CN1191338A - Pc接口卡阵列的散热装置 - Google Patents

Abstract

一种PC接口卡阵列的冷却装置包括一个形成带气孔的腔体的机架。散热片在腔体内被固定到机架上并包括一个用于向周围环境传热的翅面、一个在翅面相反面的无翅面和完全封在散热片内的散热管,散热管促进了翅面和无翅面之间的热传导传输。固定在机架上的底板有至少一个可机械及电连接到至少一块PC接口卡的接头,使该接口卡的一个表面与散热片的无翅面极接近并基本平行,从而促进了该接口卡和散热片之间的热传输。

Description

PC接口卡阵列的散热装置

本发明涉及PC接口卡阵列的散热，尤其涉及用内嵌散热管的散热片来形成PC接口卡的插缝，为所插的PC接口卡提供有效的散热。

诸如根据PCMCIA标准的PC接口卡是很小的印刷电路板，上面有很多电子元件。通常，一块PC接口卡包括实现某种给定电子功能(例如传真/调制解调功能)所必须的所有元件。PC接口卡广泛用于膝上个人计算机及其它的应用中，并且因为它们体积小、耐用性高、易于在不同的机器上插入或拔出而有用。若把PC接口卡封在金属外壳中，则它尤其可靠。然而，因为PC接口卡体积小且被密封，所以它们能散发的热量有限，这是它的一个缺点。热量留在PC接口卡中，导致PC接口卡及其上电子元件的温度升高，当超过一定温度时，就会引起永久的损坏或失效。

如果将多块PC接口卡组成多卡阵列并且如果多卡阵列能有效地散热，则它们的应用将更为广泛。已有的多卡阵列用金属片隔板或用具有很多PC接口卡插缝的盒子来实现。这种技术的问题是不能有效地散发PC接口卡上的电子元件在正常工作过程中产生的热。另一项技术是用具有很多PC接口卡插缝的冷却片来组成安装PC接口卡的阵列。用弹簧把活塞连到散热片上，并同时与PC接口卡上的发热元件接触，这样就使PC接口卡上的热更容易传到冷却片。冷却片用包含放在真空内的流体的内部管道来保持冷却，内部管道内的流体通过外部管道与制冷单元相连。这种装置的缺点是为了插入PC接口卡，需要用特别的方法来移动活塞。另外，由于需要外部制冷源而增加了装置的费用和体积。

另外的印刷电路板(PCB)冷却装置依靠固定到PCB板或PCB板上的元件上的散热片。这类装置对PC接口卡是不可取的，因为把散热片固定到PC接口卡上破坏了PC接口卡体积小和机-机兼容的优点。另外，一旦固定上后，散热片就限制了所附PC接口卡所适用的应用范围。

为了克服上述缺点，本发明公开了一种廉价的PC接口卡阵列散热装置。这种装置适合PC接口卡方便地插入和拔出，不需要流体连接制冷单元也不需要与散热片物理接触，并且造价相对低廉。

这种装置包括一个形成了一个具有气孔的腔体的机架。散热片在腔体内按装到机架上。散热片有一个用于向散热片的周围环境散热的翅面，一个在翅面反面的无翅面，和一个完全封在散热片内的散热管，散热管便于散热片内的热传导传输，因而促进了从散热片到周围环境的更有效的热对流传输。按装到机架上的底板有至少一个可与至少一块PC接口卡作机械和电连接的连接器，从而该至少一块PC接口卡的一个表面与散热片的无翅面极接近并基本平行，从而利于该至少一块PC接口卡和散热片的热传输。

通过参照附图将更能理解本发明的这些及其另外的目的，特征和优点。

图1是本发明优选实施例的分解图，示出了各组成部件；

图2是本发明的一个视图，示出了PC接口卡与装置的连接方式。

图1和2示出了一个根据本发明用来固定一块或多块PC接口卡8并将它们散热的装置的优选实施方式。该装置包括一个机架10，一块或多块散热片12和一块底板14。

机架10有4个基本互相垂直的矩形侧壁16，形成了有两个互相相对的开口端的内腔18，如图1所示。机架10的侧壁16中的两个包括多个螺钉孔20和气孔22。螺钉孔20用来通过散热板上的螺钉孔24将一块或多块散热片12用螺钉(未示出)按固定间隔固定到机架10上。然而，散热片12也可以用另外技术固定到机架10上，例如通过焊接，胶合和夹具。气孔22使内部腔体18与机架的外部环境连通。在一个优选实施例中，空气通过气孔22进入腔体18内部并流过散热板12，从而使散热板冷却。然而，在本发明的另一个实施例中，与腔体18内部连通的环境可以是空气以外的气体，例如氮气，还可以是液体。散热片12有一个翅表面26和一个非翅表面28。最好在固定散热片12时使所有的翅面26都朝向同一个方向，并且使得相邻散热片12的各相应翅面和无翅面之间的空间形成一个可供一个或多个PC接口卡8插入的插槽。

底板14用于容纳PC接口卡8，并安装到机架10的一个开口端。可以穿过底板14上的螺钉孔25用螺钉把底板14固定到机架10的侧壁16上。另外，底板14也可以用焊接，胶合和夹具等技术固定到机架10上。沿底板14按间隔排列的是插口30，每一个插口用于接受一个能插入到插口30的PC卡8的插头端，插口30可以做成一个同时将每块PC接口卡8的机械和电连接到底板14的电连接器。另外，底板14包括在系统的PC接口卡8之间传输电源，地和信号的电线。

插口30沿着底板14的空间间隔的选择应使得每个插口30都位于相邻散热板12之间的空间所限定的插槽中。这样，如图2所示，一块PC接口卡8就可以从与底板14相对的机架10的开口端在散热片12之间插入到底板14上。PC接口卡基本上应该是平板型。在一个优选实施例中，PC接口卡8进一步包括一个罩32，它能插入并安全地通过插口30固定在底板14上。然后PC接口卡8插入罩32，通过罩32把PC接口卡8电及机械地连接到底板14上。插口30相对散热片12的理想位置偏移应该是这样的：每个PC接口卡8能很容易地插入散热片12之间并基本上平行靠近每个散热板12的无翅面28。在一个优选实施方式中，PC接口卡8不与散热片12物理接触。然而，在另一种实施例中，PC接口卡8与散热片12物理接触。

散热片12基本上是平板状并包括一个翅面26和一个无翅面28，无翅面28基本上是光滑的。翅面26上有很多基本上平行的翅片，它们沿纵向从散热片12的一端沿伸到另一端。在散热片12的翅面26和无翅面28之间埋有很多散热管29，这些管纵向布置且基本上互相平行。散热管利用封闭液体的沸腾以提高热传导。散热管29是容纳诸如水或甲醇等液体的空心通路，通过液体的沸腾极大地提高了散热管29内的热传导，每根散热管29内通常处于真空，从而可在低温下发生沸腾，并且散热管实质上用作一个无移动部件的无源冷却器件，散热管29还促进了散热片12本身沿长度和宽度方向的热传导。在一个优选实施例中，散热管29在散热片12制造好后被抽空，灌进液体并被密封，这样就把每根散热管29内的液体完全封在每一散热片12中。

根据本发明的散热片12的一个优点是散热片12可以用包括挤压等在内的廉价技术来制造，因为翅片和散热管29基本上平行于同一方向。在本发明的一个优选实施例中，散热片用铝挤压后做成，宽3.5英寸，长5英寸，并如图1所示沿散热片12的长度方向有两个螺钉孔24。然而，其它材料也可以用来实现散热片12。而且包括铜和合金的其它金属也可采用，只要这种材料具有低热阻就行。

在使用中，一块或多块PC接口卡8插入机架10的相邻散热片12之间，并通过插口30机械及电连接到底板14。然后每块所连的PC接口卡8就能完成所需功能。作为操作的附产品，每块PC接口卡8中的电子元件都将产生热，从而导致卡的温度升高。

每块PC接口卡8在工作过程中产生的热通过传导和辐射被传输到相邻散热片12的无翅面28。当PC接口卡8不与散热片12的无翅面28接触时，热通过PC接口卡8和散热片12的无翅面28之间的气隙从PC接口卡8传导传输到散热片12。另外，热也通过气隙从PC接口卡8辐射到散热片12的无翅面28，为了提高热辐射传输的效率，可以改变无翅面28的光学特性。在铝散热片12上涂一层墨涂料，将其表面的辐射系数从大约0.1提高到大约0.9，从而极大地提高热辐射传输效率。

另外，假如PC接口卡8与散热片12的无翅面28全部或部分接触，则上述两种传输机理中又组合进了从PC接口卡8的外部到散热片12的无翅面28的直接热传导。

散热片12通过其整个表面不停地与机架10的内部腔体18内的周围空气交换热量。大部分热量都在散热片12和翅面26的周围空气间交换，因为翅面26对周围空气有最大表面积。机架10上的气孔22便于冷空气进入以替换机架10内散热片12周围的热空气。在散热片12本身内部，散热管29极大地减少了对热流动的阻力，从而更加均匀地沿散热片12的表面传热并扩散。特别是没有用风扇来吹动散热片12周围的空气时，这一点极其重要。在后一种情况下，机架10中央的PC接口卡8距离气孔22的距离将最大。由散热管29提供的低热阻极大地提高了装置的冷却效率，尤其是提高了冷却位于中央的PC接口卡的能力。用风扇来吹动散热片12的翅面26上的空气可以获得进一步的冷却效率。

虽然公开了具体的实施例，但应该理解本发明的技术人员将能在不脱离本发明的实质和范围的情况下作出各种变化。

Claims (17)

1.一种用于至少一块PC接口卡的散热装置，包括：

一个机架，形成了一个带气孔的腔体；

一个在腔体内固定到机架上的散热片，该散热片有一个用于向散热片的周围环境传热的翅面，一个在与翅面相反一侧的无翅面，和一些完全封在散热片内部的散热管，散热管促进了翅面及无翅面之间的热传导传输；以及

一个固定在机架上的底板，该底板有至少一个可机械及电连接到至少一块PC接口卡的电接头，以使该至少一块PC接口卡的一个表面与散热片的无翅面极接近并基本平行，从而促进了至少一块PC接口卡和该散热片之间的热传输。

2.如权利要求1的装置，

其中许多散热片以一定的间隔在腔体内固定到机架上，从而使相邻散热片的相应翅面和无翅面之间的空间形成一个插缝；以及

其中该至少一个电接头位于每个插缝间的底板上。

3.如权利要求2的装置，其中对散热片的无翅面进行处理，以提高PC接口卡和散热片之间的热辐射传输。

4.如权利要求3的装置，其中经处理的无翅面的表面辐射系数约为0.9。

5.如权利要求3的装置，其中散热片用黑色涂料来处理。

6.如权利要求2的装置，其中散热片用挤压材料制成。

7.如权利要求6的装置，其中材料是金属。

8.如权利要求7的装置，其中金属是铝。

9.如权利要求7的装置，其中金属是铜。

10.如权利要求6的装置，其中材料是合金。

11.如权利要求2的装置，其中一块与一个电接头相接的PC接口卡与多块散热片中的一块的无翅面物理接触。

12.如权利要求1的装置，其中一块与一个电接头相接的PC接口卡与该散热片的无翅面物理接触。

13.一种冷却PC接口卡阵列的方法，包括以下步骤：

提供散热片，这些散热片有翅面和无翅面及完全密封的散热管，并且相邻散热片之间的空间形成用于插入PC接口卡的插缝；

提供电接头，用于将PC接口卡机械及电连接到底板；

将PC接口卡放置于极接近于散热片非翅片的位置，使热从PC卡传输到散热片；以及

让空气流过散热片的翅面来冷却散热片。

14.如权利要求13的方法，其中PC接口卡与散热片的无翅面接触。

15.如权利要求13的方法，其中散热片通过挤压金属而形成。

16.如权利要求13的方法，其中金属是铝。

17.如权利要求13的方法，其中金属是铜。

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