CN102845142A - 供单板计算机使用的楔锁、单板计算机以及装配计算机系统的方法 - Google Patents

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Abstract

用于供单板计算机使用的楔锁包括相对于印刷电路板(PCB)定位的冷却板、构造成以便将单板计算机固定在操作环境中的夹持装置、以及沿着冷却板的顶面和夹持装置的顶面定位以利于PCB的传导冷却的热传导板。

Description

供单板计算机使用的楔锁、单板计算机以及装配计算机系统的方法
技术领域
本文公开的主题大体涉及单板计算机的传导冷却，并且更明确地说，涉及用于固定单板计算机和提供用于在传导冷却中使用的热通道的设备和方法。
背景技术
因为电气组件，诸如计算机，变得更密集地组装(polulated)有产生热的构件(诸如处理器、晶体管和/或二极管)，构件过热变得可能性更大。过热的这种增加的可能性助长了降低这样的组件的寿命，和/或成为在这样的组件的可靠性和大小方面的限制因素。
安装在支架上的电路板，诸如可用在已知的电气组件中的那些，可大体分类为：或者为传导冷却的电路板，或者为对流冷却的电路板。许多已知的传导冷却的电路板包括金属热管理层，其位于电路板的一个表面上并且与安装(诸如焊接)在电路板上的构件接触。热管理层延伸到电路板的边缘并且提供被布置来接触散热器的传导面。热管理层被安装到散热器，以利于由构件产生的过量的热量热传导到散热器。
这样的传导冷却的电路板因此提供了供消散由安装在电路板上的构件产生的热使用的仅仅单一的热通道。例如，图1为已知的传导冷却的单板计算机100的示意图。计算机100包括印刷电路板(PCB)102，其相对于侧条104和冷却板106定位。楔锁108通过将力向下引导到冷却板106上将计算机100固定在环境－诸如提供卡式边缘的系统或支架中。该向下的力类似地通过冷却板106被赋予到PCB 102上。这样，楔锁108对抗在操作环境中可能会遇到的冲击和振动来固定计算机100。由PCB 102产生的热被冷却板106传导到侧条104和楔锁108。热然后消散，使得大约三分之一的热沿着通过楔锁108的热通道，并且大约三分之二的热沿着通过侧条104的热通道。这样，计算机100的热管理层具有更低的热阻。尽管如此，如在图1中所示，主热通道的长度限制可从计算机100消散的热量。因此，期望一种用于增加可利用传导冷却通过计算机来消散的热量的设备和方法。
发明内容
提供该“发明内容”来以简化的形式介绍概念的选择，概念在下文中在“具体实施方式”中进一步说明。该“发明内容”不意图确定所要求保护的主题的关键特征或本质特征，其也不意图用作确定所要求保护的主题的范围的辅助。
在一方面，提供了一种楔锁以用于供单板计算机使用。楔锁包括相对于印刷电路板(PCB)定位的冷却板、构造成以便将单板计算机固定在操作环境中的夹持装置、以及沿着冷却板的顶面和夹持装置的顶面定位以利于PCB的传导冷却的热传导板。
在另一方面，提供了一种单板计算机。该单板计算机包括印刷电路板(PCB)和构造成以便将单板计算机固定在操作环境内的楔锁。该楔锁包括相对于PCB定位的冷却板、夹持装置、以及沿着冷却板的顶面和夹持装置的顶面定位以利于单板计算机的传导冷却的热传导板。
在另一方面，提供了一种装配包括单板计算机的计算机系统的方法，其中，该单板计算机包括印刷电路板(PCB)、冷却板、相对于冷却板和保持板定位的热传导板、以及夹持装置。该方法包括相对于计算机系统的热参考面定位单板计算机，以及调整夹持装置以便将单板计算机固定在计算机系统内并且提供多个热通道以利于单板计算机的传导冷却。
附图说明
通过结合附图参考随后的描述，可更好地理解本文描述的实施例。
图1为已知的传导冷却的单板计算机的示意性的局部截面图。
图2为可供单板计算机使用的示范性的楔锁的示意性的局部截面图。
图3为在图2中示出的、处于夹持状态时的楔锁的示意性的局部截面图。
图4为在图2和图3中示出的楔锁的示意性的截面图。
图5为示范性的单板计算机的透视图，该单板计算机包括在图2－4中示出的楔锁。
图6为当楔锁处于松弛状态时的图5中示出的单板计算机的侧视图。
图7为当楔锁处于夹持状态时的图5和图6中示出的单板计算机的侧视图。
图8为说明装配在图5-7中示出的单板计算机的示范性方法的流程图。
具体实施方式
本文详细描述的是利于将楔锁作为夹持印刷电路板(PCB)与单板计算机的器件提供到冷却板中的方法和设备的示范性的实施例。结合楔锁的功能性要求更小的内部空间用来将PCB夹持在单板计算机内。重新得到的空间可然后用来增加用于将热传导离开PCB的材料的量。使用附加的传导材料利于降低PCB的操作温度。此外，本文描述的方法和设备利于提供一种用于将由PCB产生的热传导离开PCB的器件。使用通过在适当的位置夹持PCB而弯曲的热传导板利于在操作期间将附加的热量传导离开PCB，以便降低PCB的操作温度。降低PCB的操作温度利于增加PCB的可用寿命和/或要求更少的将在PCB上执行的维护。
图2-4为示范性的完整的楔锁200的示意性视图。明确地说，图2为楔锁200处于松弛或者未夹持状态时的示意性的局部截面图；图3为楔锁200处于夹持状态时的示意性的局部截面图；且图4为楔锁200沿着轴线A-A(在图3中示出)的示意性的截面图。在示范性的实施例中，楔锁200构造成固定和/或稳定包括印刷电路板(PCB)202的单板计算机(没有在图2-4中示出)。此外，楔锁200利于PCB 202和/或单板计算机的传导冷却，如下面更详细地所述。在一些实施例中，楔锁200包括使得实现附加的传导冷却的侧条204。在其它的实施例中，楔锁200不包括侧条204。在示范性的实施例中，单板计算机包括冷却板206，楔锁200包括热传导板208、保持板210、以及夹持装置212。在一些实施例中，侧条204包括大小设置成以便容纳PCB 202的至少一部分的插口(inset)214。更明确地讲，将插口214大小设置成使得PCB 202的底面216的一部分沿着插口214的顶面218定位。另外，PCB 202的侧面220沿着插口214的侧面222定位。PCB 202沿着冷却板206的底面224的至少一部分联接到冷却板206，使得底面224沿着或相对于PCB 202的顶面226的至少一部分定位。
在示范性的实施例中，热传导板208的底面228沿着冷却板206的顶面230定位。设在冷却板206的端部234内的槽道232大小设置成以便容纳夹持装置212，使得底面228也沿着夹持装置212的顶面236定位。如在图4中所示，夹持装置212包括第一锯齿形部分238和协作的第二锯齿形部分240。第一锯齿形部分238相对于第二锯齿形部分240定位成使得第一锯齿形部分238的顶面242与第二锯齿形部分240的底面244对齐。更明确地讲，第一锯齿形部分238的第一组齿246与第二锯齿形部分240的第二组齿248交错。
如在图2和图3中所示，并且为了将热传导离开PCB 202，倒装片250沿着顶面226的至少一部分定位。另外，模252沿着倒装片250的顶面254的至少一部分定位。由PCB 202产生的热通过倒装片250和模252被导引到冷却板206。该热然后被导引通过包括冷却板206和夹持装置212的第一热通道256。在一些实施例中，第一热通道256还可包括侧条204。此外，在示范性的实施例中，该热还被导引通过包括冷却板206和热传导板208的第二热通道258。如在图3中所示，第二热通道258具有比第一热通道256的长度更短的长度。在一个实施例中，每个热通道256和258消散由PCB 202和/或单板计算机产生的热的大约一半。
在示范性的实施例中，楔锁200将单板计算机固定在操作系统(诸如支架)内。此外，通过在操作系统中的热参考面(未示出)处产生压力以便提供低的热阻，楔锁200有利于单板计算机和/或PCB 202的更好的传导冷却。更明确地讲，保持板210沿着热传导板208的顶面260的至少一部分定位，使得热传导板208端部262延伸超出保持板210的端部264。如在图4中所示，螺钉266然后可被旋转。通过旋转螺钉266产生的转矩在第一锯齿形部分238上引起在第一方向268上的力FY。力FY造成第一组齿246在第一方向268上相对于第二组齿248移动。第一组齿246的移动在第二锯齿形部分240上引起在第二方向270上的力FZ，其中，第二方向270垂直于第一方向268。力FZ将第二锯齿形部分240靠着热传导板208的底面228压挤。调整螺钉266使热传导板208的端部262弯曲，如在图3中所示。相应地，在不同的实施例中，热传导板208由提供至少一种高的热传导性以利于将热传导离开PCB 202的材料以及提供弹性性能的材料(诸如铜铍合金(CuBe))形成。尽管如此，本领域普通技术人员应理解，可使用提供高的热传导性的任何合适的材料。弹性性能提供对抗力FZ而起作用的阻力，以利于将单板计算机固定在操作环境内和/或以利于提供用于在单板计算机的传导冷却中使用的更低的热阻。此外，在一些实施例中，热传导板208可包括多个垫片(未示出)，其中，垫片的至少第一部分由提供高的热传导性的材料形成，并且垫片的至少第二部分由提供弹性性能的材料形成。
图5-7为示范性的单板计算机300的视图，单板计算机300包括楔锁，诸如楔锁200(在图2-4中示出)。明确地讲，图5为单板计算机300的透视图；图6为单板计算机300当楔锁200处于松弛或者未夹持状态时的侧视图；且图7为单板计算机300当楔锁200处于夹持状态时的侧视图。单板计算机300包括PCB(诸如PCB 202(在图2和图3中示出))和底板导引件302。单板计算机300被楔锁200固定在操作环境(诸如支架(未示出))内。如在图6中所示，当楔锁200处于松弛或者未夹持状态时，第一锯齿形部分238和第二锯齿形部分240被对齐。更明确地讲，第一锯齿形部分238的顶面242与第二锯齿形部分240的底面242完全对齐。如在图7中所示，当螺钉266被旋转时，在第一锯齿形部分238上引起力FY，使得第一锯齿形部分238在与力FY相对应的第一方向268上移动。第一锯齿形部分238的移动造成第一组齿246类似地相对于第二组齿248移动，因此引起在垂直于第一方向268的第二方向270上的力FZ。这样，在第二锯齿形部分240中引起对着热传导板208的力FZ。力FZ由将保持板210联接到底板导引件302的一个或多个紧固件304对抗。力FZ通过针对过度的冲击力和/或振动力来进行保护而利于将单板计算机300固定到操作环境内。此外，力FZ在单板计算机300和操作环境的热参考面(未示出)之间提供了局部的压力，其利于产生低的热阻，从而增加可从单板计算机300除去的热量。更明确地讲，热经由通过第一热通道256和第二热通道258(两者在图2-4中示出)的传导被除去。第一热通道256包括冷却板206和夹持装置212(在图2-4中示出)。在一些实施例中，第一热通道256还可包括侧条204(在图2和图3中示出)。第二热通道258包括冷却板206和热传导板208。
图8为说明装配计算机系统的示范性方法的流程图400，该计算机系统包括单板计算机，诸如单板计算机300(在图5-7中示出)。参照图2-7，并且在示范性的实施例中，单板计算机300包括PCB 202、冷却板206、相对于冷却板206和保持板210定位的热传导板208、以及夹持装置212。
在示范性的实施例中，单板计算机300相对于计算机系统的热参考面定位402。然后调整404夹持装置212，以便固定单板计算机300。更明确地讲，调整夹持装置212，以便将单板计算机300固定到热参考面。在一个实施例中，调整夹持装置212包括旋转螺钉266，使得第一锯齿形部分238在第一方向268上的移动在垂直于第一方向268的第二方向270上将力FZ赋予第二锯齿形部分240。力FZ将单板计算机300固定在计算机系统内，以针对例如冲击力和振动力提供保护。此外，调整夹持(装置)212以便将力FZ赋予第二锯齿形部分240提供406包括冷却板206和夹持装置212第一热通道256。另外，调整夹持(装置)212以便将力FZ赋予第二锯齿形部分240提供408包括冷却板206和热传导板208的第二热通道258。这样，提供第一热通道256和第二热通道258利于单板计算机300的传导冷却。更明确地讲，通过调整夹持(装置)212在单板计算机300和热参考面之间产生的压力有利于更低的热阻，从而使得实现单板计算机300的附加的传导冷却。
本书面描述使用实例公开了本发明，包括最佳模式，并且还使本领域任何技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何结合的方法。本发明可得到专利保护的范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果这样的其它示例具有与权利要求的文字语言没有差别的结构元素，或者如果它们包括与权利要求的文字语言没有本质差别的等效的结构元素，则这样的其它示例意图在权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种用于供单板计算机使用的楔锁，所述楔锁包括：
相对于印刷电路板(PCB)定位的冷却板；
构造成以便将所述单板计算机固定在操作环境中的夹持装置；以及
沿着所述冷却板的顶面和所述夹持装置的顶面定位以利于所述PCB的传导冷却的热传导板。
2.根据权利要求1所述的楔锁，其特征在于，所述热传导板包括提供高的热传导性的材料。
3.根据权利要求1所述的楔锁，其特征在于，所述热传导板包括多个垫片。
4.根据权利要求1所述的楔锁，其特征在于，所述楔锁提供使由所述PCB产生的热能够被除去的第一热通道，所述第一热通道包括所述冷却板和所述夹持装置。
5.根据权利要求4所述的楔锁，其特征在于，所述楔锁提供使由所述PCB产生的热能够被除去的第二热通道，所述第二热通道包括所述冷却板和所述热传导板。
6.根据权利要求5所述的楔锁，其特征在于，所述第二热通道具有比所述第一热通道的长度更短的长度。
7.根据权利要求1所述的楔锁，其特征在于，所述夹持装置包括第一锯齿形部分和相对于所述第一锯齿形部分定位的第二锯齿形部分。
8.根据权利要求7所述的楔锁，其特征在于，所述第一锯齿形部分构造成以便在第一方向上移动，以便在所述第二锯齿形部分上引起垂直于所述第一方向的第二方向上的力。
9.根据权利要求8所述的楔锁，其特征在于，在所述第二锯齿形部分上引起的在所述第二方向上的所述力被引导到所述热传导板上，以将所述单板计算机固定在所述操作环境内。
10.一种单板计算机，包括：
印刷电路板(PCB)；以及
构造成以便将所述单板计算机固定在操作环境内的楔锁，所述楔锁包括：
相对于所述PCB定位的冷却板；
夹持装置；以及
沿着所述冷却板的顶面和所述夹持装置的顶面定位以利于所述单板计算机的传导冷却的热传导板。
11.根据权利要求10所述的单板计算机，其特征在于，所述楔锁提供使由所述PCB产生的热能够经由传导离开所述单板计算机的第一热通道，所述第一热通道包括所述冷却板和所述述夹持装置。
12.根据权利要求11所述的单板计算机，其特征在于，所述楔锁提供使由所述PCB产生的热能够经由传导离开所述单板计算机的第二热通道，所述第二热通道包括所述冷却板和所述热传导板。
13.根据权利要求12所述的单板计算机，其特征在于，所述第二热通道具有比所述第一热通道的长度更短的长度。
14.根据权利要求10所述的单板计算机，其特征在于，所述夹持装置包括第一锯齿形部分和相对于所述第一锯齿形部分定位的第二锯齿形部分。
15.根据权利要求14所述的单板计算机，其特征在于，所述第一锯齿形部分构造成以便在第一方向上移动，以在所述第二锯齿形部分上引起垂直于所述第一方向的第二方向上的力。
16.根据权利要求15所述的单板计算机，其特征在于，在所述第二锯齿形部分上引起的在所述第二方向上的所述力被引导到所述热传导板上，以便将所述单板计算机固定在所述操作环境内。
17.一种装配包括单板计算机的计算机系统的方法，所述单板计算机包括印刷电路板(PCB)、冷却板、相对于所述冷却板和保持板定位的热传导板、以及夹持装置，所述方法包括：
相对于所述计算机系统的热参考面定位所述单板计算机；以及
调整所述夹持装置，以便将所述单板计算机固定在所述计算机系统内并且提供多个热通道以利于所述单板计算机的传导冷却。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，调整所述夹持装置包括在第一方向上旋转螺钉，使得所述夹持装置的第一锯齿形部分在垂直于所述第一方向的第二方向上将力赋予所述夹持装置的第二锯齿形部分。
19.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，相对于热参考面定位所述单板计算机利于提供包括所述冷却板和所述夹持装置的第一热通道。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，相对于热参考面定位所述单板计算机进一步利于提供包括所述冷却板和所述热传导板的第二热通道，所述第二热通道具有比所述第一热通道的长度更短的长度。
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