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CN112490203B - 用于通信系统的换热组件 - Google Patents

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CN112490203B
CN112490203B CN202010939734.1A CN202010939734A CN112490203B CN 112490203 B CN112490203 B CN 112490203B CN 202010939734 A CN202010939734 A CN 202010939734A CN 112490203 B CN112490203 B CN 112490203B
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Abstract

一种换热组件(100)包括热桥(200)，其包括包括布置在板堆叠中的上和下板(250)的上和下桥元件(202，204)。该下板包括下翅片板(260)和下间隔板(262)，其具有配置成机械地和热地联接到电气部件(104)的下端(258)。该上板(210)包括上翅片板(220)和上间隔板(222)，其具有配置成机械地和热地联接到换热器(110)的上端(218)。上翅片板与下翅片板交错。换热组件包括安装弹簧元件(120)，其联接在下板和上板之间并且在安装期间被抵着上板和下板偏压。在上板和下板被联接到电气部件和换热器之后，安装弹簧元件可移除，以移除下板和上板之间的偏压力。

Description

用于通信系统的换热组件
技术领域
本文的主题总体上涉及用于通信系统的换热组件。
背景技术
可能希望将热能(或热量)从系统或设备的指定电气部件转移出去。例如，诸如处理器、芯片等的封装可以被安装到主电路板，该主电路板在传输数据时会产生热量。通常，使用诸如散热器或冷却板的换热器从电气部件散发热量。这种系统的开发者面临的共同挑战是将换热器热联接到电气部件并在换热器和电气部件的表面之间保持绝对的热接口。例如，由于换热器和电气部件的制造公差以及热膨胀/收缩，在热接口处可能出现不平坦的(例如，非平面的)表面。另外，与电气部件相比，换热器通常大而笨重，并且由于其他部件在电气部件周围的主电路板上的定位，换热器在电气部件表面处的定位可能是不切实际的或不可能的。
一些已知的通信系统利用在换热器和电气部件之间的热桥。热桥在换热器和电气部件之间的定位可能是困难的。另外，热桥可能遭受类似的问题，即在热桥与电气部件和/或换热器之间保持绝对的热接口。为了克服这些问题，一些已知的热桥利用偏压元件来在热桥与换热器和电气部件的接口处维持正压。然而，偏压元件不断地施加偏压力，该偏压力可能导致例如电气部件的损坏或破损。另外，偏压力导致接口之间(例如，热桥和电气部件之间)的摩擦或牵引，这可能引起翘曲并损坏电气部件。
因此，需要一种用于通信系统的可靠的换热组件。
发明内容
根据本发明，提供了一种用于具有电气部件的通信系统的换热组件。该换热组件包括热桥，其包括上桥元件和与上桥元件分离并分立的下桥元件。该上桥元件与该下桥元件热联接。该下桥元件包括布置在下板堆叠中的下板。该下板包括下翅片板和下翅片板之间的下间隔板。该下板包括配置成机械地和热地联接到电气部件以散发来自电气部件的热量的下端。下翅片板包括从下端延伸到内端的侧面。下通道限定在下翅片板的侧面之间。下间隔板容纳在下翅片板的侧面之间的对应通道中。下板在下桥元件的前端和后端之间延伸。该上桥元件包括布置在上板堆叠中的上板。该上板包括上翅片板和上翅片板之间的上间隔板。该上板包括配置成机械和热联接到换热器的上端，换热器通过热桥可操作地从电气部件移除热量。上翅片板包括从上端延伸到内端的侧面。上通道限定在上翅片板的侧面之间。上间隔板容纳在上翅片板的侧面之间的对应通道中。上板在上桥元件的前端和后端之间延伸。上翅片板容纳在对应的下通道中，并且下翅片板容纳在对应的上通道中，使得上翅片板与下翅片板交错，上翅片板的侧面面向下翅片板的侧面以在下桥元件和上桥元件之间进行换热。换热组件包括安装弹簧元件，其联接在下板和上板之间。安装弹簧元件包括在安装期间被抵着下板偏压的下弹簧臂，并且安装弹簧元件包括在安装期间被抵着上板偏压的上弹簧臂，以将下板的下端偏压到电气部件中，并将上板的上端偏压到换热器中。在下板被联接到电气部件之后并且在上板被联接到换热器之后，安装弹簧元件可从热桥移除，以移除下板和上板之间的偏压力。
附图说明
图1是通信系统的根据示例性实施例形成的换热组件的前透视图。
图2是根据示例性实施例的换热组件的透视剖视图。
图3是根据示例性实施例的换热组件的侧视立面图，其示出了安装在热桥中的可移除的安装弹簧元件。
图4是根据示例性实施例的换热组件的侧视立面图，其中安装弹簧元件从热桥移除。
图5是根据示例性实施例的换热组件和通信系统的一部分的局部侧视立面图。
具体实施方式
图1是用于通信系统102的根据示例性实施例形成的换热组件100的前透视图。通信系统102包括安装到主电路板108的安装区域106(例如，上表面)的电气部件104。电气部件104是发热部件。例如，电气部件104在传输数据时产生热量。在示例性实施例中，电气部件104是处理器、存储器模块、电子封装、诸如ASIC的芯片等。
换热组件100包括换热器110和用于将换热器110与电气部件104热联接的热桥200。换热器110用于散发来自电气部件的热量。换热器110可以是散热器、热散布器、冷却板等。换热器110可将热量散发到外部环境中，例如通过换热器110之上的气流。在其他各种实施例中，换热器110可以将热量散发到冷却流体中，例如通过换热器110的水或制冷剂。例如，换热器可以包括通道和/或管道。在各种实施例中，换热器110可以是固体块。
换热器110包括下表面112和上表面114。换热器110可包括沿着上表面114延伸的翅片(未示出)，例如竖直板或立柱。翅片允许气流通过换热器110。翅片增加换热器110的表面积，以增强到外部环境中的散热。热桥200在下表面112处热联接到换热器110。在示例性实施例中，热桥200在下表面112处机械地固定到换热器110。例如，可以使用导热粘合剂将热桥200粘附到换热器110。粘合剂在热桥200和换热器110之间产生热接口。在替代实施例中，热桥200可以通过其他方式联接到换热器110，例如使用导热油脂、焊接等。在各种实施例中，热桥200使用诸如支撑框架的另一种结构联接至换热器110。
热桥200热联接到电气部件104。在示例性实施例中，热桥200机械地固定到电气部件104。例如，可以使用导热粘合剂将热桥200粘附到电气部件104。粘合剂在热桥200和电气部件104之间产生热接口。在替代实施例中，热桥200可以通过其他方式联接至电气部件104，诸如使用导热油脂、焊接等。在各种实施例中，热桥200使用诸如支撑框架的另一种结构联接至电气部件104。
在示例性实施例中，换热组件100包括在换热组件100与电气部件104的安装和组装期间使用的可移除的安装弹簧元件120。安装弹簧元件120被配置为在热桥200联接到电气部件104和换热器110之后从热桥200移除。例如，安装弹簧元件120用于在热桥200和电气部件104之间的粘合剂凝固和/或在热桥200和换热器110之间的粘合剂凝固时保持热桥200。在粘合剂凝固之后，将热桥200固定在电气部件104和换热器110之间，并且可以移除安装弹簧元件120。安装弹簧元件120被移除并且在通信系统102的正常操作中不使用。这样，在通信系统102的正常操作期间，安装弹簧元件120不会向热桥200施加弹簧偏压力。在电气部件104和/或换热器110的热膨胀和热收缩期间，安装弹簧元件120不影响电气部件104或换热器110。
图2是根据示例性实施例的换热组件100和通信系统102的透视剖视图。在示例性实施例中，热桥200包括上桥元件202、下桥元件204以及在上桥元件202与下桥元件204之间的可移除的安装弹簧元件120。下桥元件204被配置为热接合电气部件104。上桥元件202配置为接合换热器110。上桥元件202与下桥元件204热连通，并从下桥元件204散发热量，以冷却电气部件104。可选地，上桥元件202和下桥元件204可以相对于彼此定位，以允许空气流通过热桥200。在示例性实施例中，上桥元件202和下桥元件204可相对于彼此移动，以允许电气部件104和/或换热器110的热膨胀和热收缩。
在示例性实施例中，换热组件100包括联接至热桥200的框架300(图2中示出了一部分)。框架300可以联接到上桥元件202和/或下桥元件204。框架300用于相对于下桥元件204保持上桥元件202。可选地，框架300保持上桥元件202和/或下桥元件204的侧向移动。框架300可以用于防止上桥元件202和/或下桥元件204的前后移动。在示例性实施例中，上桥元件202和/或下桥元件204可在框架300内竖直移动，以允许电气部件104和/或换热器110的热膨胀和热收缩。框架300可以例如通过框架300中的开口接收安装弹簧元件120。可选地，安装弹簧元件120可以例如通过开口从框架300移除。
在组装期间，安装弹簧元件120位于上桥元件202和下桥元件204之间。在示例性实施例中，安装弹簧元件120位于热桥200的前端206(图1所示)和热桥200的后端208。在替代实施例中，其他位置也是可能的。安装弹簧元件120迫使上桥元件202和下桥元件204彼此分开。安装弹簧元件120在第一偏压方向上(例如向上)迫使上桥元件202朝换热器110移动。例如，在粘合剂固化或凝固期间，安装弹簧元件120迫使上桥元件202进入换热器110，以确保上桥元件202和换热器110之间的足够的机械和热联接。安装弹簧元件120在第二偏压方向上(例如向下)迫使下桥元件204朝电气部件104移动。例如，在粘合剂固化或凝固期间，安装弹簧元件120将下桥元件204压入电气部件104中，以确保下桥元件204与电气部件104之间的足够的机械和热联接。
在示例性实施例中，每个安装弹簧元件120是冲压成型的部件。安装弹簧元件120可以由薄金属材料件制成，使得安装弹簧元件120是柔性的。安装弹簧元件120包括上弹簧臂122、下弹簧臂124以及在上弹簧臂122和下弹簧臂124之间的折叠部分126。在各种实施例中，折叠部分126可以是U形或V形的。折叠部分126是柔性的，并且配置为当折叠部分弯曲或压缩时将上弹簧臂122和下弹簧臂124分开。在示例性实施例中，安装弹簧元件120包括用于从热桥200移除安装弹簧元件120的移除凸片128。致动移除凸片128以压缩安装弹簧元件120。移除凸片128可以暴露在热桥200的侧面和/或端部之外，以用于致动。
在安装时，上弹簧臂122抵着上桥元件202向上偏压，下弹簧臂124抵着下桥元件204向下偏压。安装弹簧元件120是可压缩和可展开的。例如，上弹簧臂122和下弹簧臂124可以相对地朝向彼此压缩，并且可以相对地远离彼此展开。在各种实施例中，上弹簧臂122和/或下弹簧臂124和/或折叠部分126可以被分段以允许段的相对独立移动。
在示例性实施例中，桥元件202、204各自包括多个板，该多个板一起布置在板堆叠中。板彼此交错以在上桥元件202和下桥元件204之间进行热连通。各个板可相对于彼此移动，使得板可被单独地铰接以符合电气部件104的上表面和换热器110的下表面，以改善热桥200与电气部件104和换热器110之间的接触和/或接近。
在示例性实施例中，上桥元件202包括布置在上板堆叠212中的多个上板210。每个上板210具有在上板210的下端或内端216与外端或上端218之间延伸的侧面214。内端216面对下桥元件204。上端218面对换热器110。可选地，各种上板210可以在内端216和外端218之间具有不同的高度。例如，一些上板210可以较高以形成用于热桥200的上翅片板220，并且一些上板210可以较短以形成上间隔板222。上间隔板222位于上翅片板220之间。上翅片板220在其间形成上通道224。上间隔板222容纳在对应的上通道224中。
在示例性实施例中，每个上翅片板220在外端218处包括基部226。基部226与上间隔板222对齐。在基部226处的上翅片板220的侧面214面对上间隔板222的侧面214。上间隔板222热联接到上翅片板220的基部226，以遍及上桥元件202的整个上端传递热量，以有效地将热量传递到换热器110。
在示例性实施例中，下桥元件204包括布置在下板堆叠252中的多个下板250。每个下板250具有在下板250的上端或内端256与下端或外端258之间延伸的侧面254。内端256面对上桥元件202。下端258面对电气部件104。可选地，各个下板250可在内端256和外端258之间具有不同的高度。例如，一些下板250可以较高以形成用于热桥200的下翅片板260，并且一些下板250可以较短以形成下间隔板262。下间隔板262位于下翅片板260之间。下翅片板260在其间形成下通道264。下间隔板262容纳在对应的下通道264中。
在示例性实施例中，每个下翅片板260在下端258处包括基部266。基部266与下间隔板262对齐。在基部266处的下翅片板260的侧面254面对下间隔板262的侧面254。下间隔板262热联接到下翅片板260的基部266，以遍及下桥元件204的整个下端传递热量，以有效地将热量传递到电气部件104。
当组装时，上板210与下板250交错。上板210和下板250保持在框架300中，例如一起堆叠或夹在框架300的相对侧和端部之间。上板210和下板250在框架中以竖直取向保持。上翅片板220容纳在下通道264中，下翅片板260容纳在上通道224中。例如，上翅片板220可以与下间隔板262在下通道264上对齐，下翅片板260可以与上间隔板222在上通道224上对齐。
在示例性实施例中，上翅片板220在热桥接口280处与下翅片板260对接。上桥元件202在热桥接口280处热联接到下桥元件204。侧面214在热桥接口280处面对侧面254。侧面214、254以足以允许下板250和上板210之间的有效热传递的重叠距离重叠。侧面214、254可相对于彼此滑动，以允许上板210和下板250之间的移动并改变重叠距离。在示例性实施例中，上翅片板220可在热桥接口280处相对于下翅片板260移动，例如在电气部件104和/或换热器110的热膨胀和热收缩期间。上通道224和下通道264容纳上翅片板220和下翅片板260的相对移动，例如在电气部件104和/或换热器110的热膨胀和热收缩期间。
当组装时，上板210被牢固地固定到换热器110，下板250被牢固地固定到电气部件104。例如，在上板210和换热器110之间设置上粘合层230，并且在下板250和电气部件104之间设置下粘合层270。上粘合层230将上板210固定到换热器110，以使上板210与换热器110一起移动，例如在换热器110的热膨胀和热收缩期间。下粘合层270将下板250固定到电气部件104，以使下板250与电气部件104一起移动，例如在电气部件104的热膨胀和热收缩期间。上板210和下板250的内端216、256在热桥接口280处相对于彼此可滑动。
图3是根据示例性实施例的换热组件100和通信系统102的侧视立面图，其示出了安装在热桥200中的可移除的安装弹簧元件120。图4是根据示例性实施例的换热组件100和通信系统102的侧面立面图，其示出了安装弹簧元件120被从热桥200移除。热桥200将换热器110与电气部件104热联接以散发来自电气部件104的热量。上桥元件202在热桥接口280处热联接到下桥元件204。安装弹簧元件120在换热组件100的安装和组装期间可定位在上桥元件202和下桥元件204之间，并且在上桥元件202和下桥元件204分别联接到换热器110和电气部件104之后可从热桥200移除。
在示例性实施例中，热桥200包括在前端206处的前弹簧袋290和在后端208处的后弹簧袋292。前和后弹簧袋290、292可拆卸地容纳安装弹簧元件120。弹簧袋290、292的尺寸和形状被设置成容纳安装弹簧元件120，使得上弹簧臂122可定位在上桥元件202下方，而下弹簧臂124可定位在下桥元件204上方。在示例性实施例中，上板210包括在前端206处的上唇部232和在后端208处的上唇部234。下板250包括在前端206处的下唇部272和在后端208处的下唇部274。前弹簧袋290限定在上唇部232和下唇部272之间。后弹簧袋292限定在上唇部234和下唇部274之间。可选地，唇部232、234、272、274可以成角度以适应安装弹簧元件120的形状。例如，唇部232、234可具有与上弹簧臂122互补的形状，以适应安装弹簧元件120的上弹簧臂122，而唇部272、274可具有与下弹簧臂124互补的形状以适应安装弹簧元件120的下弹簧臂124。上弹簧臂122抵着上板210，例如抵着上唇部232、234向上压。下弹簧臂124抵着下板250，例如抵着下唇部272、274向下压。
在组装期间，安装弹簧元件120定位于热桥200的下板250和上板210之间的弹簧袋290、292中。在示例性实施例中，在下粘合层270处使用粘合剂将下板250的下端258粘合至电气部件104，以将下板250固定至电气部件104。当下粘合层270的粘合剂凝固并将下板250永久地固定到电气部件104时，安装弹簧元件120将下板250抵着电气部件104偏压。在示例性实施例中，在上粘合层230处使用粘合剂将上板210的上端218粘合到换热器110，以将上板210固定到换热器110。当上粘合层230的粘合剂凝固以将上板210永久地固定到换热器110时，安装弹簧元件120将上板210抵着换热器110偏压。一旦热桥200被安装，上桥元件202由换热器110支撑(例如，从其垂悬)，而下桥元件204由电气部件104支撑(例如，搁在其上)。不再需要安装弹簧元件120来相对于下桥元件204支撑上桥元件202。可以例如使用安装硬件将换热器110相对于电气部件104单独地支撑或定位。因此，分别使用换热器110和电气部件104来与下桥元件204相比单独支撑上桥元件202。例如，当电气部件104固定在适当的位置时，下桥元件204随电气部件104固定在适当的位置，而当换热器110固定在适当位置时，上桥元件202随换热器110固定在适当的位置。
在将热桥200安装在电气部件104和换热器110之间之后，移除安装弹簧元件120。在移除安装弹簧元件120之后，上板堆叠212的上板210相对于下板堆叠252的下板250可自由移动，而没有弹簧偏压力作用在上板210或下板250上。在粘合层230、270凝固之后，可从弹簧袋290、292中移除安装弹簧元件120。在示例性实施例中，移除安装弹簧元件120以消除下板250和上板210上的偏压力。移除安装弹簧元件120以允许下板250和上板210通过电气部件104和换热器110的相对位置相对于彼此可自由定位，而安装弹簧元件120不抵着上桥元件202和下桥元件204向外压。当移除安装弹簧元件120时，消除了作用在上桥元件202和下桥元件204上的预压力或正压力，从而允许电气部件104和换热器110的自由热膨胀和热收缩。
图5是根据示例性实施例的换热组件100和通信系统102的一部分的局部侧视立面图。图5示出了处于释放状态的安装在热桥200中的可移除安装弹簧元件120。在释放状态下，安装弹簧元件120从偏压位置移除。安装弹簧元件120不抵着热桥200偏压。安装弹簧元件120不向外压上桥元件202。
在热桥200联接到电气部件104和换热器110之后，安装弹簧元件120移动到释放状态。例如，在上桥元件202被粘合到换热器110之后，安装弹簧元件120被移动到释放状态。这样，上桥元件202由换热器110支撑，并且不再需要安装弹簧元件120来支撑上桥元件202。在各种实施例中，通过使安装弹簧元件120塑性变形，而将安装弹簧元件120移动到释放状态。可选地，安装弹簧元件120可以由在温度下塑性变形的材料制成。例如，安装弹簧元件120在安装温度下可以是刚性和可压缩的，但是在粘合剂固化温度或换热组件100的操作温度下可以软化和塑性变形，使得安装弹簧元件120在操作时不施加弹簧力。在通信系统102的操作期间，在安装热桥200之后，安装弹簧元件120不起作用。

Claims (10)

1.一种用于具有电气部件(104)的通信系统(102)的换热组件(100)，所述换热组件包括：
热桥(200)，其包括上桥元件(202)和与上桥元件分离并分立的下桥元件(204)，所述上桥元件与所述下桥元件热联接；
所述下桥元件包括布置在下板堆叠(252)中的下板(250)，所述下板包括下翅片板(260)和下翅片板之间的下间隔板(262)，所述下板包括配置成机械地和热地联接到电气部件以散发来自电气部件的热量的下端(258)，所述下翅片板包括从所述下端延伸到内端(256)的侧面(254)，下通道(264)限定在所述下翅片板的侧面之间，所述下间隔板容纳在下翅片板的侧面之间的对应通道中，所述下板在所述下桥元件的前端和后端之间延伸；
所述上桥元件包括布置在上板堆叠(212)中的上板(210)，所述上板包括上翅片板(220)和上翅片板之间的上间隔板(222)，所述上板包括配置成机械和热联接到换热器(110)的上端(218)，所述换热器(110)通过所述热桥可操作地从所述电气部件移除热量，所述上翅片板包括从所述上端延伸到内端(216)的侧面(214)，上通道(224)限定在所述上翅片板的侧面之间，所述上间隔板容纳在所述上翅片板的侧面之间的对应通道中，所述上板在上桥元件的前端(206)和后端(208)之间延伸；
其中，所述上翅片板容纳在对应的下通道中，所述下翅片板容纳在对应的上通道中，使得所述上翅片板与所述下翅片板交错，所述上翅片板的侧面面向所述下翅片板的侧面以在所述下桥元件和所述上桥元件之间进行换热；和
安装弹簧元件(120)，其联接在所述下板和所述上板之间，所述安装弹簧元件包括在安装期间被抵着所述下板偏压的下弹簧臂(124)，并且所述安装弹簧元件包括在安装期间被抵着所述上板偏压的上弹簧臂(122)，以将所述下板的下端偏压到所述电气部件中，并将所述上板的上端偏压到所述换热器中；
其中，在所述下板被联接到所述电气部件之后并且在所述上板被联接到所述换热器之后，所述安装弹簧元件可从所述热桥移除，以移除所述下板和所述上板之间的偏压力。
2.根据权利要求1所述的换热组件(100)，其中，在将所述热桥(200)安装在所述电气部件(104)和所述换热器(110)之间期间，所述安装弹簧元件(120)被定位于所述下板(250)和所述上板(210)之间，并且在将所述热桥安装在所述电气部件和所述换热器之间之后，所述安装弹簧元件(120)被移除。
3.根据权利要求1所述的换热组件(100)，其中，所述上板堆叠(212)相对于所述下板堆叠(252)可自由移动，所述安装弹簧元件(120)被移除而没有作用于所述上板(210)或所述下板(250)上的弹簧偏压力。
4.根据权利要求1所述的换热组件(100)，其中，所述下板(250)的下端(258)被配置为使用粘合剂而粘附到所述电气部件(104)以将所述下板固定到所述电气部件，并且所述上板(210)的上端(218)被配置成使用粘合剂而粘附到所述换热器(110)以将所述上板固定到所述换热器，所述安装弹簧元件(120)在所述粘合剂凝固时抵着所述电气部件偏压所述下板，所述安装弹簧元件在所述粘合剂凝固时抵着所述换热器偏压所述上板，并且所述安装弹簧元件在所述粘合剂凝固之后从所述热桥(200)移除。
5.根据权利要求1所述的换热组件(100)，还包括在所述下板(250)和所述电气部件(104)之间的下粘合层(270)以及在所述上板(210)和所述换热器(110)之间的上粘合层(230)，在所述下粘合层将所述下板固定到所述电气部件之后并且在所述上粘合层将所述上板固定到所述换热器之后，所述安装弹簧元件(120)被从所述热桥(200)移除。
6.根据权利要求1所述的换热组件(100)，其中，所述安装弹簧元件(120)包括从其延伸的移除凸片(128)，所述移除凸片可操作以从所述上桥元件(202)与所述下桥元件(204)之间移除所述安装弹簧元件。
7.根据权利要求1所述的换热组件(100)，其中，在没有物理地从所述下桥元件(204)与所述上桥元件(202)之间移除所述安装弹簧元件的情况下，所述安装弹簧元件(120)可通过移除作用在所述下板(250)和所述上板(210)上的弹簧力而从所述热桥(200)移除。
8.根据权利要求1所述的换热组件(100)，其中，所述下板(250)包括在所述热桥(200)的前端(206)处的下唇部(272，274)，并且所述上板(210)包括在所述热桥的前端处的上唇部(232，234)，所述热桥包括在所述下唇部和所述上唇部之间的前弹簧袋(290)，所述前弹簧袋容纳所述安装弹簧元件(120)，所述安装弹簧元件可从所述前弹簧袋移除。
9.根据权利要求1所述的换热组件(100)，其中，所述上板(210)相对于所述下板(250)可移动。
10.根据权利要求1所述的换热组件(100)，其中，所述安装弹簧元件(120)是在所述热桥(200)的前端(206)处接合所述下板(250)和所述上板(210)的前安装弹簧元件，所述换热组件还包括在所述热桥的后端(208)处接合所述下板和所述上板的后安装弹簧元件，所述后安装弹簧元件可在所述下板联接到所述电气部件(104)之后并且在所述上板联接到所述换热器(110)之后从所述热桥移除，以移除所述下板与所述上板之间的偏压力。
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