵加強浸入冷卻電子模塊500的一個實施例，泵加強浸入冷卻電子模塊 500是生熱電子器件510(如處理器或其它集成電路管芯)與液冷式冷板520 (如圖4的電子子系統(tǒng)的上述液冷式冷板420)之間的結(jié)構(gòu)界面及熱界面。冷卻電子模塊500包括形成外殼的一部分的模塊罩殼530，所述外殼配置為至少部分地圍繞待冷卻的電子器件510且形成密封的不透流體的隔室531。如圖所示，電介質(zhì)冷卻劑532以及兩個沖射冷卻浸入式泵535、 536安置于密封隔室531內(nèi)。每個沖射冷卻浸入式泵535、536包括入口泵管537，其安置為入口且在密封隔室的下部中以便將液態(tài)電介質(zhì)流體抽取至泵中；及相應(yīng)泵噴射嘴538， 其用于將加壓的電介質(zhì)流體導(dǎo)向待冷卻的電子器件，以促進(jìn)對所述電子器件的冷卻。作為特定實例，所述沖射冷卻浸入式泵可均為由美國弗吉尼亞州漢普頓的Adaptiv Energy, LLC 供給的LPD-125液體泵。外殼為類似殼的組件，其使用螺栓或螺釘541及密封墊(或ο形圈)542附接至 (例如)印刷電路板M0，所述密封墊542在外殼的下表面與所述印刷電路板的上表面之間或者在外殼的下表面與電子器件510直接耦接至的基板550上表面之間被壓縮。如圖所示， 諸如C4連接之類的多個電連接將電子器件電耦接至基板550，在此實施例中，基板550自身經(jīng)由另一組電連接電耦接至印刷電路板540。如本文中所使用的，“基板”一詞指任何基礎(chǔ)支撐結(jié)構(gòu)，例如，電子器件耦接至的以及外殼可被密封至以便繞電子器件形成密封隔室531的基板550或印刷電路板M0。密封墊542使外殼的內(nèi)隔室密封，且協(xié)助將電介質(zhì)流體保持在密封隔室內(nèi)。在此實施例中，兩個沖射冷卻浸入式泵535、536耦接至外殼的對置側(cè)壁，且被定位、設(shè)定大小且配置為強制使加壓后的電介質(zhì)冷卻劑朝向待冷卻的生熱電子器件(如生熱電子器件的背面)。在一個實施例中，這經(jīng)由直接布置在待冷卻的電子器件的背面上方的兩個獨立式噴射嘴538來實現(xiàn)。在工作中，隨著電介質(zhì)流體吸收熱，其經(jīng)歷自液相至氣相的相變，且因此利用其潛熱汽化用于冷卻目的。所產(chǎn)生的電介質(zhì)流體蒸氣上升至密封隔室的上部，且在密封隔室的上部中形成電介質(zhì)蒸氣層560。蒸氣上升，因為蒸氣與周圍電介質(zhì)液體相比具有顯著較低的密度。淹沒式擋板(或蒸氣障壁)580促進(jìn)將電介質(zhì)流體蒸氣向上導(dǎo)引至密封隔室的上部。在密封隔室的最上部處，示出了包括氣體(如空氣)的薄的非冷凝氣體層590，所述氣體亦已離開液體且向上行進(jìn)。這些氣體可以以溶液形式駐留于電介質(zhì)流體中，但一旦經(jīng)由沸騰過程進(jìn)行了除氣，就不可經(jīng)由冷卻劑冷凝過程返回至溶液狀態(tài)。如所描繪，冷卻電子模塊500還包括多個冷凝器翼片570，所述冷凝器翼片570自外殼的頂壁571延伸至密封隔室中。在一個實施例中，這些冷凝器翼片在生熱電子器件工作的情況下針對預(yù)期的電介質(zhì)蒸氣層560被適當(dāng)設(shè)定大小以形成在密封隔室的上部中。 在到達(dá)密封隔室的上部之后，電介質(zhì)流體蒸氣接觸冷凝器翼片的冷表面，所述冷凝器翼片 (例如)借助至液冷式冷板520 (更具體地說，至經(jīng)由入口 521及出口 522通過液冷式冷板的系統(tǒng)冷卻劑)的導(dǎo)熱耦接來冷卻。借助與冷的垂直定向的冷凝器翼片表面接觸，電介質(zhì)流體蒸氣經(jīng)歷自氣態(tài)至液態(tài)的第二次相變過程，且液滴由于重力及它們與鄰近蒸氣區(qū)相比相對較高的密度而向下落下。作為實例，垂直定向的冷凝器翼片可包括針式翼片或板式翼片結(jié)構(gòu)。在圖5所示的實施例中，冷凝器翼片570的垂直長度改變，其中較靠近中心安置的冷凝器翼片長于周邊冷凝器翼片。此配置提供眾多優(yōu)點。例如，通過較長翼片可提供增大的冷凝熱傳遞區(qū)域，且冷凝物可被低溫冷卻以推進(jìn)沸騰熱傳遞。此外，模塊的上部中的蒸氣收集量減小至淹沒式氣泡在到達(dá)上部之前即已冷凝的程度。此配置還提供可用矩形模塊體積的加強使用以促進(jìn)冷卻過程。密封隔室的下部中的電介質(zhì)液體經(jīng)由入口泵管道537同時被抽取至浸入式泵 535、536的低壓力側(cè)。要指出的是，淹沒式擋板配置為用以將電子器件附近的富蒸氣區(qū)與泵入口管開口附近的富液體(冷凝物)區(qū)部分地隔離。擋板580在其下部可包括開口以允許電介質(zhì)流體在密封隔室內(nèi)找到其自己的共同液位。只要沸騰與冷凝冷卻過程平衡，且與由待冷卻的電子器件產(chǎn)生的熱相當(dāng)，電子模塊即可成功地將熱從電子器件傳送至冷板。在電介質(zhì)模塊內(nèi)使用的冷卻劑為電介質(zhì)流體，以便在電子器件及基板的各暴露部分上不引起電流短路。許多電介質(zhì)流體可從市場購買，且可用在本文中所描述的冷卻電子模塊配置中。實例包括由3M公司制造的Novec流體(例如，F(xiàn)C-72、FC-86、HFE-7000及 HFE-7200)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)注意，除由于沖射電介質(zhì)流體而自電子器件發(fā)生的冷卻外， 還存在自基板及機殼內(nèi)的產(chǎn)生熱的任何其它組件發(fā)生的熱傳遞。還應(yīng)注意，在單個泵失效的情況下，圖5的冷卻電子模塊實施例使用兩個浸入式泵用于冗余目的。其它配置可僅使用一個泵，或甚至兩個以上的泵(在需要時)。圖6A與圖6B描繪泵子總成600的一個實施例，所述泵子總成600包括附接至泵支撐結(jié)構(gòu)620的可淹沒微型泵610。表示圖5所示的沖射冷卻浸入式泵535、536的一個實施例的可淹沒微型泵包括如圖所示連接至泵外殼613的泵入口管611及泵出口管612。在此實施例中，噴射嘴630經(jīng)由噴嘴支撐底座631與泵支撐結(jié)構(gòu)620集成。泵支撐結(jié)構(gòu)620 進(jìn)一步包括折迭側(cè)621，所述折迭側(cè)621促進(jìn)將泵支撐結(jié)構(gòu)按壓裝配在冷卻裝置的外殼內(nèi)的適當(dāng)位置。備選地，所述支撐結(jié)構(gòu)可經(jīng)由螺栓連接、焊接、銅焊、熔接、膠合等附接至外殼。圖6A與圖6B示出自兩個不同角度分別強調(diào)泵結(jié)構(gòu)側(cè)和支撐結(jié)構(gòu)側(cè)的相應(yīng)視圖。圖6A中的箭頭描繪在高壓下離開噴嘴以沖射在(例如)待冷卻的電子器件的背面上的電介質(zhì)流體。圖6B中的箭頭描繪經(jīng)由泵入口管611進(jìn)入泵抽吸側(cè)的冷凝后的電介質(zhì)液體。這些圖中還示出在一個實施例中用于將泵外殼附接至支撐結(jié)構(gòu)的各種附接點，以及與支撐結(jié)構(gòu)集成且在一側(cè)附接至噴射嘴630 (或與之集成)而在另一側(cè)附接至泵出口管道612 (或與之集成)的底座。圖7A與圖7B描繪根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的外殼的模塊罩殼700部分的一個實施例。除模塊罩殼700外，冷卻電子模塊的外殼還包括頂壁，所述頂壁跨越模塊罩殼700 中的較大矩形開口進(jìn)行密封。如圖7A與圖7B中所示，提供被設(shè)定大小以容納待冷卻的電子器件的較小開口 701，使得電子器件駐留于密封隔室內(nèi)(如上文所描述)。提供帶槽凹座 702，所述帶槽凹座702被定位及設(shè)定大小以容納ο形圈(參見圖9A)以將外殼密封到支撐待冷卻的電子器件的基板。支座703安置在模塊罩殼700的拐角處，以確保ο形圈定位在外殼與基板之間時的預(yù)定擠壓深度。如圖7B中所示，還針對頂部密封ο形圈(參見圖9A) 提供凹座710，以確保外殼的模塊罩殼與頂壁(圖8A與圖8B)之間的不泄漏流體的接合。 孔711延伸穿過模塊罩殼，以促進(jìn)將外殼附接至(例如)支撐待冷卻的生熱電子器件的基板。圖7A中還示出孔(或進(jìn)出口)720，其允許使用電介質(zhì)流體填充密封隔室(及排出流體)；以及孔(或進(jìn)出口)721，其被設(shè)定大小以用于導(dǎo)線的不泄漏流體的電饋通，從而為密封隔室內(nèi)的泵供電并對其進(jìn)行控制。如所指出的，較小矩形凹座或開口容納用于插入密封隔室中的電子器件，而較大矩形凹座被設(shè)定大小以容納具有延伸至密封隔室中的冷凝器翼片的頂壁冷凝器板。圖8A與圖8B描繪頂壁冷凝器結(jié)構(gòu)800的一個實施例，頂壁冷凝器結(jié)構(gòu)800配置為促進(jìn)對密封隔室的上部中的電介質(zhì)流體蒸氣的冷卻。如所示出的，冷凝器結(jié)構(gòu)包括板或頂壁810，所述板或頂壁810具有液冷式冷板或氣冷式散熱片可附接至的上表面。頂壁810 的底表面包括多個正方形的垂直定向的針式翼片，或更一般地，冷凝器翼片820。在一個實施例中，一個或多個凹座830設(shè)于頂壁810的底表面中以容納上述泵管道。拐角孔840促進(jìn)將(包括頂壁及模塊罩殼)的組裝外殼附接至支撐待冷卻的電子器件的基板。要指出的是，冷凝器翼片可采用任何所需的形狀，其中所描繪的正方形的針式翼片提供用于熱傳遞的加強表面區(qū)域。圖9A與圖9B分別描繪根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的冷卻電子模塊的一個實施例的分解透視圖及組裝透視圖。如所示出的，冷卻電子模塊裝配(在一個實施例中)至板M0， 板540包括電耦接且機械耦接至其的基板550，諸如集成電路管芯510的電子器件位于基板 550上。第一 ο形圈900位于基板550與模塊罩殼700之間。如圖所示，在模塊罩殼700內(nèi)限定了內(nèi)腔室，所述內(nèi)腔室被設(shè)定大小以容納諸如上文所述的兩個泵子總成600。如圖9B 中所示，第二 ο形圈901促進(jìn)將頂壁冷凝器結(jié)構(gòu)800密封至模塊罩殼700。圖10描繪圖5的冷卻電子模塊的修改后的版本。在此實施例中，歧管結(jié)構(gòu)1000布置在待冷卻的電子器件上方的密封隔室內(nèi)。歧管結(jié)構(gòu)1000充當(dāng)淹沒式噴射沖射增壓室，且包括用于將電介質(zhì)流體噴射沖射于沸騰散射片1020上的噴射口 1010，沸騰散射片1020熱耦接至電子器件。泵子總成被修改，使得泵出口管538在壓力下將電介質(zhì)流體饋送至歧管結(jié)構(gòu)1000中。接著強制電介質(zhì)流體通過多個噴射口 1010作為沖擊流體沸騰散熱片結(jié)構(gòu)的電介質(zhì)流體噴流。結(jié)果是熱經(jīng)由兩相對流熱傳遞而移除。隨著電介質(zhì)液體吸收熱，其經(jīng)歷自液相至氣相的相變，且因此利用其汽化潛熱用于冷卻目的。如在上述實施例中，所產(chǎn)生的蒸氣上升至密封隔室的上部，蒸氣在此處遭遇冷凝器翼片570的冷表面。在圖10的實施例中，冷凝器翼片570由諸如水冷式冷板之類的液冷式冷板520冷卻，而在圖11的實施例中， 冷凝器翼片570由氣冷式散熱片1100冷卻。如在圖11中所示，氣冷式散熱片1100包括多個向上突出的翼片1110，流入的空氣1101通過所述翼片1110，且作為熱空氣1102流出。圖12描繪圖5、圖10與圖11的冷卻電子模塊結(jié)構(gòu)的其它變型，其中使用單個水平安置的沖射冷卻浸入式泵1200，其允許冷卻電子模塊利用顯著較小的垂直高度，由此使得其從低輪廓服務(wù)器節(jié)點的服務(wù)器封裝方面而言更為緊湊。示出了單個浸入式泵1200，其在密封隔室內(nèi)被水平定向，且在一側(cè)處經(jīng)由泵附接托架1210而附接至模塊罩殼530的內(nèi)壁。 泵入口管1201被定位，使得在密封隔室的下部中的入口開口吸入電介質(zhì)液體，且泵出口管 1202耦接至噴射沖射歧管1220，其示為與單個浸入式泵1200集成。浸入式泵的高壓側(cè)將電介質(zhì)液體排出至噴射沖射歧管中，液體經(jīng)由噴射口 1221自噴射沖射歧管沖射在(在此實施例中)待冷卻的電子器件510的背面上。要指出的是，通過水平地安置浸入式泵1200并將泵與噴射沖射歧管1220集成，可獲得緊湊設(shè)計。另外，水平泵定向意味著與抽吸管道及排出管道相關(guān)的壓頭損失與結(jié)合圖5、圖10和圖11所描述的實施例相比是較低的。圖13至圖16B描繪根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的關(guān)于冷卻電子模塊的額外變型。如所示出的，在這些實施例中的每個實施例中，電子器件包括集成電路芯片堆棧。首先參看圖13，描繪了泵加強浸入冷卻電子模塊的一個實施例，所述泵加強浸入冷卻電子模塊配置為包括集成電路芯片1301的堆棧1300的電子器件與液冷式冷板520之間的結(jié)構(gòu)界面及熱界面。除非另有描述，否則圖13的冷卻電子模塊類似于上文(例如)結(jié)合圖5所描述的冷卻電子模塊。除提供集成電路芯片堆棧外，結(jié)構(gòu)差異還包括使用熱耦接至集成電路芯片堆棧的頂表面的流體沸騰散熱片1320及歧管結(jié)構(gòu)1330，歧管結(jié)構(gòu)1330與淹沒式擋板580 —起形成與浸入式泵536的泵出口管1311流體連通的入口歧管。如由描繪電介質(zhì)流體及電介質(zhì)流體蒸氣自集成電路芯片堆棧向上流動的箭頭所示出的，來自泵出口管1311的電介質(zhì)流體流在離開(例如)集成電路芯片堆棧的對置側(cè)之前通過此入口增壓室而流入集成電路芯片1301之間的填隙空間中。浸入式泵535包括泵出口管1310，泵出口管1310被定位以將電介質(zhì)流體流導(dǎo)引至流體沸騰散熱片1320上，從而如上文所描述的那樣部分地經(jīng)由電介質(zhì)流體的沸騰來冷卻集成電路芯片堆棧。浸入式泵535、536均包括入口泵管1312(其入口在密封隔室的下部中以吸入液態(tài)電介質(zhì)流體)，且均經(jīng)由托架1340裝配至模塊罩殼530的內(nèi)壁(在此實施例中)。圖14描繪諸如上文結(jié)合圖13所描述的類似液冷式模塊實施例(除圖13的液冷式冷板520被諸如上文結(jié)合圖11的實施例所描述的氣冷式散熱片1100替代之外)。在一個備選實施例中，氣冷式散熱片可被修改以具有與基礎(chǔ)模塊罩殼的占據(jù)面積(footprint) 對應(yīng)的占據(jù)面積。此外，模塊罩殼在其上部中可進(jìn)行修改以向外擴張，且允許具有擴大的占據(jù)面積(例如，類似于圖14中所示的氣冷式散熱片的占據(jù)面積)的冷凝器區(qū)段。圖15A與圖15B描繪上文結(jié)合圖13與圖14指出的填隙電介質(zhì)流體傳輸方法的其它細(xì)節(jié)。在圖15B中，箭頭指示自環(huán)繞集成電路芯片1301的堆棧1300的第一側(cè)1501和第二側(cè)1502的入口增壓室1500至環(huán)繞堆棧的第三側(cè)1511和第四側(cè)1512的出口增壓室1510 的電介質(zhì)流體流動方向。電介質(zhì)流體通過泵出口管1311傳輸至入口增壓室1500，其中泵出口管1310將流體傳輸至上文所描述的流體沸騰散熱片。如圖所示，經(jīng)由歧管結(jié)構(gòu)1330及淹沒式擋板580的一部分來限定入口增壓室，出口泵管道1311通過淹沒式擋板580的所述部分。本領(lǐng)域技術(shù)人員將注意到，填隙空間由在利用電連接集成電路芯片的互連結(jié)構(gòu)陣列將集成電路芯片堆疊起來時產(chǎn)生的自由體積構(gòu)成。由于互連僅構(gòu)成芯片之間的體積的一小部分，因此存在開放體積，其產(chǎn)生可用于冷卻集成電路芯片堆棧的流體通路。另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員將注意到，在一個實施例中，出口增壓室1510由淹沒式擋板580的下部來限定，且對外殼的密封隔室的上部區(qū)開放。因此，離開填隙空間的電介質(zhì)流體蒸氣向上朝向外殼的冷凝器區(qū)自由行進(jìn)。冷凝器翼片570'的一個實施例在圖15B中示出，其中冷凝器翼片包括自外殼的頂壁向下懸垂的板翼片。圖16A與圖16B描繪根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的冷卻電子模塊的另一變型。如所示出的，此冷卻電子模塊包括集成電路芯片1601的堆棧1600，堆棧1600具有耦接至其上表面的沸騰散熱片。此外，通道1602切入堆棧中的集成電路芯片中的一個或多個的背面中， 以加強電介質(zhì)流體通過鄰接集成電路芯片之間的填隙空間的流動。在此實施例中，嵌入式噴嘴1610自泵出口管1311延伸至堆棧中的集成電路芯片之間的填隙空間中。如圖16B中所示，一個或多個嵌入式噴嘴延伸至鄰接芯片之間的填隙空間的中間，以在壓力下將電介質(zhì)流體流傳輸至填隙空間中。為了確保電介質(zhì)流體在所有方向上基本上均勻地分散，所述嵌入式噴嘴配置為具有在其末端處的直角彎曲，以強制成90°地分配電介質(zhì)流體液體，從而沖射至縱橫交叉的通道中，所述縱橫交叉的通道凹入至堆棧中的鄰近芯片的背面中。所述通道被定位以對應(yīng)于并未由耦接鄰近集成電路芯片的任何互連結(jié)構(gòu)接觸的自由表面區(qū)域。這些通道產(chǎn)生供冷卻劑流過芯片與堆棧之間的通路的實質(zhì)上加強的自由體積。如由圖 16A中的箭頭所示，集成電路芯片的背面內(nèi)限定的通道促進(jìn)電介質(zhì)流體至堆棧的側(cè)邊緣中的任一側(cè)邊緣的向外流動，電介質(zhì)流體自堆棧的側(cè)邊緣最終回流至密封隔室的上部。雖然已在本文中詳細(xì)地描繪并描述了各實施例，但是對本領(lǐng)域技術(shù)人員將顯而易見的是，可在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下做出各種修改、添加、替代等。
權(quán)利要求
1.一種冷卻裝置，包括外殼，其配置為至少部分地圍繞待冷卻的電子器件且形成密封隔室；電介質(zhì)流體，其存放于所述密封隔室內(nèi)，其中所述待冷卻的電子器件至少部分地浸入所述電介質(zhì)流體內(nèi)；以及至少一個泵，其安置于所述密封隔室內(nèi)以便朝向所述待冷卻的電子器件主動地泵送存放于所述密封隔室內(nèi)的電介質(zhì)流體。
2.如權(quán)利要求1所述的冷卻裝置，還包括在所述密封隔室的上部中的延伸至所述密封隔室內(nèi)的多個冷凝器翼片，所述多個冷凝器翼片促進(jìn)對上升至所述密封隔室的上部的電介質(zhì)流體蒸氣的冷卻。
3.如權(quán)利要求2所述的冷卻裝置，其中所述多個冷凝器翼片自所述外殼的頂壁向下延伸至所述密封隔室中，并且其中所述外殼的頂壁耦接至用于冷卻所述多個冷凝器翼片的液冷式冷板或氣冷式散熱片中的一個。
4.如任一上述權(quán)利要求所述的冷卻裝置，還包括安置于所述密封隔室內(nèi)的兩個泵，所述兩個泵用于朝向所述待冷卻的電子器件主動地泵送電介質(zhì)流體，所述兩個泵均為安置于所述密封隔室內(nèi)的沖射冷卻浸入式泵，每個沖射冷卻浸入式泵朝向所述待冷卻的電子器件主動地泵送自所述密封隔室的下部區(qū)域抽取的電介質(zhì)流體。
5.如權(quán)利要求4所述的冷卻裝置，還包括鄰近于所述待冷卻的電子器件的至少一側(cè)而安置的至少部分地淹沒的擋板，以促進(jìn)將電介質(zhì)流體蒸氣導(dǎo)向所述密封隔室的上部，且使電介質(zhì)流體蒸氣遠(yuǎn)離所述密封隔室的下部中的被抽取至所述兩個沖射冷卻浸入式泵以便朝向所述待冷卻的電子器件主動地泵送的電介質(zhì)流體。
6.如任一上述權(quán)利要求所述的冷卻裝置，還包括在所述待冷卻的電子器件上方的安置于所述密封隔室內(nèi)的歧管結(jié)構(gòu)，所述歧管結(jié)構(gòu)包括具有噴射口的淹沒式噴射沖射增壓室， 所述噴射口用于將電介質(zhì)流體噴流導(dǎo)向所述待冷卻的電子器件，其中所述至少一個泵在壓力下將電介質(zhì)流體主動地泵送至所述淹沒式噴射沖射增壓室中，以便通過所述噴射口作為導(dǎo)向所述待冷卻的電子器件的電介質(zhì)流體噴流而傳輸。
7.如權(quán)利要求6所述的冷卻裝置，還包括安置于所述密封隔室內(nèi)且熱耦接至所述待冷卻的電子器件的流體沸騰散熱片，所述流體沸騰散熱片被安置為使得導(dǎo)引自所述淹沒式噴射沖射增壓室的電介質(zhì)流體噴流沖射在所述流體沸騰散熱片上，所述流體沸騰散熱片包括遠(yuǎn)離所述待冷卻的電子器件延伸的多個針式翼片，所述多個針式翼片部分地經(jīng)由所述電介質(zhì)流體的汽化而促進(jìn)從所述待冷卻的電子器件至所述電介質(zhì)流體的熱傳遞。
8.如權(quán)利要求7所述的冷卻裝置，其中所述至少一個泵與所述歧管結(jié)構(gòu)集成并在所述密封隔室內(nèi)水平地定向，并且其中所述淹沒式噴射沖射增壓室安置于耦接至所述待冷卻的電子器件的所述流體沸騰散熱片的上方。
9.如任一上述權(quán)利要求所述的冷卻裝置，其中所述待冷卻的電子器件包括集成電路芯片堆棧，并且其中所述冷卻裝置還包括用于促進(jìn)對所述集成電路芯片堆棧的冷卻的安置于所述密封隔室內(nèi)的第一泵和第二泵，所述第一泵配置為朝向所述集成電路芯片堆棧的頂部主動地泵送電介質(zhì)流體，而所述第二泵配置為將電介質(zhì)流體主動地泵送至所述集成電路芯片堆棧的集成電路芯片之間的填隙空間中。
10.如權(quán)利要求9所述的冷卻裝置，還包括耦接至所述集成電路芯片堆棧的頂部的流體沸騰散熱片，其中所述第一泵朝向耦接至所述集成電路芯片堆棧的頂部的所述流體沸騰散熱片主動地泵送電介質(zhì)流體，所述流體沸騰散熱片包括遠(yuǎn)離所述集成電路芯片堆棧延伸的多個針式翼片，所述多個針式翼片部分地經(jīng)由所述電介質(zhì)流體的汽化而促進(jìn)從所述集成電路芯片堆棧至所述電介質(zhì)流體的熱傳遞。
11.如權(quán)利要求9所述的冷卻裝置，還包括在所述密封隔室的上部中的延伸至所述密封隔室內(nèi)的多個冷凝器翼片，所述多個冷凝器翼片促進(jìn)對上升至所述密封隔室的上部的電介質(zhì)流體蒸氣的冷卻，其中所述多個冷凝器翼片自所述外殼的頂壁向下延伸至所述密封隔室中，并且其中所述外殼的頂壁耦接至用于冷卻所述多個冷凝器翼片的液冷式冷板或氣冷式散熱片中的一個。
12.如權(quán)利要求11所述的冷卻裝置，還包括鄰近于所述集成電路芯片堆棧的至少一側(cè)而安置于所述密封隔室中的至少部分地淹沒的擋板，以促進(jìn)將電介質(zhì)流體蒸氣導(dǎo)向所述密封隔室的上部，且使電介質(zhì)流體蒸氣遠(yuǎn)離所述密封隔室的下部中的被抽取至所述第一泵和所述第二泵中以便主動冷卻所述集成電路芯片堆棧的電介質(zhì)流體。
13.如權(quán)利要求9所述的冷卻裝置，還包括鄰近所述集成電路芯片堆棧的一側(cè)或多側(cè)而安置的歧管結(jié)構(gòu)，以便促進(jìn)所述第二泵將電介質(zhì)流體主動地泵送至所述集成電路芯片堆棧的集成電路芯片之間的填隙空間中。
14.如權(quán)利要求9所述的冷卻裝置，其中所述集成電路芯片堆棧中的至少一個集成電路芯片的背面包括通道，所述通道配置為充當(dāng)電介質(zhì)流體流道以促進(jìn)對所述集成電路芯片堆棧的集成電路芯片的冷卻，并且其中所述冷卻裝置還包括至少一個噴嘴，所述至少一個噴嘴耦接至所述第二泵的泵出口管且延伸至集成電路芯片之間的填隙空間中，以便將電介質(zhì)流體直接傳輸至所述集成電路芯片堆棧內(nèi)的填隙空間中。
15.一種制造冷卻裝置的方法，所述方法包括以下步驟將外殼配置為至少部分地圍繞待冷卻的電子器件且形成密封隔室；將電介質(zhì)流體存放于所述密封隔室內(nèi)，其中所述待冷卻的電子器件至少部分地浸入所述電介質(zhì)流體內(nèi)；以及將至少一個泵安置于所述密封隔室內(nèi)，所述至少一個泵用于朝向所述待冷卻的電子器件主動地泵送存放于所述密封隔室內(nèi)的電介質(zhì)流體。
全文摘要
提供了具有對電子器件的泵加強電介質(zhì)流體浸入冷卻的冷卻電子模塊及制造方法。所述冷卻電子模塊包括支撐待冷卻的電子器件的基板。冷卻裝置耦接至所述基板并且包括外殼，所述外殼配置為至少部分地圍繞所述電子器件且形成密封隔室。另外，所述冷卻裝置包括電介質(zhì)流體以及安置于所述密封隔室內(nèi)的一個或多個泵。所述電介質(zhì)流體與所述電子器件直接接觸，且所述泵是布置為朝向所述電子器件主動地泵送所述密封隔室內(nèi)的電介質(zhì)流體的沖射冷卻浸入式泵。多個冷凝器翼片在所述密封隔室的上部中從所述外殼延伸至所述密封隔室中，且液冷式冷板或氣冷式散熱片耦接至所述外殼的頂部以冷卻所述冷凝器翼片。
文檔編號H05K7/20GK102342191SQ201080010087
公開日2012年2月1日 申請日期2010年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月25日
發(fā)明者L·坎貝爾, M·埃爾斯沃思, M·耶恩加爾, R·初, R·西蒙斯 申請人:國際商業(yè)機器公司