CN106797709A - 具有热能移除功能的电路卡组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电路卡组件，所述电路卡组件包括散热器、锁定机构和热插件。所述散热器连接到电路板并且具有上表面和下表面。所述散热器具有沿其上表面向下延伸的通道。所述锁定机构设置在所述通道内，并且包括多个固体楔形件，所述多个固体楔形件以可移动方式布置在所述通道内。所述楔形件的移动有效地将所述电路卡组件固定到支架。所述热插件设置在所述散热器内，并且是细长构件。所述热插件配置成与至少一个所述固体楔形件的一部分接触，从而帮助从所述电路板去除第一热能量。

Description

具有热能移除功能的电路卡组件

发明领域

本发明涉及一种电路卡组件，确切地说，涉及从电路卡组件移除与这些组件相关联或耦合的热能。

背景技术

电路卡组件用于现有电子系统中的各种用途。所述电路卡组件可包括微型处理器(或者其他集成电路)，或者无源部件，例如，电阻器、电容器或电感器。这些电路卡组件通常布置在机箱中。电路卡组件工作期间，设置在这些卡上的电气部件会生热。即便所述部件未在热量作用下受损，电路卡的操作也可能由于热量的存在而效率低下。如果不去除该热量，则可能损坏电路卡组件或者电路卡附近的其他装置。

电流卡组件通过各种类型的锁定布置固定在机箱中的适当位置。一种所述锁定布置是附接到电路卡组件边缘的楔形锁定件。所述楔形锁定件将电路卡组件固定在机箱中，并且是装配在机箱中的标准化设计。所述楔形锁定件提供了从电路板向机箱去除热量的通路。

所述散热器的构造可能会限制从系统各部分中溢散的热流。由于楔形锁定件和电路卡组件本身的尺寸约束和其他因素，通常会大幅减小热流通路的尺寸。这种类型的尺寸调整会减少系统中的传热，因而降低电路卡组件的性能或者损坏部件。

目前已做出各种尝试来增大热流区域的尺寸，但是通常涉及对楔形件组件的标准布局进行重新布置。此外，还已做出各种尝试来提供与散热器相连的热插件，以帮助去除热量。但是，由于电路板部件的尺寸各异，因此通常导致热插件的不匹配，进而导致效率降低。此外，由于现有设计中的空间有限，因此这些插件通常采用热构造。因此，由于无法有效地传热，可能无法使用高性能电路板。

发明内容

本发明包括在楔形锁定件设计中加入具有低电阻热分流器或通路的散热器。所述散热器尺寸设计成能机械地避免与将热分流器连接到热界面相关联的公差问题(tolerance issues)，而不影响热性能。通过将所述楔形锁定件配置成与热分流器的一部分接触，所述热分流器又在所述楔形锁定结构维持与机箱固体接触的同时，抵着散热器施加力。因此，可增加热消散，从而能够根据使用较高功率的电路板。此外，由于所述楔形锁定件仅与热插件接触，因此，它不受热插件与散热器之间的公差问题的影响。

在许多这些实施例中，提供一种电路卡组件，所述电路卡组件包括散热器、锁定机构以及设置在所述散热器中的热插件。所述散热器热连接到电路板，并且具有上表面和下表面以及纵向通道，所述纵向通道沿上表面向下延伸。

所述锁定机构设置在所述散热器的纵向通道内，并且包括多个固体楔形件，所述多个固体楔形件以可移动方式布置在所述纵向通道内。所述固体楔形件以无开口或通道贯通其中的方式形成。所述固体楔形件在所述通道内的纵向移动有效地将所述电路卡组件固定到外部支架。

所述热插件设置在所述散热器内，并且包括细长构件。所述热插件配置成与所述锁定机构的至少一个所述固体楔形件的一部分接触，以帮助从所述电路板去除第一热能量。接合所述锁定机构之后，热插件与固体楔形件接合，并且进一步与所述散热器热接合，以提供热通路。

在其他方面中，所述热插件可以包括可旋转部分，所述可旋转部分配置成以可旋转方式从所述热插件突出，以与所述热插件接触。因此，所述热插件可提供与所述电路板的精确热连接。所述可旋转部分可包括若干目视指示器，所述目视指示器与从所述热插件突出的量相对应，以进一步帮助确定所需突出的正确量，从而与所述电路板建立热连接。

在其他方面中，热管或其他构件可连接到热插件。所述热管配置成被动地消散来自所述电路板的热能。在其他方面中，所述热插件可包括第一材料和第二材料，所述第一材料可沿第一方向从所述电路板去除第一热能量，并且所述第二材料可以沿第二方向从所述电路板去除第一热能量。在一些形式中，所述第一材料可以是铝和铜中的一个，并且所述第二材料可以是石墨。在其他实例中，可以使用其他材料或热溶液。

在其他方面中，可以提供杆，所述杆纵向延伸穿过所述散热器并且形成等温截面。所述杆可以由与散热器不同的材料构成。“等温截面”(isothermal section)是指温度穿过所述杆的距离并且围绕散热器均匀地分布，这样能够从所述电路板组件更高效地去除热能。

在一些方面中，形成热通路，所述热通路从所述电路板穿过所述散热器延伸到散热器的下表面而形成。在这些方面中，所述热通路有效地从所述电路板去除第二热能量。

在一些方面中，所述多个楔形件中的每个楔形件的底面通常是平的。在其他方面中，所述锁定设备进一步包括螺钉设备，所述螺钉设备配置成一旦受到驱动，将移动多个楔形件。

在其他方面中，提供第二热插件，所述第二热插件设置在散热器内。所述第二热插件与所述固体楔形件中的一个不同楔形件的一部分接触，以帮助从所述电路板去除热能。在一些形式中，所述热插件跨所述散热器的宽度延伸。因此，在这些形式中，热插件与在第二锁定机构的相反侧，与所述锁定机构的至少一个固体楔形件的一部分接触。

在其他这些实施例中，所述电路卡组件包括散热器、锁定机构、热插件、第一热通路、第二热通路和第三热通路。所述散热器具有第一部分和第二部分。所述第一部分热连接到所述电路板，并且所述第一部分和第二部分一体成形并且经由一体式颈部相连。所述散热器包括上表面和下表面。所述散热器进一步包括纵向通道，所述纵向通道沿所述散热器的上表面向下延伸。

所述锁定机构设置在所述散热器的纵向通道内，并且包括多个固体楔形件，所述多个固体楔形件以可移动方式布置在所述纵向通道内。所述固体楔形件以无开口贯通其中的方式形成。所述多个固体楔形件在所述通道内的纵向移动有效地将所述电路卡组件固定到外部支架。

所述热插件设置在所述散热器内，并且延伸穿过其第一部分和第二部分。所述热插件包括细长构件，并且配置成与至少一个固体楔形件的一部分接触，以帮助将所述电路卡组件固定到所述外部支架。

形成第一热通路，所述第一热通路从所述电路板穿过所述散热器的所述第一部分，穿过所述颈部，穿过所述散热器的所述第二部分延伸到所述散热器的下表面，所述下表面与外部支架接触。所述第一热通路有效地从所述电路板去除第一热能量。

形成第二热通路，所述第二热通路从所述电路板穿过所述散热器的所述第一部分，穿过所述散热器的第二部分，然后穿过所述多个固体楔形件中的至少一些楔形件延伸到所述支架。所述第二热通路有效地从所述电路板去除第二热能量，所述第二热能量是大约在小于与所述第二热通路相关的第一热量的数量级的泄漏量。

形成第三热通路，所述第三热通路从所述电路板延伸穿过所述热插件，然后穿过与热插件接触的固体楔形件。所述第三热通路有效地从所述电路板去除第三热能量。

附图说明

为了对本发明进行更完全的理解，应当参考以下具体实施方式以及附图，其中：

图1是根据本发明多个实施例的电路卡组件的透视图。

图2包括透视图，示出根据本发明多个实施例的图1中的电路卡组件。

图3包括截面图，示出根据本发明多个实施例的图1到图2中的电路卡组件。

图4包括透视图，示出根据本发明多个实施例的图1到图3中的电路卡组件的透视图。

图5包括截面图，示出根据本发明多个实施例的图1到图4中的电路卡组件。

图6包括透视图，示出根据本发明多个实施例的图1到图5中的电路卡组件。

图7包括正视图，示出根据本发明多个实施例的图1到图6中的电路卡组件。

图8包括透视图，示出根据本发明多个实施例的电路卡组件，所述电路卡组件具有杆。

图9包括透视图，示出根据本发明多个实施例的图8中的电路卡组件。

图10包括截面图，示出根据本发明多个实例的图8到图9中的电路卡组件。

图11包括透视图，示出根据本发明多个实施例的图8到图10中的电路卡组件。

图12包括截面图，示出根据本发明多个实施例的图8到图11中的电路卡组件。

图13包括透视图，示出根据本发明多个实施例的图8到图12中的电路卡组件。

图14包括正视图，示出根据本发明多个实施例的图8到图13中的电路卡组件。

图15包括正视图，示出根据本发明多个实施例的电路卡组件。

图16包括右侧透视图，示出根据本发明多个实施例的图15中的电路卡组件。

图17包括截面图，示出根据本发明多个实施例的图15到图16中的电路卡组件。

图18包括下部透视图，示出根据本发明多个实施例的图15到17中的电路卡组件。

图19包括透视图，示出根据本发明多个实施例的图15到图18中的电路卡组件。

图20包括下部透视图，示出根据本发明多个实施例的替代热插件。

图21包括上部透视图，示出根据本发明多个实施例的替代热插件。

图22包括下部透视图，示出根据本发明多个实施例的图21中的替代热插件。

图23包括下部透视图，示出根据本发明多个实施例的替代热插件。

图24包括正视图，示出根据本发明多个实施例的组装在机箱中的一组电路卡组件。

技术人员将会了解，附图中的元件出于简单和清楚的目的示出。将进一步了解，某些动作和/或步骤可以特定发生次序来描述或描绘，但所属领域的技术人员将理解，实际上不要求这种特定顺序。还将理解，本说明书中使用的术语和表达具有符合此类术语和表达关于它们各自对应的查询和研究领域的含义的普通含义，除非本说明书另外阐明特定含义。

具体实施方式

本说明书中所述的方法提供一种改进的电路卡组件，所述电路卡组件具有与热插件相组合的锁定布置(例如，锁定楔形件方法)，以增大热消散。这样可提高热消散效率，同时保持传统的尺寸约束。

在其他方面中，将锁定机构固定到机箱之后，电路卡与热插件之间的公差减小。热插件与散热器之间的热连接增大，形成额外的热通路，所述热通路穿过热插件延伸到用在所述锁定机构中的楔形件，从而进一步减少系统的总热阻。

通过维持现有的尺寸标准，所述方法可以实施于现有构造中，而无需改变电路卡组件机箱。因此，不会扰乱当前系统的总体布局。此外，当所述电路在低温下操作时，可提高微型处理器(和/或其他电气部件)的速度。此优势可用于在高温下运行时，将电路板上关键装置的温度维持在其结温限制(junction temperature limit)下，或者在维持在结温下时提高处理器的速度。

为提供本发明的具体实例，制造大约3mm或以上的颈部，以用于锁定楔形电路卡组件设备中的热通路。在一个实例中并且在连接到所述组件的电路板包括微型处理器时，本发明将微型处理器的温度降低约2.5摄氏度。所制造的较大颈部还使得能够将散热装置(例如，铜杆、热管、热地平面和石墨杆)结合到组件中。热组件提供供热量消散的额外热通路。这些额外的散热装置沿所述组件的整个宽度散热，并且进一步降低所附接的电路卡(以及设置在所述卡上的部件)的温度。

现在参见图1到图7，其中描述了电路卡组件110的一个实例。电路卡组件110包括散热器120、电路板130、锁定机构140、第一热通路160、第二热通路165和热插件190。散热器120具有第一部分124和第二部分125。第一部分124连接到电路板130。第一部分124和第二部分125一体成形在一起，并且经由一体式颈部126相连。

散热器120由铝或具有类似热性质的其他金属构成。在一个实例中，电路卡组件110的一体式颈部126的尺寸增大到大约3.47mmx1.85mm，从而增大从电路板130排出热能的热通路。

散热器120包括上表面121和下表面122。散热器120进一步包括纵向通道123，所述纵向通道沿散热器120的上表面121向下延伸。例如，纵向通道123的尺寸是大约120mm长x4mm深。应了解，纵向通道123可以替代性地设置在下表面122上，并且沿此下表面122向上延伸，并且可以采用其他尺寸。

电路板130是任何类型的电路板，并且具有各种不同的部件。例如，各种电阻器、集成电路、电容器等设置在电路板130上。这些部件产生热量，所述热量将根据本发明消散。电路板130包括电路板外部连接器(出于简明性考虑，未图示)，以向电路板130提供电流并且进行数据的传输。所述电路板外部连接器可以是若干常用连接器中的一种，例如，Vita 46和48标准连接器(VPX)、反模块欧洲标准卡(Versa Module Eurocard，VME)连接器或者Compact PCi(CPCi)连接器。所属领域中的技术人员将认识到，可以使用若干不同的连接向电路板130或从所述电路板传输电力和数据。

锁定机构140设置在散热器120的纵向通道123中，并且包括第一固体楔形件141、第二固体楔形件142、第三固体楔形件143、第四固体楔形件144和第五固体楔形件145，这些固体楔形件均以可移动方式布置在纵向通道123内。应认识到，在其他实例中，可以存在多于五个或少于五个的固体楔形件。第一固体楔形件141、第二固体楔形件142、第三固体楔形件143、第四固体楔形件144和第五固体楔形件145以无开口贯通其中的形式(例如，楔形件为实心的)成形，并且所述多个固体楔形件在所述通道中的纵向移动有效地将电路卡组件110固定到外部支架180。在一些实例中，所述多个楔形件中的每个楔形件具有大体呈T形的截面。在其他实例中，所述多个楔形件中的每个楔形件具有大体呈J形的截面。也可使用其他截面形状。在一些方面中，所述多个楔形件中的每个楔形件的底面通常是平的。楔形件由铝或具有类似热性质的其他金属构成。在一个实例中，楔形件的尺寸是大约21mm高x4.8mm宽x4.75mm深，也可以采用其他尺寸。

除了第一固体楔形件141的前表面以及第五固体楔形件145的最靠后表面之外，楔形件的相邻表面与图3中的截面图中所示的垂直线呈大约45度角。具体来说，在第一固体楔形件141、第三固体楔形件143和第五固体楔形件145中，与垂直线呈大约45度角致使楔形件具有大约45度的锐角。在第二固体楔形件142和第四固体楔形件144中，与垂直线呈大约45度角致使楔形件具有大约135度的钝角。

外部支架180大体呈“C”或“U”形，并且可以由金属构成。外部支架180的突出表面配置成平面表面。外部支架180与机箱一体成型或者通过传统方法附接到机箱，包括，例如，螺栓连接、螺钉连接、胶粘或其他方法。

在一些方面中，锁定机构140包括制动器146(例如，由不锈钢构成的螺栓或螺钉)，所述制动器插入散热器120中，以停止所述多个楔形件沿纵向通道123的移动。制动器146的头部从散热器120突出并且保持与第五固体楔形件145接触，以限制第五固体楔形件145的移动，从而限制锁定结构的移动(如下详述)。也可以使用其他锁定机构。

在其他方面中，锁定机构140进一步包括螺钉设备150，所述螺钉设备配置成一旦受到驱动，将使所述多个楔形件移动。螺钉设备150包括螺钉设备板151、螺钉152以及带螺纹的螺钉通道153。螺钉设备板151包括用于穿过其中插入螺钉152的孔洞，并且所述孔洞进一步插入带螺纹的螺钉通道153中。因此，螺钉设备板151设置在螺钉152的头部与散热器120之间。螺钉设备板151的后表面与第一固体楔形件141的前表面接触。螺钉设备板151和螺钉152由不锈钢构成。带螺纹的螺钉通道153向散热器120内部延伸大约20mm的距离。也可以使用其他锁定机构。

热插件190设置在散热器120内，并且包括细长构件。在一些实例中，热插件190跨散热器120的整个宽度延伸。在其他实例中，热插件190跨散热器120的整个宽度中的一部分延伸。热插件190与电路板130热连通，以从其中排出热能。热插件190与至少一个固体楔形件热连通，以形成所述热通路。热插件190可以设置成在沿楔形件的任意位置，与任意数量的楔形件热连通。

在其他方面中，为将电路卡组件110锁定到外部支架180，用户将螺钉152旋转到带螺纹的螺钉通道153中，所述带螺纹的螺钉通道使螺钉设备板151沿纵向通道123的方向，抵着第一固体楔形件141施加力。响应于所述力，第一固体楔形件141在纵向通道123中移动并且压向第二固体楔形件142，第二固体楔形件142在纵向通道123中移动并且压向第三固体楔形件143，以此类推，直到第五固体楔形件145压向制动器146。

由于制动器146限制楔形件在纵向通道中的进一步移动，因此在将螺钉152拧紧到带螺纹的螺钉通道153中之后，第五固体楔形件145抵着第四固体楔形件144的后表面施加力。由于第四固体楔形件144的后表面与垂直线呈大约45度角并且形成大约135度的钝角，因此由第五固体楔形件145施加的力会向第四固体楔形件144上施加力，使其沿垂直于纵向通道123的方向上升。

随着螺钉152的进一步拧紧，第四固体楔形件144继续沿垂直于纵向通道123的方向上升，直到第四固体楔形件144的最上方表面与外部支架180的内表面接触并且抵靠所述内表面。由外部支架180施加的对抗力使第一固体楔形件141向第三固体楔形件143移动。由于螺钉152的这种旋转，第一固体楔形件141、第三固体楔形件143与第五固体楔形件145之间的距离缩小。由于第二固体楔形件142的前表面和后表面与垂直线呈大约45度角并且形成大约135度的钝角，并且第一固体楔形件141的后表面以及第三固体楔形件143的前表面与第二固体楔形件142的表面形成补角，因此，由第一固体楔形件141和第三固体楔形件143施加的力使第二固体楔形件142沿垂直于纵向通道123的方向上升。

当第四固体楔形件144以及后续的第二固体楔形件142沿垂直于纵向通道123的方向上升时，这些楔形件的最上方表面与外部支架180的内表面接触并且抵靠所述内表面。进一步旋转螺钉152，从而进一步提升第二固体楔形件142之后，外部支架180向楔形件施加相反的固持力，将电路卡组件110固定到外部支架180，所述外部支架固定到机箱。因此，电路卡组件110夹持在外部支架180中，位于散热器120的下表面122与第二固体楔形件142和第四固体楔形件144之间。

第一热通路160从电路板130穿过散热器120的第一部分124，穿过散热器120的一体式颈部126，穿过散热器120的第二部分125，延伸到散热器120的下表面122而形成。第一热通路160有效地从电路板130去除第一热能量。这是因为散热器120的下表面122与外部支架180接触，因而形成能够将热能排出到外部支架180的热界面。

散热器120的一体式颈部126的尺寸足以避免散热器120的第一部分124与第二部分125之间形成显著热阻。例如，颈部的尺寸可介于大约2mm与6mm之间，以实现此功能。

第二热通路165从电路板130穿过散热器120的第一部分124，穿过散热器120的一体式颈部126，穿过散热器120的第二部分125，然后穿过第一固体楔形件141、第二固体楔形件142、第三固体楔形件143、第四固体楔形件144和第五固体楔形件145中的至少一些固体楔形件，延伸到外部支架180而形成。第二热通路165有效地从电路板130去除第二热能量，第二热能量大于泄漏量。这是因为楔形件的上表面与外部支架180接触，形成能够排出热能的热界面。

应了解，术语“热界面”用于描述部件表面之间的任何协作，这些部件在彼此直接或紧密接触时，能量在彼此之间传递热能。这可能涉及糊剂、贴片、胶带、薄膜、焊接或其他现有方法的额外使用。

现在参见图8到图14，其中描述了电路卡组件810的另一个实例。电路卡组件810包括散热器820、锁定机构840、第一热通路860、第二热通路865和热插件890。散热器820具有第一部分824和第二部分825。第一部分824连接到电路板830，并且第一部分824和第二部分825一体成形并且经由一体式颈部826相连。

散热器820由铝或具有类似热性质的其他金属构成。一体式颈部826增大到大约3.47mmx1.85mm，从而增大从电路板830排出热能的热通路。

散热器820包括上表面821和下表面822。散热器820进一步包括纵向通道823，所述纵向通道沿散热器821的上表面820向下延伸。例如，纵向通道823的尺寸是大约120mm长x4mm深。也可以采用其他尺寸。

电路板830是任何类型的电路板，并且具有各种不同的部件。例如，各种电阻器、集成电路、电容器等设置在电路板830上。这些部件产生热量，所述热量将根据本发明消散。电路板830包括电路板外部连接器(出于简明性考虑，未图示)，以向电路板830提供电流并且进行数据的传输。所述电路板外部连接器可以是若干常用连接器中的一种连接器，例如，VPX、VME或CPCi连接器。所属领域中的技术人员将认识到，可以使用若干不同的连接向电路板830或从所述电路板传输电力和数据。

锁定机构840设置在散热器的纵向通道823中，并且包括第一固体楔形件841、第二固体楔形件842、第三固体楔形件843、第四固体楔形件844和第五固体楔形件845中的多个固体楔形件，这些固体楔形件均以可移动方式布置在纵向通道823内。所述楔形件以无开口贯通其中的形式成形(例如，它们均为实心)，并且所述多个固体楔形件在所述通道内的纵向移动有效地将电路卡组件810固定到外部支架880中。在一些实例中，所述楔形件具有大体呈J形的截面。在其他实例中，所述多个楔形件中的每个楔形件具有大体呈J形的截面。也可使用其他截面形状。在一些方面中，所述多个楔形件中的每个楔形件的底面通常是平的。楔形件由铝或具有类似热性质的其他金属构成。在一个实例中，楔形件的尺寸是大约21mm高x4.8mm宽x4.75mm深。也可以采用其他尺寸。

除了第一固体楔形件841的前表面以及第五固体楔形件845的最靠后表面之外，楔形件的相邻表面与图10中的截面图中所示的垂直线呈大约45度角。具体来说，在第一固体楔形件841、第三固体楔形件843和第五固体楔形件845中，与垂直线呈大约45度角致使楔形件具有大约45度的锐角。在第二固体楔形件842和第四固体楔形件844中，与垂直线呈大约45度角致使楔形件具有大约135度的钝角。

外部支架880大体呈“C”或“U”形，并且可以由金属构成。外部支架880的突出表面配置成平面表面。外部支架880与机箱一体成型或者通过传统方法附接到机箱，包括，例如，螺栓连接、螺钉连接、胶粘或其他方法。

在一些方面中，锁定机构840包括制动器846，所述制动器是由不锈钢构成的螺栓或螺钉，所述制动器插入散热器820中，以停止所述多个楔形件沿纵向通道823的移动。制动器846的头部从散热器820突出并且保持与第五固体楔形件845接触，以限制第五固体楔形件845的移动，从而限制锁定结构的移动。

在其他方面中，锁定机构840进一步包括螺钉设备850，所述螺钉设备配置成一旦受到驱动，将使所述多个楔形件移动。螺钉设备850包括螺钉设备板851、螺钉852以及带螺纹的螺钉通道853。螺钉设备板851包括用于穿过其中插入螺钉852的孔洞，并且所述孔洞进一步插入带螺纹的螺钉通道853中。因此，螺钉设备板851设置在螺钉852的头部与散热器820之间。螺钉设备板851的后表面与第一固体楔形件841的前表面接触。螺钉设备板851和螺钉852由不锈钢构成。带螺纹的螺钉通道853向散热器820内部延伸大约20mm的距离。

热插件890设置在散热器820内，并且包括细长构件。在一些实例中，热插件890跨散热器820的整个宽度延伸。在其他实例中，热插件890跨散热器820的整个宽度中的一部分延伸。热插件890与电路板830热连通，以从其中排出热能。热插件890与至少一个固体楔形件热连通，以形成所述热通路。热插件890可以设置成在沿楔形件的任意位置，与任意数量的楔形件热连通。

在其他方面中，为将电路卡组件810锁定到外部支架880，用户将螺钉852旋转到带螺纹的螺钉通道853中，所述带螺纹的螺钉通道使螺钉设备板851沿纵向通道823的方向，抵着第一固体楔形件841施加力。响应于所述力，第一固体楔形件841在纵向通道823中移动并且压向第二固体楔形件842，第二固体楔形件843在纵向通道823中移动并且压向第三固体楔形件843，以此类推，直到第五固体楔形件845压向制动器846。

由于制动器846限制楔形件在纵向通道中的进一步移动，因此在将螺钉852拧紧到带螺纹的螺钉通道853中之后，第五固体楔形件845抵着第四固体楔形件844的后表面施加力。由于第四固体楔形件844的后表面与垂直线呈大约45度角并且形成大约135度的钝角，因此由第五固体楔形件845施加的力会向第四固体楔形件844上施加力，使其沿垂直于纵向通道823的方向上升。

随着螺钉852的进一步拧紧，第四固体楔形件844继续沿垂直于纵向通道823的方向上升，直到第四固体楔形件844的最上方表面与外部支架880的内表面接触并且抵靠所述内表面。由外部支架880施加的对抗力使第一固体楔形件141向第三固体楔形件843移动。由于螺钉852的这种旋转，第一固体楔形件841、第三固体楔形件843与第五固体楔形件845之间的距离缩小。由于第二固体楔形件842的前表面和后表面与垂直线呈大约45度角并且形成大约135度的钝角，并且第一固体楔形件841的后表面以及第三固体楔形件843的前表面与第二固体楔形件842的表面形成补角，因此，由第一固体楔形件841和第三固体楔形件843施加的力使第二固体楔形件842沿垂直于纵向通道823的方向上升。

当第四固体楔形件844以及后续的第二固体楔形件842沿垂直于纵向通道823的方向上升时，这些楔形件的最上方表面与外部支架880的内表面接触并且抵靠所述内表面。进一步旋转螺钉852，从而进一步提升第二固体楔形件842之后，外部支架880向楔形件施加相反的固持力，将电路卡组件810固定到外部支架880，所述外部支架固定到机箱。因此，电路卡组件810夹持在外部支架880中，位于散热器820的下表面822与第二固体楔形件842和第四固体楔形件844之间。

由与散热器820不同的材料构成的杆870纵向延伸穿过散热器820，并且形成散热器820中的等温部分。在一些实例中，杆870呈圆柱形，并且具有约4mm的直径。在一些实例中，杆870设置在锁定机构840下方大约2mm处。在一些实例中，杆870由铜构成。在一些方面中，使用杆870形成散热器820中等温部分。等温部分是指围绕散热器820中的杆870的温度跨杆870的整个长度均匀地分布，从而从电路板830更高效地排出热能。

第一热通路860从电路板830穿过散热器820的第一部分824，穿过散热器820的一体式颈部826，穿过散热器820的第二部分825，延伸到散热器820的下表面822而形成。第一热通路860有效地从电路板830去除第一热能量。这是因为散热器820的下表面822与外部支架880接触，因而形成能够将热能排出到外部支架880的热界面。

散热器820的一体式颈部826的尺寸足以避免散热器820的第一部分824与第二部分825之间形成显著热阻。例如，颈部的尺寸可介于大约2mm与6mm之间。

第二热通路865从电路板830穿过散热器820的第一部分824，穿过散热器820的一体式颈部826，穿过散热器820的第二部分825，然后穿过第一固体楔形件841、第二固体楔形件842、第三固体楔形件843、第四固体楔形件844和第五固体楔形件845中的至少一些固体楔形件，延伸到外部支架880而形成。第二热通路865有效地从电路板830去除第二热能量，所述第二热能量大于泄漏量。

图15到图23提供了一些替代系统。这些系统中用途与前述系统和设备大体相同的特征和/或原件将采用与上述所用数字的最后两位相同的数字表示(例如，散热器120、1520)。因此，一些特征将不再详述。

图15到图19描述了电路卡组件1500的一个实例。电路卡组件1500包括：电路板1530，具有上表面1521的散热器1520、下表面1522和纵向通道1523，所述纵向通道沿上表面1521向下延伸；锁定机构1540，所述锁定机构包括固体楔形件1541和螺钉1550以及热插件1590。

散热器1520可由铝或具有类似热性质的其他金属构成。锁定机构1540设置在散热器1520的纵向通道1523中，并且包括任意数量的固体楔形件1541。在一个实例中，电路卡组件1500中使用五个固体楔形件1541。应认识到，在其他实例中，可以存在多于五个或少于五个的固体楔形件。固体楔形件1541以无开口贯通其中的方式形成。所述多个固体楔形件1541在纵向通道1523内的纵向移动有效地将电路卡组件1500固定到外部支架。

电路板1530是任何类型的电路板，并且具有各种不同的部件。例如，各种电阻器、集成电路、电容器和其他部件设置在电路板1530上。这些部件产生热量，所述热量将根据本发明消散。电路板1530包括电路板外部连接器(出于简明，未示出)，以向电路板1530提供电流并且进行数据的传输。所述电路板外部连接器可以是若干常用连接器中的一种连接器，例如，Vita 46和48标准连接器(VPX)、反模块欧洲标准卡(Versa Module Eurocard，VME)连接器或者Compact PCi(CPCi)连接器。所属领域中的技术人员将认识到，可以使用若干不同的连接向电路板1530或从所述电路板传输电力和数据。

热插件1590设置在散热器1520内，并且包括细长构件。在一些实例中，热插件1590跨散热器1520的整个宽度延伸。在其他实例中，热插件1590跨散热器1520的整个宽度中的一部分延伸。热插件1590与电路板1530热连通，以从其中排出热能。热插件1590与至少一个固体楔形件1541热连通，以形成所述热通路。热插件1590可以设置成在沿楔形件1541的任意位置，与任意数量的楔形件1541热连通。

楔形件由铝或具有类似热性质的其他金属构成。在一些方面中，每个楔形件的底面是与热插件1590接触的大体平坦表面。因此，热插件1590与至少一个固体楔形件1541物理连通，以帮助形成电路板1530、热插件1590与楔形件1541之间的强力热通路。

螺钉1550配置成一旦受到驱动，将使楔形件1541移动。如上所述，螺钉1550与楔形件1541之间的板帮助使楔形件1541移动。也可以使用其他锁定机构。

在操作中，为将电路卡组件1500锁定到外部支架，用户旋转螺钉1550，从而使所述板沿纵向通道1523的方向，抵着第一楔形件1541施加力。响应于所述力，第一楔形件1541沿纵向通道1523移动并且压向第二楔形件1541，从而使其向上移动并且进入纵向通道1523中，从而使第二楔形件1541向下移动并且进入纵向通道1523中，以此类推，直到楔形件1541压向纵向通道1523的相反侧上的表面，所述纵向通道配置成约束其移动。

随着螺钉1550拧紧，楔形件1541沿纵向通道1523向上或向下移动，具体取决于其构造。与热插件1590接触的楔形件1541向下推动，以进一步与热插件接触。由于此向下的力，热插件1590还抵着散热器1520和电路板1530向下推动，直到形成固体热连接。应了解，在一些实例中，热插件1590可以与电路板1530直接物理接触，并且替代地，常用导热体可以设置在热插件1590与电路板1530之间。可能存在其他实例。通过如此配置，楔形件1541单独与热插件1590接触，因此不受热插件1590与散热器1520之间的任何公差问题的影响，从而实现两者之间的强力热连接。热插件1590可以从电路板1530向楔形件1541和相连机箱排出第一热能量。

在一些实例中且如图19中所示，在电路卡组件1500内形成不同热通路。在这些实例中，第一热通路1560从电路板1530穿过散热器1520的第一部分，穿过一体式颈部，穿过第二部分，然后穿过散热器1520的下表面而形成。第一热通路1560从电路板1530去除第一热能量。第二热通路1565从电路板1530穿过散热器1520的第一部分，穿过所述散热器的第二部分，然后穿过任意数量的楔形件1541延伸到所述外部支架而形成。所述第二热通路1565有效地从电路板1530去除第二热能量，所述第二热能量大于泄漏值。第三热通路1570从电路板1530穿过热插件1590延伸而形成。在一些实例中，热通路可止于热插件1590，并且在其他实例中，第三热通路1524可以继续穿过与热插件1590接触的楔形件1541。

散热器1520的一体式颈部尺寸足以避免散热器1520的第一部分与第二部分之间形成显著热阻。例如，颈部的尺寸可介于大约2mm与6mm之间，以实现此功能。

图20描述了替代热插件1690。热插件1690包括可旋转部分1692以及围绕可旋转部分1692的目视指示器1694。应了解，热插件1690以与热插件1690类似的方式运作，因此不再进一步详述其构造或操作。

热插件1690的可旋转部分1692配置成以可旋转方式从热插件1690突出，以与电路板接触。因此，可旋转部分1692可以带螺纹，所述螺纹与散热器中所含的螺纹相对应，以实现此运动。

为操作可旋转部分1692，用户可以利用任意方法，例如仅手动扭转所述可旋转部分。在其他实例中，用户可利用螺丝刀或其他旋转工具来向下扭转所述可旋转部分。另外还提供了其他实例。

在一些形式中，目视指示器1694可用于帮助确定所需的突出量。例如，将散热器置于电路板上之后，用户可测量电路板与热插件之间的距离。由于目视指示器1694与所限定的突出量相对应，因此用户将准确地了解需要多少旋转以限制或消除热插件1690与电路板之间的间隙。因此，热插件1690与电路板之间的公差将减小，从而实现从电路板排热的更好的热连接。

图21和图22描述了替代热插件1790。热插件1790包括连接到热插件1790的热管1796。热管1796可以配置成被动地消散来自电路板的热能，从而形成更高效散热的设备。尽管本说明书中描述了所述热管1796的一个非限定实例，但是应了解，可以使用所属领域中的技术人员所知的任何配置。

热管1796大体呈管状，并且通过利用蒸发潜热、冷凝潜热和毛细管作用，以高效的方式无源地传热。热管1796包括低压空腔，所述低压空腔可在压力差的作用下抽吸真空。因此，包含在热管中的水可在较低沸点温度下沸腾。电路板通电时，将产生热量，从而导致热管1796内的水蒸发。由于腔中的压力差，蒸汽将从热源移除到腔的最末端。此时，蒸汽将冷凝，并且芯吸结构(wicking structure)将通过毛细作用将水送回到热源。在一些形式中，热管可替代性地为大体平坦的或者立方形的蒸汽腔。

参见图23，其中描述了替代热插件1890。在这些形式中，热插件可以由若干不同材料构成，以帮助散热。例如，第一部分1898可以由第一材料构成，所述第一材料配置成沿特定方向更高效地排热，并且第二部分1899可以由第二材料构成，所述第二材料可以配置成沿第二特定方向更高效地排热。由于热插件1890通常由多层构成，因此热能将沿平面方向消散。因此，通过沿特定方向利用具有高导热性的材料，将向热插件1890的最外端边缘散热。此外，由于传统材料的重量，具有相似导热性的较轻材料可提供较轻系统的优势。应了解，可利用任意数量的构造和/或形状的不同材料。

在一个实例中，第二材料可包括上文描述的可旋转部分。因此，通过将这些材料组合在热插件1890中，可高效地散热。例如，第一材料可以是铝、铜或其他金属或其组合，并且例如，第二材料可以是石墨或具有类似散热性能的类似材料。

在一些形式中，热插件1890可延伸到散热器的边缘，并且一体形成以包括支撑锁定机构的纵向通道。在一些形式中，热插件1890可包括热管、蒸汽腔或者所属领域中的技术人员使用的其他蒸汽空间。

图24描述了使用图1-7、图8-14和/或图15-23中的组件的电路卡机箱的一个实例。机箱1985包括多个电路卡组件1910。电路卡组件1910包括电路板1930和电路板外部连接器(出于简明性考虑，未图示)，并且通过支架1980连接到机箱1985。电路卡组件1910通过上述锁定机构(例如，本说明书中参见图1-7所描述的锁定机构140)限制在支架1980中。电路卡组件1910滑动到支架1980中，锁定机构在此旋转，从而向电路卡组件1910施加夹持限制力。

通过将电路卡组件1910插入支架1980和机箱1985中，热能从电路卡组件1910排除到支架1980，并且最终到机箱1985。此无源式冷却使电路卡组件1910能够以更高效的方式运行。

在一个实例中，将电路板上的热装置的运行温度降低若干摄氏度。运行温度的降低使电路板能够在较高速度下使用，并减小对避免临界温度的关注。

所属领域技术人员将了解的是，可在各种方面进行对前述实施例的修改。其他变型明显也将可行，并且在本发明的范围和精神内。在所附权利要求中具体阐述本发明。本发明的精神和范围包括所属领域中熟悉本发明教示的普通技术人员显而易见得出的对本说明书中所述实施例的修改和替代。

Claims (20)

1.一种电路卡组件，包括：

散热器，所述散热器连接到电路板，所述散热器具有上表面和下表面，并且所述散热器具有纵向通道，所述纵向通道沿所述散热器的所述上表面向下延伸；

锁定机构，所述锁定机构设置在所述散热器的所述纵向通道内，所述锁定机构包括可移动地布置在所述纵向通道内的多个固体楔形件，所述多个固体楔形件中的每个固体楔形件以无开口或通道贯通其中的形式成形，其中所述多个固体楔形件在所述纵向通道中的纵向移动有效地将所述电路卡组件固定到外部支架；

热插件，所述热插件设置在所述散热器内，所述热插件包括细长构件并且配置成与所述多个固体楔形件中的至少一个固体楔形件的一部分接触，以帮助从所述电路板去除第一热能量。

2.根据权利要求1所述的电路卡组件，其中所述热插件包括可旋转部分，所述可旋转部分以可旋转方式从所述热插件突出以接触所述电路板。

3.根据权利要求2所述的电路卡组件，其中所述可旋转部分包括多个指示器，所述多个指示器与从所述热插件突出的量相对应，以帮助确定从其突出的正确量。

4.根据权利要求1所述的电路卡组件，包括连接到所述热插件的蒸汽腔，所述蒸汽腔配置成被动地消散来自所述电路板的热能。

5.根据权利要求1所述的电路卡组件，其中所述热插件包括第一材料和第二材料。

6.根据权利要求5所述的电路卡组件，其中所述第一材料配置成沿第一方向去除来自所述电路板的所述第一热能量，并且所述第二材料配置成沿第二方向去除所述第一热能量。

7.根据权利要求1所述的电路卡组件，包括热通路，所述热通路从所述电路板开始，穿过所述散热器，至所述散热器的下表面而形成，所述热通路有效地从所述电路板去除第二热能量。

8.根据权利要求1所述的电路卡组件，包括热管，所述热管采用不同于所述散热器的材料制成，所述热管纵向延伸穿过所述散热器，并且形成所述散热器中的等温部分。

9.根据权利要求5所述的电路卡组件，其中所述第一材料包括铝和铜中的至少一个。

10.根据权利要求9所述的电路卡组件，其中所述第二材料包括石墨。

11.根据权利要求1所述的电路卡组件，其中所述多个固体楔形件中的每个固体楔形件的底面大体平坦。

12.根据权利要求1所述的电路卡组件，其中所述锁定机构包括螺钉设备，所述螺钉设备配置成一旦受到驱动，将使所述多个固体楔形件移动。

13.根据权利要求1所述的电路卡组件，进一步包括第二热插件，所述第二热插件设置在所述散热器内，并且配置成与所述多个固体楔形件中的另一个固体楔形件的一部分接触，以帮助从所述电路板去除热能。

14.根据权利要求1所述的电路卡组件，其中所述热插件配置成横跨所述散热器的宽度，以使所述热插件在所述锁定机构的相反侧上，与第二锁定机构内的至少一个固体楔形件的一部分接触。

15.一种电路卡组件，包括：

散热器，所述散热器具有第一部分和第二部分，所述第一部分连接到电路板，所述第一部分和所述第二部分一体成形并且通过一体式颈部连接，所述散热器具有上表面和下表面，所述散热器包括纵向通道，所述纵向通道沿所述散热器的所述上表面向下延伸；

锁定机构，所述锁定机构设置在所述散热器的所述纵向通道内，所述锁定机构包括多个固体楔形件，所述多个固体楔形件以可移动方式布置在所述纵向通道内，所述多个固体楔形件的每个固体楔形件以无开口贯通其中的形式成形，其中所述多个固体楔形件在所述纵向通道中的纵向移动有效地将所述电路卡组件固定到外部支架；

热插件，所述热插件设置在所述散热器内并且延伸穿过所述第一部分和所述第二部分，所述热插件包括细长构件并且配置成与所述多个固体楔形件中的至少一个固体楔形件的一部分接触，以帮助将所述电路卡组件固定到所述外部支架；

第一热通路，所述第一热通路从所述电路板开始，穿过所述散热器的所述第一部分、所述一体式颈部、所述散热器的所述第二部分，至所述散热器的所述下表面而形成，以从所述电路板去除第一热能量；

第二热通路，所述第二热通路从所述电路板开始，穿过所述散热器的所述第一部分、所述散热器的所述第二部分、所述多个固体楔形件中的至少一些固体楔形件，至所述外部支架而形成，所述第二热通路有效地从所述电路板去除第二热能量，所述第二热能量大于泄漏量；

第三热通路，所述第二热通路从所述电路板开始，穿过所述热插件而形成，所述第三热通路有效地从所述电路板去除第三热能量。

16.根据权利要求15所述的电路卡组件，其中所述散热器的所述一体式颈部的尺寸足以避免所述散热器的所述第一部分与所述第二部分之间形成显著热阻。

17.根据权利要求15所述的电路卡组件，其中所述热插件包括可旋转部分，所述可旋转部分以可旋转方式从所述热插件突出以接触所述电路板。

18.根据权利要求17所述的电路卡组件，其中所述可旋转部分包括多个指示器，所述多个指示器与从所述热插件突出的量相对应，以帮助确定从其突出的正确量。

19.根据权利要求15所述的电路卡组件，包括连接到所述热插件的热管，所述热管配置成被动地消散来自所述电路板的热能。

20.根据权利要求15所述的电路卡组件，其中所述热插件包括第一材料和第二材料，所述第一材料配置成沿第一方向去除来自所述电路板的所述第一热能量，并且所述第二材料配置成沿第二方向去除所述第一热能量。