用于经完全组装附接至发热部件的具有框架夹的散热器组件

摘要

用于接合散热器与电气部件热源的组件包括第一夹持装置，其具有限定用于接纳散热器和/或热源的至少一部分的开口的框架。所述框架可以与散热器和布置成将散热器弹性地偏压成与热源接触的夹持器元件组装，然后散热器组件可以与热源接合。散热器的接触板可以从框架的顶部被定位到框架的开口中，即沿自上而下的方向插入到框架的开口中，并且所述框架可以被布置成与工具接合，以将完全组装的散热器、框架和夹持器元件组合安装至热源。

说明书

背景技术

1.技术领域

本发明的各方面涉及例如用于将各部分保持在一起的散热器组件，其 用于将热量从电子部件热源(例如集成电路或其它电子部件)传递至散热 器。

2.相关技术

散热器组件被广泛地用于消散或以其它方式转移来自电子部件(例如 集成电路、计算机处理器、印刷电路板或其它电子部件)的热量。出于各 种公知的原因(例如防止部件因过热而损坏、维持适当高的处理速度或其 它电路部件操作等)，适当地冷却电子部件特别是与计算机相关的部件可 能是重要的。美国专利申请公开第2010/0200206号和第2010/0018670号 对用于冷却电子部件的散热器组件的各种实施方式进行了描述。

发明内容

在本发明的一些方面中，用于使散热器(例如散热片金属块)和热源 (例如计算机处理器)保持在一起的第一夹持装置可以包括限定开口以接 纳散热器和/或热源的至少一部分的框架。该框架可以被布置成与散热器 和夹持器元件(其被布置成将散热器偏压成与热源接触)完全组装，并且 在完全组装条件下能够与热源接合。此外，在整个组件与热源接合之后， 如果有必要的话，该框架可以允许局部拆卸。例如，如果需要的话，在移 除散热器并且更换为另一散热器时，框架可以保持与热源接合或者被验证 为热耦接。在一些实施方式中，散热器可以至少在一个维度上比框架较大， 而不影响完全组装的散热器、框架和夹持器元件布置与热源的接合。这些 特征可以提供显著的优点，例如使得制造商能够对准备与热源接合的散热 器、框架和夹持器元件进行完全组装，并且然后将已完成的组件与热源接 合。这可以有助于减少不合适的部件组装在一起的可能性。在与热源接合 之后，如果有必要验证接合、检查在热源处的焊接连接、改变散热器等， 那么这可以容易完成，因为在根据需要移除夹持器元件并且从热源卸下散 热器并从该框架中移除散热器的情况下，框架可以保持与热源接合。

在本发明的一个方面中，散热器组件包括具有带有接触板的底座的散 热器。散热器可以包括其它的散热或传热功件，例如从底座延伸的一个或 更多个散热片、用于传导冷却液的通道、热耦接至所述接触板的一个或更 多个热管等。接触板的一部分可以被布置成接触热源并且接收来自热源的 热量，例如，热脂可以有助于将接触板的一部分与热源传导地耦接，以接 收热量。用于接合散热器与热源的框架可以具有限定开口的四个侧面，其 中，散热器的接触板的一部分被接纳在所述开口中。框架侧面中彼此相对 的两个侧面可以包括与热源接合并且使框架固定至热源的一个或更多个 保持功件，例如，向内延伸的突出部或突起。在一个实施方式中，尽管突 出部可以在球栅阵列基板与电路板之间的空间中与热源接合，其中电路板 由焊球的阵列连接至球栅阵列基板，但是其它的接合布置也是可以的。相 对的两个侧面可以均包括与工具接合的功件，所述工具用于使所述两个侧 面弯曲，以便使所述相对的两个侧面上的一个或更多个保持功件彼此远离 地移动。例如，相对的两个侧面可以包括形成在框架侧的顶部的一个或更 多个槽，所述一个或更多个槽可以接纳用于弯曲所述框架的工具。框架可 以被弯曲以便使热源接合突出部彼此远离地移动，从而热源的一部分可以 被接纳到该框架的开口内。当释放弯曲力时，所述框架可以返回到其未变 形时的形状，从而使得突出部接合热源。框架的四个侧面的顶部可以限定 围绕框架的平坦的、连续的表面，并且四个侧面的底部可以限定围绕框架 的不连续的表面，例如，一个或更多个腿或其它功件可以从框架的底部向 下延伸并且接触热源。夹持器元件可以被布置成使所述框架和散热器与被 接纳在开口中的接触板的一部分接合，以促使散热器相对于框架向下移 动。例如，夹持器元件可以包括弹簧板或线，其被布置成将所述散热器弹 性地偏压成移动到框架开口中，使得所述散热器被偏压成与接合的热源相 接触。

框架可以被布置成沿从所述开口的顶部向所述开口的底部的方向(即 自上而下的方向)接纳接触板的一部分，并且散热器、框架和夹持器元件 可以被布置成使被接纳在框架的开口中的接触板的部分和与框架接合的 夹持器元件组装在一起，使得经组装的散热器、框架和夹持器元件可以与 热源接合。也就是说，完全组装的散热器、框架和夹持器元件可以在一次 操作中一起被接合至热源。由于散热器的接触板以自上而下的方向被接纳 到框架开口中，所以即使在框架与热源接合的情况下也能从框架中移除散 热器。这使得如果需要的话可以拆卸，并且还可以容纳底座尺寸比框架的 尺寸大的散热器。

在一个实施方式中，散热器的底座的尺寸可以比开口的尺寸大，例如， 散热器的底座的宽度、面积或其它尺寸可以比开口的宽度、面积或其它尺 寸大。在其它实施方式中，散热器可以包括散热片、热管或横向延伸过一 个或更多个所述框架侧面的其它功件。该功件允许用于相对大的散热器， 而不影响完全组装的散热器、框架和夹持器元件组件与热源适当的接合。

在一个实施方式中，一个或更多个保持功件(例如，突出部、突起、 孔、凹槽等)形成在框架的相应侧的底端，例如使得相对侧可以被弯曲成 使相对侧的底端彼此远离移动。如果框架在其底部包括一个或更多个腿， 那么所述腿可以被布置在框架的与包括一个或更多个保持功件的侧面相 邻的一侧。因此，例如，在组装期间该框架被放置在热源上并且所述侧被 弯曲以接纳热源的情况下，所述腿可以接触热源，使得当所述侧被释放时， 所述保持功件可以适当地被定位成与热源的相应孔、槽、突出部等相接合。

在本发明的另一方面中，一种用于组装散热器和电子部件热源的方法 包括：提供框架，所述框架限定开口并且布置成与热源接合并阻碍热源相 对于框架在z方向上的运动。还可以使该框架与热源接合，以阻碍热源相 对于框架在x和/或y方向上的运动。可以通过以下来组装框架与散热器： 将散热器的接触板沿自上而下的方向移动到框架的开口中，并且将夹持器 元件与框架接合以将散热器偏压成移动到开口中。此后，在框架、散热器 和夹持器元件组装在一起的情况下，可以通过将框架的相对的侧面与工具 接合来扩大由该框架限定的开口，以接纳热源的一部分。随着热源的一部 分接纳在开口的扩大部分中，在框架、散热器和夹持器元件组装的情况下， 可以减小所述开口的尺寸，以使框架与热源的在开口中的部分接合。框架 与热源的一部分的接合会引起夹持器元件将散热器接触板弹性地偏压成 与所述热源的一部分热接触，例如，利用弹力向下按压散热器，以促使散 热器与热源接触。

由于在上述实施方式中，散热器的底座的尺寸可以比开口的尺寸大。 例如，散热器的底座的宽度可以比开口的宽度大，但仍然不影响在热源上 完全组装的组件的安装。可以通过将形成在框架的内壁中的槽与用于弯曲 框架的相对侧的工具接合来扩大框架的开口，以便在相对侧移动保持功件 使其彼此远离。

根据以下的描述和权利要求，本发明的这些方面和其它方面将是显而 易见的。

附图说明

下面将参照以下附图对本发明的各方面进行描述，在附图中，相同的 附图标记指代相同的元件，其中：

图1示出了根据本发明的各方面的与热源接合的散热器组件的实施 方式的分解图；

图2是图1在与热源组装的状态下的实施方式的截面图；

图3示出了具有替代的夹持器元件构造的散热器组件的实施方式的 分解图；

图4示出了图3的组装的实施方式的底视图；

图5示出了图3的组装的实施方式的侧视图；

图6示出了沿图5的线6-6截取的截面图；

图7示出了在说明性实施方式中的替代的夹持器元件构造；

图8示出了采用图7的夹持器元件的散热器组件的侧视图；

图9示出了在说明性实施方式中的替代的夹持器元件构造；

图10示出了采用图9的夹持器元件的散热器组件的侧视图；

图11示出了具有另一夹持器元件构造的散热器组件的实施方式的分 解图；

图12示出了适用于图11的实施方式的替代的夹持器元件构造；以及

图13示出了图11的散热器组件沿线13-13截取的截面图。

具体实施方式

应当理解的是，本文将参照某些说明性实施方式和附图对本发明的各 方面进行描述。本文所描述的说明性实施方式不一定旨在示出本发明的所 有方面，而是用于描述几个说明性实施方式。因此，本发明的各方面不是 旨在仅从说明性实施方式的方面进行解释。此外，应当理解的是，本发明 的各方面可以单独使用或以与本发明的其它方面结合的任意合适的方式 使用。

如上所讨论的，本发明的实施方式包括被布置成与热源(例如集成电 路、计算机处理器、球栅阵列基板、印刷电路板或其它部件)的一部分接 合的框架，使得框架的一部分至少部分地围绕热源的一部分。例如，框架 可以具有如下侧面：所述侧面限定开口，并且可以弹性地形变、弯曲或以 其它方式移动，以扩大由框架限定的开口的尺寸，例如使得热源的一部分 可以被接纳入开口中。当热源的一部分被接纳到开口中时，可以释放侧面， 使得框架能够回到至其未弯曲时的形状，以与热源接合并且限制框架相对 于热源在x和/或y方向(其可以在框架的平面内)上的移动。该框架还 可以与热源接合，以限制其在z方向上的移动，例如，使得框架相对于热 源在向上方向上(可以垂直于所述框架的平面)不能移动超过某个点。

框架可以使散热器的一部分沿自上而下的方向接纳到开口中，即，使 得所述散热器部分沿着从框架的顶部朝向底部的方向移动到开口中。因 此，散热器可以比框架更大，但仍然被接纳到框架开口中。另外，框架和 散热器可以制成使得散热器部分被接纳到开口中，并且夹持器元件与框架 接合，以使散热器保持在适当的位置，完全组装的结构可以与热源接合。 当框架与热源接合时，夹持器元件与框架接合并且接触散热器，以使散热 器偏向由框架接合的热源。例如，夹持器元件可以对散热器施加朝热源的 向下方向的弹性偏压。由于框架可能受到相对于热源沿向上移动的限制， 所以对散热器的弹性偏压可以使热源和散热器偏向在一起。

图1示出了散热器组件10的说明性实施方式，该散热器组件10包括： 热源4、散热器3以及第一夹持装置1和第二夹持装置2，第一夹持装置 1和第二夹持装置2保持热源4和散热器2彼此热接触。虽然在本说明性 实施方式中，热源4包括印刷电路板(PCB)41、球栅阵列支承体43和 集成电路42，但是热源4可以包括任意合适的一个或多个部件。可以附 加地或替代地包括其它的部件，例如，热界面材料，如导热脂或油，以有 助于在热源4与散热器3之间的传热。应当注意的是，与第一夹持装置1 和第二夹持装置2相互作用的热源4不一定能够自身产生热，而是可以起 到将热量从发热部件或其它热源传递至散热器的作用。例如，热源4可以 包括与集成电路热接触的热管，所述集成电路产生热量并且将热量传递至 热管。热管可以进而将热量传递至散热器3。

在本说明性实施方式中，散热器3包括具有接触板32的底座和从底 座向上延伸的多个散热片31。接触板32的下表面被布置成与集成电路42 的上表面热接触，或以其它方式与集成电路42热连通，以便从集成电路 42接收热量并且经由散热片31消散热量。当然，应当理解的是，散热器 3可以包括任意合适的附加的或替代的部件，如热耦接至接触板32或其 它收集器块的一个或更多个热管、热电式冷却装置、基于相变的或其它的 传热介质、基于液体的热交换器(例如，包括接触板32中的载有用于从 散热器3中带走热量的循环液体的通道)等。总之，散热器3可以包括用 于接收来自热源4的热量并且将热源4中的热量传递出去的任意合适的部 件。在本实施方式中，散热器3可以以任意合适的方式例如通过铸造、挤 压、机械加工、锻造、焊接或以其它方式组装、由任意合适的材料(例如 导电金属(铝、铜、钢等)、塑料、复合材料和/或任意这些材料的组合) 制成的部分来形成。

在本说明性实施方式中，第一夹持装置1包括具有四个侧壁15的框 架夹，所述侧壁15限定开口18，开口18被布置成接纳热源4的一部分 以及散热器3的接触板32。在一个实施方式中，集成电路42和球栅阵列 基板43可以被接纳到开口18中，并且侧壁15可以(例如，通过夹持， 通过将一个或更多个突出部、凹槽、钩、齿、楔子、倒钩或其它保持功件 14与基板43接合等)与球栅阵列基板43的边缘接合，以阻碍框架夹1 相对于热源4在x和/或y方向以及z方向的移动。(如在图1中可见的， x和y方向可以是在框架夹1和/或开口18的平面的方向，并且z方向可 以垂直于开口18的平面)。这并不是说在所有的实施方式中框架夹1被制 作成不能相对于热源4在x和/或y方向上进行任何移动，而是第一夹持 装置1在移动上会受到限制，从而防止第一夹持装置1从热源4脱离(不 存在使热源4和/或第一夹持装置1变形或损坏的力)。因此，在一些实施 方式中，第一夹持装置1可以相对于热源4在x和/或y方向上稍微移动， 但是当与热源4适当地接合时，第一夹持装置1不会移动而从热源4脱离。

在本实施方式中，并且如在图2中可以看出的，两个相对的侧壁15 均包括一个或更多个突出部14或其它保持功件，所述突出部14或其它保 持功件从侧壁15的下端向内延伸，并且接合球栅阵列基板43(或其它发 热部件部分)以保持框架夹1在适当的位置(特别是在z方向上)。第二 夹持器元件2(其可以是弹簧夹或其它夹持器元件)可以接合框架夹1并 且接触散热器3，使得散热器3偏压成在开口18中相对于框架夹1在z 方向上向下移动。这可以将散热器3偏压成使接触板32与热源4接触， 从而有助于通过传导在界面处传热。夹持器元件2可以接合框架夹1的一 个或更多个接合功件11，例如一个或更多个突出部、突起、孔或其它， 以及/或者可以与框架夹1的表面(例如底面)接合。

根据本发明的一个方面，框架夹、散热器和夹持器元件可以完全组装 在一起，并且然后在被组装条件下附接至热源。该特征可以提供优点，例 如确保合适的夹、散热器和夹持器元件与相应的热源一起使用。例如，具 有相关联的框架夹和夹持器元件的散热器组件可以预先组装和封装成准 备好附接至特定类型的热源。这样，用户可以确保适当的部件彼此相关联， 并且完全准备好附接至热源，除了验证该组件作为整体合适地与热源相关 联之外无需任何验证。这与包括虽然与散热器和夹持器组装但是无法附接 至热源的框架夹的许多散热器组件是不同的。

在本发明的另一方面中，框架夹1包括工具接合功件，其被布置成与 用于折弯或弯曲相对的侧壁的工具接合，以使突出部或其它接合功件彼此 伸开以使得热源的一部分被接纳在开口18中并且通过接合功件被接合。 在图1的实施方式中，包括用来接合热源4的突出部14的相对的侧壁15 还包括用于接纳工具(未示出)的槽13，该工具可以弯曲侧壁15以使得 突出部14彼此远离。该工具可以采取各种形式，例如具有被接纳入槽13 的短端部的L形杆，并且杠杆臂可以移动以弯曲侧壁15。框架夹1可以 由弹性的和/或有弹性的形变材料(例如模制塑料或金属)制成，从而允 许框架1的相对侧相对于彼此扭曲或弯曲，但是当弯曲力被移除时将会恢 复其未弯曲时的形状。可替代地，框架夹1可以包括一个或更多个弹性的 或有弹性的形变部分，其允许保持功件14相对于彼此适当地移动，从而 框架夹1相对于热源4可以接合/脱离。因此，框架夹1可以由任意合适 的材料(例如塑料、金属、复合材料和/或材料的组合)制成，并且以任 意合适的方式(例如通过机械加工、模制、铸造、锻造、烧结、立体光刻、 3D印刷等)制成。

根据本发明的另一方面，即使散热器的尺寸比框架夹开口的尺寸大， 散热器组件也可以在完全组装的情况下附接至热源。例如，如在图1中可 见的，散热器3在两侧悬垂于框架夹1。然而，散热器3被布置成使得槽 13露出以接纳安装工具，并且使得框架夹1的侧壁15可以被弯曲以接合 热源4。这种布置允许用于比框架夹大的相对大的散热器底座(例如，其 可以提供改进的冷却特性)，还允许用于散热器、框架夹和夹持器元件在 热源上的完全组装的安装。因此，例如散热器3在x或y(或可能x和y) 方向上可以比框架夹1大，但仍然允许用于散热器组件的完全组装的安 装。在一个实施方式中，散热器3可以包括窗口、凹口或其它开口，其使 得用户能够接合框架夹1的槽13或其它工具接合功件，以允许附接至热 源4，同时散热器3可以以其它方式在框架夹1的所有侧壁15处悬垂于 框架夹。所述另一种方式，散热器3可以具有在x-y平面上的面积大于开 口18的面积的底座，但该组件可以被布置成提供完全组装的附接至热源。

本发明的另一方面是散热器和框架夹被布置成使得散热器3的接触 板32可以沿自上而下的方向(即沿从框架夹1的顶部朝向框架夹1的底 部的z轴的方向)被接纳到框架夹1的开口18中。这样的布置使得框架 夹的结构更简单，并且还有助于避免在框架夹1与散热器3之间的可能的 机械干扰。另外，散热器、框架夹和夹持器元件的组装变得更容易，例如， 因为该组件可以通过以下来制得：将框架夹放置在表面上，将框架夹上方 的具有接触板的散热器放置在开口18中，然后将夹持器元件与框架夹接 合。除了将接触板定位在开口中之外，没有必要具体地将散热器的功件和 框架夹进行对准。这与许多其它的布置不同，在许多其它的布置中，框架 夹包括延伸至开口18中并且影响散热器的结构，从而对于组件需要具体 地对准散热器和框架夹，以及/或者需要将散热器从框架夹的底部插入开 口中。图3示出了散热器组件10的分解图，并且示出了组件可以通过将 散热器3的接触板32沿自上而下的方向放置入开口18中然后将夹持器元 件2附接至框架夹1来形成。本实施方式具有与图1不同的夹持器元件2 布置，但在其它方面是相同的。注意，因此可以对散热器组件10的不同 部分作出各种改变。在本实施方式中，夹持器元件2由线形成，而不是如 如图1中的冲压薄板或平板弹簧。然而，在任何一种情况下，夹持器元件 2以相同的方式操作，即夹持器元件2的端部接合框架夹1，并且夹持器 元件的中心部21接触散热器3，以将散热器偏压成相对于框架夹1向下 移动。

本发明的另一方面是框架夹的顶面可以是平坦、连续的表面，而底面 是不连续的表面。框架夹1的顶面可以在图3中看出，并且仅通过槽13 中断。相反，如可以在图4中看出的，框架夹1的底面包括向下延伸的四 个腿12，以及侧壁15的包括用于接合热源4的突出部14的部分。这样 的布置可以使框架夹1更兼容，并且更适应热源4的上表面的变化。也就 是说，由于框架夹1可以仅在腿12的下端处接触热源4(如在图5中可 以看出)，所以热源4在其它区域的高度的变化不会对框架夹1接合热源 4产生影响。另外，框架夹1可以更容易地制造成严密地控制腿12和突 出部14的相对高度，从而将框架夹1布置成适当地接合热源4。例如， 框架夹1可以被布置成使得侧面15具有弯曲分开的突出部14，腿12接 触热源4，使得当释放对框架夹1的弯曲力时，突出部14适当地定位成 接合热源4。这会使组件10与热源4更容易接合，因为腿12可以确保突 出部14与相应的凹槽或热源4的其它功件适当对准。设置在腿12之间的 开口(如图6中可以看出的)还可以允许在热源4处的气流有助于冷却热 源4。在本实施方式中，腿12被布置在彼此相对的侧壁15处，并且邻近 于包括突出部14的侧壁15，但也可以位于其它地方。

如上所述，本发明的实施方式并不限于对散热器组件10的一部分的 任何特定的布置。例如，图7和图9示出了可以使用的可替代的夹持器元 件布置。如在图8的组装图中可以看出的，图7的夹持器元件2的端部 22可以在框架1上通过钩在突出部11的下方并且围绕突出部11来与相 对的突出部11接合。如在图10中可以看出，图9的夹持器元件2的端部 22可以装配到框架夹侧壁15的横向槽或孔中。当然，夹持器元件2不必 与框架夹1的孔、突出部或其它功件接合，而是可以简单地接触框架夹1 的外表面。例如，如在图13中可以看出的，图11示出了夹持器元件2的 末端可以接触框架夹1的底面的布置。对于其它示例，如图12所示，夹 持器元件2可以由弯曲线形成，而不是由图11的冲压板形成，但仍然以 相同的方式起到与框架夹1接合的作用。

因此，已经描述了本发明的至少一个实施方式的几个方面，应当理解 的是，本领域的技术人员将容易想到各种变化、修改和改进方式。这样的 变化、修改和改进方式旨在作为本公开内容的一部分，并且旨在处于本发 明的精神和范围之内。因此，前面的描述和附图仅是示例的方式。