CN1181538C - 接合栅格阵列（lga）夹紧机构 - Google Patents

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Abstract

一种接合栅格阵列(LGA)夹紧机构，包括一弹簧组件，该组件包括一弹簧和一偏置调节螺丝，弹簧有若干横梁，分别与一底板上的对应立柱配合。底板装在一印刷电路板底面上，立柱穿过印刷电路板。LGA装置装在印刷电路板顶面或顶面的插座中。一散热器在LGA顶面上。立柱穿过印刷电路板后穿过散热器。弹簧组件紧贴散热器固定在立柱上。调节该螺丝可在散热器、LGA和插座上施加均匀压力。这种机构不仅压力均匀，而且便于装配和调节。

Description

接合栅格阵列(LGA)夹紧机构
技术领域
本发明涉及电子装置的一种夹紧装置。
背景技术
当今的集成电路运行速度越来越快，体积却越来越小。因此，为了提高集成电路的运行性能，必须除去其上所生成的大量热量。一般在集成电路上连接一散热器除去集成电路生成的热量。
人们使用各种装置把散热器固定在接合栅格阵列(Land GridArray，简称LGA)之类集成电路上。LGA装置一般插入在印刷电路板的一插座中，然后与散热器一起夹紧。一种现有夹紧机构使用多个弹簧和螺丝把LGA夹紧在一插座与散热器之间。各螺丝分别调节，以使LGA装置在插座中正确偏置并在散热器与LGA之间形成良好传热通道。这种机构的一个缺点是很难在散热器、集成电路和插座上施加均匀压力。由于部件数多、需要校准，因此该机构还很难装配。也有人组合使用弹簧夹具和夹子把散热器固定到插座上，LGA装置位于散热器与插座之间。此时需要使用专用插座和散热器，无法调节散热器、LGA装置与插座之间的拉力。因此需要有一种夹紧机构，它能在散热器、LGA装置与插座之间施加均匀压力，使用方便，成本低。
发明内容
本发明提供一种LGA夹紧机构。该机构包括一弹簧，该弹簧有若干横梁，这些横梁与一底板的对应立柱配合。该底板装在一印刷电路板的底面上，与一LGA装置的安装位置相对；这些立柱从该底板伸出，穿过印刷电路板中的穿孔。LGA装置或是插入在印刷电路板顶面上的一插座中，或是直接装在印刷电路板的顶面上。一散热器直接放置在LGA装置的顶面上。底板上的立柱穿过印刷电路板后穿过散热器中的穿孔。一与散热器顶面紧贴的弹簧组件固定到这些立柱上。该弹簧组件包括一弹簧和一偏置调节螺丝，调节该螺丝即可在散热器、LGA装置和插座上施加所需大小的均匀压力。作为该夹紧机构的部件，可使用各种构型的弹簧和散热器。这种机构不仅施加均匀压力，而且便于装配和调节。所述底板可包括所述弹簧组件。
附图说明
从下面结合附图的详细说明中可更充分了解本发明，附图中：
图1A为本发明LGA夹紧机构的分解立体图；
图1B为图1机构的分解侧视图；
图2A为装配好的本发明LGA夹紧机构的立体图；
图2B为图2A机构的侧视图；
图3A为LGA夹紧机构的弹簧的俯视图；
图3B为图3A弹簧的侧视图；
图4A为LGA夹紧组件的弹簧组件的俯视图；
图4B为图4A弹簧组件的侧视图；
图5为LGA夹紧组件的弹簧组件和立柱的分解图；
图6A为一包括一薄型散热器的LGA夹紧组件的立体图；
图6B为图6A中的LGA夹紧组件的侧视图；
图7A为一散热器、LGA装置和传热垫的分解侧视图；
图7B为图7A散热器、LGA装置和传热垫的分解立体图；
图7C为图7A散热器的立体图；
图7D为一夹紧机构组件的第二实施例的立体图；
图8为一夹紧机构组件的第三实施例的俯视图；
图9A为一夹紧机构组件的第四实施例的俯视图；
图9B为图9A散热器和弹簧组件的立体图；
图10A为一夹紧机构组件的第五实施例的分解立体图；
图10B为图10A夹紧机构组件的俯视图；
图11A为一夹紧机构组件的第六实施例的分解立体图；
图11B为图11A夹紧组件的立体图；
图11C示出图11A夹紧组件的摇杆；
图11D示出图11A夹紧组件的弹簧；
图12A示出图11A夹紧装置处于非偏置位置；
图12B示出图11A夹紧组件处于局部偏置位置；
图12C示出图11A夹紧组件处于偏置位置；
图13A为一夹紧组件的第七实施例的分解图；
图13B为图13A夹紧装置的立体图；
图13C为图13A夹紧组件的侧视剖面图；
图13D为图13A夹紧组件的弹簧组件和散热板的一部分切去的视图；
图14示出图13A夹紧组件的偏置调节件；
图15A为图13A的夹紧组件的弹簧的俯视立体图；
图15B为图15A弹簧的仰视立体图；
图16A为图13A的夹紧装置的散热板的俯视立体图；
图16B为图16A散热板的仰视立体图；
图17A为一LGA夹紧组件的第八实施例的分解图；
图17B为图17A夹紧组件的立体图；
图17C为图17A夹紧组件的一扣环的立体图；
图17D为图17A夹紧组件的一系环的立体图；
图17E为图17A夹紧组件的一弹簧和一绝缘体的立体图。
具体实施方式
本发明公开了一种在散热器与集成电路之间施加均匀压力的夹紧机构。如图1A和1B所示，该夹紧机构10包括一弹簧组件25、一散热器30、一底板50和多个立柱60。
图2A和2B示出装配好的夹紧装置10。一印刷电路板70包括一把一LGA装置之类集成电路90装在印刷电路板的第一面71上的插座40。印刷电路板底下在与该插座相对位置上有一底板50。底板50一般由钢之类刚性材料制成。底板50与印刷电路板70之间可用底板绝缘体80使得印刷电路板与底板电绝缘。该底板绝缘体由聚酯薄膜(Mylar)之类绝缘材料制成。
底板50上伸出4个立柱60。尽管示出4个立柱，但可使用任何数量的立柱。立柱60与底板50之间可用螺纹连接，但也可使用铜焊、钎焊、焊接、粘接或任何其他公知的连接方法。立柱60也可与底板制成一体。立柱60一般用钢之类刚性材料制成。立柱60穿过印刷电路板70后穿入或穿过散热器30。
如图1A和2A所示，散热器30一般用铝之类材料制成，呈方块形。在该实施例中，散热器30中还有一从散热器顶面伸展的x形空腔。该空腔的形状供在下文中将要详述的一弹簧组件插入其中。该空腔的大小还使得该弹簧组件可从第一位置移动到第二位置，在该第一位置上，弹簧组件与立柱60脱开，在该第二位置上，弹簧组件与立柱60连接。
图3A和3B示出弹簧20。该实施例中的弹簧20包括从弹簧一中央区伸出的4个横梁22。一中心孔23穿过该弹簧。每一横梁22的端部上有一槽口26。槽口26包括第一端上的第一圆孔27和第二端上的第二圆孔28。第一圆孔27的直径比第二圆孔28大。弹簧20一般用钢之类刚性材料制成。
图4A和4B示出弹簧组件25。弹簧组件25包括上述弹簧20。弹簧组件25还包括位于弹簧20中心孔中的一带有螺纹的插入物24。一弹簧偏置调节螺丝21旋入在带有螺纹的插入物24中而可调节。
图5示出弹簧组件25和立柱60。每一立柱60的第一端64上有把该立柱固定在一底板上的螺纹。这些立柱还包括一中部杆身62、一直径缩小部66和一头部68。
立柱60旋入底板的对应螺纹孔中而与底板连接。底板上的立柱穿过印刷电路板后穿入散热器的空腔中。弹簧组件25插入散热器的空腔中，使得立柱60的头部68穿过槽口26的大直径部27。然后顺时针转动弹簧组件25，使得槽口26的小直径部28位于立柱60头部68底下而套住立柱60直径缩小部66的一部分。然后转动偏置调节螺丝21，使得螺丝21的一端抵住散热器，迫使弹簧向上抵住立柱60头部68的底面。结果，只须调节单个螺丝，就可调节该夹具的拉力，在弹簧、散热器与底板之间形成所需均匀压力，从而用散热器、弹簧组件和底板对插座中的LGA装置90施加均匀压力。
图6A和6B示出一包括一薄型散热器130的实施例100。该实施例中的弹簧组件125也包括一弹簧120，与上述弹簧相同，从该弹簧的中央伸出4个横梁。弹簧组件125还包括位于弹簧120中心孔中的一带有螺纹的插入物和一旋入在该带有螺纹的插入物中而可调节的弹簧偏置调节螺丝121。在该实施例中，该弹簧组件紧贴在散热器顶面上。散热器130比图1A-2B所示散热器薄，因此无需供弹簧组件插入的空腔。立柱160从底板150穿过整个散热器130后插入弹簧组件125的弹簧120中。转动弹簧120，套住立柱头部，然后调节弹簧偏置调节螺丝121，获得所需偏置。
图7A-7D所示一夹紧机构包括一散热器200，该散热器上伸出多个翅片210。这些翅片提高冷却效果。这些翅片包括容纳弹簧组件(未示出)的空腔。该散热器200的底面上还有一凹槽220，其大小可套住一传热垫201和LGA之类装置90的顶部。如图7C所示，该凹槽220伸展在散热器200的整个宽度上。凹槽220增加了散热器220底面与装置90的接触面积，从而提高了LGA或同类电子装置90的冷却效果。图7D示出包括散热器200在内的整个组件装在一电路板70上。由于有翅片210和凹槽220，因此冷却效果提高，LGA装置的运行速度提高。
图8示出另一弹簧组件/散热器组合。在该实施例中，散热器300也包括多个冷却翅片310。弹簧320呈长方形，包括一对切口322。弹簧320还包括4个供装配立柱的头部插入的槽口324。该槽口的第一部分包括直径大于装配立柱头部的第一直径孔，从而装配立柱的头部可穿过该槽口的第一部分。该槽口的第二部分包括直径小于装配立柱头部、但大于装配立柱杆身的第二直径孔。4个槽口在弹簧320上的位置使得弹簧可套住各装配立柱头部，然后滑动弹簧，使得装配孔的较小部分位于立柱头部底下，从而把弹簧和散热器紧固到该夹紧组件的其余部分上。
图9A和9B示出弹簧的另一实施例。在该实施例中，弹簧330呈H形。该弹簧的工作情况与图8所示弹簧相同，包括同样的槽口，以相同方式装配。装配后，弹簧330不覆盖整个散热器300和散热器翅片310，不伸展到散热器300两边外部。
图10A和10B示出弹簧夹紧机构的另一实施例。散热器400为一长方形材料块，但也可使用有翅片的散热器。散热器400的顶面上有一十字形空腔420。在该实施例中，十字形空腔伸展在散热器整个宽度上，但在其他实施例中，空腔不必横跨整个宽度。弹簧410呈十字形，该十字形弹簧的各顶端上各有一槽口。弹簧410可插入空腔420中后套住装配立柱(未示出)。弹簧在空腔420中套住装配立柱头部后还可转动，从而把弹簧410和散热器420紧固在该组件的其余部分上。散热器400的底面上还可有一凹槽430套住LGA装置，增加散热器底面与待冷却LGA装置的接触面积，从而提高冷却效果。
图11A-11D示出LGA夹紧组件的另一实施例500。在该实施例中，散热器500包括多个部分511、512和513，这些部分没有翅片。弹簧组件包括一弹簧板530和一弹簧杆520。弹簧板530为一长方形框，包括套在弹簧杆520上的两个凸起部531和532。弹簧杆520为一长方形框，在该框的相邻两转角处包括至少一个、最好两个凸轮面521和522。当把该组件装在一LGA装置上时，散热器510装在装配立柱60上方，使得装配立柱的头部穿过散热器的装配孔。弹簧杆520装配成：该框的伸展在两凸轮面521与522之间的一边插入散热器的没有翅片的中部512中。弹簧板530在散热器510上装配成：该板套在没有翅片的两个部分511和513中而套住装配立柱。然后把框530放置成使得槽口位于装配立柱60头部底下。此时该组件已装配好，但散热器并未压靠待冷却LGA装置。
图12A-12C示出散热器的压靠操作。在初始第一位置上，散热器510不压靠LGA装置。随着弹簧杆520从该第一位置转动到第二位置，凸轮面521啮合弹簧板的凸起部532，形成一偏置机构，把弹簧板530抬离散热器而抵靠装配立柱头部的底面，从而生成作用在散热器和待冷却LGA装置上的偏置力。
图13A-13D示出LGA装置或同类装置的一夹紧组件的另一实施例。该实施例600使用一薄型组件。组件600包括一底板50、与一模块70绝缘的底板绝缘体80，该模块包括上述实施例所述的插座、LGA装置和传热垫201。该实施例还包括一装在底板与模块之间的十字形弹簧630；一用作散热器且可除去装置90上的热量的散热板610和使散热板610压靠装置90的弹簧组件620。散热板610上可有一供弹簧组件620的一部分插入其中的凹座。
图14所示弹簧组件620为一包括4个槽口621的环。槽口621的第一端622具有第一厚度。槽口621的第二端623的厚度与第一端不同。第二厚度比第一厚度厚。工作时，环620放到装配立柱上后转动环620。槽口第一端与第二端之间的厚度递增，因此在槽口621的第一端622与第二端623之间形成一线性表面或斜面624。环620转动时，由于槽口厚度变动，因此生成作用在散热板610上的偏置力。
图15A和15B示出弹簧630。弹簧630呈十字形，但也可使用其他形状的弹簧。图16A和16B示出散热板610。散热板610可除去一LGA装置上的热量。散热板610包括与待冷却装置或传热垫接触的第一凹座612，散热板610还包括一供该环座落其中的第二凹座611。
图17A-E示出夹紧组件另一实施例700。该实施例700包括一弹簧710、一与一模块70绝缘的绝缘体720，该模块包括其他实施例所述插座、LGA装置90和传热垫201。该实施例还包括一扣环730、一系环740和一散热板750。
图17C示出扣环730。扣环730包括一中央凸起部731、多个孔732、一对伸出部735和一环形凹槽733。孔732供弹簧710的立柱穿过。
图17D示出系环740。系环740包括一可套住扣环730的凸起部731的中心孔741。系环740还包括多个槽口742。这些槽口742的第一端745具有第一厚度。槽口742的第二端746的厚度与第一端不同。第二厚度比第一厚度厚。工作时，系环740放到装配立柱上后转动系环740。槽口第一端与第二端之间的厚度递增，因此在槽口742的第一端745与第二端746之间形成一线性表面或斜面747。系环740转动时，由于槽口厚度变动，因此生成作用在扣环730上的偏置力。
系环插入在扣环730的环形凹槽733中。系环740的两耳744位于扣环730的伸出部中。因此，系环可在扣环730中转动一定角度。
散热板750装在系环740和扣环730上方，与扣环730的凸起部机械连接，从而把系环740可转动地扣住在扣环中。装配好后，系环740、扣环730和散热板750位于弹簧710的立柱712上方。一工具穿过散热板750的槽口752后插入系环740的工具孔743中，用来转动系环740，从而把散热板750、系环740和扣环730紧固到弹簧710的立柱712上。弹簧710的横梁750提供使LGA装置和传热垫201压靠扣环730和散热板750的力。
上述各夹紧机构在散热器和集成电路上施加所需均匀压力，而且便于组装、装配和调节。
从对本发明优选实施例的上述说明中，本领域的普通技术人员显然可看出，也可使用应用这些原理的其他实施例。因此，本发明不应受所述实施例的限制，而只受权利要求的精神和范围的限制。

Claims (39)

1、电子装置的一种夹紧装置，包括：
一具有第一面和第二面的底板，所述底板包括从所述第一面伸出的多个立柱，所述底板可装在一印刷电路板的第一面上；
一具有第一面和第二面的散热器，所述散热器用来除去一抵靠其第一面的电子装置上的热量；以及
一可拆下地固定在所述底板的所述立柱上的弹簧组件，所述弹簧组件包括一弹簧和一偏置调节件，所述偏置调节件用来在所述散热器和所述电子装置上可转动地施加可调节的均匀压力。
2、按权利要求1所述的夹紧装置，其特征在于，进一步包括一位于所述底板第一面与一印刷电路板第一面之间的底板绝缘体。
3、按权利要求1所述的夹紧装置，其特征在于，从所述底板伸出的所述多个立柱可拆下地装在所述底板上。
4、按权利要求1所述的夹紧装置，其特征在于，从所述底板伸出的所述多个立柱与所述底板制成一体。
5、按权利要求1所述的夹紧装置，其特征在于，所述弹簧包括多个横梁。
6、按权利要求1所述的夹紧装置，其特征在于，所述弹簧呈X形。
7、按权利要求1所述的夹紧装置，其特征在于，所述弹簧呈长方形。
8、按权利要求7所述的夹紧装置，其特征在于，所述弹簧包括至少一个切口。
9、按权利要求1所述的夹紧装置，其特征在于，所述弹簧呈H形。
10、按权利要求1所述的夹紧装置，其特征在于，所述弹簧呈十字形。
11、按权利要求1所述的夹紧装置，其特征在于，所述散热器的所述第二面包括供所述弹簧组件座落其中的一空腔。
12、按权利要求11所述的夹紧装置，其特征在于，所述空腔呈X型。
13、按权利要求11所述的夹紧装置，其特征在于，所述空腔呈长方形。
14、按权利要求11所述的夹紧装置，其特征在于，所述空腔呈H形。
15、按权利要求11所述的夹紧装置，其特征在于，所述空腔呈十字形。
16、按权利要求1所述的夹紧装置，其特征在于，所述散热器包括多个翅片。
17、按权利要求1所述的夹紧装置，其特征在于，所述散热器在所述第一面中有一凹槽。
18、按权利要求1所述的夹紧装置，其特征在于，所述散热器是一散热板。
19、按权利要求1所述的夹紧装置，其特征在于，所述散热器包括铝。
20、按权利要求2所述的夹紧装置，其特征在于，所述底板绝缘体包括聚酯薄膜。
21、按权利要求1所述的夹紧装置，其特征在于，所述底板包括刚性材料。
22、按权利要求21所述的夹紧装置，其特征在于，所述刚性材料包括钢。
23、按权利要求1所述的夹紧装置，其特征在于，所述立柱包括刚性材料。
24、按权利要求23所述的夹紧装置，其特征在于，所述刚性材料包括钢。
25、按权利要求1所述的夹紧装置，其特征在于，进一步包括一供一电子装置插入其中的电子装置插座，所述电子装置插座位于所述散热器与所述印刷电路板之间。
26、按权利要求1所述的夹紧装置，其特征在于，所述散热器包括多个没有翅片的部分；所述弹簧是一个弹簧板，所述弹簧板的至少一部分可装在所述没有翅片的各所述散热器部分中至少一个部分中；所述偏置调节件包括一弹簧杆，该弹簧杆在所述弹簧板与所述散热器之间有一凸轮部，所述弹簧包括一抵靠所述杆的所述凸轮部的凸起部，所述弹簧杆可从第一位置移动到第二位置，在第一位置上，所述弹簧板不使所述散热器压靠该夹紧组件的其余部分，在第二位置上，所述弹簧板使所述散热器压靠所述弹簧组件的其余部分。
27、按权利要求26所述的夹紧装置，其特征在于，所述弹簧呈长方形。
28、按权利要求26所述的夹紧装置，其特征在于，所述杆呈长方形。
29、按权利要求1所述的夹紧装置，其特征在于，所述散热器包括一散热板，所述散热板包括供所述电子装置的一部分插入其中的第一凹座、和供所述偏置件插入其中的第二凹座；所述弹簧位于所述底板与所述散热板之间；所述偏置调节件包括多个槽口，这些槽口的第一端有第一厚度，第二端有第二厚度；所述第二厚度比所述第一厚度厚；所述偏置调节件可从第一位置移动到第二位置，在第一位置上，所述槽口的所述第一端位于所述散热板与所述立柱之间，在第二位置上，所述槽口的所述第二端位于所述散热板与所述立柱之间。
30、按权利要求29所述的夹紧装置，其特征在于，从所述槽口的所述第一端到所述槽口的所述第二端的厚度呈线性变化。
31、按权利要求29所述的夹紧装置，其特征在于，所述偏置调节件呈环形。
32、按权利要求1所述的夹紧装置，其特征在于，所述弹簧组件紧邻所述散热器的第二面设置。
33、按权利要求1所述的夹紧装置，其特征在于，所述偏置调节件是一个与所述弹簧组件结合的偏置调节螺丝，用于提供均匀压力。
34、按权利要求1所述的夹紧装置，其特征在于，所述底板包括所述弹簧组件。
35、按权利要求1所述的夹紧装置，其特征在于，所述偏置调节件包括：
一具有第一面和第二面的扣环，所述第二面抵靠一电子装置，第一面中有一环形凹槽；以及
一位于所述扣环的环形凹槽中的系环，所述系环可在所述扣环中转动，所述系环包括多个供所述立柱穿过的槽口和一供一工具插入的工具孔。
36、按权利要求35所述的夹紧装置，其特征在于，所述散热器包括一具有第一面和第二面的散热板，所述散热板的第一面与所述扣环机械和热连接，所述散热板用来除去一抵靠所述扣环的电子装置上的热量，所述散热板包括一供一工具穿过的槽口。
37、电子装置的一种夹紧装置，其特征在于，包括：
一具有第一面和第二面的底板，所述底板包括从所述第一面伸出的多个立柱，所述底板包括一弹簧组件，所述底板可装在一印刷电路板的第一面上；
一具有第一面和第二面的扣环，所述第二面抵靠一电子装置，第一面中有一环形凹槽；
一位于所述扣环的环形凹槽中的系环，所述系环可在所述扣环中转动，所述系环包括多个供所述装配立柱穿过的槽口和一供一工具插入的工具孔；以及
一具有第一面和第二面的散热板，所述散热板的第一面与所述扣环机械和热连接，所述散热板用来除去一抵靠所述扣环的电子装置上的热量，所述散热板包括一供一工具穿过的槽口。
38、按权利要求37所述的夹紧装置，其特征在于，进一步包括一位于所述底板与一模块之间的绝缘体。
39、按权利要求37所述的夹紧装置，其特征在于，进一步包括一位于所述电子装置与所述扣环之间的传热垫。
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