CN112105243B - 具有加劲件安装件的电子组件及其组装方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及带有集成对准的散热器和加劲件安装件。一种用于将散热器连接到PCB的安装件可以包括：螺纹支柱，该螺纹支柱沿着轴线延伸；第一筒体，该第一筒体沿着轴线邻近于支柱并且具有比支柱更大的轴向截面；和螺纹第二筒体，该螺纹第二筒体限定安装件的与支柱相对的端部并且具有比第一筒体更大的轴向截面。

Description

具有加劲件安装件的电子组件及其组装方法

技术领域

本公开涉及带有集成对准的散热器和加劲件安装件。

背景技术

诸如电路板的电子构件在操作期间产生热量。升高的温度降低了这种构件的效率和寿命。因此已经开发出用于散热的各种解决方案。一些解决方案包括使用附接到板的散热器。典型的散热器的一个示例是一块金属鳍片，但是存在各种各样的散热器。

在板和散热器之间的热接触传导是用于有效散热的重要因素。能够通过增加在散热器和板的抵接表面之间的压力来改进热接触传导。用于将散热器拧紧到板的已知解决方案包括延伸通过板的元件，这些元件能够被从散热器的相对侧拉动，诸如螺钉。通常，在板和散热器之间的接触点是从板的大致中心位置向外凸出的芯片。因为只有芯片直接接触散热器，所以在板周围的周边位置处拧紧螺钉或其它拧紧元件可能会导致板屈曲，这减小了在芯片和散热器之间的接触面积，并且可能损坏该板。

发明内容

本公开的一个方面是一种电子组件，该电子组件可以包括印刷电路板或PCB、散热器、支承板和安装件。PCB和支承板可以在它们分别的角部附近包括孔。安装件可以通过穿过PCB中的孔并且螺纹地接合支承板中的孔来将支承板与印刷电路板对准。安装件可以包括一个部分，该部分的截面太大以至于不能穿过PCB中的孔，这由此可以使得安装件能够将支承板保持抵靠PCB。安装件也能够由连接到散热器的载荷传感器(load cells)接合，由此也将散热器与PCB对准。安装件可以将力从载荷传感器传递到支承板，使得支承板将PCB压靠在散热器上。安装件可以提供可配置性/灵活性元件。例如，虽然在一些实施方式中可以使用两个安装件，但是在其它实施方式中可以使用三个、四个或其它数目的安装件。

在另一个方面，一种用于将散热器连接到PCB的安装件可以包括：螺纹支柱，该螺纹支柱沿着轴线延伸；第一筒体，该第一筒体沿着轴线邻近于支柱并且具有比支柱更大的轴向截面；和螺纹第二筒体，该螺纹第二筒体限定安装件的与支柱相对的端部并且具有比第一筒体更大的轴向截面。

在一些布置中，安装件可以包括在轴向上位于第一筒体和第二筒体之间的紧固体(grip)。

在一些布置中，紧固体可以具有比第一筒体更大的轴向截面。

在一些布置中，紧固体可以具有比第二筒体更大的轴向截面。

在一些布置中，紧固体可以具有多边形的轴向截面。

在一些布置中，支柱可以带有外螺纹。

在一些布置中，第二筒体可以带有内螺纹。

在一些布置中，第一筒体的最靠近支柱的端部可以包括周向倒角，该周向倒角随着更接近于支柱而减小第二筒体的轴向截面的直径。

在另一个方面，一种电子组件可以包括：PCB，该PCB包括PCB孔；支承板，该支承板包括支承板孔，每个支承板孔与PCB孔中的一个PCB孔同心地对准；散热器，该散热器包括凹口并且接触PCB的与支承板相对的一侧；载荷传感器，该载荷传感器在凹口内延伸并且每一个与PCB孔中的一个PCB孔和支承板孔中的一个支承板孔同心地对准；和一个或多个安装件。每一个安装件可以包括：支柱，该支柱沿着轴线延伸并且与支承板孔中的一个支承板孔接合；第一筒体，该第一筒体在轴向上邻近于支柱并且具有比支柱更大的轴向截面；和第二筒体，该第二筒体限定安装件的与支柱在轴向上相对的端部并且与载荷传感器中的一个载荷传感器接合。

在一些布置中，每个载荷传感器可以包括螺旋弹簧和在该螺旋弹簧内延伸的螺钉。

在一些布置中，螺旋弹簧可以被局限在第一点和第二点之间，该第一点在相对于螺钉的固定位置处，该第二点在相对于散热器的固定位置处。

在一些布置中，螺钉中的每一个螺钉可以包括内螺纹部，该内螺纹部与安装件中的一个安装件的第二筒体内的内螺纹孔接合。

在一些布置中，每个安装件的第二筒体可以具有比分别的支柱更大的轴向截面。

在一些布置中，PCB孔可以具有与第二筒体大致相等的直径。

在一些布置中，每个安装件可以包括紧固体，该紧固体在轴向上位于第一筒体和第二筒体之间，并且每个紧固体包括抵接PCB的平坦表面。

在一些布置中，PCB可以在PCB的面向散热器的一侧上包括芯片。

在一些布置中，散热器可以包括接触部，该接触部抵接芯片，并且从散热器的面向PCB的表面延伸。

在一些布置中，散热器可以包括凸片，该凸片限定每个凹口的端部，每个凸片包括延伸通过其中的通道，并且第二筒体中的每一个第二筒体被设置在通道中的一个通道内。

在另一个方面，一种组装电子构件的方法可以包括：将安装件的支柱穿过PCB中的PCB孔插入并到达支承板中的支承板孔中；使散热器的载荷传感器与安装件的与支柱相对的端部接合；并且拧紧载荷传感器，以使PCB上的芯片与散热器的接触表面抵接。

在一些布置中，该方法可以包括使支柱与支承板孔接合并且将安装件拧紧到支承板，直到PCB接触支承板并且安装件的紧固体抵接PCB的与支承板相对的一侧。

附图说明

图1A是根据本公开的一个方面的电子组件的分解透视图。

图1B示意了用于在图1A的组件中使用的支承板的可替代布置。

图2是图1A的组件的安装件的透视图。

图3A是在完全组装状态中的图1A的组件的一部分的截面视图。

图3B是根据可替代布置的组件的一部分的截面视图。

图4是示意组装图3A的组件的方法的流程图。

具体实施方式

在图1中以分解视图示出的电子组件10包括印刷电路板或PCB 14、散热器18、可移除的安装件26，和加劲件或支承板36。散热器18以图解的方式示意，并且可以具有不同的比例并且可以包括更复杂的特征，诸如适当地用于给定应用的鳍片。在所示示例中，PCB 14、散热器18和支承板36每一个都具有尺寸相等或几乎相等的大体矩形的覆盖区(footprint)。应当理解的是，在其它示例中，支承板、散热器和PCB可以具有多种其它形状、尺寸和配置中的任何一种。此外，支承板、散热器和PCB的周边不需要具有相等的尺寸。例如，图1B的支承板136具有由从中心部137延伸的四个臂139提供的非矩形覆盖区，其中支承板孔138处于臂139的外端部处。所示意的示例的PCB 14包括芯片16，诸如中央处理单元，该芯片16比PCB 14的其余部分更高地立起。芯片16能够从PCB 14移除，并且可以产生系统中的大部分的热量，但是在整个本公开中，芯片16将被一般地称为PCB 14的一部分。因此，对由PCB 14产生的热量的提及具体地包括由芯片16产生的热量。此外，对PCB 14的表面或接触PCB 14的提及可以指芯片16的表面。

在所示意的示例中，载荷传感器22沿着散热器18的四个角部中的每一个角部延伸，以使组件10的其它元件保持抵靠散热器18的下端部。在此使用方向术语诸如“上”、“下”、“上方”和“下方”来指由图1至图3提供的视图内的元件的定向。根据本公开的设备和方法可以按任何定向存在。安装件26的上端部包括用于与载荷传感器22接合的特征，而该四个安装件26的下端部包括用于延伸通过PCB孔34并与内螺纹支承板孔38相接合的特征。由此，安装件26用于使支承板36与PCB 14对准，并使得载荷传感器22能够将散热器18的下端部抵靠PCB 14和支承板36拉动。在完全组装的状态下，安装件26保持PCB 14抵靠支承板36并将力从载荷传感器22传递到支承板，从而支承板36抵靠PCB 14施加向上的力。

尽管组件10的所示意的示例包括四个载荷传感器22、四个安装件26、四个PCB孔34和四个支承板孔38，但是其它示例仅在组件10的相对的角部上包括两个载荷传感器22、两个安装件26、两个PCB孔34和两个支承板孔38。

如图2中所示，所示意的示例的每个安装件26从上到下包括沿着中心轴线X对准的上筒体42、紧固体46、下筒体50和外螺纹支柱54。下倒角部56提供在下筒体50和支柱54之间的过渡，并且用于将下筒体50的下部引导到支承板孔38的上部中。下倒角部56围绕下筒体50的邻近于支柱54的端部周向地延伸，并且随着更接近于支柱54，围绕轴线X减小直径。但是，在其它示例中，在下筒体50和支柱54之间不存在倒角。上筒体42的上表面在其内周边和外周边上倒角，其中内倒角62朝向孔58延伸以将载荷传感器22的螺纹柄引导到孔58中，并且外倒角66朝向上筒体42的外圆周延伸以将上筒体42引导到散热器18的通道中。因此，上筒体42的周向厚度随着更接近于安装件26的上轴向端部而减小。

所示意的示例的紧固体46具有六边形的轴向截面，这便于使用工具或手指将支柱54拧入到载荷传感器孔38中。在其它示例中，紧固体46具有其它形状，诸如带有两个平坦侧面的长方形或细长形状。紧固体46的轴向截面大于PCB孔34和下筒体50或支柱54的轴向截面。下筒体50的轴向截面又大于支柱54的轴向截面，但是紧密地配合在PCB孔内。这样，通过使支柱54和下筒体50向下穿过PCB孔34并且将支柱54螺纹地接合在支承板孔38内，PCB 14能够与支承板36对准。在所示意的之外的示例中，安装件26的不同部分的相对截面形状和尺寸能够从图2中所示的那些改变。在一些示例中，安装件26可以是柱形形状的，并且沿着其整个轴向长度具有均匀的直径。在其它示例中，安装件26的部分可以具有其它长方形或多边形的截面形状。

因为紧固体46的轴向截面大于PCB孔34，所以在支承板孔38内拧紧支柱54的螺纹接合使得紧固体46的下表面承靠在PCB 14上并且如图3中所示使PCB 14保持抵靠在支承板36上。在组件10的完全组装状态下，每个安装件26通过PCB 14与支承板36接合，并且每个载荷传感器22与根据图3的安装件26接合。在所示意的示例中，支承板孔38包括扩口上部，该扩口上部用于接受下筒体50的下倒角56和下部，但是在其它示例中，支承板孔38具有均匀的直径，使得当支柱54被足够远地拧入到支承板孔38中时，下筒体50抵接支承板36的上表面。

PCB孔34紧密地配合在下筒体50周围。PCB孔34每一个都具有与下筒体50大致相同的直径。因此，安装件26用于将PCB 14与支承板36对准并将PCB 14保持于支承板36，而无论散热器18的存在或位置如何。例如，如果组件10经受冲击或突然运动，这种冲击或突然运动克服了由载荷传感器22施加到安装件26的力并使散热器18远离PCB 14移动，但PCB将维持与支承板36的安全对准并维持被保持到支承板36。

所示意的示例的每个载荷传感器22包括延伸通过螺旋弹簧82的中心的螺钉74。螺钉74在其上端部处包括头部75，并且头部75又包括用于由驱动工具诸如螺丝刀或六角扳手接合以旋转螺钉74的插孔76。在其它示例中，头部75能够包括用于由扳手或其它合适的工具驱动的外部特征，诸如六边形形状。弹簧82在上端部处由固定到头部75的上板84A并且在下端部处由固定到散热器18的下板84B界定。因此，螺钉74相对于散热器18的向下运动压缩弹簧82。

每个载荷传感器22在散热器18的对应角部的竖直凹部78内延伸。从散热器18延伸的凸片86限定凹部78的下端部。竖直通道88从凹部78延伸通过凸片86并在散热器18的下表面处开口。如图所示，通道88足够大以接纳安装件26的上筒体42。此外，弹簧82允许螺钉74延伸到通道88中，使得在上筒体42被接纳在通道88中时，在螺钉74的下端部处的螺纹柄77能够螺纹地接合安装件26的孔58。在所示意的示例中，通道88具有与上筒体42大致相同的直径，因此每个上筒体42紧密地配合在通道88中的一个通道88内，从而使散热器18与PCB14对准。在进一步的示例中，在螺钉74和上筒体42之间的接合使散热器18与PCB 14对准。将柄77拧入到孔58中将被压缩的弹簧82的载荷传递到安装件26。继而，在支柱54被拧入到支承板孔38中时，由弹簧82施加到安装件26的力被传递到支承板36，这抵靠PCB 14的下表面施加向上的压力。因此，安装件26用于通过转动螺钉74而使得PCB14能够抵靠散热器18的下表面拧紧或松开。

在所示意的示例中，传导性凸台90从散热器18的下表面延伸以接触芯片16。凸台90和芯片16的组合高度92超过了紧固体46的高度，因此在紧固体46不抵接散热器18的下表面的情况下，载荷传感器22能够在必要时被拧紧，以在凸台90和芯片16之间建立有效的接触。

想到了用于组件10和安装件26的其它配置。例如，在根据在图3B中示意的可替代布置的组件210中，安装件226的上筒体242没有内孔并且带有外螺纹，通过凸片286延伸到通道288中并且在螺钉274的下端部处拧入到内螺纹孔258中。安装件226的从紧固体246沿与上筒体242相反的方向延伸的下筒体250包括内螺纹孔254，以接纳设置在支承板孔238内的支承板236的外螺纹特征。下筒体250延伸通过PCB孔234以使PCB 214与支承板236对准。在各种进一步的示例中，图3B的布置的特征被与图3A的布置的特征组合，使得安装件26在两端处带有内螺纹或在两端处带有外螺纹，其中在螺钉74和支承板36上带有对应的内螺纹或外螺纹。

如在图4中示意的，在使用组件10的方法中，PCB 14大致如图1A中所示被布置在支承板36上方。特别地，PCB 14被布置为使得芯片16背对支承板36。在支柱插入步骤314中，以适合于给定应用的数目的安装件26首先通过PCB孔34插入支柱54。然后，在支承板接合步骤318中，支柱54被拧入到支承板孔38中。然后，大致如在图1A中所示的那样，散热器18被布置在PCB 14和支承板36上方，使得接触部90面向PCB 14。在上筒体插入步骤322中，散热器18被降低，直到上筒体42被引导到通道88中。然后在载荷传感器接合步骤326中，通过转动螺钉74，使用载荷传感器22将散热器18向下拧紧到PCB 14上，以将柄77拧入到分别的孔58中。在可替代方法中，上筒体接合步骤322在支柱插入步骤314之前。在进一步的可替代方法中，载荷传感器接合步骤326在支柱插入步骤314之前。在进一步的可替代方案中，支柱54穿过PCB孔36，然后在载荷传感器22被向下拧紧之前，支柱54被拧入到支承板孔38中。在图4中示意的方法和上述可替代方法可以类似地应用于图3B的组件和在整个说明书中描述的其它可替代示例。

除非另有说明，否则前述可替代示例不是互相排斥的，而是可以按各种组合来实施以实现独特的优点。由于能够在不背离权利要求所限定的主题的情况下利用以上讨论的特征的这些和其它变形以及组合，因此，对实施例的前述描述应以示意的方式而非以限制由权利要求限定的主题的方式来理解。另外，在此描述的示例的提供以及措辞为“诸如”、“包括”等的字句不应被解释为将权利要求的主题限制于特定示例；相反，这些示例仅旨在示意很多可能的实施例中的一个。此外，不同附图中的相同附图标记能够标识相同或类似的元件。

Claims (8)

1.一种电子组件，包括：

印刷电路板PCB，所述PCB包括芯片和多个PCB孔；

支承板，所述支承板包括多个支承板孔，每个支承板孔与所述多个PCB孔中的一个PCB孔同心地对准；

散热器，所述散热器包括凹口以及凸台，所述凸台被配置来在所述PCB的第一侧处接触所述芯片，所述PCB的所述第一侧与所述PCB的面向所述支承板的第二侧相反；

多个载荷传感器，所述多个载荷传感器在所述凹口内延伸并且每一个载荷传感器与所述多个PCB孔中的一个PCB孔和所述多个支承板孔中的一个支承板孔同心地对准，其中每个载荷传感器包括螺旋弹簧和在所述螺旋弹簧内延伸的螺钉；和

一个或多个安装件，每一个安装件包括：

支柱，所述支柱沿着轴线延伸并且与所述多个支承板孔中的一个支承板孔接合；

第一筒体，所述第一筒体在轴向上邻近于所述支柱并且具有比所述支柱更大的轴向截面；

第二筒体，所述第二筒体限定所述安装件的与所述支柱在轴向上相对的端部并且与所述多个载荷传感器中的一个载荷传感器接合；以及

紧固体，所述紧固体在轴向上位于所述第一筒体和所述第二筒体之间，

其中所述第二筒体被配置为接纳在所述散热器的对应的凹口内，

所述散热器包括凸片，所述凸片限定每个凹口的端部，每个凸片包括延伸通过其中的通道，并且所述第二筒体中的每一个第二筒体被设置在所述通道中的一个通道内，并且

其中所述凸台和所述芯片的组合的高度超过所述紧固体的高度。

2.根据权利要求1所述的组件，其中，所述螺旋弹簧被局限在第一点和第二点之间，所述第一点在相对于所述螺钉的固定位置处，所述第二点在相对于所述散热器的固定位置处。

3.根据权利要求1所述的组件，其中，所述螺钉中的每一个包括螺纹柄，所述螺纹柄与所述一个或多个安装件中的一个安装件的所述第二筒体内的内螺纹孔接合。

4.根据权利要求1所述的组件，其中，每个安装件的所述第二筒体具有比相应的支柱更大的轴向截面。

5.根据权利要求4所述的组件，其中，所述多个PCB孔具有与所述第一筒体相等的直径。

6.根据权利要求4所述的组件，其中，每个紧固体包括抵接所述PCB的平坦表面。

7.一种组装电子构件的方法，所述方法包括：

将安装件的支柱穿过印刷电路板PCB中的PCB孔插入并到达支承板中的支承板孔中以使得所述支柱螺纹地接合在所述支承板孔内，第一筒体的一部分在轴向上从穿过所述支承板孔的所述支柱延伸并且所述第一筒体的剩余部分延伸穿过所述PCB孔，并且在轴向上从所述第一筒体延伸的紧固体在所述PCB的第一侧处承靠在所述PCB上，所述PCB的所述第一侧与所述PCB的面向所述支承板的第二侧相反，其中所述PCB包括芯片；

使散热器的载荷传感器与所述安装件的第一端部接合，所述安装件的所述第一端部与所述安装件的对应于所述支柱的第二端部相反，其中所述散热器包括凸台以使得所述凸台和所述芯片的组合的高度超过所述紧固体的高度；并且

拧紧所述载荷传感器，以使所述PCB上的所述芯片与所述散热器的所述凸台抵接。

8.根据权利要求7所述的方法，包括使所述支柱与所述支承板孔接合并且将所述安装件拧紧到所述支承板，直到所述PCB接触所述支承板并且所述安装件的紧固体抵接所述PCB的第一侧，所述PCB的所述第一侧与所述PCB的面向所述支承板的第二侧相反。