CN112638115A - 热沉负载平衡装置 - Google Patents

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Abstract

一种热沉装置，其利用枢轴联接件和支撑件连同锚固件‑弹簧安装件以能够在该装置的安装表面上施加均匀量的力，该安装表面热耦合/物理联接到热负载。该装置可以包括热沉基底，该热沉基底具有限定安装表面的底侧、以及顶侧，支撑件通过枢轴联接件可枢转地联接到该顶侧。该装置可以包括第一锚固件和第二锚固件，第一锚固件和第二锚固件每个具有连接到锚固点的第一端和通过弹簧联接到支撑件上的负载表面的第二端。负载表面可以对称地设置在枢轴联接件的相反两侧，枢轴联接件相对于安装表面在中心地定位使得由弹簧的弹簧载荷施加的力均匀地分布在安装表面上。

Description

热沉负载平衡装置
背景技术
散热装置通常被安装在热负载上，使得散热装置的表面的一部分被安装在热负载上，并因此与热负载热接触和机械接触。散热装置的该表面的安装在热负载上的该部分本说明书中被称为安装表面。
为了在散热装置和热负载之间实现良好的热接触和/或机械接触，一些实现方式利用锚固件-弹簧安装件(anchor-spring mount)。锚固件-弹簧安装件的每个锚固件具有两端：连接到锚固点(其通常是锚固件连接到的表面，例如印刷电路板)的第一端以及联接到散热装置的第二端。由弹簧施加在散热装置上的力允许散热装置的安装表面保持对热负载的期望接触压力。
发明内容
本说明书涉及一种装置，该装置使得可安装在热负载(例如电子组件的热部件)上的散热装置(例如热沉、冷却板等)能够对热负载施加均匀的(或均一的)力。
通常，本说明书中描述的主题的一个创新方面可以实施为系统，该系统包括：热沉基底，其能够热耦合到热负载，该热沉基底限定顶侧和底侧，其中底侧限定能够物理地联接到热负载的安装表面；支撑件，通过枢轴联接件可枢转地联接到热沉基底的顶表面；至少第一锚固件和第二锚固件，其中：第一锚固件具有第一端和第二端，其中第一端连接到第一锚固点，第二端通过第一弹簧联接到支撑件的第一负载表面；第二锚固件具有第一端和第二端，其中第一端连接到第二锚固点，第二端通过第二弹簧联接到支撑件的第二负载表面；第一负载表面和第二负载表面对称地设置在枢轴联接件的相反两侧；其中枢轴联接件相对于热沉基底的安装表面在中心地定位，使得由第一弹簧和第二弹簧的弹簧载荷施加的力垂直地(normally)传递到安装表面，以均匀地分布在安装表面上。
这些和另一些实施方式可以每个可选地包括以下特征中的一个或更多个。
在一些实现方式中，枢轴联接件可以包括联接到热沉的顶表面的接合件(joint)，其中接合件可以相对于安装表面在中心地定位；支撑件可以联接到接合件，其中支撑件配置为绕接合件枢转。
在一些实现方式中，支撑件可以与接合件、第一弹簧和第二弹簧集成。
在一些实现方式中，该系统可以包括联接到热沉基底的顶表面的负载板；其中枢轴联接件可以是在相对于安装表面在中心的位置联接到负载板的杆，其中：杆垂直于负载板；该杆包括开口，该开口接收其中插入支撑件的接合件，其中支撑件配置为沿着垂直于杆且平行于安装表面的轴线枢转。
在一些实现方式中，联接到热沉基底的顶表面的负载板可以包括联接到热沉基底的顶表面的压力传感器；负载板联接到压力传感器，其中压力传感器测量由负载板施加在热沉基底的顶表面上的力。
在一些实现方式中，支撑件可以与第一弹簧和第二弹簧集成。
在一些实现方式中，在关于安装表面在中心的位置联接到负载板的杆可以包括：在关于安装表面在中心的位置联接到负载板的旋转接头(swivel)；杆联接到该旋转接头，其中杆可以独立于负载板绕该旋转接头旋转。
在一些实现方式中，第一锚固件和第二锚固件中的每个可以穿过支撑件和热沉中的相应开口。
本说明书中描述的主题的特定实施方式可以被实施以实现以下优点中的一个或更多个。例如，与使用锚固件-弹簧安装方法的常规散热装置相比，本说明书中描述的新方法使得利用锚固件-弹簧安装件的散热装置能够在安装表面上施加均匀的(或均一的)力分布。由于例如材料成分、制造、批次和公差的变化，弹簧特性(例如弹簧常数)可能在同一弹簧的多次重复操作中变化。这样的变化会导致在利用这样的锚固件-弹簧安装件的常规散热装置中相同的锚固件-弹簧安装件之间的弹簧载荷的差异。弹簧载荷也可能由于锚固件高度的差异而变化，该锚固件高度的差异是由锚固件在例如印刷电路板中的相对位移的差异引起，每个锚固件被固定到印刷电路板中。弹簧载荷的这样的变化进而导致在常规散热装置中在整个安装表面上的不均匀的(或不均一的)力分布。与之相反并且如本说明书中进一步描述的，本说明书中描述的新方法通过使用支撑件和枢轴联接件(如本说明书中进一步描述的)连同锚固件-弹簧安装件使在整个安装表面上的均匀(或均一)的力分布成为可能，支撑件、枢轴联接件和锚固件-弹簧安装件一起补偿由例如变化的弹簧载荷和/或锚固件的不同相对位移引起的不均匀的力分布。
本说明书中描述的主题的一个或更多个实施方式的细节在附图和以下的描述中阐明。主题的其它特征、方面和优点将从说明书、附图和权利要求书变得明显。
附图说明
图1是装置的侧视图，该装置使用枢轴联接件和支撑件连同锚固件-弹簧安装件将热沉安装到热负载。
图2是如图1所示的用于将热沉基底安装到热负载上的枢轴联接件和支撑件的第一实现方式的框图。
图3是如图1所示的用于将热沉基底安装到热负载上的枢轴联接件和支撑件的第二实现方式的框图。
图4是如图1所示的用于将热沉基底安装到热负载上的枢轴联接件和支撑件的第三实现方式的框图。
图5是如图1所示的用于将热沉基底安装到热负载上的枢轴联接件和支撑件的第四实施方式的框图。
图6是如图1所示的用于将热沉基底安装到热负载上的枢轴联接件和支撑件的第五实现方式的框图。
在各个附图中相同的参考数字和标记指示相同的元件。
具体实施方式
以下描述描述了热沉装置的结构和操作，该热沉装置利用枢轴联接件和支撑件连同锚固件-弹簧安装件以使热沉装置能够在热沉装置的与热负载热接触和/或机械接触的整个部分上施加均匀(或均一)量的力。尽管下面的描述是参照热沉装置，但是可以使用其它类型的散热装置来代替热沉。
图1是装置的侧视图100，该装置使用枢轴联接件和支撑件连同锚固件-弹簧安装件将热沉安装到热负载。
图1中示出的该装置包括具有多个热鳍片102的热沉，该多个热鳍片102连接(例如焊接)到热管102。每个热管102附接到热沉基底112。热沉基底112热耦合且机械地联接到热负载114。该装置使用锚固件-弹簧安装件将热沉基底安装到热负载上。图1中示出的该装置包括四个锚固件-弹簧安装件(仅其中的三个在图1中可见)，即四个锚固件106和四个弹簧108。连接到相应锚固件106的一端的每个弹簧108联接到支撑件110。尽管图1的热沉包括四个锚固件-弹簧安装件，但是可以使用附加的或更少的锚固件-弹簧安装件。
下面参照图2-图6描述关于枢轴联接件和支撑件的不同实现方式的结构和操作的细节，该枢轴联接件和支撑件与锚固件-弹簧安装件一起被部署。
图2是如图1所示的用于将热沉基底安装到热负载上的枢轴联接件和支撑件的第一实现方式的框图200。
如框图200所示，热沉基底112安装在热负载114上，因此机械地联接到热负载114并热耦合到热负载114。热沉基底112具有顶侧(也称为表面)和底侧。该底侧限定安装表面214，该安装表面214物理地联接到热负载(即与热负载114接触)。
支撑件110通过枢轴联接件可枢转地联接到热沉基底112的顶表面。框图200中的枢轴联接件是接合件206，该接合件206在相对于热沉基底112的安装表面214在中心的位置被固定到热沉基底112的顶表面。
热沉基底112使用锚固件-弹簧安装件被安装到热负载114上。框图200示出两个锚固件-弹簧安装件：(1)第一锚固件202和第一弹簧206-A以及(2)第二锚固件204和第二弹簧206-B。第一锚固件202和第二锚固件204中的每个具有第一端208-B和第二端208-A。锚固件(202和204)中的每个的第一端208-B分别在第一锚固点210-A和第二锚固点210-B处被固定到印刷电路板(PCB)214。如图1所示，锚固件202和204中的每个穿过热沉基底112中的相应开口。然而，在一些实现方式中，这些锚固件202和204可以被设计为具有凹部或弯曲，该凹部或弯曲使这些锚固件能够被安装到印刷电路板214而不必穿过热沉基底112。
第一弹簧206-A被固定到第一锚固件202的第二端208-A，第二弹簧206-B被固定到第二锚固件204的第二端208-A。
第一弹簧206-A在第一负载表面212-A处被安置在支撑件110上，第二弹簧206-B在第二负载表面212-B处被安置在支撑件110上。以这种方式，第一锚固件202的第二端208-A联接到支撑件110的第一负载表面212-A，第二锚固件204的第二端208-B联接到支撑件110的第二负载表面212-A。如框图200所示，第一负载表面212-A和第二负载表面212-B对称地设置在接合件206的相反两侧。
第一弹簧206-A和第二弹簧206-B的弹簧载荷(spring load)将力施加到支撑件110的负载表面上。弹簧力中的任何不均匀性导致支撑件110绕接合件206枢转，但是仍然导致弹簧力被接合件206垂直地传递以在安装表面214上均匀分布。因此，即使第一弹簧206-A和第二弹簧206-B在支撑件110上引起的弹簧载荷变化，均匀(或均一)量的力也分布在安装表面上。
图3是如图1所示的用于将热沉基底安装到热负载上的枢轴联接件和支撑件的第二实现方式的框图300。
框图300具有与图2所示的装置相同的操作。除了一个例外，框图300中示出的装置的甚至结构方面与图2中示出的那些相同。与图2(其中弹簧206-A和206-B、接合件206和支撑件110是离散的(和分开的)部件)不同，这些零件在图3中被集成到一个部件中，作为具有集成的接合件和弹簧的支撑件312。在一些实现方式中，支撑件可以与弹簧206-A和206-B集成，但是可以不与接合件206集成。在这样的实现方式中，接合件206是与支撑件分开的，该支撑件与弹簧集成。将支撑件与接合件和/或弹簧集成可以帮助降低该装置的成本，因为所得到的集成支撑件可以使用单个制造工艺来生产(与针对多个部件中的每个的单独制造工艺(其可能比生产单个部件的成本更昂贵)相反)。
图4是是如图1所示的用于将热沉基底安装到热负载上的枢轴联接件和支撑件的第三实现方式的框图400。
框图400具有与图2中示出的装置相同的操作。框图400中示出的装置的甚至结构方面也与图2中示出的那些基本相同，除了以下之外：(1)图4的枢轴联接件与参照图2示出并描述的枢轴联接件(即接合件206)不同以及(2)图4还包括负载板404和压力传感器406。以下描述提供了关于图4的枢轴联接件以及负载板404和压力传感器406的附加细节。
负载板404联接到热沉基底112的顶表面。如图4所示，负载板404被固定到压力传感器406，压力传感器406进而被固定到热沉基底112的顶表面。压力传感器406测量由负载板施加在热沉基底112的顶表面上的力并因此能够监测该力。在一些实施方式中，可以不使用压力传感器406，在这种情况下，负载板404可以直接联接到热沉基底112的顶表面。
图4中的枢轴联接件包括杆402和接合件408。例如，通过将杆402旋入负载板404中，杆402被联接到负载板404。杆402包括接收接合件408的开口。支撑件110被插入到接合件408中并配置为沿着垂直于杆402且平行于安装表面214的轴线枢转。在不使用负载板404的实现方式中，杆402可以例如通过将杆402旋入热沉基底112的顶表面中而直接联接到热沉基底112的顶表面。
图5是是如图1所示的用于将热沉基底安装到热负载上的枢轴联接件和支撑件的第四实现方式的框图500。
框图500具有与图4所示的装置相同的操作。除了一个例外，图5中示出的该装置的甚至结构方面也与图4中示出的那些相同。与图4(其中弹簧206-A和206-B以及支撑件110是离散的(和分开的)部件)不同，这些零件在图5中被集成为一个部件，作为带有集成的弹簧的支撑件502。
图6是是如图1所示的用于将热沉基底安装到热负载上的枢轴联接件和支撑件的第五实现方式的框图600。
框图600具有与图4所示的装置相同的操作。除了一个例外，框图600中示出的装置的甚至结构方面也与图4中示出的那些相同。框图600包括旋转接头602，该旋转接头602联接(例如固定)到负载板404，然后杆402联接到旋转接头602(例如旋入到旋转接头602上)。旋转接头602使杆402能够独立于负载板404绕旋转接头旋转。
如参照图5所指出的，一些实现方式可以不使用负载板404。在这样的实现方式中，旋转接头602联接到热沉基底112的顶表面，然后杆402联接到旋转接头602，使得杆402可以独立于热沉基底112绕旋转接头旋转。
在一些实现方式中，可以使用除了热沉基底之外的基底来实现参照图2-图6描述的锚固件-弹簧安装方法。在这样的实现方式中，散热装置不必是热沉。
尽管本说明书包含许多特定的实施细节，但是这些不应被解释为对任何特征或所要求保护的范围的限制，而应被解释为对特定实施方式特有的特征的描述。在分开的实施方式的上下文中在本说明书中描述的某些特征也可以在单个实施方式中组合地实现。相反，在单个实施方式的上下文中描述的各个特征也可以分开地在多个实施方式中实现或以任何合适的子组合实现。而且，尽管特征可以在以上被描述为以某些组合起作用并且甚至最初如此声称，但是在某些情况下可以从所要求保护的组合中去掉所要求保护的组合中的一个或更多个特征，并且所要求保护的组合可以指向子组合或子组合的变型。
因此，已经描述了主题的特定实施方式。其它实施方式在所附权利要求的范围内。在某些情况下，在权利要求中记载的动作可以以不同的顺序执行，并且仍然实现期望的结果。此外，附图中描绘的工艺不一定需要所示的特定顺序或连续顺序来实现期望的结果。在某些实现方式中，多任务和并行处理可能是有利的。

Claims (22)

1.一种系统，包括：
热沉基底，其能够热耦合到热负载，所述热沉基底限定顶侧和底侧，其中所述底侧限定能够物理地联接到所述热负载的安装表面；
支撑件，通过枢轴联接件可枢转地连接到所述热沉基底的所述顶侧；
至少第一锚固件和第二锚固件，其中：
所述第一锚固件具有第一端和第二端，其中所述第一端连接到所述第一锚固点，所述第二端通过第一弹簧联接到所述支撑件的第一负载表面；
所述第二锚固件具有第一端和第二端，其中所述第一端连接到第二锚固点，所述第二端通过第二弹簧联接到所述支撑件的第二负载表面；以及
所述第一负载表面和所述第二负载表面对称地设置在所述枢轴联接件的相反两侧；
其中所述枢轴联接件相对于所述热沉基底的所述安装表面在中心地定位，使得由所述第一弹簧和所述第二弹簧的弹簧载荷施加的力被垂直地传递到所述安装表面以均匀地分布在所述安装表面上。
2.根据权利要求1所述的系统，其中：
所述枢轴联接件包括联接到所述热沉基底的所述顶侧的接合件，其中所述接合件相对于所述安装表面在中心地定位；以及
所述支撑件联接到所述接合件，其中所述支撑件配置为绕所述接合件枢转。
3.根据权利要求2所述的系统，其中所述支撑件与所述接合件、所述第一弹簧和所述第二弹簧集成。
4.根据权利要求1所述的系统，还包括：
负载板，联接到所述热沉基底的所述顶侧；
其中所述枢轴联接件是杆，所述杆在相对于所述安装表面在中心的位置联接到所述负载板，其中：
所述杆垂直于所述负载板；
所述杆包括开口，该开口接收接合件，所述支撑件插入到所述接合件中，其中所述支撑件配置为沿着垂直于所述杆且平行于所述安装表面的轴线枢转。
5.根据权利要求4所述的系统，其中联接到所述热沉基底的所述顶侧的负载板包括：
压力传感器，联接到所述热沉基底的所述顶侧；
所述负载板联接到所述压力传感器，其中所述压力传感器测量由所述负载板施加在所述热沉基底的所述顶表面上的力。
6.根据权利要求5所述的系统，其中所述支撑件与所述第一弹簧和所述第二弹簧集成。
7.根据权利要求5所述的系统，其中在关于所述安装表面在中心的位置联接到所述负载板的杆还包括：
旋转接头，在关于所述安装表面在中心的位置联接到所述负载板；以及
所述杆联接到所述旋转接头，其中所述杆能够独立于所述负载板绕所述旋转接头旋转。
8.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一锚固件和所述第二锚固件中的每个穿过所述支撑件和所述热沉基底中的相应开口。
9.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一锚固件和所述第二锚固件中的每个穿过所述支撑件中的相应开口。
10.根据权利要求2所述的系统，其中所述支撑件与所述第一弹簧和所述第二弹簧集成。
11.一种系统，包括：
基底，其能够热耦合到热负载，所述基底限定顶侧和底侧，其中所述底侧限定能够物理地联接到所述热负载的安装表面；
支撑件，通过枢轴联接件可枢转地联接到所述基底的所述顶侧；
至少第一锚固件和第二锚固件，其中：
所述第一锚固件具有第一端和第二端，其中所述第一端连接到第一锚固点，所述第二端通过第一弹簧联接到所述支撑件的第一负载表面；
所述第二锚固件具有第一端和第二端，其中所述第一端连接到第二锚固点，所述第二端通过第二弹簧联接到所述支撑件的第二负载表面；以及
所述第一负载表面和所述第二负载表面对称地设置在所述枢轴联接件的相反两侧；
其中所述枢轴联接件相对于所述基底的所述安装表面在中心地定位，使得由所述第一弹簧和所述第二弹簧的弹簧载荷施加的力垂直地传递到所述安装表面以均匀地分布在所述安装表面上。
12.根据权利要求11所述的系统，其中：
所述枢轴联接件包括联接到所述热沉的所述顶侧的接合件，其中所述接合件相对于所述安装表面在中心地定位；以及
所述支撑件联接到所述接合件，其中所述支撑件配置为绕所述接合件枢转。
13.根据权利要求12所述的系统，其中所述支撑件与所述接合件、所述第一弹簧和所述第二弹簧集成。
14.根据权利要求11所述的系统，还包括：
负载板，联接到所述基底的所述顶侧；
其中所述枢轴联接件是杆，所述杆在相对于所述安装表面在中心的位置联接到所述负载板，其中：
所述杆垂直于所述负载板；
所述杆包括开口，所述开口接收接合件，所述支撑件插入到所述接合件中，其中所述支撑件配置为沿着垂直于所述杆且平行于所述安装表面的轴线枢转。
15.根据权利要求14所述的系统，其中联接到所述基底的所述顶侧的负载板包括：
压力传感器，联接到所述基底的所述顶侧；
所述负载板联接到所述压力传感器，其中所述压力传感器测量由所述负载板施加在所述基底的所述顶侧上的力。
16.根据权利要求15所述的系统，其中所述支撑件与所述第一弹簧和所述第二弹簧集成。
17.根据权利要求15所述的系统，其中在关于所述安装表面在中心的位置联接到所述负载板的杆还包括：
旋转接头，在关于所述安装表面在中心的位置联接到所述负载板；以及
所述杆联接到所述旋转接头，其中所述杆能够独立于所述负载板绕所述旋转接头旋转。
18.根据权利要求11所述的系统，其中所述第一锚固件和所述第二锚固件中的每个穿过所述支撑件和所述基底中的相应开口。
19.根据权利要求11所述的系统，其中所述第一锚固件和所述第二锚固件中的每个穿过所述支撑件中的相应开口。
20.根据权利要求12所述的系统，其中所述支撑件与所述第一弹簧和所述第二弹簧集成。
21.一种系统，包括：
支撑件，其配置为通过枢轴联接件可枢转地联接到热沉基底，其中所述热沉基底能够热耦合到热负载，并且所述热沉基底限定顶侧和底侧，其中所述底侧限定能够物理地联接到所述热负载的安装表面；
至少第一锚固件和第二锚固件，其中：
所述第一锚固件具有第一端和第二端，其中所述第一端配置为连接到第一锚固点，所述第二端通过第一弹簧联接到所述支撑件的第一负载表面；
所述第二锚固件具有第一端和第二端，其中所述第一端连接到第二锚固点，所述第二端通过第二弹簧联接到所述支撑件的第二负载表面；以及
所述第一负载表面和所述第二负载表面对称地设置在所述枢轴联接件的相反两侧；
其中所述枢轴联接件配置为相对于所述热沉基底的所述安装表面在中心地定位，使得由所述第一弹簧和所述第二弹簧的弹簧载荷施加的力能够垂直地传递到所述安装表面以均匀地分布在安装表面上。
22.一种方法，包括：
将热沉基底热耦合到热负载，其中所述热沉基底限定顶侧和底侧，其中所述底侧限定能够物理地联接到所述热负载的安装表面；
通过枢转连接件将支撑件可枢转地联接到所述热沉基底的所述顶侧，其中所述枢转连接件相对于所述热沉基底的所述安装表面在中心地定位；
将第一锚固件的第一端连接到第一锚固点；
通过第一弹簧将第一锚固件的第二端联接到所述支撑件的第一负载表面；
将第二锚固件的第一端连接到第二锚固点；以及
通过第二弹簧将第二锚固件的第二端联接到所述支撑件的第二负载表面，其中所述第一负载表面和所述第二负载表面对称地设置在所述枢轴联接件的相反两侧。
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