CN100463149C - 处理器散热器保持模块和组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于电子器件的散热器保持模块(14)，包括底部(50)，所述底部具有构造成安装在电路板上的安装凸耳(52)，框架元件(54)从底部向上延伸并连接于所述安装凸耳，散热器保持柱(90)从所述框架元件垂直地向上延伸。所述安装凸耳设定了用于电路板上的保持模块的覆盖区。所述框架元件在所述框架元件之间以及所述覆盖区内部设定了一内部不准入区域(82)。框架元件(68、71、72、76)中的至少一些以相对于其他框架元件(62、66、70、74)的倾斜角延伸，由此在所述框架元件外部和所述覆盖区内部设定了至少一个外部不准入区域(86、88)。

Description

处理器散热器保持模块和组件

技术领域

本发明涉及用于电子器件的散热器，更具体地说，涉及用于散热器的安装和保持系统。

背景技术

在电子元件上使用散热器是众所周知的。一般情况下，散热器与发热电子元件例如中央处理器(CPU)进行的安装都采用紧密接触的方式。随着上述元件的功率密度增加，从电子元件传递到周围环境中的热量对于该元件的正常运行来说也就变得越来越关键。由该元件所产生的热量被传递到散热器，然后从散热器向周围的空气消散。一种类型的散热器包括采用底部形式的金属芯。散热翅片从底部延伸出来以增大散热器的表面积。从该元件传到底部的热量传遍该底部并传至安装于该底部上的散热翅片。为了进一步促进热量从电子元件中消散，可以使用风扇使空气在散热翅片的外表面和散热器的底部附近流通。

在CPU的情况中，已知的电路板设计一般都使用直接安装在位于保持模块中的CPU上部的散热器，保持模块又安装于电路板上。散热器嵌套在该保持模块内，并且使用弹簧夹或者其他固定机构和硬件来将该散热器保持到保持模块中，并向该散热器施加法向力，以保持散热器和CPU之间物理接触，从而确保热量的热流从CPU流向该散热器。

过去，某些处理器已经被明确指定使用特定的保持模块，并且为了便于CPU和散热器组件的安装，保持模块通常还带有电路板。因此，散热器组件和安装硬件被设计为与保持模块共同使用。这种保持模块的一个实例就是广泛使用的Intel奔腾4类型的处理器。

下一代处理器，例如Intel Prescott T类型的处理器，所需的电路板布图不同于奔腾4处理器的布图，由此造成已知的保持模块和散热器组件与新的处理器不兼容。开发新的散热器和硬件组件从而使散热器能够安装在处理器和电路板布图上是个困难而昂贵的命题。另外，满足较大功率处理器所增长的热传递需求又增加了冷却新型处理器技术所面临的挑战。需要一种散热器保持模块，使其能够与至少两种不同类型的处理器相兼容。

发明内容

一种用于电子器件的散热器保持模块，包括具有安装凸耳的底部，该安装凸耳构造成可安装在电路板上。该安装凸耳限定了用于电路板上的保持模块的覆盖区(footprint)。框架元件从底部向上延伸并与该安装凸耳相连接。所述框架元件在所述框架元件之间以及覆盖区内设定了一内部不准入(keepout)区域。散热器保持柱从所述框架元件垂直地向上延伸。至少一些框架元件相对于其他框架元件以倾斜角延伸，从而在所述框架元件之外并在覆盖区内设定了至少一个外部不准入(keep out)区域。

即，本发明涉及一种用于电子器件的散热器保持模块，所述保持模块包括底部，所述底部具有构造成安装在电路板上的安装凸耳，所述安装凸耳设定了用于电路板上的保持模块的覆盖区，包括第一框架元件和第二框架元件的框架元件从底部向上延伸并连接于所述安装凸耳，所述第一框架元件在所述第一框架元件之间以及所述覆盖区内部设定了一内部不准入区域，并且散热器保持柱从所述框架元件垂直地向上延伸，第二框架元件相对于第一框架元件以倾斜角延伸，由此在所述第一框架元件外部和所述覆盖区内部设定了至少一个外部不准入区域。

附图说明

图1是安装于电路板上的示例性散热器组件的透视图；

图2是用于图1所示的散热器组件的保持模块的透视图；

图3是图2所示的保持模块的俯视图；

图4是图1所示的组件的分解图；

图5是用于图1所示的组件的电路板布图的俯视示意图；

图6是图2所示的保持模块的仰视图。

具体实施方式

图1是安装于电路板12上的示例性散热器组件10的透视图并且使用了根据本发明的示例性实施例所形成的保持模块14对其进行保持。如下文所述，保持模块14可以使成本相对低的散热器组件12用于新型的且更大功率的电子器件，包括但不局限于下一代的处理器，同时还使用现有的硬件结构将散热器10保持于该器件。虽然用于电子器件的电路板12布图中存在差异(也如下文所述)，而且这种差距会使已知的保持模块不兼容于并且不能用于电路板12，但是使用该保持模块仍然可以达到目的。因此，适用于较新型电子器件的热传递可以使用现有的硬件和散热器结构以相对低的成本实现。因此，可以节省设计和开发用于下一代电子器件的散热器组件的新型生产线所需的时间和成本。

在示例性实施例中，散热器组件10包括具有多个槽的底部16，所述槽容纳类似平板状的热传递翅片18，该翅片18大致在底部16上排成直线，但是在空间上互相隔开。在一个实施例中，底部16包括由例如铝制成的底板，以及在底板中由不同材料(例如铜或银)制成的插入件或镶条(未示出)，该材料具有比底板更高的导热性。该插入件增加了底板的导热性，并且减少了能够阻止底板的快速发热的扩散电阻。

在一示例性实施例中，翅片18由铝制造，并且使用已知的方式卷入底部。翅片18增大了用于传递与底部16热接触的电子器件(在图1中未示出)的热量的表面积。因此，热量从该电子器件传递到底部16，并从底部16传递到翅片18，热量通过翅片18被释放到周围环境中。

风扇元件20安装于翅片18顶部的上方，并包括转动叶片(未示出)，该转动叶片移动翅片18裸露面上方的空气。插头22与风扇电动机电连接，当插头22连接到电源时，该电动机驱动风扇叶片并使空气穿过翅片18流通。在一个实施例中，当风扇元件20运行时，翅片18顶部的空气以及与翅片18的平面平行(例如，以在图1中箭头A的方向)的空气被吹向下方。在另一个实施例中，翅片18包括穿过其中的槽26，使得空气横向地流过翅片18(例如，以与图1中箭头B平行的方向)。通过在翅片18之间的纵向(箭头A)以及在穿过翅片18的横向(箭头B)两个方向形成气流，热传递效率相对于已知的散热器来说被提高了，在已知的散热器中空气主要仅仅在一个方向上流通。

同样考虑倒散热器组件10和电路板12一般安装在更大器件(例如，PC机箱)的底盘(未示出)中，并且与已知的散热器组件不同，设置新鲜空气通风道28，与外部空气进行流动交换。因此，与传统的散热器组件不同，风扇元件20吸取外部的冷空气并使较冷的空气在翅片18的上方流通，而不是简单地使空气在机箱内流通，在机箱内的空气通常比外部空气温度更高。使用较冷的外部空气与已知的散热器组件相比也增加了热传递效率。因此，当要被散热器组件10冷却的电子器件与较低级功率的器件相比功率更高并且热传递需求增加时，穿过翅片18的更多气流以及使用由风扇元件20进行流通的较冷的新鲜空气就足以改善热传递状况，从而冷却更高功率的电子器件，而不必使用重新设计的、更高容量的散热器。

保持器机构30通过保持模块14以热传递的关系使散热器底部16、翅片18和风扇元件20与电子器件相耦合。保持器机构30包括有间隔的托架32以及可枢转地安装到托架32端部上的保持器臂34。保持器臂34包括钩状的端部，啮合于如下文所述的保持器模块14。手柄元件36可旋转地安装于托架32上，并且该手柄可在箭头C的方向上相对于托架32进行旋转，以处于闭锁和解锁位置。当在闭锁位置时，保持器机构30提供向下夹紧力以确保散热器底部16和要冷却的电子器件之间的物理接触。

在一示例性实施例中，散热器组件10是已知的组件，以前已经使用于现有电子器件上，例如Intel奔腾4处理器。在图1中示出的特定散热器组件10可以从宾夕法尼亚州首府哈里斯堡的Tyco电子公司买到，其器件号为8-1542008-7。但是，散热器组件10仅仅是可以在本发明中使用的散热器组件的一个实例，因此，对该散热器组件进行的详细描述仅仅是为了举例说明而不是进行限定。

保持模块14可以使用已有的散热器组件，例如组件10，与如下说明的下一代电子器件共同使用。保持模块14尤其可以使散热器组件10与IntelPrescott T处理器结构一起使用，该处理器需要与先前的处理器器件例如Intel奔腾4处理器不同的电路板布图。

图2和图3分别是示例性保持模块14的透视图和俯视图，该保持模块可以用来将散热器组件10耦合于下一代处理器器件中。保持模块14包括通常为平面的底部50、从底部50向下延伸的安装凸耳52以及从底部50向上延伸的框架元件54。安装凸耳52在被安装到电路板上时设定了用于保持模块14的覆盖区。

底部50包括U形部分56，该部分连接第一对安装凸耳52，和拐角部分58、60，该部分是从相对U形部分56定位的剩余安装凸耳52的每一个中延伸出来的。框架元件54包括直线框架元件62，其沿着U形部分56的底部延伸；以及带有凹槽的框架元件66，其基本垂直于直线框架元件62而延伸。倾斜框架元件68以一个斜角从带有凹槽的框架元件66处延伸，框架元件70从倾斜框架元件68的一端以平行于直线框架元件62的方向延伸。倾斜框架元件71、72从底部拐角部分60向上延伸，并将框架元件70和框架元件74连接到安装凸耳52，该安装凸耳52相对于U形底部部分56定位，也同样相对于带有凹槽的框架元件66定位。框架元件74基本上平行地延伸到带有凹槽的框架元件66，倾斜框架元件76将框架元件74连接到安装凸耳52上，该安装凸耳52位于与U形底部部74最近的拐角相邻的位置处，以及直线框架元件62的一端上。

从图2和图3中可看出，框架元件62、66、70和74是以基本上为矩形的图案安装的，并且框架元件68、71、72和76倾斜地延伸到该矩形的侧边，并有效地向外延伸该矩形四个拐角中的三个。只有由直线框架元件62和带有凹槽的框架元件66所设定的拐角保持了由框架元件54形成的矩形图案的自然拐角。带有凹槽的框架元件66包括向外移位的凹槽80，该凹槽在U形底部分56的一端和底部拐角部分58的一端之间延伸。

前述的框架元件54与保持模块14的底部50共同地设定了用于将要冷却的电子器件的不准入区域。更具体地说，框架元件62、66、70、74，底部50的U形部分56和拐角部分58、60在框架元件之间并在由安装凸耳52设定的覆盖区内设定了内部不准入区域82。内部不准入区域82的外形基本上为矩形，并具有与框架元件66的凹槽80相邻的侧面延伸部分84。框架元件70和倾斜框架元件68和71在其间设定了第一外部不准入区域86，并且框架元件74和倾斜框架元件72和76在其间设定了第二外部不准入区域88。与被框架元件54包围的内部不准入区域82不同，外部不准入区域86和88是敞开的，也就是说，没有被框架元件54包围，但是外部不准入区域仍然是处于由安装凸耳52所设定的覆盖区内的。换言之，内部不准入区域82在框架元件54之内，而外部不准入区域86和88在保持模块14的框架元件54之外。

在一示例性实施例中，将在下文更进一步地描述，内部和外部不准入区域82、86和88对应于插座T型布图结构，该布图结构与例如Intel Prescott T处理器相兼容。其他不准入区域也可作为备选实施例，用于现有技术中的其他电子器件中。

保持柱90在保持模块14的四个拐角处从框架元件54向上延伸。柱90成对安装，每对柱90中的每个柱都与另一个相对。在每个柱90中都安装有保持开口92，并且当散热器组件10(在图1中所示)附着于保持模块14时，保持臂34(在图1中所示)的钩状端部容纳于保持开口92中。如在图3中可清楚地看到，保持柱90基本上位于安装凸耳52的中心。

如图3中所示，每对对置的保持柱90的端到端距离D₁沿直线框架元件62和框架元件70测量大概为3.0英寸(76.2毫米)。两对保持柱90相互之间端到端的距离D₂大概为3.52英寸(89.41毫米)。因此保持模块14在尺寸D2上稍长于尺寸D1。保持柱90的总高度H(在图3中所示)大概延伸1.219英寸(30.95毫米)。选择尺寸D1、D2和H以为了兼容于，例如上述散热器组件10。通过对如上所述的保持柱90进行定位和定尺寸，保持模块14可应用于制造厂商提供的种类广泛的散热器组件，这是因为柱90的结构复制了以前的保持模块的保持柱，这些保持模块具有电路板并且可与以前的电子设备共同使用，例如Intel奔腾4处理器。

同样如图3中所示，定位接头94面向与框架元件70和外部不准入区域86相邻的保持柱90向内延伸。当散热器组件10如下所述安装于保持模块14上时，接头94用于将散热器组件10导引至保持模块14上并以保持模块14为中心。

在示例性实施例中，保持模块14根据已知的加工过程，包括但不局限于模制成型工艺，由已知的材料例如莱克桑(Lexan)塑性材料形成。不过，应该了解的是，也可以根据现有技术中已知的各种制造工艺采用其他适当的材料来制造上述保持模块14。

图4是在图1中所示的整个组件的分解图，其中，图中示例性地示出了电子器件100与电路板12的安装关系。该器件100可以是例如包含在插座中的Intel Prescott T处理器，并且该装置100的外形基本上包含在由保持模块14所设定的内部不准入区域82中。

电路板12包括上表面102、与上表面102相对的下表面102以及多个从上表面102穿过板12延伸到下表面102的通孔106。保持模块14抵靠于板12的上表面102，其位置使安装凸耳52大致对准板12中的通孔106。固紧件108延伸过板12下表面102的通孔106并啮合于板12上表面102上放置的安装凸耳52。因此，保持模块14的底部安装到电路板12上。保持模块14的底部安装不仅提供了可靠的机械连接，而且避免了电子器件100所需要的不准入区域，否则由于顶部安装结构具有从上表面102延伸通过该板的紧固件，所以使用顶部安装结构会使该电子器件被干涉。一旦保持模块14安装于板12上，电子器件100就被底部50以及保持模块14的框架元件54所环绕，并且使外部不准入区域86和88得以保留。

一旦保持模块14被安装到板12上，散热器组件10就可在保持模块上被降低，并且在定位接头94的导引下，散热器组件10就可在保持柱90之间居中，直到保持臂34钩住保持柱90的保持开口92(在图3中所示)上为止。从这个位置开始，手柄元件36可以移向闭锁位置，将散热器组件10夹紧到电子器件100上，并在散热器和电子器件100的外表面之间施加法向接触压力。

图5是电路板12的一部分的俯视示意图，图中示出了在板12的上表面102上的元件布图。保持模块14位于板上，同时安装凸耳52大致与板12中的通孔106对准。螺纹插入件120是镶嵌模制到安装凸耳52中，并与通孔106对准，从而使固紧件108可以通过通孔106插入并通过板12的底部并与螺纹插入件120相啮合。插入件120仅仅可以从板12的下表面进入从而固定到板上，并且当从板12的上表面观看时，插入件120通常被保持柱90阻隔(例如，不可为固紧而接近)。也就是说，保持模块14仅仅可以从板12的下表面被安装到板12上，并且不可能从上方安装保持模块14。

在一个实施例中，插入件120虽然由不锈钢制造，但是应该理解的是，其他适当的材料，包括但不局限于黄铜，也可以用来构造插入件120。应该进一步理解的是，插入件120是可选择的，在另一个实施例中也可被除去。

考虑在可替换实施例中，不需要使用螺纹插入件120。例如，可以使用自攻丝螺钉将保持模块14固定到板12上，而无需使用螺纹插入件。更进一步，可以使用延伸过板12的销钉将保持模块14固定到板上，以替代螺纹插入件。

保持模块14的框架元件54设定了内部不准入区域82，并且处理器122接合于内部不准入区域82界限之内的插座组件124。在一个实施例中，处理器122为Intel Prescott T处理器，并且插座124为“插座T”或者具有775个引脚的岸面栅格阵列(LGA)插座，该引脚与处理器122下表面上的导电垫片接合。此结构有时被称为LGA-775CPU，Prescott T处理器仅是较新的具有上述结构的电子器件的一个实例。内部不准入区域82中未由处理器122以及插座124物理占有的部分被预留用于与处理器一起使用的辅助元件，或者仅仅是提供了处理器及其相关元件周围的安全间隙。同样地，保持模块14的外部不准入区域86和88提供了间隙和/或空间以用于与处理器122一起使用的元件上。

图6是保持模块14的仰视图，图中示出了在其中具有螺纹插入件120的安装凸耳52。在安装凸耳52中相邻的螺纹插入件120以中心到中心距离D₃为大约2.835英寸(72.0毫米)而间隔开。因此，当保持模块12的外部尺寸D₁和D₂(见图3)不相等时，在安装凸耳52之间以及插入件120之间的中心到中心的距离D₃对于保持模块的每一侧面都是相等的。安装凸耳52和插入件120的中心到中心距离D₃与电路板12的通孔106(在图4和5中所示)的中心到中心的距离相匹配。

同样如图6中所示，内部不准入区域82由沿框架元件70测量的、大约为2.008英寸(51.0毫米)的距离D₄和沿着带有凹槽的框架元件66测量的、大约为2.494英寸(63.35毫米)的尺寸D₅所设定。在图5和6中所示的总体布图和尺寸在这里被称为“插座T布图”。

因此，本发明提供了一种与插座T的布图相兼容的保持模块14，在模块14的下端部上包括适当的不准入区域，该端部邻接电路板12并且围绕需要冷却的电子器件，例如图5中的处理器122和插座124。同时，保持模块14的上端部，即保持柱90，可与已知的散热器组件10相兼容。因此，可以避免设计和开发用于下一代处理器设备的新型散热器组件的成本。

另外，通过使用具有卷入铜底部的铝散热片的散热器组件10，通过提供用于风扇元件20的新鲜空气管道28，并且通过在翅片18中设置槽26以用于在其间横向和纵向地流通气流，就可以使用较低容量和成本较低的散热器组件来冷却较高功率的电子元件，例如Intel Prescott T处理器。因此，可以避免使用成本较高、制造精密的散热器。

Claims (3)

1.一种用于电子器件的散热器保持模块(14)，所述保持模块包括底部(50)，所述底部具有构造成安装在电路板上的安装凸耳(52)，所述安装凸耳设定了用于电路板上的保持模块的覆盖区，包括第一框架元件和第二框架元件的框架元件(54)从底部向上延伸并连接于所述安装凸耳，所述第一框架元件在所述第一框架元件之间以及所述覆盖区内部设定了一内部不准入区域(82)，并且散热器保持柱(90)从所述框架元件垂直地向上延伸，其特征在于：

第二框架元件(68、71、72、76)相对于第一框架元件(62、66、70、74)以倾斜角延伸，由此在所述第一框架元件外部和所述覆盖区内部设定了至少一个外部不准入区域(86、88)。

2.根据权利要求1所述的散热器保持模块，其中所述散热器保持柱包括位于保持模块各个拐角处的四个保持柱，沿所述保持模块第一边缘的保持柱的端部之间的距离不同于沿所述保持模块第二边缘的保持柱的端部之间的距离。

3.根据权利要求2所述的散热器保持模块，其中所述安装凸耳包括位于所述保持模块各个拐角处的四个安装凸耳，并且相邻安装凸耳对是以相等间距间隔的。

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