一种用于将散热器安装到印刷电路板的系统的制作方法

本公开涉及用于紧固散热器的系统，具体地用于将散热器安装到印刷电路板的系统。

背景技术：

散热器或散热片用于许多应用中，其用来将具有较大散热的热敏部件或电子部件的温度保持在特定温度极限以下。散热器通常包括金属主体。热界面材料(TIM)通常布置在所述金属主体与电子部件之间。TIM填满部件表面与金属主体之间的间隙，并且增强这两个部件之间的热耦合。TIM通常是软质材料，以保护电子部件免受冲击和振动。物理上受限，这种软质TIM具有相对低的热导率。为了补偿部件的机械公差，经常提供相当厚的TIM层。然而，低热导率与大的TIM厚度结合增加TIM的热阻，从而减少通过TIM的热传递。

技术实现要素：

一种用于紧固散热器的系统包括框架，其被构造来安装到印刷电路板并且接收散热器，其中所述框架和所述散热器分别形成为单独部件。框架形成为刚性部件。所述系统还包括紧固元件，其被构造来在散热器已插入框架中之后将散热器在安装位置中固定到框架。

根据本实用新型的一个实施方式，所述散热器相对于所述框架的位置是可调节的。

根据本实用新型的一个实施方式，其中所述印刷电路板与所述散热器之间的距离取决于所述散热器相对于所述框架的所述位置。

根据本实用新型的一个实施方式，其中所述紧固元件包括至少一个螺钉或至少一个夹具。

根据本实用新型的一个实施方式，其中所述散热器包括至少一个带螺纹孔或至少一个凹槽。

根据本实用新型的一个实施方式，其中所述框架包括至少一个垂直狭槽，并且所述至少一个螺钉包括带螺纹部分，所述带螺纹部分被构造来插入垂直狭槽并穿过所述垂直狭槽进入一个带螺纹孔或一个凹槽中，其中所述散热器通过将所述至少一个螺钉拧紧到所述带螺纹孔或所述凹槽中来固定到所述框架。

根据本实用新型的一个实施方式，其中所述至少一个螺钉是自成型或自攻螺钉。

根据本实用新型的一个实施方式，其中所述至少一个夹具包括一个或多个第一部分，其被构造来包围所述散热器；以及一个或多个第二部分，其被构造来包围所述框架。

根据本实用新型的一个实施方式，其中所述框架包括金属材料。

根据本实用新型的一个实施方式，其中所述框架形成为一体部件。

根据本实用新型的一个实施方式，其中所述框架包括两个或更多个单独部件。

一种用于将散热器安装到印刷电路板的方法包括将框架安装到印刷电路板，其中所述框架被构造来接收散热器，其中所述框架和所述散热器形成为单独部件，并且其中所述框架形成为刚性部件。将散热器插入框架中并布置在安装位置中。紧固元件用于将散热器固定在安装位置中。

本领域的技术人员将在查阅以下详细描述和附图后明白或变得明白其他系统、方法、特征和优点。预期的是，所有此类另外系统、方法、特征和优点包括于本说明书内，包括于本实用新型的范围内，并由随附权利要求书来保护。

附图说明

可以参考以下描述和附图更好地理解系统和方法。附图中的部件不一定按比例绘制，而是强调示出本实用新型的原理。此外，在附图中，相同参考数字在所有不同视图中指示对应的部分。

图1是示出安装在印刷电路板上的散热器的示意图。

图2是安装在印刷电路板上的另一散热器的示意图。

图3以示意图示出用于安装散热器的在安装散热器之前的示例性系统。

图4以示意图示出图3的在安装散热器时的示例性系统。

图5以示意图示出用于安装散热器的在安装散热器之后的示例性系统。

图6以示意图更详细地示出图5的示例性系统的一部分。

图7以示意图示出用于安装散热器的在安装散热器之前的另一示例性系统。

图8以示意图示出图7的在安装散热器之后的示例性系统。

图9以示意图示出用于安装散热器的在安装散热器时的另一示例性系统。

图10以示意图示出图9的在安装散热器之后的示例性系统。

图11以流程图示出用于将散热器安装到印刷电路板的方法。

具体实施方式

图1以示意图示出印刷电路板100和安装在印刷电路板上的电子部件120。例如，电子部件120可以焊接到印刷电路板100。然而，这仅仅是实例。电子部件120可以以任何合适的方式固定在印刷电路板100上。常规的散热器140布置在印刷电路板100上。在下文中，术语“散热器”用于表示被构造来将由电子部件或金属装置产生的热量传递到诸如空气或液体冷却剂的流体介质从而允许以最佳水平调节装置的温度的装置(例如，金属主体)。散热器140具有用于将散热器140安装到印刷电路板100的支腿141。例如，散热器140的支腿141可以被焊接或螺纹连接到印刷电路板100。以这种方式，散热器140布置在电子部件120的上方。热界面材料(TIM)130层布置在电子部件120与散热器140之间，从而完全填满电子部件120与散热器140之间的间隙。TIM 130被构造来增强电子部件120与散热器140之间的热耦合。然而，如图1所示，当散热器140直接安装到印刷电路板100时，TIM 130的厚度可能过大。TIM 130的大厚度是由长公差链(公差积累)所引起。公差链可以包括例如印刷电路板100的厚度的公差、用于将电子部件120安装到印刷电路板100的焊料的厚度、电子部件120的高度以及散热器140的尺寸。总而言之，若干公差可能会增长到有待补偿的相对较大的公差值。

图2中示出包括弹簧元件142的常规系统。两个或更多个弹簧元件142可以布置在印刷电路板100上。弹簧元件142被构造来将散热器140耦合到印刷电路板100。弹簧元件142向散热器140施加力，所述散热器140由于所述力而在印刷电路板100的方向上被拉动。然而，这可能对电子部件120和印刷电路板100施以不想要的直接力。此外，例如当安装在印刷电路板100上的电子部件120不在弹簧元件142之间居中时，就可能会出现问题。因此，如图2所示，存在散热器140倾斜的危险。散热器140的倾斜可能会对电子部件120施以有害的机械应力。

为了避免上述缺点，如本文所公开的，用于将散热器140安装到印刷电路板100的系统包括框架200。框架200被构造来接收散热器140，并且一旦将其插入并安装到框架200就能支撑散热器140。框架200和散热器140分别被制造和提供为单独部件。框架200可以安装在印刷电路板100上。例如，框架200可以被焊接或螺纹连接到印刷电路板100。然而，这些仅仅是实例。框架200可以以任何合适的方式安装在印刷电路板100上。与通过图2所描述的弹簧元件142相比，框架200形成为刚性部件。本文所用的术语“刚性部件”表示具有固定形状、大小和高度并且当在部件的正常操作期间向所述部件施加力时不会明显变形的部件。例如，框架200可以是金属框架，并且包括诸如钢的材料。在一个实例中，框架200由钢板制成。例如，框架200可以使用冲压工艺来形成。然而，任何其他材料或工艺可以用来形成框架200。在另一实例中，框架200是压铸部件。如图3的实例所示，框架200可以形成为一体式。框架200的轮廓或外形可以与将要插入框架200中的散热器140的轮廓或外形基本相同。框架200可以具有例如正方形或矩形轮廓或外形。然而，任何其他轮廓或外形也是可能的。如图3的实例所示，框架200可以具有四个侧表面。支腿可以形成在两个侧表面相交的每个拐角中。支腿可以安装到印刷电路板100，而侧表面被远离印刷电路板100布置。然而，这仅仅是实例。也可能将侧表面直接耦合到印刷电路板100。在另外的实例中，框架200可以不包括任何支腿。

至少一个电子部件120可以安装在印刷电路板100上。框架200可以布置在印刷电路板100上，使得至少一个电子部件120被布置在框架200的轮廓或外形内。如图4所示，散热器140可以插入框架200中。在将散热器140插入框架200中之前，可以将TIM 130层施加到布置在框架200的轮廓内的至少一个电子部件120的上表面。可替代地，可以在随后将接触至少一个电子部件120的那些区域中将TIM 130层施加到散热器140。当散热器140已插入框架200中时，其可以通过紧固元件而固定到框架200。散热器140相对于印刷电路板100的高度以及相对于其上的电子部件120的高度可以是可调节的。散热器140与印刷电路板100之间或者散热器140与电子部件120之间的距离分别取决于散热器140相对于框架200的位置。当将散热器140插入框架200中时，电子部件120与散热器140之间的距离可以被调节成使得散热器140被以较小的力按压在TIM 130上并因此按压在电子部件120上，从而将电子部件120与散热器140之间的TIM 130的厚度减小到第一厚度。具体地，散热器140的下表面可以邻近TIM 130的上表面布置。散热器140可以随后固定在安装位置中。散热器140的安装位置可以是TIM 130的厚度等于第一厚度的位置。第一厚度可以是TIM 130的厚度，在所述厚度上其提供最佳的热导率。在散热器140的安装位置中，散热器140的面向印刷电路板100的下表面可以基本上平行于印刷电路板100。例如，第一厚度可以是约0.2mm。然而，这仅仅是实例。第一厚度通常取决于用于TIM 130的材料。TIM 130可以以衬垫或可分配的单组分或双组分间隙填料的形式来提供，并且可以包括例如环氧化物、环氧树脂、氰基丙烯酸酯、硅氧烷、聚氨酯、氮化硼、氧化锌、金属、金属氧化物、二氧化硅或陶瓷微球体。根据用于TIM 130的材料，第一厚度可以小于或大于0.2mm。

如图5的实例所示，用于将散热器140固定在框架200上的紧固元件可以包括至少一个螺钉210。例如，框架200可以包括垂直狭槽。如图5所示，垂直狭槽可以向一侧敞开。然而，狭槽也可以在两侧上封闭并且在垂直于印刷电路板100的上表面的方向上具有细长形式，以允许调节散热器140的高度，或者具体地调节印刷电路板100与散热器140之间的距离。螺钉210的带螺纹部分可以插入垂直狭槽并穿过所述垂直狭槽并进入散热器140中。如图6所示，散热器140可以包括带螺纹孔211。可以在拧紧螺钉210之前调节散热器140的高度，并且可以随后通过将螺钉210的带螺纹部分插入带螺纹孔211中并拧紧螺钉210而固定在适当的位置。螺钉头的直径可以大于垂直狭槽的宽度，以阻挡螺钉头穿过垂直狭槽，并允许散热器140固定在其安装位置中。可以使用两个或更多个螺钉210来将散热器140固定在适当位置。例如，一个螺钉210可以插入到矩形散热器140的四个拐角中的每一个处的一个垂直狭槽中。

代替带螺纹孔211，散热器140可以在其两侧或更多侧上包括凹槽212。在图4的示意图中示例性地示出这种凹槽212。如果散热器140包括凹槽，那么螺钉210可以插入垂直狭槽并穿过所述垂直狭槽并进入散热器140的凹槽212中。螺钉210可以是自成型或自攻螺钉。自成型或自攻螺钉是当被驱入材料中时可以攻出其自己的孔的螺钉。在拧紧螺钉210之前，可以将螺钉尖端插入凹槽212中。在拧紧螺钉210之前，可以调节散热器140的高度。通过拧紧螺钉210，散热器140随后被固定在适当的位置。

然而，框架200不需要形成为如通过图3-6所示的一体部件。如图7所示，框架200可以包括并且由各自分开安装到印刷电路板100的两个或更多个单独部分201、202、203、204形成。例如，如图8所示，一个单独部分201、202、203、204可以布置在矩形散热器140的每个拐角中。部分201、202、203、204可以各自为刚性部分。部分201、202、203、204中的每一个可以包括垂直狭槽。如上文通过图5和图6所解释的，散热器140可以使用螺钉而固定到框架200的部分201、202、203、204中的每一个。然而，使用用于固定散热器140的螺钉仅仅是实例。散热器140可以使用任何其他合适的紧固元件而固定到多部分框架。在散热器140的拐角处布置框架200的部分201、202、203、204仅仅是实例。框架200的部分201、202、203、204可以相对于散热器140定位在任何其他位置中，这允许散热器140在其安装位置中牢固地固定在框架200上的适当位置。

现在参考图9，紧固元件可以包括一个或多个夹具221、222。夹具221、222的一个或多个第一部分(例如，第一卡扣臂)可以包围散热器140，而夹具221、222的其他第二部分(例如，第二卡扣臂)包围框架，从而将散热器140紧固到框架200。框架200和夹具221、222的形式和大小可以选择成使得散热器140保持在理想高度处，其中布置在电子部件120上的TIM 130的厚度减小到第一厚度。图10示出在将夹具221、222牢固地锁定在适当位置从而将散热器140固定到框架200之后的布置。在图9和图10中，示出用于将散热器140固定到框架200的两个夹具221、222。然而，这仅仅是实例。仅仅一个夹具221、222或多于两个夹具221、222可以用于将散热器140固定到框架200。夹具221、222可以具有适于接合框架200和散热器140并将散热器140牢固地保持在其安装位置中的任何形状。

然而，使用螺钉210或夹具221、222来将散热器140固定到框架200仅仅是实例。可以使用被构造来将散热器140固定到框架200的任何其他紧固元件，使得散热器140保持在适当位置，并且布置在电子部件120与散热器140之间的TIM 130的厚度可以等于TIM 130在其下提供最佳热导率的第一厚度。

在图11中，示出用于将散热器安装到印刷电路板的方法。在第一步骤(步骤1101)中，将框架安装在印刷电路板上。框架被构造来接收散热器并形成为刚性部件。框架和散热器形成为单独部件。将散热器插入框架中(步骤1102)，并将其布置在安装位置中(步骤1103)。随后使用紧固元件来将散热器在安装位置中固定到框架(步骤1105)。

框架可以布置在印刷电路板上，使得至少一个电子部件布置在框架的轮廓内。热界面材料层可以形成在电子部件的背向印刷电路板的上表面上或者形成在散热器的下表面上。在将框架安装在印刷电路板上之前或者在将框架安装在印刷电路板上之后，可以在电子部件或散热器上形成这种热界面材料层。散热器可以布置在框架中，使得散热器的下表面被布置成邻近热界面材料的背向印刷电路板的上表面，或者使得布置在散热器的下表面上的热界面材料层被布置成邻近电子部件的背向印刷电路板的上表面。可以向散热器施加力，从而向热界面材料施加力并将热界面材料的厚度减小到第一厚度，当热界面材料的厚度等于第一厚度时，散热器处于安装位置中。

虽然已描述了本实用新型的各种实施方案，但是对于本领域的普通技术人员将显而易见的是，在本实用新型的范围内，更多的实施方案和实现方式是可能的。因此，除了根据随附权利要求书及其等效物，本实用新型不受限制。