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弹性体嵌入式多点接触冷却

文献发布时间:2024-04-18 19:59:31


弹性体嵌入式多点接触冷却

背景技术

比如计算机、网络设备等电子设备可以包括电路组件,该电路组件包括印刷电路板,该印刷电路板具有电路模块,以使电子设备与外部电路模块通信。电路模块可以包括网络交换机、通用串行总线(USB)集线器等,并且外部电路模块可以包括小型可插拔(SFP)收发器、非易失性存储器快速(NVMe)存储驱动器等。外部电路模块在连接到电路模块时,在其运行期间可能会产生废热。为了使这种废热对外部电路模块的不利影响最小化,电路组件可以包括冷板以将废热从外部电路模块吸走。

附图说明

下面将参考以下附图来描述各种示例。

图1A展示了根据本公开的示例实施方式的热间隙垫的分解立体图。

图1B展示了根据本公开的示例实施方式的图1A的热间隙垫的组装后的立体图。

图1C展示了根据本公开的示例实施方式的冷却部件的分解立体图。

图1D展示了根据本公开的示例实施方式的图1C的冷却部件的组装后的立体图。

图1E展示了根据本公开的示例实施方式的包括图1A至图1B的热间隙垫和图1C至图1D的冷却部件的冷却组件的框图。

图2展示了根据本公开的示例实施方式的具有主机电路板和图1E的冷却组件的主机电路设备的示意图。

图3展示了根据本公开的示例实施方式的具有电路板、多个电子部件和散热器的可移除电路设备的立体图。

图4A展示了根据本公开的示例实施方式的电子设备的电路组件的一部分的立体图,在该部分中,图3的可移除电路设备可移除地连接到图2的主机电路设备。

图4B展示了根据本公开的示例实施方式的图4A的电路组件的一部分的框图,在该部分中,图1C的冷却部件经由图1B的热间隙垫与图3的散热器热接触,且图3的电路板通信地连接到图2的主机电路板。

图5展示了示出根据本公开的示例实施方式的可移除电路设备的热管理方法的流程图。

具体实施方式

以下详细描述参考了附图。为了解释的目的,参考图1至图5中所示的部件描述了某些示例。然而,所示部件的功能可以重叠,并且可以存在于更少或更多数量的元件和部件中。此外,公开的示例可以在各种环境中实施并且不限于所示示例。进一步,结合图5所描述的操作顺序是示例,而不旨在进行限制。在可能的情况下,相同的附图标记在附图中以及以下描述中用于指相同的或相似的部分。然而,应明确理解,附图仅用于说明和描述的目的。虽然在本文档中描述了若干示例,但是修改、改编和其他实施方式是可能的。因此,以下具体实施方式不限制所公开的示例。相反,所公开示例的正确范围可以由所附权利要求限定。

如本文所用,“主机电路设备”可以指容纳(host)在电子设备的电路组件上的电路模块。例如,主机电路设备可以包括网络交换机、通用串行总线(USB)集线器等。如本文所用,“电路组件”是指具有印刷电路板、主机电路设备和可移除电路设备的电子电路,其中可移除电路设备和主机电路设备可以分别用作电子设备的插头和插座。如本文所用,“可移除电路设备”可以指可以通过插入到主机电路设备中来连接到电路组件以传输数据、接收数据、存储数据或处理数据的外部电路模块。例如,可移除电路设备可以是可插拔收发器设备或可插拔存储驱动器等。因此,主机电路设备可以是电子设备的原生设备,而可移除电路设备可以是电子设备的辅助设备。如本文所用,“电子设备”可以指计算机(服务器或存储设备)、网络设备(无线接入点或路由器)等。进一步,如本文所用,将可移除电路设备“插入”到主机电路设备中可以指通过将可移除电路设备的插头插入或滑动到主机电路设备的插座中来将可移除电路设备装配到主机电路设备中。进一步,如本文所用,“热接触”可以指两个部件的表面之间的热联接,以在两个部件之间建立允许热量在这两个部件之间传导的导热路径。如果以下项中的任何一项为真,则可以认为两个物体是热联接的:(1)两个物体彼此接触(或者直接接触、或者经由热界面材料接触),(2)两个物体都热联接到导热中介物(例如,热管、热散布器等)(或者热联接到热联接在一起的导热中介物的链),或者(3)两个物体之间的热传递系数为5W·m

如果以下项中的任何一项为真,则物体、设备或组件(其可以包括热联接的多个不同本体,并且可以包括多种不同的材料)在两个热界面之间“导热”:(i)热界面之间的热传递系数在0℃至100℃之间的任何温度下为5W·m

电子设备可以包括用于容纳电路模块(例如,主机电路设备)的电路组件。主机电路设备可以用于使电子设备与外部电路模块(例如,可移除电路设备)通信。可移除电路设备可以可移除地连接到主机电路设备以执行各种功能,比如传递数据、接收数据、处理数据、存储数据等。典型地,可移除电路设备将电信号转换成光信号或反之亦然,以执行本文讨论的各种功能,并在其操作期间产生废热。如果这种废热没有从可移除电路设备移除,则废热可能会超过可移除电路设备的电子部件的热规格,从而导致可移除电路设备的性能、可靠性和/或寿命预期降低,并且还可能引起其故障。

为了克服与可移除电路设备中的废热相关的这些问题,热散布器、即增加热接触面积和/或更均匀地分布热量的热传递设备,可以热连接到这多个电子部件以传递走来自可移除电路设备的废热。进一步,可以将冷却空气吹到散热器上以从热散布器移除废热。然而,在可移除电路设备连接到主机电路设备的情况下,热散布器可能没有接收到将废热从热散布器移除的足够的冷却空气供应,从而降低了可移除电路设备的性能。

因此,主机电路设备可以包括冷板,用于从热散布器移除废热。例如,在可移除电路设备可移除地连接到主机电路设备的情况下,冷板可以与热散布器建立热接触(或形成热界面),以将废热从热散布器传递到冷板并且从而移除来自热散布器的废热。然而,维持冷板与热散布器之间(即,两个接合表面之间)的热接触可能是困难的,因为接合表面可能不是平坦的和/或平滑的。而且,接合表面中的任一接合表面中的碎屑和/或表面缺陷(例如,划痕、凹痕等)的积累可能损害接合表面之间的热传递。

为了解决接合表面的上述问题,主机电路设备可以进一步包括热界面材料,比如导热油脂。导热油脂可以设置在接合表面之一上,使得在可移除电路设备可移除地连接到主机电路设备的情况下,导热油脂介于接合表面之间。因此,导热油脂可以维持冷板与热散布器之间的最佳热接触,而不管接合表面中的变化如何。然而,可移除电路设备与主机电路设备之间的重复的连接和断开连接可能导致导热油脂从接合表面之一被刮掉。进一步,在每次维修事件后可能需要更换导热油脂。

为了克服导热油脂的上述问题,主机电路设备可以包括热界面材料,比如导热的多个弹簧指。例如,在可移除电路设备可移除地连接到主机电路设备的情况下,这多个弹簧指中的每个弹簧指的一端可以联接到冷板,并且这多个弹簧指中的每个弹簧指的另一端可以接触热散布器。这多个弹簧指中的每个弹簧指可以施加接触力(例如,弹簧力)以建立与热散布器的热接触,而不管热散布器表面中的变化如何。然而,由这多个弹簧指中的每个弹簧指施加的接触力可以与由用户施加以将可移除电路设备连接到主机电路设备的插入力或由用户施加以将可移除电路设备与主机电路设备断开连接的移除力相反。换言之,这多个弹簧指中的每个弹簧指可能需要施加最佳接触力以在热散布器与冷板之间建立导热路径,而同时允许由用户容易地将可移除电路设备进行连接以及容易地与主机电路设备断开连接。此外,在设备之间重复的连接和断开连接期间,可能需要用户施加重复的力(例如,多个插入力和移除力)以克服可移除电路设备与主机电路设备之间的接触力。除非在弹簧指与热散布器之间的最佳接触力维持在可接受的安全限度内,否则这种由用户重复施加的力可能会对用户造成与重复力相关的伤害。然而,调节这多个弹簧指以维持这样的最佳接触力可能非常困难。

上述问题的技术方案可以包括在电路组件的主机电路设备中提供冷却组件以管理由可移除电路设备产生的废热。在一个或多个示例中,冷却组件包括冷却部件和热间隙垫,该热间隙垫包括弹性体部件和多个梁。弹性体部件是弹性且不导热的部件,并且这多个梁中的每个梁是非弹性且导热的部件。在一些示例中,这多个梁嵌入弹性体部件中,使得每个梁的第一端部突出超过弹性体部件的顶表面,每个梁的第二端部突出超过弹性体部件的底表面,并且在第一端部与第二端部之间延伸的本体部分被保持在弹性体部件中。冷却部件刚性连接到冷却组件,并且弹性体部件可移动地连接到冷却部件。热间隙垫设置在冷却组件中,使得这多个梁中的一个或多个梁中的每个梁的第一端部设置成与冷却部件处于第一热接触,并且这一个或多个梁中的每个梁的第二端部设置成与可移除电路设备的散热器处于第二热接触。

在一些示例中,在可移除电路设备可移除地连接到主机电路设备的情况下:i)这一个或多个梁中的每个梁的第二端部进行旋转以接触散热器并使弹性体部件向上朝向冷却部件移位,ii)弹性体部件使这一个或多个梁中的每个梁向上朝向冷却部件移动,并且iii)这一个或多个梁中的每个梁的第一端部进行旋转以接触冷却部件并经由这一个或多个梁中的每个梁在冷却部件与散热器之间建立导热路径。因此,嵌入弹性体部件中的这一个或多个梁中的每个梁的第二端部可以与散热器建立多点接触,并且嵌入弹性体部件中的这一个或多个梁中的每个梁的第一端部可以与冷却部件创建另一多点接触。

弹性体部件可以施加接触力以经由这一个或多个梁在散热器与冷却部件之间建立和维持热接触。在一些示例中,由弹性体部件施加的接触力可以通过改变弹性体部件中使用的材料的类型来进行调整。例如,在弹性体部件中使用更硬的材料、或更薄的弹性体部件可以得到更高的接触力。进一步,由弹性体部件施加的接触力可以通过改变弹性体部件的物理特性或物理尺寸来进行调节。因此,弹性体部件在可移除电路设备被连接时变得移位(例如弯曲或变形)的能力可以引起这一个或多个梁改变它们的物理几何形状而不影响接触力。因此,可以使这一个或多个梁的截面积最大化以在冷却部件与散热器之间建立导热路径,而无需权衡这多个弹簧指为了建立导热路径而可能需要的显著更高的接触力。

进一步,弹性体部件可以经由这多个梁施加多重接触力(接触力阵列),以创建相当低的插入力以用于将可移除电路设备连接到主机电路设备和用于将可移除电路设备与主机电路设备断开连接。同时,弹性体部件可以通过这一个或多个梁提供对可移除电路设备的多点接触式传导冷却,以用于可移除电路设备的有效热管理。在一些示例中,由弹性体部件经由这一个或多个梁施加的多重接触力在可接受的安全限度内,以避免重复力相关的伤害。例如,由弹性体部件经由每个梁施加的接触力可以在从大约0.01磅力至3.0磅力的范围内。在一些示例中,弹性体部件可以向上朝向冷却部件移位在从大约0.3毫米至1.5毫米的范围内,以允许可移除电路设备容易地插入到主机电路设备中。弹性体部件可以经由这多个梁维持与散热器的多点接触,即使冷却部件和/或散热器具有非光滑表面、非平坦表面、表面缺陷或碎屑也是如此,因为弹性体部件可以独立地移动每个梁来建立与冷却部件和散热器的直接热界面。因此,弹性体部件和嵌入的这多个梁提供多点传导冷却以克服与多个弹簧指相关的上述问题。

在本公开的一个或多个示例中,公开了一种用于可移除电路设备的热管理的冷却组件和一种具有此冷却组件的主机电路设备。冷却组件包括冷却部件和热间隙垫。热间隙垫包括弹性体部件和嵌入弹性体部件中的多个梁。弹性体材料可移动地连接到冷却部件。这多个梁中的每个梁包括第一端部、第二端部和在第一端部与第二端部之间延伸的本体部分。这多个梁中的一个或多个梁中的每个梁的第一端部设置成与冷却部件处于第一热接触,并且这一个或多个梁中的每个梁的第二端部设置成与散热器处于第二热接触。

图1A描绘了冷却组件100(如图1E所示)的热间隙垫102的立体分解图。图1B描绘了热间隙垫102的组装后的立体图。在下文的描述中,为了便于说明,同时描述了图1A至图1B。热间隙垫102包括弹性体部件106和多个梁108(如图1B所示)。热间隙垫102可以用于在冷却部件104与散热器310(如图3和图4B所示)之间建立导热路径,以用于消散来自可移除电路设备300的多个电子部件306(如图3和图4B所示)的废热。

在一些示例中,弹性体部件106是具有顶表面110和底表面112的矩形形状的弹性且不导热的部件。弹性体部件106可以由硅树脂、橡胶、泡沫或热塑性聚氨酯材料中的一种制成。弹性体部件106可以在其表面之一上被施加力(或载荷)的情况下移位(例如,弯曲或变形)并且在力撤消后恢复其原始形状。此外,弹性体部件106不会将废热从散热器310传导(或传递)到冷却部件104,即使当冷却部件104和散热器310设置成经由弹性体部件106彼此热接触时。在一些示例中,弹性体部件106具有沿纵向方向10延伸的长度“L

在图1A的示例中,为了便于说明,示出了这多个梁108中的仅一个梁。在一个或多个示例中,例如,这多个梁108中的每个梁具有倾斜的S形轮廓。在一些示例中,这多个梁108中的每个梁由铜、铝、合金材料等中的一种制成。这多个梁108中的每个梁都是非弹性且导热的部件。如本文所用,“非弹性部件”可以指刚性部件,该刚性部件在施加力(或载荷)时不变形或弯曲。例如,非弹性部件可能在施加力时仅移动(或旋转)并且不可以变形或弯曲。此外,在冷却部件104和散热器310被设置成经由对应的梁108彼此热接触的情况下,这多个梁108中的每个梁可以将废热从散热器310传导(或传递)到冷却部件104。在一些示例中,这多个梁108中的每个梁都具有第一端部122、第二端部124和在第一端部122与第二端部124之间延伸的本体部分126。在一些示例中,第一端部122可以被称为顶端部并且第二端部124可以被称为底端部。换言之,第一端部122和第二端部124是对应的梁108的相反端部。在一些示例中,第一端部122具有第一弯曲表面122A,并且第二端部124具有第二弯曲表面124A,该第二弯曲表面允许在接触对应的接合表面时对应的梁108的第一端部122和第二端部124进行旋转。这多个梁108中的每个梁的第二端部124进一步包括电绝缘层128,从而防止任何电短路。例如,第二端部124可以涂覆有电绝缘层128。在一个或多个示例中,电绝缘层128可以是导热层。在一些示例中,电绝缘层128可以由陶瓷或云母材料中的一种制成。在一些示例中,每个梁108具有第二高度“H

参考图1B,为了便于图示,弹性体部件106被示为透明的并且这种图示不应被解释为对本公开的限制。这多个梁108嵌入弹性体部件106中。例如,每个梁108设置在这多个通孔114中的对应通孔中,以将对应的梁108嵌入弹性体部件106。由于每个梁108的第二宽度“W

在一个或多个示例中,这多个梁108中的每个梁的第二端部124可以从散热器310吸收废热,本体部分126可以将吸收的废热传导到对应梁108的第一端部122,并且第一端部122可以将废热传递到冷却部件104。

图1C描绘了冷却组件100的冷却部件104的分解立体图。图1D描绘了图1C的冷却部件104的组装后的立体图。在下文的描述中,为了便于说明,同时描述了图1C至图1D。在一个或多个示例中,冷却部件104是由铜、铝或合金中的一种制成的导热部件。冷却部件104可以用作冷板。冷却部件104可以包括本体130和外壳132。本体130可以包括热传递特征134,例如鳍片或内部管。进一步,外壳132可以以流体密封的方式附接在本体130的顶上、或者可以与本体130成整体式的(例如,本体130和外壳132被形成为单一单元)。外壳132可以包括冷却剂入口136和冷却剂出口138。本体130可以从这多个梁108中的一个或多个梁的第一端部122吸收废热。冷却剂可以从冷却剂入口136进入、经由热传递特征134从本体130吸收热量、并且可以从冷却剂出口138离开。冷却组件100可以进一步包括导热油脂140。在一些示例中,导热油脂140可以设置在本体130的外表面上。废热可以经由导热油脂140从一个或多个梁108的第一端部122传导到冷却部件104的本体130。导热油脂140可以经由导热环氧树脂层附接到冷却部件104。

图1E描绘了主机电路设备200的冷却组件100的框图,该冷却组件具有图1A至图1B的热间隙垫102和图1C至图1D的冷却部件104。在一个或多个示例中,冷却组件100用于可移除电路设备300(如图3所示)的热管理。例如,冷却组件100可以设置在主机电路设备200(如图2所示)的外壳内,以用于可移除电路设备300的热管理。因此,在可移除电路设备300可移除地连接到主机电路设备200的情况下,冷却组件100可以在可移除电路设备300的散热器310与冷却部件104之间建立导热路径,以用于将废热从这多个电子部件306传导至冷却部件104。

在一些示例中,冷却部件104可以刚性地联接到主机电路设备200的接纳座壳体208(如图2所示)。如图1C至图1D中所讨论的,冷却部件104包括本体130和外壳132。本体130可以包括热传递特征134(如图1D所示),并且外壳132可以附接在本体130的顶上。外壳132可以包括冷却剂入口136和冷却剂出口138。冷却剂入口136可以连接到冷却剂分配单元(CDU,未示出)的入口歧管,并且冷却剂出口138可以连接到该CDU的出口歧管。

如图1A至图1B中所讨论的,热间隙垫102包括弹性体部件106和多个梁108。在一个或多个示例中,这多个梁108嵌入弹性体部件106中。例如,弹性体部件106包括多个通孔114。在这样的示例中,这多个梁108设置在这多个通孔114中以嵌入弹性体部件106中。每个梁108的第一端部122突出超过弹性体部件106的顶表面110,第二端部124突出超过弹性体部件106的底表面112,并且成角度的本体部分126设置在弹性体部件106内。进一步,具有这样的多个嵌入的梁108的弹性体部件106可移动地连接到冷却部件104。例如,冷却组件100包括具有第一端142A和第二端142B的多个钩状件142。第一端142A可以具有平轮廓,并且第二端142B可以具有鱼钩轮廓。特别地,第二端142B具有线性延伸部分142B

图2描绘了主机电路设备200的立体图。在一些示例中,主机电路设备200是网络交换机,例如以太网交换机。在一些其他示例中,主机电路设备200可以是通用串行总线(USB)集线器等,而不偏离本公开的范围。主机电路设备200可以包括外壳202、主机电路板204、多个插座206和多个冷却组件100。在本文中可以注意到,为了便于说明,图2的示例仅示出一个插座206和一个冷却组件100,并且这种图示不应被解释为对本公开的限制。主机电路设备200可以是电路组件400的一体部分(如图4所示)或者可以是模块化部件,该模块化部件可以附接/联接到电子设备(比如服务器系统、存储系统、网络系统等)的电路组件400。

外壳202可以容纳主机电路板204并且包括多个接纳座壳体208。在图1A的所示示例中,主机电路设备204具有彼此相邻设置的六个接纳座壳体208。进一步,这多个接纳座壳体208至少部分地定位在主机电路板204之上。每个接纳座壳体208包括具有开口212的前端210、和远端214。

主机电路板204设置在外壳202内。在一些示例中,主机电路板204可以包括前端部段220和后端部段222。在这样的示例中,后端部段222可以经由合适的互连机制(比如焊接)连接到电路组件400的印刷电路板(例如,母板,未示出)。

多个插座206彼此间隔设置并且安装在主机电路板204的前端部段220上。例如,每个插座206靠近接纳座壳体208的远端214设置,使得对应插座206的开口端216设置成面向开口212,并且对应插座206的闭合端218设置在主机电路板204的前端部段220上。在一些示例中,每个插座206可以是小型可插拔(SFP)插座或SFP端口。进一步,面向开口212的这多个插座206中的每个插座可以接纳可移除电路设备300并且经由主机电路设备200在可移除电路设备300与电路组件400之间建立通信。

在一些示例中,每个冷却组件100设置在对应的接纳座壳体208内,设置成与主机电路板204相邻,并且靠近对应的接纳座壳体208的前端210定位。进一步,每个冷却组件100联接到对应的接纳座壳体208。例如,冷却组件100包括冷却部件104,该冷却部件经由多个紧固件224刚性连接到对应的接纳座壳体208。每个冷却组件100进一步包括热间隙垫102。热间隙垫102包括多个梁108和弹性体部件106。在一个或多个示例中,这多个梁108嵌入弹性体部件106中。进一步,具有这多个嵌入的梁108的弹性体部件106经由多个钩状件142可移动地连接到冷却部件104。在一些示例中,在弹性体部件106可移动地连接到冷却部件104的情况下,这多个梁108中的一个或多个梁的第一端部122设置成与冷却部件104处于第一热接触144(如图1E所示),并且这一个或多个梁108的第二端部124可设置成与可移除电路设备300的散热器310处于第二热接触146(如图1E所示)。在一些示例中,在这一个或多个梁108分别与冷却部件104和散热器310建立第一热接触和第二热接触的情况下,可以经由这一个或多个梁108中的每个梁在散热器310与冷却部件104之间建立导热路径148(如图1E所示),以将废热从这多个电子部件306传导到冷却部件104。

图3描绘了可移除电路设备300的立体图。在一些示例中,可移除电路设备300是可插拔电子设备,例如,具有收发器的数据通信设备。在某些示例中,收发器可以是联接到有源光缆(AOC,未示出)的小型可插拔(SFP)收发器或者联接到AOC的四通道小型可插拔(QSFP)收发器等。可以设想其他类型的可移除电路设备300,比如存储驱动器,例如NVMe存储驱动器等,而不脱离本公开的范围。

可移除电路设备300包括壳体302、电路板304、多个电子部件306、插头308、散热器310和把手312。壳体302可以屏蔽电路板304和这多个电子部件306免受电磁干扰(EMI)并且提高可移除电路设备300的可靠性。壳体302可以具有在远端316处的开口314和连接在前端318处的把手312。

在一些示例中,电路板304可以包括半导体部件。电路板304设置在壳体302上的基部上。这多个电子部件306设置在电路板304上。在一些示例中,这多个电子部件306可以包括处理器、电容器、电阻器等。插头308连接到电路板304的远端(未标记),使得插头308设置成面向开口314。

在一些示例中,散热器310位于壳体302中并且热联接到这多个电子部件306。例如,散热器310设置在这多个电子部件306上,使得散热器310的内表面320与这多个电子部件306热接触并且散热器310的外表面322突出超过可移除电路设备300。散热器310的内表面320可以从这多个电子部件306吸收废热并将吸收的废热传递到外表面322。在一个或多个示例中,散热器310包括导热材料,例如,铜材料、铝材料等。把手312可以用于将可移除电路设备300可移除地联接到主机电路设备200。

图4A描绘了电子设备(未示出)的电路组件400的一部分的立体图。图4B描绘了图4A的电路组件400的一部分的框图,该部分具有冷却部件104、散热器310、电路板304和主机电路板204。在下文的描述中,为了便于说明,同时描述了图4A至图4B。电路组件400可以设置在电子设备(比如计算机(服务器或存储设备)、网络设备(无线接入点或路由器)等)的包壳402内。电路组件400可以包括主机电路设备200、印刷电路板(例如,母板,未示出)和可移除电路设备300。在一些示例中,主机电路设备200和印刷电路板可以设置在包壳402内。进一步,印刷电路板可以通信地联接到主机电路设备200,并且可移除电路设备300可以可移除地连接到主机电路设备200。

如上文在图2的示例中所讨论的,主机电路设备200包括主机电路板204、至少一个插座206、和冷却组件100。主机电路板204设置在主机电路设备200的外壳202(如图2所示)中。插座206设置在外壳202的接纳座壳体208(如图2所示)内,并且安装在主机电路板204上。冷却组件100设置在接纳座壳体208内并且联接到该接纳座壳体。冷却组件100包括刚性连接到接纳座壳体208的冷却部件104和可移动地连接到冷却部件104的热间隙垫102。热间隙垫102包括弹性体部件106和嵌入弹性体部件106中的多个梁108。

如上文在图3的示例中所讨论的,可移除电路设备300包括电路板304、多个电子部件306、插头308和散热器310。在可移除电路设备300的示例实施方式中,为了说明的目的,将这多个电子部件306中的每个电子部件示出为处理器。

可移除电路设备300可以经由形成在主机电路设备200中的开口212可移除地连接到主机电路设备200。在一个或多个示例中,可移除电路设备300经由主机电路设备200的开口212沿纵向方向10插入(或塞入)到接纳座壳体208内,以将可移除电路设备300可移除地连接到主机电路设备200。在一些示例中,在可移除电路设备300被塞入(插入)到主机电路设备200的情况下,电路板304通信地联接到主机电路板204。例如,将电路板304的插头308插入到主机电路板204的插座206中以将电路板304通信地联接到主机电路板204。进一步,在可移除电路设备300插入到主机电路设备200的情况下,这多个梁108中的一个或多个梁中的每个梁的第一端部122设置成与冷却部件104处于第一热接触144。在一个或多个示例中,由于在这一个或多个梁108中的每个梁的第一端部122与冷却部件104之间存在导热油脂140,因此第一热接触144形成在湿接触表面之间。进一步,这一个或多个梁108中的每个梁的第二端部124设置成与散热器310处于第二热接触146。在一个或多个示例中,由于这一个或多个梁108中的每个梁的第二端部124与散热器310之间直接热接触,因此第二热接触146形成在干接触表面之间。在一个或多个示例中,在形成第一热接触件144和第二热接触件146的情况下,经由这一个或多个梁108中的每个梁在冷却部件104与散热器310之间建立导热路径148。例如,导热路径148是经由这一个或多个梁108中的每个梁的第一端部122、本体部分126(如图1A所示)和第二端部124在散热器310与冷却部件104之间建立。在一个或多个示例中,废热经由导热路径从可移除电路设备300传导到主机电路设备200。

在一些示例中,在可移除电路设备300可移除地连接到主机电路设备200之前,将每个梁在第一位置408处对准。在可移除电路设备300连接到主机电路设备200的情况下,弹性体部件106经由这多个梁108在散热器310上施加接触力。在这样的示例中,这一个或多个梁108中的每个梁的第二端部124沿逆时针方向404旋转以接触散热器310并使弹性体部件106向上406朝向冷却部件104移位。因此,这一个或多个梁108中的每个梁从第一位置408移动到第二位置410并且使弹性体部件106向上朝向冷却部件104移位。在一个或多个示例中,弹性体部件106由于其被这一个或多个梁108中的每个梁的第一端部122移位而发生弯曲或变形。

进一步,当弹性体部件106向上移位时,它同时将这一个或多个梁108中的每个梁向上朝向冷却部件104移动。由于这一个或多个梁108中的每个梁的本体部分126嵌入弹性体部件106中,因此弹性体部件106的移位可以引起这一个或多个梁108中的每个梁的本体部分126经由弹性体部件106的移位。

随后,这一个或多个梁108中的每个梁的本体部分126的移位可以引起这一个或多个梁108中的每个梁的第一端部122沿顺时针方向412旋转以接触冷却部件104。因此,经由这一个或多个梁108中的每个梁在冷却部件104与散热器310之间建立导热路径148(如图1E所示)。在一些示例中,梁阵列109中的第一组梁109A和最后一组梁109N(为了便于说明,示出了每组中的仅一个梁)可以被弹性体部件106旋转到它们可能不与散热器310或冷却部件104中的至少一者建立热接触的程度。由于第一端部122具有第一弯曲表面122A并且第二端部124具有第二弯曲表面124A,因此这一个或多个梁108中的每个梁都能够容易地旋转以分别接触冷却部件104和散热器310。

在一些示例中,可以基于弹性体部件106的物理特性(例如,刚度)、物理尺寸(例如,高度、宽度、长度)中的至少一者来调节由弹性体部件106施加的接触力。因此,弹性体部件在可移除电路设备被可移除地连接时变得移位(例如变形和弯曲)的能力可以引起这一个或多个梁改变它们的物理几何形状而不影响接触力。因此,可以使这一个或多个梁108的截面积最大化以在冷却部件104与散热器310之间建立导热路径148和热传导,而无需权衡多个弹簧指为了建立导热路径和热传导而可能需要的显著更高的接触力。

在一个或多个示例中,弹性体部件106可以经由这一个或多个梁108中的每个梁施加最佳接触力,以允许可移除电路设备300容易地塞入(例如,插入或滑入)到主机电路设备200中。例如,当可移除电路设备300插入到主机电路设备200中时,弹性体部件106可以向上朝向冷却部件104移位并略微弯曲。然而,弹性体部件106经由这一个或多个梁108中的每个梁施加的最佳接触力可以足以在冷却部件104与散热器310之间建立导热路径。换言之,弹性体部件106可以经由这一个或多个梁108中的每个梁提供多重接触力(接触力阵列),以创建用于将可移除电路设备300插入到主机电路设备200的基本上较低的插入力。在一些示例中,多重接触力是在可接受的安全限度内,以避免重复力(例如,插入力或移除力)相关的伤害。在一些示例中,可移除电路设备300为了可移除地连接到主机电路设备200或从主机电路设备200断开连接而可需要的重复力的量可以是大约20磅力。弹性体部件106经由每个梁108施加的接触力可以在从大约0.01磅力至3.0磅力的范围内。在一些示例中,弹性体部件106可以在从大约0.3毫米至1.5毫米的范围内向上朝向冷却部件104移位,以允许可移除电路设备300容易地塞入(插入)到主机电路设备200。

在一个或多个示例中,弹性体部件106可以经由一个或多个梁108与冷却部件104和散热器310维持多点接触,即使接合表面具有非光滑表面、非平坦表面、表面缺陷或碎屑也是如此,因为弹性体部件106可以经由每个梁108施加最佳接触力以在冷却部件104和与散热器310之间建立导热路径148。在本文中可以注意到,接合表面可以指i)散热器310的上表面和ii)冷却部件104的底表面。

在操作期间,可移除电路设备300的这多个电子部件306可以发送、接收、处理或存储数据。因此,可移除电路设备300可能产生废热。在一些示例中,可移除电路设备300可能产生每秒大约20焦耳的废热。在这样的示例中,散热器310的热联接到这多个电子部件306的内表面320可以将废热从这多个电子部件306传递到散热器310的外表面322。进一步,在散热器310的外表面322与这一个或多个梁108中的每个梁的第二端部124之间(即,通过干接触表面)形成的第二热接触146将废热从可移除电路设备300传递到热间隙垫102。废热进一步从第二端部124经由成角度的本体部分126传递到第一端部122。随后,在冷却部件104的底表面与这一个或多个梁108中的每个梁的第一端部122之间(即,通过湿接触表面)形成的第一热接触144将废热从热间隙垫102传递到冷却部件104。

冷却剂可以从冷却剂入口136(如图1C至图1D所示)进入冷却部件104、经由热传递特征134(如图1C至图1D所示)从本体130(如图1C至图1D所示)吸收废热,并且可以从冷却剂出口138(如图1C至图1D所示)离开,从而将冷却部件104冷却。被加热的液体冷却剂可以被泵送到电子设备的主机电路设备200的外部,以与外部冷却剂(未示出)交换热量并使液体冷却剂再生。因此,根据本公开的一个或多个示例,弹性体部件106和嵌入的这多个梁108提供多点传导冷却以用于可移除电路设备300的有效热管理,并且同时克服与多个弹簧指相关的问题。

图5是描绘可移除设备的热管理的方法500的流程图。在此应注意的是,方法500是结合例如图1A至图1E、图2、图3和图4A至图4B描述的。

方法500从框502开始并继续到框504。在框504处,方法500包括将可移除电路设备可移除地连接到主机电路设备,如图4A和图4B中所描述的。在一些示例中,可移除电路设备包括电路板、设置在电路板上的多个电子部件、以及热联接到这多个电子部件的散热器。主机电路设备包括主机电路板和冷却组件,该冷却组件具有冷却部件和热间隙垫,该热间隙垫包括可移动地联接到冷却部件的弹性体部件和嵌入在弹性体部件中的多个梁。在一些示例中,将可移除电路设备可移除地连接到主机电路设备包括执行以下项中的一项:施加插入力超过由弹性体部件施加的接触力以建立导热路径;或者施加移除力超过接触力以破坏导热路径。

进一步,方法500继续到框506。在框506处,方法500包括将电路板通信地连接到主机电路板的步骤,如图4A和图4B中所描述的。在一些示例中,框506包括将属于可移除电路设备的电路板的插头插入到属于主机电路设备的主机电路板的插座中,以将电路板通信地联接到主机电路板。方法500继续到框508。

在框508处,方法500包括将多个梁中的一个或多个梁中的每个梁的第一端部设置成与冷却部件处于第一热接触以及将这一个或多个梁中的每个梁的第二端部设置成与散热器处于第二热接触,以经由这一个或多个梁中的每个梁在冷却部件与散热器之间建立导热路径,如图4A和图4B中所描述的。在一个或多个示例中,由于在这一个或多个梁中的每个梁的第一端部与冷却部件之间存在导热油脂,因此第一热接触形成在湿接触表面之间。进一步,由于这一个或多个梁中的每个梁的第二端部与散热器之间直接热接触,因此第二热接触形成在干接触表面之间。

在一些示例中,建立导热路径包括使这一个或多个梁中的每个梁的第二端部旋转以接触散热器并将弹性体部件向上朝向冷却部件移位、以及通过弹性体部件将这一个或多个梁中的每个梁向上朝向冷却部件移动。另外,建立导热路径包括使这一个或多个梁中的每个梁的第一端部旋转以接触冷却部件。因此,在冷却部件与散热器之间建立了导热路径。方法500在框512处结束。

如本文描述的示例中所示的各种特征可以在用于可移除设备的热管理的系统(比如主机设备)和方法中实施。在一个或多个示例中,在将可移除电路设备插入到主机电路设备时弹性体部件经由一个或多个梁维持最佳接触力,该最佳接触力在可接受的安全限度内以避免重复力(例如,插入力或移除力)相关的伤害。进一步,弹性体部件能够经由这一个或多个梁与可移除电路设备和冷却部件维持多点接触,即使冷却部件和/或散热器的表面具有非光滑表面、非平的表面、表面缺陷或碎屑。

在前述描述中,阐述了许多细节以提供对本文中公开的主题的理解。然而,可以在没有这些细节中的一些或全部细节的情况下实践实施方式。其他实施方式可以包括上文所讨论的细节的修改、组合和变化。所附权利要求旨在覆盖这样的修改和变化。

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