(57)【要約】【課題】  電子回路筐体において、論理、Ｉ／Ｏメモリ、および電源のきわめて大きな熱負荷を可能にする。【解決手段】  電子回路筐体の中の気流を管理するシステムは少なくとも１つのバックプレーンと、少なくとも１つのドーター・カードと、前部から後部への気流を容易にするように配置された、ドーター・カードの上に配置された構成要素とを有するバックプレーン組立体を含み、吸入された冷却空気はバックプレーン組立体に衝突し、バックプレーン組立体を画定している表面に沿って様々な方向に流れる少なくとも２つの部分気流に分割される。【選択図】  図１
2006120154.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子筐体の中の気流を管理するためのシステムであって、
バックプレーン組立体であって、前記バックプレーン組立体は少なくとも１つのバックプレーン・コネクタを含む、バックプレーン組立体と、
少なくとも１つのドーター・カードであって、前記ドーター・カードは前記バックプレーン・コネクタに対して着脱可能に接続可能であるように構成されたドーター・カード・コネクタを含み、前記ドーター・カードは冷却気流が前記ドーター・カードに対して実質的に平行に流れるように、前記バックプレーン組立体に対して実質的に直角に配向されている、少なくとも１つのドーター・カードと、
前部から後部への気流を容易にするように配向された、前記ドーター・カードの上に配置された構成要素であって、吸入された冷却空気が前記バックプレーン組立体に衝突した後、前記バックプレーン組立体を画定している表面に沿って様々な方向に流れる少なくとも２つの部分気流に分割される、構成要素と
を含む
システム。
【請求項２】
前記様々な配向は両方とも、前記バックプレーン組立体を画定している表面に平行である、
請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記構成要素は、相互接続長、電圧降下、および信号遅延のうちの少なくとも１つを最小化する、前記バックプレーン・コネクタに近接する垂直な行の中に位置決めされた１対のＭＣＭを含む、
請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
各ＭＣＭは対応するＭＣＭキャップとフィン付きのヒート・シンク組立体との中間にある熱拡散器を含む、
請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
様々な方向に流れる前記少なくとも２つの部分気流は非対称であり、前記ＭＣＭならびに対応する熱拡散器およびフィン付きヒート・シンク組立体は前記非対称の気流の分布に比例して寸法が決められている、
請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記１対のＭＣＭは直列に冷却されるのとは対照的に平行に冷却される、
請求項３に記載のシステム。
【請求項７】
前記バックプレーン組立体は垂直プレーンに配置されており、前記ドーター・カードは垂直プレーンおよび水平プレーンのうちの一方に配置されている、
請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記バックプレーン組立体は前部防とう材およびマザー・カードを含み、前記前部防とう材は前記ドーター・カードと前記マザー・カードとの中間に存在する、
請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記前部防とう材はアルミニウムで形成されている、
請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記バックプレーン組立体は前部防とう材およびミッドプレーン・ボードを含み、前記前部防とう材は前記ドーター・カードと前記ミッドプレーン・ボードとの中間に存在し、
前記前部防とう材と電源にプラグ接続するのに使用する後側ピンとの間に、熱伝導性かつ電気絶縁性のパッドが配置されている、
請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記ピンは前記ミッドプレーンの電源プレーンから、そして、前記電源のコネクタから前記前部防とう材に前記熱伝導性かつ電気絶縁性のパッドを介した低抵抗の熱経路を実現している、
請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記前部防とう材は吸入冷却空気にさらされた衝突フィンを含み、前記衝突フィンは衝突気流にさらされる前記前部防とう材の表面積を増大させるように構成されている、
請求項１０に記載のシステム。
【請求項１３】
前記気流の少なくとも１部分が電源を冷却し、他の少なくとも１部分はその後部から外出する、
請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記気流の少なくとも１部分は少なくとも１つの送風機を通って流上したのちシステムから外出し、一方、前記気流の他の少なくとも１部分は少なくとも１つの送風機を通って流下したのち前記電源を冷却する、
請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
中央電子回路複合体であって、
筐体と、
前記筐体の中に垂直に配置されたバックプレーン組立体であって、前記バックプレーン組立体は少なくとも１つのバックプレーン・コネクタを含んでいる、バックプレーン組立体と、
少なくとも１つのドーター・カードであって、前記ドーター・カードは前記バックプレーン・コネクタに対して着脱可能に接続可能であるように構成されたドーター・カード・コネクタを含み、前記ドーター・カードは冷却気流が前記ドーター・カードに実質的に平行に流れるように、前記バックプレーン組立体に対して実質的に直角に配向されている、少なくとも１つのドーター・カードと、
前記筐体と動作可能に連通するとともに前記バックプレーンから伸びる少なくとも１つの案内レールであって、前記案内レールは前記ドーター・カードの装着および抜去を容易にしている、少なくとも１つの案内レールと、
前部から後部への気流を容易にするように配向された、前記ドーター・カードの上に配置された構成要素であって、吸入された冷却空気が前記バックプレーン組立体に衝突した後、前記バックプレーン組立体を画定している表面に沿って様々な方向に流れる少なくとも２つの部分気流に分割される、構成要素と
を含む
中央電子回路複合体。
【請求項１６】
前記構成要素は、相互接続長、電圧降下、および信号遅延のうちの少なくとも１つを最小化する、前記バックプレーン・コネクタに近接する垂直な行の中に位置決めされた１対のＭＣＭを含む、
請求項１５に記載の中央電子回路複合体。
【請求項１７】
各ＭＣＭは対応するＭＣＭキャップとフィン付きのヒート・シンク組立体との中間にある熱拡散器を含む、
請求項１６に記載の中央電子回路複合体。
【請求項１８】
様々な方向に流れる前記少なくとも２つの部分気流は非対称であり、前記ＭＣＭならびに対応する熱拡散器およびフィン付きヒート・シンク組立体は前記非対称の気流の分布に比例して寸法が決められている、
請求項１７に記載の中央電子回路複合体。
【請求項１９】
さらに、
隣接する下部案内レールの中間に存在するとともに各ドーター・カードに位置合わせされた複数のノード駆動型ルーバであって、前記複数のノード駆動型ルーバの各々は少なくとも１つのドーター・カードが取り外されるときにルーバを閉じることにより、装着済みのドーター・カードの上方に気流を維持するように構成されている、複数のノード駆動型ルーバを含む、
請求項１５に記載の中央電子回路複合体。
【請求項２０】
各ドーター・カードを画定している先行前部下部端から複数の指部が伸びており、前記指部は対応するルーバを駆動し、気流が前記ドーター・カードから外出して送風機の吸気プレナムに入りうるように構成されている、
請求項１９に記載の中央電子回路複合体。
【請求項２１】
各指部が、対応するルーバを画定している対応する先行端を持ち上げて開放位置に入れるように構成された先行傾斜片を有する三角形を実質的に画定している、
請求項２０に記載の中央電子回路複合体。
【請求項２２】
コンピュータのための気流管理システムであって、
フレームと、
前記フレームの中に収容された中央電子回路複合体筐体と、
前記筐体の中に垂直に配置されたバックプレーン組立体であって、前記バックプレーン組立体は少なくとも１つのバックプレーン・コネクタを含む、バックプレーン組立体と、
複数のドーター・カードであって、各ドーター・カードは前記バックプレーン・コネクタに対して着脱可能に接続可能に構成されており、各ドーター・カードは冷却空気が各ドーター・カードに対して実質的に平行に流れるように前記バックプレーン組立体に対して実質的に直角に配向されている、複数のドーター・カードと、
前記筐体と動作可能に連通するとともに前記バックプレーンから伸びる少なくとも１つの案内レールであって、前記案内レールは前記ドーター・カードの装着および抜去を容易にしている、少なくとも１つの案内レールと、
前部から後部への気流を容易にするように配向された、前記ドーター・カードの上に配置された構成要素であって、吸入された冷却空気が前記バックプレーン組立体に衝突した後、前記バックプレーン組立体を画定している表面に沿って様々な方向に流れる少なくとも２つの部分気流に分割される、構成要素と
を含む
気流管理システム。
【請求項２３】
前記構成要素は、相互接続長、電圧降下、および信号遅延のうちの少なくとも１つを最小化する、前記バックプレーン・コネクタに近接する垂直な行の中に位置決めされた１対のＭＣＭを含む、
請求項２２に記載のシステム。
【請求項２４】
各ＭＣＭは対応するＭＣＭキャップとフィン付きのヒート・シンク組立体との中間にある熱拡散器を含む、
請求項２３に記載のシステム。
【請求項２５】
様々な方向に流れる前記少なくとも２つの部分気流は非対称であり、前記ＭＣＭならびに対応する熱拡散器およびフィン付きのヒート・シンク組立体は前記非対称の気流の分布に比例して寸法が決められている、
請求項２４に記載のシステム。
【請求項２６】
前記気流の少なくとも一部分が二次的な被空冷構造体を冷却し、他の少なくとも一部分がその後部においてシステムから外出する、
請求項２２に記載のシステム。
【請求項２７】
前記気流の少なくとも一部分が少なくとも１つの送風機の中を流上してシステムから外出し、一方、他の少なくとも一部分が少なくとも１つの送風機の中を流下して前記二次的な被空冷構造体を冷却する、
請求項２６に記載のシステム。
【請求項２８】
前記二次的な被空冷構造体は前記筐体の中に配置された少なくとも１つの電源および他のカードを含む、
請求項２７に記載のシステム。
【請求項２９】
前記気流の他の少なくとも一部分が少なくとも１つの送風機の中を流下し、最初に前記電源を冷却し、次いで前記電源の上方に配置された任意のカードを冷却した後、システムの後部から外出する、
請求項２８に記載のシステム。
【請求項３０】
前記ドーター・カードがプロセッサ・カード組立体である、
請求項２２に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子筐体において気流を管理するためのシステム、中央電子回路複合体、および気流管理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータは通常、コンピュータ・ケージ（cage）構造体を備え、それらは薄板金属の枠（framework)から成るとともに、バックプレーンを具備している。バックプレーンとは他の回路基板、装置、および、装置間の相互接続部を支持するとともに、支持した装置に電源およびデータ信号を供給する回路基板（たとえばマザー・カード）すなわち枠のことである。マザー・カードはコンピュータにおける主要な回路カードであり、付加的な論理カードと組立体とを相互接続する。コンピュータ・ケージ構造体は、それらが関連付けられたケージ構造体に動作可能に装着されると、コンピュータの動作能力をアップグレードさせる、少なくとも１つ、好ましくは複数の選択肢すなわちドーター・カード（ブレードまたはノード）を収容するとともに着脱可能に支持するように適合している。たとえば、オープン・ケージの中に、バックプレーンと様々な回路基板（たとえばプロセッサ・カード、入出力カード、いわゆるメモリ・ライザー・カード（memory riser card)など）を含む組立体を配置することが知られている。これにより、コンピュータ・システムのいわゆる中央電子回路複合体（central electronics complex:ＣＥＣ）すなわちケージが形成される。ケージはその後、コンピュータの筐体の中に固定される。
【０００３】
標準の収容筐体すなわちケージによって、マザー・カードと個別のドーター・カードが保護されるとともに、マザー・カード（マザー・ボード）すなわちバックプレーンのスロットに対するドーター・カードの容易な挿抜が推進されている。これらのドーター・カードはコンピュータの最初の製造の間にコンピュータに実装される、あるいはその後、コンピュータの購入者によって実装される。ケージはコンピュータのハウジング（箱体）の中において回路基板を位置決めし、機械的に支持するように機能するとともに、電磁適合性（electromagnetic compatible: ＥＭＣ）シールド（遮蔽体）として動作する。ＥＭＣシールドは電磁環境における最適なレベルの効率での動作を可能にするとともに、静電荷が枠の接地に流出するのを可能にする。さらに、ケージはそれらに内蔵されている構成要素を環境上の損傷（たとえば振動〔これは構成要素を故障させる可能性がある〕）から保護するのに役立つ。
【０００４】
さらに、ケージは通常、いわゆるシステム・シャーシの内部に固定されている。システム・シャーシとはケージのための支持をさらに提供するとともに、システム・ラック内の他のシステム・シャーシの上に着脱可能に積層されているフレームのことである。システム・シャーシはたとえばケーブルを用いてケージ内の構成要素に接続されている、たとえば電源や冷却ファンのような他の構成要素とサブシステムを具備している。
【０００５】
ドーター・カードは一方の側端に沿ってコネクタを有する比較的小さな矩形の印刷回路を組み込んでいる。たとえば、２０”×２４”（５０．８ｃｍ×６０．９６ｃｍ）のノードすなわちサーバの重量は１００ポンド（４５．３５９２ｋｇ）を超える。マザー・カードすなわちシステム・バックプレーンのスロットは電気コネクタを有している。ドーター・カードのコネクタはマザー・カードの対応する電気コネクタにプラグ接続され、当該ドーター・カードをマザー・カードすなわちシステム・バックプレーンのスロットに動作可能に接続する。回路基板すなわちドーター・カードをバックプレーンに接続しうるようにするために、ケージの中央部であって垂直の位置にバックプレーンを配置することも一般的である。これにより、ケージの、たとえば開放されている前面を通してバックプレーンのカード・スロットに回路基板すなわちドーター・カードをプラグ接続することが可能になる。
【０００６】
データ処理システムは一般に、そしてサーバ級のシステムは特に、複数のラックを有するサーバ・シャーシすなわちキャビネットを用いて実装されることが多い。キャビネットのラックは、その上に少なくとも１つの汎用プロセッサもしくはメモリ装置または双方が取り付けられている、ラック・マウント装置（たとえばドーター・カード〔ここではノード、ブレード、またはサーバ・ブレードとも呼ぶ〕）を保持することができる。ラックは業界標準の配置（displacement）（「Ｕ」）に従いキャビネットの内部において垂直方向に間隔をあけて配置される。キャビネットとラックはこの側面の観点から特徴付けられるから、たとえば１つの４２Ｕキャビネットは４２個の１Ｕラック・マウント装置、２１個の２Ｕ装置、などを収容することができる。サーバ・シャーシをキャビネット・ラックに挿入しうるようして、１Ｕ当たり１つのサーバよりも大きな密度を可能にする高密度のサーバ構成も利用可能になりつつある。これらの高密度を達成するために、サーバ・シャーシはサーバ・ブレード・シャーシの中のすべてのブレードの間で共用しうる電源、ファン、または媒体アクセス装置のような共用構成要素を備えている。
【０００７】
たとえば大型かつ大規模な「プロセッサ−メモリ」カードのようなドーター・カードを採用するようになって、問題が生じた。近年のシステム・アーキテクチャは垂直方向に、かつＣＥＣマザーボードと直角に実装された（互いに平行な）これら大型のカードを複数個使用する方向に進んでいる。しかし、このようなアーキテクチャに固有なのは、これらのカードとＣＥＣボードを冷却するのが困難であるということである。
【０００８】
たとえば、各々が数千個の回路素子を有する集積回路（integrated circuit: ＩＣ）を複数個含むマルチチップ・モジュール（multichip module: ＭＣＭ）の出現によって、きわめて小さな容積の中により多数の電子回路素子をぎっしりと詰め込むことが可能になった。よく知られているように、ＩＣはそれらの通常の動作の間に大量の熱を発生させる。大多数の半導体装置または他の固体装置は過剰な熱の影響を受けやすいから、ＭＣＭの中で相互に近接したＩＣチップによる発熱の問題の解決策は当該産業にとって継続的な懸案事項である。
【０００９】
現在の技術水準の冷却は、空冷の場合にはＭＣＭをミッドプレーン（midplane）コネクタからずらして配置する、あるいは、任意選択でＭＣＭがミッドプレーンの隣に配置されている場合には水または冷媒による冷却を使用することを必要とする。大電力のＭＣＭをミッドプレーンに沿って直列に空冷することは空気の温度の上昇と直列気流抵抗とのために非効率である。
【００１０】
ハイエンドのサーバの性能を得るには多くの場合、多数の大電力の論理モジュールを共通の垂直ミッドプレーンに近接して配置する必要があるから、従来技術の中央電子回路複合体（central electronic complex: ＣＥＣ）は、これらの論理モジュールすなわちＭＣＭを通る直列気流によって熱を放散させることができないので、このような構成において空冷されることができなかった。
【００１１】
第２に、そしておそらくサーバの性能にとってより重要であるが、チップの世代が新しくなるとともに論理電圧が低下するので、大電流とＩ2 Ｒ損失を招く。特に、電源から論理モジュールと相互接続部に電力を供給する印刷回路基板のミッドプレーンは、大電流とＩ2 Ｒ損失のために１０００ワット〜２０００ワットを生成することができる。新たなＣＭＯＳでは電圧が低いから、電流は劇的に増大しつつある。これらの電流は電源から、ノードを相互接続しているミッドプレーンの中に供給される。論理モジュールにおいて従来技術の水または冷媒よる冷却を用いるとしても、そのような冷却は、電源プレーンからアルミニウムの防とう材（stiffner）に至る導熱経路と当該防とう材の導熱性能との両者が限られていることから、２００〜３００ワットを超えるものを効率的に冷却することはできない。
【００１２】
従来技術のミッドプレーンは防とう材の上方を当該防とう材と平行に流れる気流によって冷却されていた。防とう材が電気的に分離されたエポキシ・ガラスと接触している場合、ミッドプレーンの熱はこの絶縁性のエポキシ・ガラスを通る伝導によって放散される。あいにく、エポキシ・ガラスの絶縁特性のために、この方式は最も妥当な気流と温度の仕様の下においても約２００ワットまたは高々３００ワットの場合にしか機能しない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
したがって、上述した理由のために、論理、Ｉ／Ｏメモリ、および電源のきわめて大きな熱負荷を可能にする必要性が存在する。さらに、生成される大電力を支持している様々なノードを通る対称的かつ均衡した気流を用いてＣＥＣの構成要素をより効率的に冷却するとともに、それにより高温の排気の論理的な終端に配置された構成要素に対する低熱仕様を可能にする必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
開示される実例は、電子回路筐体において気流を管理するシステムに関する。前記システムは、バックプレーン組立体であって、前記バックプレーン組立体は少なくとも１つのバックプレーン・コネクタを含む、バックプレーン組立体と、少なくとも１つのドーター・カードと、前部から後部への気流を容易にするように配向された、前記ドーター・カードの上に配置された構成要素とを含み、吸入された冷却空気は前記バックプレーン組立体に衝突し、前記バックプレーン組立体を画定している表面に沿って様々な方向に流れる少なくとも２つの部分気流に分割される。前記ドーター・カードは前記バックプレーン・コネクタに対して着脱可能に接続可能であるように構成されたドーター・カード・コネクタを含む。前記ドーター・カードは冷却空気が前記ドーター・カードに対して実質的に平行に流れるように、バックプレーン組立体に対して実質的に直角に配向されている。
【００１５】
さらに、開示される実例は、中央電子回路複合体に関する。この中央電子回路複合体は筐体と、前記筐体の中に垂直に配置され、少なくとも１つのバックプレーン・コネクタを有するバックプレーン組立体とを含む。少なくとも１つのドーター・カードは前記バックプレーン・コネクタに対して着脱可能に接続可能であるように構成されたドーター・カード・コネクタを含んでいる。前記ドーター・カードは冷却空気が前記ドーター・カードに対して実質的に平行に流れるように、前記バックプレーン組立体に対して実質的に直角に配向されている。前記筐体と動作可能に連通するために、少なくとも１つの案内レールが前記バックプレーン組立体から伸びている。前記案内レールは前記ドーター・カードの装着および抜去を容易にしている。前記ドーター・カードの上に配置された構成要素が前部から後部への気流を容易にするように配向されており、吸入された冷却空気は前記バックプレーン組立体に衝突し、前記バックプレーン組立体を画定している表面に沿って様々な方向に流れる少なくとも２つの部分気流に分割される。
【００１６】
開示される実例はコンピュータのための気流管理システムにも関する。前記システムはフレームと、前記フレームの中に収容された中央電子回路複合体筐体と、前記筐体の中に垂直に配置されたバックプレーン組立体と、複数のドーター・カードと、前記バックプレーンから伸びる少なくとも１つの案内レールと、前部から後部への気流を容易にするように配向された、各ドーター・カードの上に配置された構成要素とを含み、吸入された冷却空気は前記バックプレーン組立体に衝突し、前記バックプレーン組立体を画定している表面に沿って様々な方向に流れる少なくとも２つの部分気流に分割される。前記バックプレーン組立体は少なくとも１つのバックプレーン・コネクタを含む。各ドーター・カードは前記バックプレーン・コネクタに対して着脱可能に接続可能であるように構成されたドーター・カード・コネクタを含むとともに、冷却空気が各ドーター・カードに対して実質的に平行に流れるように、前記バックプレーン組立体に対して実質的に直角に配向されている。前記少なくとも１つの案内レールは各ドーター・カードの装着および抜去を容易にしている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に、添付図面を参照し、実例によって本発明をより詳細に説明する。以下に記載されている実施形態は実例として提示されているのみであり、本発明の概念を特定の物理的構成に限定するものとして解釈すべきではない、という点に留意すべきである。
【００１８】
さらに、使用されたとしても特に明記しない限り、用語「上部（upper)」、「下部（lower)」、「前面（front)」、「背面（back) 」、「上方（over）」、「下方（under)」、および、類似する用語は本発明を特定の配向（orientation)に限定するものとして解釈されるべきではない。それどころか、これらの用語は相対的な基準で使用されているのみである。この開示の目的のために、用語「印刷回路基板（printed circuit board:ＰＣＢ）」と「印刷配線基板（printed wire board: ＰＷＢ）」とは等価の用語である。
【００１９】
図１と図２はコンピュータ・システムのいわゆる中央電子回路複合体１０（central electronics complex:ＣＥＣ）を含む、本発明の典型的な実施形態を示す。ＣＥＣ１０は（ケージ１２のような）筐体、図示されているバックプレーンまたはミッドプレーン１４、および、一般にブレードまたはノードとして知られている回路基板またはドーター・カード、ならびに、おそらくより正確にはプロセッサ・カード組立体１６から成る。
【００２０】
ケージ１２はバックプレーン１４と複数のドーター・カード１６を収容しうるように寸法規定されている。さらに、ケージ１２は好ましくは、薄板金属から成る。ただし、プラスチックのような他の材料を使用することもできる。しかし、ケージ１２を形成するのに使用する材料を導電性にしてケージがＥＭＣシールドとして機能しうるようにするのが望ましい。
【００２１】
図１と図２を参照すると最もよく分かるように、バックプレーンまたはミッドプレーン１４は、一般に平面状で矩形の構造体であり、その主面が実質的に垂直でケージの壁に対して実質的に直角になるように、ケージ１２の内部に収容されてい。
【００２２】
各ドーター・カード１６は一般に平面状で矩形の構造体であり、図示するように、その高さと実質的に同一の長さを有するが、それに限定されない。こうすると、上述したように、ケージ１２は無駄な空間を最小にしてその中に各ドーター・カード１６を収容しうるように、同じ態様で（つまり、その高さとほぼ同一の長さを有するように）有利に調製することができる。
【００２３】
ケージ１２の中に装着すると、ドーター・カード１６は実質的に互いに平行になるとともに、バックプレーン１４の主面と実質的に直角になる。しかし、本発明の範囲内で、他の配向も可能である。
【００２４】
ドーター・カード１６は、各カードの上にある、単行（single row）または重行（dual row）の満端長（full edge length）の超高密度対称型相互コネクタ（very high density metric interconnector:ＶＨＤＭ）（図１と図２には示されていないが、図３には示されている）のような既知の対応するプラグ・コネクタを、対応するバックプレーン・カードのスロット２０（図２）の中に挿入することにより、バックプレーン１４に着脱可能に接続されているのが望ましい。しかし、他の好適に構成されたプラグ・コネクタが考えられるから、ＶＨＤＭに限定されない。認識しうるように、ケージ１２はその前面において開放されているから、各ドーター・カード１６は当該前面を通してを挿入されたのち、当該カードが、対応するカードのスロット２０と下でより十分に検討することになる電源相互接続部とに係合するまで、水平方向に移動される。
【００２５】
図１と図２に示すように、バックプレーン１４は複数のドーター・カード１６を収容して電気的に相互接続しうるように適合している。たとえば、図示したバックプレーン１４は４つのドーター・カード１６を収容しうるように適合している。
【００２６】
プロセッサ・カード組立体のようなドーター・カード１６に関連して本実施形態を説明してきたけれども、他の種類の回路基板について同一の発明体系（scheme）を利用しうる、ということが考えられる。さらに、各カードを個別に調製してケージ１２との使用に備える、ということも考えられる。たとえば、上述した典型的な実施形態において、ドーター・カードのプラグ・コネクタを対称に、すなわち当該カードの端部の全長に沿って配置する。
【００２７】
認識しうるように、ドーター・カード１６はユーザによって変更されるから、当該カードが容易にアクセス可能であれば、好都合である。上で検討したように、各カードはケージ１２の開放された前面を通してアクセスされる。従来どおりに、ケージは各々、対応するシャーシの内部に配置されている。各々は吸気および排気の目的のために、ドーター・カードの上方に空気プレナムを有しており、対応するシャーシとケージとは互いの上に積層されている。
【００２８】
図１と図２に示すように、ケージ１２に対するドーター・カード１６の挿抜を容易にするために、当該カードは少なくとも２つの案内レール２２の上に滑動可能に配置されるのが好都合である。案内レール２２はたとえばケージ２２の壁２４の上部および下部の構造物に動作可能に接続され、かつ、バックプレーン１４に整合されている。図示する典型的な実施形態では、壁２４はミッドプレーンの防とう材である。したがって、ドーター・カード１６を装着することが望まれたら、ドーター・カード１６を水平方向に滑動させてケージ１２の中に入れるだけでよい。案内レール２２はプラスチックのような非導電性の材料から成る。さらに、この案内レールはたとえばニッケルをめっきした鋼のような表面処理された材料から構成されていてもよい。案内レール２２はドーター・カード１６をバックプレーン１４に案内して位置合わせするのを支援する。
【００２９】
ドーター・カード１６は少なくとも１つのラッチ２６を有している。ラッチ２６はドーター・カード１６がバックプレーン１４と動作可能に連通したら、ドーター・カード１６を所定の位置に係止するように構成されている。大型で重量感のあるドーター・カード１６（たとえば、あるプロセッサ・カード組立体の重量は７０ポンド〔３１．７５１３ｋｇ〕を超えている）のためのより容易な装着を可能するために、任意選択で、ハンドル２８（図８）を含める。
【００３０】
次に図３を参照すると、ＣＥＣ１０から取り外されたドーター・カード１６の部分図が示されている。バックプレーン１４（これはマザー・カードでもある）またはミッドプレーンから取り外されたドーター・カード１６はノード・ボード３２を収容しているドーター・カード筐体３０を含む。マザー・カード１４はドーター・カード１６の上に配置された少なくとも１つのＶＨＤＭ電源コネクタに接続可能である少なくとも１つのＶＨＤＭ電源モジュール（図示せず）を有する。マザー・カード１４はドーター・カード１６に配置された少なくとも１つのＶＨＤＭ信号ウェハ３４に接続可能である、バックプレーン１４に配置された少なくとも１つのＶＨＤＭ信号コネクタ（これも図示せず）も有する。バックプレーンはドーター・カード１６に配置された少なくとも２つの案内ピン孔３８と係合可能である少なくとも２つの案内ピン３６（図２）を有し、この少なくとも２つの案内ピン３６と少なくとも２つの案内ピン孔３８は上部構造および下部構造に配置されている。図１と図２に示す構成では、ドーター・カード１６の前端は図示するように左側にあり、ドーター・カード１６の後端は右側にある。
【００３１】
さらに図３を参照すると、ノード・ボード３２はその上に配置された２つのマルチチップ・モジュール（multichip module: ＭＣＭ）４０と、装着するとそれらの間のライン長を短縮させる近接したコネクタ１８およびミッドプレーン１４とを有する印刷回路基板である。各ＭＣＭ４０は「４２」で一般的に表示されている複数のチップを含む。これらのＭＣＭはミッドプレーンに隣接して配置され、様々なノード・ボード３２の上のＭＣＭ群の間のライン長すなわち相互接続長を最小化している。
【００３２】
次に図４と図５を参照すると、各ＭＣＭ４０は当該各ＭＣＭ４０の上方に配置された対応する蒸気室ヒート・シンク組立体４４を含んでいる。蒸気室４６はＭＣＭ４０を画定するキャップ４７と熱的に連通している第１の面を含み、一方、反対の面はフィン付きのヒート・シンク５０の基台４８と熱的に連通している。各蒸気室４６はたとえば水、フレオン、またはグリコールのような熱伝達流体を含んでいる。蒸気室４６をキャップ４７の境界をはるかに越えて伸ばすと、当該蒸気室はモジュールのキャップ（たとえば蓋すなわちキャップ４７）の境界をはるかに越えて熱を放散することが可能になる、ということが当業者によって理解されうる。図５に示す典型的な実施形態では、ヒート・シンクの蒸気室の幅は蓋４７の幅の約２倍であるから、チップ４３によって生成される熱流束は図５において矢印５０によって一般的に示されているように流れることができる。さらに、ヒート・シンク組立体４４の各々の幅は、ここでより十分に検討されている気流の不均衡を相殺するように寸法が決められている、という点に留意すべきである。たとえば、上部ヒート・シンク組立体に比して大部分の気流がその中を流れる場合には、図示されている下部ヒート・シンク組立体４４をより小さく形成することができる。
【００３３】
次に図６を参照すると、２つのＭＣＭを有するノード・ボードすなわちＰＣＢ３２が、ミッドプレーン１４から分離された壁２４すなわち前部防とう材２４とともに示されている。ミッドプレーン１４の前面は前部防とう材２４の背面と熱的に連通しており、一方、ミッドプレーン１４の反対側の背面はミッドプレーン・ボードの後部防とう材５４と熱的に連通している。
【００３４】
図６と図７を参照すると、後部防とう材５４は電源ピン５８の後側を通して吸熱することにより、埋め込み銅電源プレーン５６から熱伝導性の前部防とう材２４に至る熱経路を実現している（図７）。ミッドプレーン・ボードのエポキシ・ガラスと接触している、前部防とう材２４の後側には、前部防とう材２４と、対応する電源と電気的に接続する、すなわちプラグ接続するのに使用するピン５８の後側との間に配置された熱伝導性のパッド６０を収容しうるにように、各コネクタ行の上部に好適に配置された溝（図示せず）がある。ピン５８はミッドプレーンの電源プレーン５６からの、および、熱が生成される直流組立体（direct current assembly:ＤＣＡ）のコネクタすなわちピン５８からの低抵抗の熱経路を実現している。熱伝導性のパッド６０は、論理ノード１６に電源を供給する、ミッドプレーンの大電流によって熱が生成される、ミッドプレーンの中の銅電源プレーン５６に至るまで、それらが低熱抵抗を有するように、電源ピン５８（たとえば、めっきしたスルー・ホール（plated through hole:ＰＴＨ）の後側と接触するように配置されている。電源プレーン５６とＤＣＡのコネクタ５８とから生成された熱が前部防とう材２４に熱的に伝導されると、熱は前部防とう材２４を通じて伝導され、その反対面の上に拡散するから、そこからの対流を可能にする、矢印６２で示されている衝突気流による衝突冷却（impingement cooling)が可能になる。典型的な実施形態では、前部防とう材２４の反対面には衝突気流が対流する起点をなす表面積を増大させるために衝突フィン６４（たとえば円形または矩形であるが、図示せず）が装着されている。典型的な実施形態では、後部防とう材は鋳造アルミニウムであるが、少量の場合には機械加工してもよい。
【００３５】
別の実施形態では、システム・ボード１４のために無挿入力（zero insertion force: ＺＩＦ）のソケットを使用する場合には、前部防とう材２４は任意選択で存在しない。この場合、気流７０はバックプレーン１４に直接に衝突する、と考えられる。
【００３６】
次に図１〜図８を参照すると、２つのプロセッサのマルチ・チップ・モジュール（multi-chip module:ＭＣＭ）４０と、各ＭＣＭ４０の上方に配置された対応する蒸気室ヒート・シンク組立体４４（明確性のために図１では１つのみ示されている）と、２５６ＧＢのメモリ６６と、入出力（Ｉ／Ｏ）カード（図示せず）と、たとえばバックプレーン１４に取り付け可能な制御マルチプレクサ・カード６８とを有する、ブレードすなわちノード１６のような回路基板すなわちドーター・カードが示されている。ＣＥＣ１０の前部には吸気口７０が示されており、空気はヒート・シンク組立体４４のフィン５０の全体にわたって流れ、前部防とう材２４に衝突する。前部防とう材２４に対して実質的に直角の、前部防とう材２４への気流の衝突の後、気流は矢印７２、７４で示されているように、ＣＥＣ１０の下部と上部とにそれぞれ分離する。このように、水平配置のメモリ・モジュール、Ｉ／Ｏモジュール、およびプロセッサ・モジュールは水平な気流７０によって平行に空冷される。ＭＣＭ４０は多数の大電力のプロセッサを具備し、論理チップを支持し、そして、別のＭＣＭのヒート・シンク組立体４４が出す予熱された排気を使用するＭＣＭ４０がないように、完全に平行な気流を用いて空冷される。
【００３７】
再度、図１を参照すると、ＣＥＣ１０はＣＥＣ１０の内部にある様々な構成要素に電源を供給する直流電流を供給するように構成された電源７６を含んでいる。ここに示す典型的な実施形態では、電源７６は高ＤＣ電圧を低ＤＣ電圧に変換するように構成された１２個のＤＡＣを含んでいる。図７では、ＤＡＣは電源プレーン５６として示されている。電源７６はＣＥＣ１０の後部のノード１６に隣接して、かつ、後部防とう材５４の反対側に配置されている。ＣＥＣ１０の中にあるノード１６の直下には１対の下部送風機組立体８０（図１には１つのみ示されている）が配置されており、一方、流れ矢印８４によって示されているように上後部から排気するために、電源７６の上部に２つの上部送風機８２が配置されている。各上部送風機８２は当技術分野において知られているように、その排気口に、単一の羽根車８６、モータ駆動装置、および再循環フラップを有する現場交換可能装置（field replaceable unit: ＦＲＵ）である。各下部送風機組立体８０は１対の羽根車８６（図１には図示せず）とスクロール送風機８６を個別に制御する二重モータ駆動装置８８とを有する現場交換可能装置である。したがって、ＣＥＣ１０は４個の下部スクロール送風機と２個の上部スクロール送風機、合計６個のスクロール送風機を含んでいる。
【００３８】
上部送風機８２は前部防とう材２４への衝突の後に、上部分割気流７４を上部送風機８２の吸気口９０の中に引き上げる。下部送風機８０は前部防とう材２４への衝突の後に、下部分割気流７２を下部送風機組立体の吸気口９０の中に引き下げる。２個の上部送風機８２はＭＣＭのヒート・シンク４４を通して排気した後、垂直のミッドプレーン１４の上方に空気を引き込む。２個の上部送風機８２はミッドプレーンの対称的な冷却に加え、最大気流を保証する。ＣＥＣ１０の底部にはその上部に比して２個多いスクロール送風機があるから、水平気流７０の大部分は分かれて分割気流７２になる、ということを理解することができる。
【００３９】
次に図９と図１０を参照すると、左部送風機組立体８０と右部送風機組立体８０が図１におけるそれらの配向に対してそれぞれ示されている。各送風機組立体８０は形状が実質的に矩形である送風機ハウジング１００を含む。送風機ハウジングは基台１０２と各スクロール送風機１０６ごとに１対の吸気口９０を画定する反対上面１０４とを含む。送風機ハウジング１００はさらに、基台１０２に隣接する４つの側面と上面１０４によって画定されている。前側１１０は二重モータ駆動装置８８のための区画を画定しており、一方、反対の後側１１２はＤＣＡの送風機またはそれに近接した後部送風機１２０のための後部排気口１１４（図１０）を画定している。反対の側１１６の１つは補助送風機またはそれに近接した前部送風機１２２のための側面排気口１１８を含む。
【００４０】
図９および図１０とともに再度、図１を参照すると、下部分割気流７２をより詳細に説明することができる。下部分割気流７２はさらに分かれて各下部送風機組立体８０の吸気口９０の中に流れ込む。後部送風機１２０は後部気流矢印１２４で一般的に表されている空気を、電源７６の下方に配置された空気プレナムの中に排気する。１対の後部送風機１２０から出た後部気流１２４は電源７６を通して排気され、ＤＣＡの気流を最大化する。あるいは（または、さらに）、電源７６を通る気流矢印１２４は「１２７」で一般的に示されている論理カードに衝突した後、気流矢印１２８で示されているようにＣＥＣ１０から排気される。
【００４１】
次に図１１とともに図１を参照すると、ＣＥＣ１０の前部に配置され、各々が左部排気開口１１８と右部排気開口１１８とをそれぞれ有する補助送風機１２２は、図１において気流矢印１３０で一般的に示されている気流をそこから排気する。各送風機組立体８０の排気開口１１８は、気流１３０をＣＥＣ１０の後部に側面ダクト１３４の排気口１３６を経由して送るように構成された排気側面ダクト１３４の対応する吸気口１３２と流体的に連通している。
【００４２】
より具体的に図１２を参照すると、排気側面ダクト１３４はフレーム２００の両側（たとえば左側と右側）に配置されており、対応する補助送風機１２２から出た気流１３０を集め、排気口１１８からＣＥＣ１０の後部に排気口１３６を経由して排気する。このように、熱い排気は冷却吸入気流７０が始まる前部に向かうのではなく、ＣＥＣの後部に向けられる。
【００４３】
別の実施形態では、気流１３０は空気プレナム１２６に向けられ、電源７６の冷却をさらに支援し、少なくとも１つの論理カードをさらに冷却する。
【００４４】
送風機組立体８０はそれらの吸気口９０の各々が対称的になるように構成されて配置されているから、ノード１６を通る不均一な流れを最小にしうる。さらに、補助の、およびＤＣＡの送風機すなわちスクロール車は各々、この目的に資するために等しい寸法に形成されている、ということが理解される。側面ダクト排気口１１８を組み込むと、各送風機組立体８０の中のスクロール車の寸法を等しくするのが容易になる。換言すると、ハウジング１００は、前部送風機すなわち補助送風機から後部送風機（たとえばＤＣＡの送風機）の方向に空気を強制しながら、単一の送風機のために必要とされるものよりも幅広でない、少なくとも２つの送風機車を単一の容器に収容することを可能にしている。前部送風機（たとえば補助送風機）のための送風機ダクトを収容するのに、余分の空間を必要としない、すなわちハウジング１００の幅に余分の空間が付加されることはない。各送風機組立体８０の前部送風機車および後部送風機車の双方は同一の寸法であり、かつ、ＣＥＣ１０の後部に排気を送るように構成された対応するダクトを含んでいる。
【００４５】
図１３はフレーム２００から部分的に取り外されたＣＥＣ１０を示す。ＣＥＣ１０は左部送風機組立体８０（図示せず）の排気側面開口１１８に位置合わせされた左側排気開口１４０を図解している。フレーム２００は右部排気側面ダクト１３４への入口１３２を図解しており、左側ダクトは排気口１３６の一部分を図解している。ここで、各補助送風機１２２から出た気流１３０はＣＥＣ１０およびフレーム２００の後部に排気されるから、熱い排気とＣＥＣ１０およびフレーム２００の前部に入る冷たい吸気７０とが混合するのを防止することができる、ということが容易に理解されうる。図１３には大容量電力組立体（bulk power assembly:ＢＰＡ）が示されていないけれども、ＢＰＡは存在する場合にはＣＥＣ１０の上方に配置されている、ということも指摘しうる。ＢＰＡはラインの線間電圧をＤＣ電圧に変換するとともに、同じものをＤＣＡに供給する。
【００４６】
各送風機組立体８０の、前方に装着されたスクロール車すなわち補助送風機１２２は、電源７６が配置されている、ＣＥＣ１０の後部への最適化され均衡化された気流のために逆転されている、ということが当業者によって理解されうる。これらの逆転され適合された送風機によって、冷却のためのＤＣＡ気流を最大化することが可能になる。側面ダクト１３４は各々、吸気口１３２から排気口１３６に至るまで徐々に伸びて排気抵抗を最小にするダクトを含んでいる。任意選択で、側面ダクト１３４から出た排気は部分的に、電源の排気よりも暖かい温度で動作している、電源７６の上方にある論理カード１２７を冷却するのに向けられる（図１）。
【００４７】
図１４とともに再度、図２を参照すると、各ノードすなわちドーター・カード１６ごとにＭＣＭヒート・シンク組立体４４に複数のルーバ２２０が位置合わせされている。下部ＭＣＭヒート・シンク組立体４４とＤＣＡ送風機１２０との間に複数のルーバから成る各組が配置されている。矢印２２２は開放位置にあるルーバ２２０を示し、一方、矢印２２４は閉鎖位置にあるルーバ２２０を示している。開放位置にあるルーバ２２０は分割気流７２がそれを通してＤＣＡ送風機１２０および補助送風機１２２の双方の吸気口９０の中に流れ込むのを可能にしている。このように、ノードすなわちカード１６を装着すると、対応するルーバが開放し、分割気流７２が下部ＭＣＭヒート・シンク組立体４４を通って流れ、対応するＭＣＭ４０を対流的に冷却することを可能にする。
【００４８】
次に図１５を参照すると、開放位置にあるルーバ２２０が示されている。ルーバ２２０は対応するノード１６をＣＥＣ１０の中に装着すると、ルーバ２２０が各々、開放位置まで回転するという点において、ノードによって駆動されるルーバである。同様に、ルーバ２２０は対応するノード１６をＣＥＣ１０から取り外すと、閉鎖位置まで回転する。換言すると、ルーバ２２０はノードの挿抜を利用してノード１６に対応するルーバを駆動している。より具体的には、ノードによって駆動されるルーバ２２０は連続する下部案内レール２２の間にある下部カード案内部の上に配置されている。各ノード１６を画定している先行前下部端（leading front lower edge）２３４から、各ルーバ２２０を駆動するように構成された複数の指部２４０が伸びている。指部２４０はプラスチックから形成されているが、他の好適な材料も考えられる。各指部２４０は対応するルーバ２２０を画定している対応する先行端２４４の直下に割り込む、すなわち、それを持ち上げるように構成された先行傾斜片（leading tapered tip)２４２を有する三角形を実質的に画定している。各指部２４０は連続する根（root）２４６とその中間および反対側にある片２４２とによって画定されている。根２４６は図１４に示すようにルーバ２２０が完全に開放位置にあるとき、対応するルーバ２２０の先行端２４４を収容する。片２４２は根２４６から片２４２まで伸びる三角形を画定する傾斜端２５０によって画定されている。傾斜端２５０は、ルーバ２２０の先行端２４４に対する指部２４０の並進運動に応じて開放位置および閉鎖位置の一方に至るルーバ２２０の回転を容易にしている。ルーバ２２０の先行端２４４が対応する根２４６に接触すると、対向する並進運動は制限される。根２４６は連続する指部２４０を画定している端２５２によってさらに画定されており、かつ、平行であるとともにそれらに係合しているルーバ２２０の回転端２５４と実質的に同軸である、という点が留意される。典型的な実施形態において上述したように、指部２４０によって駆動されるようにルーバ２２０を説明したけれども、ノードによって駆動されるルーバの機能を保持している他の指部２４０の構成もしくはルーバ２２０の構成または双方が考えられる（ただし、構造は異なる）、という点を理解しうる。
【００４９】
ルーバ２２０はノードの同時並行的な保守を可能にする再循環フラップとして動作する。従来技術では、マシンが動作している間にこれらのノードのいかなるものも同時並行的に取り換えることはできない。各論理ノードの下にあるルーバはノードが存在しないときには閉鎖され、ノードが存在すると開放される。したがって、ノードによって駆動されるルーバによれば、特別の道具もマシンをシャットダウンさせることもなく、同時並行的な保守とノードの追加とが可能になる。さらに、ルーバは１つ以上のノードを取り外しても、装着済みのノードの上方の気流を維持する。ノードがなくなると、各指部は対応するルーバからその係合を解かれ、ルーバは重力によって閉鎖する。閉鎖位置におけるルーバの両表面の気圧の差によって、気流を必要な場所（たとえば、なくなったノードの代わりに挿入されたノード）に向けうるようにルーバを閉鎖位置に保持することが容易になる。
【００５０】
好適な実施形態を示し、かつ記述したけれども、これに対して、本発明の本旨と範囲を逸脱することなく、様々な変更と置換をなしうる。したがって、本発明は説明を目的として記述されているのであり、限界を目的として記述されているのではない、ということを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】バックプレーンまたはミッドプレーンにインターフェースしている１つのドーター・カード筐体を示す複数カード筐体の透視図である。
【図２】各カード・スロットに位置合わせされたノード駆動型ルーバを示す、取り外された筐体の一部分を備えた、図１の複数カード筐体の透視図である。
【図３】ドーター・カードをバックプレーンに接続するＶＨＤＭ相互接続器を示す、図１および図２の複数カード筐体の部分透視図である。
【図４】２つのマルチ・チップ・モジュール（ＭＣＭ）および対応するヒート・シンク組立体を示す、図３の印刷回路基板すなわちノード・カードの透視図である。
【図５】上部ＭＣＭに関する熱流束を示す、図４のＭＣＭおよび対応するヒート・シンク組立体の側面図である。
【図６】マザーボードとアルミニウムの前部防とう材との中間にある熱パッドを示す、バックプレーン組立体と直角に配置された、図４のノード・カードの透視図である。
【図７】図６のバックプレーン組立体と熱的に連通したノード・カードおよび電力プレーンの部分模式上面図である。
【図８】バックプレーン組立体の前部防とう材に衝突して分離された吸気気流を示す、バックプレーン組立体に接続されたドーター・カードの透視図である。
【図９】１対の吸気口および側面排気口を示す、ＣＥＣすなわちケージの右側部のための二重送風機組立体の透視図である。
【図１０】２つの吸気口、側面排気口、および背面排気口を示す、ＣＥＣの左側のための二重送風機組立体の透視図である。
【図１１】側面排気ダクトと流体的に連通した側面排気口を示す、図９の右側送風機組立体の透視図である。
【図１２】フレームの後部に排気する、図１１の１対の側面排気ダクトを有するフレーム組立体の背面透視図である。
【図１３】フレーム組立体の前部にＣＥＣすなわちケージを収容する、図１２のフレーム組立体の前面透視図である。
【図１４】ＭＣＭのヒート・シンク組立体に垂直に位置合わせするように配置された開放ノード駆動型ルーバおよび閉鎖ノード駆動型ルーバを示す、図２の複数カード筐体の上面透視図である。
【図１５】ノードの前方先行端から伸びる対応する指部との機械的な協働を示す、開放位置にある１組のノード駆動型ルーバの背面透視図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０  中央電子回路複合体（ＣＥＣ）
１２  ケージ
１４  バックプレーンまたはミッドプレーン
１６  ドーター・カード
２０  バックプレーン・カードのスロット
２２  案内レール
２４  壁
２６  ラッチ
２８  ハンドル
【図１】
2006120154.tif 000003
【図２】
2006120154.tif 000004
【図３】
2006120154.tif 000005
【図４】
2006120154.tif 000006
【図５】
2006120154.tif 000007
【図６】
2006120154.tif 000008
【図７】
2006120154.tif 000009
【図８】
2006120154.tif 000010
【図９】
2006120154.tif 000011
【図１０】
2006120154.tif 000012
【図１１】
2006120154.tif 000013
【図１２】
2006120154.tif 000014
【図１３】
2006120154.tif 000015
【図１４】
2006120154.tif 000016
【図１５】
2006120154.tif 000017