TWI564535B - 快速拆卸式之散熱連接裝置 - Google Patents

Description

快速拆卸式之散熱連接裝置

本發明係關於一種散熱連接裝置，特別係關於可快速拆卸式之散熱連結裝置。

網路科技發達世代，網路資料量日益龐大，資料格式亦多元，傳統伺服器或計算設備已無法達到高效能之需求，為因應龐大資料的運算及儲存空間，伺服器或計算設備已走向高規格之機架式設備，可容納多類形之電子元件，如電路板或記憶體等，以提高儲存空間及運算速度。

機架式設備優點在於，能以有限空間中，集成眾多電子元件，然而，缺點在於，於執行過程中必會產生大量熱能，倘若散熱效果不佳，反而會降低機架式設備之效率，嚴重地，可能會造成當機，而中斷網路資料傳輸。除此之外，軍方武器設備亦採用機架式設備。

為冷卻機架式設備內印刷電路板(PCB)上各晶片產生之熱能，因而發展出細長條之散熱連接裝置，然而，習知技術中乃透過旋轉一長螺桿以將數個梯形的斜面間相互擠壓，將散熱連接器緊密嵌入至冷板(cold wall)的插槽內，以鎖固PCB，惟此等連接器在填補PCB板與插槽之另一側槽壁所形成的空間時，形成許多空隙段落，使PCB板的熱量不易通過。因而此等固定件雖能提供充分緊固力以抵抗高頻率震動，但未能提供充分的散熱效果。

為解決習知技術存在之問題，亟需一種能可快速裝卸且散熱效果極佳之散熱連接裝置，同時，散熱連接裝置亦具備緊固力，以達到防脫落之功效。

本發明之目的係改善電子設備之散熱效果，特別係應用於機架式電子設備之散熱連接裝置，除可縮短裝卸時間，亦可達到良好散熱效果，同時有效減少散熱裝置之體積。

為達上述目的，本發明係提供一種快速拆卸式之散熱連接裝置，其包含一散熱連接器與一安裝工具。該散熱連接器為一固定件，該安裝工具為一夾持件。該固定件具有一第一楔形件、一第二楔形件及一第三楔形件。在安裝狀態時該三楔形件之相對斜面彼此貼合，使該三楔形件組合成長條型的固定件結構，得以填補PCB板與插槽之另一側槽壁所形成的空間，而無空隙段落存在，使該固定件本身成為有效的導熱途徑。該第一楔形件外端具有一第一榫槽；該第二楔形件耦接於該第一楔形件內端；該第三楔形件耦接於該第二楔形件內端，該第三楔形件內端具有一第二榫槽。該夾持件具有一長軸，該長軸下側夾持該固定件，該夾持件更具有一螺孔、一推動部、一第一雙凸榫頭、一第二雙凸榫頭及一第四榫槽。該螺孔以供一螺桿穿設。該推動部耦接於該夾持件，該推動部具有一第三榫槽。該第一雙凸榫頭具有一第一凸肋及一第二凸肋，該第一凸肋榫接於該第三榫槽內，第二凸肋榫接於該第一榫槽內。該第二雙凸榫頭具有一第三凸肋及一第四凸肋，該第三凸肋榫接於該第三楔形件之該第二榫槽，第四凸肋榫接於該夾持件之第四榫槽內。

該推動部更具有一通孔，以供放置一定位件。該第二楔形件之背面具有一長形薄凹槽，用以嵌入一薄型熱管。該雙凸榫頭與該榫槽係為鳩尾榫。該夾持件在完成安裝後即可與固定件分離並移出。

於本發明之一些實施例中，第一楔形件上方具有一第一凹槽，該第二楔形件上方具有一第二凹槽，該第三楔形件上方具有一第三凹槽，該夾持件之長軸下方具有至少三個第四凹槽，其對應於該第一、二、三凹槽，其中一感磁金屬片嵌入至該第一、二、三凹槽內，各有一磁鐵片嵌入至該等第四凹槽內，藉由磁力將第一楔形件、第二楔形件、第三楔形件與夾持件相互耦合。

為達上述之另一目的，本發明提供另一種快速拆卸式之散熱連接裝置，包含一散熱連接器與一安裝工具。該散熱連接器為一固定件，該安裝工具為一夾持件。該固定件具有一第一楔形件及一第二楔形件。在安裝狀態時該兩楔形件之相對斜面彼此貼合，使該兩楔形件組合成長條型的固定件結構，得以填補PCB板與插槽之另一側槽壁所形成的空間，而無空隙段落存在，使該固定件本身成為有效的導熱途徑。該第一楔形件外端具有一第一榫槽，該第二楔形件耦接於該第一楔形件內端，該第二楔形件內端具有一第二榫槽。該夾持件具有一長軸，該長軸下側夾持該固定件，該夾持件更具有一螺孔、一推動部、 一第一雙凸榫頭一第二雙凸榫頭及一第四榫槽。該螺孔以供一螺桿穿設。該推動部耦接於該夾持件，該推動部具有一第三榫槽。該第一雙凸榫頭具有一第一凸肋及一第二凸肋，該第一凸肋榫接於該第三榫槽內，第二凸肋榫接於該第一榫槽內。該第二雙凸榫頭具有一第三凸肋及一第四凸肋，該第三凸肋榫接於該第二楔形件之該第二榫槽，第四凸肋榫接於該夾持件之第四榫槽內。

根據上述之另一目的，該推動部更具有一通孔，以供放置一定位件。該第二楔形件之背面具有一長形薄凹槽，用以嵌入一薄型熱管。該雙凸榫頭與該榫槽係為鳩尾榫。該夾持件在完成安裝後即可與固定件分離並移出。

根據上述之另一目的，第一楔形件上方具有一第一凹槽，該第二楔形件上方具有一第二凹槽，該夾持件之長軸下方具有至少兩個第三凹槽，其對應於該第一、二凹槽，其中一感磁金屬片嵌入至該第一、二凹槽內，各有一磁鐵片嵌入至該兩個第三凹槽內。

100‧‧‧散熱連接裝置

102‧‧‧夾持件

1024‧‧‧推動部

1024a‧‧‧通孔

1026‧‧‧第一雙凸榫頭

1026a‧‧‧第一凸肋

1026b‧‧‧第二凸肋

1028‧‧‧第二雙凸榫頭

104‧‧‧固定件

1042‧‧‧第一楔形件

1042a‧‧‧垂直榫槽

1042c‧‧‧矩形槽

1042d‧‧‧凹槽

1044‧‧‧第二楔形件

1044c‧‧‧長形槽

1044d‧‧‧凹槽

1046‧‧‧第三楔形件

1046a‧‧‧垂直榫槽

2042d‧‧‧凹槽

2044‧‧‧第二楔形件

2044a‧‧‧垂直榫槽

2044d‧‧‧凹槽

20‧‧‧冷板

22‧‧‧PCB

24‧‧‧插槽

30‧‧‧螺桿(或螺栓)

32‧‧‧定位件

40‧‧‧磁鐵片

42‧‧‧感磁金屬片

50‧‧‧熱管

60‧‧‧握把

70‧‧‧動力機械

72‧‧‧旋轉柄

X‧‧‧長軸

2026‧‧‧第一雙凸榫頭

2026a‧‧‧第一凸肋

2026b‧‧‧第二凸肋

第一圖係根據本發明實施例顯示快速拆卸式之散熱連接裝置之組合側視圖。

第二圖係根據本發明實施例顯示快速拆卸式之散熱連接裝置與PCB組合示意圖。

第三A圖係根據本發明實施例顯示固定件與夾持件之分解示意圖。

第三B圖係顯示第三A圖之局部放大示意圖。

第四A圖係根據本發明實施例顯示固定件之前視圖。

第四B圖係根據本發明實施例顯示固定件之後視圖。

第五A~五C圖係根據本發明實施例顯示散熱連接裝置之安裝步驟示意圖。

第六A~六C圖係根據本發明實施例顯示散熱連接裝置之拆卸步驟示意圖。

第七圖根據本發明之另一實施例顯示快速拆卸式之散熱連接裝置。

第八圖係根據本發明實施例顯示夾持件加裝握把與動力機械之示意圖。

藉由參考下列詳細敘述，將可以更快地瞭解上述觀點以及本發明之優點，並且藉由下面的描述以及附加圖式，更容易了解本發明之精神。

本發明將以較佳之實施例及觀點加以詳細敘述。下列描述提供本 發明特定的施行細節，俾使閱者徹底瞭解這些實施例之實行方式。然該領域之熟習技藝者須瞭解本發明亦可在不具備這些細節之條件下實行。此外，文中不會對一些已熟知之結構或功能或是作細節描述，以避免各種實施例間不必要相關描述之混淆，以下描述中使用之術語將以最廣義的合理方式解釋，即使其與本發明某特定實施例之細節描述一起使用。

第一圖係根據本發明最佳實施例顯示快速拆卸式之散熱連接裝置之組合側視圖。快速拆卸式之散熱連接裝置(以下簡稱該裝置100)係由一固定件104及一夾持件102所組成。該裝置100係裝設於具有複數個插槽24之冷板20上，PCB(印刷電路板)22和該裝置100相互平行而卡設於插槽24內，亦即，PCB 22之一側與插槽24內壁相接觸，另一側與該裝置100一側相接觸，如第二圖所示。本發明裝置100可增加該裝置100與PCB 22接觸之表面積，增加散熱面積，以提高散熱效率。本發明更適用於高頻率震動且高溫之工作環境，例如軍事科技設備或航空設備等，由於該裝置100具有牢固之鎖緊力，致使電子設備處於高頻率震動狀態下，該裝置100不易脫落，同時亦能達到散熱之功效。該裝置100係由導熱佳之金屬材質所製成，固定件104與夾持件102之金屬材質可為相同，亦可為不同。於一實施例中，固定件104係由銅金屬、鋁合金、鈦合金、或鎂合金製成之實心元件，有助於散熱，夾持件102係由高硬度之鋁合金、鈦合金、鐵金屬或不鏽鋼製成，但並不以此為限。

第三A圖係根據本發明之實施例顯示夾持件102與固定件104之分解示意圖，第三B圖係顯示第三A圖之局部放大示意圖。夾持件102大致上為平置倒U字型，夾持件102長軸X下側用以容置並夾持固定件104。夾持件102外端具有一螺孔(未顯示於圖中)，以供螺桿(或螺栓)30穿設。夾持件102長軸X下方具有一推動部1024，推動部1024一端具有一水平榫槽1024b，用以與第一雙凸榫頭1026外端(圖式左側)之第一凸肋1026a相連接，第一雙凸榫頭1026內端(圖式右側)之第二凸肋1026b則與第一楔形件1042之垂直榫槽1042a相連接。夾持件102尾端內側壁上更具有一水平榫槽(如水平榫槽1024b所示)與第二雙凸榫頭1028之第四凸肋(如第一凸肋1026a所示)榫接，第二雙凸榫頭1028之第三凸肋(如第二凸肋1026b所示)與固定件104第三楔形件1046之垂直榫槽1046a相連接。於最佳實施例中，上述相匹配之榫頭與榫槽之組合為鳩尾榫形狀，但不限於此，形狀可依實際需求而更動。

推動部1024中央具有一通孔1024a，其為一矩形通孔，但並不以此為限。矩形通孔1024a以供放置一定位件32，本領域具有通常知識者應當理解，定位件32應與螺桿(或螺栓)30相匹配，可為一螺母(如第三A圖所示)或插銷(未圖示)，故在此不加以贅述定位件32與螺桿(螺栓)30之說明。夾持件102外端及推動部1024各自具有穿孔，兩穿孔相互對齊，以供一螺桿(或螺栓)30自夾持件102外側穿設，貫穿上述兩穿孔及並與定位件32匹配，致使螺桿(或螺栓)30達到推動部1024內。當使用者利用一旋轉工具，於螺桿(或螺栓)30頭端施加一旋轉力，以轉動螺桿(或螺栓)30而帶動推動部1024與第一雙凸榫頭1026，由於第一雙凸榫頭1026之第二凸肋1026b與第一楔形件1042之垂直榫槽1042a耦接，推動力可向前推擠致使固定部104之三個楔形件1042、1044、及1046相互緊貼，進而將PCB鎖固於插槽24內。固定件104將於下文詳細描述。

第四A及四B圖分別為本發明之實施例固定件104之前視圖及後視圖。固定件104係由第一楔形件1042、第二楔形件1044及第三楔形件1046所組成。第一楔形件1042一端為一垂直榫槽1042a，用以榫接第一雙凸榫頭1026之第二凸肋1026b。第二楔形件1044之長矩形平面與PCB 22接觸。於實施例中，當第二楔形件1044可為等邊三角體或為頂部平面甚窄的梯形體時，可提高第一楔形件1042斜面及第三楔形件1046斜面與第二楔形件1044兩斜面之接觸面積，增加導熱途徑。此外，固定件104包含之三個楔形件的表面可磨平並鍍上一軟金屬薄層，如鎳層，可降低接觸界面在安裝狀態的接觸熱阻。參閱第四A圖，三個楔形件1042-1046與夾持件102相鄰之平面上，各具有一凹槽1042d,1044d,1046d，其用以嵌入感磁金屬片42，應當理解，夾持件102之X軸下方亦應具有凹槽(如第三A圖所示)，並嵌入/置入磁鐵片40，以與相對應之凹槽1042d,1044d,1046d內的感磁金屬片42相吸引，藉由磁力以將三個楔形件1042-1046與夾持件102之X軸藉磁力相互耦合，保持一體性而不致散落。本領域之通常知識者應當理解，各凹槽及與其相對應之另一凹槽所嵌入之磁鐵片和感磁金屬片得視實際需求以任意對調；更可藉由其他接合方式以將相異面相互耦合，不限於磁力。

於一實施例中，第三楔形件1046更具有一垂直榫槽1046a，用以與夾持件102之第二雙凸榫頭1028之第三凸肋榫接，如第三A圖所示。藉由 第一楔形件1042外端經第一雙凸榫頭1026與推動部1024之水平榫槽1024b卡合，再藉由第三楔形件1046內端之榫槽1046a，經第二雙凸榫頭1028與固定件104內端之水平榫槽卡合，並藉由磁力相吸之原理，即可將夾持件102和固定件104組合為一體。

參閱第五A-五C圖，該圖係顯示該裝置100安裝於冷板20插槽24內之步驟示意圖。於一實施例中，首先，用夾持件102夾固固定件104兩端，亦即夾持件102與第一、二、三楔形件1042-1046相互耦合為一體，如第五A圖所示。接續，夾持件102與固定件104順著冷板20插槽24插設於PCB 22底端旁側，再利用旋轉工具，將螺桿(或螺栓)30以順時針方向旋轉，使推動部1024及第一雙凸榫頭1026沿插槽24向前推動，推擠第一楔形件1042、第二楔形件1044及第三楔形件1046相互緊貼，進而將PCB鎖固於插槽24中，如第五B圖所示。最後，確認固定件104已鎖固於冷板20插槽24內後，即可將夾持件102自固定件104上方垂直取出。完成固定件104之安裝後，夾持件102即可與固定件104分離並移出，完成該裝置100之安裝，如第五C圖所示。

參閱第六A-六C圖，該圖係顯示該裝置100自冷板20插槽24內拆卸取出之步驟示意圖。於一實施例中，首先將夾持件102垂直放置於固定件104上方(如箭頭方向所示)，並夾持固定件104兩端，將夾持件102之推動部1024與第一雙凸榫頭1026內端之第一凸肋1026a與固定件第一楔形件1042外端之垂直榫槽1042a重新耦合，並將夾持件102內端之第二雙凸榫頭1028之第三凸肋與固定件第三楔形件1046外端之垂直榫槽1046a重新耦合，如第六A圖所示。再利用旋轉工具，螺桿(或螺栓)30以逆時針方向旋轉，將固定件104與PCB 22相互緊貼狀態調整至鬆脫狀態，如第六B圖所示。最後，將該裝置100以橫向自冷板20插槽24脫離取出(如箭頭方向所示)，即完成該裝置100之拆卸，如第六C圖所示。

參閱第七圖，該圖係根據本發明第二實施例顯示固定件204與第一雙凸榫頭2026之組合示意圖。第二實施例除了固定件204不同於第一實施例外，其餘夾持件102與第一實施例相同，故第二實施例之夾持件102與固定件204的操作方式與第一實施例相似，可參閱第五A-五C圖及第六A-六C圖。於第二實施例中，固定件204係由第一楔形件2042及第二楔形件2044所組成。第一楔形件2042具有一垂直榫槽2042a，榫接於第一雙凸榫頭2026之第二凸肋 2026b，第二楔形件2044具有一垂直榫槽2044a，以與夾持件102之第二雙凸榫頭1028榫接。固定件204之兩個楔形件的表面可磨平並鍍上一軟金屬薄層，如鎳層，可降低接觸界面在安裝狀態的接觸熱阻。兩個楔形件2042-2044與夾持件102相鄰之平面上，各自具有凹槽2042d與2044d，其用以嵌入感磁金屬片42，應當理解，夾持件102之長軸X下方亦應具有凹槽(如第三A圖所示)，並嵌入/置入磁鐵片40，以與相對應之凹槽2042d及2044d內的感磁金屬片42相吸引，藉由磁力以將兩個楔形件2042-2044與夾持件102之X軸相互耦合。本領域之通常知識者應當理解，各凹槽及與其相對應之另一凹槽所嵌入之磁鐵片和感磁金屬片得視實際需求以任意對調。

第八圖顯示另一實施例，夾持件102外端具有一握把60，以便使用者握持該裝置100。握把下方空間可配置一手動裝卸機械構70，其由一貫穿夾持件102外端的向下突出段與握把60外端的向下突出段的螺桿30，及與螺桿30外端頭部連接於之旋轉柄72所組成，旋轉柄72可使螺桿作順時針或逆時針旋轉，以進行安裝或拆卸。此手動裝卸機構70可無需另外借助六角扳手即可快速安裝或拆卸該裝置100。

綜上所陳，本發明係提供可快速拆卸式之散熱連接裝置，其由固定件104及夾持件102所組成，夾持件102用以夾設固定件104，並導引至冷板20之插槽24內，俾使固定件104與PCB 22相接觸，再藉由旋轉工具於夾持件102一端施加壓力，俾使固定件104內部之各楔形件更加相互緊靠，以鎖固PCB 22，完成後，即可將夾持件102自固定件104上方垂直取出，僅固定件104鎖固於冷板20之插槽24內。據此，本發明藉由簡易幾何結構與實心導熱材料，增強連接裝置100之導熱效能，並提供充分緊固力以抵抗高頻率震動。總而言之，相較於習知技術而言，本發明能提高散熱連接裝置之散熱效能及降低製造成本。

文中未限定“凸肋”之形狀和方向，本領域通常知識者應當理解「凸肋」或「榫頭」形狀大小應當與「榫槽(或凹槽)」相匹配，故不在此加以贅述說明。本文所述之「凹槽」之形狀不限定於圓形，形狀及大小得依實際需求而有所變動。本文所述之“外端”或“頭端”意指於夾持件施加壓力之一端，以圖式為例，相當於第一圖之左側；反之，“內端”或“尾端”意指對應於施加壓力之另一端，相當於第一圖之右側。安裝該裝置於冷板插槽內時，係先將該裝置“內端” 導引至冷板插槽內，隨後，於“外端”施加壓力以鎖固固定件。

若文中有一元件“A”耦接(或耦合)至元件“B”，元件A可能直接耦接(或耦合)至B，亦或是經元件C間接地耦接(或耦合)至B。若說明書載明一元件、特徵、結構、程序或特性A會導致一元件、特徵、結構、程序或特性B，其表示A至少為B之一部分原因，亦或是表示有其他元件、特徵、結構、程序或特性協助造成B。在說明書中所提到的“可能”一詞，其元件、特徵、程序或特性不受限於說明書中；說明書中所提到的數量不受限於“一”或“一個”等詞。

本發明並未侷限在此處所描述之特定細節特徵。在本發明之精神與範疇下，與先前描述與圖式相關之許多不同的發明變更是可被允許的。因此，本發明將由下述之專利申請範圍來包含其所可能之修改變更，而非由上方描述來界定本發明之範疇。

100‧‧‧裝置

102‧‧‧夾持件

1024‧‧‧推動部

1024a‧‧‧通孔

1026‧‧‧第一雙凸榫頭

104‧‧‧固定件

30‧‧‧螺桿(或螺栓)

32‧‧‧定位件

X‧‧‧長軸

1028‧‧‧第二雙凸榫頭

Claims (14)

1. 一種快速拆卸式之散熱連接器，包含：一第一楔形件，其具有一第一榫槽；以及一第二楔形件，耦接於該第一楔形件，該第二楔形件包含一第二榫槽；其中該第一榫槽與該第二榫槽互不接觸。
2. 如請求項第1項所述之快速拆卸式之散熱連接器，其中該第一楔形件上表面具有一第一凹槽，該第二楔形件上表面具有一第二凹槽，其中一感磁金屬片各嵌入至該第一、二凹槽內。
3. 如請求項第1項所述之快速拆卸式之散熱連接器，更包含一安裝工具，用以夾持該散熱連接器，該安裝工具包含：一推動部，具有一第三榫槽；一第一雙凸榫頭，具有一第一凸肋及一第二凸肋，該第一凸肋卡榫於該第三榫槽，該第二凸肋卡榫於該第一榫槽；一第二雙凸榫頭，具有一第三凸肋及一第四凸肋，該第三凸肋卡榫於該第二榫槽；以及一第四榫槽，與該第四凸肋榫接。
4. 一種用於快速拆卸散熱連接器之夾持件，係包含一長軸，該長軸下側用以夾持如請求項1所述之散熱連接器，該長軸下側包含：一推動部，具有一榫槽；以及一第一雙凸榫頭，具有一第一凸肋及一第二凸肋，該第一凸肋卡榫於該榫槽。
5. 如請求項第4項所述之用於快速拆卸散熱連接器之夾持件，更包含一第二雙凸榫頭，具有一第三凸肋及一第四凸肋。
6. 如請求項第4項所述之用於快速拆卸散熱連接器之夾持件，其中該夾持件具有一螺孔，以供一螺桿穿設，該夾持件外端具有一握把，以便於握持，該推 動部更具有一通孔，以供放置一定位件。
7. 如請求項第5項所述之用於快速拆卸散熱連接器之夾持件，其中該第一、二雙凸榫頭與該榫槽係為鳩尾榫。
8. 一種快速拆卸式之散熱連接裝置，係包含：一固定件，具有：一第一楔形件，其外端具有一第一榫槽；一第二楔形件，耦接於該第一楔形件內端，該第二楔形件內端包含一第二榫槽；以及一夾持件，其具有一長軸，該長軸下側用以夾持該固定件，該夾持件具有：一推動部，具有一第三榫槽；一第一雙凸榫頭，具有一第一凸肋及一第二凸肋，該第一凸肋卡榫於該第三榫槽，該第二凸肋卡榫於該第一榫槽；一第二雙凸榫頭，具有一第三凸肋及一第四凸肋，該第三凸肋卡榫於該第二榫槽；一第四榫槽，與該第四凸肋榫接。
9. 如請求項第8項所述之快速拆卸式之散熱連結裝置，其中該夾持件具有一螺孔，以供一螺桿穿設，該推動部更具有一通孔，以供放置一定位件。
10. 如請求項第8項所述之快速拆卸式之散熱連接裝置，其中該第一楔形件之斜面具有一第一凹槽；該第二楔形件之斜面具有一第二凹槽；該夾持件之該長軸下表面具有至少三個第三凹槽，其對應於該第一、二凹槽；其中一感磁金屬片各嵌入於該第一、二凹槽內，一磁鐵片各嵌入於該等第三凹槽內。
11. 如請求項第8項所述之快速拆卸式之散熱連接裝置，其中該第一、二雙凸榫頭與該第一、二、三、四榫槽係為鳩尾榫。
12. 如請求項第8項所述之快速拆卸式之散熱連接裝置，該固定件更包含一第三楔形件，內端表面更具有一第四凹槽，以放置一感磁金屬片，以及該夾持件尾端內側更具有一第五凹槽，以放置一磁鐵片。
13. 如請求項第8項所述之快速拆卸式之散熱連接裝置，其中該夾持件外端具有一握把，以便於握持。
14. 如請求項第9項所述之快速拆卸之散熱連接裝置，其中該螺桿外端得配置一旋轉柄，以利裝卸。