專利名稱：Pc接口卡陣列的散熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及PC接口卡陣列的散熱，尤其涉及用內(nèi)嵌散熱管的散熱片來(lái)形成PC接口卡的插縫，為所插的PC接口卡提供有效的散熱。
諸如根據(jù)PCMCIA標(biāo)準(zhǔn)的PC接口卡是很小的印刷電路板，上面有很多電子元件。通常，一塊PC接口卡包括實(shí)現(xiàn)某種給定電子功能(例如傳真/調(diào)制解調(diào)功能)所必須的所有元件。PC接口卡廣泛用于膝上個(gè)人計(jì)算機(jī)及其它的應(yīng)用中，并且因?yàn)樗鼈凅w積小、耐用性高、易于在不同的機(jī)器上插入或拔出而有用。若把PC接口卡封在金屬外殼中，則它尤其可靠。然而，因?yàn)镻C接口卡體積小且被密封，所以它們能散發(fā)的熱量有限，這是它的一個(gè)缺點(diǎn)。熱量留在PC接口卡中，導(dǎo)致PC接口卡及其上電子元件的溫度升高，當(dāng)超過(guò)一定溫度時(shí)，就會(huì)引起永久的損壞或失效。
如果將多塊PC接口卡組成多卡陣列并且如果多卡陣列能有效地散熱，則它們的應(yīng)用將更為廣泛。已有的多卡陣列用金屬片隔板或用具有很多PC接口卡插縫的盒子來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種技術(shù)的問(wèn)題是不能有效地散發(fā)PC接口卡上的電子元件在正常工作過(guò)程中產(chǎn)生的熱。另一項(xiàng)技術(shù)是用具有很多PC接口卡插縫的冷卻片來(lái)組成安裝PC接口卡的陣列。用彈簧把活塞連到散熱片上，并同時(shí)與PC接口卡上的發(fā)熱元件接觸，這樣就使PC接口卡上的熱更容易傳到冷卻片。冷卻片用包含放在真空內(nèi)的流體的內(nèi)部管道來(lái)保持冷卻，內(nèi)部管道內(nèi)的流體通過(guò)外部管道與制冷單元相連。這種裝置的缺點(diǎn)是為了插入PC接口卡，需要用特別的方法來(lái)移動(dòng)活塞。另外，由于需要外部制冷源而增加了裝置的費(fèi)用和體積。
另外的印刷電路板(PCB)冷卻裝置依靠固定到PCB板或PCB板上的元件上的散熱片。這類裝置對(duì)PC接口卡是不可取的，因?yàn)榘焉崞潭ǖ絇C接口卡上破壞了PC接口卡體積小和機(jī)-機(jī)兼容的優(yōu)點(diǎn)。另外，一旦固定上后，散熱片就限制了所附PC接口卡所適用的應(yīng)用范圍。
為了克服上述缺點(diǎn)，本發(fā)明公開(kāi)了一種廉價(jià)的PC接口卡陣列散熱裝置。這種裝置適合PC接口卡方便地插入和拔出，不需要流體連接制冷單元也不需要與散熱片物理接觸，并且造價(jià)相對(duì)低廉。
這種裝置包括一個(gè)形成了一個(gè)具有氣孔的腔體的機(jī)架。散熱片在腔體內(nèi)按裝到機(jī)架上。散熱片有一個(gè)用于向散熱片的周圍環(huán)境散熱的翅面，一個(gè)在翅面反面的無(wú)翅面，和一個(gè)完全封在散熱片內(nèi)的散熱管，散熱管便于散熱片內(nèi)的熱傳導(dǎo)傳輸，因而促進(jìn)了從散熱片到周圍環(huán)境的更有效的熱對(duì)流傳輸。按裝到機(jī)架上的底板有至少一個(gè)可與至少一塊PC接口卡作機(jī)械和電連接的連接器，從而該至少一塊PC接口卡的一個(gè)表面與散熱片的無(wú)翅面極接近并基本平行，從而利于該至少一塊PC接口卡和散熱片的熱傳輸。
通過(guò)參照附圖將更能理解本發(fā)明的這些及其另外的目的，特征和優(yōu)點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的分解圖，示出了各組成部件；圖2是本發(fā)明的一個(gè)視圖，示出了PC接口卡與裝置的連接方式。
圖1和2示出了一個(gè)根據(jù)本發(fā)明用來(lái)固定一塊或多塊PC接口卡8并將它們散熱的裝置的優(yōu)選實(shí)施方式。該裝置包括一個(gè)機(jī)架10，一塊或多塊散熱片12和一塊底板14。
機(jī)架10有4個(gè)基本互相垂直的矩形側(cè)壁16，形成了有兩個(gè)互相相對(duì)的開(kāi)口端的內(nèi)腔18，如圖1所示。機(jī)架10的側(cè)壁16中的兩個(gè)包括多個(gè)螺釘孔20和氣孔22。螺釘孔20用來(lái)通過(guò)散熱板上的螺釘孔24將一塊或多塊散熱片12用螺釘(未示出)按固定間隔固定到機(jī)架10上。然而，散熱片12也可以用另外技術(shù)固定到機(jī)架10上，例如通過(guò)焊接，膠合和夾具。氣孔22使內(nèi)部腔體18與機(jī)架的外部環(huán)境連通。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，空氣通過(guò)氣孔22進(jìn)入腔體18內(nèi)部并流過(guò)散熱板12，從而使散熱板冷卻。然而，在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，與腔體18內(nèi)部連通的環(huán)境可以是空氣以外的氣體，例如氮?dú)猓€可以是液體。散熱片12有一個(gè)翅表面26和一個(gè)非翅表面28。最好在固定散熱片12時(shí)使所有的翅面26都朝向同一個(gè)方向，并且使得相鄰散熱片12的各相應(yīng)翅面和無(wú)翅面之間的空間形成一個(gè)可供一個(gè)或多個(gè)PC接口卡8插入的插槽。
底板14用于容納PC接口卡8，并安裝到機(jī)架10的一個(gè)開(kāi)口端?？梢源┻^(guò)底板14上的螺釘孔25用螺釘把底板14固定到機(jī)架10的側(cè)壁16上。另外，底板14也可以用焊接，膠合和夾具等技術(shù)固定到機(jī)架10上。沿底板14按間隔排列的是插口30，每一個(gè)插口用于接受一個(gè)能插入到插口30的PC卡8的插頭端，插口30可以做成一個(gè)同時(shí)將每塊PC接口卡8的機(jī)械和電連接到底板14的電連接器。另外，底板14包括在系統(tǒng)的PC接口卡8之間傳輸電源，地和信號(hào)的電線。
插口30沿著底板14的空間間隔的選擇應(yīng)使得每個(gè)插口30都位于相鄰散熱板12之間的空間所限定的插槽中。這樣，如圖2所示，一塊PC接口卡8就可以從與底板14相對(duì)的機(jī)架10的開(kāi)口端在散熱片12之間插入到底板14上。PC接口卡基本上應(yīng)該是平板型。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，PC接口卡8進(jìn)一步包括一個(gè)罩32，它能插入并安全地通過(guò)插口30固定在底板14上。然后PC接口卡8插入罩32，通過(guò)罩32把PC接口卡8電及機(jī)械地連接到底板14上。插口30相對(duì)散熱片12的理想位置偏移應(yīng)該是這樣的每個(gè)PC接口卡8能很容易地插入散熱片12之間并基本上平行靠近每個(gè)散熱板12的無(wú)翅面28。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，PC接口卡8不與散熱片12物理接觸。然而，在另一種實(shí)施例中，PC接口卡8與散熱片12物理接觸。
散熱片12基本上是平板狀并包括一個(gè)翅面26和一個(gè)無(wú)翅面28，無(wú)翅面28基本上是光滑的。翅面26上有很多基本上平行的翅片，它們沿縱向從散熱片12的一端沿伸到另一端。在散熱片12的翅面26和無(wú)翅面28之間埋有很多散熱管29，這些管縱向布置且基本上互相平行。散熱管利用封閉液體的沸騰以提高熱傳導(dǎo)。散熱管29是容納諸如水或甲醇等液體的空心通路，通過(guò)液體的沸騰極大地提高了散熱管29內(nèi)的熱傳導(dǎo)，每根散熱管29內(nèi)通常處于真空，從而可在低溫下發(fā)生沸騰，并且散熱管實(shí)質(zhì)上用作一個(gè)無(wú)移動(dòng)部件的無(wú)源冷卻器件，散熱管29還促進(jìn)了散熱片12本身沿長(zhǎng)度和寬度方向的熱傳導(dǎo)。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，散熱管29在散熱片12制造好后被抽空，灌進(jìn)液體并被密封，這樣就把每根散熱管29內(nèi)的液體完全封在每一散熱片12中。
根據(jù)本發(fā)明的散熱片12的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是散熱片12可以用包括擠壓等在內(nèi)的廉價(jià)技術(shù)來(lái)制造，因?yàn)槌崞蜕峁?9基本上平行于同一方向。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，散熱片用鋁擠壓后做成，寬3.5英寸，長(zhǎng)5英寸，并如圖1所示沿散熱片12的長(zhǎng)度方向有兩個(gè)螺釘孔24。然而，其它材料也可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)散熱片12。而且包括銅和合金的其它金屬也可采用，只要這種材料具有低熱阻就行。
在使用中，一塊或多塊PC接口卡8插入機(jī)架10的相鄰散熱片12之間，并通過(guò)插口30機(jī)械及電連接到底板14。然后每塊所連的PC接口卡8就能完成所需功能。作為操作的附產(chǎn)品，每塊PC接口卡8中的電子元件都將產(chǎn)生熱，從而導(dǎo)致卡的溫度升高。
每塊PC接口卡8在工作過(guò)程中產(chǎn)生的熱通過(guò)傳導(dǎo)和輻射被傳輸?shù)较噜徤崞?2的無(wú)翅面28。當(dāng)PC接口卡8不與散熱片12的無(wú)翅面28接觸時(shí)，熱通過(guò)PC接口卡8和散熱片12的無(wú)翅面28之間的氣隙從PC接口卡8傳導(dǎo)傳輸?shù)缴崞?2。另外，熱也通過(guò)氣隙從PC接口卡8輻射到散熱片12的無(wú)翅面28，為了提高熱輻射傳輸?shù)男?，可以改變無(wú)翅面28的光學(xué)特性。在鋁散熱片12上涂一層墨涂料，將其表面的輻射系數(shù)從大約0.1提高到大約0.9，從而極大地提高熱輻射傳輸效率。
另外，假如PC接口卡8與散熱片12的無(wú)翅面28全部或部分接觸，則上述兩種傳輸機(jī)理中又組合進(jìn)了從PC接口卡8的外部到散熱片12的無(wú)翅面28的直接熱傳導(dǎo)。
散熱片12通過(guò)其整個(gè)表面不停地與機(jī)架10的內(nèi)部腔體18內(nèi)的周圍空氣交換熱量。大部分熱量都在散熱片12和翅面26的周圍空氣間交換，因?yàn)槌崦?6對(duì)周圍空氣有最大表面積。機(jī)架10上的氣孔22便于冷空氣進(jìn)入以替換機(jī)架10內(nèi)散熱片12周圍的熱空氣。在散熱片12本身內(nèi)部，散熱管29極大地減少了對(duì)熱流動(dòng)的阻力，從而更加均勻地沿散熱片12的表面?zhèn)鳠岵U(kuò)散。特別是沒(méi)有用風(fēng)扇來(lái)吹動(dòng)散熱片12周圍的空氣時(shí)，這一點(diǎn)極其重要。在后一種情況下，機(jī)架10中央的PC接口卡8距離氣孔22的距離將最大。由散熱管29提供的低熱阻極大地提高了裝置的冷卻效率，尤其是提高了冷卻位于中央的PC接口卡的能力。用風(fēng)扇來(lái)吹動(dòng)散熱片12的翅面26上的空氣可以獲得進(jìn)一步的冷卻效率。
雖然公開(kāi)了具體的實(shí)施例，但應(yīng)該理解本發(fā)明的技術(shù)人員將能在不脫離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍的情況下作出各種變化。
權(quán)利要求
1.一種用于至少一塊PC接口卡的散熱裝置，包括一個(gè)機(jī)架，形成了一個(gè)帶氣孔的腔體；一個(gè)在腔體內(nèi)固定到機(jī)架上的散熱片，該散熱片有一個(gè)用于向散熱片的周圍環(huán)境傳熱的翅面，一個(gè)在與翅面相反一側(cè)的無(wú)翅面，和一些完全封在散熱片內(nèi)部的散熱管，散熱管促進(jìn)了翅面及無(wú)翅面之間的熱傳導(dǎo)傳輸；以及一個(gè)固定在機(jī)架上的底板，該底板有至少一個(gè)可機(jī)械及電連接到至少一塊PC接口卡的電接頭，以使該至少一塊PC接口卡的一個(gè)表面與散熱片的無(wú)翅面極接近并基本平行，從而促進(jìn)了至少一塊PC接口卡和該散熱片之間的熱傳輸。
2.如權(quán)利要求1的裝置，其中許多散熱片以一定的間隔在腔體內(nèi)固定到機(jī)架上，從而使相鄰散熱片的相應(yīng)翅面和無(wú)翅面之間的空間形成一個(gè)插縫；以及其中該至少一個(gè)電接頭位于每個(gè)插縫間的底板上。
3.如權(quán)利要求2的裝置，其中對(duì)散熱片的無(wú)翅面進(jìn)行處理，以提高PC接口卡和散熱片之間的熱輻射傳輸。
4.如權(quán)利要求3的裝置，其中經(jīng)處理的無(wú)翅面的表面輻射系數(shù)約為0.9。
5.如權(quán)利要求3的裝置，其中散熱片用黑色涂料來(lái)處理。
6.如權(quán)利要求2的裝置，其中散熱片用擠壓材料制成。
7.如權(quán)利要求6的裝置，其中材料是金屬。
8.如權(quán)利要求7的裝置，其中金屬是鋁。
9.如權(quán)利要求7的裝置，其中金屬是銅。
10.如權(quán)利要求6的裝置，其中材料是合金。
11.如權(quán)利要求2的裝置，其中一塊與一個(gè)電接頭相接的PC接口卡與多塊散熱片中的一塊的無(wú)翅面物理接觸。
12.如權(quán)利要求1的裝置，其中一塊與一個(gè)電接頭相接的PC接口卡與該散熱片的無(wú)翅面物理接觸。
13.一種冷卻PC接口卡陣列的方法，包括以下步驟提供散熱片，這些散熱片有翅面和無(wú)翅面及完全密封的散熱管，并且相鄰散熱片之間的空間形成用于插入PC接口卡的插縫；提供電接頭，用于將PC接口卡機(jī)械及電連接到底板；將PC接口卡放置于極接近于散熱片非翅片的位置，使熱從PC卡傳輸?shù)缴崞灰约白尶諝饬鬟^(guò)散熱片的翅面來(lái)冷卻散熱片。
14.如權(quán)利要求13的方法，其中PC接口卡與散熱片的無(wú)翅面接觸。
15.如權(quán)利要求13的方法，其中散熱片通過(guò)擠壓金屬而形成。
16.如權(quán)利要求13的方法，其中金屬是鋁。
17.如權(quán)利要求13的方法，其中金屬是銅。
全文摘要
一種PC接口卡陣列的冷卻裝置包括一個(gè)形成帶氣孔的腔體的機(jī)架。散熱片在腔體內(nèi)被固定到機(jī)架上并包括一個(gè)用于向周圍環(huán)境傳熱的翅面、一個(gè)在翅面相反面的無(wú)翅面和完全封在散熱片內(nèi)的散熱管,散熱管促進(jìn)了翅面和無(wú)翅面之間的熱傳導(dǎo)傳輸。固定在機(jī)架上的底板有至少一個(gè)可機(jī)械及電連接到至少一塊PC接口卡的接頭,使該接口卡的一個(gè)表面與散熱片的無(wú)翅面極接近并基本平行,從而促進(jìn)了該接口卡和散熱片之間的熱傳輸。
文檔編號(hào)H05K7/20GK1191338SQ9810429
公開(kāi)日1998年8月26日 申請(qǐng)日期1998年1月22日 優(yōu)先權(quán)日1997年1月27日
發(fā)明者弗蘭克·V·蓋茨 申請(qǐng)人:美國(guó)電報(bào)電話公司