[发明专利]一种半导体设备的板卡箱及其的设计方法

说明书

本发明公开了一种半导体设备的板卡箱及其的设计方法，板卡箱包括：至少一个板卡本体、送风装置、围绕每个板卡本体四周设置的壳体和位于壳体内部的隔板，壳体与板卡本体之间设置有间隙，间隙的间距为第一预设距离；送风装置自间隙向板卡本体送风；隔板至少遍历每个板卡本体中的关键芯片；隔板邻近关键芯片表面的一侧与所述关键芯片表面形成狭缝；狭缝的间距与送风装置的送风速度满足狭缝强迫对流换热模型；其中，第一预设距离大于多个狭缝的间距中的最大距离，以实现在保证冷却效果的前提下，可以降低送风装置的送风量，进而降低送风装置的体积、重量、功耗和噪声。

技术领域

本发明实施例涉及板卡箱散热技术领域，尤其涉及一种半导体设备的板卡箱及其的设计方法。

背景技术

现有技术中为了对电子元器件进行冷却，板卡箱中一般通过送风装置对所有电子元器件进行送风。由于现有技术中板卡箱的结构设计，所有电子元器件上方的空气流速接近，并且为了保证关键芯片的冷却效果，板卡间气隙较大，这样，使得低功耗电子元器件上方的空气流量严重过剩，也导致送风装置需要的送风量很大，相应地，送风装置的体积、重量、功耗、噪声都偏高。

为了解决上述问题，大部分计算机中，对主要芯片配备独立的冷却风扇或者平板热管均热器。但这一方法不适用于半导体设备板卡箱，因为半导体设备板卡箱板卡厚度有限、关键芯片数量多，布置独立的风扇或平板热管均热器非常困难。或者通过复杂流道对关键芯片进行精准冷却，但往往结构复杂，设计难度较大。

发明内容

本发明提供一种半导体设备的板卡箱及其的设计方法，以实现在保证冷却效果的前提下，可以降低送风装置的送风量，进而降低送风装置的体积、重量、功耗和噪声。

为实现上述目的，本发明一方面实施例提出了一种半导体设备的板卡箱，包括：至少一个板卡本体和送风装置；

围绕所述板卡本体四周设置的壳体，所述壳体与所述板卡本体之间设置有间隙，所述间隙的间距为第一预设距离；所述送风装置自所述间隙向所述板卡本体送风；

位于所述壳体内部的隔板，所述隔板至少遍历每个所述板卡本体中的关键芯片；所述隔板邻近所述关键芯片表面的一侧与所述关键芯片表面形成狭缝；

所述狭缝的间距与所述送风装置的送风速度满足狭缝强迫对流换热模型，其中，所述第一预设距离大于多个所述狭缝的间距中的最大距离。

根据本发明的一个实施例，所述狭缝的间距H与所述送风装置的送风速度V满足以下公式：

V＝c₁U^c2L^c3ν^c4H^c5；其中，c₁、c₂、c₃、c₄、c₅为系数，U为传统板卡外掠平板强迫对流换热模型的来流速度，L为所述关键芯片的邻近所述隔板一侧的表面沿所述送风速度方向的宽度，ν为运动粘性系数；

所述送风装置的送风功率P满足如下公式：

P＝VHWρkRT_air{[(ρV²/2+P_air)/P_air]^(k-1)/k-1}/(k-1)/η_motor/η_imp；其中，W为所述关键芯片的邻近所述隔板一侧的表面沿垂直于所述送风速度方向的宽度，k为大气绝热指数，R为大气的气体常数，η_motor为电机效率，T_air为大气温度，ρ为大气密度，P_air为大气压力，η_imp为叶轮效率；

当关键芯片的温度达到目标温度时，所述狭缝的间距H与所述送风装置的送风速度V需使得P最小。