專利名稱：負荷被分配的熱沉系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及熱沉系統(tǒng)。更具體地，本發(fā)明涉及熱沉附著系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
熱沉通常被附著到電路板上的熱生成部件以幫助更有效地散熱。這些部件包括在工作期間生成熱的各種處理器、數(shù)字電路、功率電子開關(guān)器件等。熱沉將熱從這些部件有效地傳遞到空氣或其它周圍介質(zhì)。由于熱沉被設(shè)計成提供比部件大得多的空氣接觸表面，所以部件當被熱耦合到熱沉時能夠更有效地散熱。這幫助防止可能造成系統(tǒng)故障和可能的最后失效的部件過熱。熱沉可通過諸如粘附方法和機械方法的多種方法被附著到部件和電路板。粘附包括熱膠帶、膠水和環(huán)氧樹脂，并且適合于不太大的熱沉并且適用于具有較低功耗的部件。相反，機械附著方法較常用于較重的熱沉以及具有較高功耗的部件。附著熱沉的機械方法一般涉及將熱沉直接固定到待冷卻的部件或電路板。這典型地通過將熱沉旋擰到部件或電路板上或者將熱沉夾在電路板上來完成。在電路板或較薄部件的情形中，這些附著方法可能施加不均勻的壓力并且使電路板彎曲，對焊接接頭造成損壞。被損壞的焊接接頭負面地影響電路的完整性，這可能造成從工作錯誤到整個系統(tǒng)失效的問題。存在對這樣的手段的需要:該手段用以將熱沉機械地附著到熱生成部件和電路板，使得熱沉與部件牢固地接觸同時均勻地分配壓力，從而保持連接到其它部件的焊接接頭以及電路板的物理完整性。

發(fā)明內(nèi)容
在一個示例性實施例中，負荷被分配的熱沉系統(tǒng)包括:電路板，電路板包括布置在電路板的第一側(cè)面上的待冷卻的電子電路；以及熱沉，熱沉相鄰于電子電路而布置并且熱耦合到電子電路以在工作期間從電子電路提取熱。該系統(tǒng)還包括夾子，夾子布置在電路板的與第一側(cè)面相對的第二側(cè)面上，夾子接觸熱沉以將熱沉相鄰于電子電路而保持就位。存在負荷散布器，負荷散布器相鄰于夾子而布置，其中夾子朝著電路板的第二側(cè)面推進負荷散布器以產(chǎn)生用以將熱沉相鄰于電子電路而保持就位的力。在另一個實施例中，熱沉系統(tǒng)包括熱沉，熱沉被配置成相鄰于布置在電路板上的電子電路而布置，并且被配置成熱耦合到電子電路以在工作期間從電子電路提取熱。該系統(tǒng)還包括夾子，夾子被配置成布置在電路板的與第一側(cè)面相對的第二側(cè)面上，其中夾子被配置成接觸熱沉以將熱沉相鄰于電子電路而保持就位。還存在負荷散布器，負荷散布器被配置成相鄰于夾子而布置，使得當被安裝時，夾子朝著電路板的第二側(cè)面推進負荷散布器以產(chǎn)生用以將熱沉相鄰于電子電路而保持就位的力。在另一個實施例中，熱沉系統(tǒng)包括夾子，夾子被配置成布置在電路板的與布置有待冷卻的電子電路的第一側(cè)面相對的第二側(cè)面上，其中夾子被配置成接觸相鄰于電子電路而布置的熱沉以將熱沉相鄰于電子電路而保持就位。還存在負荷散布器，負荷散布器被配置成相鄰于夾子而布置，使得當被安裝時，夾子朝著電路板的第二側(cè)面推進負荷散布器以產(chǎn)生用以將熱沉相鄰于電子電路而保持就位的力。


當參考附圖閱讀下面的詳細描述時，本發(fā)明這些和其它特征、方面和優(yōu)點將變得更容易理解，在全部附圖中同樣的字符表示同樣的部分，其中:圖1是使用中的負荷被分配的熱沉系統(tǒng)的示例性透視圖；圖2是示出了電子電路板的第一側(cè)面和負荷分配板的第一側(cè)面的負荷被分配的熱沉系統(tǒng)的分解透視圖；圖3是示出了熱沉的底面、電路板的第二側(cè)面以及熱沉夾子組件的第二側(cè)面的負荷被分配的熱沉系統(tǒng)的分解透視圖；圖4是完全組裝好的負荷被分配的熱沉系統(tǒng)的側(cè)視圖；圖5是熱沉以及熱沉夾子組件的第一側(cè)面的詳細透視圖；以及圖6是熱沉以及熱沉夾子組件的第二側(cè)面的詳細透視圖。
具體實施例方式圖1示出了這里一般被稱為熱沉組件10的負荷被分配的熱沉系統(tǒng)的一個實施例。熱沉組件10包括:熱沉12 ;電子電路板14，其中熱沉12通常被定位成與電子電路板14的第一側(cè)面16上的熱生成部件接觸；以及熱沉夾子組件18 (圖2中可見)。圖1中所示的熱沉12是可以用于熱沉組件10的多種熱沉中的一個例子。熱沉組件10的一個或多個實施例的一個目的一般是將熱沉附著到電子電路板而不在電子電路板上施加潛在有害的壓力。熱沉組件10的電子電路板14 一般由玻璃纖維或任何常規(guī)的纖維增強樹脂制成，并且可以包括多個各種電子部件。電子電路板14可以被配置成執(zhí)行任何期望功能，并且本發(fā)明不意在局限于任何特定的電路配置或工作。因此，熱沉組件10的應(yīng)用可以涵蓋廣泛的工業(yè)和應(yīng)用。圖2和圖3分別是包括熱沉夾子組件18的熱沉組件10的分解頂視圖和底視圖。在大多數(shù)實施例中，熱沉夾子組件18用于將熱沉12附著到電子電路板14。圖2和圖3還示出了熱沉12、電子電路板14和熱沉夾子組件18 —般如何組裝在一起以形成熱沉組件10并執(zhí)行附著熱沉12的功能。圖3示出了包括負荷分配板20和夾子22的熱沉夾子組件18的實施例。所圖示的實施例示出了具有與熱沉12相當?shù)拈L度和寬度并且具有相對低的輪廓的負荷分配板20。一般而言，負荷分配板20擔當?shù)诙渭?，其分配施加于電子電路?4的負荷以便減小或消除潛在破壞性的應(yīng)力集中。負荷分配板20可以由各種材料制成并且可按照需要被配置成不同的形狀和尺寸。熱沉夾子組件的夾子22在彼此相對的端部進一步包括一組肘24和一組鉤26。如圖所示，夾子被大致水平地附著在負荷分配板20下面、延伸超過負荷分配板并且在肘24處朝著電子電路板14向上彎曲、并終止于鉤26。在一些實施例中，夾子22包括能夠以自然趨勢變形以返回到其中性位置的可伸長材料。如圖2中所示，負荷分配板20可以包括附著到負荷分配板20的第一側(cè)面30的多個支座(standoff) 28。支座28可以在數(shù)目上變化并且可以與負荷分配板20模制或以其它方式制造為一個實體，或者它們可以被單獨地附著。支座28 —般在尺寸上是小且短的，但是可以呈現(xiàn)許多配置。取決于該區(qū)域中的電子電路板14和部件的配置，支座28可以或可以不彼此相同。如圖3中所示，可以在電子電路板14中形成有槽32，使得夾子22的鉤26可被布置成穿過槽32，從電子電路板14的一個側(cè)面到達相對側(cè)面，如虛線所示。熱沉12被放置在電子電路板14的第一側(cè)面16上、大致在熱生成部件34的頂上，如圖2中所示。當熱沉夾子組件的鉤被完全布置成穿過槽32時，它們可以接合熱沉。當大致位于夾子22與電子電路板14之間的負荷分配板20與電子電路板14實現(xiàn)接觸時，鉤26被說成被完全布置。在圖4可看到該完全布置的位置。由此，熱沉經(jīng)由熱生成部件34被固定到電子電路板14的第一側(cè)面16，而熱沉夾子組件經(jīng)由支座28被固定到電子電路板的第二側(cè)面36。上述熱生成部件34可以是一般可利用熱沉冷卻的任何部件，包括處理器、電路部件、開關(guān)部件等。穿過電子電路板14而形成的槽32可以是如圖2中所示的橢圓形狀。然而，一些實施例可以包括其它形狀和尺寸的槽32。槽32的目的是提供一種使夾子22的鉤26能夠貫穿電子電路板14并接合熱沉12同時熱沉夾子組件18保持在電子電路板14的相對側(cè)面上的手段?？商孢x地，一些實施例可以完全不包括槽32。例如，在一些實施例中，夾子22和/或熱沉夾子組件18可以被配置成使得夾子22的鉤26被布置在電子電路板14周圍并接合熱沉12的對應(yīng)邊緣，而不是被布置成經(jīng)由槽穿過電子電路板?，F(xiàn)在參照圖3，示出了負荷分配板20的第二側(cè)面38的一個實施例，其中夾子22在夾子接頭40處被附著到負荷分配板20。在該實施例中還可看出，電子電路板14的第二側(cè)面36包括附著到表面的多個部件42。這里，再次地，部件42可以是多個種類的電子部件，如電阻器、電容器、放大器、復(fù)用器等。附著到負荷分配板20的支座28將力從電子電路板14傳遞到負荷分配板20，同時避免與任何部件42的接觸。支座28根據(jù)部件42的配置被策略地映射在負荷分配板20上，使得無部件存在于支座28與電子電路板14接觸的位置。以此方式，負荷分配板20經(jīng)由支座與電子電路板14接觸，同時布居于該區(qū)域的部件42不被妨礙。圖4是組裝好的熱沉組件10的一個實施例的側(cè)視圖。這里可看出所實施的熱沉組件10的主要部分(例如熱沉12、電子電路板14和熱沉夾子組件18)在被完全組裝時如何相互作用。如圖所示，熱沉夾子組件18與電子電路板14的第二側(cè)面36接觸，而熱沉12與電子電路板14的第一側(cè)面16接觸，使得邊緣與熱沉夾子組件18的鉤26對準。當鉤26接合熱沉12時，由熱沉夾子組件引起的偏置力使得熱沉12和熱沉夾子組件18相互地穩(wěn)定在電子電路板的相應(yīng)側(cè)面上。在所圖示的實施例中，熱沉包括使鉤26鉤到上面的唇狀凸緣44。這是夾子22接合熱沉12的多個實施例中的一個例子。在圖4中還可看出，本實施例的夾子22和熱沉夾子組件18被配置成使得鉤26剛夠穿過槽32，使得一般由施加于夾子22的肘24的小的推力引起的夾子22的小的向上變形允許鉤6鉤到熱沉12的唇狀凸緣44上。于是，當夾子22返回到其中性位置時，夾子22的彈性力將熱沉上的拉力經(jīng)由熱生成部件施加到電子電路板的第一側(cè)面16上，并且將負荷分配板20上的對應(yīng)推力施加到電子電路板的第二側(cè)面36上。施加于熱沉12和負荷分配板20 二者上的該增大的法向力增大了熱沉12與熱生成部件34之間以及負荷分配板20的支座28之間的靜摩擦。在一些實施例中，這允許熱沉12和熱沉夾子組件變得附著到電子電路板。圖5和圖6是沒有電子電路板14的熱沉夾子組件18和熱沉12的詳細透視圖。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)認識到，這些元件中的每個元件可以以不同的方式實施，包括但不限于下面所討論的實施例。圖5示出了熱沉12的一個實施例，熱沉12包括平行的豎直取向的脊。一些其它實施例可以包括具有不同配置和各種散熱結(jié)構(gòu)(包括現(xiàn)有的和新開發(fā)的配置)的熱沉12。在一些實施例中，熱沉12可以具有除了正方形以外的一般形狀。如上所述，熱沉12的邊緣可以包括使夾子22的鉤26與之接合的唇狀凸緣44。所圖示的實施例將熱沉12示出為在四邊形熱沉12的兩個相對邊緣上具有這些唇狀凸緣44。其它實施例可以在熱沉12的所有邊上具有唇狀凸緣44。這可能是有利的，因為熱沉12可以在多個取向上被附著?？商孢x地，在一些實施例中，其它的鉤接納元件可以代替唇狀凸緣44。一些實施例可以包括邊緣的凹進部，或者在熱沉12中可以存在與電子電路板14中的槽32類似并且對準的槽。因此，一些實施例可以放棄在夾子22的端部設(shè)有鉤26。代替之，一些實施例可以采用其它接合機構(gòu)作為將熱沉12和熱沉夾子組件18穩(wěn)定在電子電路板14周圍的手段。這可以包括單向插入件以及對應(yīng)的集成到熱沉12中的單向插入接納器(具有或沒有釋放機構(gòu))。存在保持本公開的本質(zhì)的許多方式來使熱沉夾子組件18接合熱沉12以使得熱沉12和熱沉夾子組件18 二者被固定到電子電路板14的相對側(cè)面。所圖示的實施例將夾子22示出為跨負荷分配板20的第二側(cè)面38對角地定位并且在夾子接頭40處被熱樁接(heat staked)到負荷分配板上的單獨實體。夾子22的對角取向在一些實施例中可能是有利的，但是夾子22可以以各種方式(包括橫向地)定位在負荷分配板20周圍。此外，一些實施例可以利用多于一個的夾子22或多于兩個的鉤26。一些實施例可以包括彼此垂直地定位的兩個夾子，使得鉤26在四邊形熱沉的四個邊中的每個邊接合熱沉12。一些實施例可以包括如上所述的其它形狀的熱沉12，從而需要對應(yīng)配置的夾子22。對應(yīng)地，形成在電子電路板14中的槽32可以以各種方式定位和配置成與熱沉夾子組件18和熱沉12兼容。還可以以多種方式實現(xiàn)負荷分配板20和夾子22或多個夾子的耦合。本實施例中的夾子22包括當其與熱沉12接合時幫助施加熱沉12上的拉力的向外彎曲的肘24。夾子22可以以其它方式定位，包括保持齊平地倚靠負荷分配板20，具有多個夾子接頭40，或者被分成多個段并且被單獨地附著，其中每個段具有一個鉤26。圖6將本實施例的夾子22示出為附著到負荷分配板20的第二側(cè)面38。將夾子22定位在負荷分配板20周圍的其它方式包括將其模制到負荷分配板20中，或者將夾子22或多個夾子固定在負荷分配板20周圍或完全不附著的各種其它方式。當熱沉組件處于使用中時，熱沉12 —般被熱沉夾子組件推進到熱生成部件上。一些實施例可以利用被施加在熱沉底面46與熱生成部件之間的導熱劑以進一步便利于通過熱沉12進行的熱傳遞和耗散。盡管這里僅圖示和描述了本發(fā)明的特定特征，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員會想到許多修改和變化。因此，應(yīng)理解的是，所附權(quán)利要求旨在覆蓋落入本發(fā)明的實質(zhì)精神內(nèi)的所有這些修改和變化。概念
本發(fā)明提供了如下概念:1.一種熱沉系統(tǒng)，包括:電路板，所述電路板包括布置在所述電路板的第一側(cè)面上的待冷卻的電子電路；熱沉，所述熱沉相鄰于所述電子電路而布置并且熱耦合到所述電子電路以在工作期間從所述電子電路提取熱；夾子，所述夾子布置在所述電路板的與所述第一側(cè)面相對的第二側(cè)面上，所述夾子接觸所述熱沉以將所述熱沉相鄰于所述電子電路而保持就位；以及負荷散布器，所述負荷散布器相鄰于所述夾子而布置，所述夾子朝著所述電路板的所述第二側(cè)面推進所述負荷散布器以產(chǎn)生用以將所述熱沉相鄰于所述電子電路而保持就位的力。2.根據(jù)概念I(lǐng)所述的系統(tǒng)，包括布置在所述電子電路與所述熱沉中間的熱分界面。3.根據(jù)概念I(lǐng)所述的系統(tǒng)，其中，所述負荷散布器包括多個支座，所述多個支座被配置成接觸所述電路板并且保持所述負荷散布器的本體與所述電路板的所述第二側(cè)面間隔開。4.根據(jù)概念3所述的系統(tǒng)，其中，所述支座被布置在為了避免與布置在所述電路板的所述第二側(cè)面上的電路部件的接觸而選擇的位置。5.根據(jù)概念3所述的系統(tǒng)，其中，所述支座與所述負荷散布器一體地模制。6.根據(jù)概念I(lǐng)所述的系統(tǒng)，其中，所述負荷散布器由非傳導性材料制成。7.根據(jù)概念6所述的系統(tǒng)，其中，所述負荷散布器由纖維增強合成塑料材料制成。8.根據(jù)概念I(lǐng)所述的系統(tǒng)，其中，所述夾子包括一對延伸部，所述延伸部從所述電路板的所述第二側(cè)面朝著所述電路板的所述第一側(cè)面延伸并且被配置成接觸所述熱沉以將所述熱沉相鄰于所述電子電路而保持就位。9.根據(jù)概念8所述的系統(tǒng)，其中，所述電路板包括所述延伸部貫穿其中的槽。10.根據(jù)概念8所述的系統(tǒng)，其中，所述熱沉包括被配置成接觸所述夾子的所述延伸部的夾子分界面區(qū)域。11.根據(jù)概念10所述的系統(tǒng)，其中，所述夾子包括兩個延伸部，并且所述熱沉包括布置在對稱位置的四個分界面區(qū)域，以允許所述熱沉與所述夾子延伸部在所述熱沉的兩個在直徑上相對的取向中的任一取向上相互作用。12.根據(jù)概念I(lǐng)所述的系統(tǒng)，其中，所述負荷散布器包括用于將所述負荷散布器固定到所述夾子的銷。13.一種熱沉系統(tǒng)，包括:熱沉，所述熱沉被配置成相鄰于布置在電路板上的電子電路而布置，并且被配置成熱耦合到電子電路以在工作期間從所述電子電路提取熱；夾子，所述夾子被配置成布置在所述電路板的與所述第一側(cè)面相對的第二側(cè)面上，所述夾子被配置成接觸所述熱沉以將所述熱沉相鄰于所述電子電路而保持就位；以及負荷散布器，所述負荷散布器被配置成相鄰于所述夾子而布置，其中，當被安裝時，所述夾子朝著所述電路板的所述第二側(cè)面推進所述負荷散布器以產(chǎn)生用以將所述熱沉相鄰于所述電子電路而保持就位的力。
14.根據(jù)概念13所述的系統(tǒng)，其中，所述負荷散布器包括多個支座，所述多個支座被配置成接觸所述電路板并且保持所述負荷散布器的本體與所述電路板的所述第二側(cè)面間隔開，其中，所述支座被布置在為了避免與布置在所述電路板的所述第二側(cè)面上的電路部件的接觸而選擇的位置。15.根據(jù)概念13所述的系統(tǒng)，其中，所述夾子包括被配置成接觸所述熱沉的延伸部，并且其中，所述熱沉包括被配置成接觸所述夾子的所述延伸部的夾子分界面區(qū)域。16.根據(jù)概念15所述的系統(tǒng)，其中，所述夾子包括兩個延伸部，并且所述熱沉包括布置在對稱位置的四個分界面區(qū)域，以允許所述熱沉與所述夾子延伸部在所述熱沉的兩個在直徑上相對的取向中的任一取向上相互作用。17.一種熱沉系統(tǒng)，包括:夾子，所述夾子被配置成布置在電路板的與布置有待冷卻的電子電路的第一側(cè)面相對的第二側(cè)面上，所述夾子被配置成接觸相鄰于所述電子電路而布置的熱沉以將所述熱沉相鄰于所述電子電路而保持就位；以及負荷散布器，所述負荷散布器被配置成相鄰于所述夾子而布置，其中，當被安裝時，所述夾子朝著所述電路板的所述第二側(cè)面推進所述負荷散布器以產(chǎn)生用以將所述熱沉相鄰于所述電子電路而保持就位的力。18.根據(jù)概念17所述的系統(tǒng)，其中，所述負荷散布器包括多個支座，所述多個支座被配置成接觸所述電路板并且保持所述負荷散布器的本體與所述電路板的所述第二側(cè)面間隔開。19.根據(jù)概念17所述的系統(tǒng)，其中，所述支座被布置在為了避免與布置在所述電路板的所述第二側(cè)面上的電路部件的接觸而選擇的位置。20.根據(jù)概念17所述的系統(tǒng)，其中，所述支座與所述負荷散布器一體地模制。
權(quán)利要求
1.一種熱沉系統(tǒng)，包括: 電路板，所述電路板包括布置在所述電路板的第一側(cè)面上的待冷卻的電子電路； 熱沉，所述熱沉相鄰于所述電子電路而布置并且熱耦合到所述電子電路以在工作期間從所述電子電路提取熱； 夾子，所述夾子布置在所述電路板的與所述第一側(cè)面相對的第二側(cè)面上，所述夾子接觸所述熱沉以將所述熱沉相鄰于所述電子電路而保持就位；以及 負荷散布器，所述負荷散布器相鄰于所述夾子而布置，所述夾子朝著所述電路板的所述第二側(cè)面推進所述負荷散布器以產(chǎn)生用以將所述熱沉相鄰于所述電子電路而保持就位的力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，包括布置在所述電子電路與所述熱沉中間的熱分界面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述負荷散布器包括多個支座，所述多個支座被配置成接觸所述電路板并且保持所述負荷散布器的本體與所述電路板的所述第二側(cè)面間隔開。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中，所述支座被布置在為了避免與布置在所述電路板的所述第二側(cè)面上的電路部件的接觸而選擇的位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中，所述支座與所述負荷散布器一體地模制。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述負荷散布器由非傳導性材料制成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述夾子包括一對延伸部，所述延伸部從所述電路板的所述第二側(cè)面朝著所述電路板的所述第一側(cè)面延伸并且被配置成接觸所述熱沉以將所述熱沉相鄰于所述電子電路而保持就位。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述電路板包括所述延伸部貫穿其中的槽。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述熱沉包括被配置成接觸所述夾子的所述延伸部的夾子分界面區(qū)域。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，所述夾子包括兩個延伸部，并且所述熱沉包括布置在對稱位置的四個分界面區(qū)域，以允許所述熱沉與所述夾子延伸部在所述熱沉的兩個在直徑上相對的取向中的任一取向上相互作用。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種負荷被分配的熱沉系統(tǒng)，用于將熱沉固定到熱生成電子部件，同時分配電路板上的負荷。提供了具有熱沉、熱沉夾子和電路板的熱沉系統(tǒng)。熱沉一般被布置在電路板的一個側(cè)面上、部件上方，并且熱沉夾子一般被布置在電路板的相對側(cè)面上。熱沉夾子的端部到達另一個側(cè)面并且附著到熱沉上。熱沉夾子進一步包括負荷散布器，負荷散布器被熱沉夾子推進到電路板上，從而既將熱沉系統(tǒng)保持就位又分配電路板上的負荷。
文檔編號H05K7/20GK103167786SQ20121053723
公開日2013年6月19日 申請日期2012年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月12日
發(fā)明者道格拉斯·艾倫·洛斯托斯基 申請人:洛克威爾自動控制技術(shù)股份有限公司