计算系统与密封服务器机箱的制作方法

计算系统与密封服务器机箱
【技术领域】
1.本实用新型是涉及用于户外通信的计算系统，且特别涉及冷却用于通信装置的密封机箱内的电子部件的技术。


背景技术：

2.如用于户外电子通信的计算系统需要越来越高的计算性能。用于户外环境中的计算系统需要放置在防尘防水的外壳内，以保护部件免于不利的环境条件。对于户外电子计算设备来说，计算系统的外壳通常作为冷却内部发热电子部件的散热器(heat sink)。计算系统中的高性能电子部件(例如连接高性能扩充卡的发热部件)会导致此类计算系统的计算机机箱内的热增加。


技术实现要素：

3.术语实施例和类似术语旨在广义地意指本实用新型和后文的申请专利范围的所有主题。应当理解，含有此些术语的陈述不应限制本文所述的主题或限制后文的申请专利范围的含义或范围。本文所涵盖的本实用新型实施例由后文的申请专利范围所限定，而非此处新型内容。本处新型内容是本实用新型的各方面的上位概述，并介绍一些将在如后的实施方式进一步描述的概念。本处新型内容并非旨在确立所要求保护的主题的关键或必要的特征。本处新型内容也不旨在独自地用于确立所要求保护的主题的范围。所要求保护的主题应当参考本实用新型的整份说明书、任一或所有的附图以及各申请专利范围的权利要求的适当部分来理解。
4.根据本实用新型的某些方面，一种计算系统包括包含一基座的一散热器。一多维散热装置邻近于基座设置。一导热层设置在多维散热装置与基座之间并与多维散热装置和基座直接接触。一垫圈用以包含导热层。
5.根据本实用新型的某些方面，一种密封服务器机箱包括包含一基座以及多个热传鳍片的一散热器。此些热传鳍片突出自基座的一外表面。一均温板邻近基座的一内表面设置。一热源紧邻均温板设置。一导热层，设置在均温板与基座之间并与均温板和基座直接接触。一垫圈用以包含导热层。
6.以上新型内容并非旨在表示本实用新型的各种实施例或方面。而是，前述新型内容仅提供本文阐述的一些新颖方面和特征的示例。当结合参酌附图和所附申请专利范围，经由下列实施方式中用于实施本实用新型的代表性实施例和方式，本实用新型的以上特征和优点以及其他特征和优点将变得显著的。鉴于参照附图对各实施例的详细描述，本实用新型的其他层面对于本领域的普通技术人员将会显而易知，以下提供简要说明。
【附图说明】
7.借由下列示例性实施例的描述并参考附图，将更好地理解本实用新型及其优点与图式。该多个图式仅描绘了示例性实施例，因此不应被视为对各种实施例或申请专利范围
的限制。
8.图1为依据本实用新型的一些实施例的包括散热器的户外用的示例性密封计算机机箱的透视图。
9.图2为依据本实用新型的一些实施例的包括散热器、均温板及热源的户外用的密封计算机机箱的示例性局部剖视图。
10.图3为依据本实用新型的一些实施例的包括散热器及均温板的户外用的密封计算机机箱的示例性局部剖视图。
11.图4为依据本实用新型的一些实施例的均温板的示例性局部剖视图。
12.图5为依据本实用新型的一些实施例的连接至户外用计算机机箱的散热器的均温板的示例性侧视图。
13.图6为依据本实用新型的一些实施例的包括具有热传鳍片的散热器的户外用计算机机箱的示例性侧透视图。
14.【符号说明】
15.100:计算机机箱
16.110:外壳包围件
17.112:基座
18.115:外表面
19.120:外壳包围件
20.150:热传鳍片
21.155:间隙
22.157:防尘防水面
23.200:散热器
24.212:基座
25.215:热传鳍片
26.220:多维散热装置
27.222:平面
28.230:热源
29.240:主板
30.250:外部空间
31.260:内部空间
32.300:散热器
33.312:基座
34.314:通道
35.315:热传鳍片
36.320:均温板
37.322:平面
38.324:内表面
39.330:热源
40.350:外部空间
41.360:内部空间
42.370:导热层
43.380:垫圈
44.410:热输入表面
45.415:热输入侧
46.420:均温板
47.430:汽化隔间
48.440:热输出表面
49.445:热输出侧
50.450:外壳
51.460:毛细结构
52.512:基座
53.520:多维散热装置
54.530:机械紧固件
55.600:计算机机箱
56.610:外壳包围件
57.612:散热器
58.615:热传鳍片
59.617:通道
60.620:外壳包围件
61.657:防尘防水面
62.p:周边
【具体实施方式】
63.于此说明一种户外计算系统，其包括散热器(heat sink)、多维散热装置(例如为均温板(vapor chamber))、导热层(thermally-conductive grease layer)以及垫圈(gasket)。多维散热装置(multi-dimensional thermal dissipation device)邻近散热器的基座设置。导热层设置在多维散热装置与基座之间。垫圈包含在多维散热装置与基座之间的导热层。多维散热装置用以进行至少二维热传导(two-dimensional thermal conduction)以将热从热源(heat source)(例如为中央处理单元)快速传递至冷却区域。
64.所说明的户外计算系统是应用于第五代(5g)无线移动通信技术中。随着5g的传输速度超过前一代的传输技术，5g计算系统的功耗亦增加。增加的功耗又导致热增加。若计算系统没有进行足够的散热，会降低计算系统的运行效率并可能导致计算部件损坏、系统崩溃、网络断开等设备问题，从而降低使用者体验。
65.各种实施例参照附图进行描述，其中在整个图式中使用相似的元件符号表示相似或等效的元件。该多个图式并未按比例绘制，并且仅用于说明本实用新型。下文参照用于说明的范例应用来描述本实用新型的几个方面。应理解的是，列举许多具体细节、关系和方式以提供对本实用新型的全面理解。然而，相关领域的具有通常知识者将容易地认知到，可在没有一个或多个特定细节的情况下或可使用其他方式来实现本实用新型。在其他例子中，
未详细显示已知的结构或操作，以避免混淆本实用新型。各种实施例不受动作或事件的所示顺序的限制，因为某些动作可以不同的顺序发生及/或与其他动作或事件同时发生。此外，并非所有绘示出的动作或事件都是实施本实用新型所必需的。
66.为了本实用新型的目的，除非特别声明，单数包括多个，反之亦然。「包括」术语是指「包括但不限于」。此外，在本文中可以使用例如是「约」、「几乎」、「实质上」、「大约」及类似术语来表示「在」、「在...附近」或「几乎在」的概括术语，或例如是「在3～5％之内」或「在可接受的制造公差之内」或其的任何的逻辑性组合。类似地，「垂直」或「水平」是分别指更包含「在3～5％之内」的一垂直或水平定向。此外，方向性术语如「顶」、「底」、「左」、「右」、「上」及「下」是相关于参考图式中所绘的等效的方向。可从上下文中自引用的物件或元件(例如自物件或元件的常用位置)来理解；或本文另进行说明。
67.现参照至图1，其为例如用于计算系统或服务器系统的示例性计算机机箱100的透视图。计算机机箱100受密封以供户外使用并包括外表面115和内部空间(未示出)。多个热传鳍片(heat transfer fin)150设置在外表面115上并作为散热器。计算机机箱100包括至少二个外壳包围件110、120，彼此固定在一起以大致沿二个外壳包围件110、120之间的x-z平面形成防尘防水面157。计算机机箱100保护设置在其内部空间内的包括发热部件的电子部件。
68.多个热传鳍片150沿外壳包围件110的基座112的外表面115而间隔。外表面115大致平行于x-z平面。多个热传鳍片150自外表面115垂直地突出(protrude orthogonally)，使得多个热传鳍片150大致平行于y-z平面。多个热传鳍片150和基座112共形成一散热器。热传鳍片150可经由紧配(interference fit)方式或其他机械性紧固系统，以固定至基座112。
69.在一些实施例中，多个第二热传鳍片(未绘示)可以类似地设置在与外壳包围件120相关的一相对外表面(未绘示)上。在计算机机箱100内的电子部件的操作期间，环境空气(ambient air)将在计算机机箱100的一或二个外表面(例如外表面115)处受热并流过相邻的热传鳍片之间的空气间隙(air gaps)(例如间隙155)。由于间隙155中受热的环境空气与周围环境空气之间的压差引起的自然对流将向上驱使受热空气远离外表面115。在一些实施例中，与外表面115垂直的多个热传鳍片150的高度大于约五倍相邻间隔的热传鳍片150之间的空气间隙。在一些实施例中，多个热传鳍片150具有相同的高度。在一些实施例中，多个热传鳍片150中的大部分具有相同的高度。在一些实施例中，计算机机箱100沿x轴具有大约6～7英寸或更大的宽度，此允许足够数量的热传鳍片150设置于外壳包围件110的外表面115上，以满足设置于计算机机箱100内的发热电子部件(未绘示)的散热需求。
70.参照至图2，其为户外用密封计算机机箱的示意性的局部剖视图。如图2所示，计算机机箱100的示例性x-y平面大致与图1中的示例性x-y平面对准，更示出散热器200以自密封计算机机箱的内部空间260传递热。在一些实施例中，散热器200包括设置在围绕密封计算机机箱的外部空间250中的基座212和热传鳍片215。多维散热装置(multi-dimensional thermal dissipation device)220，例如为均温板，邻近散热器200的基座212设置。在一些方面，多维散热装置220可嵌入基座212中。此外，热源230可包括设置于主板240上的一或多个目标发热部件(targeted heat-generating component)，例如为一或多个微处理器及/或存储装置，其中，所有发热部件设置于密封计算机机箱的内部空间260。散热器200的热传
鳍片215自多维散热装置220的平面222垂直地突出。
71.参照图3，其为户外用密封计算机机箱的示意性局部剖视图。如图所示，图3中的示例性y-z平面与图1中的计算机机箱100的示例性y-z平面大致对准。与图2类似，密封计算机机箱的一部分包括用于自密封计算机机箱的内部空间360传递热的散热器300。在一些实施例中，散热器300包括设置在围绕密封计算机机箱的外部空间350中的基座312和热传鳍片315。虽然图3中仅绘示单体的热传鳍片，但仍可以多个热传鳍片315彼此相邻设置，类似于图1和图2中的多个热传鳍片150、215。如图3所示，均温板(vapor chamber)320邻近散热器300的基座312设置。类似于图2中的说明，均温板320可嵌入基座312中。此外，热源330可包括一或多个目标发热部件，例如为设置于主板(未绘示)上的一或多个微处理器和/或存储装置，其中所有的发热部件设置于密封计算机机箱的内部空间360内。散热器300的热传鳍片315自均温板320的平面322垂直地突出。
72.导热层(thermally-conductive grease layer)370设置在均温板320和基座312之间，并与均温板320和基座312直接接触。垫圈(gasket)380包含位于散热器300的均温板320与基座312之间的导热层370。均温板320面向基座的平面322可为一粗糙金属表面，当与基座312的内表面324直接接触时存在空气间隙。在一些实施例中，均温板320的粗糙金属表面具有介于约1.6至约6.3之间的平均粗糙度(average roughness，ra)。当二个元件彼此直接接触时，空气间隙的存在允许在均温板320与散热器300之间存在非完美的热连接。导热层370最小化均温板320的粗糙金属表面与基座312之间的空气间隙，借此达成从均温板320到散热器300的有效热传。导热层370的厚度可变化。在一些实施例中，导热层370的厚度足够大以平滑(smoothen)粗糙金属表面中的缺陷，并最小化均温板320与散热器300之间的任何空气间隙。
73.在一些实施例中，垫圈380可嵌入基座312内的通道314中。在一些方面，垫圈380及/或通道314沿均温板320的周边p(示于图5)延伸。垫圈380可为弹性聚合材料或其他可压缩材料，当受压缩以含有导热层370时可形成密封。举例来说，当均温板320受压靠在基座312上时，垫圈380可受压缩以允许含有导热层370，使得导热膏(grease)保持在原位而从均温板320与基座312之间流出。在一些实施例中，户外用密封计算机机箱包括多维散热装置、散热器和导热层。密封计算机机箱具有约12～18英寸的长度、约14～20英寸的宽度、约4～10英寸的深度，且能够散发约250～325瓦的热。
74.参照至图4，其为均温板的示例性局部剖视图。均温板420为进行二维热传的一平板热管(planar heat pipe)。均温板420包括工作流体(例如水)，工作流体在汽化隔间430中汽化，并行进至均温板420与热输出表面440相邻的较冷区域，而于该较冷区域处冷凝回液相。均温板420与发热源(未绘示，例如为微处理器或存储装置)热接触，发热源在热输入表面410向均温板420进行热输入。
75.均温板420包括具有热输出表面440和热输入表面410的外壳450。外壳450由导热材料(例如金属，如铜)制成，其易于从热输入表面410接收热。毛细结构(wick)460将冷凝后的工作流体(例如水)从均温板420的热输出侧445运回到热输入侧415(热输入侧415处所接收的热输入导致液体蒸发)。汽化的液体接着朝向均温板420的热输出侧445移回并冷凝，工作流体被毛细结构460重新吸收并再次被带回至热输入侧415处。
76.均温板420的热输出表面440与导热层(例如图3中的导热层370)直接接触，其将输
出热传至散热器(例如图1和图2中的散热器200、300)。蒸发和冷凝步骤形成从热连接至热输入表面410的发热电子部件到热连接至热输出表面440的散热器之间热传递的一重复循环。
77.图5为连接至户外用计算机机箱的散热器的基座512的多维散热装置520(例如为均温板)的示例性剖视图。如图所示。图5的视角与图1中的计算机机箱100的示例性x-z平面大致对准。在一些实施例中，多维散热装置520例如使用一或多个机械紧固件530(例如螺丝)机械性地固定至基座512。多维散热装置520的机械性紧固为需要的，此种紧固包含由于温度变动引起的热应变(thermally-induced strain)，否则会导致多维散热装置520与散热器的基座512分离或松动而降低散热效率。
78.图6为户外用计算机机箱600的示例性侧透视图，其包括具有热传鳍片615的散热器612。图6中的视角与第1、3图中的计算机机箱100、300的示例性y-z平面大致对准。热传鳍片615包括充满冷媒的通道617。虽然图6中仅绘示单体的热传鳍片，但仍可以多个热传鳍片315彼此相邻设置，类似于图1和图2中的多个热传鳍片150、215。
79.计算机机箱600受密封以用于户外并包括内部空间(未绘示)。类似于图1中的计算机机箱100，计算机机箱600可包括二个外壳包围件610、620，彼此固定在一起以大致沿二外壳包围件610、620之间的x-z平面形成防尘防水面657。计算机机箱600保护设置在其内部空间内的包括发热部件的电子部件。
80.在一些实施例中，热传鳍片615由二铝材料板形成，二铝材料板具有冲压(stamp)在其中的通道，而后通过板滚焊(roll-bonded)在一起。填充通道617的示例性冷媒可包括r1233zd冷媒或类似材料。
81.尽管已通过一或多个实施方式说明和描述本实用新型，然在阅读和理解本实用新型说明书和所附图式后，本领域中的技术人员可思及或了解等效的改变及修订。此外，尽管可能仅以数个实施方式中的一者揭露了本实用新型的特定特征，若对于任何所预期和有利的给定或特定的应用，则此特征可与其他实施方式的一或多个的其他特征组合。
82.虽然上文已描述说明本实用新型的各种实施例，然应理解，其仅以示例用的方式呈现，而非作为限制。在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，可根据本文的内容对所揭露的实施例进行多种改变。因此，本实用新型的广义度和范围理应不受上文所述任何实施例的限制。反而，本实用新型的范围应根据下文的申请专利范围及其均等范围来界定。