个人台式计算机中硬件的机械连接分析

马庭枭 王杰

摘 要：个人台式计算机作为现代生活中常见的设备，其中运用了大量的机械连接。为了方便日常对个人台式计算机的维修和维护，了解并熟知设备中的机械连接部分是对设备的安装与维修有很大的帮助。本文通过对计算机中常用的几个硬件间的机械连接进行分析，来总结计算机中的机械连接。

关键词：台式计算机;硬件;机械连接

目前，常规使用的家用计算机还是以冯·诺依曼为基本体系，在该体系中，主要将计算机分为了下列的几个模块。运算模块、控制模块，存储模块，输入设备和输出设备。

对于常见的家用计算机，又可简单的分为如下几个部分，主机部分，显示部分、输入部分。所描述的这些部分只是前文所述模块的集合。如主机部分集合了运算、控制、存储的模块功能。实现这些功能的硬件主要是集成电路板，但其中仍然少不了大量的机械结构。本文便对这些机械结构进行逐一分析。

1 CPU部分的机械连接分析

主机部分中，主要的硬件有CPU、主板、内存以及硬盘。对于家用电脑的中央处理器（以下简称CPU），整颗CPU的物理结构由外部的顶盖，下部集成针脚的印制电路板以及在中间被顶盖保护的核心部分，本文主要对机械结构进行分析，故不对核心部分进行阐述。在CPU诞生的初期，是没有顶盖的，如果CPU散热器（台式机）直接安装在芯片上，对小小的芯片施加压力，有可能造成印制电路板（PCB）的变形，使其与主板CPU底座的连接不稳。[1]顶盖在这里起到了平摊压力的作用。顶盖和底部印制电路板间普遍采用的连接方式为焊接。焊接作为机械连接中常见的连接方式，有多种不同的焊接类型。由于顶盖常采用的材料为铜镀镍，底部印制电路板材料主要为硅。硅和铜的性质差异很大，一般常采用钎焊。这是对于CPU部分的连接分析。

2 散热器部分的机械连接分析

在个人台式计算机中，电流经过CPU会产生大量的热，热量带来的温度上升会影响设备的正常工作。故需要使用散热器。散热器和CPU的连接影响着最终的散热结果，该部分的连接方式需着重考虑。市面常见的散热器为风冷散热器，主要结构为一个由铝合金制成的导热部分和装配在其上的风扇，CPU產生的热被风扇吹出完成散热。为实现CPU的热能够被铝合金导热片尽可能的导走，在CPU和散热器的连接中，要使两者紧紧接触。市面安装固定散热器的方式主要有采用固定夹式和采用弹簧螺丝式。[2]采用固定夹式的散热器，在散热器的两侧会有固定夹，在主板上有与固定夹位置对应的挂耳。常规情况挂耳通过螺丝固定在主板上，为了使散热器尽可能的压紧CPU，须先将固定夹挂在挂耳上，然后再拧紧螺丝，通过四颗螺丝，从而将固定夹紧紧的拉住，实现对CPU的压紧。使用采用弹簧螺丝式的固定方式，安装较为便捷，只需按顺序拧紧即可，靠螺丝上的弹簧实现螺纹连接的防松。

3 内存部分的机械连接分析

主机机箱中其他硬件，如闪存部分常采用内存条来实现闪存功能。内存由于可根据使用者自身需要来选择合适的容量大小，为了方便装卸，故在设计内存槽的时候常采用可插拔的连接方式。目前市面上常见的内存条为杠杆卡扣式，内存条安装的时候，用均匀的力将内存条下压，杠杆式的卡扣在力的作用下反过来扣在内存条左右的安装槽口上。至此，内存条紧紧的安装在了计算机主板上。在整个内存条的安装中，通过一组垂直型的杠杆卡扣来完成了内存条的固定，整个过程结构简单，耐用型强，使用寿命较长。内存条的和主板的连接是通过内存上的金手指和主板上的内存槽内的触点接触。要求金手指和触点要实现一一接触，所以对内存条和槽的连接还有实现良好的定位性。市面上现目前常见的288-Pin DDR4 UDIMM内存条采用的是非对称布局，当内存条方向不正确的时候，便不能够安装上。通过此种结构来使内存条实现准确定位。这是对于内存条的机械连接分析。

4 主板部分的机械连接分析

主板的主要功能是传输各种电子信号，部分芯片也负责初步处理一些外围数据。计算机主机中的各个部件都是通过主板来连接的，计算机在正常运行时对系统内存、存储设备和其他I/O设备的操控都必须通过主板来完成。[3]对于主板部分的固定于连接就显得尤为重要。主板采用螺纹连接，常采用规格为M3的螺钉进行连接，对于螺纹的位置布置须依据主板形状以及尺寸来进行布置，该步骤主板厂家在制造过程中已完成。须知的是，主板的螺纹连接布置也需要遵守螺栓组的连接结构设计。这是对主板机械连接部分的分析。

5 其他部分的机械连接分析

对于台式计算机中的其他典型部分，如显卡，硬盘等。常采用的机械连接和前面陈诉的一样或非常详实。如显卡采用的连接方式与内存相似。由于显卡体积较大，且还需在将接口固定在机箱背部，除了常规的卡扣外，还需增加螺钉来进行连接。对于硬盘，须根据硬盘的接口类型来选择不同的位置进行安装，M.2接口的硬盘一般直接插在接口中，用一颗M2的螺钉进行固定防止翘起。需注意的时，由于M.2接口的硬盘较薄，受物理冲击容易损坏，目前厂商在设计主板时，会在M.2接口上放设计一块金属板用于保护和散热。SATA接口的硬盘，将硬盘通过四颗螺钉固定在硬盘位即可。

6 结论

综上所述，对于台式计算机中硬件间的机械连接，厂商在设计和生产时综合考虑了多方面的因素：1）后期的安装与维护;2）多次拆装情况下的使用寿命;3）生产工艺的合理性和经济性;在综合着多方面因素的情况下，最终的连接部分有如下特点，尽可能的使用标准件，尽可能的使用简易的机械结构，尽可能的合理布置。这便是对于个人台式计算机中硬件的机械连接分析。

参考文献：

[1] C. Deppisch， The material optimization and reliability characterization of an indium-solder thermal interface material for CPU packaging[J]. Semantic Scholar.2006

[2]AMD.如何安装或拆卸AMD CPU 散热器[OL].  https：//www.amd.com/zh-hans/support/kb/faq/cpu-7，2018

[3] 王贵水.你一定要懂的计算机知识[M]. 北京：北京工业大学出版社， 2015.02.

（四川矿产机电技师学院，四川 成都 611230）