TW201214091A - Wedge lock for use with a single board computer, a single board computer, and method of assembling a computer system - Google Patents

Description

201214091 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本文所揭示之標的大致係關於一單板電腦之傳導冷卻， 且更特疋έ之係關於用於固定一單板電腦並且提供用於傳 • 導冷卻之一熱路徑的設備及方法。 . 【先前技術】 隨著電總成（諸如，電腦）變得越來越密集地填裝熱產生 組件（諸如，處理器、電晶體及/或二極體），組件變得越來 越可能過熱。此增加的過熱之概率促使此等總成之壽命減 ;及/或成為此等總成之可靠性及尺寸方面的一限制因 數。 通常可將機架安裝式電路板（諸如，可用於已知電總成 中的電路板）分類為一傳導冷卻式電路板或一對流冷卻式 電路板。許多已知的傳導冷卻式電路板包含定位於該電路 板之一表面上且與安裝（諸如，焊接）於該電路板上的組件 接觸之一金屬熱管理層。該熱管理層延伸至該電路板之邊 緣且提供經配置以接觸散熱器之傳導表面。該熱管理層係 安裝至該等散熱器以促進由該等組件所產生之過度的熱熱 傳導至該等散熱器。 ~ 因此，此等傳導冷卻式電路板僅提供用於消散由安裝於 該電路板上的組件所產生之熱的一單一熱路徑。例如，圖 1係一已知的傳導冷卻式單板電腦100之一示意圖。電腦 100包含相對於一側桿104而定位的一印刷電路板（PCB) 102,及一冷卻板1〇6。一楔形鎖108藉由向下誘發—力至 155753.doc 201214091 冷卻板106上而將電腦100固定於一環境（諸如，提供卡緣 之一系統或一機架）中。此向下力同樣係藉由冷卻板1〇6而 施加於PCB 102上。因而，楔形鎖1〇8固定電腦ι〇〇以抵抗 在§玄操作環境中可能遭遇到的衝擊及振動。由PCb 1 〇2所 產生之熱係藉由冷卻板106而傳導至側桿ι〇4及楔形鎖 108。接著該熱消散使得約三分之一的熱遵循通過楔形鎖 108的一熱路徑，及約三分之二的熱遵循通過側桿1〇4的一 熱路徑。因而，電腦100之該熱管理層具有一較低熱阻。 然而，如圖1所示，主熱路控之長度限制可自電腦丨〇〇消散 之熱的量。因此，需要一種用於增加可藉由一電腦使用傳 導冷卻而消散之熱的量之設備及方法。 【發明内容】 提供此[發明内容]以按一簡化形式引入概念之一選擇， 該等概念進一步描述於下文[實施方式]中^此[發明内容] 不意欲識別所主張之標的之關鍵特徵或本質特徵，亦不意 欲用作決定所主張之標的之範疇的輔助。 在一態樣中，提供一種與一單板電腦使用之楔形鎖。該 楔形鎖包含：-冷卻板，其係相對於一印刷電路板（pa) 而定位；-线裝置，其經組態以將該單板電腦固定於一 操作環境中；及-熱傳導板，其係、沿著該冷卻板之一頂面 及"亥夾緊裝置之-頂面而定位以促進該pCB之傳導冷卻。 在另一態樣中，提供-種單板㈣。該單板電腦包含一 印刷電路板θα)及經組態以將該單板電腦固定於一操作 環境中的-楔形鎖1楔形鎖包含：_冷卻板，其係相對 155753.doc • 4 · 201214091 於該PCB而定位；-夾緊裝置；及—熱傳導板，其係沿著 該冷卻板之一頂面及該爽緊裝置之一頂面而定位以促進該 單板電腦之傳導冷卻。 在另態樣中，提供一種組裝包含一單板電腦之一電腦 系統之方法，其中该單板電腦包含一印刷電路板（pCB)、 —冷卻板、相對於該冷卻板及一固持板而定位之一熱傳導 板，及一夾緊裝置《該方法包含：相對於該電腦系統之一 熱參考表面而定位該單板電腦；及調整該夾緊裝置以將該 單板電腦固定於該電腦系統中並且提供複數個熱路徑以促 進該單板電腦之傳導冷卻。 【實施方式】 可藉由結合附圖參考下列描述而更好地理解本文所描述 之實施例。 本文詳細描述促進將一楔形鎖設置於一冷卻板中作為夾 緊一印刷電路板（PCB)與一單板電腦之一構件的方法及設 備之例示性實施例。整合一楔形鎖之功能性需要較少的内 部空間以用於將該PCB夾緊於該單板電腦中。接著回收之 空間可用於增加被用來傳導熱使其遠離該PCB之材料量。 使用額外的傳導材料可促進該PCB之一操作溫度降低。此 外’本文所描述之方法及設備促進提供用於傳導由該PCB 所產生之熱使其遠離s亥PCB之一構件。使用藉由將該peg 夾緊於適當位置而彎曲之一導熱板可促進在操作期間傳導 額外量的熱使其遠離該PCB以降低該PCB之一操作溫度。 降低該PCB之操作溫度可促進增加該Pcb之一可用壽命及/ 155753.doc 201214091 或對該PCB更不需要執行維修。 圖2至圖4係一例示性整合式楔形鎖200之示意圖。具體 言之，圖2係楔形鎖200在一鬆弛或未夾緊之狀態中時的一 示意性部分橫截面圖；圖3係楔形鎖200在一夾緊狀態中時 的一示意性部分橫截面圖；及圖4係楔形鎖200沿著軸A-A(圖3中所示）之一示意性橫截面圖。在該例示性實施例 中，楔形鎖200係經組態以固定及/或穩定包含一印刷電路 板（PCB)202之一單板電腦（圖2至圖4中未展示）。此外，楔 形鎖200促進PCB 202及/或該單板電腦之傳導冷卻，如在 下文更詳細描述。在一些實施例中，楔形鎖200包含實現 額外的傳導冷卻之一側桿204。在其他實施例中，楔形鎖 200不包含側桿204。在該例示性實施例中，該單板電腦包 含一冷卻板206且楔形鎖200包含一熱傳導板208、一固持 板2 10及一夾緊裝置212。在一些實施例中，側桿204包含 經設定尺寸以接納PCB 202之至少一部分之一插入物214。 更具體言之，插入物214係經設定尺寸使得PCB 202之一底 面2 1 6之一部分係沿著插入物214之一頂面2 1 8而定位。此 外，PCB 202之一側面220係沿著插入物2 14之一側面222而 定位。PCB 202係沿著冷卻板206之一底面224之至少一部 分而耦合至冷卻板206，使得底面224係沿著或相對於PCB 202之一頂面226之至少一部分而定位。 在該例示性實施例中，熱傳導板208之一底面228係沿著 冷卻板206之一頂面230而定位。設置於冷卻板206之一端 234内的一通道232係經設定尺寸以接納夾緊裝置212，使 155753.doc 201214091 得底面228亦係沿著夾緊裝置212之一頂面幻6而定位。如 圖4所示，夾緊裝置212包含一第一鋸齒部238及一協作之 第二鋸齒部24(^第一鋸齒部238係相對於第二鋸齒部24〇 而定位，使得第一鋸齒部238之一頂面242與第二鋸齒部 240之一底面244對準。更具體言之，第一鋸齒部238之一 第一組齒246與第二鋸齒部24〇之一第二組齒248交錯。 如圖2及圖3所示’且為傳導熱使其遠離pcB 2〇2，一倒 裝晶片250係沿著頂面226之至少一部分而定位。此外，一 晶粒252係沿著倒裝晶片250之一頂面254之至少一部分而 疋位由PCB 202所產生之熱係透過倒裝晶片25〇及晶粒 252而傳遞（Channel)至冷卻板200。接著該熱係透過包含冷 卻板206及夾緊裝置212之一第一熱路徑256而傳遞。在一 二貫施例中，第一熱路徑256亦可包含側桿204。此外，在 該例示性實施例中，該熱亦係透過包含冷卻板206及熱傳 導板208之一第二熱路徑258而傳遞。如圖3所示，第二熱 路徑258具有比第一熱路徑256之一長度更短之一長度。在 實施例中，各熱路徑256及258消散由PCB 202及/或該單 板電腦所產生之約一半的熱。 在6亥例不性實施例中’楔形鎖200將該單板電腦固定於 才桑作系統（諸如，一機架）内。此外，模形鎖200藉由在該 操作系、、’充中的—熱參考表面（未展示）上產生一壓力以提供 低熱阻而促進該單板電腦及/或PCB 202之更大的傳導冷 卻。更且贈士 > 5之’固持板210係沿著熱傳導板208之一頂面 260之至少—卹八t、 々刀而定位，使得熱傳導板2〇8之一端262延 155753.doc 201214091 伸超過固持板210之一端264。如圖4所示，接著可^轉 螺絲266。藉由旋轉螺絲266而產生之杻矩在第—鋸齒邛 238上誘發一第一方向268的一力Fy。力引起第—組齒 246相對於第二組齒248以第一方向268移動。第_組齒 之移動在第二鋸齒部24〇上誘發一第二方向27〇的一力F ， 其中第二方向270垂直於第一方向261力匕使第二鋸齒部 240抵壓於熱傳導板2〇8之底面22卜如圖3所示，調整螺絲 266引起熱傳導板208之端262臀曲。因此’在各種實施例 中，熱傳導板208係由提供一高導熱率之至少一者以促進 傳導熱使其遠離PCB 202之一材料及提供一彈性行為之一 材料（諸如，銅鈹合金（CuBe))形成。然而，一般此 者應理解，可使用提供-高導熱率之任何合適材料。一彈 性行為提供抵抗力FW作用之-阻力，以促進將該單板電 腦固定於該操作環境中及/或促進提供—較低熱阻以用於 該單板電腦之傳導冷卻。此外，在一些實施例中，熱傳導 板期可包含複數㈣片（未展示），其中該㈣片之至少一 第一部分係由提供一高導熱率之一材料形成且該等塾片之 至少-第二部分係、由提供―彈性行為之—材料形成。 圖5至圖7係包含一楔形鎖（諸如，換形鎖200(圖2至圖4 中所示））之一例示性單板電腦3〇〇之視圖。具體言之，圖5 係單板電腦綱之-透視圖；圖6係當楔形鎖係在一鬆 他或未夹緊狀態t時的單板電腦3⑼之—側視圖；且圖％ 當模形鎖2_在—夾緊狀態中時的單板電腦之-側視 圖。單板電腦300包含一PCB(諸如，pcB 2〇2(圖2及圖^ 155753.doc 201214091 所示Μ-底盤引導件302。單板電腦300係藉由楼形鎖_ 而固定於一操作環境（諸如，一機架（未展示））中。如圖6所 示，當楔形鎖200係在一鬆弛或未夾緊狀態中時，第—鋸 齒部238與第二鋸齒部24〇對準。更具體言之，第一鋸齒部 238之頂面242完全與第二鋸齒部24〇之底面242對準。如圆 7所示，虽旋轉螺絲266時，在第一鋸齒部23 8上誘發一力 FY，使得第一鋸齒部238在對應於力Fy之第一方向268上移 動。第一鋸齒部238之移動引起第一組齒246相對於第二組 齒248同樣地移動，藉此在垂直於第一方向268之第二方向 270上引起一力Fz。因而，在第二鋸齒部24〇中誘發抵抗熱 傳導板208的力Fz。藉由將固持板21〇耦合至底盤引導件 3 0 2之一或多個緊固件3 〇 4而對抗力F z。力F z促進將單板電 腦300固定於一操作環境中以使其免受過度的衝擊力及/或 振動力。此外，力Fz在單板電腦300與該操作環境之一熱 參考表面（未展示）之間提供一局部化壓力，此促進產生一 低熱阻’藉此增加可自單板電腦300移除之熱的量。更具 體言之，熱係經由傳導通過第一熱路徑256及第二熱路徑 258(兩者均展示於圖2至圖4中）而移除。第一熱路徑256包 含冷卻板206及夹緊裝置212(圖2至圖4中所示）。在一些實 施例中’第一熱路徑256亦可包含侧桿2〇4(圖2及圖3中所 示）。第二熱路徑258包含冷卻板206及熱傳導板208。 圖8係繪示組裝包含一單板電腦（諸如，單板電腦3〇〇(圖 5至圖7中所示））之一電腦系統之一例示性方法之一流程圖 400。參考圖2至圖7 ’且在該例示性實施例中，單板電腦 155753.doc •9· 201214091 3 00包含PCB 202、冷卻板206、相對於冷卻板206及固持板 210而定位的熱傳導板208,及夾緊裝置212。 在該例示性實施例中，使單板電腦300相對於該電腦系 統之一熱參考表面而定位402。接著調整404夾緊裝置212 以固定單板電腦300。更具體言之，調整夾緊裝置212以將 單板電腦300固定至該熱參考表面。在一實施例中，調整 夾緊裝置212包含旋轉螺絲266使得第一鋸齒部238在第一 方向268上之移動將垂直於第一方向268之第二方向270上 的一力Fz施加於第二鋸齒部240上。力Fz將單板電腦3〇〇固 定於該電腦系統内以提供抵抗（例如）衝擊力及振動力之保 護。此外，調整夾緊裝置212以將力Fz施加於第二鋸齒部 240上可提供406包含冷卻板206及夾緊裝置212之第一熱路 徑256。此外，調整夾緊裝置212以將力匕施加於第二鋸齒 部240上可提供408包含冷卻板206及熱傳導板208之第二熱 路徑258。因而，提供第一熱路徑256及第二熱路徑258促 進單板電腦300之傳導冷卻》更具體言之，藉由調整夾緊 裝置212而在單板電腦300與該熱參考表面之間所產生之壓 力促成一較低熱阻，藉此實現單板電腦3〇〇之額外的傳導 冷卻。 此書面描述使用實例以揭示本發明（包含最好模式），且 亦使熟習此項技術者能夠實踐本發明（包含製造及使用任 何裝置或系統及執行任何併入之方法）。本發明之專利範 疇係由申請專利範圍而界定，且可包含熟習此項技術者可 瞭解之其他實例。若此等其他實施例具有相同於中請專利 155753.doc •10. 201214091 範圍之文字語言之結構元件或^此等其他實施例包含與申 請專利範圍之文字語言並無本質差異之等效結構元件，則 此等其他實施例意欲在申請專利範圍之範疇内。 【圖式簡單說明】 圖1係-已知的傳導冷卻式單板電腦之—示意性部分横 截面圖； 圖2係可與一單板電腦使用之一例示性 性部分橫截面圖； 圖3係圖2所示之該楔形鎖在一夾緊狀態中時的一示意性 部分橫截面圖； 圖4係圖2及圖3中所示之該傲开< 指# _ <邊禊形鎖之一不意性橫截面 圖； 圖5係包含圖2至圖4中所示 <邊禊形鎖之一例示性單板 電腦之一透視圖； 圖6係當該楔形鎖係在一鬆弛狀態中時圖5中所示之該單 板電腦之一側視圖； / 圖7係當該楔形鎖係在一夾緊狀態中時圖5及圖6中所示 之该單板電腦之一側視圖；及 圖8係繪示組裝圖5至圖7中所示之兮留雨 r所不之δ亥皁板電腦之一例示 性方法之一流程圖。 【主要元件符號說明】 100 單板電腦 102 印刷電路板 104 側桿 155753.doc -11· 201214091 106 冷卻板 108 楔形鎖 200 模形鎖 202 印刷電路板 204 側桿 206 冷卻板 208 熱傳導板 210 固持板 212 夾緊裝置 214 插入物 216 印刷電路板之底面 218 插入物之頂面 220 印刷電路板之側面 222 插入物之側面 224 冷卻板之底面 226 印刷電路板之頂面 228 熱傳導板之底面 230 冷卻板之頂面 232 通道 234 冷卻板之一端 236 夾緊裝置之頂面 238 第一鋸齒部 240 第二鋸齒部 242 第一鑛齒部之頂面 155753.doc -12- 201214091 244 第二鋸齒部之底面 246 鋸齒 248 鋸齒 250 倒裝晶片 252 晶粒 254 倒裝晶片之頂面 256 第一熱路徑 258 第二熱路徑 260 熱傳導板之頂面 262 熱傳導板之一端 264 固持板之一端 266 螺絲 268 第一方向 270 第二方向 300 早板電腦 302 底盤引導件 304 緊固件 FY 第一方向的力 Fz 第二方向的力 155753.doc ·】3·

Claims (1)

1. 201214091 七、申請專利範圍： 1. 一種與一單板電腦使用之楔形鎖，該楔形鎖包括： 一冷卻板，其係相對於一印刷電路板（PCB)而定位； 一爽緊裝置，其經組態以將該單板電腦固定於一操作 環境中；及 熱傳導板’其係沿著該冷卻板之一頂面及該夾緊裝 置之一頂面而定位以促進該PCB之傳導冷卻。 2. 如°青求項1之楔形鎖，其中該熱傳導板包括提供一高導 熱率之一材料。 3. 如凊求項1之楔形鎖，其中該熱傳導板包括複數個墊 片。 4.如吻求項丨之楔形鎖，其中該楔形鎖提供能夠將該所 產生之熱移除之—第—熱路徑，該第—熱路徑包含該冷 卻板及該夾緊裝置。 青求項4之楔形鎖，其中該楔形鎖提供能夠將該所 產生之熱移除之一第二熱路徑，該第二熱路徑包含該冷 部板及該熱傳導板。 6.如請求項5之楔形鎖，兮埜 八中。玄第一熱路徑具有比該第一 熱路徑之一長度更短之一長度。 7. 如請求項1之楔形 部及相對於該第一 8. 如请求項7之楔形 一第—方向上移動 該第—方向之一第 鎖，其中該夾緊裝置包括一第一鋸齒 蘇齒部而定位之-第二鑛齒部。 鎖’其中該第-鋸齒部係經組態以在 以便在該第二鋸齒部上誘發垂直於 二方向上的一力。 I55753.doc 201214091 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 如請求項8之楔形鎖’其中在該第二鋸齒部上誘發的該 第二方向上之該力係誘發於該熱傳導板上以將該單板電 腦固定於該操作環境中。 一種單板電腦，其包括： 一印刷電路板（PCB);及 楔形鎖，其經組態以將該單板電腦固定於一操作環 境中，該楔形鎖包括： 一冷卻板，其係相對於該PCB而定位； 一夾緊裝置；及 一熱傳導板，其係沿著該冷卻板之一頂面及該夾緊 裝置之一頂面而定位以促進該單板電腦之傳導冷卻。 如請求項10之單板電腦，其中該楔形鎖提供能夠使該 PCB所產生之熱經由傳導而逸出該單板電腦之一第一熱 路徑，該第一熱路徑包含該冷卻板及該夾緊裝置。 如請求項11之單板電腦，其中該楔形鎖提供能夠使該 PCB所產生之熱經由傳導而逸出該單板電腦之一第二熱 路徑，該第二熱路徑包含該冷卻板及該熱傳導板。 如請求項12之單板電腦，其中該第二熱路徑具有比該第 一熱路徑之一長度更短之一長度。 如請求項10之單板電腦，其中該夾緊裝置包括一第一鋸 齒部及相對於該第一鋸齒部而定位之一第二鋸齒部。 如請求項14之單板電腦，其中該第一鋸齒部係經組態以 在一第一方向上移動以在該第二鋸齒部上誘發垂直於該 第一方向之一第《—方向上的一力。 155753.doc -2 - 201214091 16. 如請求項15之單板電腦，其中在該第二錯齒部上誘發的 該第二方向上之該力係誘發於該熱傳導板上以將該單板 電腦固定於該操作環境中。 17. -種組裝包含—單板電腦之__電腦系統之方法，該單板 電腦包含-印刷電路板（PCB)、—冷卻板、相對於該冷 郃板及-固持板而定位之一熱傳導板，及—夾緊裝置， 該方法包括： 使該單板電腦相對於該電腦系統之一熱參考表面而定 位；及 調整錢緊裝置，以便將該單板電腦固定於該電腦系 統内及提供複數個熱路徑以促進該單板電腦之傳導冷 卻。 18. 如請求項17之方法’其中調整該夾緊裝置包括在一第一 方向上旋轉一螺絲使得該失緊農置之一第一鋸齒部在垂 直於該第-方向之一第二方向上將一力施加於該夾緊裝 置之一第二鋸齒部上。 19. 如β求項17之方法，其中使該單板電腦相對於—熱參考 表面而定位促進提供包含該冷卻板及該线裝置之1 一熱路徑。 20·如„月求項19之方法’其中使該單板電腦相對於一熱參考 表面而疋位進-步促進提供包含該冷卻板及該熱傳導板 之-第二熱路徑’該第二熱路徑具有比該第一熱路徑之 一長度更短之一長度。 155753.doc