專利名稱：把導(dǎo)熱銷保持在導(dǎo)熱擴(kuò)散板內(nèi)的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種擴(kuò)散板，該擴(kuò)散板用于將來自電子元件的熱能傳遞給散熱片，尤其涉及一種在板內(nèi)設(shè)有導(dǎo)熱銷的擴(kuò)散板。
背景技術(shù)：
如計(jì)算機(jī)的電子裝置包含很多電路板。每個(gè)電子線路板通常設(shè)有其它電子元件，例如半導(dǎo)體微處理器芯片，這些元件被安裝在電路板上并與其電連接。通常電子元件與電路板保持一定角度地連接到電路板，這樣電子元件的上表面也與電路板保持一定角度。另外，電子元件的上表面具有輪廓和凹陷，使得上表面不是平直或連續(xù)的。在運(yùn)行過程中，當(dāng)電子元件和電路板之間傳送電子信號(hào)時(shí)，電子元件產(chǎn)生大量的熱量。通常，將散熱片連接到電子元件上吸收并消除電子元件產(chǎn)生的熱量。因?yàn)殡娮釉谋砻媸莾A斜的或間斷的，大多數(shù)散熱片不能充分地與電子元件接觸。從而，散熱片與電子元件直接接觸時(shí)不能充分有效地吸收電子元件產(chǎn)生的熱量。
過去，一種含有潤(rùn)滑劑和陶瓷、硼或鋁之一的導(dǎo)熱涂層被設(shè)置于電子元件的上表面，并覆蓋適應(yīng)襯墊，散熱片位于適應(yīng)襯墊上面。導(dǎo)熱涂層和適應(yīng)襯墊接合電子元件的上表面輪廓、凹陷和角度，將電子元件的熱量通過適應(yīng)襯墊傳遞給散熱片。
然而，導(dǎo)熱涂層和適應(yīng)襯墊具有若干缺點(diǎn)。首先，盡管導(dǎo)熱涂層導(dǎo)熱性比空氣好，卻不能十分有效地將電子元件的熱量傳遞給散熱片。因此，適應(yīng)襯墊很厚而不能有效導(dǎo)熱。
最近，一種金屬傳熱介質(zhì)被用于電子元件和散熱片之間，該介質(zhì)提供一種金屬擴(kuò)散板和金屬可變間隙界面(VGI)。擴(kuò)散板具有帶至少一個(gè)可變間隙界面的前表面和后表面。可變間隙界面具有一個(gè)帶有一陣列銷孔的金屬基座，每個(gè)銷孔的底部安裝一個(gè)彈簧，該彈簧支撐一個(gè)圓柱形金屬銷，這樣金屬銷的一部分伸出銷孔入口的外面。該銷可以被向下按壓進(jìn)入銷孔，此時(shí)銷和銷孔底部之間的彈簧被壓縮。
在運(yùn)行中，銷、金屬基座和銷孔內(nèi)部用一層導(dǎo)熱涂層覆蓋。擴(kuò)散板被翻轉(zhuǎn)并安裝于電子元件的上部，這樣銷與電子元件的表面相配合并抵靠在其中。銷支撐散擴(kuò)散板并被壓入銷孔。多組銷被安裝于擴(kuò)散板上，能夠與具有不同角度、輪廓或凹陷的電子元件上表面相配合。這樣，盡管電子元件上表面具有多種形狀特征，多個(gè)銷的使用允許該可變間隙界面與電子元件的上表面大部分充分接觸。擴(kuò)散板的后面覆蓋一層導(dǎo)熱涂層并裝有散熱片，于是位于擴(kuò)散板的后面頂部上。
熱量從電子元件的上表面?zhèn)鬟f給銷，銷再依次傳遞熱量給彈簧和金屬基座，通過擴(kuò)散板的后面?zhèn)鬟f熱量給散熱片。利用置于金屬基座內(nèi)的可縮回金屬銷和金屬擴(kuò)散板可以有效地將電子元件的熱量傳遞給散熱片。另外，導(dǎo)熱涂層填補(bǔ)電子元件與可變間隙界面、擴(kuò)散板和熱池之間的空隙以進(jìn)一步加強(qiáng)該組件的熱傳導(dǎo)率。
然而，可變間隙界面也有諸多缺點(diǎn)。近來提出一種可變間隙界面，銷被松弛地裝在銷孔內(nèi)，銷端部的導(dǎo)熱涂層接觸電子元件。這樣，當(dāng)可變間隙界面被從電子元件上拆卸下來時(shí)銷可以從可變間隙界面內(nèi)取出。另外，只要擴(kuò)散板被翻轉(zhuǎn)并準(zhǔn)備安裝于電子元件上時(shí)，銷會(huì)從銷孔內(nèi)落下。
需要一種克服以上問題的可變間隙界面并提起有經(jīng)驗(yàn)人員的其他關(guān)注。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種具有多個(gè)銷孔和多個(gè)傳熱銷的導(dǎo)熱擴(kuò)散板，其中每個(gè)銷可以在銷孔內(nèi)滑動(dòng)。每個(gè)傳熱銷具有外圍部分并且外圍部分具有凸緣。在每個(gè)銷孔周圍設(shè)有保持部件。保持部件和凸緣相互作用以便把銷保持在銷孔內(nèi)。


圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的擴(kuò)散板的前面等角視圖；圖2是圖1擴(kuò)散板的后面等角視圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的散熱組件的側(cè)視圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的可變間隙界面(VGI)的側(cè)面剖視圖，其中第一個(gè)銷孔內(nèi)有銷，靠近的第二個(gè)銷孔內(nèi)空著；
圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的VGI、彈簧和銷的分解等角視圖。
圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的VGI、彈簧、銷和敲擊工具的分解等角視圖，。
圖7是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例敲擊工具的局部等角視圖。
圖8是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的與銷配合的敲擊工具和VGI金屬基座的局部等角視圖。
圖9是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的與銷配合的敲擊工具和VGI金屬基座的側(cè)面部分剖視圖。
圖10是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的敲擊工具與銷和VGI側(cè)面部分剖視圖。
圖11是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的銷的側(cè)面部分剖視圖。
圖12是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的容納在銷孔內(nèi)銷的側(cè)面部分剖視圖。
圖13是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的容納銷孔內(nèi)銷的側(cè)面部分剖視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的擴(kuò)散板10的前面等角視圖。擴(kuò)散板為矩形，由諸如鋁一類的導(dǎo)熱金屬制成。擴(kuò)散板10具有前面30，形成在前面中的導(dǎo)熱可變間隙界面(VGIs)14從該前面延伸。該VGIs14呈方形，包括具有銷孔22陣列的金屬基座26(圖4)，銷孔容納對(duì)應(yīng)的銷18。銷18具有導(dǎo)熱性并且可縮進(jìn)地保持于銷孔22內(nèi)，以使銷18可在一定運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)被壓入銷孔。組裝時(shí)，每個(gè)VGI 14的銷18、銷孔22以及金屬基座26均被一層導(dǎo)熱涂層46覆蓋(圖3)，該導(dǎo)熱涂層例如是潤(rùn)滑劑和陶瓷、硼、鋁之一的混合物。
圖2是圖1中散熱片的后面等角視圖。散熱片10具有平的后面34，該面在組裝時(shí)也被導(dǎo)熱涂層46(圖3)覆蓋。
圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的散熱組件54的側(cè)視圖。電子元件42(例如，硅半導(dǎo)體微處理器芯片)連接于電路板38上并且從該板延伸。然后將擴(kuò)散板10定位在電子元件42上，從而使覆蓋有導(dǎo)熱涂層46的VGIs14的銷18緊緊壓在電子元件42的頂面168上，并在銷孔22內(nèi)被不等量壓縮(圖4)，從而適應(yīng)電子元件42的可變表面特征。然后將散熱片50連接到擴(kuò)散板10的后面34上，該面34也被導(dǎo)熱涂層46覆蓋。使用中，電子元件42產(chǎn)生熱量，該熱量通過導(dǎo)熱涂層46傳遞給銷18。銷18部分縮回銷孔22(圖4)并傳遞熱量給擴(kuò)散板后面34，再通過另一層導(dǎo)熱涂層46將熱量傳遞給散熱片50，該散熱片吸收并散發(fā)多余的熱量。
圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例VGI 14的局部側(cè)剖側(cè)視圖，其中第一銷孔22容納銷18，臨近的第二銷孔22是空的。每個(gè)銷孔22具有延伸到金屬基座內(nèi)部的內(nèi)壁58，該內(nèi)壁58從金屬基座26前面114的圓柱形入口或嘴62延伸到由具有一定角度的壁90所確定的尖形底部66。金屬基座26的前面114圍繞銷孔22入口62的部分變形，從而構(gòu)成保持物或保持部件110。
每個(gè)銷孔22容納并保持彈簧70和銷18。彈簧70具有頂端106和末端86。銷18為圓柱形并具有第一段74和第二段78。第一段74的直徑比第二段78的直徑小，這樣，銷18具有由第一段74和第二段78的外壁118和122所確定的階梯狀外表面。凸緣82位于第一段74和第二段78的交界處。第一段74具有上表面102，第二段78具有底面94。
使用中，彈簧70在底部66和銷18之間被壓縮在銷孔22內(nèi)。彈簧70的末端86接觸底部66的傾斜壁(angled wall)90，彈簧70的頂端106接觸銷18的底面94。被壓縮的彈簧70沿著箭頭A的方向向上推動(dòng)銷18。銷18的第一段74從銷孔22的入口62向上伸出。沿金屬基座26的上表面114延伸的保持部件110向下沿箭頭B的方向接觸凸緣82并對(duì)其施加作用力，這樣銷18的第二段78被保持在銷孔22內(nèi)并與彈簧70的頂端106配合。
銷18還可以沿箭頭B的方向更進(jìn)一步進(jìn)入銷孔22，這樣凸緣82不再與保持部件110配合，同時(shí)銷18和底部66的傾斜壁90之間的彈簧70被進(jìn)一步壓縮。而且，保持部件110將銷18保持在銷孔22內(nèi)，這樣VGI 14可以被翻轉(zhuǎn)而銷18不從銷孔22內(nèi)落出。因此，VGI 14可以被安置在電子元件42(圖3)上而銷18不從銷孔22內(nèi)落出。另外，由于銷18與電子元件42上表面168(圖3)受阻力地配合，銷18可以被進(jìn)一步壓入銷孔22。因?yàn)槊總€(gè)銷18單獨(dú)縮進(jìn)，VGI 14可以牢固地壓在具有角度、不定或具有一定輪廓的上表面168上，同時(shí)每一個(gè)銷18與上表面168配合。來自電子元件42的熱量經(jīng)由導(dǎo)熱涂層46(圖3)傳遞給銷18。銷18依次傳遞熱量給彈簧70，彈簧再傳給銷孔22底部66的金屬基座26。熱量經(jīng)由金屬基座26、擴(kuò)散板10(圖2)的后面34(圖2)以及導(dǎo)熱涂層(46)傳給散熱片50(圖3)。
圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的VGI 14、彈簧70、銷1和敲擊工具126的局部等角剖面視圖。敲擊工具126具有帶有頭部134的圓柱形主體130。與頭部134相對(duì)的、主體130的接觸端138具有位于接觸端138的相對(duì)兩側(cè)上并指向主體130外側(cè)的兩個(gè)圓形變形桿142。
圖7是敲擊工具126局部等角視圖。主體130具有平整的銷接觸面146，該銷接觸面從接觸端138回陷較短距離，從而確定可容納銷18的一部分的空腔139。當(dāng)敲擊工具126用來將銷18安裝到VGI 14上(圖6)時(shí)，銷接觸面146與銷18(圖6)的上表面102(圖6)配合。
回到圖6，在組裝過程中，首先將彈簧70插入銷孔22。再將銷18沿箭頭B方向朝下插入彈簧70上面的銷孔22中，這樣銷18的底面94與彈簧70的頂端106接觸。銷18置于彈簧70上以使銷18的凸緣82伸出銷孔22之外并高于金屬基座26的前面114。然后敲擊工具126在銷18上方滑動(dòng)，直到空腔139容納銷18的第一段74，銷18的上表面102和敲擊工具126的銷接觸面146(圖7)接觸。
如圖8所示，敲擊工具126朝下按壓VGI 14，這樣變形桿142與VGI 14鄰近銷孔22的入口62的上表面114接觸。銷接觸面146(圖7)按壓銷18進(jìn)入銷孔22以使凸緣82(圖6)移動(dòng)至稍微位于銷孔22入口62周圍的金屬基座26的前面114下。然后敲擊工具126沿箭頭B方向擊打頭部134，從而通過變形桿142使入口62附近的金屬基座26部分變形，形成保持部件110(圖4)。
或者，在大量組裝VGI 14過程中，敲擊工具陣列被組裝到按壓器上。擴(kuò)散板10(圖1)的每個(gè)VGI 14定位于敲擊工具陣列之下，以使每個(gè)銷孔22與敲擊工具對(duì)齊。朝下按壓VGI 14使敲擊工具一次使所有VGI 14入口周圍金屬基座26的上表面114變形。這樣，將敲擊工具陣列加入按壓器可以大量地制成保持部件110(圖4)。
圖5是VGI 14、彈簧70和銷18的局部分解等角視圖，其中，銷18的陣列被保持部件110保持在銷孔22內(nèi)。保持部件110通過變形桿142(圖8)形成于金屬基座26的上表面114中，該保持部件110位于每個(gè)銷孔22的入口62的相對(duì)兩側(cè)。保持部件110接觸銷18的凸緣82并對(duì)其施加作用力，從而將銷18保持在銷孔22內(nèi)。銷18的第一段74部分可縮回地伸出銷孔22。因此，VGI 14可以被翻轉(zhuǎn)并置于電子元件42(圖3)上以使銷18的上表面102接觸電子元件42的上表面168(圖3)。
或者，圍繞銷孔22的入口62的所有材料都被帶有圓柱形變形桿的敲吉工具變形，從而制成圍繞入口62的環(huán)形保持部件，以便與每個(gè)銷18的整個(gè)凸緣82接觸。
圖9是敲擊工具126接觸銷18和VGI 14的金屬基座26的局部側(cè)剖視圖。敲擊工具126的主體130的內(nèi)徑由內(nèi)壁148確定，外徑由外壁150確定。主體130的內(nèi)徑大于第一段74的外徑，但比第二段78的外徑和銷孔22的直徑略小。主體130的外徑大于第二段78的外徑和銷孔22的外徑。變形桿142具有沖壓凸緣154，該凸緣相對(duì)于水平軸158呈銳角地從主體的外壁150向主體130的內(nèi)壁148延伸，從而確定出沿著外壁150的沖壓尖端162。
如圖9所示的敲擊工具126處于對(duì)齊階段，其中銷18的第一段74容納在敲擊工具126的主體130內(nèi)并位于變形桿142之間。敲擊工具126位于VGI 14上，以便使沖壓尖端162與圍繞銷孔22入口62的金屬基座26接觸。銷接觸面146與銷18的上表面102接觸，從而使銷18被保持在銷孔22中同時(shí)凸緣82稍微位于金屬基座26的上表面114之下。因此，彈簧70被在銷18的底面94和銷孔22的傾斜壁90之間壓縮。
圖10是本發(fā)明實(shí)施例中敲擊工具126、銷18和VGI 14的局部側(cè)剖視圖。敲擊工具126處于沖壓階段，其中敲擊工具126沿著箭頭B方向朝下沖擊，以使沖擊尖端162壓入金屬基座26的上表面114以及圍繞銷孔22的入口62的、上表面114的變形部分，從而形成保持部件110。保持部件110與銷18的凸緣82配合并對(duì)其施加作用力，以便將銷18保持在銷孔22內(nèi)。然后移走敲擊工具126，并用該工具把其他的銷18固定在銷孔22內(nèi)。
圖11是根據(jù)本發(fā)明備選實(shí)施例的銷200的側(cè)剖視圖。銷200具有第一段204和第二段208，這兩段具有相同的外徑并被銷200外周中的小凹槽212隔開。銷200沿著凹槽212的部分的直徑比第一段204和第二段208小。當(dāng)彈簧70沿箭頭A向上推動(dòng)銷200時(shí)，VGI 14的保持部件110容納在凹槽212中，沿著凹槽212的凸緣216接觸銷200并對(duì)其施加作用力，從而將銷200保持在銷孔22中。如圖9-10所示，通過使用敲擊工具126圍繞銷200的凹槽212形成保持部件110。當(dāng)VGI 14位于電子元件42(圖3)上時(shí)，凹槽212容納保持部件110，從而使銷200可沿箭頭B方向壓入銷孔22內(nèi)。
圖12是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的銷18的側(cè)剖視圖，其中，銷18被保持在銷孔22內(nèi)。薄金屬夾板300連接于金屬基座26的上表面114并且具有直徑小于第二段78的直徑的孔?？孜挥谌肟?2周圍并容納銷18的第一段74。夾板300具有下抵抗面304，該面接觸銷18圍繞入口62的凸緣82并對(duì)其施加作用力。在銷孔22內(nèi)，彈簧70沿著箭頭A所示方向向上推動(dòng)銷18，以便使凸緣82接觸夾板300的下抵抗面304并對(duì)其施加作用力，從而將銷18保持在銷孔22內(nèi)。當(dāng)銷18對(duì)著電子元件42(圖3)放置時(shí)，銷18則克服彈簧70的彈力被沿著箭頭B所示方向壓入銷孔22中。
圖13是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的銷400的側(cè)剖視圖，其中，銷400被保持在銷孔22中。銷400具有外徑相同的第一外段404和第二外段408，這兩段被圍繞銷400延伸的外圍凹槽412隔開。外圍凹槽412包括下凸緣416和上凸緣418。薄金屬夾板420連接至金屬基座26的上表面114，并具有直徑小于第一外段404和第二外段408外徑的孔?？孜挥谌肟?2的周圍，并容納銷400的外周凹槽412。夾板420具有下抵抗面424和上抵抗面430。下抵抗面424圍繞入口62與銷18的下凸緣416接觸并對(duì)其施加作用力。較厚的帽440連接至夾板420并且具有直徑基本等于銷孔直徑并略微大于第一外段404直徑的孔。在銷孔22內(nèi)，彈簧70沿箭頭A方向向上推動(dòng)銷400，以使下凸緣416接觸夾板420的下抵抗面424并對(duì)其施加作用力，從而將銷400保持在銷孔22內(nèi)。當(dāng)銷400位于電子元件42(圖3)上時(shí)，銷400沿著箭頭B方向被壓入銷孔22，以使第一外段404的上凸緣418接觸夾板420的上抵抗面430并對(duì)其施加作用力。當(dāng)銷18沿著箭頭B方向被壓入銷孔22時(shí)，帽440環(huán)繞第一外段404以引導(dǎo)和支持第一外段404。
將銷保持在VGI中的方法和裝置提供了若干優(yōu)點(diǎn)。使銷孔入口周圍的金屬變形以便與銷上的凸緣或凹槽接觸配合，這樣，當(dāng)VGI翻轉(zhuǎn)時(shí)，銷保持在銷孔內(nèi)。因此，可以在定位時(shí)使用VGI，從而使銷翻轉(zhuǎn)并用于電子元件。而且，保持材料克服銷孔內(nèi)的壓縮彈簧而將銷保持在銷孔中，這樣，當(dāng)VGI處于非配合狀態(tài)，銷的第一段總是能夠伸出銷孔外，而當(dāng)VGI抵靠接觸電子元件時(shí)，第一段可以被壓入銷孔。這樣，當(dāng)電子元件具有多種取向和不同的表面時(shí)，保持件使得銷有效地傳遞來自電子元件的熱量。
權(quán)利要求
1.一種具有多個(gè)銷孔和多個(gè)導(dǎo)熱銷的導(dǎo)熱擴(kuò)散板，其中每個(gè)導(dǎo)熱銷在一個(gè)銷孔內(nèi)滑動(dòng)，其特征在于每個(gè)導(dǎo)熱銷具有外圍部分和形成于外圍部分上的凸緣，保持部件位于每個(gè)銷孔附近，該保持部件和凸緣互相作用，從而將銷保持在銷孔內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，每個(gè)銷孔包括內(nèi)壁，保持部件包括內(nèi)壁在銷孔入口處的變形部分。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，保持部件是具有與銷孔對(duì)齊的孔的夾板，該孔具有比銷孔直徑小的直徑。
4.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)熱擴(kuò)散板，其中，每個(gè)銷包括由具有不同的第一直徑和第二直徑的第一段和第二段所確定的階梯狀外表面，凸緣位于第一段和第二段的交界處。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，每個(gè)銷包括沿其圓周形成的外圍凹槽，外圍凹槽的直徑小于銷的直徑，外圍凹槽包括所述凸緣，保持部件伸到外圍凹槽內(nèi)以便與所述凸緣互相作用。
全文摘要
本發(fā)明公開一種導(dǎo)熱擴(kuò)散板，其具有形成于其中的多個(gè)銷孔(22)和多個(gè)可在銷孔內(nèi)滑動(dòng)的導(dǎo)熱銷(18)。每個(gè)導(dǎo)熱銷具有外圍部分和形成于外圍上的凸緣(82)。保持部件(110)位于每個(gè)銷孔附近。保持部件和凸緣互相作用，以便將銷保持在銷孔內(nèi)。
文檔編號(hào)B32B3/10GK1495587SQ03164939
公開日2004年5月12日 申請(qǐng)日期2003年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月10日
發(fā)明者克雷格·W·霍農(nóng), 克雷格 W 霍農(nóng) 申請(qǐng)人:蒂科電子公司