专利名称：用于大质量内插式卡的保持机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及电子系统，尤其涉及用于内插式卡的新型连接器与保持机构。
背景技术：
许多电子系统通过提供接口来提供用于补充系统功能性的能力，通过所述接口可以将附加电子电路添加到系统中。例如，参看图1，典型计算机系统10提供了若干适于接受内插式卡12的连接槽11。内插式卡12可以通过系统板13上的连接器11与内插式卡12上的卡边缘连接器14之间的机械力而得以保持。在许多情况下，托架15提供于内插式卡14上，其在一端利用螺钉固定于系统底盘上。
一些比较小的存储设备包括位于存储器连接器两端上的闩锁。这些闩锁有助于将存储卡保持于槽中，并且还可以用于弹出存储卡。
由于性能需要，计算机内插式卡的功率消耗与复杂性不断增加。例如，常规型高性能显卡可需要大约25瓦的功率并且可以重约300克。随着所需功率的增加，由于需要包括较大散热片与风扇的更为复杂的热解决方案，所以内插式卡的重量也随之增加。甚至在不增加功率需求的情况下，由于卡尺寸较大或者位于内插式卡上的装置和/或部件更多也可能使得内插式卡的质量增加。
如果内插式卡未得以充分保持，该卡就可能移动，乃至突然离开系统板连接器，例如由于冲击与振动就可能造成这种情况，从而造成断路乃至结构损坏。这种问题的严重程度主要取决于卡质量、重心的位置以及卡与连接器设计。在冲击和/或振动事件过程中，内插式卡越重，其所具有的惯性就越大。卡惯性的增加就对卡的约束部分如卡连接器施加更大的冲击力，从而可能造成故障，例如连接器外壳从焊接销上脱落和/或对连接器外壳本身造成其它损坏。
通过阅读对附图中所示的优选实施例的以下描述，将会更加清楚本发明的各种特征，其中在全部附图中相同的参考数字始终基本上是指相同的零件。这些图不需要按比例绘制，而重点在于示出本发明的原理。
图1为常规型电子系统的透视图。
图2为经受侧向力的常规型系统的示意图。
图3为根据本发明一些实施例的电子系统的顶部示意图。
图4为图3的电子系统的侧面示意图。
图5为根据本发明一些实施例的另一种电子系统的示意图。
图6为根据本发明一些实施例的另一种电子系统的示意图。
图7为根据本发明一些实施例的保持机构的透视图。
图8为包括图7的保持机构的电子系统的局部透视图。
图9为从相反角度观察的图7的保持机构的另一透视图。
图10为从相反角度观察的包括图7中保持机构的电子系统的局部透视图。
图11为根据本发明一些实施例的另一种保持机构的透视图。
图12为从另一角度观察的图11的保持机构的另一透视图。
图13为包括图11中保持机构的电子系统的部件分解透视图。
图14为适用于同本发明的一些实施例一起使用的安装孔的放大视图。
图15为根据本发明一些实施例的另一种保持机构的透视图。
图16为图15中保持机构的部件分解透视图。
图17为从另一角度观察的图15的保持机构的另一部件分解透视图。
图18为包括图15中保持机构的电子系统的局部透视图。
图19为根据本发明一些实施例的另一种保持机构的透视图。
图20为包括图19中保持机构的电子系统的局部透视图。
图21为根据本发明一些实施例的包括与整体式保持机构的连接器的电子系统的透视图。
图22为从相反角度观察的图21的电子系统的另一透视图。
图23为根据本发明一些实施例的安装销的示意图。
图24为根据本发明一些实施例的其它安装销的示意图。
图25为根据本发明一些实施例的加强托架的透视图。
图26为根据本发明一些实施例的包括加强托架的电子系统的局部透视图。
图27为根据本发明一些实施例的包括加强托架的另一电子系统的局部透视图。
具体实施例方式
在以下描述中，为了进行说明而非用于限定，对具体细节进行了阐述，例如特定结构、构造、接口、技术等等，以便提供对本发明各方面的透彻理解。然而，本发明所属领域的普通技术人员应当理解，本发明的各方面可以实现于背离这些具体细节的其它实例中。在某些情况下，省略了对众所周知的装置、电路以及方法的描述，以便不会由于不必要的细节而使得对本发明的描述不清楚。
如上所述，常规型高性能图形卡可以重约300克。一种支持AGP标准的内插式图形卡可以包括靠近连接器端部的接片以便在卡经受垂直移动力的情况下帮助保持卡。关于这种接片的一个问题在于为了去除卡，与该接片接合的保持机构必须以手动方式脱离接合。另一个问题在于所补充的保持作用主要是沿垂直方向。
发明人已经发现对于较重的内插式卡(例如350克或更大)，作用于卡上的侧向力就可能使得卡离开并且/或者对系统造成损坏。例如，在电子系统受到垂直于内插式卡的方位的冲击时，就可产生侧向力(即包括垂直于内插式卡平面的分力的力)。参看图2，电子系统20包括系统板21，其中连接器22安装于系统板21上。内插式卡23附连于连接器22上并且在其两端上伸出连接器22。内插式卡23可以在一端上包括托架24，托架24可以附连于系统20的底盘上。当侧向力F施加于卡23上时，卡的端部25(与托架端相对)可以挠曲，如弯曲箭头A和B所示。在侧向力作用下，靠近连接器22端部的点P基本变成枢轴点，卡23的挠性材料可以绕着该枢轴点弯曲。在足够重的卡经受足够重的侧向力的情况下，卡的挠曲端25就可能使得卡旋转离开连接器并且/或者对卡和/或系统造成损坏。
发明人对计算机系统中的较重的卡进行了大量试验，以便确认由于垂直于卡的冲击的作用，所以可能在冲击与振动情况中发生卡保持失效。甚至带有附加保持接片的高级图形卡也在这些试验中失效。应当相信，在侧面冲击过程中，补充保持接片对限制卡偏转的作用有限，因而不能令人满意地解决侧面冲击失效问题。在一些情况下(例如对于400克图形卡)，附加保持接片在冲击试验期间发生断裂。
参看图3和4，根据本发明一些实施例的电子系统30包括系统板31和安装于系统板31上的连接器32。电子卡33附连于连接器上并且伸出连接器32(例如至少在卡33的相对于系统底盘外壁的内侧端)。系统30还包括固定于系统板上并与连接器32隔开的导向器34，其中导向器34适于禁止卡33的侧向运动。例如，导向器34与卡33的一个或多个侧面接触以便减少卡33可能绕着靠近连接器32端部的枢轴点挠曲的量。优选地，导向器34适于提供侧面约束，这种约束基本防止了卡33在导向器34与卡33接触的点处发生侧向挠曲。
如图3和4中所示，导向器34沿着卡33的底部边缘与卡33接触。替代地，可以提供在卡上比离枢轴点更远的的任意位置处与卡接触的导向器。参看图5，导向器54沿着卡33的后部边缘与卡33接触。参看图6，导向器64在卡33的拐角处沿着卡33的底部与后部边缘与卡33接触。尽管优选度更低，但是可以提供沿着顶部边缘或在卡的某些内部处与卡接触的适用导向器。通过提供比枢轴点更远的导向器接触点，就使得枢轴点移至容许较小挠曲因而更可能成功地限制卡的位置。
用于特定电子系统的适当导向器可以采用任何适用形式，并且可以由任何适用材料制成。塑料是用于导向器的优选材料。优选地，导向器提供与内插式卡的厚度紧配合的槽或通道。例如，导向器可以确定位于两个弹性突起之间的槽。由于这些突起具有足够的弹性发生膨胀以便接纳卡，所以槽的宽度可以小于卡的厚度。弹性突起的优点在于它们在垂直与侧向方向上都提供了保持力，从而减少了对类似于一些高级图形卡上所看到的保持接片的补充垂直保持机构的需要。导向器可以包括对准结构以便有助于相对于连接器定位槽。
参看图7-10，电子系统80包括系统板82，其中连接器84安装于系统板82上。内插式卡86附连于连接器84上，其中至少卡86的内侧端伸出连接器84。导向器88固定于系统板82上并在与连接器84隔开的点处在卡86的两侧上与卡86接触。相应地，导向器88禁止卡86的侧向运动。
在图7-10的实例中，导向器88确定了细长槽或导轨90，其从连接器84的端部延伸以便大于大部分卡伸出的长度。导向器88还包括两个接片92和94，它们沿着卡86的侧面垂直延伸以便抬高接触点。更高的接触点就提供了可能更大的稳定性。接片92和94具有弹性并提供了某些向内的偏置作用以便有助于在垂直方向上保持卡。然而，在手动力的作用下可以容易地将卡去除。换句话说，在去除卡之前不存在必须要脱离接合的正锁定机构。这就优于一些卡保持系统，那些卡保持系统提供有必须在松脱卡之前脱离接合的靠近连接器的垂直保持机构。
导向器88还包括两个作为对准结构的臂96和98。臂96和98适于与连接器84的外表面配合。有利地，臂96和98提供了导轨90相对于连接器84的正确定位。
为将导向器88固定于系统板82上，导向器确定了适于容放紧固件(例如螺钉)的开口100。系统板82提供了相应安装孔(未示出)。在一些实施例中，系统板82与ATX可兼容主板一致。图7-10的实例(以及一些其它实施例)的优点在于导向器88可以固定于已经提供于主板上的ATX安装孔上，从而就减少了使用导向器88所需的再加工或板改线的工作量。
对使用实例导向器88来保持质量大约为450克的内插式卡的电子系统进行的未封装冲击与振动试验。卡的重心大约在边缘指上方60mm并距卡托架100mm。卡成功地得以保持并且通过了冲击与振动试验。
参看图11-14，电子系统130包括系统板132，其中连接器134安装于系统板132上。内插式卡136附连于连接器134上，其中至少卡136的内侧端伸出连接器134。导向器138固定于系统板132上并在与连接器134隔开的点处在卡136的两侧上与卡136接触。相应地，导向器138禁止卡136的侧向运动。
与导向器88相比，导向器138占据较少的板空间。导向器138包括适于同钥匙孔形安装孔(参看图14)配合的键锁结构140。例如，ATX安装孔可以改成钥匙孔形状。与使用用于连接器来对准的导向器88相比，这种键锁结构使得保持导轨的尺寸更小得多。
参看图15-18，电子系统150包括系统板152，其中连接器154安装于系统板152上。内插式卡156附连于连接器154上，其中至少卡156的内侧端伸出连接器154。导向器158固定于系统板152上并在与连接器154隔开的点处在卡156的两侧上与卡156接触。相应地，导向器158禁止卡156的侧向运动。
为了进一步减小导向器158的尺寸，在图15-19中示出了一种推针式安装结构。导向器158使用侧面约束来保持卡，但是只有一个推针来安装于系统板152上。例如，导向器158可以由两块158A和158B构造成。底部块158A插入系统板152上的钥匙孔中，而带有推针160的顶部块158B随后插入底部块158A中，从而产生使导向器158附连于系统板152上的机械压力。这种键锁结构确保正确对准。这个实例具有一些优点。首先，其提供了极大的挠性。例如，主板卖主最初并非必须安装这种导向器，从而给予下游系统制造商根据需要安装它的灵活性。第二，其结构非常紧凑-导向器的直径可以只有2-3mm。
参看图19-20，电子系统190包括系统板192，其中连接器194安装于系统板192上。内插式卡196附连于连接器194上，其中至少卡196的内侧端伸出连接器194。导向器198固定于系统板192上并在与连接器194隔开的点处在卡196的两侧上与卡196接触。相应地，导向器198禁止卡196的侧向运动。
导向器198确定了多个(即至少两个)用作对准结构的孔200。相应安装孔提供于系统板上。安装孔配置成使得当这些孔200与安装孔对准时，由导向器198确定的槽就与连接器194对准。例如，导向器198可以通过两个波焊通孔销而安装于主板上。还可以使用板安装的其它方法，例如压配合或添加卡扣式特征。导向器198和安装紧固件可以有多种变型。在一个实施例中，可以在两个销之间的区域上为导向器198制作切口。切口区域可以用于IPAK部件和板上的布线，从而减少了将导向器198安放于板布局上的冲击。这个实例的主要优点在于其独立于形状因数的灵活性和紧凑性。
参看图21-24，连接器210包括整体式保持导向器212。有利地，减少了装配的零件数量。在一些实施例中，导向器212的长度可以垂直延伸。在一些实施例中，连至主板的连接器销连接可以通过以下一种方法(或其组合)而得以加强加宽连接器端部的基座；添加附加定位销216；并且/或者使用用于定位销的叉锁218；并且/或者使用波焊销220代替塑料销。导向器的延伸将会在冲击事件过程中增加侧面约束，从而减少作用于连接器上的冲击力。这样减少的力联同对连接器销的加强被认为可以在冲击与振动过程中减少连接器失效情况。
参看图25-26，电子系统250包括系统板252，其中连接器254安装于系统板252上。内插式卡256附连于连接器254上。内插式卡256包括沿着卡256的顶部边缘放置的导向器258。导向器258禁止卡256的侧向运动。例如，导向器258为内插式卡256提供加强。卡可以任选地固定于附连在卡256的前部边缘的托架260上，或者可以与托架260形成一体。例如，导向器258用作卡256的加强肋并且减少了由垂直于卡256的冲击所致的卡256的侧向偏转。受约束侧向偏转减少了作用于连接器上的冲击力，从而减少了在冲击与振动过程中的连接器失效。有利地，由于导向器258沿着卡256的顶部边缘放置，所以导向器258对系统板252的布置或部件的放置没有影响。
在一些实施例中，导向器258包括扁平条262，条262至少不与卡256的一个侧面接触。例如，卡可以确定托架260所用的防止入内区。导向器258可以使得扁平条的中段不覆盖于卡表面上(参看图26)。与托架端相对的卡的顶端处可能只需要一个小的附加防止入内区。
参看图27，电子系统270包括系统板272，其中连接器274安装于系统板272上。内插式卡276附连于连接器274上。内插式卡276包括沿着卡276的顶部边缘放置的导向器278。导向器278适于禁止卡276的侧向运动。例如，导向器278为内插式卡276提供加强。卡可以任选地固定于附连在卡276的前部边缘的托架上，或者可以与托架形成一体。例如，导向器278用作卡276的加强肋并且减少了由垂直于卡276的冲击所致的卡276的侧向偏转。受约束侧向偏转减少了作用于连接器上的冲击力，从而减少了在冲击与振动过程中的连接器失效。有利地，由于导向器278沿着卡276的顶部边缘放置，所以导向器278对系统板272的布置或部件的放置没有影响。在这个实例中，导向器确定了大致沿着卡276的整个顶部边缘而与卡276的两侧接触的通道或导轨。
本发明的上述及其它方面可以单独或组合实现。本发明不应被理解为需要这些方面的两个或多个方面，除非特定权利要求清楚要求如此。而且，尽管已经借助于当前认为的优选实施例对本发明进行了描述，但应该理解本发明并不限于所公开的实例，相反地，本发明意欲覆盖包括于本发明的精神实质及范围内的各种变型和等同设置。
权利要求
1.一种电子系统，包括系统板；安装于系统板上的连接器；附连于连接器上的电子卡，该卡至少在卡的内侧端伸出连接器；以及固定于系统板上并与连接器隔开的导向器，其中导向器适于禁止卡的侧向运动。
2.根据权利要求1所述的系统，其中导向器适于提供侧向约束，这种约束基本上防止了卡在导向器与卡的接触的点处的侧向挠曲。
3.根据权利要求1所述的系统，其中导向器与卡的一个或多个侧面接触。
4.根据权利要求3所述的系统，其中导向器与卡的两个相对侧面接触。
5.根据权利要求1所述的系统，其中导向器沿着卡的底部边缘放置。
6.根据权利要求1所述的系统，其中导向器沿着卡的后部边缘放置。
7.根据权利要求1所述的系统，其中导向器沿着卡的顶部边缘放置。
8.根据权利要求1所述的系统，其中导向器放置于卡的拐角处。
9.根据权利要求1所述的系统，其中导向器包括适于使得导向器与连接器对准的对准结构。
10.根据权利要求9所述的系统，其中对准结构包括适于与连接器配合的臂。
11.根据权利要求9所述的系统，其中对准结构包括键锁结构。
12.一种方法，包括提供系统板；将连接器安装于系统板上；将电子卡附连于连接器上，该卡至少在卡的内侧端伸出连接器；将导向器固定于与连接器隔开的系统板上；以及利用导向器禁止卡的侧向运动。
13.根据权利要求12所述的方法，其中禁止卡的侧向运动包括为导向器提供侧向约束，这种约束基本上防止了卡在导向器与卡的接触的点处的侧向挠曲。
14.根据权利要求12所述的方法，其中禁止卡的侧向运动包括使卡的一个或多个侧面与导向器接触。
15.根据权利要求14所述的方法，其中导向器与卡的两个相对侧面接触。
16.根据权利要求12所述的方法，其中固定导向器包括沿着卡的底部边缘放置导向器。
17.根据权利要求12所述的方法，其中固定导向器包括沿着卡的后部边缘放置导向器。
18.根据权利要求12所述的方法，其中固定导向器包括沿着卡的顶部边缘放置导向器。
19.根据权利要求12所述的方法，其中固定导向器包括将导向器放置于卡的拐角处。
20.根据权利要求12所述的方法，还包括为导向器提供适于使得导向器与连接器对准的对准结构。
21.根据权利要求20所述的方法，其中对准结构包括适于与连接器配合的臂。
22.根据权利要求20所述的方法，其中对准结构包括键锁结构。
全文摘要
一种电子系统包括系统板、安装于系统板上的连接器、附连于连接器上的电子卡、以及固定于系统板上并与连接器隔开的导向器，该卡至少在卡的内侧端上伸出连接器，其中导向器适于禁止卡的侧向运动。
文档编号H05K7/02GK1768455SQ200480008833
公开日2006年5月3日 申请日期2004年2月9日 优先权日2003年3月31日
发明者Y·令, T·D·童, S·诺布尔, Y·吴, D·维利斯, B·希尔, J·林奇, G·谭, C·科特雷尔 申请人:英特尔公司