JP2004246615A

JP2004246615A - Electronic equipment, its enclosure and electronic module for the same

Info

Publication number: JP2004246615A
Application number: JP2003035502A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Ohashi; 繁男大橋; Atsushi Suzuki; 敦鈴木; Yoshihiro Kondo; 義広近藤; Shinji Matsushita; 伸二松下; Yasunori Yamada; 靖憲山田; Rintaro Minamitani; 林太郎南谷; Takashi Osanawa; 尚長縄; Takeshi Nakagawa; 毅中川
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2003-02-13
Filing date: 2003-02-13
Publication date: 2004-09-02

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electronic module of a liquid cooling type for enabling simple and safe attachment and detachment of a board at the time of extension and maintenance of the board in electronic equipment, the electronic equipment and its enclosure. <P>SOLUTION: The electronic equipment stores a wiring board (an electronic module) 2 mounted with a CPU and the like 5 which is as a heating element, a liquid driving means 16 of refrigerant, a heat exchanger 15 for performing heat exchange with the refrigerant and a fan 18 and the like for blowing cooling air to the heat exchanger in the enclosure 100. In this electronic equipment, the wiring board (the electronic module) 2 is integrally provided with a cooling jacket 12 for forming a passage of the refrigerant inside and the electronic equipment 1 has a common wiring board 11 and a header 17 for loading the wiring board (the electronic module) 2 and the cooling jacket 12 which are integrally formed in a simultaneously attachable/detachable manner or is equipped with the cooling jacket beforehand, and in the case of loading the electronic module, the electronic module is integrally loaded with the cooling jacket. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、ＣＰＵ等に代表される高温の発熱を伴う半導体装置を複数搭載する構造の電子機器に適した液冷式の冷却構造に関し、特に、かかる液冷式の冷却構造をその内部に配置した電子装置、かかる装置のための筐体、更には、かかる冷却構造に適した電子モジュールの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器は、その高性能化によって、特に、半導体素子の発熱量が増大の一途をたどっており、そのため、高性能な冷却方法が要求されている。例えば、ネットワークシステム中で使用されるサーバーでは、その筐体内に、ＣＰＵやその周辺機器を一枚の配線基板上に搭載した、所謂、電子モジュールを、複数、配置・収納している。そのため、特に、高速化や高性能化の著しいＣＰＵ等が搭載された複数の電子モジュールにより、当該電子装置内部での発熱が増大している。そこで、装置内の発熱体である、かかる電子モジュールを効率的に冷却するための、高信頼性かつ高性能の冷却装置や方法が強く望まれている。
【０００３】
従来の技術において、例えば、以下の特許文献１では、高性能な冷却装置として、熱を発生する半導体素子をその表面に実装した配線基板を、装置の筐体内に、多数、積層して配置し、扁平なヘッダを発熱素子である半導体素子に取り付け、当該ヘッダ、更には、フレキシブルチューブ等を介して冷却液を発熱素子と熱交換器との間で循環させて冷却するものが既に知られている。
【０００４】
また、例えば、以下の特許文献２では、特に、可搬型の電子機器（ノート型パソコン）における高信頼性かつ高性能の液冷装置として、受熱ヘッダ、放熱ヘッダ、フレキシブルチューブ等を備えたフレキシブル構造の熱輸送デバイスを採用したものが既に知られている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６−２６６４７４号公報（図１、図２、図４）
【０００６】
【特許文献２】
特開平７−１４２８８６号公報（図１、図２、図４）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した特許文献により既に知られた従来技術では、いずれも、冷却液を、発熱電子部品を実装した配線基板上に這い回したフレキシブルチューブ等を介して、発熱素子と熱交換器との間で循環させる構造のものであり、配線基板の着脱に関しては、十分な考慮がなされていなかった。
【０００８】
すなわち、発熱電子部品を実装した配線基板を電子機器筐体に着脱する際には、その電気的な接続と共に、発熱電子部品の放熱経路（冷却液配管）との接続をも、同時に、かつ、簡便に行うことが望まれるが、しかしながら、上述の従来技術では、かかる要求を実現する構造については、何等の考慮もされていない。そのため、ネットワークシステム中で使用されるサーバー等では、特に、電子機器の動作中において、その筐体内において、差し替えの必要な配線基板の着脱を安全に行なうことが出来ないという問題点があった。また、かかる電子装置では、必要に応じ、発熱電子部品を実装した配線基板である電子モジュールを新たに増設することが必要となる場合もある。
【０００９】
また、更には、電子機器内に搭載された配線基板、あるいは、その冷却液循環系を構成する部品等に不具合が発生した場合にも、この不具合が生じた配線基板及びその液循環系の構成部品を交換する必要があるが、しかしながら、上述の従来技術では、システムを停止させることなく、その保守作業を可能にするに適した構造については、全く考慮されていなかった。
【００１０】
そこで、本発明では、その目的として、上述した従来技術における問題点に鑑み、特に、電子機器における電子モジュールの増設や保守等の作業を容易にすることが可能な液冷構造を備えた電子装置、そして、かかる装置のための筐体の構造、更には、かかる構造に好適な電子モジュールを提供するものである。
【００１１】
より具体的には、以下の説明からも明らかとなるように、本発明によれば、電子機器内において、配線基板（電子モジュール）を着脱する際、例えば、冷却液の循環系を構成する部品における液漏れ等を確実に防止し、配線基板（電子モジュール）の電気的かつ液（熱）的な着脱を簡単な作業により可能とし、もって、特に、冷却系の故障に対しても高信頼な液冷システムを備えた電子装置、そして、かかる装置のための筐体の構造、更には、かかる構造に好適な電子モジュールが提供される。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明によれば、まず、筐体内に発熱素子を搭載した電子モジュールと、冷却液の液駆動手段と、当該冷却液との熱交換を行なう熱交換器と、当該熱交換器に冷却風を送風するファンとを収納した電子装置であって、前記電子モジュールは、その内部に当該冷却液の流路が形成された冷却ジャケットを一体に備えており、かつ、前記電子装置は、当該筐体内に、前記冷却ジャケットを一体に備えた電子モジュールを着脱可能に搭載するための手段を備えている電子装置が提供されている。
【００１３】
なお、本発明によれば、上記の電子装置において、前記筐体内に搭載された前記電子モジュール、及び、それと一体の冷却ジャケットは、それぞれ、電気的な接続手段と流体（液）的な接続手段とを、同じ方向に備えており、あるはい、互いに隣接した位置に配置されている。
【００１４】
さらに、本発明によれば、上記の電子装置において、前記筐体内には、さらに、前記電子モジュールを当該装置に電気的に接続するための共通配線基板と、前記冷却ジャケットを流体的に接続可能なヘッダ部とを設けてもよく、更には、前記冷却ジャケットと前記ヘッダ部との間の流体的な接続手段を、その挿抜により開閉可能な液コネクタにより構成することが好ましい。
【００１５】
また、本発明によれば、やはり、上記の目的を達成するため、筐体内に発熱素子を搭載した電子モジュールと、冷却液の液駆動手段と、当該冷却液との熱交換を行なう熱交換器と、当該熱交換器に冷却風を送風するファンとを収納した電子装置であって、前記電子装置は、その内部に当該冷却液の流路が形成された冷却ジャケットをその筐体内に予め備えており、前記電子モジュールは、前記電子装置内において搭載される際、当該冷却ジャケットと一体に搭載されるように構成されている電子装置が提供されている。
【００１６】
なお、本発明では、上記の電子装置において、前記筐体内には、さらに、複数の前記電子モジュールを当該装置に電気的に接続するための共通配線基板と、複数の前記冷却ジャケットと予め流体的に接続されたヘッダ部とを設けている。
【００１７】
また、本発明によれば、やはり上記の目的を達成するため、発熱素子を搭載しかつ冷却ジャケットを一体に備えた電子モジュールを内部に着脱可能であり、かつ、冷却液の液駆動手段と、当該冷却液との熱交換を行なう熱交換器と、当該熱交換器に冷却風を送風するファンとを、その内部に収納する電子装置用の筐体であって、更に、その内部には、前記電子モジュールの電気的な接続を行なうための共通配線基板と、当該電子モジュールに一体に備えられた前記冷却ジャケットとの流体的な接続を行なうためのヘッダ部とを備えている電子装置用の筐体が提供される。
【００１８】
なお、本発明によれば、上記の電子装置用の筐体において、前記ヘッダ部は、前記冷却液の液駆動手段に接続され、さらには、前記ヘッダ部は、前記電子モジューの電気的な接続手段と、互いに隣接した位置に配置されている。または、前記ヘッダ部は、前記冷却ジャケットとの接続部を、その挿抜により開閉可能な液コネクタにより構成されている。
【００１９】
加えて、本発明によれば、やはり上記の目的を達成するため、発熱素子を搭載した電子モジュールを内部に着脱可能であり、かつ、冷却液の液駆動手段と、当該冷却液との熱交換を行なう熱交換器と、当該熱交換器に冷却風を送風するファンとを、その内部に収納する電子装置用の筐体であって、更に、その内部には、前記電子モジューの電気的な接続を行なう共通配線基板と、その内部に当該冷却液の流路が形成され、当該電子モジュールを搭載する際に熱的に接続される冷却ジャケットとを、その筐体内に予め備えている電子装置用の筐体が提供される。
【００２０】
なお、本発明によれば、上記の電子装置用の筐体において、さらに、ヘッダ部が設けられ、前記冷却ジャケットにが、当該ヘッダ部に複数接続されて設けられている。
【００２１】
そして、本発明によれば、やはり上記の目的を達成するため、電子装置の筐体内に着脱可能な電子モジュールであって、その表面上に発熱素子を搭載した基板と、そして、当該発熱素子と熱的に接続され、かつ、その内部に冷却液の流路が形成された冷却ジャケットとを一体に備えている電子モジュールが提供される。
【００２２】
なお、本発明によれば、上記の電子モジュールにおいて、さらに、前記電子モジュー及びそれと一体に備えた冷却ジャケットは、それぞれ、電気的な接続手段と流体的な接続手段とを、同じ方向に、互いに隣接した位置に備えている。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照しながら、詳細に説明を加える。
【００２４】
まず、添付の図１には、本発明の第１の実施の形態になる電子装置を示す。なお、本実施の形態では、本発明を、上述したネットワークシステム中で使用されるサーバー、特に、その内部に複数の高速かつ高性能なコンピュータ（電子モジュール）を複数内蔵した、所謂、ブレードサーバと呼ばれるものに適用した例を示す。しかしながら、本発明は、これのみに限定されるものでないことは、当業者であれば明らかであろう。
【００２５】
この図１にも示すように、この電子装置１は、例えば、鋼鈑やプラスチックにより、矩形等、所定の形状に形成された筐体（ハウジング）１００内に、複数の配線基板（電子モジュール）２、２…を搭載すると共に、制御用基板モジュール３、電源モジュール４等を搭載して構成される。そして、複数搭載された配線基板（電子モジュール）２、２…の各々の表面には、発熱素子であるＣＰＵ５、さらには、その他の複数の発熱素子６、７が、ハードディスク８等と共に搭載されている。すなわち、各配線基板（電子モジュール）２は、それぞれ、それ自体でコンピュータを構成しており、特に、サーバー等では、その筐体（ハウジング）１００内において、この各配線基板（電子モジュール）２を単位として、着脱や保守が行なわれる。
【００２６】
すなわち、上記の各配線基板（電子モジュール）２は、電気的な接続を行なうためのコネクタ９をその一端（図の右端）に備えており、このコネクタ９を共通配線基板１１のコネクタ１０に挿入（圧入）することによって、装置側の制御用基板モジュール３や電源モジュール４等との間で、必要な電気的接続が行われる。すなわち、この共通配線基板１１は、上記複数の配線基板（電子モジュール）２、２…、制御用基板モジュール３、そして、電源モジュール４等の間の相互電気的接続を行なうものである。
【００２７】
また、各配線基板（電子モジュール）２の他方の面（即ち、ＣＰＵ５やその他の発熱素子６、７の搭載面と反対側の面）には、液冷ジャケット１２が搭載されており、かつ、この液冷ジャケット１２とＣＰＵ５やその他の複数の発熱素子６とは、その間に、例えば熱伝導シートなどを介して、熱的に接続されている。なお、この液冷ジャケット１２には、液コネクタ１３が、基板（電子モジュール）２の電気的な接続を行なうためのコネクタ９と同様の位置（方向）、即ち、図の右端に設けられており、そして、この液コネクタ１３を他の液コネクタ１４に挿入（圧入）し、もって、以下に述べる液循環ループに対して着脱が可能な構造となっている。
【００２８】
液循環ループは、図示のように、例えば、冷却ファン１８、熱交換器１５、ポンプ等の液駆動手段１６、及び、ヘッダ１７等で構成されている。そして、このヘッダ１７には、図からも明らかなように、筐体１００内における複数の配線基板（電子モジュール）２、２…の搭載位置に対応して、上記の液コネクタ１４が、複数、取り付けられている。
【００２９】
次に、添付の図２により、上記の液冷ジャケット１２及びヘッダ１７部の断面図を示す。すなわち、液冷ジャケット１２は、例えば、銅やアルミニウム等の熱伝導性や加工性に優れた金属により、平板状に形成されており、その内部には、冷却液の流路２２が「コ」の字状に形成されており、さらに、流路２２内には、複数のフィン列１９が流路に沿って形成されている。そして、この液冷ジャケット１２の流路２２の流入口及び流出口には、以下の図３でその構造の一例を説明する液コネクタ１３ａ、１３ｂが取り付けられる。また、液冷ジャケット１２は、冷却液にもよるが、長期の使用による腐蝕を考慮した場合には、例えば、ステンレスのような耐腐蝕性に優れた材料により形成してもよい。
【００３０】
一方、ヘッダ１７は、その内部において、流入側２０と流出側２１との２つの部屋に分かれており、それぞれに、液コネクタ１４ａ、１４ｂが、上記複数の液冷ジャケット１２（配線基板２）の搭載位置に対応して設けられている。そして、このヘッダ１７により、液冷ジャケット１２内における冷却液の流路が、並列に、複数接続されることになる。すなわち、ヘッダ１７の液コネクタ１４ａ、１４ｂは、上記液冷ジャケット１２に設けられた液コネクタ１３ａ、１３ｂと接続され、そして、これら液コネクタ１３ａ、１３ｂと液コネクタ１４ａ、１４ｂとが接続されることにより、ヘッダ１７内の流路と液冷ジャケット１２内の流路が流体的に接続されることとなる。
【００３１】
なお、これらの液コネクタ１３ａ、１３ｂと液コネクタ１４ａ、１４ｂの内部には、オス側及びメス側双方にバルブが設けられており、液コネクタが接続されていない時には、バルブが閉止し、他方、これらが接続されると、双方のバルブが開放して冷却液を通流するようになる。これによれば、例えば、システムの作動時において、上記配線基板（電子モジュール）２の着脱を行っても、その着脱作業によって内部の冷却液が外部に漏れ出ることを防止することが可能となる。
すなわち、システムを停止させることなく、電子装置１内に実装されている配線基板（電子モジュール）の交換、増設、取り外し等を含むメンテナンスを、安全かつ容易に行うことが可能となる。なお、この時、配線基板（電子モジュール）２の挿抜時において、共通配線基板１１との電気的な接続／切断、更には、液冷ジャケット１２と液循環ループとの間の接続／切断とを、冷却液の漏れが無く、確実に実行することが可能となるよう、例えば、電気接続用のコネクタ９、１０、及び、液コネクタ１３、１４の有効嵌合長に裕度を持たせておくことが好ましい。
【００３２】
また、上記液冷ジャケット１２内部の流動抵抗が、液循環ループ内で最も大きくなるようにすることが好ましい。すなわち、液冷ジャケット１２内部の流動抵抗が、液循環ループ内全体の流動抵抗に対して支配的になるようにすることによれば、上記複数の液冷ジャケット１２、１２…へのそれぞれへの冷却液の流量配分を均等化し、もって、各々の配線基板（電子モジュール）２を均一に冷却することが可能となる。従って、配線基板（電子モジュール）２は、電子装置１の筐体１００内において、任意の場所に搭載することが可能となる。また、その他、配線基板（電子モジュール）２の電子装置１内での搭載数を検知するようにスイッチ等の検知手段を設け、その搭載数に応じ、上記ポンプ１６からの冷却液の排出流量、又は、上記ファン１８の冷却能力（例えば、回転数等）を制御するようにしてもよい。更には、上記ヘッダ１７内部において、その流入側２０と流出側２１との２つの部屋を接続するためのバイパス流路を設けておき、上記搭載数に応じ、このバイパス流路をバイパスする流量を制御する（例えば、流量可変バルブにより）ことによれば、配線基板（電子モジュール）の搭載数に拘わらず、各々の液冷ジャケットに供給される液量を、常に均一化する構造とすることも可能である。
【００３３】
また、添付の図３には、上記の液コネクタ１３、１４の詳細な構造が示されている。すなわち、これら液コネクタ１３、１４を構成する略円錐形状で、かつ、その先端に突起部１３１、１４１を有するバルブ本体１３２、１４２は、それぞれ、バネ１３３、１４３（これらバネの反発力は同じ）によってバルブシート１３４、１４４側に押圧されており、これにより、通常は、閉止状態となっている。一方、液コネクタ１３が液コネクタ１４に挿入（圧入）されると、双方のバルブ本体１３２、１４２は、その先端の突起部１３１、１４１により相互に押し合ってバランスし、もって、バルブシート１３４、１４４から離れ、すなわち、開放状態となる。なお、図中の符号１４５は、液コネクタ１３、１４の間を液密に封止するためのゴム製のＯリングである。
【００３４】
次に、上記にその構成を述べた電子装置において、上記の配線基板（電子モジュール）２、２…は、それぞれ、電子装置１に対して着脱が可能であり、かつ、その挿抜時において、各配線基板（電子モジュール）２は、共通配線基板１１との間の電気的な接続又は切断と共に、その液冷ジャケット１２と液循環ループとの流体的な接続又は切断が、同時に行われることとなる。なお、この液循環ループ内には、冷却液として、例えば、水もしくは不凍液（混合液）が封入されており、この冷却液は、ポンプ１６によって、液冷ジャケット１２と熱交換器１５との間で循環する。
【００３５】
すなわち、液冷ジャケット１２で吸熱された配線基板（電子モジュール）２の熱（ＣＰＵ５及びその他の発熱素子６の熱）は、筐体１００内に配置された熱交換器１５に輸送され、さらに、ファン１８によって外気に放熱される。なお、同時に、このファン１８の働きにより生じる電子装置１内での空気の流れが上記複数の配線基板（電子モジュール）２、２…の間を流れるようにし、もって、上記液冷ジャケット１２と熱的に接続されていない、例えば、その他の発熱素子７やハードディスク８等を、冷却されるようにすることも可能である。一方、この熱交換器１５で冷却された冷却液は、上記ポンプ１６の働きにより、再び、ヘッダ１７を介して各配線基板（電子モジュール）２に搭載された液冷ジャケット１２に送液される。なお、このポンプ１６は、高温に対して弱い場合には、熱交換器１５の下流側に設置されることが好ましい。
【００３６】
このように、上記の構成になる電子装置では、その内部に複数実装された配線基板（電子モジュール）２、２…の各々に搭載された発熱素子の熱を、熱交換器１５に集め、そして、ファン１８によりまとめて放熱する構造としているため、熱交換器１５のコンパクト化、及び／又は、冷却風の低風量化が図られることとなる。
【００３７】
次に、図４には、上記で説明した電子装置における液循環ループ部の変形例について、その詳細構造の一例を示す。なお、この図４に示す実施の形態では、上記図１における１台のポンプ１６を、複数台（本例では２台）搭載し、もって、所謂、冗長系を構成した例である。すなわち、それぞれのポンプ１６ａ、１６ｂは、バルブ内蔵の液コネクタ３２、３３を介して、ポンプ吸入側ヘッダ３４とポンプ吐出側ヘッダ３５に接続されており、もって、着脱が可能になっている。さらに、図示しないが、これら複数台のポンプ１６ａ、１６ｂへの給電用のコネクタについても、上記液コネクタと同様に、着脱可能とし、もって、液コネクタと給電用コネクタとを同時に着脱できるようにしてもよい。そして、上記ポンプ吸入側ヘッダ３４とポンプ吐出側ヘッダ３５は、それぞれ、熱交換器１５、及び、各配線基板に搭載された液冷ジャケットへの液供給用ヘッダ１７に接続されている。なお、これらの液コネクタ３２、３３も、上記と同様、そのオス側及びメス側共に、内部にバルブを有しており、液コネクタが接続されていない時は、バルブが閉止し、他方、接続されると双方のバルブが開いて冷却液が通流するようになる。
【００３８】
すなわち、かかる冗長系を構成する液循環ループ部によれば、１台のポンプが故障した場合など、１台のポンプが液循環ループから切り離された場合にも、冷却液が漏れることが無く、そのため、例えば、電子装置のメンテナンスの際などにおいても、システムを停止することなく、安全かつ容易に、ポンプの交換を行なうことが可能になる。
【００３９】
なお、上記液循環ループ内に封入する冷却液の液量は、循環に必要な量に加え、流路を構成する部材（例えば、ポンプ、液コネクタ、液冷ジャケット、ヘッダ、熱交換器、配管材、及び、それら同士の接続部）の表面から、長期間内に、蒸気として透過する液量を考慮する必要がある。すなわち、この透過液量に応じた内容積を有するリザーブタンクを、その流路中に設けることが必要となる。そこで、添付の図５に示すように、例えば、ポンプ吸入側のヘッダ３４の内容積を大きくすることによって、ヘッダ３４をリザーブタンクと兼用してもよい。なお、その際、リザーブタンクを兼ねたポンプ吸入側のヘッダ３４は、冷却液３６の透過により空気がヘッダ内上部に溜まるので、図示のように、ポンプ１６ａ、１６ｂとの接続は、ヘッダ３４内の出来るだけ低い位置で行うことが望ましい。
【００４０】
また、添付の図６にも示すように、上記液循環ループを構成するポンプ１６ａ、１６ｂ、熱交換器１５、ヘッダ３４、３５、及び、ファン１８については、これらをユニット化し（１つのユニット３７）、もって、バルブ内蔵の液コネクタ３８ａ、３８ｂ、３９ａ、３９ｂを介して、ヘッダ１７に対して着脱可能な構造とすることも可能である。なお、これらの液コネクタ３８ａ、３８ｂ、３９ａ、３９ｂも、上記と同様に、液コネクタが接続されていない時には、内部のバルブが閉止し、他方、接続されると双方のバルブが開いて冷却液が通流するものである。すなわち、このような構成によれば、液循環ループの熱交換部３７が、装置の筐体１００から容易かつ安全に着脱することができ、もって、装置の保守性が向上するという効果を発揮する。
【００４１】
更に、添付の図７には、本発明になる電子装置における液冷構造を採用して複数の電子モジュールをその内部に実装した、ブレードサーバの全体構成を示す。なお、この図においても、上記図１に示した実施の形態と同じ番号は、やはり同様の構成要素を示している。なお、この図７に示す実施の形態においては、上述した液冷式の配線基板（電子モジュール）に対応する複数の配線基板（電子モジュール）６０、６０…に加え、空冷式の配線基板６１、６１…をも混在して、多数実装したものである。
【００４２】
図において、熱交換器１５は、装置の筐体１００内において、斜めに配置されており、これにより入気側と排気側の空間を形成する。すなわち、空気は、冷却ファン１８の働きにより、図中に矢印４０〜４３で示されるように、装置筐体１００の前面、側面、底面付近などに形成された図示しない複数のスリットを通して、外部から装置の筐体１００内部に入気し、上記液冷式の配線基板（電子モジュール）６０、６０…を集中的かつ高効率に冷却するための熱交換器１５を通過した後、背面から排気される。
【００４３】
一方、他の冷却ファン４４も設けられており、これらのファン４４により前面から入気した空気は、主に、空冷式の配線基板６１、６１…間の空間を流れ、もって、これら空冷式の配線基板上に搭載された発熱部品を直接冷却する。
【００４４】
また、この実施の形態では、上記ファン１８及びポンプ１６も、複数台設置されており、これにより、上記で説明した冗長系が構成されている。すなわち、これにより、故障やメンテナンス時においても、システムを停止することなく交換を可能としている。なお、この実施の形態では、これらファン１８やポンプ１６の交換は、装置の背面側（図の左側）から可能となっている。また、この実施の形態では、液循環流路内の流速の最も遅くなる部分、具体的には、ポンプ１６の流入側ヘッダ部３４、３５には、フィルタが設けられている。加えて、この実施の形態では、その電源モジュール４及び制御用基板モジュール３についても、やはり、複数台搭載しており、もって、冗長系が構成されている。
【００４５】
また、特に、上記図７の下部の（Ｃ）には、図７中央部のＡ−Ａ断面である、すなわち、上述したヘッダ１７とその液コネクタ１４ａ、１４ｂ、共通配線基板１１とその電気的なコネクタ１０の配置関係が示されている。すなわち、この図からも明らかなように、液コネクタ１４ａ、１４ｂは、それぞれ、対応する電気的なコネクタ１０に近接（隣接）して、均等に配置されている。これによれば、装置の筐体１００内には、上記した水冷式の配線基板（電子モジュール）あるいは空冷式の配線基板６１を、適宜、自在な位置に、混在して実装することが可能な構造となっている。なお、一般的には、高性能・高速で高温の発熱を伴うＣＰＵ等については、水冷式の配線基板（電子モジュール）６０に搭載し、他方、かかる高温の発熱を伴わないＣＰＵ等については、空冷式の配線基板６１に搭載することとなる。すなわち、かかる構成によれば、搭載する電子モジュールの発熱容量に対応して、その冷却方式を液冷又は空冷のいずれをも選択することが可能となり、比較的狭い装置の筐体内においても、効率的な実装が可能となる。また、上記の空冷式の配線基板６１には、さらに、放熱板５２を設置してもよい。
【００４６】
更に、添付の図８には、上記の実施の形態における、特に、水冷式の配線基板（電子モジュール）２と、その周辺部の詳細が示されている。すなわち、上記と同様、水冷式の配線基板（電子モジュール）２の一方の面には、液冷ジャケット１２が熱的に接続されて接触されており、そして、この液冷ジャケット１２の一端には、液コネクタ１３ａ、１３ｂが取り付けられており、その先端には、それぞれ、テーパ部（面）１３１が形成されている（なお、ヘッダ１７側の液コネクタ１４ａ、１４ｂにも、同様に、テーパ部（面）１４１を形成することが好ましい）。また、配線基板２側には、やはり、電気コネクタ９が取り付けられ、そして、更に、この実施の形態では、上記電気コネクタ９に隣接して、ガイドピン５３が植立されている。すなわち、かかる構成によれば、水冷式の配線基板（電子モジュール）２をその液冷ジャケット１２と共に、共通配線基板１１上の電気コネクタ１０及びヘッダ１７の液コネクタ１４へ挿入（圧入）する際、上記ガイドピン５３やテーパ部（面）１３１の働きにより、寸法誤差の吸収、配線基板の位置ズレの矯正が行われ、もって、電気的かつ流体的にも確実でスムーズな接続が得られることとなる。
【００４７】
なお、水冷式の配線基板（電子モジュール）２を接続する場合、その一面側に既に接続された液冷ジャケット１２には、予め冷却液を封入しておき、これにより、形成される液循環ループの流路中に空気が入らないようにすることが好ましい。
【００４８】
また、上記の水冷式の配線基板（電子モジュール）２を、その液冷ジャケット１２と共に、共通配線基板１１の電気コネクタ１０とヘッダ１７の液コネクタ１４へ接続又は切断する順序については：（１）挿入時は、電気側が先に接続され、脱抜時は、液側が先に切断される（例えば、接続が有効になるまでの電気、液コネクタのオスとメス間の距離を、電気側の方が短くなるようにする）、あるいは、（２）挿入時は、液側が先に接続され、脱抜時は、電気側が先に切断される（例えば、接続が有効になるまでの電気、液コネクタのオスとメス間の距離を、液側の方が短くなるようにする）ことが考えられる。
【００４９】
なお、前者（１）の場合のメリットとしては、例えば、配線基板（電子モジュール）２上に搭載した回路（例えば、ＣＰＵ等）を起動し、自身に冷却液が流れているかをセンシングし、もしも流れていなければ装置本体側（例えば、図７の制御用基板モジュール３）に信号を送り、配線基板２が立ち上がらないようにすることが出来る。他方、後者（２）のメリットとしては、配線基板（電子モジュール）２内の冷却液の循環が安定し、冷却能力が確保された後に配線基板２の回路を起動（発熱）することが出来る。なお、脱抜時には、発熱が停止した後に、液流路が切断されることとなる。
【００５０】
また、液コネクタの流入側と流出側の接続順序については、例えば、配線基板２を挿入時には、液冷ジャケット１２から流出する側が先に接続され、他方、脱抜時には、流入する側が先に切り離されるように構成してもよい。なお、かかる構成によるメリットとしては、液冷ジャケット内に圧力がかかる時点（即ち、流入側の液コネクタが接続された時点）で、常に、流出側の液コネクタが接続されていることにより、冷却液の外部への液漏れから確実に回避することが可能となる。
【００５１】
加えて、配線基板２上に搭載されるＣＰＵは、液冷ジャケット内の流路の上流側に相当する位置に設置されることが、低温の冷却液で効果的な冷却が出来ることからも、好ましい。また、電気コネクタは、冷却液が漏れた場合でも、配線基板上に搭載された電気回路にかからないようにするため、液コネクタの上側に配置されることが好ましい。更に、配管流路は、その内部に充填・封入される冷却液の長期間の使用における透過を考慮し、可能な限り、フレキシブルチューブではなく、金属配管により構成することが望ましい。また、金属配管同士の接続は、上記図８にも示すように、金属配管５４、５５のそれぞれの端部を突き合わせ、両者の突合せ部にフレキシブルチューブを被せることにより行なうことが好ましい。これにより、内部に充填・封入した冷却液の透過を少なくできると共に、その接続部に柔軟性を持たせることが出来る。
【００５２】
さらに、添付の図９には、上記液冷ジャケット１２内部の詳細な構造が示されている。なお、この例でも、上記図２に示したものと同様、銅やアルミニウム等の熱伝導性や加工性に優れた金属や、ステンレスのような耐腐蝕性に優れた金属により、平板状に形成されており、その内部には、冷却液の流路が形成され、さらに、流路内には複数のフィン列１９が流路に沿って形成されている。しかしながら、この実施の形態では、液冷ジャケット１２内に形成される流路は、下流側に行く程、その位置が上方になるように形成され、かつ、その内部のフィン列１９についても、やはり、下流側程、その位置が上方になるように傾けて形成されている。さらに、その内部には、堰５７が設けられており、これにより、その内部に空気５８が混入しても、確実に液冷ジャケット上部５８（放熱に寄与しない部分）に溜まるようになっている。
【００５３】
他方、内部の冷却液の液面５９は、この堰５７の上端以下に低下することはなく、それ以上の空気が混入した場合には、この液冷ジャケット１２から外部へ排出されることになる。従って、何等かの原因により液冷ジャケット１２内に空気が混入したとしても、液冷ジャケットの放熱に寄与する部分に空気が留まることは無く、よって、内部への空気の混入によって液冷ジャケットの放熱性能が低下することは無くなるという効果を達成する。
【００５４】
以上に説明した本発明になる電子装置、及び、そのための筐体、さらには、それに好適な構成の電子モジュール（配線基板）によれば、電子モジュール（配線基板）を電子機器本体に挿抜する際、機器本体との電気的な接続／切断と共に、機器本体の筐体内に設けられた液冷システム（冷却液循環ループ）との間でも、やはり、熱（流体）的な接続／切断が同時に行われるため、機器の動作中であってもシステムを停止させることなく、配線基板の着脱が可能となる。なお、この時、電子モジュール（配線基板）と液冷システムとの接続は、上述したバルブ内蔵の液コネクタを介して行なわれることから、内部に封入した冷却液を外部に漏出させることなしに、安全かつ簡単に着脱することが可能となる。
【００５５】
続いて、添付の図１０には、本発明の他の実施の形態になる電子装置を示す。
なお、図からも明らかなように、この他の実施の形態になる電子装置は、上記図１に示した実施の形態と同様な構成ではあるが、しかしながら、特に、配線基板と液循環ループとの熱接続方式において異なっている。
【００５６】
すなわち、この他の実施の形態になる電子装置１の筐体１００内には、各配線基板（電子モジュール）２の搭載位置に対応して、予め、複数の液冷プレート２３、２３…が設置されている。すなわち、上記図１に示した実施の形態における液冷ジャケット１２に対応して、複数の液冷プレート２３、２３…が、予め、筐体１００内に設けられており、各配線基板（電子モジュール）２は、これら液冷プレート２３に熱的に接続されるように搭載されることとなる。
【００５７】
なお、各液冷プレート２３には、やはり、その内部に流路が形成されており、かつ、予め、ヘッダ１７に固定されており、もって、液循環ループの一部を構成している。これら複数の液冷プレート２３の流路は、やはり、互いに並列になるように接続されており、そのため、内部に封入された冷却液は、上記ヘッダ１７の流出側２１（図２を参照）から液冷プレート２３内に供給された後、再びヘッダ１７の流入側２０（図２を参照）へ戻り、もって、冷却液が循環して通流することとなる。
【００５８】
また、各配線基板２には、さらに、基板上に搭載された発熱素子５、６と熱的に接続された、例えば、銅やアルミニウム等の熱伝導性に優れた金属板からなる熱伝導板２４が搭載されている。これらの配線基板２は、電子機器装置１内に着脱が可能であり、すなわち、図示のように、その電気接続用のコネクタ９を、共通配線基板１１の電気接続用のコネクタ１０へ挿入することによって電気的接続を行なうと同時に、その熱伝導板２４を液冷プレート２３と接触し、もって、液循環ループとの熱的な接続が行われる。
【００５９】
図１１には、上記図１０に示した実施の形態における各配線基板の熱的な接続部分の詳細を示す。すなわち、上記の熱伝導板２４は、ＣＰＵ等の発熱素子５、６との間で、熱伝導シート２７を介して熱的に接続される。そして、これら発熱素子５、６の熱は、上記熱伝導板２４に熱伝導された後、その熱伝導板２４の内部で広がり、さらに、上記の液冷プレート２３との接触を介して、液冷プレート２３内の冷却液に伝導される。すなわち、この実施の形態になる冷却構造によっても、発熱素子で発生された熱は、熱伝導板２４の内部で熱拡散してから上記液冷プレート２３と接触するため、やはり、広い面積で熱の伝達が行なわれ、そのため、効率のよい冷却が達成される。
【００６０】
なお、図中の符号２６は、装置の筐体１００内に予め固定されて設けられた固定壁２６である。すなわち、この他の実施の形態になる冷却構造では、配線基板２を電子機器装置１内に挿入して接続した後、この固定壁２６と液冷プレート２３との間にテーパ部材２５を挿入することが好ましい。これによれば、挿入したテーパ部材２５が、液冷プレート２３を熱伝導板２４側へ押し付けることによって、これらの間の接触が、換言すれば、熱的な接続が良好になる。すなわち、小さい熱抵抗によって両者を熱的に接続することが可能になる。なお、このテーパ部材２５は、例えば、配線基板２の着脱時のアクションと連動して挿入、解除される機構として設けてもよい。これによれば、配線基板２の電気接続用コネクタ９を、共通配線基板の電気接続用コネクタ１０へ、電気的に接続すると同時に、液冷プレート２３と熱伝導板２４との接触及び押圧が、ワンアクションで可能になることとなる。さらに、必要に応じて、熱伝導性グリース、あるいは、熱伝導性シートを、上記液冷プレート２３と熱伝導板２４との間に介在させてもよい。
【００６１】
次に、添付の図１２には、上記図１０及び図１１で示した構成の液冷プレートと熱伝導板との接触構造の、他の実施の例を示す。この例では、液冷プレート２３と熱伝導板２４の接触部の双方に、互いにかみ合うフィン２８、２９を形成している。すなわち、液冷プレート２３と熱伝導板２４との間の接触面積を大きくして、これらの間の接触熱抵抗を小さくすることができる。
【００６２】
更に、添付の図１３には、上記した熱伝導板の、更にその他の構造の例を示す。図からも明らかなように、この例では、熱伝導板３０の一方の表面に、さらにヒートパイプ３１を取り付け、もって、その表面に接触される発熱素子５の熱を、この熱伝導板３０の面方向への拡散を促進するように構成したものである。すなわち、かかる構成によれば、熱伝導板３０は、熱がその面方向に広がった広い面により、液冷プレート２３と接触する。これにより、液冷プレート２３に効率よく熱を伝えることが可能となる。
【００６３】
なお、ヒートパイプ３１の熱伝導板３０への取り付け方法の一例としては、図示の構造に代え、例えば、熱伝導板３０にＵ字状の溝を設け、溝内にヒートパイプを固定する等の方法がある。なお、必要なヒートパイプ３１の本数は、発熱素子５の発熱量に応じて決まる。
【００６４】
最後に、添付の図１４には、上記図１０に示した実施の形態の変形例を示す。
すなわち、この図１４の構成は、基本的には、上記上記図１０ものと同様であるが、しかしながら、装置の筐体１００内に挿入して搭載される配線基板２には、片面だけではなく、その両面に、発熱素子５、６が搭載されている。そして、この発熱素子を両面に搭載した配線基板２が、上記の熱伝導板３０を介することなく、直接、液冷プレート２３に熱的に接続されている。すなわち、かかる構成によれば、一つの液冷プレート２３で、その両面に配置された２枚の配線基板２を冷却することが可能となり、特に、装置筐体内の狭い空間での配置に好適である。あるいは、ここでも、上記と同様に、液冷プレート２３の両面に配置された２枚の配線基板２との間に、熱伝導板３０を介在させることも可能である。
【００６５】
以上に説明した本発明になる電子装置、及び、その筐体によれば、発熱する電子素子を搭載した配線基板を電子機器本体に挿抜する場合、機器本体に予め設けられ、かつ、機器本体内に設けられた液冷システム（冷却液循環ループ）と接続された液冷プレート２３との間で、熱的に接続／切断が行なわれるるため、機器の動作中であってもシステムを停止させることなく配線基板の着脱が可能である。なお、この実施の形態では、上記の液冷プレート２３は、機器本体内に設けられた液冷システム（冷却液循環ループ）との間で予め接続されていることから、配線基板の挿抜時に内部に封入した冷却液を外部に漏出することはなく、より安全に、電子装置への電子モジュールの着脱を簡単に行なうことが可能となる。
【００６６】
【発明の効果】
以上に詳述したように、本発明によれば、電子モジュール（配線基板）を電子機器本体に挿抜する際、簡単な作業により、機器本体との電気的な接続／切断と共に、機器本体の筐体内に設けられた液冷システム（冷却液循環ループ）との間の熱的な接続／切断が可能であることから、機器の動作中であってもシステムを停止させることなく、上記電子モジュール（配線基板）の着脱が可能となり、もって、電子機器の増設や保守等の作業を容易にすると共に、電子機器のための高信頼で高効率の液冷システムを提供することが可能となるという、極めて優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態になる電子装置の詳細な内部構造を示すための上面図である。
【図２】上記電子装置における液冷ジャケット及びヘッダ部の詳細構造を示す断面図である。
【図３】上記電子装置における液冷ジャケット及びヘッダ部における液コネクタの構造の一例を示す一部断面を含む斜視図である。
【図４】上記電子装置における液循環ループ部の変形例の詳細構造を示す一部拡大状面図である。
【図５】上記図４に示した液循環ループ部における、動作原理を説明するための図である。
【図６】上記本発明の実施の形態になる電子装置の変形例を示す上面図である。
【図７】上記本発明の実施の形態になる電子装置の、更に他の変形例を示すための、側面図、上面図、及びＡ−Ａ断面図である。
【図８】上記図７に示した実施の形態における、水冷式の配線基板とその周辺部の詳細構造を示す、一部断面を含む拡大図である。
【図９】上記図７に示した実施の形態における、液冷ジャケットの内部詳細構造を示す断面図である
【図１０】本発明の他の実施の形態になる電子装置の詳細な内部構造を示すための上面図である。
【図１１】上記他の実施の形態になる電子装置における各配線基板の熱的な接続部分の詳細を示すための拡大図である。
【図１２】上記図１０及び図１１に示した構成の液冷プレートと熱伝導板との接触構造の、他の例を示す上面図である。
【図１３】上記図１０及び図１１で示した構成の液冷プレートと熱伝導板との接触構造の、更にその他の構造の例を示す側面図及び上面図である。
【図１４】上記図１０に示した実施の形態の変形例を示す上面図である。
【符号の説明】
１電子装置
２配線基板（電子モジュール）
５ＣＰＵ
９、１０コネクタ
１１共通配線基板
１２液冷ジャケット
１３、１４液コネクタ
１５熱交換器
１６液駆動手段
１７ヘッダ
１８ファン
２３液冷プレート
２４熱伝導板
１００筐体[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid-cooled cooling structure suitable for an electronic device having a structure in which a plurality of semiconductor devices with high-temperature heat generation, such as a CPU, are mounted. The present invention relates to an electronic device arranged in the electronic device, a housing for the device, and a structure of an electronic module suitable for the cooling structure.
[0002]
[Prior art]
In recent years, in electronic devices, the heat generation of semiconductor devices has been increasing steadily due to the higher performance thereof. Therefore, a high-performance cooling method is required. For example, in a server used in a network system, a plurality of so-called electronic modules in which a CPU and its peripheral devices are mounted on a single wiring board are arranged and housed in a housing thereof. For this reason, in particular, heat generation inside the electronic device is increasing due to a plurality of electronic modules mounted with a CPU or the like, which has a remarkably high speed and high performance. Therefore, a highly reliable and high-performance cooling device and method for efficiently cooling such an electronic module, which is a heating element in the device, are strongly desired.
[0003]
In the prior art, for example, in Patent Document 1 below, as a high-performance cooling device, a large number of wiring boards each having a heat-generating semiconductor element mounted on its surface are stacked and arranged in a housing of the device. It has already been known that a flat header is attached to a semiconductor element which is a heating element, and that the header is further cooled by circulating a cooling liquid between the heating element and the heat exchanger via a flexible tube or the like. I have.
[0004]
In addition, for example, in Patent Document 2 below, a flexible structure including a heat receiving header, a heat radiation header, a flexible tube, and the like as a highly reliable and high performance liquid cooling device particularly in a portable electronic device (notebook personal computer). A device employing the heat transport device is already known.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-6-266474 (FIGS. 1, 2 and 4)
[0006]
[Patent Document 2]
JP-A-7-142886 (FIGS. 1, 2, and 4)
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the prior arts already known from the above-mentioned patent documents, in each case, the coolant is connected between the heat generating element and the heat exchanger via a flexible tube or the like crawling on a wiring board on which the heat generating electronic components are mounted. It has a structure of circulating between the wiring boards, and sufficient consideration has not been given to the attachment and detachment of the wiring board.
[0008]
That is, when the wiring board on which the heat-generating electronic component is mounted is attached to and detached from the electronic device housing, the electric connection and the connection with the heat-radiating path (coolant pipe) of the heat-generating electronic component are made at the same time. Although it is desired to perform the operation simply, however, the above-mentioned conventional technology does not take any consideration into a structure for realizing such a request. For this reason, in a server or the like used in a network system, there is a problem that it is not possible to safely attach and detach a wiring board that needs to be replaced in a housing thereof, particularly during operation of the electronic device. Further, in such an electronic device, it may be necessary to newly add an electronic module which is a wiring board on which heat-generating electronic components are mounted, as necessary.
[0009]
Further, even when a failure occurs in a wiring board mounted in the electronic device or a component constituting the cooling liquid circulation system, etc., the wiring board having the failure and the configuration of the liquid circulation system also have a problem. Parts need to be replaced, however, in the prior art described above, no consideration was given to a structure suitable for enabling maintenance work without stopping the system.
[0010]
In view of the above, in the present invention, an electronic device having a liquid cooling structure capable of facilitating operations such as addition and maintenance of an electronic module in an electronic device, particularly in view of the above-described problems in the related art. Further, the present invention provides a structure of a housing for such a device and an electronic module suitable for such a structure.
[0011]
More specifically, as will be apparent from the following description, according to the present invention, when attaching and detaching a wiring board (electronic module) in an electronic device, for example, a component constituting a cooling liquid circulation system Liquid leaks, etc., can be reliably prevented, and electrical and liquid (thermal) attachment / detachment of the wiring board (electronic module) can be performed with a simple operation. An electronic device provided with a liquid cooling system, a structure of a housing for such a device, and an electronic module suitable for such a structure are provided.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the present invention, first, an electronic module having a heating element mounted in a housing, a liquid drive unit for a coolant, and a heat exchanger for performing heat exchange with the coolant, An electronic device containing a fan that sends cooling air to the heat exchanger, wherein the electronic module integrally includes a cooling jacket in which a flow path of the cooling liquid is formed, and The electronic device is provided with means for detachably mounting an electronic module integrally provided with the cooling jacket in the housing.
[0013]
According to the present invention, in the above electronic device, the electronic module mounted in the housing and the cooling jacket integrated with the electronic module are each provided with an electrical connection unit and a fluid (liquid) connection unit. And in the same direction, and are arranged at positions adjacent to each other.
[0014]
Furthermore, according to the present invention, in the electronic device described above, the common wiring board for electrically connecting the electronic module to the device and the cooling jacket can be fluidly connected in the housing. It is preferable that a fluid connection means between the cooling jacket and the header portion is constituted by a liquid connector which can be opened and closed by inserting and removing the cooling jacket and the header portion.
[0015]
According to the present invention, in order to achieve the above object, an electronic module having a heating element mounted in a housing, a liquid drive unit for a coolant, and a heat exchanger for exchanging heat with the coolant are also provided. And a fan for sending cooling air to the heat exchanger, wherein the electronic device is provided with a cooling jacket in which the flow path of the cooling liquid is formed in its housing in advance. An electronic device is provided, wherein the electronic module is configured to be mounted integrally with the cooling jacket when mounted in the electronic device.
[0016]
According to the present invention, in the above electronic device, the casing further includes a common wiring board for electrically connecting the plurality of electronic modules to the device, and a plurality of the cooling jackets. And a header connected to the header.
[0017]
Further, according to the present invention, in order to achieve the above object, an electronic module equipped with a heating element and integrally provided with a cooling jacket can be detachably mounted inside, and a liquid driving means for a cooling liquid, A heat exchanger for performing heat exchange with the coolant, and a fan for blowing cooling air to the heat exchanger, a housing for an electronic device that houses therein, and further, inside thereof, An electronic device comprising: a common wiring board for electrically connecting the electronic module; and a header for fluidly connecting to the cooling jacket provided integrally with the electronic module. An enclosure is provided.
[0018]
According to the present invention, in the electronic device casing described above, the header portion is connected to a liquid drive unit for the coolant, and further, the header portion is electrically connected to the electronic module. Means and adjacent to each other. Alternatively, the header portion is constituted by a liquid connector that can open and close a connection portion with the cooling jacket by inserting and removing the connection portion.
[0019]
In addition, according to the present invention, in order to achieve the above object, an electronic module equipped with a heating element can be detachably mounted inside, and a liquid drive unit for a coolant and heat exchange between the coolant and the coolant can be achieved. And a fan for sending cooling air to the heat exchanger, and a housing for an electronic device that houses the heat exchanger. An electronic device in which a common wiring board for connection and a cooling jacket in which a flow path of the cooling liquid is formed and which is thermally connected when mounting the electronic module are provided in the housing in advance. Is provided.
[0020]
According to the present invention, in the electronic device housing described above, a header portion is further provided, and a plurality of the cooling jackets are provided so as to be connected to the header portion.
[0021]
Further, according to the present invention, in order to achieve the above object, an electronic module detachable in a housing of the electronic device, a substrate having a heating element mounted on a surface thereof, and the heating element There is provided an electronic module that is integrally provided with a cooling jacket that is thermally connected and has a coolant flow path formed therein.
[0022]
According to the present invention, in the electronic module described above, the electronic module and the cooling jacket integrally provided with the electronic module respectively connect the electrical connection means and the fluid connection means in the same direction with each other. Provided in an adjacent position.
[0023]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0024]
First, FIG. 1 shows an electronic device according to a first embodiment of the present invention. In the present embodiment, the present invention relates to a server used in the above-described network system, in particular, a so-called blade server in which a plurality of high-speed and high-performance computers (electronic modules) are incorporated. Here is an example applied to what is called: However, it will be apparent to one skilled in the art that the invention is not so limited.
[0025]
As shown in FIG. 1, the electronic device 1 includes a plurality of wiring boards (electronic modules) in a housing (housing) 100 formed into a predetermined shape such as a rectangle by using steel plate or plastic, for example. , And a control board module 3, a power supply module 4, and the like. On the surface of each of the plurality of mounted wiring boards (electronic modules) 2, 2,..., A CPU 5, which is a heating element, and other heating elements 6, 7, together with a hard disk 8, etc., are mounted. I have. That is, each wiring board (electronic module) 2 constitutes a computer by itself, and in particular, in a server or the like, each wiring board (electronic module) 2 As a unit, attachment / detachment and maintenance are performed.
[0026]
That is, each of the wiring boards (electronic modules) 2 includes a connector 9 for making an electrical connection at one end (right end in the drawing), and inserts the connector 9 into the connector 10 of the common wiring board 11. By performing (press-fitting), necessary electrical connection is made between the control-side substrate module 3 and the power supply module 4 on the apparatus side. That is, the common wiring board 11 performs mutual electrical connection among the plurality of wiring boards (electronic modules) 2, 2,..., The control board module 3, the power supply module 4, and the like.
[0027]
A liquid cooling jacket 12 is mounted on the other surface of each wiring board (electronic module) 2 (that is, the surface opposite to the mounting surface of the CPU 5 and the other heating elements 6 and 7), and The liquid cooling jacket 12 and the CPU 5 and the other plurality of heating elements 6 are thermally connected therebetween, for example, via a heat conductive sheet or the like. The liquid cooling jacket 12 is provided with a liquid connector 13 at the same position (direction) as the connector 9 for electrically connecting the substrate (electronic module) 2, that is, at the right end in the drawing. Then, the liquid connector 13 is inserted (press-fitted) into another liquid connector 14, so that the liquid connector 13 can be attached to and detached from a liquid circulation loop described below.
[0028]
As shown, the liquid circulation loop includes, for example, a cooling fan 18, a heat exchanger 15, a liquid driving unit 16 such as a pump, a header 17, and the like. As shown in the figure, the header 17 includes a plurality of the liquid connectors 14 corresponding to the mounting positions of the plurality of wiring boards (electronic modules) 2, 2,. Installed.
[0029]
Next, a sectional view of the liquid cooling jacket 12 and the header 17 is shown in FIG. That is, the liquid cooling jacket 12 is formed in a flat plate shape from a metal having excellent thermal conductivity and workability, such as copper or aluminum, and a cooling liquid flow path 22 is provided inside the liquid cooling jacket 12. , And a plurality of fin rows 19 are formed in the flow path 22 along the flow path. Then, liquid connectors 13a and 13b, whose structure is described below with reference to FIG. 3, are attached to the inflow port and the outflow port of the flow path 22 of the liquid cooling jacket 12, for example. The liquid cooling jacket 12 may be formed of a material having excellent corrosion resistance, such as stainless steel, in consideration of corrosion due to long-term use, although it depends on the cooling liquid.
[0030]
On the other hand, the header 17 is internally divided into two rooms, an inflow side 20 and an outflow side 21, and the liquid connectors 14a and 14b are respectively provided with the plurality of liquid cooling jackets 12 (wiring board 2). It is provided corresponding to the mounting position. The header 17 connects a plurality of coolant flow paths in the liquid cooling jacket 12 in parallel. That is, the liquid connectors 14a and 14b of the header 17 are connected to the liquid connectors 13a and 13b provided on the liquid cooling jacket 12, and the liquid connectors 13a and 13b are connected to the liquid connectors 14a and 14b. Accordingly, the flow path in the header 17 and the flow path in the liquid cooling jacket 12 are fluidly connected.
[0031]
The liquid connectors 13a and 13b and the liquid connectors 14a and 14b are provided with valves on both the male side and the female side. When the liquid connectors are not connected, the valves are closed. When these are connected, both valves will open and allow the coolant to flow. According to this, for example, even when the wiring board (electronic module) 2 is attached and detached during the operation of the system, it is possible to prevent the internal coolant from leaking to the outside by the attaching and detaching work. .
That is, it is possible to safely and easily perform maintenance including replacement, addition, and removal of a wiring board (electronic module) mounted in the electronic device 1 without stopping the system. At this time, when the wiring board (electronic module) 2 is inserted and removed, electrical connection / disconnection with the common wiring board 11 and further connection / disconnection between the liquid cooling jacket 12 and the liquid circulation loop are performed. For example, the effective fitting lengths of the connectors 9 and 10 for electrical connection and the liquid connectors 13 and 14 have a margin, for example, so that the coolant can be surely executed without leakage of the coolant. Is preferred.
[0032]
Further, it is preferable that the flow resistance inside the liquid cooling jacket 12 is maximized in the liquid circulation loop. That is, by making the flow resistance inside the liquid cooling jacket 12 dominant with respect to the flow resistance throughout the liquid circulation loop, the flow resistance to each of the plurality of liquid cooling jackets 12, 12,. The distribution of the flow rate of the coolant is equalized, so that each wiring board (electronic module) 2 can be cooled uniformly. Therefore, the wiring board (electronic module) 2 can be mounted at an arbitrary position in the housing 100 of the electronic device 1. In addition, a detecting means such as a switch is provided so as to detect the number of the wiring boards (electronic modules) 2 mounted in the electronic device 1, and the discharge flow rate of the cooling liquid from the pump 16, Alternatively, the cooling capacity (for example, the number of revolutions) of the fan 18 may be controlled. Further, inside the header 17, a bypass flow path for connecting the two chambers of the inflow side 20 and the outflow side 21 is provided, and the flow rate bypassing this bypass flow path is determined according to the number of mounted units. According to the control (for example, by using a variable flow rate valve), the structure may be such that the amount of liquid supplied to each liquid cooling jacket is always made uniform regardless of the number of mounted wiring boards (electronic modules). It is possible.
[0033]
FIG. 3 shows the detailed structure of the liquid connectors 13 and 14 described above. That is, the valve bodies 132 and 142 having the substantially conical shape and constituting the liquid connectors 13 and 14 and having the protruding portions 131 and 141 at the ends thereof are springs 133 and 143, respectively (the repulsive forces of these springs are the same). Is pressed to the valve seats 134 and 144 sides, thereby normally being in a closed state. On the other hand, when the liquid connector 13 is inserted (press-fitted) into the liquid connector 14, the two valve bodies 132 and 142 are pressed against each other by the protruding portions 131 and 141 at the tips thereof to balance each other. 144, that is, open. Reference numeral 145 in the drawing denotes a rubber O-ring for liquid-tightly sealing the space between the liquid connectors 13 and 14.
[0034]
Next, in the electronic device described above, the wiring boards (electronic modules) 2, 2,... Can be attached to and detached from the electronic device 1, respectively. In the wiring board (electronic module) 2, the fluid connection or disconnection of the liquid cooling jacket 12 and the liquid circulation loop is performed simultaneously with the electrical connection or disconnection with the common wiring board 11. . In this liquid circulation loop, for example, water or an antifreeze liquid (mixed liquid) is sealed as a cooling liquid, and the cooling liquid is supplied between the liquid cooling jacket 12 and the heat exchanger 15 by a pump 16. Circulates in
[0035]
That is, the heat of the wiring board (electronic module) 2 absorbed by the liquid cooling jacket 12 (heat of the CPU 5 and other heating elements 6) is transported to the heat exchanger 15 disposed in the housing 100, and The heat is radiated to the outside air by the fan 18. At the same time, the flow of air in the electronic device 1 caused by the operation of the fan 18 is caused to flow between the plurality of wiring boards (electronic modules) 2, 2,. For example, it is also possible to cool other heating elements 7, hard disks 8, etc. which are not connected to each other. On the other hand, the cooling liquid cooled by the heat exchanger 15 is again sent to the liquid cooling jacket 12 mounted on each wiring board (electronic module) 2 via the header 17 by the operation of the pump 16. . In addition, when this pump 16 is weak to high temperature, it is preferable to install it downstream of the heat exchanger 15.
[0036]
As described above, in the electronic device having the above configuration, the heat of the heating elements mounted on each of the plurality of wiring boards (electronic modules) 2, 2,... Mounted therein is collected in the heat exchanger 15, and Since the heat is collectively released by the fan 18, the heat exchanger 15 can be made compact and / or the amount of cooling air can be reduced.
[0037]
Next, FIG. 4 shows an example of a detailed structure of a modification of the liquid circulation loop portion in the electronic device described above. Note that the embodiment shown in FIG. 4 is an example in which a plurality of pumps (two pumps in this example) in FIG. 1 are mounted to form a so-called redundant system. That is, the respective pumps 16a and 16b are connected to the pump suction side header 34 and the pump discharge side header 35 via the liquid connectors 32 and 33 with a built-in valve, so that the pumps 16a and 16b can be attached and detached. Further, although not shown, the connectors for supplying power to the plurality of pumps 16a and 16b are also detachable similarly to the liquid connector, so that the liquid connector and the power supply connector can be detached simultaneously. Is also good. The pump suction side header 34 and the pump discharge side header 35 are connected to the heat exchanger 15 and the liquid supply header 17 to the liquid cooling jacket mounted on each wiring board, respectively. The liquid connectors 32 and 33 also have valves inside both the male side and the female side as described above. When the liquid connectors are not connected, the valves are closed, and Then, both valves are opened to allow the coolant to flow.
[0038]
In other words, according to the liquid circulation loop portion constituting such a redundant system, even when one pump is disconnected from the liquid circulation loop, such as when one pump fails, the coolant does not leak, Therefore, for example, even during maintenance of the electronic device, the pump can be safely and easily replaced without stopping the system.
[0039]
In addition, the amount of the coolant to be sealed in the liquid circulation loop is not limited to the amount required for circulation, and may be a member constituting a flow path (eg, a pump, a liquid connector, a liquid cooling jacket, a header, a heat exchanger, a pipe It is necessary to consider the amount of liquid that permeates as vapor from the surface of the material and the connection between them) for a long time. That is, it is necessary to provide a reserve tank having an internal volume corresponding to the amount of the permeated liquid in the flow path. Therefore, as shown in the attached FIG. 5, for example, the header 34 may also be used as a reserve tank by increasing the internal volume of the header 34 on the pump suction side. At this time, in the header 34 on the pump suction side, which also serves as a reserve tank, air accumulates in the upper portion of the header due to the permeation of the cooling liquid 36, so that the connection with the pumps 16 a and 16 b is It is desirable to carry out at a position as low as possible.
[0040]
6, the pumps 16a and 16b, the heat exchanger 15, the headers 34 and 35, and the fan 18 constituting the liquid circulation loop are unitized (one unit 37). Therefore, it is also possible to adopt a structure that can be attached to and detached from the header 17 via the liquid connectors 38a, 38b, 39a, 39b with a built-in valve. As described above, the liquid connectors 38a, 38b, 39a, and 39b also close the internal valve when the liquid connector is not connected, and open both valves when the liquid connector is connected. Is the one that flows. That is, according to such a configuration, the heat exchange portion 37 of the liquid circulation loop can be easily and safely attached to and detached from the housing 100 of the device, and thus the effect of improving the maintainability of the device is exhibited. .
[0041]
Further, FIG. 7 shows an overall configuration of a blade server in which a plurality of electronic modules are mounted inside a liquid cooling structure of the electronic device according to the present invention. Also in this figure, the same reference numerals as those in the embodiment shown in FIG. 1 indicate the same components. In the embodiment shown in FIG. 7, in addition to a plurality of wiring boards (electronic modules) 60, 60... Corresponding to the above-described liquid-cooled wiring boards (electronic modules), an air-cooled wiring board 61, 61.. Are also implemented in large numbers.
[0042]
In the figure, a heat exchanger 15 is arranged obliquely in a casing 100 of the apparatus, thereby forming a space on an inlet side and a space on an exhaust side. That is, as shown by arrows 40 to 43 in the drawing, the air flows from the outside through a plurality of slits (not shown) formed near the front, side, and bottom of the device housing 100 by the operation of the cooling fan 18. After entering the inside of the casing 100 of the apparatus and passing through the heat exchanger 15 for intensively and efficiently cooling the liquid-cooled wiring boards (electronic modules) 60, 60. You.
[0043]
On the other hand, other cooling fans 44 are also provided, and the air introduced from the front by these fans 44 mainly flows through the space between the air-cooled wiring boards 61, 61. The heat-generating components mounted on the wiring board are directly cooled.
[0044]
Further, in this embodiment, a plurality of the fans 18 and the pumps 16 are also provided, whereby the redundant system described above is configured. In other words, this enables replacement without stopping the system even at the time of failure or maintenance. In this embodiment, the fan 18 and the pump 16 can be replaced from the rear side of the apparatus (left side in the figure). Further, in this embodiment, a filter is provided in a portion where the flow velocity in the liquid circulation channel becomes the slowest, specifically, in the inflow side header portions 34 and 35 of the pump 16. In addition, in this embodiment, a plurality of power supply modules 4 and control board modules 3 are also mounted, thus forming a redundant system.
[0045]
In particular, FIG. 7C at the bottom of FIG. 7 is an AA cross section at the center of FIG. 7, that is, the header 17 and its liquid connectors 14a and 14b, the common wiring board 11, and its electrical connection. The arrangement relationship of the connectors 10 is shown. That is, as is clear from this figure, the liquid connectors 14a and 14b are respectively arranged close to (adjacent to) the corresponding electrical connector 10 and evenly. According to this, the above-described water-cooled wiring board (electronic module) or the air-cooled wiring board 61 can be mixed and mounted at any suitable position in the housing 100 of the device. It has a structure. In general, CPUs and the like that are high-performance and high-speed and generate high-temperature heat are mounted on a water-cooled wiring board (electronic module) 60, while CPUs and the like that do not generate high-temperature heat are: It will be mounted on the air-cooled wiring board 61. In other words, according to such a configuration, it is possible to select either a liquid cooling method or an air cooling method according to the heat generation capacity of the mounted electronic module, and the efficiency can be improved even in a relatively narrow device housing. Implementation is possible. Further, a radiator plate 52 may be further provided on the air-cooled wiring board 61.
[0046]
Further, FIG. 8 of the accompanying drawings shows details of the water-cooled wiring board (electronic module) 2 and the peripheral portion thereof in the above-described embodiment. That is, as described above, a liquid cooling jacket 12 is thermally connected to and in contact with one surface of the water-cooled wiring board (electronic module) 2, and one end of the liquid cooling jacket 12 is The liquid connectors 13a and 13b are attached, and tapered portions (surfaces) 131 are formed at the ends thereof (the liquid connectors 14a and 14b on the header 17 side also have tapered portions similarly). (Surface) 141 is preferably formed). Further, the electric connector 9 is attached to the wiring board 2 side, and in this embodiment, a guide pin 53 is erected adjacent to the electric connector 9. That is, according to this configuration, when the water-cooled wiring board (electronic module) 2 is inserted (press-fitted) together with the liquid cooling jacket 12 into the electrical connector 10 on the common wiring board 11 and the liquid connector 14 of the header 17. The function of the guide pins 53 and the tapered portion (surface) 131 absorbs dimensional errors and corrects the positional deviation of the wiring board, so that reliable and smooth electrical and fluid connection can be obtained. Become.
[0047]
When a water-cooled wiring board (electronic module) 2 is connected, a cooling liquid is previously sealed in a liquid cooling jacket 12 already connected to one side of the wiring board, thereby forming a liquid circulation loop. It is preferable to prevent air from entering the flow path.
[0048]
The order of connecting or disconnecting the water-cooled wiring board (electronic module) 2 together with the liquid cooling jacket 12 thereof to the electrical connector 10 of the common wiring board 11 and the liquid connector 14 of the header 17 is as follows: (1) At the time of insertion, the electrical side is connected first, and at the time of disconnection, the liquid side is disconnected first (for example, electricity until the connection is effective, the distance between the male and female of the liquid connector, the electrical side (2) When inserting, the liquid side is connected first, and when disconnecting, the electric side is disconnected first (for example, the electric and liquid connectors until the connection becomes effective). To make the distance between the male and female sides shorter on the liquid side).
[0049]
The advantage of the former (1) is that, for example, a circuit (for example, a CPU or the like) mounted on the wiring board (electronic module) 2 is started, and it is sensed whether the coolant is flowing through itself. If it is not flowing, a signal can be sent to the apparatus main body side (for example, the control board module 3 in FIG. 7) to prevent the wiring board 2 from rising. On the other hand, the advantage of the latter (2) is that the circuit of the wiring board 2 can be started (heated) after the circulation of the cooling liquid in the wiring board (electronic module) 2 is stabilized and the cooling capacity is secured. At the time of removal, the liquid flow path is cut after the heat generation stops.
[0050]
The order of connection between the inflow side and the outflow side of the liquid connector is such that, for example, when the wiring board 2 is inserted, the outflow side from the liquid cooling jacket 12 is connected first, and when the wiring board 2 is disconnected, the inflow side is disconnected first. It may be configured so that The merit of this configuration is that when the pressure is applied to the inside of the liquid cooling jacket (that is, when the liquid connector on the inflow side is connected), the liquid connector on the outflow side is always connected, so that cooling is performed. It is possible to reliably prevent the liquid from leaking to the outside.
[0051]
In addition, since the CPU mounted on the wiring board 2 is installed at a position corresponding to the upstream side of the flow path in the liquid cooling jacket, it is possible to perform effective cooling with a low-temperature cooling liquid. preferable. Further, it is preferable that the electric connector is disposed above the liquid connector so that even if the coolant leaks, the electric connector does not touch an electric circuit mounted on the wiring board. Further, in consideration of the permeation of the cooling liquid filled and sealed therein during a long-term use, it is preferable that the pipe flow path is formed of a metal pipe instead of a flexible tube as much as possible. Further, as shown in FIG. 8, the connection between the metal pipes is preferably performed by abutting the respective ends of the metal pipes 54 and 55 and covering the abutting portion of the two with a flexible tube. As a result, it is possible to reduce the permeation of the cooling liquid filled and sealed therein, and to provide flexibility to the connection portion.
[0052]
FIG. 9 shows the detailed structure of the inside of the liquid cooling jacket 12. In this example, as in the case shown in FIG. 2, a flat plate is formed of a metal having excellent thermal conductivity and workability, such as copper and aluminum, and a metal having excellent corrosion resistance, such as stainless steel. A flow path for the cooling liquid is formed therein, and a plurality of fin rows 19 are formed along the flow path in the flow path. However, in this embodiment, the flow path formed in the liquid cooling jacket 12 is formed such that its position becomes higher toward the downstream side, and the fin row 19 therein also has , Are formed so as to be inclined such that the position thereof becomes higher toward the downstream side. Further, a weir 57 is provided in the interior thereof, so that even if air 58 enters the interior, the weir 57 is surely collected in the upper portion 58 of the liquid cooling jacket (portion that does not contribute to heat radiation). .
[0053]
On the other hand, the liquid level 59 of the internal cooling liquid does not drop below the upper end of the weir 57, and if more air is mixed in, the liquid cooling jacket 12 is discharged to the outside. . Therefore, even if air enters the liquid cooling jacket 12 for any reason, the air does not stay in the portion that contributes to the heat dissipation of the liquid cooling jacket, and therefore, the air enters the inside of the liquid cooling jacket. This achieves the effect that the heat radiation performance is not reduced.
[0054]
According to the electronic device according to the present invention described above, the housing for the electronic device, and the electronic module (wiring board) having a suitable configuration, when the electronic module (wiring substrate) is inserted into or removed from the electronic device body. In addition to the electrical connection / disconnection with the device main body, the thermal (fluid) connection / disconnection is also performed simultaneously with the liquid cooling system (coolant circulation loop) provided in the housing of the device main body. Therefore, the wiring board can be attached and detached without stopping the system even during the operation of the device. At this time, since the connection between the electronic module (wiring board) and the liquid cooling system is performed via the above-described liquid connector with a built-in valve, the cooling liquid enclosed therein does not leak to the outside. It can be safely and easily attached and detached.
[0055]
Next, FIG. 10 shows an electronic device according to another embodiment of the present invention.
As is clear from the figure, the electronic device according to the other embodiment has the same configuration as that of the embodiment shown in FIG. 1, however, particularly, the wiring substrate and the liquid circulation loop In the thermal connection method.
[0056]
That is, a plurality of liquid cooling plates 23 are installed in advance in the housing 100 of the electronic device 1 according to the other embodiment in accordance with the mounting position of each wiring board (electronic module) 2. Have been. That is, a plurality of liquid cooling plates 23 are provided in the housing 100 in advance corresponding to the liquid cooling jacket 12 in the embodiment shown in FIG. 2) are mounted so as to be thermally connected to these liquid cooling plates 23.
[0057]
In addition, each liquid cooling plate 23 also has a flow path formed therein, and is fixed to the header 17 in advance, thereby constituting a part of the liquid circulation loop. The flow paths of the plurality of liquid cooling plates 23 are also connected so as to be parallel to each other, so that the cooling liquid sealed therein flows from the outflow side 21 of the header 17 (see FIG. 2). After being supplied into the liquid cooling plate 23, it returns to the inflow side 20 (see FIG. 2) of the header 17 again, whereby the coolant circulates and flows.
[0058]
Further, each wiring board 2 is further provided with a heat conductive plate made of a metal plate having excellent heat conductivity, such as copper or aluminum, which is thermally connected to the heating elements 5 and 6 mounted on the board. 24 are mounted. These wiring boards 2 can be attached to and detached from the electronic device 1. That is, as shown in the drawing, the electrical connector 9 is inserted into the electrical connector 10 of the common wiring board 11. At the same time, the heat conduction plate 24 is brought into contact with the liquid cooling plate 23 to thereby establish a thermal connection with the liquid circulation loop.
[0059]
FIG. 11 shows details of a thermal connection portion of each wiring board in the embodiment shown in FIG. That is, the heat conductive plate 24 is thermally connected to the heat generating elements 5 and 6 such as a CPU via the heat conductive sheet 27. The heat of the heating elements 5 and 6 is thermally conducted to the heat conduction plate 24, then spreads inside the heat conduction plate 24, and further flows through the contact with the liquid cooling plate 23. It is conducted to the cooling liquid in the cold plate 23. That is, even with the cooling structure according to the present embodiment, the heat generated by the heating elements diffuses inside the heat conducting plate 24 and then comes into contact with the liquid cooling plate 23. , So that efficient cooling is achieved.
[0060]
Reference numeral 26 in the drawing denotes a fixed wall 26 fixed and provided in advance in the housing 100 of the apparatus. That is, in the cooling structure according to the other embodiment, after inserting and connecting the wiring board 2 into the electronic device 1, the taper member 25 is inserted between the fixed wall 26 and the liquid cooling plate 23. Is preferred. According to this, the inserted taper member 25 presses the liquid cooling plate 23 against the heat conduction plate 24, so that the contact between them, in other words, the thermal connection is improved. That is, both can be thermally connected with a small thermal resistance. The tapered member 25 may be provided as a mechanism that is inserted and released in conjunction with an action at the time of attaching and detaching the wiring board 2, for example. According to this, the electrical connection connector 9 of the wiring board 2 is electrically connected to the electrical connection connector 10 of the common wiring board, and at the same time, the contact and pressure between the liquid cooling plate 23 and the heat conduction plate 24 are reduced. It will be possible with one action. Further, if necessary, a thermally conductive grease or a thermally conductive sheet may be interposed between the liquid cooling plate 23 and the thermally conductive plate 24.
[0061]
Next, FIG. 12 of the accompanying drawings shows another embodiment of the contact structure between the liquid cooling plate and the heat conduction plate having the structure shown in FIGS. 10 and 11. In this example, fins 28 and 29 that engage with each other are formed at both contact portions of the liquid cooling plate 23 and the heat conduction plate 24. That is, the contact area between the liquid cooling plate 23 and the heat conduction plate 24 can be increased, and the contact thermal resistance between them can be reduced.
[0062]
Further, FIG. 13 shows an example of still another structure of the above-described heat conductive plate. As is clear from the figure, in this example, a heat pipe 31 is further attached to one surface of the heat conductive plate 30, and the heat of the heating element 5 that comes into contact with the surface is transferred to the heat conductive plate 30. It is configured to promote diffusion in the plane direction. That is, according to such a configuration, the heat conduction plate 30 comes into contact with the liquid cooling plate 23 through a wide surface in which heat spreads in the surface direction. Thereby, heat can be efficiently transmitted to the liquid cooling plate 23.
[0063]
In addition, as an example of a method of attaching the heat pipe 31 to the heat conductive plate 30, instead of the illustrated structure, for example, a U-shaped groove is provided in the heat conductive plate 30, and the heat pipe is fixed in the groove. There is a way. The required number of heat pipes 31 is determined according to the amount of heat generated by the heating element 5.
[0064]
Finally, FIG. 14 shows a modification of the embodiment shown in FIG.
That is, the configuration of FIG. 14 is basically the same as that of FIG. 10 described above. However, the wiring board 2 inserted and mounted in the housing 100 of the apparatus is not limited to one side. Heating elements 5 and 6 are mounted on both sides thereof. The wiring board 2 on which the heating elements are mounted on both sides is thermally connected directly to the liquid cooling plate 23 without passing through the heat conductive plate 30. That is, according to such a configuration, it is possible to cool the two wiring boards 2 arranged on both surfaces thereof with one liquid cooling plate 23, and it is particularly suitable for arrangement in a narrow space in the apparatus housing. is there. Alternatively, here, similarly to the above, it is possible to interpose the heat conductive plate 30 between the two wiring boards 2 arranged on both surfaces of the liquid cooling plate 23.
[0065]
According to the electronic device and the housing thereof according to the present invention described above, when a wiring board on which a heat-generating electronic element is mounted is inserted into or removed from the electronic device main body, the electronic device is provided in advance in the device main body, and Is thermally connected / disconnected between the liquid cooling system (cooling liquid circulation loop) provided in the apparatus and the connected liquid cooling plate 23, so that the system is stopped even during operation of the equipment. The wiring board can be attached and detached without the need. In this embodiment, since the liquid cooling plate 23 is connected in advance to a liquid cooling system (cooling liquid circulation loop) provided in the main body of the apparatus, the liquid cooling plate 23 is internally connected when the wiring board is inserted and removed. The cooling liquid sealed in the electronic device does not leak to the outside, and it is possible to more easily attach and detach the electronic module to and from the electronic device.
[0066]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the present invention, when an electronic module (wiring board) is inserted into or removed from an electronic device main body, the electrical connection / disconnection with the device main body and the housing of the device main body are performed by a simple operation. Since it is possible to thermally connect / disconnect with a liquid cooling system (coolant circulation loop) provided inside the body, the electronic module ( (Wiring boards) can be attached and detached, which facilitates the work of adding and maintaining electronic devices, and provides a highly reliable and efficient liquid cooling system for electronic devices. It has an extremely good effect.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a top view showing a detailed internal structure of an electronic device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view showing a detailed structure of a liquid cooling jacket and a header section in the electronic device.
FIG. 3 is a perspective view including a partial cross section showing an example of a structure of a liquid connector in a liquid cooling jacket and a header part in the electronic device.
FIG. 4 is a partially enlarged plan view showing a detailed structure of a modification of the liquid circulation loop portion in the electronic device.
FIG. 5 is a diagram for explaining an operation principle in the liquid circulation loop section shown in FIG. 4;
FIG. 6 is a top view showing a modification of the electronic device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a side view, a top view, and an AA sectional view showing still another modification of the electronic device according to the embodiment of the present invention.
8 is an enlarged view, including a partial cross section, showing a detailed structure of a water-cooled wiring board and its peripheral portion in the embodiment shown in FIG. 7;
FIG. 9 is a sectional view showing an internal detailed structure of a liquid cooling jacket in the embodiment shown in FIG. 7;
FIG. 10 is a top view showing a detailed internal structure of an electronic device according to another embodiment of the present invention.
FIG. 11 is an enlarged view showing details of a thermally connected portion of each wiring board in the electronic device according to the other embodiment.
12 is a top view showing another example of the contact structure between the liquid cooling plate and the heat conducting plate having the configuration shown in FIGS. 10 and 11; FIG.
FIG. 13 is a side view and a top view showing still another example of the contact structure between the liquid cooling plate and the heat conducting plate having the structure shown in FIGS. 10 and 11;
FIG. 14 is a top view showing a modification of the embodiment shown in FIG. 10;
[Explanation of symbols]
1 Electronic device
2 Wiring board (electronic module)
5 CPU
9, 10 Connector
11 Common wiring board
12 Liquid cooling jacket
13, 14 liquid connector
15 Heat exchanger
16 Liquid drive means
17 Header
18 fans
23 Liquid cooling plate
24 Heat conduction plate
100 housing

Claims

An electronic module containing an electronic module having a heating element mounted in a housing, a liquid drive unit for a coolant, a heat exchanger for exchanging heat with the coolant, and a fan for blowing cooling air to the heat exchanger. The electronic module, wherein the electronic module integrally includes a cooling jacket in which a flow path of the cooling liquid is formed, and the electronic device integrally includes the cooling jacket in the housing. An electronic device, comprising: means for detachably mounting the electronic module provided.

The electronic device according to claim 1, wherein the electronic module mounted in the housing and the cooling jacket integrated with the electronic module respectively connect the electrical connection unit and the fluid connection unit in the same direction. An electronic device, comprising:

3. The electronic device according to claim 2, wherein the electrical connection means of the electronic module and the fluid connection means of the cooling jacket integrated therewith are arranged at positions adjacent to each other. Electronic device.

2. The electronic device according to claim 1, further comprising: a common wiring board for electrically connecting the plurality of electronic modules to the device; and a plurality of the cooling jackets fluidly connected to the housing. An electronic device, comprising a possible header section.

5. The electronic device according to claim 4, wherein the fluid connection means between the cooling jacket and the header portion is constituted by a liquid connector which can be opened and closed by inserting and removing the cooling jacket.

An electronic module containing an electronic module having a heating element mounted in a housing, a liquid drive unit for a coolant, a heat exchanger for exchanging heat with the coolant, and a fan for blowing cooling air to the heat exchanger. The device, wherein the electronic device is provided with a cooling jacket in which a flow path of the cooling liquid is formed in its housing in advance, and the electronic module is mounted in the electronic device. An electronic device, wherein the electronic device is configured to be mounted integrally with the cooling jacket.

7. The electronic device according to claim 6, further comprising: a common wiring board for electrically connecting the plurality of electronic modules to the device; and a plurality of the cooling jackets in the housing. An electronic device, comprising: a connected header portion.

An electronic module mounted with a heating element and integrally provided with a cooling jacket, which can be detachably mounted therein, and a liquid driving means for a cooling liquid; a heat exchanger for performing heat exchange with the cooling liquid; A fan for sending cooling air to the container, a housing for an electronic device that houses therein, and further, inside thereof, a common wiring board for electrically connecting the electronic module, A housing for an electronic device, comprising: a header portion for making a fluid connection with the cooling jacket provided integrally with the electronic module.

9. The housing for an electronic device according to claim 8, wherein the header portion is fluidly connected to a liquid drive unit for the cooling liquid.

9. The electronic device casing according to claim 8, wherein the header portion is arranged at a position adjacent to each other with respect to an electrical connection means of the electronic module. Housing.

9. The electronic device casing according to claim 8, wherein the header portion has a liquid connector that can be opened and closed by inserting and removing the connection portion with the cooling jacket. body.

An electronic module on which a heating element is mounted is detachably mounted inside, and a liquid drive unit for a cooling liquid, a heat exchanger for exchanging heat with the cooling liquid, and a fan for blowing cooling air to the heat exchanger And a housing for an electronic device that houses therein, and further, inside thereof, a common wiring board for electrically connecting the electronic module and a flow path of the cooling liquid therein. A housing for an electronic device, wherein a cooling jacket formed and thermally connected when the electronic module is mounted is provided in the housing in advance.

13. The electronic device casing according to claim 12, further comprising a header portion, wherein a plurality of the cooling jackets are connected to the header portion. body.

An electronic module that can be attached to and detached from a housing of an electronic device, and a substrate having a heating element mounted on a surface thereof, and a heating liquid passage that is thermally connected to the heating element and has a cooling liquid flow path therein. An electronic module, comprising a cooling jacket formed integrally therewith.

15. The electronic module according to claim 14, further comprising electronic module electrical connection means and fluid connection means integrally provided with the cooling jacket at positions adjacent to each other in the same direction. Electronic module characterized by the above-mentioned.