CN117529067A - 一种晶圆检测用机柜*** - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种晶圆检测用机柜***，属于半导体设备用服务器环控领域，机柜***包括服务器机柜、机柜进风口、排风及监测通道和厂务排风管道；在机柜进风口上设置温湿度传感器、防水顶盖和防尘网罩；在排风及监测通道处设置温度传感器和风速传感器。通过本方案，可以有效实现服务器的温湿度控制，运行稳定性提高，便于在半导体检测设备等领域推广应用。

Description

一种晶圆检测用机柜***

技术领域

本发明涉及半导体设备用服务器环控领域，具体涉及一种晶圆检测用机柜***。

背景技术

众所周知，服务器被安装在机柜中，大批量应用于数据中心，而数据中心或者机房温度通常在35℃甚至40℃以上，需要使用空调对机房环境进行降温。如果机柜数量较少时候，也会考虑单个机柜增加空调直接对服务器进行温度控制。在恶劣环境中，要保证服务器的正常运转，采用空调降温变得愈加重要。另外，服务器还对含尘量有要求，机房或者机柜还要考虑增加除尘装置。

然而，在半导体设备领域，服务器机柜均放置在洁净室，所处的环境温度通常稳定在24±2℃，湿度通常控制在30%-60%，完全满足服务器自身对环境温湿度的要求，如何在该环境中实现数量更多、功率更大的高性能服务器散热控制并安全可靠运行正是本发明要解决的问题。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种晶圆检测用机柜***，其能解决上述问题。

发明目的：实现多数量、高性能服务器组在洁净无尘室中高效可靠地连续运转。

设计原理：在机柜进风口设置温湿度传感器对厂务温湿度进行监测，服务器按照1U空间间隔布置，同时，采用密封板对间隔处进行密封，确保只有服务器排出的风才能进入排风通道。在排风通道处设置温度传感器和风速传感器，用于监测排风量和排风温度，通常，排风与进风温差要小于20℃。此外，在机柜顶部设置了烟雾报警传感器，用于监测服务器异常情况的发生。为了保证机柜内部的风能够顺利排出，该方案中配置了离心风机柜，如果厂务管道在机柜出口处能够满足-500Pa～-800Pa负压，也可以省去离心风机柜。具体方案如下。

一种晶圆检测用机柜***，包括服务器机柜、机柜进风口、排风及监测通道和厂务排风管道；在机柜进风口上设置温湿度传感器、防水顶盖和防尘网罩；在排风及监测通道处设置温度传感器和风速传感器。

进一步的，所述服务器机柜包括机柜壳体、多个服务器单元、供配电箱（即MSU）和挡风板，多个所述服务器单元上下间隔布置，在多个服务器单元的前侧为机柜排风腔，在多个所述服务器单元的后侧为机柜进风腔；多个挡风板安装在多个服务器单元后端的相邻间隔处、服务器单元后端面与机柜壳体顶面、底面、以及供配电箱后端面的相邻间隔处；机柜进风腔由机柜进风口、机柜壳体后壁面、服务器单元后端面、供配电箱后端面以及挡风板围绕而成。

进一步的，所述排风及监测通道包括出风侧门板、风速传感器支架、温度传感器、防水线缆接头、风速传感器、排风通道及安装法兰；所述防水线缆接头和排风通道及安装法兰安装在出风侧门板上；所述风速传感器通过所述风速传感器支架安装在所述排风通道及安装法兰上，且传感器头径向***排风通道内；所述温度传感器的传感器头也设置在所述排风通道及安装法兰的排风通道内。

进一步的，在所述排风及监测通道和厂务排风管道之间还设置一个风机柜，在风机柜中设置离心风机、变频器和被动减震器，并在风机柜的四周面板上设置吸音棉降噪。

进一步的，在服务器机柜内设置多条电源分配单元（PDU），并由供配电箱对电源分配单元供电，并在供配电箱内设置总电压电流检测单元。

机柜进风口、排风及监测通道和风机柜的进出风口处的流量截面可调的设置。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

1.本方案中通过风道的设计，配合风机柜，在不使用压缩机组进行降温的条件下，实现了服务器有效的散热；

2.本方案中通过对进出风口温度以及风量的监测，可以实时监测机柜整体的运行工况，同时也可以计算服务器散热功率，进而推断所有服务器运行的大致状态；

3.机柜中配置有供配电箱，将电源分配至3n条PDU，保证供电三相平衡，同时，这里设置了电源电流监测模块，可以有效保证服务器的安全运行；

4.进风口处为了保证设备避免水滴落入设备，增加了防护罩，为了防止碎片等杂物进入机柜影响服务器吸风，增加了防尘网。

附图说明

图1为本发明机柜***的示意图 ；

图2为排风及监测通道的前视图；

图3为排风及监测通道的轴侧图；

图4为顶部进风结构示意图。

图中，1、机柜壳体；2、服务器单元；3、机柜排风腔；4、排风及监测通道；5、风机柜；6、厂务排风管道；7、供配电箱；8、机柜进风腔；9、挡风板；10、机柜进风口；11、出风侧门板；12、风速传感器支架；13、温度传感器；14、防水线缆接头；15、风速传感器；16、排风通道及安装法兰；17、防水顶盖；18、防尘网罩；19、机柜顶板。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应当理解，本说明书中所使用的“***”、“装置”、“单元”和/或“模组”是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换所述词语。

一种晶圆检测用机柜***，参见图1-图4，尤其是半导体检测设备领域高性能多核服务器机柜，这里所选用的服务器自带限位器滑轨；机柜***整体设计包含散热方案、结构以及供配电三部分。

结构部分，主要指整体结构布置、风道的密封、进风口的独特设计、出风口的布置等。

整体结构布置：晶圆检测用机柜***包括服务器机柜、机柜进风口10、排风及监测通道4和厂务排风管道6。在机柜进风口10上设置温湿度传感器、防水顶盖和防尘网罩；在排风及监测通道4处设置温度传感器13和风速传感器15。

其中，服务器机柜包括机柜壳体1、多个服务器单元2、供配电箱7和挡风板9，多个所述服务器单元2上下间隔布置，在多个服务器单元2的前侧为机柜排风腔3，在多个所述服务器单元2的后侧为机柜进风腔8；多个挡风板9安装在多个服务器单元后端的相邻间隔处、服务器单元后端面与机柜壳体顶面、底面、以及供配电箱后端面的相邻间隔处；机柜进风腔8由机柜进风口10、机柜壳体1后壁面、服务器单元2后端面、供配电箱7后端面以及挡风板9围绕而成。

进一步的，排风及监测通道4包括出风侧门板11、风速传感器支架12、温度传感器13、防水线缆接头14、风速传感器15、排风通道及安装法兰16；所述防水线缆接头14和排风通道及安装法兰16安装在出风侧门板11上；所述风速传感器15通过所述风速传感器支架12安装在所述排风通道及安装法兰16上，且传感器头径向***排风通道内；所述温度传感器13的传感器头也设置在所述排风通道及安装法兰16的排风通道内。

其中，在所述排风及监测通道4和厂务排风管道6之间还设置一个风机柜5，在风机柜5中设置离心风机、变频器和被动减震器，并在风机柜5的四周面板上设置吸音棉降噪。

进一步的，风机柜5与外界线缆均通过接插件形式连接，并在离心风机电机的两侧设置散热口并安装散热风扇。

具体的，对于风机柜5，有中压阻的离心风机并设置了过载保护、过热保护等，风机柜5与外界线缆均通过接插件形式连接，这里的离心风机能够克服800Pa压阻，当厂务能够提供-500Pa～-800Pa负压抽排时，也可以不用风机柜5。

对于配置变频器，其可以根据风量管路***压阻以及实际风量需求对风机频率进行调节，此外，风机还增加了减震和减噪设计。

风机柜5的减震和减噪设计，主要是指根据风机重量和结构选择相应的被动减震器，同时在四周面板上贴吸音棉进行减噪。

一个示例中，所述机柜进风口10安装在所述服务器机柜的一侧顶部，所述排风及监测通道4和厂务排风管道6安装在所述服务器机柜的另一侧下部。当然根据实际需要可以变换进出风流路。

进一步的，在服务器机柜内设置多条电源分配单元，优选为3n条。并由供配电箱7对电源分配单元供电，并在供配电箱7内设置总电压电流检测单元。

为保证工作时噪音低于80dB，服务器机柜的机柜壳体1的一个侧面采用透明玻璃面板代替孔板结构，便于降噪和观察。具体示例中，前面板取消了孔板结构，转而采用透明玻璃面板，既能起到减噪作用还能通过面板观察机柜内服务器情况。

机柜进风口10、排风及监测通道4和风机柜5的进出风口处的流量截面可调的设置。

风道密封方案，主要是指风依次沿着机柜进口、各个服务器、机柜出口以及风机柜单向流动，即机柜进风全部通过服务器自身的吸风口吸进去，从服务器自身出风口排出去，而风机柜只抽服务器排出来的风，这样避免新风在机柜内部形成串扰或者涡流，进而降低换热效率。

涉及的风道密封设计，主要是通过1U大小的金属密封板作为挡风板9，安装在进风侧面板支架上，将上下两个服务器单元2之间的间隙进行密封。

独特的机柜进风口，主要是指设备放置在厂务中有可能水滴落在进风口，进风口处也有可能吸入较大碎片等杂物，影响服务器吸风，因此，参见图4，在机柜进风口10所在的机柜顶板19处设置了防水顶盖17以及防尘网罩18。

涉及的风道设计，进风通道的宽度可以根据进风所需截面积的大小进行调整，并且不影响服务器的安装。

其中，机柜进出风截面积大小，风口或者管道最小截面积需要根据风量和风速进行换算，风速一般控制在10～15m/s。

对于散热方案，晶圆检测用机柜***主要是指采用自然送风+离心风机（位于风机柜5内）抽排的方式对服务器进行冷却散热，热传递方式主要涉及导热和对流传热。涉及的冷却散热，是通过在机柜进风口10处设置温湿度传感器、排风及监测通道4处设置温度传感器13和风速传感器15，进而实现机柜运行工况参数的在线监测，出风口与进风口温差应小于20℃。

对于供配电设计，主要是指设置了一个供配电箱MSU,可以给单台机柜供电也可以给多台机柜供电，并且接口全部采用插拔形式，方便现场操作。具体的，服务器供电主要是指在每个机柜内放置3条PDU,然后由MSU对PDU进行供电，确保供电三相平衡，同时在MSU内设置总电压总电流监测，以确保服务器安全可靠地运行。涉及的安全控制，除了总电压总电流监测、进出风口温度监测以及出口风速监测，还在机柜顶部设置了烟雾报警传感器，在机柜门板上设置了紧急开关EMO。

本实施例中涉及的传感器信号采集，主要是指通过IO采集模块将机柜中所涉及的各种监测传感器信号进行收集，通过网线整体传输给上位机PLC。

本申请中涉及的进出风口，主要是指设置有传感器以及防水电缆接头的出风管道及安装面板等。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种晶圆检测用机柜***，包括服务器机柜、机柜进风口（10）、排风及监测通道（4）和厂务排风管道（6）；其特征在于：

在机柜进风口（10）上设置温湿度传感器、防水顶盖和防尘网罩；

在排风及监测通道（4）处设置温度传感器（13）和风速传感器（15）。

2.根据权利要求1所述的晶圆检测用机柜***，其特征在于：

所述服务器机柜包括机柜壳体（1）、多个服务器单元（2）、供配电箱（7）和挡风板（9），多个所述服务器单元（2）上下间隔布置，在多个服务器单元（2）的前侧为机柜排风腔（3），在多个所述服务器单元（2）的后侧为机柜进风腔（8）；多个挡风板（9）安装在多个服务器单元后端的相邻间隔处、服务器单元后端面与机柜壳体顶面、底面、以及供配电箱后端面的相邻间隔处；机柜进风腔（8）由机柜进风口（10）、机柜壳体（1）后壁面、服务器单元（2）后端面、供配电箱（7）后端面以及挡风板（9）围绕而成。

3.根据权利要求1所述的晶圆检测用机柜***，其特征在于：

所述排风及监测通道（4）包括出风侧门板（11）、风速传感器支架（12）、温度传感器（13）、防水线缆接头（14）、风速传感器（15）、排风通道及安装法兰（16）；所述防水线缆接头（14）和排风通道及安装法兰（16）安装在出风侧门板（11）上；所述风速传感器（15）通过所述风速传感器支架（12）安装在所述排风通道及安装法兰（16）上，且传感器头径向***排风通道内；所述温度传感器（13）的传感器头也设置在所述排风通道及安装法兰（16）的排风通道内。

4.根据权利要求1所述的晶圆检测用机柜***，其特征在于：

在所述排风及监测通道（4）和厂务排风管道（6）之间还设置一个风机柜（5），在风机柜（5）中设置离心风机、变频器和被动减震器，并在风机柜（5）的四周面板上设置吸音棉降噪。

5.根据权利要求4所述的晶圆检测用机柜***，其特征在于：

风机柜（5）与外界线缆均通过接插件形式连接，并在离心风机电机的两侧设置散热口并安装散热风扇。

6.根据权利要求1所述的晶圆检测用机柜***，其特征在于：

所述机柜进风口（10）安装在所述服务器机柜的一侧顶部，所述排风及监测通道（4）和厂务排风管道（6）安装在所述服务器机柜的另一侧下部。

7.根据权利要求2所述的晶圆检测用机柜***，其特征在于：

在服务器机柜内设置多条电源分配单元，并由供配电箱（7）对电源分配单元供电，并在供配电箱（7）内设置总电压电流检测单元。

8.根据权利要求2所述的晶圆检测用机柜***，其特征在于：

服务器机柜的机柜壳体（1）的一个侧面采用透明玻璃面板代替孔板结构，便于降噪和观察。

9.根据权利要求4所述的晶圆检测用机柜***，其特征在于：

机柜进风口（10）、排风及监测通道（4）和风机柜（5）的进出风口处的流量截面可调的设置。