TWI548327B - 與一單板電腦使用之楔形鎖及組裝一電腦系統之方法 - Google Patents

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Description

與一單板電腦使用之楔形鎖及組裝一電腦系統之方法
本文中所闡述之實施例大體而言係關於單板電腦，且更特定而言係關於在一操作環境中固定一單板電腦且提供該單板電腦之經增強傳導冷卻。
隨著電總成(諸如，電腦)變得越來越密集地填充有諸如處理器、積體電路、電晶體及其他電子組件等熱產生組件，組件過熱變得越來越有可能。此增加之過熱可能性有助於減小此等總成之壽命期及/或變成可靠性、可能之最大操作溫度及/或此等總成之大小等方面的一限制因素。
機架安裝式電路板(諸如，可在已知電總成中使用之彼等電路板)可通常分類為一傳導冷卻式電路板或一對流冷卻式電路板。至少某些已知傳導冷卻式電路板包含定位於電路板之一個表面上且與安裝(諸如，焊接)於電路板上之組件接觸之一冷卻板。一熱管理層在電路板之邊緣處延伸以提供經配置以接觸散熱片之傳導表面。更具體而言，該熱管理層係促成由組件所產生之熱量至散熱片之熱傳導之冷卻板的一部分。
諸多電路板用於諸如具有高衝擊、振動及/或熱量之環境等高應力環境中。此外，諸多此等電路板仍需要高可用性及可靠性。至少某些已知對流冷卻式電路板使用風扇或類似元件來將冷卻空氣吹至電路板上以移除熱量。然而，此等風扇可因衝擊及/或振動而擺動或者可類似於其他電組件而過熱。另外，風扇可收集灰塵及污垢，此使空氣輸出變小。至少某些已知傳導冷卻式電路板使用楔形鎖在一操作環境中固定電路板且傳導熱量遠離電路板。然而，至少某些已知楔形鎖具有與熱管理層及/或操作環境之一熱參考表面的小接觸表面積，該熱參考表面將熱量集中至增加熱阻之一窄熱路徑中，藉此使此等楔形鎖在傳導熱量遠離電路板方面效率低下。
在一個態樣中，一種與一單板電腦使用之楔形鎖包含：一第一部分，其經組態以在一第一方向上移動；及一第二部分，其經組態以回應於該第一部分之該移動而在複數個方向上移動且促成在一操作環境中固定該單板電腦且促成該單板電腦之傳導冷卻。
在另一態樣中，一種單板電腦包含：一印刷電路板(PCB)；一冷卻板，其相對於該PCB而定位；及一楔形鎖，其經組態以在一操作環境中固定該單板電腦。該楔形鎖包含：一第一部分，其經組態以在一第一方向上移動；及一第二部分，其經組態以回應於該第一部分之該移動而在複數個方向上移動且促成該單板電腦之傳導冷卻。
在另一態樣中，提供一種用於組裝包含一單板電腦之一電腦系統之方法，其中該單板電腦包含具有一第一部分及一第二部分之一楔形鎖。該方法包含：相對於該電腦系統之一熱參考表面定位該單板電腦；及在一第一方向上調整該楔形鎖之該第一部分以在該楔形鎖之該第二部分上賦予致使該第二部分在複數個方向上移動之一力以將該單板電腦固定於該電腦系統內且促成該單板電腦之傳導冷卻。
本文中闡述供在提供傳導冷卻至一電子器件(諸如，一單板電腦)中使用之裝置之例示性實施例。本文中所闡述之實施例促成藉由增加提供遠離一電子器件之傳導性熱傳送且於一操作環境內固定該電子器件的一楔形鎖與一卡片導引件之間的一直接接觸之表面積來最佳化經由其傳送熱量遠離該電子器件之一或多個熱路徑之一區域。增加直接接觸之表面積亦藉由減小該電子器件及該卡片導引件之冷卻組件之一熱阻而促成最佳化遠離該電子器件之熱量傳送。
如本文中所使用，術語「熱量」可指代任何適合之熱量相關量測。舉例而言，可將「熱量」量測為(例如)以焦耳為單位之能量的一量。另一選擇係，可將「熱量」量測為在一單位時間內自一個表面傳送至另一表面(亦即，熱通量)且(例如)以瓦特表示之熱量的一量。上文之實例僅係例示性的，且因此並非意欲以任何方式限制術語「熱量」之定義及/或含義。
圖1係一傳導冷卻式單板電腦(未展示)之一例示性操作環境100之一部分俯視圖。在某些實施例中，操作環境100適合於可產生高位準之衝擊、振動及熱量之苛刻環境，諸如軍事、航空及/或鐵路環境。操作環境100包含複數個槽102，每一槽經定大小以在其中接納一各別單板電腦。每一槽102包含連接至操作環境100之一背板106之一或多個第一連接器104。此外，每一槽102包含複數個卡片導引件，諸如一第一卡片導引件108及與第一卡片導引件108相對之一第二卡片導引件110。第一卡片導引件108及第二卡片導引件110藉助於一熱參考表面及一楔形鎖表面而促成一單板電腦之傳導冷卻。舉例而言，如圖1中所示，第一卡片導引件108包含經由一熱路徑而促成傳導冷卻之一熱參考表面112且第二卡片導引件110包含經由另一熱路徑而促成傳導冷卻之一楔形鎖表面114。在一替代實施例中，第一卡片導引件108包含楔形鎖表面114且第二卡片導引件110包含熱參考表面112。在該例示性實施例中，單板電腦僅經由傳導冷卻且不經由空氣移動而冷卻。因此，在該例示性實施例中，藉由第一卡片導引件108及第二卡片導引件110經由熱參考表面112及楔形鎖表面114而將單板電腦所產生之全部熱量傳送至周圍環境或傳送至任何其他冷卻環境。然而，替代實施例可包含除傳導冷卻以外的冷卻單板電腦之其他方法。楔形鎖表面114進一步促成將一單板電腦固定於槽102內，如下文更詳細地闡述。
圖2係可與操作環境100(圖1中所示)使用之一例示性單板電腦200之一透視圖。在該例示性實施例中，電腦200包含一冷卻板202及定位於冷卻板202內之一印刷電路板(PCB)204。冷卻板202包含一第一側206及一相對第二側208。第一側206及第二側208各自包含促成將電腦200固定於操作環境100內之一楔形鎖(圖2中未展示)。更具體而言，該等楔形鎖使用第一卡片導引件108及第二卡片導引件110(圖1中所示)來促成將電腦200固定於一指定槽102(圖1中所示)內。此外，該等楔形鎖促成將PCB 204所產生之熱量自電腦200中傳送至第一卡片導引件108及第二卡片導引件110。在該例示性實施例中，冷卻板202亦包含一前端210及一相對後端212。第二連接器214係沿後端212提供且經組態以耦合至第一連接器104(圖1中所示)供在操作環境100與電腦200之間傳輸電力及資料信號中使用。
圖3係單板電腦200之一透視示意圖及可與電腦200使用之一例示性楔形鎖300之一部分分解圖。在該例示性實施例中，冷卻板202至少部分地沿電腦200之一頂表面216延伸。冷卻板202促成傳送熱量遠離PCB 204(圖2中所示)以維持電腦200之一所期望操作溫度。在該例示性實施例中，冷卻板202包含一端楔形部分218及一外邊緣表面220。此外，一熱管理層222至少部分地沿電腦200之一底表面224延伸。更具體而言，熱管理層222係經定位而與第一卡片導引件108及第二卡片導引件110(圖1中所示)之一內表面(未展示)接觸以促成將熱量傳送至第一卡片導引件108及第二卡片導引件110且傳送至周圍環境或其他冷卻環境中之冷卻板202的一部分。
在該例示性實施例中，楔形鎖300包含一第一部分302及一第二部分304。第一部分302包含一第一端306及一相對第二端308且靠近電腦200之前端210(圖2中所示)而定位。第一部分302可移動地耦合至冷卻板202且經組態以在一第一方向上(諸如，沿一第一軸310)移動。舉例而言，一或多個孔隙(未展示)係形成於第一部分302之一底表面(未展示)中且各自經定大小以在其中接納各別緊固機構312。另外，冷卻板202包含一或多個孔隙226，其各自定位於第一部分302之各別孔隙下方且經定大小以在其中接納一各別緊固機構312以促成將第一部分302耦合至冷卻板202。冷卻板202亦包含經定大小以插入至形成於第一部分302之底表面中之一開口(未展示)中之一滑塊部分228。滑塊部分228促成限制第一部分302在第一方向上之移動之一量。第一部分302之第一端306包含形成於其中之一開口314。開口314經定大小以在其中接納一螺釘316。第一部分302歸因於當螺釘316繞第一軸310旋轉時在第一部分302上誘發之一力而在第一方向上移動。第一部分302之第二端308亦包含一開口(未展示)，其經定大小以在其中接納一第一護銷318以促成將第二部分304固定於楔形鎖300內。
在該例示性實施例中，第二部分304包含一第一端320及一相對第二端322以及界定於其之間的一主體324。第一端320至少部分地與第一部分302之第二端308齊平地接觸。此外，第二端308及第一端320各自以相同角度形成。一開口326界定於第一端320中且經定大小以在其中接納第一護銷318。開口326經定形狀以導引第二部分304之移動，如下文更詳細地闡述。第二端322亦包含經定大小以接納一第二護銷330之一開口328。第二護銷330亦插入至端楔形部分218中以類似地導引第二部分304之移動。第二部分304之一底表面332至少部分地與外邊緣表面220齊平地接觸以促成將PCB 204所產生之熱量傳送至第二部分304。
圖4係單板電腦200之一透視示意圖且圖5係電腦200之第二側208之一側視示意圖。具體而言，圖4及圖5圖解說明楔形鎖300之一第一或靜止位置，其中螺釘316尚未繞第一軸310旋轉。如圖4及圖5中所示，第一部分第二端308及第二部分第一端320實質上係齊平的。第二部分第二端322相對於端楔形部分218而定位使得在其之間界定一間隙。另外，底表面332及外邊緣表面220(圖3中展示兩者)實質上係齊平的。
圖6係單板電腦200之一透視示意圖且圖7係電腦200之第二側208之一側視示意圖。具體而言，圖6及圖7圖解說明楔形鎖300之一第二或夾緊位置，其中螺釘316已藉由一力矩My而繞第一軸310旋轉。螺釘316繞第一軸310旋轉致使第一部分302藉助一第一力Fy而在第一方向上移動且在第二部分304上誘發一第二力Fz。在該例示性實施例中，第二力Fz係沿垂直於第一軸310之一第二軸334之一夾緊力。舉例而言，第二力Fz係包含複數個分量(諸如，沿第一軸310之一第一分量、沿第二軸334之一第二分量及沿第三軸336之一第三分量)之一力向量。該等分量之總和產生第二力Fz之一量值及第二力Fz之一方向。此外，第二力Fz致使第二部分304在複數個方向上移動，包含歸因於第一力向量分量而沿第一軸310在第一方向上移動、歸因於第二力向量分量而沿第二軸334在一第二方向上移動及歸因於第 三力向量分量而沿垂直於第一軸310及第二軸334之一第三軸336在一第三方向上移動。
具體而言，第一部分302之移動致使第二部分304沿第一軸310在第一方向上移動。此外，歸因於第一部分第二端308與第二部分第一端320之相對斜角形狀且類似地歸因於第二部分第二端322與端楔形部分218之相對斜角形狀，第一部分302之移動致使第二部分304沿第二軸334在第二方向上移動。此外，第二端322相對於端楔形部分218移動以減小其之間的間隙以使得在某些實施例中，第二端322之至少一部分實質上與端楔形部分218之至少一部分齊平。第二部分304在第二方向上之移動亦係歸因於底表面332(圖3中所示)與外邊緣表面220之相對斜角形狀。此外，第二部分沿第三軸336在第三方向上之移動係歸因於底表面332與外邊緣220之相對斜角形狀。
在該例示性實施例中，單板電腦200，且更具體而言楔形鎖300提供多個熱路徑以用於遠離PCB 204(圖2中所示)將熱量傳導至第一卡片導引件108(圖1中所示)及第二卡片導引件110。一第一熱路徑338包含冷卻板202及第二部分304。一第二熱路徑340僅包含冷卻板202。使第二部分304能夠直接接觸第二卡片導引件110直接提供楔形鎖300與第二卡片導引件110之間之接觸的一較大表面積以促成增強遠離PCB 204之熱量傳送。此外，第二部分主體324之大體三角形形狀提供冷卻板202與熱管理層222之間之一最佳化斷面面積(諸如，一增加之斷面面積)，藉此增強遠離PCB 204之熱量傳送。此等因素中之每一者亦最佳化(諸如，減小)電腦200及楔形鎖300之熱阻，此進一步增強遠離PCB 204之熱量傳送。
上文詳細闡述了供在傳導冷卻一單板電腦中使用之裝置之例示性實施例。該等裝置並不限於本文中所闡述之特定實施例，而是該等方法之操作及/或該系統及/或裝置之組件可與本文中所闡述之其他操作及/或組件獨立地且單獨地利用。此外，所闡述之操作及/或組件亦可與其他系統、方法及/或裝置組合地界定或使用且並不限於僅與如本文中所闡述之系統、方法及儲存媒體一起實踐。
除非另有說明，否則本文中所圖解說明及闡述之本發明之實施例中之操作的執行或實施次序係無關緊要的。亦即，除非另有說明，否則可按任何次序執行該等操作且本發明之實施例可包含本文中所揭示之操作以外之額外操作或比本文中所揭示之操作少的操作。舉例而言，預期在一特定操作之前、與其同時或者在其之後執行或實施另一操作屬於本發明之態樣之範疇內。
在介紹本發明之態樣之元件或其實施例時，「一(a)」、「一(an)」、「該(the)」及「該(said)」等冠詞意欲意指存在一或多個元件。術語「包括」、「包含」及「具有」意欲係為包含性的且意指可存在除所列舉元件以外的額外元件。本書面闡述使用實例來揭示本發明(包含最佳模式)且亦使得任何熟習此項技術者皆能夠實踐本發明，包含製作及使用任何器件或系統及執行任何所併入之方法。本發明之可取得專利權之範疇由申請專利範圍界定且可包含熟習此項技術者所構想出之其他實例。若此等其他實例具有與本申請專利範圍之字面語言相同之結構性元件或若此等其他實例包含與本申請專利範圍之字面語言無實質不同之等效結構性元件，則該等實例意欲屬於本申請專利範圍之範疇內。
100．．．操作環境
102．．．槽
104．．．第一連接器
106．．．背板
108．．．第一卡片導引件
110．．．第二卡片導引件
112．．．熱參考表面
114．．．楔形鎖表面
200．．．單板電腦
202．．．冷卻板
204．．．印刷電路板(PCB)
206．．．第一側
208．．．第二側
210．．．前端
212．．．後端
214．．．第二連接器
216．．．頂表面
218．．．端楔形部分
220．．．外邊緣表面
222．．．熱管理層
224．．．底表面
226．．．孔隙
228．．．滑塊部分
300．．．楔形鎖
302．．．第一部分
304．．．第二部分
306．．．第一部分第一端
308．．．第一部分第二端
310．．．第一軸
312．．．緊固機構
314．．．開口
316．．．螺釘
318．．．第一護銷
320．．．第二部分第一端
322．．．第二部分第二端
324．．．第二部分主體
326．．．開口
328．．．開口
330．．．第二護銷
332．．．底表面
334．．．第二軸
336．．．第三軸
338．．．第一熱路徑
340．．．第二熱路徑
Fy．．．第一力
Fz．．．第二力
My．．．力矩
圖1係一傳導冷卻式單板電腦之一例示性操作環境之一部分俯視圖。
圖2係可與圖1中所示之操作環境使用之一例示性單板電腦之一透視圖。
圖3係圖2中所示之單板電腦之一透視示意圖及可與單板電腦使用之一例示性楔形鎖之一部分分解圖。
圖4係當圖3中所示之楔形鎖處於一第一位置中時圖2中所示之單板電腦之一透視示意圖。
圖5係當圖3中所示之楔形鎖處於一第一位置中時圖2中所示之單板電腦之一第二側的一側視示意圖。
圖6係當圖3中所示之楔形鎖處於一第二位置中時圖2中所示之單板電腦之一透視示意圖。
圖7係當圖3中所示之楔形鎖處於一第二位置中時圖2中所示之單板電腦之一第二側的一側視示意圖。
112．．．熱參考表面
216．．．頂表面
224．．．底表面
300．．．楔形鎖
304．．．第二部分

Claims (20)

  1. 一種與一單板電腦使用之楔形鎖，該楔形鎖包括：一第一部分，其具有一第一端及一第二端，其中該第一部分可在一第一方向上移動；一第二部分，其具有一第一端及一第二端，該第二部分第一端至少部分地接觸該第一部分第二端，其中該第二部分可回應於該第一部分之該移動及該第一部分與該第二部分之間的一楔形介面而在一與該第一方向正交之第二方向上移動；一冷卻板，其具有一端楔形部分，該端楔形部分至少部分地接觸該第二部分第二端，其中回應於該第二部分之移動及該第二部分與該冷卻板之間的一楔形介面，該第二部分進一步在一垂直於該第一及第二方向之第三方向上移動，其中該第二部分之移動促成在一操作環境中固定該單板電腦及該單板電腦之傳導冷卻。
  2. 如請求項1之楔形鎖，其中該第一端界定一開口，該開口經定大小以在其中接納一緊固機構以致使該第一部分在該第一方向上移動。
  3. 如請求項2之楔形鎖，其中該第一部分之該移動在該第二部分上誘發一力，該力包含致使該第二部分在該第一方向上移動之一第一力向量分量。
  4. 如請求項3之楔形鎖，其中在該第二部分上所誘發之該力進一步包含致使該第二部分在垂直於該第一方向及該第二方向之該第三方向上移動之一第二力向量分量。
  5. 如請求項4之楔形鎖，其中該力之該第二力向量分量致使該第二部分在該第二方向上移動以使得該第二部分第二端至少部分地接觸該端楔形部分，在該第二部分上所誘發之該力進一步包含致使該第二部分在垂直於該第一方向及該第二方向之該第三方向上移動之一第三力向量分量。
  6. 如請求項5之楔形鎖，其中該冷卻板進一步包含一外邊緣表面，該第二部分進一步包括至少部分地接觸該外邊緣表面之一底表面，在該第二部分上所誘發之該力之該第三力向量分量致使該第二部分沿該外邊緣表面在該第三方向上移動。
  7. 如請求項6之楔形鎖，其中該第二部分在該第三方向上之該移動促成將該單板電腦固定於該操作環境中。
  8. 一種單板電腦，其包括：一印刷電路板(PCB)；一冷卻板，其相對於該PCB而定位；及一楔形鎖，其經組態以在一操作環境中固定該單板電腦，該楔形鎖包括：一第一部分，其可在一第一方向上移動；及一第二部分，其鄰近於該第一部分及該冷卻板，其中該第二部分可回應於(i)該第一部分之該移動及(ii)該第一部分之形狀而在一第二方向上移動，且其中回應於(i)該第二部分之移動及(ii)該冷卻板之形狀，該第二部分進一步在一垂直於該第一及第二方向之第三 方向上移動。
  9. 如請求項8之單板電腦，其中該楔形鎖提供使得能夠移除該PCB所產生之熱量之一第一熱路徑，該第一熱路徑包含該冷卻板及該第二部分。
  10. 如請求項9之單板電腦，其中該楔形鎖提供使得能夠移除該PCB所產生之熱量之一第二熱路徑，該第二熱路徑包含該冷卻板。
  11. 如請求項8之單板電腦，其中該第一部分可在該第一方向上移動以在該第二部分上誘發一力，該力包含致使該第二部分在該第一方向上移動之一第一力向量分量。
  12. 如請求項11之單板電腦，其中該第二部分包括一第一端及一第二端，該第一端至少部分地接觸該第一部分，在該第二部分上所誘發之該力進一步包含致使該第二部分在垂直於該第一方向之該第二方向上移動之一第二力向量分量。
  13. 如請求項12之單板電腦，其中該冷卻板包括一端楔形部分，該力之該第二力向量分量致使該第二部分在該第二方向上移動以使得該第二部分第二端至少部分地接觸該端楔形部分，在該第二部分上所誘發之該力進一步包含致使該第二部分在垂直於該第一方向及該第二方向之該第三方向上移動之一第三力向量分量。
  14. 如請求項13之單板電腦，其中該冷卻板進一步包括一外邊緣表面，該第二部分進一步包括至少部分地接觸該外邊緣表面之一底表面，在該第二部分上所誘發之該力之 該第三力向量分量致使該第二部分沿該外邊緣表面在該第三方向上移動。
  15. 如請求項14之單板電腦，其中該第二部分在該第三方向上之該移動促成將該單板電腦固定於該操作環境中。
  16. 一種組裝包含一單板電腦之一電腦系統之方法，該單板電腦包含具有一第一部分及一第二部分之一楔形鎖，該方法包括：相對於該電腦系統之一熱參考表面定位該單板電腦；及在一第一方向上調整該楔形鎖之該第一部分以將該楔形鎖之該第二部分楔入一第二方向，其中該第二部分透過一冷卻板進一步楔入一第三方向，其中該第三方向垂直於該第一及第二方向，且其中該第二部分之移動將該單板電腦固定於該電腦系統內以促成該單板電腦之傳導冷卻。
  17. 如請求項16之方法，其中調整該第一部分包括繞在該第一方向上延伸之一第一軸旋轉一螺釘以使得該第一部分將該力賦予該第二部分上，該力包含致使該第二部分在該第一方向上移動之一第一力向量分量。
  18. 如請求項17之方法，其中調整該第一部分包括繞在該第一方向上延伸之一第一軸旋轉一螺釘以使得該第一部分將該力賦予該第二部分上，該力進一步包含致使該第二部分在垂直於該第一方向之該第二方向上移動之一第二力向量分量。
  19. 如請求項18之方法，其中調整該第一部分進一步包括繞 該第一軸旋轉該螺釘以使得該第一部分將該力賦予該第二部分上，該力進一步包含致使該第二部分在垂直於該第一方向及該第二方向之一第三方向上移動之一第三力向量分量。
  20. 如請求項16之方法，其中該單板電腦進一步包含一冷卻板，該相對於一熱參考表面定位該單板電腦促成提供包含該冷卻板及該楔形鎖之該第二部分之一第一熱路徑以及僅包含該冷卻板之一第二熱路徑。
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