专利名称：用于与单板计算机一起使用的楔形锁和组装计算机系统的方法
技术领域：
本文描述的实施例一般涉及单板计算机，以及更具体来说涉及将单板计算机固定在工作环境中并提供单板计算机的增强的传导性冷却。
背景技术：
随着诸如计算机的电组装件变得更为密集地填充以诸如处理器、集成电路、晶体管和其他电子元件的发热元件，元件过热变得更可能。这种增加的过热可能性使得此类组装件的使用寿命缩短和/或成为此类组装件的可靠性、可能的最大工作温度、和/或尺寸的限制因素。机架式安装的电路板(例如，公知的电组装件中可使用的那些)一般可以分类成传导冷却的电路板或对流冷却的电路板。至少一些公知的传导冷却的电路板包括冷却板， 该冷却板放置在电路板的一个表面上并与安装(例如，焊接)在电路板上的元件接触。热管理层在电路板边缘延伸，以提供布置成接触散热装置的传导表面。更确切地来说，热管理层是促进将元件生成的热向散热装置热传导的冷却板的一部分。许多电路板是在高应力环境(例如存在高震动、振动和/或热的环境)中使用。而且，许多此类电路板仍需要高可用性和可靠性。至少一些公知的对流冷却的电路板使用风扇或类似部件来将冷却空气吹到电路板上以进行散热。但是，这些风扇可能因震动和/或振动而被摇晃，或可能与其他电元件类似地过热。此外，风扇可能聚集灰尘和污垢，这减弱了空气输出。至少一些公知的传导冷却的电路板使用楔形锁来将电路板固定在工作环境内以及将热从电路板传导出去。但是，至少一些公知的楔形锁与工作环境的热管理层和/或热参考表面有小接触表面积，这将热集中在增加热阻的窄热通路中，从而使得此楔形锁在将热从电路板传导出去时效率较低。
发明内容
在一个方面中，用于与单板计算机一起使用的楔形锁包括配置成在第一方向中移动的第一部分和配置成响应第一部分的移动在多个方向中移动并促进将单板计算机固定在工作环境中且促进单板计算机的传导冷却的第二部分。在另一个方面中，单板计算机包括印刷电路板(PCB)、相对于PCB放置的冷却板、 和配置成将单板计算机固定在工作环境中的楔形锁。该楔形锁包括配置成在第一方向中移动的第一部分和配置成响应第一部分的移动在多个方向中移动并促进促进单板计算机的传导冷却的第二部分。在另一个方面中，提供一种用于组装包括单板计算机的计算机系统的方法，其中， 该单板计算机包括具有第一部分和第二部分的楔形锁。该方法包括相对于计算机系统的热参考表面放置单板计算机，以及在第一方向中调整楔形锁的第一部分以对楔形锁的第二部分施加力，使得第二部分在多个方向中移动从而将单板计算机固定在计算机系统内并促进单板计算机的传导冷却。
图I是传导冷却的单板计算机的示范工作环境的局部顶视图。图2是可与图I中示出的工作环境一起使用的示范单板计算机的透视图。图3是图2中示出的单板计算机的示意性透视图和可与该单板计算机一起使用的示范楔形锁的局部分解视图。图4是当图3中示出的楔形锁位于第一位置时图2中示出的单板计算机的示意性透视图。图5是当图3中示出的楔形锁位于第一位置时图2中示出的单板计算机的第二侧的示意性侧视图。图6是当图3中示出的楔形锁位于第二位置时图2中示出的单板计算机的示意性透视图。图7是当图3中示出的楔形锁位于第二位置时图2中示出的单板计算机的第二侧的示意性侧视图。
具体实施例方式本文描述了用于在为诸如单板计算机的电子设备提供传导冷却时使用的装置的示范实施例。本文描述的实施例通过增加楔形锁与卡引导件(card guide)之间的直接接触的表面积来促进优化从电子设备传递出热的一个或多个热通路的面积，该卡引导件提供离开电子设备的传导性传热并将电子设备固定在工作环境内。增加直接接触的表面积还通过减少电子设备的冷却元件和卡引导件的热阻而促进优化从电子设备离开的传热。本文所使用的术语“热”可以指任何适合的热相关的测量。例如，可以将“热”测量为以例如焦耳为单位的能量的量值。或者，“热”可以测量为在单位时间内从一个表面传递到另一个表面的热的量值(即，热通量)，并以例如瓦特为单位来表示。上文这些示例仅是示范性的，并因此无意以任何形式限制术语“热”的定义和/或含义。图I是传导冷却的单板计算机(未示出)的示范工作环境100的局部顶视图。在一些实施例中，工作环境100适于可能产生高强度的震动、振动和热的严酷环境，例如军事环境、航空电子环境、和/或铁路环境。工作环境100包括多个槽102，这些槽102的尺寸各设为在其中接收相应的单板计算机。每个槽102包括一个或多个第一连接器104，该一个或多个第一连接器104连接到工作环境100的背板106。而且，每个槽102包括多个卡引导件， 如第一卡引导件108和与第一卡引导件108相对的第二卡引导件110。第一卡引导件和第二卡引导件108和110通过热参考表面和楔形锁表面促进单板计算机的传导冷却。例如，如图I中示出的，第一卡引导件108包括促进经由热通路进行传导冷却的热参考表面112，而第二卡引导件HO包括促进经由另一个热通路进行传导冷却的楔形锁表面114。在备选实施例中，第引导件108包括楔形锁表面114而第二卡引导件110包括热参考表面112。 在示范实施例中，仅经由传导冷却而不经由空气移动来对单板计算机进行冷却。因此，在该示范实施例中，单板计算机生成的所有热均由第一卡引导件和第二卡引导件108和110、经由热参考表面112和楔形锁表面114传递到周围环境或任何其他冷却环境。但是，除了传
5导冷却外，备选实施例可包括对单板计算机进行冷却的其他方法。楔形锁表面114还促进将单板计算机固定在槽102内，正如下文更详细地描述的。图2是可与工作环境100(图I中示出)一起使用的示范单板计算机200的透视图。在示范实施例中，计算机200包括冷却板202和放置在冷却板202内的印刷电路板 (PCB) 204。冷却板202包括第一侧206和相对的第二侧208。第一侧和第二侧206和208 各包括促进将计算机200固定在工作环境100内的楔形锁(图2中未示出)。更确切地来说，这些楔形锁促进使用第一卡引导件和第二卡引导件108和110(图I中示出)将计算机 200固定在指定的槽102(图I中示出)之内。而且，这些楔形锁促进将由PCB 204生成的热传递到计算机200之外的第一卡引导件和第二卡引导件108和110。在示范实施例中，冷却板202还包括前端210和相对的后端212。沿着后端212提供第二连接器214并将第二连接器214配置成耦合到第一连接器104(图I中示出)，以用于在工作环境100和计算机 200之间传输电力和数据信号。图3是单板计算机200的示意性透视图和可与计算机200 —起使用的示范楔形锁 300的局部分解视图。在示范实施例中，冷却板202至少部分地沿着计算机200的顶面216 延伸。冷却板202促进将热从PCB 204(图2中示出)传递出去，以维持计算机200的期望工作温度。在示范实施例中，冷却板202包括末端楔形部218和外边缘表面220。而且，热管理层222至少部分地沿着计算机200的底面224延伸。更确切地来说，热管理层222是冷却板202的一部分，其放置成与第一卡引导件和第二卡引导件108和110(图I中示出) 的内表面(未示出)接触，以促进将热传递到第一卡引导件和第二卡引导件108和110并传递到周围环境或其他冷却环境中。在示范实施例中，楔形锁300包括第一部分302和第二部分304。第一部分302包括第一端306和相对的第二端308，并放置在计算机200的前端210(图2中示出)附近。 第一部分302可移动地耦合到冷却板202，并且配置成在第一方向(如沿着第一轴310)中移动。例如，在第一部分302的底面(未不出)中形成一个或多个孔(未不出)，并且该一个或多个孔的尺寸各设为在其中接收相应的紧固机构312。此外，冷却板202包括一个或多个孔226，该一个或多个孔226各放置在第一部分302的相应孔下方并且尺寸设为在其中接收相应的紧固机构312以促进将第一部分302耦合到冷却板202。冷却板202还包括尺寸设为插入到第一部分302的底面中形成的开口(未示出)中的块状部228。块状部228促进限制第一部分302在第一方向中的移动量。第一部分302的第一端306包括在其中形成的开口 314。开口 314的尺寸设为在其中接收螺钉316。当螺钉316绕着第一轴310旋转时，由于在第一部分302上引起的力，使第一部分302在第一方向中移动。第一部分302的第二端308还包括尺寸设为在其中接收第一定位销318以促进将第二部分304固定在楔形锁300内的开口(未示出)。在示范实施例中，第二部分304包括第一端320和相对的第二端322连同限定于它们之间的本体324。第一端320与第一部分302的第二端308至少部分地平齐接触。而且，第二端308和第一端320各按相同的角度形成。在第一端320中限定开口 326，并将其尺寸设为在其中接收第一定位销318。开口 326的形状设为引导第二部分304的移动，正如下文更详细地描述的。第二端322也包括开口 328，其尺寸设为在其中接收第二定位销330。 第二定位销330也插入到末端楔形部218中，以相似的方式引导第二部分304的移动。第二部分304的底面332与外边缘表面220至少部分平齐接触以促进将由PCB 204生成的热传递到第二部分304。图4是单板计算机200的示意性透视图，以及图5是计算机200的第二侧208的示意性侧视图。确切地来说，图4和图5图示了楔形锁300的第一位置或停留位置，其中螺钉316尚未绕第一轴310旋转。如图4和图5中不出的，第一部分第二端308和第二部分第一端320基本平齐。第二部分第二端322相对于末端楔形部218放置，以便在其之间限定间隙。此外，底面332和外边缘表面220 (均在图3中示出)基本平齐。图6是单板计算机200的示意性透视图，以及图7是计算机200的第二侧208的示意性侧视图。确切地来说，图6和图7图示了楔形锁300的第二位置或夹紧位置，其中因力矩My已使螺钉316绕着第一轴310旋转。绕着第一轴310旋转螺钉316通过第一力Fy 使第一部分302在第一方向中移动，并在第二部分304上引起第二力Fz。在示范实施例中， 第二力Fz是沿着与第一轴310垂直的第二轴334的夹紧力。例如，第二力Fz是包含多个分量的力向量，所述多个分量例如是沿着第一轴310的第一分量、沿着第二轴334的第二分量、和沿着第三轴336的第三分量。这些分量之和产生第二力Fz的幅度和第二力Fz的方向。而且，第二力Fz使第二部分304在多个方向中移动，所述多个方向包括由于第一力向量分量导致的沿着第一轴310的第一方向、由于第二力向量分量导致的沿着第二轴334的第二方向、以及由于第三力向量分量导致的沿着与第一轴310和第二轴334垂直的第三轴 336的第三方向。更确切地来说，第一部分302的移动使得第二部分304在沿着第一轴310的第一方向中移动。而且，由于第一部分第二端308和第二部分第一端320的相对倾斜形状以及类似地由于第二部分第二端322与末端楔形部218的相对倾斜形状，第一部分302的移动使得第二部分304在沿着第二轴334的第二方向中移动。此外，第二端322相对于末端楔形部218移动以减少它们之间的间隙，在一些实施例中，以使得第二端322的至少一部分与末端楔形部218的至少一部分基本平齐。第二部分304在第二方向中的移动也是由于底面 332(在图3中示出)与外边缘表面220的相对倾斜形状所导致的。而且，第二部分在沿着第三轴336的第三方向中的移动是由于底面332与外边缘220的相对倾斜形状所导致的。在示范实施例中，单板计算机200(以及更确切来说，楔形锁300)提供了热从PCB 24(在图2中示出)传导出去到第一卡引导件108(在图I中示出)和第二卡引导件110的多个热通路。第一热通路338包括冷却板202和第二部分304。第二热通路340仅包括冷却板202。使得第二部分304能够直接接触第二卡引导件110，这直接提供了楔形锁300与第二卡引导件110之间接触的更大表面积，从而促进增强从PCB204向外的传热。而且，第二部分本体324的大致三角形状提供了冷却板202与热管理层222之间的优化的剖面面积， 例如增加的剖面面积，从而增强从PCB 204向外的传热。这些因素的每个因素还优化(例如，减少)计算机200和楔形锁300的热阻，这进一步增强从PCB 204向外的传热。上文详细地描述了在对单板计算机进行传导冷却中使用的装置的示范实施例。这些装置不限于本文描述的特定实施例，而是相反，可以彼此独立地和分离地利用本文描述的这些方法的操作和/或系统和/或装置的元件。而且，可以在其他系统、方法和/或装置中定义或与之组合来使用描述的操作和/或元件，并且描述的操作和/或元件不限于仅与本文描述的系统、方法、和存储媒体结合来实践。
除非另行指出，否则本文图示和描述的本发明实施例中的操作的运行或执行的次序并非必需如此。即，除非另行指定，否则这些操作可以按任何次序来执行，并且本发明的实施例可以包括比本文公开的操作更多或更少的操作。例如，可设想将具体操作在另一个操作之前、与之同时或之后运行或执行，这都落在本发明的多个方面以内。当介绍本发明方面或其实施例的部件时，冠词“一”、“该”和“所述”应表示存在一个或多个部件。术语“包括”、“包含”和“具有”应是涵盖性的，并且表示可能存在所列部件之外的附加部件。本书面描述使用示例来公开包括最佳模式的本发明，以及还使本领域技术人员能实践本发明，包括制作和使用任何装置或系统及执行任何结合的方法。本发明可取得专利的范围由权利要求定义，且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果此类其它示例具有与权利要求字面语言无不同的结构要素，或者如果它们包括与权利要求文字语言无实质不同的等效结构要素，则它们规定为在权利要求的范围之内。
权利要求
1.一种用于与单板计算机一起使用的楔形锁，所述楔形锁包括第一部分，其配置成在第一方向中移动；以及第二部分，其配置成响应所述第一部分的所述移动在多个方向中移动，并促进将所述单板计算机固定在工作环境中以及促进所述单板计算机的传导冷却。
2.根据权利要求I所述的楔形锁，其中，所述第一部分包括第一端和第二端，所述第一端限定开口，所述开口的尺寸设为在其中接收紧固机构以使得所述第一部分在所述第一方向中移动。
3.根据权利要求2所述的楔形锁，其中，所述第一部分的所述移动引起所述第二部分上的力，所述力包括使所述第二部分在所述第一方向中移动的第一分量。
4.根据权利要求2所述的楔形锁，其中，所述第二部分包括第一端和第二端，所述第二部分第一端至少部分地接触所述第一部分第二端，在所述第二部分上引起的所述力还包括使所述第二部分在与所述第一方向垂直的第二方向中移动的第二分量。
5.根据权利要求4所述的楔形锁，其中，所述单板计算机包括冷却板，所述冷却板包括末端楔形部，所述力的所述第二分量使所述第二部分在所述第二方向中移动，以使得所述第二部分第二端至少部分地接触所述末端楔形部，在所述第二部分上引起的所述力还包括使所述第二部分在第三方向中移动的第三分量，所述第三方向与所述第一方向和所述第二方向垂直。
6.根据权利要求5所述的楔形锁，其中，所述冷却板还包括外边缘表面，所述第二部分还包括至少部分地接触所述外边缘表面的底面，在所述第二部分上引起的所述力的所述第三分量使所述第二部分沿着所述外边缘表面在所述第三方向中移动。
7.根据权利要求6所述的楔形锁，其中，所述第二部分在所述第三方向中的所述移动促进将所述单板计算机固定在所述工作环境中。
8.—种单板计算机,包括印刷电路板(PCB)；冷却板，其相对于所述PCB放置；以及楔形锁，其配置成将所述单板计算机固定在工作环境中，所述楔形锁包括第一部分，其配置成在第一方向中移动；以及第二部分，其配置成响应所述第一部分的所述移动在多个方向中移动并促进所述单板计算机的传导冷却。
9.根据权利要求8所述的单板计算机，其中，所述楔形锁提供能够消除由所述PCB产生的热的第一热通路，所述第一热通路包括所述冷却板和所述第二部分。
10.根据权利要求9所述的单板计算机，其中，所述楔形锁提供能够消除由所述PCB产生的热的第二热通路，所述第二热通路包括所述冷却板。
11.根据权利要求8所述的单板计算机，其中，所述第一部分配置成在所述第一方向中移动以引起所述第二部分上的力，所述力包括使所述第二部分在所述第一方向中移动的第一分量。
12.根据权利要求11所述的单板计算机，其中，所述第二部分包括第一端和第二端，所述第一端至少部分地接触所述第一部分，在所述第二部分上引起的所述力还包括使所述第二部分在与所述第一方向垂直的第二方向中移动的第二分量。
13.根据权利要求12所述的单板计算机，其中，所述冷却板包括末端楔形部，所述力的所述第二分量使所述第二部分在所述第二方向中移动，以使得所述第二部分第二端至少部分地接触所述末端楔形部，在所述第二部分上引起的所述力还包括使所述第二部分在第三方向中移动的第三分量，所述第三方向与所述第一方向和所述第二方向垂直。
14.根据权利要求13所述的单板计算机，其中，所述冷却板还包括外边缘表面，所述第二部分还包括至少部分地接触所述外边缘表面的底面，在所述第二部分上引起的所述力的所述第三分量使所述第二部分沿着所述外边缘表面在所述第三方向中移动。
15.根据权利要求14所述的单板计算机，其中，所述第二部分在所述第三方向中的所述移动促进将所述单板计算机固定在所述工作环境中。
16.一种组装包括单板计算机的计算机系统的方法，所述单板计算机包括具有第一部分和第二部分的楔形锁，所述方法包括相对于所述计算机系统的热参考表面放置所述单板计算机；以及在第一方向中调整所述楔形锁的所述第一部分以对所述楔形锁的所述第二部分施加力，使得所述第二部分在多个方向中移动从而将所述单板计算机固定在所述计算机系统内并且促进所述单板计算机的传导冷却。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，调整所述第一部分包括绕着在所述第一方向中延伸的第一轴旋转螺钉，以使得所述第一部分对所述第二部分施加所述力，所述力包括使所述第二部分在所述第一方向中移动的第一分量。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，调整所述第一部分包括绕着在所述第一方向中延伸的第一轴旋转螺钉，以使得所述第一部分对所述第二部分施加所述力，所述力还包括使所述第二部分在与所述第一方向垂直的第二方向中移动的第二分量。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，调整所述第一部分包括绕着所述第一轴旋转所述螺钉，以使得所述第一部分对所述第二部分施加所述力，所述力还包括使所述第二部分在第三方向中移动的第三分量，所述第三方向与所述第一方向和所述第二方向垂直。
20.根据权利要求16所述的方法，其中，所述单板计算机还包括冷却板，所述相对于热参考表面放置所述单板计算机促进提供第一热通路和第二热通路，所述第一热通路包括所述冷却板和所述楔形锁的所述第二部分以及所述第二热通路仅包括所述冷却板。
全文摘要
本发明涉及“用于与单板计算机一起使用的楔形锁和组装计算机系统的方法”。用于与单板计算机一起使用的楔形锁包括第一部分和第二部分，该第一部分配置成在第一方向中移动，以及该第二部分配置成响应第一部分的移动在多个方向中移动并促进将单板计算机固定在工作环境中以及促进单板计算机的传导冷却。
文档编号G06F1/18GK102609056SQ201110366079
公开日2012年7月25日 申请日期2011年11月3日 优先权日2010年11月4日
发明者B.施珀雷尔 申请人:通用电气智能平台有限责任两合公司