DE112019005613T5

DE112019005613T5 - Kühlkörperbefestigung

Info

Publication number: DE112019005613T5
Application number: DE112019005613.1T
Authority: DE
Inventors: Richard E. Schlack
Original assignee: Southco Inc
Current assignee: Southco Inc
Priority date: 2018-11-09
Filing date: 2019-11-08
Publication date: 2021-10-07
Also published as: US20210372452A1; CN112970104B; CN112970104A; US11901265B2; WO2020097490A1

Abstract

Eine Kühlkörperbefestigungsanordnung zur Befestigung eines Kühlkörpers an einer wärmeerzeugenden Computerkomponente. Die Befestigungsbaugruppe umfasst einen Bolzen, der mindestens einen Nockenstößel umfasst, und eine drehbare Mutter, die eine Nockenfläche definiert. Eine Feder kann an der wärmeerzeugenden Computerkomponente befestigt werden, und die Feder ist von der Wärmesenke weg vorgespannt. Der Bolzen ist an der Feder befestigt und die Mutter ist am Kühlkörper montiert. Ein am Kühlkörper montierter Clip sorgt für eine sekundäre Verriegelung oder Befestigung des Kühlkörpers an der Komponente.

Description

Diese Anmeldung ist verwandt mit und beansprucht die Priorität der US-Vorläufigen Anmeldung Nr. 62/758,265 mit dem Titel HEAT SINK FASTENER, eingereicht am 9. November 2018, deren Inhalt durch Bezugnahme in vollem Umfang für alle Zwecke hierin aufgenommen ist.
Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich auf ein Befestigungselement für einen Kühlkörper, eine Kühlkörperbaugruppe und ein Computerprodukt, das dieses enthält.
Hintergrund der Erfindung
Komponenten wie moderne hochintegrierte Schaltkreise (LSI), Mikroprozessoren, Mikrochips und andere integrierte Schaltkreise (IC-Chips), die in moderne Computer eingebaut werden können, erzeugen eine beträchtliche Wärmemenge, besonders wenn sie mit hohen Frequenzen arbeiten. An diesen Komponenten werden üblicherweise Kühlkörper angebracht, um so viel Wärme wie möglich abzuführen. In solchen Fällen kann der Kühlkörper an der Leiterplatte oder an einem Montagerahmen montiert werden, der wiederum an der Leiterplatte montiert ist, auf der auch der IC-Chip oder eine andere Komponente montiert ist.
Federklammern wurden zur Befestigung von Kühlkörpern verwendet, sind jedoch empfindlich gegenüber Vibrationen. Unverlierbare Befestigungselemente, wie Schrauben oder Muttern, wurden ebenfalls verwendet, um in die jeweiligen Flanschecken eines Kühlkörpers einzugreifen. Bei höheren Befestigungslasten ist es nicht immer möglich oder zweckmäßig, traditionelle Befestigungsmittel zu verwenden. Es wird ständig nach Verbesserungen im Bereich der Befestigung eines Kühlkörpers auf einem Computerbauteil, wie z. B. einem IC-Chip, insbesondere bei höheren Lasten, gesucht. Insbesondere ist es wünschenswert, ein Befestigungssystem für solche Komponenten zu haben, das wenige Schritte erfordert, um eine enge Befestigung eines Kühlkörpers zu bewirken, ohne die oft empfindliche Komponente ungleichmäßig zu belasten. Beispielsweise erfordern einige Befestigungssysteme, dass ein rechteckiger Kühlkörper befestigt wird, indem zunächst zwei Befestigungselemente an den Ecken des Kühlkörpers angezogen werden, dann zwei weitere Befestigungselemente, um eine Klemmlast aufzubringen, und dann die genaue Reihenfolge umgekehrt wird, wenn der Kühlkörper entfernt wird.
Es hat sich außerdem herausgestellt, dass in einigen Anwendungen eine höhere Kraft erforderlich sein kann (bis zu ca. 1400 Newton (N)), um einen ordnungsgemäßen elektrischen Kontakt zwischen der Komponente und ihrem Gegensockel zu gewährleisten. Darüber hinaus ist es wichtig, ein Befestigungssystem zu verwenden, das die richtige Kraft auf das Bauteil ausübt, d. h., das eine bestimmte Kraft bereitstellt, um eine gute Wärmeübertragung und einen ordnungsgemäßen elektrischen Kontakt zu gewährleisten, ohne das Bauteil zu beschädigen.
Zusammenfassung der Erfindung
Ein Befestigungselement, das zur Befestigung eines Kühlkörpers an einer wärmeerzeugenden Komponente eines Computers konfiguriert ist, um die von der Komponente erzeugte Wärme abzuleiten, wird offenbart. Das Befestigungselement umfasst die folgenden Elemente: eine drehbare Mutter, die eine Nockenfläche und eine Ausnehmung definiert, die sich entlang einer Mutterachse und in einen distalen Endabschnitt der drehbaren Mutter erstreckt; und einen Bolzen mit einem proximalen Endabschnitt, der so konfiguriert ist, dass er sich innerhalb der Ausnehmung der drehbaren Mutter und entlang der Mutterachse erstreckt. Der Bolzen hat auch mindestens einen Nockenstößel, der sich in einem Winkel relativ zur Mutterachse erstreckt und so konfiguriert ist, dass er der Nockenfläche der drehbaren Mutter folgt. Der Bolzen hat außerdem einen distalen Endabschnitt, der so konfiguriert ist, dass er in die Komponente eingreift. Der Bolzen ist so konfiguriert, dass er mit dem Bauteil gekoppelt ist, und die drehbare Mutter ist so konfiguriert, dass sie mit dem Kühlkörper gekoppelt ist. Wenn also der Bolzen in der Ausnehmung der drehbaren Mutter ausgefahren ist und der mindestens eine Nockenstößel des Bolzens der Nockenfläche der drehbaren Mutter folgt, bewirkt die Drehung der drehbaren Mutter relativ zum Bolzen, dass der Kühlkörper in Richtung der Komponente des Computers verschoben wird, bis der Kühlkörper die Komponente berührt, und dann leitet der Kühlkörper Wärme von der Komponente ab.
Es wird auch ein System zur Befestigung eines Kühlkörpers an einer wärmeerzeugenden Komponente eines Computers offenbart. Das Befestigungssystem hat eine Reihe von Elementen. Erstens eine drehbare Mutter, die eine Nockenfläche und eine Ausnehmung definiert, die sich entlang einer Mutterachse erstreckt, die sich in einen distalen Endabschnitt der drehbaren Mutter erstreckt. Zweitens einen Bolzen, der einen proximalen Endabschnitt aufweist, der so konfiguriert ist, dass er sich innerhalb der Ausnehmung der drehbaren Mutter und entlang der Mutterachse erstreckt. Der Bolzen hat auch mindestens einen Nockenstößel, der sich in einem Winkel relativ zur Mutterachse erstreckt. Der Nockenstößel ist so konfiguriert, dass er der Nockenfläche der drehbaren Mutter folgt. Der Bolzen hat außerdem einen distalen Endabschnitt, der so konfiguriert ist, dass er in die Komponente eingreift. Das dritte Element ist eine Klammer, die so konfiguriert ist, dass sie eine sekundäre Befestigung an dem Kühlkörper bereitstellt. Das vierte Element ist eine Halterung, die so konfiguriert ist, dass sie die Mutter an der Wärmesenke befestigt.
Ebenfalls offenbart wird ein Kühlkörpersystem zur Ableitung von Wärme, die von einer wärmeerzeugenden Komponente eines Computers erzeugt wird. Das Kühlkörpersystem kann einen Kühlkörper aufweisen; eine drehbare Mutter, die eine Nockenfläche und eine sich entlang einer Mutterachse erstreckende Ausnehmung definiert, wobei sich die Ausnehmung in einen distalen Endabschnitt der drehbaren Mutter erstreckt; und einen Bolzen mit einem proximalen Endabschnitt, der so konfiguriert ist, dass er sich innerhalb der Ausnehmung der drehbaren Mutter und entlang der Mutterachse erstreckt. Der Bolzen hat auch mindestens einen Nockenstößel, der sich in einem Winkel relativ zur Mutterachse erstreckt und so konfiguriert ist, dass er der Nockenfläche der drehbaren Mutter folgt. Der Bolzen hat außerdem einen distalen Endabschnitt, der so konfiguriert ist, dass er in die Komponente eingreift. Außerdem ist der Bolzen so konfiguriert, dass er mit der Komponente gekoppelt ist, und die drehbare Mutter ist so konfiguriert, dass sie mit dem Kühlkörper gekoppelt ist. Wenn also der Bolzen in die Ausnehmung der drehbaren Mutter ausgefahren ist und der mindestens eine Nockenstößel des Bolzens der Nockenfläche der drehbaren Mutter folgt, bewirkt die Drehung der drehbaren Mutter relativ zum Bolzen, dass der Kühlkörper in Richtung der Komponente des Computers verschoben wird, der Kühlkörper die Komponente berührt und der Kühlkörper Wärme von der Komponente ableitet.
Außerdem wird ein Computer offenbart, der Folgendes aufweisen kann: eine wärmeerzeugende Komponente für den Computer; einen Kühlkörper zum Ableiten von Wärme von der Komponente; eine drehbare Mutter, die eine Nockenfläche und eine sich entlang einer Mutterachse erstreckende Ausnehmung definiert, die sich in einen distalen Endabschnitt der drehbaren Mutter erstreckt; und einen Bolzen, der einen proximalen Endabschnitt aufweist, der so konfiguriert ist, dass er sich innerhalb der Ausnehmung der drehbaren Mutter und entlang der Mutterachse erstreckt. Der Bolzen hat auch mindestens einen Nockenstößel, der sich in einem Winkel relativ zur Mutterachse erstreckt und so konfiguriert ist, dass er der Nockenfläche der drehbaren Mutter folgt. Der Bolzen hat außerdem einen distalen Endabschnitt, der so konfiguriert ist, dass er in die Komponente eingreift. Somit ist der Bolzen so konfiguriert, dass er mit der Komponente gekoppelt ist, und die drehbare Mutter ist so konfiguriert, dass sie mit dem Kühlkörper gekoppelt ist. Wenn der Bolzen in der Ausnehmung der drehbaren Mutter ausgefahren ist und der mindestens eine Nockenstößel des Bolzens der Nockenfläche der drehbaren Mutter folgt, bewirkt die Drehung der drehbaren Mutter relativ zum Bolzen, dass der Kühlkörper in Richtung der Komponente des Computers verschoben wird, der Kühlkörper die Komponente berührt und der Kühlkörper Wärme von der Komponente ableitet.
Außerdem wird ein Verfahren zur Kopplung einer wärmeerzeugenden Komponente, die an einer Basis befestigt ist, mit einem Kühlkörper offenbart. Die Basis hat eine Feder und einen Bolzen, der sich von der Feder aus erstreckt. Das Verfahren kann die folgenden Schritte umfassen: a) Koppeln einer drehbaren Mutter mit dem Kühlkörper, wobei die drehbare Mutter eine Nockenfläche und eine sich entlang einer Mutterachse erstreckende Aussparung definiert, wobei sich die Aussparung in die drehbare Mutter hinein erstreckt, b) Erweitern des proximalen Endabschnitts des Bolzens innerhalb der Aussparung der drehbaren Mutter und entlang der Mutterachse, so dass mindestens ein Nockenstößel auf der Nockenfläche der drehbaren Mutter positioniert ist. c) Drehen der drehbaren Mutter relativ zu dem Bolzen. So bewirkt die Drehung der Mutter, dass der Kühlkörper in Richtung der Basis verschoben wird und der Kühlkörper die wärmeerzeugende Komponente mit einer Kontaktkraft berührt, wobei die Kontaktkraft mit einem Steifigkeitskoeffizienten der Feder in Beziehung steht.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht eines Befestigungselements gemäß einem Aspekt der Erfindung;
2 ist eine Vorderansicht bestimmter Elemente des Befestigungselements gemäß einem Aspekt der Erfindung;
3 ist eine perspektivische Ansicht bestimmter Elemente des Befestigungselements gemäß einem Aspekt der Erfindung;
4 ist eine perspektivische Ansicht bestimmter Elemente des Befestigungselements gemäß einem Aspekt der Erfindung;
5 ist eine Vorderansicht bestimmter Komponenten des Befestigungselements gemäß einem Aspekt der Erfindung;
6 ist eine perspektivische Ansicht bestimmter Elemente des Befestigungselements gemäß einem Aspekt der Erfindung;
7A und 7B sind Drauf- bzw. Querschnittsansichten des montierten Befestigungselements in eingebautem, aber nicht festgezogenem Zustand; 8A und 8B sind Drauf- bzw. Querschnittsansichten des zusammengebauten Befestigungselements in eingebautem und festgezogenem Zustand; 9A-9G sind perspektivische Ansichten von oben, von vorne, von der linken Seite, von hinten, von der rechten Seite und von unten auf den Bolzen; 10A-10F sind perspektivische, obere, linke Seiten-, Front-, rechte Seiten- und Bodenansichten der drehbaren Mutter; 11A-11G sind perspektivische, obere, linke Seiten-, Vorder-, rechte Seiten-, Rück- und Bodenansichten des Halters; und 12A-12G sind perspektivische Ansichten des Clips von oben, von vorne, von der linken Seite, von hinten, von der rechten Seite und von unten.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Obwohl die Erfindung hier unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsformen dargestellt und beschrieben ist, soll die Erfindung nicht auf die gezeigten Details beschränkt sein. Vielmehr können verschiedene Änderungen in den Details innerhalb des Umfangs und des Bereichs der Äquivalente der Ansprüche und ohne Abweichung von der Erfindung vorgenommen werden.
Diese Beschreibung der beispielhaften Ausführungsformen ist in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen zu lesen, die als Teil der gesamten schriftlichen Beschreibung zu betrachten sind. In der Beschreibung sind relative Begriffe wie „unten“, „oben“, „horizontal“, „vertikal“, „oberhalb“, „unterhalb“, „oben“, „unten“, „oben“ und „unten“ sowie Ableitungen davon (z. B. „horizontal“, „nach unten“, „nach oben“ usw.) so zu verstehen, dass sie sich auf die Ausrichtung beziehen, wie sie in der jeweiligen Zeichnung beschrieben oder dargestellt ist. Diese relativen Begriffe dienen der Vereinfachung der Beschreibung und erfordern nicht, dass das Gerät in einer bestimmten Ausrichtung gebaut oder betrieben wird. Begriffe, die sich auf Befestigungen, Kopplungen und ähnliches beziehen, wie z. B. „verbunden“ und „zusammengeschaltet“ oder „gekoppelt“, beziehen sich auf eine Beziehung, bei der Strukturen entweder direkt oder indirekt durch dazwischenliegende Strukturen aneinander befestigt oder angebracht sind, sowie auf entfernbare oder starre Befestigungen oder Beziehungen, sofern nicht ausdrücklich anders beschrieben. Der Begriff „proximal“ bezieht sich auf eine Position, die einem Befestigungspunkt am nächsten liegt, und der Begriff „distal“ bezieht sich auf eine Position, die von einem Befestigungspunkt entfernt ist.
Der Begriff „Komponente“ oder „wärmeerzeugende Komponente“, wie er hier verwendet wird, kann sich auch auf die Basis beziehen, an der eine wärmeerzeugende Komponente befestigt ist. Es sollte daher verstanden werden, dass, während die folgende detaillierte Beschreibung das Befestigungselement als an der Komponente befestigt beschreibt, das Befestigungselement vorzugsweise an einem Träger oder einer Basis für die Komponente, wie z. B. einer Trägerplatte oder einer Leiterplatte, befestigt ist, auf der die Komponente montiert ist, und dass daher das Befestigungselement indirekt mit der Komponente über die Basis oder den Träger für die Komponente verbunden ist.
Die folgende Beschreibung erfolgt unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
Aspekt 1: Ein Befestigungselement 100, das zum Befestigen eines Kühlkörpers 16 an einer wärmeerzeugenden Komponente 18 eines Computers konfiguriert ist, um die von der Komponente 18 erzeugte Wärme abzuleiten, wobei das Befestigungselement 100 umfasst:

eine drehbare Mutter 14, die eine Nockenfläche 30 und eine sich entlang einer Mutterachse 34 erstreckende Ausnehmung 32 definiert, wobei sich die Ausnehmung 32 in einen distalen Endabschnitt der drehbaren Mutter 14 erstreckt; und
einen Bolzen 12 mit einem proximalen Endabschnitt, der so konfiguriert ist, dass er sich innerhalb der Ausnehmung 32 der drehbaren Mutter 14 und entlang der Mutterachse 34 erstreckt, wobei der Bolzen 12 auch mindestens einen Nockenstößel 44 aufweist, der sich in einem Winkel relativ zur Mutterachse 34 erstreckt und so konfiguriert ist, dass er der Nockenfläche 30 der drehbaren Mutter 14 folgt, und wobei der Bolzen 12 ferner einen distalen Endabschnitt aufweist, der so konfiguriert ist, dass er mit der Komponente 18 in Eingriff kommt;
wobei der Bolzen 12 so konfiguriert ist, dass er mit der Komponente 18 gekoppelt ist, und die drehbare Mutter 14 so konfiguriert ist, dass sie mit dem Kühlkörper 16 gekoppelt ist; und
wobei, wenn der Bolzen 12 innerhalb der Ausnehmung 32 der drehbaren Mutter 14 ausgefahren ist und der mindestens eine Nockenstößel 44 des Bolzens 12 der Nockenfläche 30 der drehbaren Mutter 14 folgt, die Drehung der drehbaren Mutter 14 relativ zu dem Bolzen 12 bewirkt, dass der Kühlkörper 16 in Richtung der Komponente 18 des Computers verschoben wird, der Kühlkörper 16 die Komponente 18 berührt und der Kühlkörper 16 Wärme von der Komponente 18 ableitet.

Aspekt 2. Das Befestigungselement 100 von Aspekt 1 umfasst ferner eine Feder 20, wobei die Feder 20 mit dem Bauteil 18 gekoppelt ist und die Feder 20 von der Wärmesenke 16 weg vorgespannt ist, und der Bolzen 12 mit der Feder 20 gekoppelt ist, wodurch der Bolzen 12 mit dem Bauteil 18 gekoppelt ist, wobei eine fortgesetzte Drehung der drehbaren Mutter 14 bewirkt, dass sich die Feder 20 in Richtung der Wärmesenke 16 biegt, und wobei die Feder 20 so gewählt ist, dass sie eine Kraft auf das Bauteil 18 ausübt.
Aspekt 3. Das Befestigungselement 100 von Aspekt 1, das ferner einen Clip 22 umfasst, wobei der Clip 22 mit dem Kühlkörper 16 gekoppelt ist und der Clip 22 so konfiguriert ist, dass er eine sekundäre Befestigung des Kühlkörpers 16 an der Komponente 18 bereitstellt.
Aspekt 4. Das Befestigungselement 100 von Aspekt 2, das ferner einen Clip 22 umfasst, und wobei die Feder 20 einen Eingriffsabschnitt 24 umfasst, und wobei der Clip 22 mit dem Kühlkörper 16 gekoppelt ist und der Clip 22 so konstruiert und angeordnet ist, dass er in den Eingriffsabschnitt 24 der Feder 20 eingreift, wodurch eine sekundäre Befestigung des Kühlkörpers 16 an der Komponente 18 bereitgestellt wird.
Aspekt 5. Das Befestigungselement 100 von Aspekt 4, wobei die Klammer 22 so konstruiert und angeordnet ist, dass eine reversible Auslenkung der Klammer 22 ein Ausrücken der Klammer 22 aus dem Eingriffsabschnitt 24 der Feder 20 bewirkt.
Aspekt 6. Das Befestigungselement 100 von Aspekt 1, das ferner eine Halterung 28 umfasst, wobei die Halterung 28 so konstruiert und angeordnet ist, dass sie die drehbare Mutter 14 mit dem Kühlkörper 16 koppelt.
Aspekt 7. Das Befestigungselement 100 von Aspekt 2, wobei der Kühlkörper 16 mindestens ein Loch 36 aufweist, das zur Aufnahme des Bolzens 12 konfiguriert ist, wobei sich der Bolzen 12 durch das mindestens eine Loch 36 im Kühlkörper 16 erstreckt.
Aspekt 8. Das Befestigungselement 100 nach Aspekt 1, wobei der Bolzen 12 zwei Nockenstößel 44 umfasst, die sich in einem Winkel von 90 Grad von der Mutterachse 34 erstrecken und einander gegenüberliegend angeordnet sind, und wobei die Nockenstößel 44 die Enden eines Querstiftes umfassen, der in einem Loch im Bolzen 12 installiert ist.
Aspekt 9. Das Befestigungselement 100 von Aspekt 1, wobei der Kühlkörper 16 das Bauteil 18 berührt, wenn die Mutter 14 um mindestens 90 Grad im Uhrzeigersinn gedreht wird.
Aspekt 10. Das Befestigungselement 100 von Aspekt 1, umfassend eine wärmeerzeugende Komponente 18 für den Computer, einen Kühlkörper 16 zum Abführen von Wärme von der Komponente 18, zwei Bolzen 12, die jeweils mindestens einen Nockenstößel 44 umfassen; und zwei drehbare Muttern 14, die jeweils einem der beiden Bolzen 12 zugeordnet sind; und
wobei der Kühlkörper 16 eine Vorderseite und eine Rückseite 10 aufweist und das Bauteil 18 eine entsprechende Vorderseite und eine entsprechende Rückseite 10 aufweist, und wobei einer der beiden Bolzen 12 und eine der beiden drehbaren Muttern 14 den Vorderseiten des Kühlkörpers 16 und des Bauteils 18 zugeordnet sind und der andere der beiden Bolzen 12 und die andere der beiden drehbaren Muttern 14 den Rückseiten 10 des Kühlkörpers 16 und des Bauteils 18 zugeordnet sind.
Aspekt 11. System zum Befestigen eines Kühlkörpers 16 auf einer wärmeerzeugenden Komponente 18 eines Computers, wobei das System umfasst: eine drehbare Mutter 14, die eine Nockenfläche 30 und eine sich entlang einer Mutterachse 34 erstreckende Ausnehmung 32 definiert, wobei sich die Ausnehmung 32 in einen distalen Endabschnitt der drehbaren Mutter 14 erstreckt; einen Bolzen 12 mit einem proximalen Endabschnitt, der so konfiguriert ist, dass er sich innerhalb der Ausnehmung 32 der drehbaren Mutter 14 und entlang der Mutterachse 34 erstreckt, wobei der Bolzen 12 auch mindestens einen Nockenstößel 44 aufweist, der sich in einem Winkel relativ zur Mutterachse 34 erstreckt und so konfiguriert ist, dass er der Nockenfläche 30 der drehbaren Mutter 14 folgt, wobei der Bolzen 12 ferner einen distalen Endabschnitt aufweist, der so konfiguriert ist, dass er mit der Komponente 18 in Eingriff kommt; einen Clip 22, der so konfiguriert ist, dass er eine sekundäre Befestigung an dem Kühlkörper 16 bereitstellt; und einen Halter 28, der so konfiguriert ist, dass er die Mutter 14 an dem Kühlkörper 16 befestigt.
Aspekt 12. Ein Kühlkörpersystem zum Abführen von Wärme, die von einer wärmeerzeugenden Komponente 18 eines Computers erzeugt wird, wobei das Kühlkörpersystem 16 umfasst:

einem Kühlkörper 16;
eine drehbare Mutter 14, die eine Nockenfläche 30 und eine Ausnehmung 32 definiert, die sich entlang einer Mutterachse 34 erstreckt, wobei sich die Ausnehmung 32 in einen distalen Endabschnitt der drehbaren Mutter 14 erstreckt;
einen Bolzen 12 mit einem proximalen Endabschnitt, der so konfiguriert ist, dass er sich innerhalb der Ausnehmung 32 der drehbaren Mutter 14 und entlang der Mutterachse 34 erstreckt, wobei der Bolzen 12 auch mindestens einen Nockenstößel 44 aufweist, der sich in einem Winkel relativ zur Mutterachse 34 erstreckt und so konfiguriert ist, dass er der Nockenfläche 30 der drehbaren Mutter 14 folgt, wobei der Bolzen 12 ferner einen distalen Endabschnitt aufweist, der so konfiguriert ist, dass er mit der Komponente 18 in Eingriff kommt;
wobei der Bolzen 12 so konfiguriert ist, dass er mit der Komponente 18 gekoppelt ist, und die drehbare Mutter 14 so konfiguriert ist, dass sie mit dem Kühlkörper 16 gekoppelt ist; und
wobei, wenn der Bolzen 12 innerhalb der Ausnehmung 32 der drehbaren Mutter 14 ausgefahren ist und der mindestens eine Nockenstößel 44 des Bolzens 12 der Nockenfläche 30 der drehbaren Mutter 14 folgt, die Drehung der drehbaren Mutter 14 relativ zu dem Bolzen 12 bewirkt, dass der Kühlkörper 16 in Richtung der Komponente 18 des Computers verschoben wird, der Kühlkörper 16 die Komponente 18 berührt und der Kühlkörper 16 Wärme von der Komponente 18 ableitet.

Aspekt 13. Das Kühlkörpersystem nach Aspekt 12, das ferner eine Feder 20 umfasst, wobei die Feder 20 mit der Komponente 18 gekoppelt ist und die Feder 20 von dem Kühlkörper 16 weg vorgespannt ist, und der Bolzen 12 mit der Feder 20 gekoppelt ist, wodurch der Bolzen 12 mit der Komponente 18 gekoppelt ist.
Aspekt 14. Das Kühlkörpersystem von Aspekt 12, das ferner einen Clip 22 umfasst, wobei der Clip 22 mit dem Kühlkörper 16 verbunden ist und der Clip 22 so konfiguriert ist, dass er eine sekundäre Befestigung des Kühlkörpers 16 an der Komponente 18 bereitstellt.
Aspekt 15. Das Kühlkörpersystem von Aspekt 13, das ferner eine Klammer 22 umfasst, und wobei die Feder 20 einen Eingriffsabschnitt 24 umfasst, und wobei die Klammer 22 mit dem Kühlkörper 16 gekoppelt ist und die Klammer 22 so konfiguriert ist, dass sie mit dem Eingriffsabschnitt 24 der Feder 20 in Eingriff kommt, wodurch eine sekundäre Befestigung des Kühlkörpers 16 an der Komponente 18 bereitgestellt wird.
Aspekt 16. Das Kühlkörpersystem nach Aspekt 15, wobei der Clip 22 so konfiguriert ist, dass eine reversible Auslenkung des Clips 22 ein Ausrücken des Clips 22 aus dem Eingriffsabschnitt 24 der Feder 20 bewirkt.
Aspekt 17. Das Kühlkörpersystem nach Aspekt 12, das ferner eine Halterung 28 umfasst, wobei die Halterung 28 so konfiguriert ist, dass sie die drehbare Mutter 14 mit dem Kühlkörper 16 koppelt.
Aspekt 18. Das Kühlkörpersystem nach Aspekt 13, wobei der Kühlkörper 16 mindestens ein Loch 36 aufweist, das zur Aufnahme des Bolzens 12 konfiguriert ist, und wobei sich der Bolzen 12 durch das Loch 36 im Kühlkörper 16 erstreckt.
Aspekt 19. Das Kühlkörpersystem nach Aspekt 12, wobei der Bolzen 12 zwei Nockenstößel 44 umfasst, die sich jeweils in einem Winkel von 90 Grad von der Mutterachse 34 erstrecken und einander gegenüberliegend angeordnet sind, und wobei die Nockenstößel 44 die Enden eines Querstiftes umfassen, der in einem Loch in dem Bolzen 12 installiert ist.
Aspekt 20. Das Kühlkörpersystem 16 von Aspekt 12, bei dem der Kühlkörper 16 das Bauteil 18 berührt, wenn die Mutter 14 um mindestens 90 Grad im Uhrzeigersinn gedreht wird.
Aspekt 21. Ein Computer, der Folgendes umfasst:

eine wärmeerzeugende Komponente 18 für den Computer;
einem Kühlkörper 16 zur Ableitung von Wärme von der Komponente 18;
eine drehbare Mutter 14, die eine Nockenfläche 30 und eine Ausnehmung 32 definiert, die sich entlang einer Mutterachse 34 erstreckt, wobei sich die Ausnehmung 32 in einen distalen Endabschnitt der drehbaren Mutter 14 erstreckt;
einen Bolzen 12 mit einem proximalen Endabschnitt, der so konfiguriert ist, dass er sich innerhalb der Ausnehmung 32 der drehbaren Mutter 14 und entlang der Mutterachse 34 erstreckt, wobei der Bolzen 12 auch mindestens einen Nockenstößel 44 aufweist, der sich in einem Winkel relativ zur Mutterachse 34 erstreckt und so konfiguriert ist, dass er der Nockenfläche 30 der drehbaren Mutter 14 folgt, und wobei der Bolzen 12 ferner einen distalen Endabschnitt aufweist, der so konfiguriert ist, dass er mit der Komponente 18 in Eingriff kommt;
wobei der Bolzen 12 so konfiguriert ist, dass er mit der Komponente 18 gekoppelt ist, und die drehbare Mutter 14 so konfiguriert ist, dass sie mit dem Kühlkörper 16 gekoppelt ist; und
wobei, wenn der Bolzen 12 innerhalb der Ausnehmung 32 der drehbaren Mutter 14 ausgefahren ist und der mindestens eine Nockenstößel 44 des Bolzens 12 der Nockenfläche 30 der drehbaren Mutter 14 folgt, die Drehung der drehbaren Mutter 14 relativ zu dem Bolzen 12 bewirkt, dass der Kühlkörper 16 in Richtung der Komponente 18 des Computers verschoben wird, der Kühlkörper 16 die Komponente 18 berührt und der Kühlkörper 16 Wärme von der Komponente 18 ableitet.

Aspekt 22. Der Computer nach Aspekt 21, der ferner eine Feder 20 umfasst, wobei die Feder 20 mit dem Bauteil 18 gekoppelt ist und die Feder 20 von dem Kühlkörper 16 weg vorgespannt ist, und der Bolzen 12 mit der Feder 20 gekoppelt ist, wodurch der Bolzen 12 mit dem Bauteil 18 gekoppelt ist.
Aspekt 23. Der Computer nach Aspekt 21, der ferner einen Clip 22 umfasst, wobei der Clip 22 mit dem Kühlkörper 16 gekoppelt ist und der Clip 22 so konfiguriert ist, dass er eine sekundäre Befestigung des Kühlkörpers 16 an der Komponente 18 bereitstellt.
Aspekt 24. Der Computer nach Aspekt 22, der ferner einen Clip 22 umfasst, und wobei die Feder 20 einen Eingriffsabschnitt 24 umfasst, und wobei der Clip 22 mit dem Kühlkörper 16 gekoppelt ist und der Clip 22 so konfiguriert ist, dass er mit dem Eingriffsabschnitt 24 der Feder 20 in Eingriff kommt, wodurch eine sekundäre Befestigung des Kühlkörpers 16 an der Komponente 18 bereitgestellt wird.
Aspekt 25. Der Computer nach Aspekt 24, wobei der Clip 22 so konfiguriert ist, dass eine reversible Auslenkung des Clips 22 ein Lösen des Clips 22 von dem Eingriffsabschnitt 24 der Feder 20 bewirkt.
Aspekt 26. Der Computer nach Aspekt 22, wobei der Kühlkörper 16 mindestens ein Loch 36 umfasst, das zur Aufnahme des Bolzens 12 konfiguriert ist, und wobei sich der Bolzen 12 durch das mindestens eine Loch 36 im Kühlkörper 16 erstreckt.
Aspekt 27. Der Computer nach Aspekt 21, wobei der Bolzen 12 zwei Nockenstößel 44 umfasst, die sich jeweils in einem Winkel von 90 Grad von der Mutterachse 34 erstrecken und einander gegenüberliegend angeordnet sind, und wobei die Nockenstößel 44 die Enden eines Querbolzens umfassen, der in einem Loch im Bolzen 12 installiert ist.
Aspekt 28. Der Computer nach Aspekt 21, wobei der Kühlkörper 16 das Bauteil 18 berührt, wenn die Mutter 14 um mindestens 90 Grad im Uhrzeigersinn gedreht wird.
Aspekt 29. Verfahren zum Koppeln einer wärmeerzeugenden Komponente 18, die an einer Basis befestigt ist, mit einem Kühlkörper 16, wobei die Basis eine Feder 20 und einen Bolzen 12 aufweist, der sich von der Feder 20 aus erstreckt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

a) Koppeln einer drehbaren Mutter 14 mit dem Kühlkörper 16, und wobei die drehbare Mutter 14 eine Nockenfläche 30 und eine Ausnehmung 32 definiert, die sich entlang einer Mutterachse 34 erstreckt, wobei sich die Ausnehmung 32 in die drehbare Mutter 14 hinein erstreckt;
b) Erstrecken des proximalen Endabschnitts des Bolzens 12 innerhalb der Ausnehmung 32 der drehbaren Mutter 14 und entlang der Mutterachse 34, wobei mindestens ein Nockenstößel 44 auf der Nockenfläche 30 der drehbaren Mutter 14 positioniert ist;
c) Drehen der drehbaren Mutter 14 relativ zum Bolzen 12;

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Aspekt 30. Verfahren nach Aspekt 29, bei dem ein Fuß 26 einer dem Kühlkörper 16 zugeordneten Klammer 22 in einen Eingriffsabschnitt 24 der Feder 20 eingreift, wodurch eine Sekundärverriegelung bereitgestellt wird, die den Kühlkörper 16 mit der an der Basis befestigten wärmeerzeugenden Komponente 16 koppelt.
zeigt eine perspektivische Ansicht eines Befestigungselements 100, das eingesetzt, aber noch nicht angezogen ist. Es sollte verstanden werden, dass, obwohl nur ein Befestigungselement 100 in 1 gezeigt wird, es zwei solche Befestigungselemente 100 gibt. Das andere Befestigungselement 100 befindet sich an einer Seite 10, die dem in 1 dargestellten Befestigungselement 100 gegenüberliegt. Der Einfachheit halber kann die Stelle 10 als die Rückseite und somit die Stelle des sichtbaren Befestigungselements 100 als die Vorderseite betrachtet werden.
Das Befestigungselement 100 besteht aus einem Bolzen 12 und einer drehbaren Mutter 14. Das Befestigungselement 100 dient dazu, einen Kühlkörper 16 zu befestigen und den Kühlkörper 16 in engen Kontakt mit einer wärmeerzeugenden Komponente 18 für einen Computer oder mit einem Träger für die 18 zu bringen. Nicht einschränkende Beispiele für solche wärmeerzeugenden Komponenten 18 sind großflächige integrierte Schaltungen (LSI), Mikroprozessoren, Mikrochips und andere integrierte Schaltungen (IC-Chips), die in moderne Computer eingebaut werden können. Die Befestigungsvorrichtung 100 dient dazu, den Kühlkörper 16 in engen Kontakt mit solchen wärmeerzeugenden Komponenten 18 zu bringen, so dass der Kühlkörper 16 die Wärme, die die Komponente 18 erzeugt, effektiv abführen kann. Es sollte verstanden werden, dass, während die folgende detaillierte Beschreibung das Befestigungselement als an der Komponente 18 befestigt beschreibt, das Befestigungselement vorzugsweise an einem Träger oder einer Basis für die Komponente 18, wie z. B. einer Trägerplatte oder einer Leiterplatte, auf der die Komponente 18 montiert ist, befestigt wird.
Ebenfalls in dargestellt ist eine Blattfeder 20, die fest mit dem Bauteil 18 verbunden ist. Diese Feder 20 ist vom Kühlkörper 16 weg, d.h. zum Bauteil hin, vorgespannt. An dem Kühlkörper 16 ist eine Klammer 22 befestigt. Die Feder 20 hat zwei Eingriffsabschnitte 24 und die Klammer 22 hat zwei Füße 26, die so konfiguriert sind, dass sie mit den Eingriffsabschnitten 24 der Feder 20 in Eingriff kommen, wodurch eine sekundäre Verriegelung oder Befestigung des Kühlkörpers 16 an der Komponente 18 bereitgestellt wird.
Der Bolzen 12 ist an der Feder 20 befestigt und die drehbare Mutter 14 ist mit einer Halterung 28 am Kühlkörper 16 befestigt. Es ist wichtig, an dieser Stelle zu erkennen, dass die Feder 20 in der folgenden Beschreibung zwar an der Komponente 18 befestigt und von dem Kühlkörper 16 weg vorgespannt ist, die Feder 20 aber in einer alternativen Ausführungsform an dem Kühlkörper 16 befestigt und daher von der Komponente 18 weg vorgespannt sein könnte.
Wenden wir uns nun der zu, die eine Vorderansicht des Befestigungselements 100 zeigt, wobei das Bauteil 18, der Kühlkörper 16 und der Clip 22 zur Verdeutlichung entfernt wurden. Wie in 2 und auch im Detail in 10 zu sehen ist, definiert die drehbare Mutter 14 eine Nockenfläche 30 und eine Ausnehmung 32. Die Ausnehmung 32 erstreckt sich entlang einer Achse 34 der Mutter 14 in den distalen Bereich der Mutter 14. Wie zu sehen ist, hat die Nockenfläche 30 eine allgemein spiralförmige Form und erstreckt sich von einer Position näher am proximalen Abschnitt der Mutter 14 in Umfangsrichtung um die Mutter herum zu einer Position näher am distalen Abschnitt der Mutter 14. Der proximale Abschnitt der Mutter 14 ist so konfiguriert, dass er in ein Loch 36 (in angedeutet) im Kühlkörper 16 passt. Der proximale Teil der Mutter 14 hat auch eine Kerbe 38, die zur Aufnahme des Halters 28 konfiguriert ist. Wie in zu sehen war, ist die Halterung 28 (in detaillierter dargestellt) so konfiguriert, dass sie in die Kerbe 38 gleitet und dadurch den proximalen Teil der Mutter 14 auf dem Kühlkörper 16 verriegelt.
In und detaillierter in ist auch der Bolzen 12 dargestellt. Das distale Ende des Bolzens 12 hat einen Flansch 40. Der Bolzen 12 ist so konfiguriert, dass er am Befestigungspunkt 42 an der Feder 20 und dann in der Ausnehmung 32 in der Mutter 14 befestigt wird. Der Flansch 40 ist vorzugsweise mit dem Befestigungspunkt 42 an der Feder 20 verschweißt und somit ist der Bolzen 12 an der Feder 20 befestigt. Darüber hinaus sind die Bohrung 36 im Kühlkörper 16 und der Federbefestigungspunkt 42 koaxial, so dass die Feder 20 mit dem Kühlkörper 16 gekoppelt ist, wenn der Bolzen 12 in die Aussparung 32 in der Mutter 14 eingeführt wird. Da die Feder 20 über die Feder 20 mit dem Bauteil 18 gekoppelt ist, ist der Kühlkörper 16 dadurch mit dem Bauteil 18 verbunden.
Der Bolzen 12 hat zusätzlich zwei Nockenstößel 44 (in ist nur einer sichtbar), die sich auf dem Bolzen 12 befinden. Diese beiden Nockenstößel 44 sind einander gegenüberliegend angeordnet und erstrecken sich in einem Winkel von 90 Grad vom Bolzen 12. Daher erstrecken sich die Nockenstößel 44, wie in zu sehen ist, ebenfalls in einem Winkel von 90 Grad zur Mutterachse 34.
In einer Ausführungsform können diese beiden Nockenstößel 44 gegenüberliegende Enden eines Querstiftes sein, der in ein Loch (nicht dargestellt) im Bolzen 12 eingesetzt wird. Daher kann eine mögliche Ausführungsform der Montage des Befestigungselements darin bestehen, dass i) die Mutter 14 in den Kühlkörper 16 eingesetzt wird; ii) der Halter 28 installiert wird; iii) der Clip 22 mit Schrauben oder Nieten oder einer anderen geeigneten Befestigungsmethode am Kühlkörper 16 befestigt wird; iv) der Bolzen 12 mit der Feder 20 verschweißt wird; v) dann die Nockenstößel 44 in Form eines Querstiftes im Bolzen 12 installiert werden.
In einer anderen, oben erwähnten Ausführungsform, bei der der Bolzen 12 am Bauteil befestigt ist, kann eine Ausführungsform des Montageverfahrens darin bestehen, dass i) die Feder 12 am Kühlkörper 16 befestigt wird; ii) die Mutter 14 im Kühlkörper installiert wird; iii) die Halterung 28 installiert wird; iv) der Clip 22 mit Schrauben oder Nieten oder einer anderen geeigneten Befestigungsmethode am Kühlkörper 16 befestigt wird; iv) der Flansch 40 am Bolzen 12, an dem die Nockenstößel 44 befestigt sind, an das Bauteil 18 geschweißt wird.
Die Nockenstößel 44 sind so konfiguriert, dass sie der an der Mutter 14 befindlichen Nockenfläche 30 folgen. Wie aus der Betrachtung von 2 ersichtlich ist, bewegen sich die Nockenstößel 44 entlang der spiralförmigen Nockenfläche 30, wenn die Mutter 14 im Uhrzeigersinn gedreht wird, wobei diese Bewegung den Kühlkörper 16 dazu drängt, in Richtung der Komponente 18 verschoben zu werden, da die Feder 20 vom Kühlkörper 16 weg vorgespannt ist. zeigt eine perspektivische Ansicht des Befestigungselements 100, wobei der Clip 22 und der Kühlkörper 16 zur Verdeutlichung entfernt wurden. In ist der Halter 28 in seiner Position in der Kerbe 38 an der Mutter 14 deutlicher dargestellt. Die beiden Nockenstößel 44 auf dem Bolzen 12 sind in ebenfalls sichtbar. Beachten Sie auch, dass beide Federn 20, einschließlich der auf der Rückseite des Kühlkörpers 16 befindlichen (nicht dargestellt), in sichtbar sind.
4 zeigt eine perspektivische Ansicht des Befestigungselements 100, die die Mutter 14 in einer teilweise gedrehten Position zeigt, so dass die Nockenstößel 44 begonnen haben, sich entlang der spiralförmigen Nockenfläche 30 nach oben zu bewegen. 5 ist ebenfalls eine Vorderansicht des Befestigungselements 100, die die Mutter 14 in einer teilweise gedrehten Position zeigt.
ist eine perspektivische Ansicht des Befestigungselements 100, die die um etwa 45 Grad gedrehte Mutter 14 zeigt. Aus dieser Ansicht ist ersichtlich, dass, wenn die Mutter 14 um 180 Grad gedreht wurde, sich die Nockenstößel 44 entlang der gesamten Länge des Nockenprofils 30 von einer Ausgangsposition näher am proximalen Teil der Mutter 14 zu einer Endposition näher am distalen Teil der Mutter 14 bewegt haben. Wenn sich die Nockenstößel in dieser Endposition befinden, nachdem die Mutter 14 um 180 Grad gedreht wurde, ist der Kühlkörper 16 (nicht dargestellt) in Kontakt mit dem Bauteil 18. Es ist einleuchtend, dass der Betrag und die Richtung der Drehung, die notwendig sind, um den Kontakt des Kühlkörpers 16 mit dem Bauteil 18 zu bewirken, durch geeignete Wahl des Nockenprofils 30 geändert werden können. Daher wird die Mutter 14 zwischen 90 und 180 Grad gedreht, um den Kühlkörper 16 in Kontakt mit dem Bauteil 18 zu bringen. Diese Drehung kann entweder im oder gegen den Uhrzeigersinn erfolgen, abhängig von der Geometrie der Nockenfläche 30.
Ein Fachmann wird auch verstehen, dass die Kontaktkraft zwischen dem Bauteil 18 und dem Kühlkörper 16 mit der Federkonstante der Feder 20, auch Steifigkeitskoeffizient der Feder 20 genannt, zusammenhängt. Die Feder 20 soll sicherstellen, dass die richtige Kraft zwischen dem Bauteil 18 und dem Kühlkörper 16 aufgebracht wird. Eine stärkere, d.h. steifere Feder 20 führt zu einer höheren Kontaktkraft zwischen dem Bauteil 18 und dem Kühlkörper 16. Daher kann diese Kraft durch die Auswahl einer Feder 20 mit einer bestimmten Federkonstante oder einem bestimmten Steifigkeitskoeffizienten der Feder gesteuert werden, wodurch der Betrag der zwischen dem Kühlkörper 16 und dem Bauteil 18 aufzubringenden Kraft gesteuert wird.
Das Bauteil 18 und die Feder 20 sind in den 7A und 7B der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt. Ebenso sollte man sich klarmachen, dass in der Praxis zwei Befestigungselemente 100 den Kühlkörper 17 an Ort und Stelle halten, aber der Einfachheit halber ist in den 7A und 7B nur eines dargestellt. zeigt eine Draufsicht und zeigt eine seitliche Schnittansicht entlang der Linie A-A eines der Befestigungselemente 100, wie es den Kühlkörper 16 an der Komponente 18 befestigt. In ist zu erkennen, dass die Nockenstößel 44 (nur einer ist sichtbar) auf dem Bolzen 12 noch nicht begonnen haben, sich entlang des durch die Mutter 14 definierten Nockenprofils 30 zu bewegen. Daher wurde der Kühlkörper 16 nicht durch die Bewegung der Nockenstößel 44 entlang des Nockenprofils 30 in Richtung der Komponente 18 nach unten gedrückt. Die in den 7A und 7B gezeigte Klammer 22 und die Füße 26 (einer davon in 7B) sind jedoch in einer Position, in der sie in die Federeingriffsabschnitte 24 (nicht gezeigt) eingreifen, wodurch eine sekundäre Verriegelung oder Befestigung des Kühlkörpers 16 an der Komponente 18 bereitgestellt wird, auch wenn der Kühlkörper 16 nicht nach unten verschoben wurde, um die Komponente 18 zu berühren. Auf diese Weise kann der Kühlkörper 16 in eine Position eingeklipst werden, in der er in Richtung der Komponente 18 verschoben wird, ohne dass das Befestigungselement 100 vollständig eingreifen muss. Dieses sekundäre Einrast- oder Befestigungsmerkmal ermöglicht es, den Kühlkörper 16 zu positionieren und dann die Muttern 14 an den Befestigungselementen 100 um 180 Grad im Uhrzeigersinn zu drehen, ohne das Bauteil 18 übermäßig zu belasten. Außerdem können, wenn die Muttern 14 nicht gedreht wurden, d.h. nur die sekundäre Verriegelung oder Befestigung eingerastet ist, die Füße 26 an der Klammer 22 gelöst werden, indem der distale Teil der Klammer 22 in Richtung des Kühlkörpers 16 ausgelenkt wird, was dazu führt, dass sich die Füße 26 von den Federeingriffsabschnitten 24 (nicht dargestellt) weg bewegen. Der Clip 22 ist in detaillierter dargestellt. Wie in der Seitenansicht in 7B (und 8B) und auch in den Seitenansichten des Clips 22 in den 12D und 12F zu sehen ist, ist der distale Abschnitt des Clips 22 in einem Winkel zu den Füßen 26 angeordnet, so dass, wenn der distale Abschnitt des Clips 22 in Richtung des Kühlkörpers 18 gedrückt wird, die Füße 26 aus dem Eingriff mit den Federeingriffsabschnitten 24 wegbewegt werden, wodurch der Clip 22 ausgerastet wird. Man kann sich vorstellen, dass, wenn zwei der Befestigungselemente 100 auf gegenüberliegenden Seiten (d.h. Vorder- und Rückseite) des Kühlkörpers 16 angeordnet sind, die distalen Abschnitte der Clips 22 bequem mit einer Hand aufeinander zu gedrückt werden können, wodurch ein einfaches Entfernen des Kühlkörpers 16 von der Komponente 18 bewirkt wird.
Das Bauteil 18 und die Feder 20 sind in den 8A und 8B aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt.
zeigt eine Draufsicht und zeigt einen Seitenschnitt entlang der Linie B-B des Befestigungselements 100, wie es den Kühlkörper 16 an der Komponente 18 befestigt. In ist zu erkennen, dass sich die Nockenstößel 44 (nur einer ist sichtbar) auf dem Bolzen 12 vollständig entlang des durch die Mutter 14 definierten Nockenprofils 30 bewegt haben. Daher wurde der Kühlkörper 16 durch die Bewegung der Nockenstößel 44 entlang des Nockenprofils 30 nach unten gedrückt und liegt an der Komponente 18 an.
Das oben beschriebene Verfahren zur Befestigung eines Kühlkörpers 16 an der Komponente 18 ist schnell und bequem für den Endanwender, da es die einfachen Schritte umfasst, zwei Muttern 14 um jeweils 180 Grad zu drehen, um den Kühlkörper 16 zuverlässig und wiederholbar mit der Komponente 18 zu kontaktieren. Wichtig ist, dass nur zwei der oben beschriebenen Befestigungselemente 100 benötigt werden, um den Kühlkörper 16 am Bauteil 18 zu befestigen. Daher erfordert der Montageprozess nur zwei Anzugsschritte und die Schritte müssen nicht in einer bestimmten Reihenfolge durchgeführt werden. Dies ist eine erhebliche Verbesserung gegenüber Befestigungsmethoden, bei denen der Kühlkörper 16 an jedem von vier Punkten (typischerweise den Ecken) an der Komponente befestigt wird, wobei vier Anzugsvorgänge in einer bestimmten Reihenfolge durchgeführt werden müssen, um die Komponente nicht zu beschädigen. Einige Befestigungssysteme erfordern beispielsweise, dass ein rechteckiger Kühlkörper befestigt wird, indem zunächst zwei Befestigungselemente an den Ecken des Kühlkörpers angezogen werden und dann zwei weitere Befestigungselemente angezogen werden, um eine Klemmlast aufzubringen. Beim Entfernen des Kühlkörpers muss genau diese Reihenfolge in umgekehrter Reihenfolge durchgeführt werden. Dies ist bei der Verwendung dieses Befestigungselements 100 nicht erforderlich. Wenn nur eines der Befestigungselemente 100 angezogen wird, neigt sich der Kühlkörper nur minimal und es ist daher weniger wahrscheinlich, dass die Komponente beschädigt wird.Obwohl nicht diskutiert, könnten Ausrichtungsstifte und entsprechende Ausrichtungsbohrungen an der Komponente und der Kühlkörperbaugruppe 16 hinzugefügt werden, um den Ausrichtungsprozess weiter zu vereinfachen.Die Baugruppe aus dem Kühlkörper 16 und der Komponente 18 bildet zusammen mit dem Befestigungselement 18 ein Computerprodukt. Ein Computerserver kann eines oder mehrere der vorgenannten Computerprodukte enthalten. Das Befestigungselement 100 kann als Bausatz geliefert werden. Das Befestigungselement 100 kann auch mit einer Auswahl von Federn 20 mit unterschiedlichen Federkonstanten (auch Steifigkeitskoeffizienten genannt) geliefert werden. Der Endanwender würde aus dem Bausatz die geeignete Feder 20 auswählen, die für eine bestimmte Anwendung eine gewünschte Druckkraft auf das Bauteil 18 erzielt. Dementsprechend kann der Bausatz universell für jedes Bauteil verwendet werden.Des Weiteren wurde festgestellt, dass Kühlkörper vorzugsweise mit einer bestimmten Last auf einen Prozessor geklemmt werden müssen, um ordnungsgemäß zu funktionieren. Gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung ist es möglich, durch eine einzige Benutzereingabe den Kühlkörper gleichmäßiger zu komprimieren. Außerdem ermöglicht die Erfindung eine wiederholbare Steuerung der Last durch die Betätigung des Befestigungselements 100, was in bestimmten Anwendungen vorteilhaft sein kann im Vergleich zum Anziehen von Schrauben oder Muttern durch einen Benutzer ohne die Federn 20, die dazu dienen, dass die richtige Last auf das Bauteil 18 aufgebracht wird. Darüber hinaus wird darauf hingewiesen, dass bei Anwendungen, die erfordern, dass die Schrauben in einer vordefinierten Reihenfolge angezogen werden, eine Beschädigung des Bauteils 18 (d. h. ein Span) die Folge sein könnte, wenn die vordefinierte Reihenfolge nicht eingehalten wird. Zum Beispiel erfordern einige Befestigungssysteme, dass ein rechteckiger Kühlkörper befestigt wird, indem zuerst zwei Schrauben an den Ecken des Kühlkörpers angezogen werden und dann zwei weitere Schrauben, um eine Klemmlast aufzubringen. Genau diese Reihenfolge muss in umgekehrter Reihenfolge durchgeführt werden, wenn der Kühlkörper entfernt wird. Für das Befestigungselement 100 ist keine solche Anzugsreihenfolge erforderlich.Es hat sich außerdem herausgestellt, dass in einigen Anwendungen eine höhere Kraft erforderlich sein kann (bis zu ca. 1400 Newton (N)), um einen ordnungsgemäßen elektrischen Kontakt zwischen der Komponente und ihrem Gegensockel zu gewährleisten. Darüber hinaus ist es wichtig, ein Befestigungssystem zu verwenden, das die richtige Kraft auf die Komponente ausübt, d. h., das ein bestimmtes Kraftniveau bereitstellt, um eine gute Wärmeübertragung und einen ordnungsgemäßen elektrischen Kontakt zu bewirken, ohne die Komponente zu beschädigen. Zwei der Befestigungselemente 100 der vorliegenden Erfindung sind in der Lage, eine solche Kraft aufzubringen, wenn sie zusammen verwendet werden, d.h. bis zu 700 N pro Befestigungselement. Außerdem kann das Verbindungselement solche Kräfte aufbringen, während es skalierbar und modifizierbar ist, indem einfach Federn ausgetauscht werden. Dementsprechend kann das Befestigungselement einen gleichmäßigen Druck ausüben, wobei die Gefahr der Beschädigung von Chips oder anderen Komponenten eines Computerprodukts geringer ist. Zusätzlich blockiert die flache Konfiguration des Befestigungselements vorzugsweise nicht den Luftstrom über den Kühlkörper.Der für das Befestigungselement 100 geeignete Kraftbereich ist 225 bis 700 Newton (N).Wie zu verstehen sein wird, kann eine relativ präzise Last oder ein Lastbereich auf ein Bauteil unter Verwendung des Verbindungselements 100 dieser Erfindung angewendet werden. Genauer gesagt können Geometrien und Eigenschaften des Verbindungselements 100 modifiziert werden, um das Verbindungselement 100 für bestimmte Lastanforderungen anzupassen.Obwohl die zur Veranschaulichung in dieser Anwendung ausgewählten Ausführungsformen eines Befestigungselements 100 für die Befestigung eines Kühlkörpers an einer wärmeerzeugenden Komponente konfiguriert sind, um Wärme von der Komponente abzuleiten, wird man verstehen, dass die Verriegelungsbaugruppe dieser Erfindung verwendet werden kann, um eine Vielzahl von Komponenten relativ zueinander zu verriegeln. Zum Beispiel kann das Befestigungselement dieser Erfindung konfiguriert werden, um zwei oder mehr Komponenten lösbar in Eingriff zu bringen und kann besonders nützlich sein, wo die Last oder Kompression oder Druck auf eine oder mehrere der Komponenten ist zu erhöhen, zu verringern oder auf andere Weise innerhalb eines Bereichs gesteuert werden.Ein Fachmann wird verstehen, dass Variationen und Modifikationen zu den gezeigten und zur Illustration und Beschreibung ausgewählten Ausführungsformen gemacht werden können, ohne vom Geist oder dem Umfang dieser Erfindung abzuweichen. Zum Beispiel kann die Anzahl der Befestigungselemente je nach Anwendung reduziert oder erhöht werden. Während für einige Anwendungen Befestigungselemente geeignet sein können, kann für andere Anwendungen ein einziges Befestigungselement oder mehr als zwei solcher Befestigungselemente vorgesehen werden. Außerdem kann die Position der Befestigungselemente verschoben werden, z. B., indem sie von der Vorder- und Rückseite des Kühlkörpers an gegenüberliegende Seiten oder Ecken verlegt werden. Auch die auf den Kühlkörper ausgeübte Last kann auf verschiedene Weise eingestellt werden, z. B. durch Ändern der Feder und/oder durch Ändern der Nockenform, die zu einer Kompression führt. Zusätzlich, während eine Feder auf jeder Seite des Kühlkörpers geeignet sein kann, um ein Gleichgewicht und eine erhöhte Kompressionskraft bereitzustellen, wird in Betracht gezogen, dass es mehr als eine Feder auf jeder Seite oder eine andere Anzahl von Federn geben kann. Mehr als ein Befestigungselement auf jeder Seite des Kühlkörpers ist auch innerhalb des Anwendungsbereichs der Erfindung.Während bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung hier gezeigt und beschrieben wurden, versteht es sich von selbst, dass solche Ausführungsformen nur als Beispiel zu verstehen sind. Zahlreiche Variationen, Änderungen und Substitutionen werden dem Fachmann einfallen, ohne vom Geist der Erfindung abzuweichen. Dementsprechend ist beabsichtigt, dass die beigefügten Ansprüche alle solchen Varianten abdecken, die unter den Geist und den Umfang der Erfindung fallen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 62/758265 [0001]

Claims

Befestigungselement, das zum Befestigen eines Kühlkörpers an einer wärmeerzeugenden Komponente eines Computers konfiguriert ist, um von der Komponente erzeugte Wärme abzuleiten, wobei das Befestigungselement umfasst: eine drehbare Mutter, die eine Nockenfläche und eine sich entlang einer Mutterachse erstreckende Ausnehmung definiert, wobei sich die Ausnehmung in einen distalen Endabschnitt der drehbaren Mutter erstreckt; und einen Bolzen mit einem proximalen Endabschnitt, der so konfiguriert ist, dass er sich innerhalb der Ausnehmung der drehbaren Mutter und entlang der Mutterachse erstreckt, wobei der Bolzen auch mindestens einen Nockenstößel aufweist, der sich in einem Winkel relativ zur Mutterachse erstreckt und so konfiguriert ist, dass er der Nockenfläche der drehbaren Mutter folgt, und wobei der Bolzen ferner einen distalen Endabschnitt aufweist, der so konfiguriert ist, dass er mit der Komponente in Eingriff kommt; wobei der Bolzen so konfiguriert ist, dass er mit der Komponente gekoppelt ist und die drehbare Mutter so konfiguriert ist, dass sie mit dem Kühlkörper gekoppelt ist; und wobei, wenn der Bolzen in der Ausnehmung der drehbaren Mutter ausgefahren ist und der mindestens eine Nockenfolger des Bolzens der Nockenfläche der drehbaren Mutter folgt, die Drehung der drehbaren Mutter relativ zum Bolzen bewirkt, dass der Kühlkörper in Richtung der Komponente des Computers verschoben wird, der Kühlkörper die Komponente berührt und der Kühlkörper Wärme von der Komponente ableitet.
Befestigungselement nach Anspruch 1, das ferner eine Feder umfasst, wobei die Feder mit der Komponente gekoppelt ist und die Feder von der Wärmesenke weg vorgespannt ist und der Bolzen mit der Feder gekoppelt ist, wodurch der Bolzen mit der Komponente gekoppelt ist, wobei eine fortgesetzte Drehung der drehbaren Mutter bewirkt, dass sich die Feder in Richtung der Wärmesenke biegt, und wobei die Feder so gewählt ist, dass sie eine Kraft auf die Komponente ausübt.
Befestigungselement nach Anspruch 1, das ferner einen Clip umfasst, wobei der Clip mit dem Kühlkörper gekoppelt ist und der Clip so konfiguriert ist, dass er eine sekundäre Befestigung des Kühlkörpers an der Komponente bereitstellt.
Befestigungselement nach Anspruch 2, das ferner einen Clip umfasst, und wobei die Feder einen Eingriffsabschnitt umfasst, und wobei der Clip mit dem Kühlkörper verbunden ist und der Clip so konstruiert und angeordnet ist, dass er mit dem Eingriffsabschnitt der Feder in Eingriff kommt, wodurch eine sekundäre Befestigung des Kühlkörpers an der Komponente bereitgestellt wird.
Befestigungselement nach Anspruch 4, wobei der Clip so konstruiert und angeordnet ist, dass eine reversible Auslenkung des Clips ein Ausrücken des Clips aus dem Eingriffsabschnitt der Feder bewirkt.
Befestigungselement nach Anspruch 1, das ferner eine Halterung umfasst, wobei die Halterung so konstruiert und angeordnet ist, dass sie die drehbare Mutter mit dem Kühlkörper koppelt.
Befestigungselement nach Anspruch 2, wobei der Kühlkörper mindestens ein Loch aufweist, das zur Aufnahme des Bolzens konfiguriert ist, wobei sich der Bolzen durch das mindestens eine Loch im Kühlkörper erstreckt.
Befestigungselement nach Anspruch 1, wobei der Bolzen zwei Nockenstößel umfasst, die sich in einem Winkel von 90 Grad zur Mutterachse erstrecken und einander gegenüberliegend angeordnet sind, und wobei die Nockenstößel die Enden eines Querstiftes umfassen, der in einem Loch im Bolzen installiert ist.
Befestigungselement nach Anspruch 1, wobei der Kühlkörper das Bauteil berührt, wenn die Mutter um mindestens 90 Grad im Uhrzeigersinn gedreht wird.
Befestigungselement nach Anspruch 1, umfassend eine wärmeerzeugende Komponente für den Computer, einen Kühlkörper zum Ableiten von Wärme von der Komponente, zwei Bolzen, die jeweils mindestens einen Nockenstößel umfassen, und zwei drehbare Muttern, die jeweils mit einem der beiden Bolzen verbunden sind, und wobei der Kühlkörper eine Vorderseite und eine Rückseite hat und das Bauteil eine entsprechende Vorderseite und eine entsprechende Rückseite hat, und wobei einer der beiden Bolzen und eine der beiden drehbaren Muttern den Vorderseiten des Kühlkörpers und des Bauteils zugeordnet sind und der andere der beiden Bolzen und die andere der beiden drehbaren Muttern den Rückseiten des Kühlkörpers und des Bauteils zugeordnet sind.
System zum Befestigen eines Kühlkörpers an einer wärmeerzeugenden Komponente eines Computers, wobei das System umfasst: eine drehbare Mutter, die eine Nockenfläche und eine sich entlang einer Mutterachse erstreckende Aussparung definiert, wobei sich die Aussparung in einen distalen Endabschnitt der drehbaren Mutter erstreckt; einen Bolzen mit einem proximalen Endabschnitt, der so konfiguriert ist, dass er sich innerhalb der Aussparung der drehbaren Mutter und entlang der Mutterachse erstreckt, wobei der Bolzen auch mindestens einen Nockenstößel aufweist, der sich in einem Winkel relativ zur Mutterachse erstreckt und so konfiguriert ist, dass er der Nockenfläche der drehbaren Mutter folgt, wobei der Bolzen ferner einen distalen Endabschnitt aufweist, der so konfiguriert ist, dass er mit der Komponente in Eingriff kommt; einen Clip, der so konfiguriert ist, dass er eine sekundäre Befestigung an der Wärmesenke bereitstellt; und eine Haltevorrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie die Mutter an der Wärmesenke befestigt.
Kühlkörpersystem zum Abführen von Wärme, die von einer wärmeerzeugenden Komponente eines Computers erzeugt wird, wobei das Kühlkörpersystem umfasst: einem Kühlkörper; eine drehbare Mutter, die eine Nockenfläche und eine Ausnehmung definiert, die sich entlang einer Mutterachse erstreckt, wobei sich die Ausnehmung in einen distalen Endabschnitt der drehbaren Mutter erstreckt; einen Bolzen mit einem proximalen Endabschnitt, der so konfiguriert ist, dass er sich innerhalb der Ausnehmung der drehbaren Mutter und entlang der Mutterachse erstreckt, wobei der Bolzen auch mindestens einen Nockenstößel aufweist, der sich in einem Winkel relativ zur Mutterachse erstreckt und so konfiguriert ist, dass er der Nockenfläche der drehbaren Mutter folgt, wobei der Bolzen ferner einen distalen Endabschnitt aufweist, der so konfiguriert ist, dass er mit der Komponente in Eingriff kommt; wobei der Bolzen so konfiguriert ist, dass er mit der Komponente gekoppelt ist und die drehbare Mutter so konfiguriert ist, dass sie mit dem Kühlkörper gekoppelt ist; und wobei, wenn der Bolzen in der Ausnehmung der drehbaren Mutter ausgefahren ist und der mindestens eine Nockenfolger des Bolzens der Nockenfläche der drehbaren Mutter folgt, die Drehung der drehbaren Mutter relativ zu dem Bolzen bewirkt, dass der Kühlkörper in Richtung der Komponente des Computers verschoben wird, der Kühlkörper die Komponente berührt und der Kühlkörper Wärme von der Komponente ableitet.
Kühlkörpersystem nach Anspruch 12, ferner umfassend eine Feder, wobei die Feder mit der Komponente gekoppelt ist und die Feder von dem Kühlkörper weg vorgespannt ist, und der Bolzen mit der Feder gekoppelt ist, wodurch der Bolzen mit der Komponente gekoppelt ist.
Kühlkörpersystem nach Anspruch 12, ferner umfassend einen Clip, wobei der Clip mit dem Kühlkörper gekoppelt ist und der Clip so konfiguriert ist, dass er eine sekundäre Befestigung des Kühlkörpers an der Komponente bereitstellt.
Kühlkörpersystem nach Anspruch 13, ferner umfassend einen Clip, und wobei die Feder einen Eingriffsabschnitt umfasst, und wobei der Clip mit dem Kühlkörper gekoppelt ist und der Clip so konfiguriert ist, dass er mit dem Eingriffsabschnitt der Feder in Eingriff kommt, wodurch eine sekundäre Befestigung des Kühlkörpers an der Komponente bereitgestellt wird.
Kühlkörpersystem nach Anspruch 15, wobei der Clip so konfiguriert ist, dass eine reversible Auslenkung des Clips ein Ausrücken des Clips aus dem Eingriffsabschnitt der Feder bewirkt.
Kühlkörpersystem nach Anspruch 12, das ferner eine Halterung umfasst, wobei die Halterung so konfiguriert ist, dass sie die drehbare Mutter mit dem Kühlkörper koppelt.
Kühlkörpersystem nach Anspruch 13, wobei der Kühlkörper mindestens ein Loch umfasst, das zur Aufnahme des Bolzens konfiguriert ist, und wobei sich der Bolzen durch das Loch im Kühlkörper erstreckt.
Kühlkörpersystem nach Anspruch 12, wobei der Bolzen zwei Nockenstößel umfasst, die sich jeweils in einem Winkel von 90 Grad von dem Bolzen erstrecken und einander gegenüberliegend angeordnet sind, und wobei die Nockenstößel die Enden eines Querstiftes umfassen, der in einem Loch in dem Bolzen installiert ist.
Kühlkörpersystem nach Anspruch 12, bei dem, wenn die Mutter um mindestens 90 Grad im Uhrzeigersinn gedreht wird, der Kühlkörper die Komponente berührt.
Computer, bestehend aus: eine wärmeerzeugende Komponente für den Computer; einen Kühlkörper zur Ableitung der Wärme von der Komponente; eine drehbare Mutter, die eine Nockenfläche und eine Ausnehmung definiert, die sich entlang einer Mutterachse erstreckt, wobei sich die Ausnehmung in einen distalen Endabschnitt der drehbaren Mutter erstreckt; einen Bolzen mit einem proximalen Endabschnitt, der so konfiguriert ist, dass er sich innerhalb der Ausnehmung der drehbaren Mutter und entlang der Mutterachse erstreckt, wobei der Bolzen auch mindestens einen Nockenstößel aufweist, der sich in einem Winkel relativ zur Mutterachse erstreckt und so konfiguriert ist, dass er der Nockenfläche der drehbaren Mutter folgt, und wobei der Bolzen ferner einen distalen Endabschnitt aufweist, der so konfiguriert ist, dass er mit der Komponente in Eingriff kommt; wobei der Bolzen so konfiguriert ist, dass er mit der Komponente gekoppelt ist und die drehbare Mutter so konfiguriert ist, dass sie mit dem Kühlkörper gekoppelt ist; und wobei, wenn der Bolzen innerhalb der Ausnehmung der drehbaren Mutter ausgefahren ist und der mindestens eine Nockenfolger des Bolzens der Nockenfläche der drehbaren Mutter folgt, die Drehung der drehbaren Mutter relativ zum Bolzen bewirkt, dass der Kühlkörper in Richtung der Komponente des Computers verschoben wird, der Kühlkörper die Komponente berührt und der Kühlkörper Wärme von der Komponente ableitet.
Computer nach Anspruch 21, der ferner eine Feder umfasst, wobei die Feder mit der Komponente gekoppelt ist und die Feder von der Wärmesenke weg vorgespannt ist, und der Bolzen mit der Feder gekoppelt ist, wodurch der Bolzen mit der Komponente gekoppelt ist.
Computer nach Anspruch 21, der ferner einen Clip umfasst, wobei der Clip mit dem Kühlkörper gekoppelt ist und der Clip so konfiguriert ist, dass er eine sekundäre Befestigung des Kühlkörpers an der Komponente bereitstellt.
Computer nach Anspruch 22, der ferner einen Clip umfasst, und wobei die Feder einen Eingriffsabschnitt umfasst, und wobei der Clip mit dem Kühlkörper gekoppelt ist und der Clip so konfiguriert ist, dass er mit dem Eingriffsabschnitt der Feder in Eingriff kommt, wodurch eine sekundäre Befestigung des Kühlkörpers an der Komponente bereitgestellt wird.
Computer nach Anspruch 24, wobei der Clip so konfiguriert ist, dass eine reversible Auslenkung des Clips ein Lösen des Clips von dem Eingriffsabschnitt der Feder bewirkt.
Computer nach Anspruch 22, wobei der Kühlkörper mindestens ein Loch umfasst, das zur Aufnahme des Bolzens konfiguriert ist, und wobei sich der Bolzen durch das mindestens eine Loch im Kühlkörper erstreckt.
Computer nach Anspruch 21, wobei der Bolzen zwei Nockenstößel umfasst, die sich jeweils in einem Winkel von 90 Grad zur Mutterachse erstrecken und einander gegenüberliegend angeordnet sind, und wobei die Nockenstößel die Enden eines Querstiftes umfassen, der in einem Loch im Bolzen installiert ist.
Computer nach Anspruch 21, wobei der Kühlkörper die Komponente berührt, wenn die Mutter um mindestens 90 Grad im Uhrzeigersinn gedreht wird.
Verfahren zum Koppeln einer wärmeerzeugenden Komponente, die an einer Basis befestigt ist, mit einer Wärmesenke, wobei die Basis eine Feder und einen sich von der Feder erstreckenden Bolzen aufweist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: a) Koppeln einer drehbaren Mutter mit dem Kühlkörper, und wobei die drehbare Mutter eine Nockenfläche und eine Ausnehmung definiert, die sich entlang einer Mutterachse erstreckt, wobei sich die Ausnehmung in die drehbare Mutter hinein erstreckt; b) Erstrecken des proximalen Endabschnitts des Zapfens innerhalb der Ausnehmung der drehbaren Mutter und entlang der Mutterachse, wobei mindestens ein Nockenstößel auf der Nockenfläche der drehbaren Mutter positioniert ist; und c) Drehen der drehbaren Mutter relativ zum Bolzen; wobei die Drehung der Mutter bewirkt, dass der Kühlkörper in Richtung der Basis verschoben wird und der Kühlkörper die wärmeerzeugende Komponente mit einer Kontaktkraft berührt, wobei die Kontaktkraft mit einem Steifigkeitskoeffizienten der Feder in Beziehung steht.
Verfahren nach Anspruch 29, wobei ein Fuß einer der Wärmesenke zugeordneten Klammer in einen Eingriffsabschnitt der Feder eingreift, wodurch eine sekundäre Verriegelung bereitgestellt wird, die die Wärmesenke mit der an der Basis befestigten wärmeerzeugenden Komponente koppelt.