專利名稱：連接機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于將冷卻設(shè)備安裝到待冷卻元件上的連接機(jī)構(gòu)。更具體地說，本發(fā)明涉及一種連接機(jī)構(gòu)，它包括一具有合頁的板以及一可鉸接安裝的閂組件，所述閂組件用于將板所支撐的冷卻設(shè)備與待冷卻的元件連接在一起。
背景技術(shù)：
眾所周知，在電子領(lǐng)域中，使散熱片和電子設(shè)備接觸，從而電子設(shè)備操作期間所產(chǎn)生的廢熱被傳送到散熱器上，因此使電子設(shè)備冷卻。對(duì)于諸如微處理器(μP)、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)和專用集成電路(ASIC)的高時(shí)鐘脈沖速度電子設(shè)備來說，這些設(shè)備所產(chǎn)生的廢熱數(shù)量和操作溫度直接與時(shí)鐘脈沖速度成正比。因此時(shí)鐘脈沖速度越高，所產(chǎn)生的廢熱數(shù)量越多，反過來又增加了設(shè)備的操作溫度。然而設(shè)備的有效操作要求有效地傳送廢熱。
散熱設(shè)備作為一種較好的裝置得到廣泛的應(yīng)用，它可以用來將廢熱從上述類型的電子設(shè)備中排出。在通常的使用中，待冷卻的元件被一個(gè)安裝在PC板上的連接器所支撐。利用散熱器從元件的有效散熱在很大程度上取決于散熱器和元件之間的熱接觸以及散熱器和元件之間的接觸壓力。理想情況是，一種諸如夾具的連接沒備對(duì)散熱器進(jìn)行定位，從而和元件接觸的散熱器表面基本上是平的，散熱器和元件之間的接觸壓力作用在該元件上對(duì)中的負(fù)載軸線上。
然而現(xiàn)有的將散熱器安裝在元件上的夾具具有幾個(gè)缺陷。首先，許多現(xiàn)有的夾具由諸如彈簧鋼或不銹鋼等原材料制成。這種最終被選擇的原材料必須經(jīng)歷沖壓和成形操作。所選擇材料的彈性系數(shù)必須很低，所選擇材料的硬度也必須很低，從而在用于制造夾具的沖壓步驟和成形步驟中，可以對(duì)所選擇的材料先后進(jìn)行沖壓和成形，以形成夾具。如果所選擇材料的彈性系數(shù)和硬度都非常高，將很難沖壓和成形。此外，用于沖壓和成形的模具壽命將被降低。
第二，在制造過程中，上述材料的彈性系數(shù)不能保持恒定。引起彈性系數(shù)變化的幾種因素包括原材料尺寸的變化；后加工處理階段的變化；制造夾具所使用的合金中的組成成分的不同。由于使用夾具的目的是向散熱器和元件施加負(fù)載，從而能夠有效地將熱量從該元件傳送到散熱器。上述變化的結(jié)果是，不同批次的原材料和/或不同處理工序?qū)е聤A具所產(chǎn)生的負(fù)載特性發(fā)生變化。
第三，夾具另一種與彈性系數(shù)有關(guān)的特性是回彈特征。如果夾具由具有高回彈特性的材料制成，在夾具上更難形成和獲得所需要的輪廓，因?yàn)樾纬伤鲚喞枰欢〝?shù)量的回彈補(bǔ)償。高回彈特性的另一個(gè)結(jié)果是，難以獲得具有所希望尺寸精度的夾具。
第四，夾具的負(fù)載中心取決于每個(gè)夾具臂的尺寸精度。然而由于上述回彈特性，夾具臂的長度將發(fā)生變化，這將導(dǎo)致負(fù)載中心偏離理想位置。因此由于散熱器和元件之間的接觸熱阻增加，負(fù)載中心將不能作用在所要求的點(diǎn)上。接觸熱阻越大，利用散熱器排出廢熱的效率就越低。
第五，為了對(duì)夾具材料的回彈特性進(jìn)行補(bǔ)償，在一些情況下，在成形工序中選擇較軟的材料。成形之后，對(duì)上述較軟的材料進(jìn)行熱處理，使材料硬化。然而在熱處理期間，材料發(fā)生變形，如上所述那樣，負(fù)載中心偏移。
第六，現(xiàn)有夾具的另一種缺點(diǎn)是難以安裝和拆卸。例如為了安裝現(xiàn)有夾具，在插入期間，所述夾具臂上的閂部必須傾斜，然后再向后推閂部，使所述閂部和支撐待冷卻元件的連接器上的接頭片等類似部分連接。另一方面，為了拆卸現(xiàn)有夾具，經(jīng)常需要一種特殊的工具使夾具上的柄部傾斜，從而使所述閂部和連接器脫離連接。在一些情況下，所述柄部很小，使用特殊的工具也難以拆卸夾具，利用手就更難甚至不可能拆卸夾具。
最后，所設(shè)計(jì)的能夠向由諸如鋼板制造的現(xiàn)有夾具施加的總負(fù)載力大約是25磅。為了施加更大的力，要么增加材料的厚度，或者增加材料的硬度，從而引起彈性系數(shù)增大，導(dǎo)致更大的負(fù)載力。然而，增加材料的厚度和/或彈性系數(shù)導(dǎo)致該材料極難沖壓和成形，同時(shí)也降低模具壽命。
因此需要一種由這樣材料制成的連接設(shè)備，能夠不依靠上述彈性系數(shù)和材料硬度，消除由于材料性質(zhì)變化或形成材料所使用工序的變化而引起的彈性系數(shù)的變化，并減少負(fù)載特性的變化。需要這樣一種連接設(shè)備，能夠減少對(duì)材料回彈特性的依靠，消除了由于回彈特性而引起的難以制造夾具的情況。此外，需要一種能夠提供準(zhǔn)確負(fù)載中心的連接設(shè)備，所述設(shè)備的負(fù)載中心不會(huì)由于上述夾具臂長度變化和/或?qū)^軟材料進(jìn)行熱處理而導(dǎo)致的回彈特性的變化而偏移。也需要一種無需增加材料厚度或材料硬度就能施加更高負(fù)載力的連接設(shè)備，因此，無需施加更高的負(fù)載力用于補(bǔ)償高彈性系數(shù)，并且在不降低模具壽命的前提下，獲得更高的負(fù)載力。最后，需要一種無需使用特殊工具就能輕易地安裝和拆卸的連接設(shè)備，甚至使用手就能安裝和拆卸。
發(fā)明概述本發(fā)明的連接機(jī)構(gòu)解決了上述問題。通過使用板，解決了使用諸如具有低彈簧系數(shù)和低硬度的鋼或不銹鋼的沖壓和可變性材料所引起的問題。板可以由諸如金屬的剛性材料制成?？梢酝ㄟ^澆鑄、注塑和鍛造等方法制成。
此外，通過使用剛性材料制造板，解決了與彈簧系數(shù)變化以及其引起的彈簧夾具負(fù)載特性變化有關(guān)的問題，從而提供恒定的負(fù)載特性。由在制造期間施加在板上的加工步驟所引起的彈簧系數(shù)的變化基本上不影響板。此外使用一種閂組件，它包括在冷卻設(shè)備和待冷卻元件之間提供恒定負(fù)載的彈簧。根據(jù)彈簧尺寸確定負(fù)載力，選擇的負(fù)載力很容易超過現(xiàn)有彈簧夾具的限額25.0鎊。
本發(fā)明的連接機(jī)構(gòu)也解決了現(xiàn)有夾具的回彈特性所引起的問題，因?yàn)槭褂冒搴烷V組件取消了形成夾具輪廓的需求，不必要求夾具形狀具有精確尺寸，不必在用于形成夾具輪廓的工具上提供回彈補(bǔ)償。此外，通過使用板，也消除了由于彈簧輪廓不精確所導(dǎo)致的現(xiàn)有夾具的負(fù)載中心偏移的現(xiàn)象。
板也解決了與由較軟材料制成的現(xiàn)有夾具的熱處理所導(dǎo)致的負(fù)載中心偏移有關(guān)的問題。在閂組件內(nèi)使用彈簧解決了與使用具有更高彈簧系數(shù)的較厚材料有關(guān)的問題，能夠獲得更大的負(fù)載力。
利用本發(fā)明的連接機(jī)構(gòu)，通過利用合頁和鉸接安裝的閂組件，使用手就能安裝和拆卸本發(fā)明的連接機(jī)構(gòu)，不必使用特殊的工具完成安裝和拆卸，解決了與現(xiàn)有夾具的安裝和拆卸有關(guān)的困難。
本發(fā)明廣泛地涉及一種用于將諸如散熱器等的冷卻設(shè)備與待冷卻的元件連接在一起的連接機(jī)構(gòu)。所述元件由連接器支撐，所述連接機(jī)構(gòu)包括一合頁以及被鉸接地安裝的閂組件，所述閂組件可拆卸地與連接器相連。
所述連接機(jī)構(gòu)包括一板，它包括安裝表面、底面、一孔、一閂槽和一合頁槽。所述孔、合頁孔以及閂槽貫穿所述安裝表面和底面。所述孔用于連接冷卻設(shè)備。所述連接機(jī)構(gòu)也包括分別插入所述合頁槽和閂槽的合頁和閂組件。
所述合頁包括用于阻止合頁完全插入合頁槽的凸緣以及合頁部分，所述合頁部分上具有一開口。該開口用于可拆卸地和連接器鉸接。
閂組件包括一其上具有槽的柄部、位于所述槽內(nèi)的保持器、多個(gè)斜卸荷輪廓以及一具有閂面的閂部，所述閂面用于可拆卸地和連接器閂接，所述閂部具有一形成在其上的保持開口，一用于插入該保持開口的止動(dòng)件。一彈簧定位器被可移動(dòng)地安置在所述槽內(nèi)。所述彈簧定位器包括向外延伸出彈簧面的彈簧導(dǎo)桿以及一向外延伸出槽面的槽導(dǎo)向器。彈簧與保持器和彈簧導(dǎo)桿相連，用于在冷卻設(shè)備和元件之間施加負(fù)載力。
所述閂組件位于閂槽內(nèi)，閂部的保持開口位于底面下方，槽導(dǎo)向物位于閂槽內(nèi)，槽面與安裝表面接觸。由于彈簧導(dǎo)桿在槽內(nèi)可以移動(dòng)，閂組件的插入迫使彈簧導(dǎo)桿向保持器運(yùn)動(dòng)，壓縮彈簧。所述止動(dòng)件位于保持開口內(nèi)，保持彈簧處于壓縮狀態(tài)，阻止閂組件被壓縮彈簧所施加的力拔出閂槽，從而將閂組件保持在閂槽內(nèi)。
迫使閂組件向下進(jìn)入閂槽，使斜卸荷輪廓與安裝表面和底面對(duì)正，從而施加到柄部的驅(qū)動(dòng)力使閂組件在閂槽內(nèi)徑向地電傾斜(也就是徑向地轉(zhuǎn)動(dòng))，從而使閂面和連接器閂接或脫離閂接。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，閂組件的柄部包括一可以被用戶手抓住的手柄，從而閂組件可以輕易地使閂面和連接器閂接或脫離閂接。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，合頁上的凸緣與安裝表面接觸并騎跨在合頁槽上，以阻止合頁完全插入合頁槽。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，使合葉部分上的開口輪廓匹配連接器上的對(duì)應(yīng)形狀。同樣，在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，選擇閂面使它與連接器上的對(duì)應(yīng)形狀匹配。
通過下文結(jié)合示意性顯示發(fā)明原理的附圖對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例所進(jìn)行的介紹，本發(fā)明的其它方面和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚。
附圖簡介
圖1是符合本發(fā)明的連接機(jī)構(gòu)的斜視圖；圖2是連接器的斜視圖；圖3a和3b是符合本發(fā)明的閂組件的橫截面視圖；圖4a～4c分別是包括符合本發(fā)明手柄的閂組件的前視圖、側(cè)視圖和斜視圖；圖5a～5b分別是符合本發(fā)明的包括手柄的閂組件的前視圖、側(cè)視圖；圖6a～6b類似于圖5a～5b，但是所示閂組件包括符合本發(fā)明的彈簧定位器、彈簧和止動(dòng)件；圖7a～7d分別是符合本發(fā)明的彈簧定位器側(cè)視圖、俯視圖和斜視圖；圖8a～8d分別是符合本發(fā)明的合頁的前視圖和側(cè)視圖；圖9a～9b顯示了將合頁插入符合本發(fā)明的板上的合頁槽內(nèi)；圖10a～10e分別是符合本發(fā)明的板的俯視圖、側(cè)視圖、仰視圖和斜視圖；圖11a～11b分別是符合本發(fā)明的螺旋彈簧的俯視圖和側(cè)視圖；圖12是冷卻設(shè)備底部的斜視圖；圖13是圖12所示底部的仰視平面圖，所述底部被固定連接到符合本發(fā)明的板的孔內(nèi)；圖14a和14b顯示了閂組件在符合本發(fā)明的閂槽內(nèi)的徑向運(yùn)動(dòng)；圖15a～15d分別是連接器的俯視圖、側(cè)視圖和端視圖；圖16是一個(gè)顯示了與支撐有元件的連接器連接后的符合本發(fā)明的連接機(jī)構(gòu)的側(cè)視圖；圖17和18顯示了符合本發(fā)明的使合頁孔與連接器鉸接的過程；圖19～21顯示了符合本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)閂組件使閂面與連接器閂接的過程。
優(yōu)選實(shí)施例介紹在下文介紹中，用相同的附圖標(biāo)記代表不同附圖中的相同元件。
如用于說明的圖所示，本發(fā)明涉及一種用于將冷卻設(shè)備和被連接器所支撐的元件進(jìn)行連接的連接機(jī)構(gòu)。冷卻設(shè)備和元件之間的接觸提供了傳熱路徑，用于將元件內(nèi)的廢熱從元件傳送到冷卻設(shè)備。
所述連接機(jī)構(gòu)包括具有安裝表面、底面、孔、合頁槽、閂槽的板。所述孔、合頁槽、閂槽從所述安裝表面貫穿到所述底面。所述孔用于和冷卻設(shè)備進(jìn)行連接。所述連接機(jī)構(gòu)也包括分別被插入合頁槽和閂槽的合頁和閂組件。
所述合頁包括其上具有開口的合頁底部。所述開口用于可拆卸地與連接器鉸接。當(dāng)合頁插入合頁槽時(shí)，凸緣和所述安裝表面接觸，阻止合頁完全插入合頁槽內(nèi)。
所述閂組件包括其上具有開口的柄部；位于槽內(nèi)的保持器；多個(gè)斜卸荷輪廓；具有閂面的柄部，用于可拆卸地與連接器閂接；形成在閂部的保持開口；插入所述保持開口內(nèi)的止動(dòng)件；被可運(yùn)動(dòng)地安置在所述槽內(nèi)的彈簧定位器；和一彈簧。
所述彈簧定位器包括一向外延伸出彈簧面的彈簧導(dǎo)桿以及一向外延伸出槽面的槽導(dǎo)向器。彈簧與保持器和彈簧導(dǎo)桿相連，用于在冷卻設(shè)備和元件之間施加負(fù)載力。
所述閂組件位于閂槽內(nèi)，閂部的保持開口位于底面下方，槽導(dǎo)向物位于閂槽內(nèi)，槽面與安裝表面接觸。由于彈簧導(dǎo)桿在槽內(nèi)可以移動(dòng)，閂組件的插入迫使彈簧導(dǎo)桿向保持器運(yùn)動(dòng)，壓縮彈簧。所述止動(dòng)件位于保持開口內(nèi)，保持彈簧處于壓縮狀態(tài)，阻止閂組件被壓縮彈簧所施加的力拔出閂槽，從而利用處于壓縮狀態(tài)的彈簧將閂組件保持在閂槽內(nèi)。
迫使閂組件向下進(jìn)入閂槽，使斜卸荷輪廓與安裝表面和底面對(duì)正，從而施加到柄部的驅(qū)動(dòng)力使閂組件在閂槽內(nèi)徑向地傾斜(也就是徑向地轉(zhuǎn)動(dòng))，從而使閂面和連接器閂接或脫離閂接。
板消除了上述的與現(xiàn)有彈簧夾具有關(guān)的問題，例如回彈、低彈簧系數(shù)、低硬度和負(fù)載特性的變化。通過使用彈簧提供一恒定的彈簧系數(shù)，閂組件解決了上述與彈簧系數(shù)變化和負(fù)載限額有關(guān)的問題。通過選擇具有適合特性的彈簧，例如彈簧長度、彈簧直徑等，負(fù)載力可以適應(yīng)特殊的應(yīng)用。可以用手驅(qū)動(dòng)閂組件，使連接機(jī)構(gòu)與連接器閂接或脫離閂接。因此與現(xiàn)有夾具不同，無需使用工具安裝和拆卸連接機(jī)構(gòu)。
在圖1中，連接機(jī)構(gòu)10包括具有安裝表面13和底面15的板11，與板11相連的合頁20、與板11相連的閂組件31。在圖10a～10e中，板11包括合頁槽12、閂槽14和孔17。如圖10c和10e所示，孔17、合頁槽12和閂槽14貫穿安裝表面13和底面15。最好安裝表面13和底面15彼此相背，從而它們彼此平行。
如圖10a所示，合頁槽12和閂槽14可以在板11上對(duì)稱分布，或如圖10b、10d和10e所示，合頁槽12和閂槽14可以在板11上非對(duì)稱分布。所述對(duì)稱和非對(duì)稱都是相對(duì)于相對(duì)于中心對(duì)稱線AA的。由于板11具有矩形形狀，從而選擇中心對(duì)稱線AA。板11的形狀并不局限于矩形。
板11可以由不同材料制成，包括但不局限于金屬、金屬合金、塑料、復(fù)合材料和陶瓷材料。最好板11由諸如金屬或金屬合金的剛性材料制成。例如板11可以由鋁(Al)、鋼、鋁合金或鋼合金、或類似聚碳酸脂的堅(jiān)固樹脂或Altem制成。根據(jù)用途選擇板11的材料。由于金屬剛性好，可以選擇金屬。此外，針對(duì)諸如鋼或不銹鋼的高成本金屬，可以選擇低成本的鋁?？梢允褂弥T如沖壓、壓鑄、模鍛和機(jī)加工的制造工藝制造板11。例如如果選擇塑料材料，則采用注塑和機(jī)加工方法制造板11。
孔17被用于和冷卻設(shè)備相連?？?7僅僅和冷卻設(shè)備的底部相連。例如在圖12和13中，冷卻設(shè)備100包括從底部102向外延伸的圓柱形底103。所述底103包括一對(duì)相背的平面101、和待冷卻元件(未示)接觸的接觸面107、以及一位于接觸面107下方的平臺(tái)105。將底103插入孔17(也時(shí)圓柱形的)，從而底103和孔17接觸。最好，將底103插入孔17后，底部102和安裝表面13接觸(在仰視圖13中用虛線圓102a表示)。
最好通過孔17與底103之間的壓配合，如虛線箭頭P所示，將冷卻設(shè)備100和板11固定地連接在一起。通過合理選擇孔17的內(nèi)徑與底103底外徑，可以實(shí)現(xiàn)所述壓配合P。例如孔17的內(nèi)徑公差選擇為H7，底103的外徑公差選擇為p6，就能實(shí)現(xiàn)所述壓配合P。
例如，孔17內(nèi)徑公差40H7意味著孔17的內(nèi)徑大小應(yīng)該在40.00～40.02毫米范圍內(nèi)。同樣，底103外徑公差40p6意味著底103的外徑應(yīng)該在40.02～40.04毫米范圍內(nèi)。因此公差40H7和40p6將在孔17和底103外徑之間形成過盈配合。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，通過壓接(crimp)底103，克服了孔17和底103之間的制造變化，防止由此引起底壓配合P失效。所述壓接工序擴(kuò)大了平臺(tái)105的表面104，從而平臺(tái)105上的材料流動(dòng)到底表面15上，從而將冷卻設(shè)備100固定地和板11連接到一起?？梢砸黄鹗褂脡航用?04和壓配合P，以確保冷卻設(shè)備100被保持在板11上。
最好冷卻設(shè)備100可以包括從接觸面107向外延伸的保護(hù)部分109。在散熱器領(lǐng)域眾所周知，一種熱界面材料(TIM)(未示)可以被布置在接觸表面107上的保護(hù)部分109之間。該TIM被布置在接觸面107和待冷卻元件之間。該TIM封閉了接觸面107上的空隙、氣隙等。該TIM可以改善導(dǎo)熱性，增強(qiáng)將熱量從元件傳送到冷卻設(shè)備100。諸如導(dǎo)熱糊劑、潤滑脂、薄膜或類似物質(zhì)的材料可以被用作TIM。
在圖8a～8d中，合頁20包括凸緣21和合頁部分23。合頁部分23包括至少一個(gè)形成在其上的開口25(顯示了兩個(gè))，所述開口25貫穿所述合頁部分。所述開口25可以具有任何形狀，如果使用多于一個(gè)開口，每個(gè)開口25不必具有相同形狀或具有相同尺寸。如圖8b和8d所示，凸緣21可以沿一個(gè)或多個(gè)方向從合頁20向外延伸足夠數(shù)量，以便阻止合頁20完全插入合頁槽12。
合頁20可以由不同材料制成，包括但不局限于金屬、金屬合金、塑料、復(fù)合材料和陶瓷材料。例如合頁20由鋁(Al)、鋼、鋁合金或鋼合金、或類似聚碳酸脂的堅(jiān)固樹脂或Altem制成。制造合頁的工序包括但并不限于機(jī)加工、壓鑄、金屬成形和噴射鑄造法。為了降低成本并便于制造，最好選擇塑料。
圖9a和9b顯示將合頁20插入板11上的合頁槽12內(nèi)，合頁部分23延伸到底面15之外，從而開口25位于底面15下方，凸緣21和安裝表面13接觸。在圖9b中，凸緣21跨在合頁槽12上，以阻止合頁20完全插入合頁槽12內(nèi)。在圖9a中，凸緣21具有足夠尺寸，能夠阻止合頁20完全插入合頁槽12。如俯視圖10b中用虛線顯示的那樣(看附圖標(biāo)記21a)，凸緣21可以在所有側(cè)邊都跨在合頁槽12上。
最好通過合頁20和合頁槽12之間的壓配合(在圖9a9b中用虛線箭頭P表示)，將合頁20保持在合頁槽12內(nèi)。通過使合頁20的外徑稍微大于合頁槽12的內(nèi)徑，從而，當(dāng)將合頁20插入合頁槽12內(nèi)時(shí)，在合頁20和合頁槽12之間形成過盈配合，所述過盈配合將合頁20保持在合頁槽12內(nèi)，實(shí)現(xiàn)上述壓配合P。利用塑料材料制造合頁20，也可以輕易地實(shí)現(xiàn)所述壓配合P。例如，合頁20在X和Y方向上的尺寸比合頁槽12在X和Y方向上的尺寸大0.01～0.02毫米。
合頁20和合頁槽12可以具有任何形狀，并不一定必須采用圖示的矩形形狀。例如，合頁槽12可以是橢圓形，而合頁20則具有與其相配合的橢圓形，使合頁20可以插入并保持在合頁槽12內(nèi)。
同樣的，開口25可以有一個(gè)與連接器80的外形相匹配的開口形狀。例如在圖8c和8d中，選擇開口25的矩形形狀使與圖15a～15d內(nèi)的連接器80上的開口形狀相配合。通常，連接器80包括一合頁接頭81，該合頁接頭81的形狀和開口25的形狀匹配。合頁接頭81的形狀并不一定完全和開口25的形狀匹配。因此開口25的開口形狀可以是一個(gè)部分矩形形狀，還包括一些弧形部分(參考圖15b和15d)，以便于合頁和合頁接頭81鉸接和脫離鉸接。作為另一個(gè)示例，如果開口25的開口形狀是圓形，合頁接頭81可以是一個(gè)與之相配的圓形。
在圖3a和3b以及圖4a～4c中，閂組件31包括柄部34和保持器33，所述柄部34上具有槽35，所述保持器33位于所述槽35內(nèi)。柄部34包括多個(gè)斜卸荷形狀32。最好所述斜卸荷形狀32位于柄部34的兩個(gè)相反的側(cè)面上。閂組件31還包括一閂部36。閂部36包括一閂面37、一保持開口39和一適合于插入該保持開口39內(nèi)的止動(dòng)件51(參考圖6a6b)。如圖4a～4c所示，最好手柄38和柄部31相連。通過用手抓住手柄38(未示)，手柄38驅(qū)動(dòng)閂組件31，使閂面37閂接連接器80，或和連接器80脫離閂接。
如上述合頁20上的開口25那樣，可以選擇閂面37，使之與連接器80上的形狀相匹配。例如在圖3a和3b中，閂面37分別具有弧形輪廓和斜面形狀。通常，連接器80將包括一閂接頭83，該閂接頭83的形狀和閂面37匹配。所述閂接頭83的形狀無需完全和閂面37匹配(參考圖16和21)。
在圖5a、5b以及圖6a和6b中，將止動(dòng)件51插入閂部36上的保持開口39內(nèi)(看虛線I)。將在下文介紹如何操作制動(dòng)件51從而將閂組件31保持在閂槽14內(nèi)。最好所述保持開口39貫穿閂部36，從而止動(dòng)件51可以穿過保持開口39并從保持開口39兩側(cè)向外延伸。插入之后，止動(dòng)件51的長度L應(yīng)該大于閂槽14的尺寸DW或和/或DL(參考圖10d)，從而不能從閂槽14內(nèi)拔出閂組件31。雖然圖示的保持開口39的形狀是圓形，保持開口39也可以具有其它形狀，止動(dòng)件51可以具有與保持開口39相匹配的形狀。例如保持開口39上可以具有螺紋，用于和帶螺紋的止動(dòng)件51嚙合，或保持開口39具有光滑的形狀，通過壓配合、摩擦裝配、焊接、膠水或粘結(jié)劑，將止動(dòng)件51保持在保持開口39內(nèi)。
止動(dòng)件51可以是緊固件，包括但不限于螺栓、銷、開口銷、榫釘、螺釘、螺母和螺釘、鉚釘。閂組件31可以由不同材料制成，包括但不局限于金屬、金屬合金、塑料、復(fù)合材料和陶瓷材料。例如閂組件31可以由鋁(Al)、鋼、鋁合金或鋼合金、或類似聚碳酸脂的堅(jiān)固樹脂或Altem制成。制造閂組件31的工序包括但并不限于機(jī)加工、壓鑄、金屬成形和噴射鑄造法。為了降低成本并便于制造，最好選擇塑料制造閂組件。
在圖7a～7d中，閂組件31還包括彈簧定位器40。該彈簧定位器40包括向外延伸出彈簧面41的彈簧導(dǎo)桿45以及向外延伸出槽面43的槽導(dǎo)向物47。所述彈簧面41和槽面43彼此相背。例如彈簧面41和槽面43可以是盤的兩個(gè)相背面。彈簧定位器40可以包括相背的槽嚙合部分42，所述相背的槽嚙合部分42彼此平行彼此之間的距離是d1，比槽35的尺寸WS小(參考圖5)。槽嚙合部分42可以是被形成在圖7c和7d所示盤的彎曲表面44上的平面。槽嚙合部分42被裝配在槽35內(nèi)并允許彈簧定位器40在槽35內(nèi)上下運(yùn)動(dòng)(看圖6a中的箭頭M)。
閂組件31也包括和保持器33以及彈簧導(dǎo)桿45相連的彈簧30(看圖6a和6b)。彈簧30可以是卷簧、板簧、可以壓縮橡膠材料或可壓縮的聚氨酯。最好彈簧30是卷簧。如果彈簧30選用卷簧，保持器33和彈簧導(dǎo)桿45的外部尺寸可以分別是dK和dS(參考圖5b和7c)，適合于裝配在內(nèi)徑為idS的彈簧30兩端30a和30b內(nèi)(參考圖11a以及圖6a和6b)。最好這樣選擇所述外部尺寸(dK，dS)，從而保持器35和彈簧導(dǎo)桿45可以完全插入在彈簧30的內(nèi)徑idS內(nèi)，從而柄部34和彈簧面41與彈簧30的兩端30a、30b中的一端接觸(參考圖6a)。
閂組件31被設(shè)置在閂槽14內(nèi)，保持開口39位于板11的底面15下方，槽導(dǎo)向物47位于閂槽14內(nèi)。選擇使導(dǎo)向物47的長度DL比閂槽14的尺寸DW小，從而當(dāng)插入閂槽14內(nèi)時(shí)，槽面43與安裝表面接觸，槽導(dǎo)向物47基本上和閂槽14對(duì)齊，從而相對(duì)于閂組件31和閂槽14建立彈簧軸線Z(參考圖6a、6b和7)。最好彈簧軸線Z基本上垂直于安裝表面和底面(13，15)。
閂組件31的插入導(dǎo)致彈簧定位器40在槽35內(nèi)向上M運(yùn)動(dòng)，從而迫使彈簧導(dǎo)桿45趨向保持器33。因此，彈簧33被壓縮。由于彈簧33被壓縮，止動(dòng)件51必須插入保持開口39內(nèi)，以阻止壓縮彈簧30所施加的迫使閂組件31從閂槽14中脫出。在圖17中，止動(dòng)件51被插入保持開口39內(nèi)，與底面15接觸，橫跨閂槽14，以將閂組件31保持在閂槽14內(nèi)。此外，止動(dòng)件51將彈簧39保持在壓縮狀態(tài)下。
在圖1中顯示的連接機(jī)構(gòu)10的板11上，合頁20與閂組件31已經(jīng)分別插入合頁槽12和閂槽14中。然后如上所述，參考圖12和3，將冷卻設(shè)備100與孔17相連。
在圖17中，連接機(jī)構(gòu)10與冷卻設(shè)備100在一起，所述冷卻設(shè)備與連接機(jī)構(gòu)的孔17相連，而且，連接器80支撐著元件200。通常將連接器80安裝在諸如PC板等的基板300上。連接器80包括一開口87，通過該開口，所述元件與基板300電連接。用于將合頁開口25與連接器80鉸接的步驟包括使連接機(jī)構(gòu)10相對(duì)于連接器80向上轉(zhuǎn)動(dòng)(參考虛線箭頭U)，使開口25與連接器80上的接頭片81對(duì)正，從而開口25可以插入鉸接接頭片81上。圖81顯示鉸接接頭片81已經(jīng)插入合頁部分的開口25內(nèi)。
在圖19中，使閂面37與連接器80上的閂接頭片83閂接的步驟包括將閂組件31(參考虛線箭頭Pd)向下壓入閂槽14，以進(jìn)一步壓縮彈簧30，使斜卸荷輪廓32與安裝表面13和底面15對(duì)齊(下文將結(jié)合圖14a和14b詳細(xì)地介紹)，向內(nèi)(虛線箭頭A1)施加驅(qū)動(dòng)力，使柄部34鉸接地向內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)閂部36向外(參考虛線箭頭R0)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而閂面37將跳過閂接頭片83。連接機(jī)構(gòu)10然后沿向下的方向轉(zhuǎn)動(dòng)(參考虛線箭頭D)，使閂面37進(jìn)入與閂接頭片83連接的位置。
在圖20中，相對(duì)于連接器80設(shè)定連接機(jī)構(gòu)10，實(shí)現(xiàn)閂面37和閂接頭片83的連接(也就是閂接)。針對(duì)閂面37要被閂接的位置，閂組件31上的向下壓力Pd被保持，以便使斜卸荷輪廓32和安裝表面13和底面15對(duì)齊，同時(shí)沿向外方向(參考虛線箭頭A0)驅(qū)動(dòng)柄部34，使閂部36沿向內(nèi)方向轉(zhuǎn)動(dòng)(參考虛線箭頭R1)，使閂面37與閂接頭片83閂接。
圖21顯示連接機(jī)構(gòu)10已經(jīng)被鉸接和閂接在連接器80上，同時(shí)冷卻設(shè)備100與元件200接觸。如圖21所示，僅僅冷卻設(shè)備100的一部分需要與元件200接觸，即冷卻設(shè)備的底部103的接觸表面107與元件200的表面部分207接觸。
為了增強(qiáng)冷卻設(shè)備100和元件200之間的熱傳送和/或封閉表面(107，207)上的微小空隙或裂縫，可以將一種上述的熱界面材料(TIM)設(shè)置在表面(107，207)之間的界面上。底部103可以包括向接觸表面107外延伸的倒角109(如圖12所示)。在將連接機(jī)構(gòu)10與連接器80閂接在一起之前，所述TIM可以被設(shè)置在表面(107，207)中的一個(gè)或兩個(gè)表面上。
在圖16中，當(dāng)通過使閂面37與閂接頭片87閂接而將連接機(jī)構(gòu)10閂接到連接器80上之后，彈簧30被進(jìn)一步地壓縮，從而如箭頭L所示，彈簧30在冷卻設(shè)備100和元件200之間施加以負(fù)載力L。如上結(jié)合圖17和18所述，由于閂組件31插入閂槽，彈簧30被壓縮的超過預(yù)設(shè)壓縮程度。負(fù)載力L的大小主要取決于彈簧30的特性。這些特性包括彈簧30的自由長度L0(參考圖11b)、彈簧30的材料、柄部34上的槽35內(nèi)的操作空間。與現(xiàn)有夾具相比，本發(fā)明的連接機(jī)構(gòu)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是負(fù)載力L可以大于25磅。也可以使負(fù)載力L小于25磅。例如對(duì)于奔騰III處理器，負(fù)載力L的大小可以是15.0～18.0磅。對(duì)于奔騰4處理器，負(fù)載力L的大小可以是18.0～22.0磅。
例如在圖11a和11b中，如果彈簧30的外徑OdS是8.0毫米時(shí)，自由長度LS是18毫米時(shí)，如果彈簧30在槽35內(nèi)被預(yù)壓縮到15毫米時(shí)，當(dāng)閂面37與閂接頭片83閂接時(shí)，彈簧30被進(jìn)一步壓縮到13.5毫米，負(fù)載力L大約是40磅。更高的負(fù)載力降低了冷卻設(shè)備100和元件200之間的接觸熱阻，導(dǎo)致熱效率增加。
此外，在圖19～21中，手柄38可以被用戶的手(未示)抓住，以便向下推PD和激活(A1，A0)閂組件31。此外使閂組件31和連接器80脫離閂接的步驟與上述使閂組件31和連接器80閂接步驟相反，即將圖17和18所述鉸接步驟倒著執(zhí)行。用戶的手也可以用于使閂組件31與連接器80脫離閂接。例如為了使閂面37與閂接頭片83脫離閂接，向下推閂組件31，從而壓縮彈簧30，從而閂面37與閂接頭片83脫離嚙合。沿向內(nèi)方向A1驅(qū)動(dòng)柄部，使閂部36沿向外方向R0轉(zhuǎn)動(dòng)，從而閂面37跨過閂接頭片83。
在圖16中，通常的冷卻設(shè)備500包括被連接在連接器80上的連接機(jī)構(gòu)10，冷卻設(shè)備100和連接機(jī)構(gòu)10以及元件200接觸。此外冷卻設(shè)備100還包括一具有扇殼121的電扇120，所述扇殼121通過扇保持器130使用緊固件123與冷卻設(shè)備100相連。通過兩個(gè)或更多的電接頭(未示)，扇120與電源相連。
與現(xiàn)有夾具相比，本發(fā)明連接機(jī)構(gòu)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，板11為冷卻設(shè)備100提供了剛性和穩(wěn)定的平臺(tái)。因此當(dāng)合頁20和閂組件31分別與連接器80上的接頭片(81，83)相連時(shí)，可以預(yù)先選擇合頁槽12、閂槽14以及孔17的位置，以便和負(fù)載力L對(duì)齊，所述負(fù)載力在冷卻設(shè)備100以及元件200上的負(fù)載中心是yy。負(fù)載力L和負(fù)載中心yy之間的對(duì)齊使負(fù)載力L沿著冷卻設(shè)備100和元件200的中心。因此，冷卻設(shè)備100和元件200之間的熱阻被降低。
根據(jù)具體應(yīng)用確定連接器80的形狀和尺寸以及接頭片(81，83)。例如接頭片不必象圖16那樣位于同樣的平面內(nèi)。另一方面，在圖15a～15d中，接頭片(81，83)可以位于圖15b中aa線所示的平面內(nèi)。如上所述，合頁槽12和閂槽14可以在板11上對(duì)稱或不對(duì)稱。在圖15a和15c中，相對(duì)于cc線，接頭片(81，83)并不對(duì)稱。非對(duì)稱關(guān)系可以確定板11上合頁槽12和閂槽14的非對(duì)稱位置。相反，如果接頭片(81，83)相對(duì)于cc線對(duì)稱，板11上的合頁槽12和閂槽14也彼此對(duì)稱。連接器80可以包括相反的上、下表面(82，84)、上表面82可以順斜到升高部分89。連接器80除了接頭片(81，83)之外的這些特征將確定合頁20和閂組件31的尺寸，從而開口25和閂面37將分別和連接器80上的適合的接頭片(81，83)匹配。連接機(jī)構(gòu)10可以被設(shè)計(jì)成與諸如PGA370或PGA462的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)連接器匹配。另一方面，連接機(jī)構(gòu)10可以被設(shè)計(jì)成與具有定制的接頭片的定制的連接器匹配。
圖14a和14b詳細(xì)地顯示了閂組件31在閂槽14的徑向運(yùn)動(dòng)(也就是轉(zhuǎn)動(dòng))。為了更詳細(xì)地顯示傾斜卸荷輪廓32的功能即允許閂組件31在閂槽14內(nèi)鉸接地運(yùn)動(dòng)的范圍，沒有顯示彈簧定位器40、彈簧30和止動(dòng)件51。
在圖14a中，閂組件31(用虛線顯示)在閂槽14內(nèi)垂直地對(duì)齊(看虛線箭頭V)，并沿Pd向下推，從而傾斜卸荷輪廓32和安裝表面13以及底面15對(duì)齊。傾斜卸荷輪廓32的對(duì)齊使柄部34響應(yīng)于作用在柄部34和/和閂部36上的驅(qū)動(dòng)力(未示)而向內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)P1。由于柄部34向內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)P1，閂部36響應(yīng)于同一個(gè)驅(qū)動(dòng)力而向外轉(zhuǎn)動(dòng)P0。因此閂組件31a(用實(shí)線顯示)相對(duì)于閂槽14傾斜地對(duì)齊(看虛線箭頭t)。垂直和傾斜對(duì)齊(V，t)之間的差別用角度α。角度α可以在很大的范圍內(nèi)變化。例如角度α可以在0～60°之間變化。最好角度α在5～45°之間變化。最佳角度α在10～30°之間變化。對(duì)于傾斜卸荷輪廓32與安裝表面和底面(13，15)的對(duì)齊，柄部34可以沿半徑為r并且圓心在閂槽14內(nèi)的圓C轉(zhuǎn)動(dòng)。
在圖14b中，顯示了傾斜卸荷輪廓32與安裝表面和底面(13，15)之間的尺寸關(guān)系。使(閂組件31的)柄部34處于垂直方向V并如上所述那樣向下壓(看虛線箭頭PD)，斜卸荷輪廓32應(yīng)隔開距離DP，所述DP比安裝表面13和底面15之間的距離DS大。當(dāng)(閂組件31a的)柄部34沿P1向內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，斜卸荷輪廓32a被設(shè)置成貼近閂槽14以及安裝表面13和底面15。
以上已對(duì)本發(fā)明作了十分詳細(xì)的描述，所以閱讀和理解了本說明書后，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，本發(fā)明的各種改變和修改將變得明顯。所以一切如此改動(dòng)和修正也包括在此發(fā)明中，因此它們?cè)跈?quán)利要求書的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于將冷卻設(shè)備和被連接器所支撐的元件相連的連接機(jī)構(gòu)包括一板，它包括安裝表面、底面、用于和冷卻設(shè)備相連的孔、一閂槽和一合頁槽；一合頁，它包括凸緣和合頁部分，所述合頁部分上具有一開口，用于可拆卸地和連接器鉸接，所述合頁位于所述合頁槽內(nèi)，同時(shí)所述凸緣和安裝表面接觸；一閂組件包括一柄部，柄部上具有槽、位于所述槽內(nèi)的保持器、和多個(gè)便于閂組件在閂槽內(nèi)徑向轉(zhuǎn)動(dòng)的斜卸荷輪廓；一具有能夠可拆卸地與連接器閂接的閂面的閂部；位于所述閂部上的保持開口；能夠插入所述保持開口內(nèi)的止動(dòng)件；可移動(dòng)地設(shè)置在槽內(nèi)的彈簧定位器，它包括向外延伸出彈簧面的彈簧導(dǎo)桿和向外延伸出槽面的槽導(dǎo)向物；與保持器和彈簧導(dǎo)桿相連的彈簧，能夠在冷卻設(shè)備和元件之間施加負(fù)載力，閂組件被設(shè)置在閂槽內(nèi)，保持開口位于底面下方，槽導(dǎo)向物位于閂槽內(nèi)，槽面與安裝表面接觸，閂組件的插入迫使彈簧導(dǎo)桿趨向保持器，從而壓縮彈簧，止動(dòng)件位于保持開口內(nèi)，保持彈簧處于壓縮狀態(tài)，保持閂組件處于閂槽內(nèi)，其特征在于向下壓閂組件，使斜卸荷輪廓與安裝表面和底面對(duì)齊，從而被施加到柄部的驅(qū)動(dòng)力使閂組件在閂槽內(nèi)徑向傾斜，實(shí)現(xiàn)閂面與連接器的閂接和脫離閂接。
2.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述連接機(jī)構(gòu)，其特征在于所述止動(dòng)件可以是螺栓、銷、開口銷、榫釘螺釘、螺釘和螺母、鉚釘中的一種元件。
3.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述連接機(jī)構(gòu)，其特征在于所述彈簧可以是是卷簧、板簧、可壓縮橡膠材料或可壓縮的聚氨酯中的一種。
4.一種根據(jù)權(quán)利要求3所述連接機(jī)構(gòu)，其特征在于所述卷簧包括兩相反端和內(nèi)徑，保持器和彈簧導(dǎo)桿位于彈簧兩相反端的內(nèi)徑內(nèi)。
5.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述連接機(jī)構(gòu)，其特征在于還包括與所述閂組件的柄部相連的手柄，可以用手抓住該手柄，從而驅(qū)動(dòng)該閂組件，使閂面和連接器閂接或脫離閂接。
6.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述連接機(jī)構(gòu)，其特征在于所述孔和冷卻設(shè)備固定地連接。
7.一種根據(jù)權(quán)利要求6所述連接機(jī)構(gòu)，其特征在于通過孔和冷卻設(shè)備之間的壓配合，將所述孔和冷卻設(shè)備固定地連接。
8.一種根據(jù)權(quán)利要求7所述連接機(jī)構(gòu)，其特征在于對(duì)所述冷卻設(shè)備的一部分進(jìn)行壓接，以便將冷卻設(shè)備和板連接在一起。
9.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述連接機(jī)構(gòu)，其特征在于使所述合頁部的開口形狀和連接器的互補(bǔ)輪廓相匹配。
10.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述連接機(jī)構(gòu)，其特征在于使所述閂面的輪廓與連接器上的互補(bǔ)輪廓匹配。
11.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述連接機(jī)構(gòu)，其特征在于所述合頁槽和閂槽在板上可以處于彼此對(duì)稱位置，也可以處于彼此不對(duì)稱的位置。
12.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述連接機(jī)構(gòu)，其特征在于通過合頁與合頁槽之間的壓配合，將合頁與合頁槽固定地連接。
13.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述連接機(jī)構(gòu)，其特征在于所述凸緣與安裝表面接觸并跨在合頁槽上，從而阻止合頁完全插入合頁槽內(nèi)。
14.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述連接機(jī)構(gòu)，其特征在于所述板可以由金屬、金屬合金、塑料、復(fù)合材料和陶瓷材料、聚碳酸脂或Altem制成。
15.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述連接機(jī)構(gòu)，其特征在于所述合頁與閂組件可以由金屬、金屬合金、塑料、復(fù)合材料和陶瓷材料、聚碳酸脂或Altem制成。
16.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述連接機(jī)構(gòu)，其特征在于所述彈簧定位器包括相背的槽嚙合部分，所述相背的槽嚙合部分彼此平行，兩者之間的距離小于橫跨槽的距離。
17.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述連接機(jī)構(gòu)，其特征在于所述斜卸荷輪廓可以具有斜面輪廓或弧形輪廓。
18.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述連接機(jī)構(gòu)，其特征在于所述負(fù)載力可以大于25.0磅，可以在15.0～18.0磅范圍內(nèi)，可以在18.0～22.0磅范圍內(nèi)。
19.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述連接機(jī)構(gòu)，其特征在于所述負(fù)載力基本上與冷卻設(shè)備和元件的負(fù)載軸線對(duì)齊。
20.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述連接機(jī)構(gòu)，其特征在于所述徑向轉(zhuǎn)動(dòng)范圍在下述范圍，如5°～60°；5°～45°；10°～30°。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于將冷卻設(shè)備和待冷卻的并被連接器所支撐的元件連接在一起的連接機(jī)構(gòu)。所述連接機(jī)構(gòu)包括一板、和冷卻設(shè)備的一部分相連的孔、可以被可拆卸地絞接在連接器上的合頁、以及包括傾斜卸荷輪廓的閂組件，所述傾斜卸荷輪廓使閂組件鉸接在所述板上，從而閂組件上的閂面被可拆卸地閂接在連接器上。所述閂組件還包括彈簧定位器和彈簧，所述彈簧位于閂組件上的槽內(nèi)并使彈簧處于預(yù)壓縮狀態(tài)。當(dāng)閂組件在所述板上傾斜時(shí)，閂面向外轉(zhuǎn)動(dòng)以便和連接器閂接。與連接器閂接后，彈簧進(jìn)一步被壓縮并在冷卻設(shè)備和待冷卻的元件之間施加彈力，從而降低接觸熱阻，增強(qiáng)熱傳導(dǎo)性能。通過選擇彈簧特性，可以增加或降低所述彈力。閂組件還可以包括一適合于用戶用手抓住的手柄，從而在不使用工具的條件下，可以將閂組件與連接器閂接在一起或與連接器脫離閂接。
文檔編號(hào)G06F1/20GK1413076SQ0215295
公開日2003年4月23日 申請(qǐng)日期2002年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月15日
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