专利名称：具有可拆卸电路部件的电子装置及装配该电子装置的方法
技术领域：
本发明涉及包括产生热的电路部件的电子装置，如微处理器以及冷却该电路部件的冷却单元。更准确地说，本发明涉及允许用新的电路部件来替换电路部件的结构。
根据其用途，这种类型的便携式计算机能扩充其功能。为容易地改变存储容量、电源容量等等，通常，每一个外围设备如电池、硬盘驱动器以及CD-ROM驱动器被模块化并能简单地连到主体上以及从主体上卸下。
安装有基本电路元件如微处理器、ROM以及RAM的印刷电路板最初不是设计成具有可替换的部件。因此，如果操作者不得不用具有更高性能的微处理器替换微处理器时，他或她不得不拆卸主体并从该主体上移出印刷电路板。为移出该印刷电路板，操作者不得不断开微处理器和冷却单元间的热连接或印刷电路板和另一部件如I/O板间的电连接。因此，为替换该微处理器的预备操作需要大量时间和精力。
在微处理器的替换完成后，该印刷电路板和冷却单元需要插入到主体中以及主体需要被重新装配到最初的位置。与此同时，印刷电路板必须电连接到其他部件。
因此，在现有技术的便携式计算机中，替换基本部件如微处理器是很麻烦的。
另一现有技术的便携式计算机包括一插槽，在该插槽处，其中具有CPU和冷却单元的盒可能被插入和移出。然而，具有CPU和冷却单元的该盒要求对该便携式计算机中的标准印刷电路板做许多改进，其中通常在安装CPU的该标准印刷电路板上提供插槽。具有CPU和冷却单元的盒要求专门的非标准化的结构，该结构大大地增加便携式计算机的成本、增加其制造的复杂性并且限制该便携式计算机只能被制造成定制(BTO)系统。
本发明的另外的目的和优点将在随后的说明中陈述，并且部分将从该说明中显而易见，或可能从本发明的实施例中了解。本发明的目的和优点可以通过此后特别指出的手段和组合来实现和获得。
图1是根据本发明的一个实施例的便携式计算机的透视图，其中一键盘和一键盘座从主体上分离。
图2是根据本发明的实施例的便携式计算机的分解透视图，示出了主体、微处理器以及冷却单元间的位置关系。
图3是根据本发明的实施例的便携式计算机的透视图，示出了从印刷电路板上的插槽处卸下的微处理器。
图4是根据本发明的实施例的便携式计算机的横截面图，示出了安装在印刷电路板上的微处理器、冷却单元、盖以及键盘间的位置关系。
图5是根据本发明的实施例的便携式计算机的横截面图，示出了外壳的排气孔和冷却单元间的位置关系。
图1说明用作电子装置的便携式计算机1。该便携式计算机1包括主体2和显示单元3。该主体2包括扁平的盒状的外壳4。外壳4具有底壁4a、顶壁4b、右和左侧壁4c、前壁4d以及后壁4e。顶壁4b包括托手5以及键盘座部分6。托手5位于外壳4的前中部。键盘座部分6位于托手5后。键盘座部分6朝外壳4中凹进并具有扁平的底部6a，如图2所示。键盘座部分6还具有从底部6a的后面升起的梯状部件7。梯状部件7在键盘座部分6的纵向方向中延伸。
显示单元3包括显示外壳10和包含在显示外壳中的液晶显示器11。液晶显示器11具有显示信息的显示屏11a。显示屏11a通过向显示器外壳10的前表面打开的孔12暴露在外面。
通过一铰链装置(未示出)，显示器外壳10被连接到外壳4的后部。因此显示单元3能在其从上面覆盖主体2的关闭位置和其升起以暴露主体2和显示屏11a的打开位置间转动。
如图4所示，外壳4容纳印刷电路板14。该印刷电路板14与外壳4的底壁4a平行放置并位于键盘座部分6下。印刷电路板14具有与键盘座部分6相对的上表面14a。插槽15被安装在印刷电路板14的上表面14a上，插槽15位于印刷电路板14的后部的左侧。微处理器16可拆卸地安装在插槽15中。微处理器16是作为便携式计算机1的中心的且在操作中产生热的基本电路部件。
图3说明安装在插槽15中的微处理器16。在一端，插槽15具有锁栓17和第一插槽18且在相对端具有第二插槽19。第一和第二插槽18和19每一个被用来在其中插入一螺丝刀20。为从插槽15中移出微处理器16，锁栓17首先被从锁位置滑到放松位置，如图3箭头所示。然后，螺丝刀20被插入第二插槽1 9中。此后，螺丝刀20向微处理器16倾斜以移动该微处理器16到锁栓17。因此，微处理器16和插槽15彼此分开并且微处理器16能从插槽15的上面移出。
为将该微处理器16安装在插槽15中，前者重叠在后者上以便在微处理器16的一个角上形成的三角形标记21与插槽15的一角相符。然后，螺丝刀20被插入到第一插槽18中。此后，螺丝刀20向微处理器16倾斜以从锁栓17移走微处理器16。因此，微处理器16和插槽15彼此适合。最后，锁栓17从放松位置滑到锁位置以将微处理器16固定到插槽15中。
如图2和4所示，外壳4容纳冷却单元23。设计冷却单元23来冷却微处理器16。冷却单元23包括散热装置24和电风扇25。
散热装置24安放在印刷电路板14的上表面14a上。散热装置24包括基座26和在基座26的上端支撑的顶板27。基座26形成到从上面覆盖该微处理器16的这样一个大小。基座26具有底表面26a和上表面26b。基座26的底表面26a与微处理器16和印刷电路板14相对。导热油脂28插入在基座26的底表面26a和微处理器16之间。油脂28导热性地使基座26和微处理器16互相连接。因此通过该油脂28微处理器的热量被传送到基座26和顶板27。
在顶板27和基座26的上表面26b之间形成一冷却通风道30。通风道30沿外壳4的宽度方向扩展。基座26具有多个从基座26的上表面26b伸出的散热片29。散热片29排列在冷却通风道30内。通风道30的下游端与通向外壳4的左侧端4c的多个第一排气孔31连通(如图5所示)。
电扇25包括风扇罩32和装在该风扇罩32内的离心叶轮33。风扇罩32位于散热装置24的右端并和散热装置24整体形成一部件。风扇罩32具有一入口34和一出口(未示出)。入口34靠近通向外壳4的后壁4e的一吸气口35。出口与冷却通风道30的上游端连通。
当叶轮33旋转时，通过吸气口35空气从外面吸入外壳4中。该空气连同外壳4中的内部空气吸入到入口34中并从叶轮的外部的外围部分排入到风扇罩32中。排出的空气通过出口被转移到冷却通风道30作为冷却空气。冷却空气在散热片29间传递且流过冷却通风道30去冷却散热装置24。传送到散热装置24的微处理器16的热量通过冷却空气的热交换丢失。由热交换加热的空气从外壳4通过第一排气孔31排出。
如图2所示，散热装置24包括四个安装孔37。安装孔37沿外壳4的厚度方向形成且穿过散热装置24。第一螺丝38插入在各个安装孔37中。第一螺丝38穿过散热装置24和印刷电路板14且旋入外壳4的底壁4a中。在这个实施例中，螺旋弹簧(未示出)连在第一螺丝38的各个外围部分。螺旋弹簧插入在印刷电路板14和散热装置24间。
使用第一螺丝38作为一导杆，包括散热装置24的冷却单元23能在靠近和远离微处理器16的方向中移动。通过螺旋弹簧，在远离微处理器16的方向中，冷却单元23总被弹性地通电。因此外壳4以浮动的方式支撑冷却单元23以防止对微处理器16施加过大的压力。
如图4所示，当冷却单元23由外壳4支撑时，导气通道39形成在散热装置24的底表面26a和印刷电路板14的上表面14a间。导气通道39位于冷却通风道30的下面。微处理器16暴露于导气通道39。导气通道39的左端与多个通向外壳4的左端壁4c的第二排气孔40(如图5所示)连通。第二排气孔40位于上述第一排气孔31的下面。
如图2所示，冷却单元23位于键盘座部分6的左端部分下。用于暴露该冷却单元23的孔41形成在键盘座部分6的底部6a中。孔41形成这样一种大小以便从外壳4放入和移出该冷却单元23。孔41形成在印刷电路板14上。因此，印刷电路板14具有与孔41相对的支架区域42，且微处理器16通过插槽15被安装到支架区域42中。
键盘座部分6的孔41从上面用一金属盖43覆盖。盖43的形状象一板且形成适合匹配孔41的形状的大小。通过四个第二螺丝44，盖43可拆卸地安装在键盘座部分6的底部6a上。盖43面向上述的冷却单元23且充当一制动器以防止冷却单元23向上移动。
盖43具有支承面45、通孔46和导向部件47。支承面45与键盘座部分6的底部6a在同一水平面上。通孔46在支承面45内制成且与风扇罩32的入口34相对。通过弄弯盖34形成导向部件47。通过支承面45，导向部件47向上突出且延伸到键盘座部分6的梯状部件7。
如图1所示，键盘50可拆卸地安装在键盘座部分6上。键盘50包括键盘面板51和由键盘面板51支撑的多个键顶52。键盘面板51的形状象矩形且大小适合装入键盘座部分6中且贴在键盘座部分6的底部6a和盖43的支承面45上。键盘50通过一软性电缆(未示出)可拆卸地连接到印刷电路板14。软性电缆和印刷电路板14间的节点位于键盘座部分6的前端。
键盘面板51具有在面板的纵向方向中延伸的后缘51a。当键盘面板51安装在键盘座部分6上时，在梯状部件7和盖43的导向部件47中捕捉到该后缘51a。因此固定在键盘座部分6上的键盘50的安装位置。
在键盘面板51的后缘51a形成一对舌片53a和53b。在键盘面板51的纵向方向中舌片53a和53b彼此分开排列且从键盘面板51的后面伸出。当键盘安装在键盘座部分6上时，舌片53a和53b贴在盖43的支承面45和键盘座部分6的底部6a上。舌片53a和53b分别有安装孔54。通过将舌片的后缘切割成字母“U”，形成每一个安装孔54。
第三螺丝55插入在舌片53a和53b的各自的安装孔54中。第三螺丝55旋入盖43和键盘座部分6的底部6a中。用这些螺丝，键盘50的键盘面板51被压在键盘座部分6的底部6a和盖43的支承面45上。
如图1所示，键盘托57可拆卸地安装到键盘座部分6的后部。键盘托57的形状象在键盘面板51的纵向方向中延伸的带状。键盘托57从上面覆盖舌片53a和53b以及第三螺丝55。键盘面板51的后缘51a插入在键盘托57和键盘座部分6的底部6a间。
现在论述用于替换包含在主体2中的微处理器16的过程。
参考图1，首先将显示单元3从关闭的位置旋转到打开的位置以在外壳4上暴露键盘50。之后，键盘托57从键盘座部分6分离以暴露键盘面板51的舌片53a和53b以及第三螺丝55。此后，第三螺丝55被拧松和移走以从键盘座部分6上释放键盘50。因此，键盘50被升高且从键盘座部分6移走，以及键盘50的软电缆从印刷电路板14断开。因此键盘50能与主体2分离。
当键盘50不需要与主体2分离时，它被向里旋转同时软电缆连接到印刷电路板14。旋转后的键盘50可能放置在例如托手5上。
如果键盘50从键盘座部分6移走，键盘座部分6的底部6a、盖43以及第二螺丝44被暴露。在这种位置下，第二螺丝44被拧松并移走因此盖43能从键盘座部分6中释放并移走。因此，在键盘座部分6的底部6a中的孔41被暴露并通过该孔41同样暴露连接单元23和第一螺丝38。
因此，第一螺丝被拧松且移走以从外壳4释放冷却单元。冷却单元23从孔41移到外壳4的外面。因此，通过该孔41印刷电路板14的支架区域42和微处理器16被暴露在外壳4的外面。
如图3所述，插槽15的锁栓17被从锁位置滑到放松位置。与此同时，螺丝刀20被插入在插槽15的第二插槽19中并且倾斜以使微处理器16向锁栓17移动。因此，微处理器16和插槽15互不连接，因此微处理器16能移到壳4的外面。
如上所述，为将微处理器16移出印刷电路板14，仅需按顺序从外壳4移出键盘50、盖43和冷却单元23。因此不必执行拆卸外壳4和从外壳4的内部移出印刷电路板14的麻烦操作。
当现有的微处理器16被完全移出时，新的微处理器16被安装在印刷电路板14的插槽15上。该安装操作根据下述过程来执行。
当现有的微处理器16被移出时，通过孔41印刷电路板14的支架区域42和插槽15被暴露在外壳4的外面。因此，首先新的微处理器16通过孔41贴在插槽15上。然后，螺丝刀20被插在插槽15的第一插槽18中且使其倾斜以在远离锁栓17的方向中移动微处理器16。因此，微处理器16和插槽15彼此耦合，且通过插槽15微处理器16电连接到印刷电路板14。此后，锁栓17从放松位置滑到锁位置以将微处理器16固定到插槽15上。
然后，油脂28被应用到微处理器16的上表面的中央部分。冷却单元23的散热装置24被放置在微处理器16上且通过第一螺丝38连在外壳4的底壁4a上。因此，使用第一螺丝38作为一导杆，散热装置24能在靠近和远离微处理器的方向中移动且通过螺旋弹簧总是在远离微处理器16的方向中被弹性地通电。
当冷却单元23连在外壳4上时，油脂28被插入在微处理器16和散热装置24的底表面26a间。因此，微处理器16和散热装置24是彼此导热连接以形成从微处理器16到散热装置24延伸的导热路径。
然后，键盘座部分6的孔41用盖43覆盖。通过第二螺丝44，盖43被固定在键盘座部分6的底部6a。因此，冷却单元23从上面被盖43覆盖且盖43的支承面45与键盘座部分6的底部6a在同一水平面上。
然后，键盘50被向里转动且放置在托手50上以电连接软电缆到印刷电路板14。此后，键盘面板51被安装在键盘座部分6中且通过第三螺丝55，舌片53a和53b被固定到盖43和键盘座部分6的底部6a上。该固定允许键盘面板51与盖43的支承面45和键盘座部分6的底部6a接触。因此能抑制当操作者用手指压下键顶52时发生的键盘50回弹现象。
最后，键盘托57被安装在键盘座部分6的后面部分。键盘托57覆盖舌片53a和53b以及第三螺丝55，并且键盘面板51的后缘51a被插入在键盘托57和键盘座部分6的底部6a间。因此，键盘50被固定在键盘座部分6上并且结束新的微处理器16的安装操作。
根据这样配置的便携式计算机1，容纳在外壳4中的微处理器16能仅从键盘座部分6移走键盘50来用一新的替换。为此，当便携式计算机1的功能需要扩充时，完全不需要拆卸外壳4的复杂操作。因此，微处理器16能容易被替换且提高了替换的可操作性。
根据计算机的上述结构，微处理器16的热量通过油脂28扩散到散热装置24中且通过冷却空气的流动从第一排气孔31排出到外壳4外。另外，微处理器16的辐射热通过第二排气孔40从在散热装置24和印刷电路板14间形成的导气通道39排出到外壳4外。
因此，微处理器能被有效冷却，且相应地，微处理器16的操作环境能被保持在一个合适的温度。
在上述实施例中，用铰接的方式外壳支撑冷却单元。然而，本发明并不局限于这种结构。冷却单元能被严格地固定到外壳上且在这种情况中，不要求用于限定冷却单元的向上运动的盖。
本发明的电子装置并不局限于便携式计算机。它能被应用到其他移动的和数字装置如PDA(个人数字助理)。
产生热的电路元件并不局限于微处理器。例如，具有DDR(双数字传输率)模式的SDRAM可以是电路元件。
对本领域的普通技术人员来说很容易发现其他的优点和改进。因此，在它的更宽的方面，本发明并不局限于在此所示和描述的特别详细和典型的实施例。因此，在不脱离由附加的权利要求和它们的等效方面所限定的总的发明原理的精神或范围，可能做出各种改进。
权利要求
1.一种电子装置，包括主体(2)；印刷电路板(14)，容纳在主体(2)中且具有一上表面(14a)；电路元件(16)，可拆卸地安装在印刷电路板(14)的上表面(14a)上且在操作过程中产生热；冷却单元(23)，导热连接到电路元件(16)上且可拆卸地安装在电路元件(16)上；以及键盘(50)，由主体(2)可拆卸地支撑且覆盖冷却单元(23)。
2.如权利要求1所述的电子装置，其特征在于，主体(2)包括在其上可拆卸地安装键盘(50)的键盘座部分(6)，冷却单元(23)位于主体(2)内，以及主体(2)具有孔(41)，通过该孔冷却单元(23)被插入和移出。
3.如权利要求1所述的电子装置，其特征在于，冷却单元(23)在靠近和远离电路元件(16)的方向中弹性地移动。
4.如权利要求1所述的电子装置，其特征在于，冷却单元(23)包括具有冷却空气通道(30)和吹冷却空气的电风扇(25)的散热装置(24)，以及电路元件(16)是导热连接到散热装置(24)上。
5.如权利要求4所述的电子装置，其特征在于，散热装置(24)具有与印刷电路板(14)的上表面(14a)相对的底表面(26a)，在散热装置(24)的底表面(26a)与印刷电路板(14)的上表面(14a)间形成导向通道(39)，以及电路元件(16)位于该导向通道(39)中。
6.如权利要求1所述的电子装置，其特征在于，电路元件(16)是微处理器(16)，以及印刷电路板(14)具有可拆卸地支撑该微处理器(16)的插槽(15)。
7.一种电子装置，包括主体(2)，包含印刷电路板(14)；键盘(50)，由主体(2)可拆卸地支撑；冷却单元(23)，可拆卸地容纳在主体(2)中，其中至少一部分冷却单元(23)由键盘(50)覆盖；以及电路元件(16)，可拆卸地安装在在操作过程中产生热且由冷却单元(23)冷却的印刷电路板(14)上，其中至少一部分电路元件(16)由冷却单元(23)覆盖。
8.如权利要求7所述的电子装置，其特征在于，冷却单元(23)在靠近和远离电路元件(16)的方向中弹性地移动。
9.如权利要求7所述的电子装置，其特征在于，冷却单元(23)包括具有冷却空气通道(30)和吹冷却空气的电风扇(25)的散热装置(24)，以及电路元件(16)是导热连接到散热装置(24)上。
10.如权利要求9所述的电子装置，其特征在于，散热装置(24)具有与印刷电路板(14)的上表面(14a)相对的底表面(26a)，在散热装置(24)的底表面(26a)与印刷电路板(14)的上表面(14a)间形成导向通道(39)，以及电路元件(16)位于该导向通道(39)中。
11.如权利要求7所述的电子装置，其特征在于，电路元件(16)是微处理器(16)，以及印刷电路板(14)具有可拆卸地支撑该微处理器(16)的插槽(15)。
12.一种电子装置，包括主体(2)，包含印刷电路板(14)；键盘(50)，由主体(2)可拆卸地支撑；冷却单元(23)，可拆卸地容纳在主体(2)中，其中至少一部分冷却单元(23)位于键盘(50)下；盖(43)，覆盖冷却单元(23)以及由主体(2)可拆卸地支撑，其中至少一部分盖(43)由键盘(50)覆盖；以及电路元件(16)，可拆卸地安装在在操作过程中产生热且由冷却单元(23)冷却的印刷电路板(14)上，其中至少一部分电路元件(16)由冷却单元(23)覆盖。
13.如权利要求12所述的电子装置，其特征在于，主体(2)包括在其上可拆卸地安装键盘(50)的键盘座部分(6)，键盘座部分(6)位于冷却单元(23)上且具有孔(41)，通过该孔冷却单元(23)被插入和移出，以及盖(43)覆盖该孔(41)。
14.如权利要求12所述的电子装置，其特征在于，盖(43)具有在其上重叠键盘(50)的支承面(45)，以及限定通过在键盘(50)的后缘(51a)中捕获的相对于主体(2)的键盘(50)的位置的导向部件(47)。
15.一种装配电子装置的方法，该电子装置具有冷却在操作过程中产生热的电路元件(16)的冷却单元(23)，该方法包括在包含在主体(2)中的印刷电路板(14)上可拆卸地安装电路元件(16)；在主体(2)中可拆卸地容纳冷却单元(23)，用冷却单元(23)覆盖至少一部分电路元件(16)，以及将冷却单元(23)导热连接到电路元件(16)；以及在主体(2)上可拆卸地安装键盘(50)以及用键盘(50)覆盖至少部分冷却单元(23)。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，在主体(2)中容纳冷却单元(23)前，将导热油脂(28)应用到电路元件(16)，且油脂(28)使电路元件(16)和冷却单元(23)彼此导热连接。
17.一种装配电子装置的方法，该电子装置具有冷却在操作过程中产生热的电路元件(16)的冷却单元(23)，该方法包括在包含在主体(2)中的印刷电路板(14)上可拆卸地安装电路元件(16)；在主体(2)中可拆卸地容纳冷却单元(23)，用冷却单元(23)覆盖至少一部分电路元件(16)，以及将冷却单元(23)导热连接到电路元件(16)；可拆卸地将盖(43)连在主体(2)上以及用盖(43)覆盖冷却单元(23)；以及在主体(2)上可拆卸地安装键盘(50)以及用键盘(50)覆盖至少部分盖(43)。
18.一种包含在操作过程中产生热的电路元件(16)的电子装置，包括主体(2)，具有一顶壁(4b)；键盘(50)，由主体(2)的顶壁(4b)可拆卸地支撑；以及印刷电路板(14)，容纳在主体(2)中且具有当从主体(2)的顶壁(4b)移走键盘(50)时暴露在主体(2)的外面的区域(42)，其中电路元件(16)可拆卸地安装在区域(42)上。
19.一种包含在操作过程中产生热的电路元件(16)的电子装置，包括主体(2)，具有一顶壁(4b)；键盘(50)，由主体(2)的顶壁(4b)可拆卸地支撑；印刷电路板(14)，容纳在主体(2)中且具有当从主体(2)的顶壁(4b)移走键盘(50)时暴露在主体(2)的外面的区域(42)，其中电路元件(16)可拆卸地安装在区域(42)上；以及冷却单元(23)，冷却该电路元件(16)以及可拆卸地容纳在主体(2)中且当键盘(50)从主体(2)的顶壁(4b)分离时被暴露在主体(2)的外面。
20.如权利要求19所述的电子装置，其特征在于，主体(2)的顶壁(4b)包括在其上可拆卸地安装键盘(50)的位于冷却单元(23)上且具有孔(41)的键盘座部分(6)，通过该孔(41)，冷却单元(23)被插入和移出。
21.一种电子装置，包括主体(2)；印刷电路板(14)，容纳在主体(2)中且具有一上表面(14a)；电路元件(16)，可拆卸地安装在印刷电路板(14)的上表面(14a)上；以及键盘(50)，由主体(2)可拆卸地支撑且覆盖电路元件(16)。
22.如权利要求21所述的电子装置，还包括冷却单元(23)，导热连接到电路元件(16)且可拆卸地安装在电路元件(16)上。
23.如权利要求21所述的装置，其特征在于，电路元件(16)是微处理器(16)，且印刷电路板(14)具有可拆卸地支撑该微处理器(16)的插座(15)。
全文摘要
本发明涉及具有可拆卸电路部件的电子装置及装置该电子装置的方法。一种电子装置(1)，包括包含电路元件(16)的主体(2)。该主体(2)容纳印刷电路板(14)以及冷却该电路元件(16)的冷却单元(23)。电路元件(16)可拆卸地安装在印刷电路板(14)的上表面(14a)上。冷却单元(23)可拆卸地安装在电路元件(16)上。键盘(50)由主体(2)可拆卸地支撑。键盘(50)覆盖冷却单元(23)。
文档编号G06F1/16GK1395185SQ02124958
公开日2003年2月5日 申请日期2002年6月27日 优先权日2001年6月28日
发明者有贺康二 申请人:株式会社东芝