CN103167786B - 负荷被分配的热沉系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种负荷被分配的热沉系统，用于将热沉固定到热生成电子部件，同时分配电路板上的负荷。提供了具有热沉、热沉夹子和电路板的热沉系统。热沉一般被布置在电路板的一个侧面上、部件上方，并且热沉夹子一般被布置在电路板的相对侧面上。热沉夹子的端部到达另一个侧面并且附着到热沉上。热沉夹子进一步包括负荷散布器，负荷散布器被热沉夹子推进到电路板上，从而既将热沉系统保持就位又分配电路板上的负荷。
Description
技术领域
本发明一般地涉及热沉系统。更具体地，本发明涉及热沉附着系统。
背景技术
热沉通常被附着到电路板上的热生成部件以帮助更有效地散热。这些部件包括在工作期间生成热的各种处理器、数字电路、功率电子开关器件等。热沉将热从这些部件有效地传递到空气或其它周围介质。由于热沉被设计成提供比部件大得多的空气接触表面，所以部件当被热耦合到热沉时能够更有效地散热。这帮助防止可能造成系统故障和可能的最后失效的部件过热。
热沉可通过诸如粘附方法和机械方法的多种方法被附着到部件和电路板。粘附包括热胶带、胶水和环氧树脂，并且适合于不太大的热沉并且适用于具有较低功耗的部件。相反，机械附着方法较常用于较重的热沉以及具有较高功耗的部件。
附着热沉的机械方法一般涉及将热沉直接固定到待冷却的部件或电路板。这典型地通过将热沉旋拧到部件或电路板上或者将热沉夹在电路板上来完成。在电路板或较薄部件的情形中，这些附着方法可能施加不均匀的压力并且使电路板弯曲，对焊接接头造成损坏。被损坏的焊接接头负面地影响电路的完整性，这可能造成从工作错误到整个系统失效的问题。
存在对这样的手段的需要：该手段用以将热沉机械地附着到热生成部件和电路板，使得热沉与部件牢固地接触同时均匀地分配压力，从而保持连接到其它部件的焊接接头以及电路板的物理完整性。
发明内容
在一个示例性实施例中，负荷被分配的热沉系统包括：电路板，电路板包括布置在电路板的第一侧面上的待冷却的电子电路；以及热沉，热沉相邻于电子电路而布置并且热耦合到电子电路以在工作期间从电子电路提取热，其中，热沉包括位于热沉的底表面附近的凸缘。该系统还包括夹子，夹子布置在电路板的与第一侧面相对的第二侧面上，夹子在凸缘处接触热沉以将热沉相邻于电子电路而保持就位。存在负荷散布器，负荷散布器相邻于夹子而布置，其中夹子朝着电路板的第二侧面推进负荷散布器以产生用以将热沉相邻于电子电路而保持就位的力，其中，负荷散布器包括：第一边缘；以及负荷散布器的相对的端部上的与第一边缘相对的边缘，其中，夹子贯穿电路板与第一边缘相邻的第一位置以及与所述相对的边缘相邻的第二位置。
在另一个实施例中，热沉系统包括热沉，热沉被配置成相邻于布置在电路板上的电子电路而布置，并且被配置成热耦合到电子电路以在工作期间从电子电路提取热，其中，热沉包括位于热沉的底表面附近的凸缘。该系统还包括夹子，夹子被配置成布置在与电路板的第一侧面相对的电路板的第二侧面上，其中夹子被配置成在凸缘处接触热沉以将热沉相邻于电子电路而保持就位。还存在负荷散布器，负荷散布器被配置成相邻于夹子而布置，使得当被安装时，夹子朝着电路板的第二侧面推进负荷散布器以产生用以将热沉相邻于电子电路而保持就位的力，其中，负荷散布器包括：第一边缘；以及负荷散布器的相对的端部上的与第一边缘相对的边缘，其中，夹子贯穿电路板与第一边缘相邻的第一位置以及与所述相对的边缘相邻的第二位置。
在另一个实施例中，热沉系统包括夹子，夹子被配置成布置在电路板的与布置有待冷却的电子电路的第一侧面相对的第二侧面上，其中夹子被配置成接触相邻于电子电路而布置的热沉的凸缘以将热沉相邻于电子电路而保持就位，其中，凸缘位于热沉的底表面附近。还存在负荷散布器，负荷散布器被配置成相邻于夹子而布置，使得当被安装时，夹子朝着电路板的第二侧面推进负荷散布器以产生用以将热沉相邻于电子电路而保持就位的力，其中，负荷散布器包括：第一边缘；以及负荷散布器的相对的端部上的与第一边缘相对的边缘，其中，夹子贯穿电路板与第一边缘相邻的第一位置以及与所述相对的边缘相邻的第二位置。
附图说明
当参考附图阅读下面的详细描述时，本发明这些和其它特征、方面和优点将变得更容易理解，在全部附图中同样的字符表示同样的部分，其中：
图1是使用中的负荷被分配的热沉系统的示例性透视图；
图2是示出了电子电路板的第一侧面和负荷分配板的第一侧面的负荷被分配的热沉系统的分解透视图；
图3是示出了热沉的底面、电路板的第二侧面以及热沉夹子组件的第二侧面的负荷被分配的热沉系统的分解透视图；
图4是完全组装好的负荷被分配的热沉系统的侧视图；
图5是热沉以及热沉夹子组件的第一侧面的详细透视图；以及
图6是热沉以及热沉夹子组件的第二侧面的详细透视图。
具体实施方式
图1示出了这里一般被称为热沉组件10的负荷被分配的热沉系统的一个实施例。热沉组件10包括：热沉12；电子电路板14，其中热沉12通常被定位成与电子电路板14的第一侧面16上的热生成部件接触；以及热沉夹子组件18(图2中可见)。图1中所示的热沉12是可以用于热沉组件10的多种热沉中的一个例子。热沉组件10的一个或多个实施例的一个目的一般是将热沉附着到电子电路板而不在电子电路板上施加潜在有害的压力。热沉组件10的电子电路板14一般由玻璃纤维或任何常规的纤维增强树脂制成，并且可以包括多个各种电子部件。电子电路板14可以被配置成执行任何期望功能，并且本发明不意在局限于任何特定的电路配置或工作。因此，热沉组件10的应用可以涵盖广泛的工业和应用。
图2和图3分别是包括热沉夹子组件18的热沉组件10的分解顶视图和底视图。在大多数实施例中，热沉夹子组件18用于将热沉12附着到电子电路板14。图2和图3还示出了热沉12、电子电路板14和热沉夹子组件18一般如何组装在一起以形成热沉组件10并执行附着热沉12的功能。
图3示出了包括负荷分配板20和夹子22的热沉夹子组件18的实施例。所图示的实施例示出了具有与热沉12相当的长度和宽度并且具有相对低的轮廓的负荷分配板20。一般而言，负荷分配板20担当第二支撑件，其分配施加于电子电路板14的负荷以便减小或消除潜在破坏性的应力集中。负荷分配板20可以由各种材料制成并且可按照需要被配置成不同的形状和尺寸。热沉夹子组件的夹子22在彼此相对的端部进一步包括一组肘24和一组钩26。如图所示，夹子被大致水平地附着在负荷分配板20下面、延伸超过负荷分配板并且在肘24处朝着电子电路板14向上弯曲、并终止于钩26。在一些实施例中，夹子22包括能够以自然趋势变形以返回到其中性位置的可伸长材料。
如图2中所示，负荷分配板20可以包括附着到负荷分配板20的第一侧面30的多个支座(standoff)28。支座28可以在数目上变化并且可以与负荷分配板20模制或以其它方式制造为一个实体，或者它们可以被单独地附着。支座28一般在尺寸上是小且短的，但是可以呈现许多配置。取决于该区域中的电子电路板14和部件的配置，支座28可以或可以不彼此相同。
如图3中所示，可以在电子电路板14中形成有槽32，使得夹子22的钩26可被布置成穿过槽32，从电子电路板14的一个侧面到达相对侧面，如虚线所示。热沉12被放置在电子电路板14的第一侧面16上、大致在热生成部件34的顶上，如图2中所示。当热沉夹子组件的钩被完全布置成穿过槽32时，它们可以接合热沉。当大致位于夹子22与电子电路板14之间的负荷分配板20与电子电路板14实现接触时，钩26被说成被完全布置。在图4可看到该完全布置的位置。由此，热沉经由热生成部件34被固定到电子电路板14的第一侧面16，而热沉夹子组件经由支座28被固定到电子电路板的第二侧面36。上述热生成部件34可以是一般可利用热沉冷却的任何部件，包括处理器、电路部件、开关部件等。
穿过电子电路板14而形成的槽32可以是如图2中所示的椭圆形状。然而，一些实施例可以包括其它形状和尺寸的槽32。槽32的目的是提供一种使夹子22的钩26能够贯穿电子电路板14并接合热沉12同时热沉夹子组件18保持在电子电路板14的相对侧面上的手段。可替选地，一些实施例可以完全不包括槽32。例如，在一些实施例中，夹子22和/或热沉夹子组件18可以被配置成使得夹子22的钩26被布置在电子电路板14周围并接合热沉12的对应边缘，而不是被布置成经由槽穿过电子电路板。
现在参照图3，示出了负荷分配板20的第二侧面38的一个实施例，其中夹子22在夹子接头40处被附着到负荷分配板20。在该实施例中还可看出，电子电路板14的第二侧面36包括附着到表面的多个部件42。这里，再次地，部件42可以是多个种类的电子部件，如电阻器、电容器、放大器、复用器等。附着到负荷分配板20的支座28将力从电子电路板14传递到负荷分配板20，同时避免与任何部件42的接触。支座28根据部件42的配置被策略地映射在负荷分配板20上，使得无部件存在于支座28与电子电路板14接触的位置。以此方式，负荷分配板20经由支座与电子电路板14接触，同时布居于该区域的部件42不被妨碍。
图4是组装好的热沉组件10的一个实施例的侧视图。这里可看出所实施的热沉组件10的主要部分(例如热沉12、电子电路板14和热沉夹子组件18)在被完全组装时如何相互作用。如图所示，热沉夹子组件18与电子电路板14的第二侧面36接触，而热沉12与电子电路板14的第一侧面16接触，使得边缘与热沉夹子组件18的钩26对准。当钩26接合热沉12时，由热沉夹子组件引起的偏置力使得热沉12和热沉夹子组件18相互地稳定在电子电路板的相应侧面上。在所图示的实施例中，热沉包括使钩26钩到上面的唇状凸缘44。这是夹子22接合热沉12的多个实施例中的一个例子。在图4中还可看出，本实施例的夹子22和热沉夹子组件18被配置成使得钩26刚够穿过槽32，使得一般由施加于夹子22的肘24的小的推力引起的夹子22的小的向上变形允许钩6钩到热沉12的唇状凸缘44上。于是，当夹子22返回到其中性位置时，夹子22的弹性力将热沉上的拉力经由热生成部件施加到电子电路板的第一侧面16上，并且将负荷分配板20上的对应推力施加到电子电路板的第二侧面36上。施加于热沉12和负荷分配板20二者上的该增大的法向力增大了热沉12与热生成部件34之间以及负荷分配板20的支座28之间的静摩擦。在一些实施例中，这允许热沉12和热沉夹子组件变得附着到电子电路板。
图5和图6是没有电子电路板14的热沉夹子组件18和热沉12的详细透视图。本领域的技术人员应认识到，这些元件中的每个元件可以以不同的方式实施，包括但不限于下面所讨论的实施例。
图5示出了热沉12的一个实施例，热沉12包括平行的竖直取向的脊。一些其它实施例可以包括具有不同配置和各种散热结构(包括现有的和新开发的配置)的热沉12。在一些实施例中，热沉12可以具有除了正方形以外的一般形状。如上所述，热沉12的边缘可以包括使夹子22的钩26与之接合的唇状凸缘44。所图示的实施例将热沉12示出为在四边形热沉12的两个相对边缘上具有这些唇状凸缘44。其它实施例可以在热沉12的所有边上具有唇状凸缘44。这可能是有利的，因为热沉12可以在多个取向上被附着。可替选地，在一些实施例中，其它的钩接纳元件可以代替唇状凸缘44。一些实施例可以包括边缘的凹进部，或者在热沉12中可以存在与电子电路板14中的槽32类似并且对准的槽。因此，一些实施例可以放弃在夹子22的端部设有钩26。代替之，一些实施例可以采用其它接合机构作为将热沉12和热沉夹子组件18稳定在电子电路板14周围的手段。这可以包括单向插入件以及对应的集成到热沉12中的单向插入接纳器(具有或没有释放机构)。存在保持本公开的本质的许多方式来使热沉夹子组件18接合热沉12以使得热沉12和热沉夹子组件18二者被固定到电子电路板14的相对侧面。
所图示的实施例将夹子22示出为跨负荷分配板20的第二侧面38对角地定位并且在夹子接头40处被热桩接(heatstaked)到负荷分配板上的单独实体。夹子22的对角取向在一些实施例中可能是有利的，但是夹子22可以以各种方式(包括横向地)定位在负荷分配板20周围。此外，一些实施例可以利用多于一个的夹子22或多于两个的钩26。一些实施例可以包括彼此垂直地定位的两个夹子，使得钩26在四边形热沉的四个边中的每个边接合热沉12。一些实施例可以包括如上所述的其它形状的热沉12，从而需要对应配置的夹子22。对应地，形成在电子电路板14中的槽32可以以各种方式定位和配置成与热沉夹子组件18和热沉12兼容。
还可以以多种方式实现负荷分配板20和夹子22或多个夹子的耦合。本实施例中的夹子22包括当其与热沉12接合时帮助施加热沉12上的拉力的向外弯曲的肘24。夹子22可以以其它方式定位，包括保持齐平地倚靠负荷分配板20，具有多个夹子接头40，或者被分成多个段并且被单独地附着，其中每个段具有一个钩26。图6将本实施例的夹子22示出为附着到负荷分配板20的第二侧面38。将夹子22定位在负荷分配板20周围的其它方式包括将其模制到负荷分配板20中，或者将夹子22或多个夹子固定在负荷分配板20周围或完全不附着的各种其它方式。
当热沉组件处于使用中时，热沉12一般被热沉夹子组件推进到热生成部件上。一些实施例可以利用被施加在热沉底面46与热生成部件之间的导热剂以进一步便利于通过热沉12进行的热传递和耗散。
尽管这里仅图示和描述了本发明的特定特征，但是本领域技术人员会想到许多修改和变化。因此，应理解的是，所附权利要求旨在覆盖落入本发明的实质精神内的所有这些修改和变化。
Claims (20)
1.一种热沉系统，包括：
电路板，所述电路板包括布置在所述电路板的第一侧面上的待冷却的电子电路；
热沉，所述热沉相邻于所述电子电路而布置并且热耦合到所述电子电路以在工作期间从所述电子电路提取热，其中，所述热沉包括位于所述热沉的底表面附近的凸缘；
夹子，所述夹子布置在所述电路板的与所述第一侧面相对的第二侧面上，所述夹子在所述凸缘处接触所述热沉以将所述热沉相邻于所述电子电路而保持就位；以及
负荷散布器，所述负荷散布器相邻于所述夹子而布置，所述夹子朝着所述电路板的所述第二侧面推进所述负荷散布器以产生用以将所述热沉相邻于所述电子电路而保持就位的力，其中，所述负荷散布器包括：第一边缘；以及所述负荷散布器的相对的端部上的与所述第一边缘相对的边缘，其中，所述夹子贯穿所述电路板与所述第一边缘相邻的第一位置以及与所述相对的边缘相邻的第二位置。
2.根据权利要求1所述的系统，包括布置在所述电子电路与所述热沉中间的热分界面。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述负荷散布器包括多个支座，所述多个支座被配置成接触所述电路板并且保持所述负荷散布器的本体与所述电路板的所述第二侧面间隔开。
4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述支座被布置在为了避免与布置在所述电路板的所述第二侧面上的电路部件的接触而选择的位置。
5.根据权利要求3所述的系统，其中，所述支座与所述负荷散布器一体地模制。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述负荷散布器由非传导性材料制成。
7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述负荷散布器由纤维增强合成塑料材料制成。
8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述夹子包括一对延伸部，所述延伸部从所述电路板的所述第二侧面朝着所述电路板的所述第一侧面延伸并且被配置成接触所述热沉以将所述热沉相邻于所述电子电路而保持就位。
9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述电路板包括所述延伸部贯穿其中的槽。
10.根据权利要求8所述的系统，其中，所述热沉包括被配置成接触所述夹子的所述延伸部的夹子分界面区域。
11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述夹子包括两个延伸部，并且所述热沉包括布置在对称位置的分界面区域，以允许所述热沉与所述夹子延伸部相互作用。
12.根据权利要求1所述的系统，其中，所述负荷散布器包括用于将所述负荷散布器固定到所述夹子的销。
13.一种热沉系统，包括：
热沉，所述热沉被配置成相邻于布置在电路板上的电子电路而布置，并且被配置成热耦合到电子电路以在工作期间从所述电子电路提取热，其中，所述热沉包括位于所述热沉的底表面附近的凸缘；
夹子，所述夹子被配置成布置在与所述电路板的第一侧面相对的所述电路板的第二侧面上，所述夹子被配置成在所述凸缘处接触所述热沉以将所述热沉相邻于所述电子电路而保持就位；以及
负荷散布器，所述负荷散布器被配置成相邻于所述夹子而布置，其中，当被安装时，所述夹子朝着所述电路板的所述第二侧面推进所述负荷散布器以产生用以将所述热沉相邻于所述电子电路而保持就位的力，其中，所述负荷散布器包括：第一边缘；以及所述负荷散布器的相对的端部上的与所述第一边缘相对的边缘，其中，所述夹子贯穿所述电路板与所述第一边缘相邻的第一位置以及与所述相对的边缘相邻的第二位置。
14.根据权利要求13所述的系统，其中，所述负荷散布器包括多个支座，所述多个支座被配置成接触所述电路板并且保持所述负荷散布器的本体与所述电路板的所述第二侧面间隔开，其中，所述支座被布置在为了避免与布置在所述电路板的所述第二侧面上的电路部件的接触而选择的位置。
15.根据权利要求13所述的系统，其中，所述夹子包括被配置成接触所述热沉的延伸部，并且其中，所述热沉包括被配置成接触所述夹子的所述延伸部的夹子分界面区域。
16.根据权利要求15所述的系统，其中，所述夹子包括两个延伸部，并且所述热沉包括布置在对称位置的分界面区域，以允许所述热沉与所述夹子延伸部相互作用。
17.一种热沉系统，包括：
夹子，所述夹子被配置成布置在电路板的与布置有待冷却的电子电路的第一侧面相对的第二侧面上，所述夹子被配置成接触相邻于所述电子电路而布置的热沉的凸缘以将所述热沉相邻于所述电子电路而保持就位，其中，所述凸缘位于所述热沉的底表面附近；以及
负荷散布器，所述负荷散布器被配置成相邻于所述夹子而布置，其中，当被安装时，所述夹子朝着所述电路板的所述第二侧面推进所述负荷散布器以产生用以将所述热沉相邻于所述电子电路而保持就位的力，其中，所述负荷散布器包括：第一边缘；以及所述负荷散布器的相对的端部上的与所述第一边缘相对的边缘，其中，所述夹子贯穿所述电路板与所述第一边缘相邻的第一位置以及与所述相对的边缘相邻的第二位置。
18.根据权利要求17所述的系统，其中，所述负荷散布器包括多个支座，所述多个支座被配置成接触所述电路板并且保持所述负荷散布器的本体与所述电路板的所述第二侧面间隔开。
19.根据权利要求18所述的系统，其中，所述支座被布置在为了避免与布置在所述电路板的所述第二侧面上的电路部件的接触而选择的位置。
20.根据权利要求18所述的系统，其中，所述支座与所述负荷散布器一体地模制。
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