CN101038899A

CN101038899A - 散热器安装装置及安装方法,以及使用其的服务器刀片

Info

Publication number: CN101038899A
Application number: CNA2007100873436A
Authority: CN
Inventors: 藤冈浩一
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2006-03-14
Filing date: 2007-03-14
Publication date: 2007-09-19
Anticipated expiration: 2027-03-14
Also published as: JP2007250692A; HK1111521A1; US20070217164A1; TW200813694A; US7443687B2; CN101038899B; AU2007201068A1; EP1835378A2

Abstract

根据本发明的散热器安装装置可有效地确保散热器的安装空间，可安装具有大容量的散热器，并且即使在通过扩展CPU来构成双中央处理单元(CPU)时也可共用主电路板。主电路板具有开口。CPU安装在主电路板的主表面上。子电路板安装在主电路板的主表面上以覆盖开口。扩展CPU从主电路板的后表面一侧通过开口安装在子电路板上。第一散热器安装在主电路板的主表面一侧以覆盖CPU及开口。第二散热器安装在主电路板的后表面一侧以覆盖扩展CPU及开口。

Description

散热器安装装置及安装方法，以及使用其的服务器刀片

技术领域

本发明涉及散热器安装装置以及安装方法，具体涉及用于冷却电子设备中的CPU及扩展CPU的散热器安装装置以及安装方法。

背景技术

诸如刀片式服务器的电子设备在服务器框架内安装有多个服务器刀片。在各个服务器刀片中，在一个电路板上安装有作为计算机组件的中央处理器(CPU)、存储器以及硬盘等。刀片式服务器配备有需求数量的电路板。因为服务器刀片具有薄且细长的面(刀片)，故刀片式服务器可使得电路板的密度较高。此外，通过利用大量的电路板，刀片式服务器较为可靠。

通常，在服务器刀片中，在电路板的表面中安装有CPU及用于冷却CPU的散热器。近来，因为随着CPU的热量升高导致用于冷却CPU的散热器的尺寸变的较大，故难以确保散热器充分的安装空间。

在JP 58-105556A的公开文件中揭示了一种关于散热器安装的技术。在该现有技术中，当将LSI封装上固定有散热器的LSI封装模组附装在印刷电路板上时，在印刷电路板中准备有供散热器穿过的开口，由此散热器可在印刷电路板的后表面伸出。

根据上述设置，使取决于散热器高度的印刷电路板的厚度较小，并在印刷电路板堆叠安装时可获得较大的安装密度。

此外，因为散热器被安装在印刷电路板的后表面中，故通过在印刷电路板两侧均匀流动的新鲜空气使冷却效果得以提升。

但是，因为用于冷却LSI的散热器的尺寸随LSI的热量值升高而变大，故即使上述现有技术也难以确保散热器充分的安装空间。

另一方面，在服务器刀片中，需要共用用于单CPU的电路板及用于双CPU的电路板、以及在CPU扩展的情况下可方便地安装CPU及用于冷却CPU的散热器。

发明内容

已经进行了本发明以解决上述及其他示例性问题，因此本发明的示例性特征在于提供一种散热器安装装置，其能够安装大容量散热器，为单一CPU使用各个电路板并为双CPU共用电路板，以在CPU扩展的情况下使得对CPU及用于冷却CPU的散热器的安装变容易。

为了实现上述及其他示例性特征，本发明提供了一种示例性散热器安装装置。该散热器安装装置包括：包括开口的第一电路板；安装在所述第一电路板的主表面上的第一电子装置；附装在所述第一电路板的所述主表面上以使得所述开口被覆盖的第二电路板；从所述第一电路板的后表面一侧通过所述开口安装在所述第二电路板上的第二电子装置；安装在所述第一电路板的所述主表面一侧以使得所述第一电子装置及所述开口被覆盖的第一散热器；以及安装在所述第一电路板的所述后表面一侧以使得所述第二电子装置及所述开口被覆盖的第二散热器。

此外，为了实现上述及其他示例性特征，本发明提供了一种示例性散热器安装方法。该散热器安装方法包括：在第一电路板中形成开口；将第一电子装置安装在所述第一电路板的主表面上；将第二电路板附装在所述第一电路板的所述主表面上以使得覆盖所述开口；将第一散热器安装在所述第一电路板的所述主表面中以使得覆盖所述第一电子装置及所述开口；将第二电子装置从所述第一电路板的后表面一侧通过所述开口安装在所述第二电路板上；并且将第二散热器安装在所述第一电路板的所述后表面一侧以使得覆盖所述第二电子装置及所述开口。

根据上述设置，本发明的示例性散热器安装装置可有效地确保散热器的安装空间，并可安装具有大容量的散热器。

此外，即使在通过CPU的扩展来构成双CPU时，也可以共用用于安装CPU的主电路板。

此外，因为可以在CPU扩展的情况下安装扩展CPU及用于冷却扩展CPU的散热器而无需去除CPU及安装在主电路板中的散热器，故改进了操作性。

附图说明

结合附图，通过以下详细描述，本发明的上述及其他特征及优点将变的更加清楚，其中：

图1是立体图，示出了根据本发明的散热器安装装置的示意性实施例；

图2A及图2B分别是图1所示服务器刀片的主表面及后表面的分解立体图；

图3是用在图1所示服务器刀片中的主电路板的立体图；

图4A及图4B分别是用在图1所示服务器刀片中的子电路板的主表面及后表面的立体图；

图5A及图5B分别是用在图1所示服务器刀片中的散热器的主表面及后表面的立体图；

图6是用在图1所示服务器刀片中的框架的立体图；

图7A及图7B是说明在单CPU上散热器的安装过程的立体图；

图8A及图8B分别是单CPU安装之后主表面及后表面的立体图；

图9是说明在CPU扩展上散热器的安装过程的分解立体图；

图10A、图10B及图10C是示出安装双CPU的刀片式服务器的立体图，图10A及图10B分别是示出气流的立体图，而图10C是示出具有安装间距的服务器刀片的正视图；且

图11是正视图，示出包括多个安装双CPU的服务器刀片的刀片式服务器。

具体实施方式

以下，将参考附图更详细地描述根据本发明的示例性散热器安装装置。图1是示出根据本发明的散热器安装装置的示例性实施例的立体图。在图1中，散热器安装装置为服务器刀片。图2A及图2B分别是图1所示服务器刀片的主表面及后表面的分解立体图。

参考图1、图2A及图2B，根据本发明的示例性实施例的服务器刀片包括框架1、主电路板(第一电路板)2、散热器(第一散热器)3、散热器(第二散热器)4、CPU(第一CPU)5、扩展CPU(第二CPU)8、以及子电路板(第二电路板)17。

框架1包括前面板1a、两个侧面板1b及1c、以及底板1d。此外，框架1(板1d)包括开口15以及多个用于安装散热器3及4的嵌钉14。

主电路板2包括连接器16、面对开口15的开口11、以及使嵌钉14穿过的多个通孔。主电路板2通过螺丝夹钳(未示出)附装在框架1的板1d中。CPU 5安装在主电路板2的主表面上。散热器3安装在主电路板2的主表面上，而CPU 5及开口11被散热器3覆盖。

这里，除了主电路板2中的CPU 5及扩展CPU 8外省略了其他电子组件。此外，主电路板2附装在框架1的板1d中，其中对后表面或主电路板2的后表面与板1d的主表面之间的空隙进行绝热处理。

子电路板17包括使嵌钉14穿过的多个通孔。通过使用后述的连接器将子电路板17附装在主电路板2的主表面上，并由子电路板17覆盖开口11。扩展CPU 8从板1d的后表面一侧通过开口11及开口15安装在子电路板17的后表面上。散热器4安装在板1d的后表面一侧中，而扩展CPU8及开口15被散热器4覆盖。

通过使用附装在开口11的外周内的连接器将主电路板2与子电路板17电连接。通过使用安装在子电路板17的后表面上的插座将子电路板17与扩展CPU 8电连接。

通过上述服务器刀片，CPU 5及用于冷却CPU 5的散热器3被安装在主电路板2的主表面一侧，而扩展CPU 8及用于冷却扩展CPU 8的散热器4被分别安装在板1d的后表面一侧中。

以下将对根据本发明的服务器刀片的各个组件进行描述。

首先，描述主电路板2的组件。图3是用在图1所示服务器刀片中的主电路板的立体图。

如图3所示，主电路板2包括开口11及多个通孔20，而插座6、连接器7及连接器16被附装在主电路板2的主表面上。开口11具有与框架1的开口15相同的矩形形状，连接器7附装在开口11的外周上。在与框架1的嵌钉位置相同的位置处准备有多个通孔20。在插座6中，安装有CPU5以与主电路板2连接。连接器7用来与子电路板17连接。连接器16用来连接至其他服务器刀片或诸如供电电路的外围电路(在图3中未示出)。

下面将说明子电路板的组件。图4A及图4B分别是用在图1所示服务器刀片中的子电路板的主表面及后表面的立体图。

子电路板17包括多个通孔18，插座9及连接器10安装在子电路板17的后表面上。子电路板17为具有覆盖开口11的尺寸的矩形电路板(图3)。准备有多个通孔18用于使框架1的嵌钉穿过。插座9被用来连接扩展CPU 8。连接器10用来与图3中的主电路板2的连接器7相连接。插座9与连接器10电连接。因此，扩展CPU 8与主电路板2电连接并作为主电路板2的一部分电路。

根据图2A，在子电路板17安装在主电路板2的主表面上之后，可以通过主电路板2的开口11以及框架1的开口15观察到安装在子电路板17的后表面上的扩展CPU 8。这是因为扩展CPU 8通过开口11及15安装至插座9。

下面将说明散热器3及4的组件。图5A及图5B分别是用在图1所示服务器刀片中的散热器的主表面及后表面的立体图。这里，将安装在框架1的主表面一侧中的散热器3作为示例进行说明。

散热器3具有多个鳍片(未示出)、热界面13及多个螺钉12。如图5A及图5B所示，以整体尺寸来表示多个鳍片。热界面13例如是硅片，即硅被加工为片状并被用来有效地传导由CPU 5产生的热量。多个螺钉12与图2A中的框架1的嵌钉14配合连接。散热器3或共用散热器的材料包括铝、铜或钢。

散热器3具有与图3中的主电路板2的高度方向的尺寸大致相同的尺寸，以改进冷却CPU 5的效果。

此外，通过调节热界面13的位置以及多个螺丝12来使用散热器4。

下面将说明框架的组件。图6是用在图1所示服务器刀片中的框架的立体图。

如图6所示，框架1包括开口15及多个嵌钉14。开口15具有与图3中的主电路板2的开口11相同的矩形形状。使用多个嵌钉14来将散热器3及散热器4安装在板1d的主表面一侧及后表面一侧。如部分放大视图所示，嵌钉14是贯通母螺钉。

下面将说明服务器刀片的组装过程。

首先，说明安装单CPU情况下的组装过程。图7A及图7B是说明在单CPU上散热器的安装过程的立体图。

如图7A所示，通过将主电路板2的连接器7与图4B中的子电路板17的连接器10连接来将子电路板17附装在主电路板2的主表面中。在安装单CPU的情况下，在子电路板17中不存在CPU。

此外，如图7B所示，其中安装有子电路板17的主电路板2被安装在框架1中。

然后，将用于冷却CPU 5的散热器3布置在主电路板2的主表面上，并通过配合连接散热器3的螺钉12以及框架1的嵌钉14将散热器3固定至主电路板2的主表面。

图8A及图8B分别是单CPU安装之后主表面及后表面的立体图。如图8A所示，散热器3安装在主电路板2的主表面一侧。如图8B所示，可从板1d的后表面的开口15清楚地观察到在子电路板17的后表面中准备的插座9。在单CPU的情况下并未安装扩展CPU 8。此外，在图8A的箭头的方向上吹动用于冷却CPU 5的气流并冷却散热器3。

下面说明CPU扩展情况下的组装过程。图9是说明在CPU扩展上散热器的安装过程的分解立体图。

如图9所示，扩展CPU 8被安装至附装在子电路板17的后表面中的插座9。然后，散热器4安装在框架1的后表面中，覆盖扩展CPU 8及开口15。因此，在扩展CPU的情况下，因为从板1d的后表面通过开口15安装扩展CPU 8及用于冷却扩展CPU 8的散热器4而没有去除安装在主电路板2的主表面中用于冷却CPU 5的散热器3，由此使扩展工作变的方便。

下面将说明双CPU安装情况下的组装过程。图10A、图10B及图10C是示出安装双CPU的刀片式服务器的立体图，图10A及图10B分别是示出气流的立体图，而图10C是示出具有安装间距的服务器刀片的正视图。

如图10A及图10B所示，散热器3及散热器4分别安装在框架1的主表面一侧及后表面一侧，并通过流经框架1的各个侧面的气流来冷却。此外，如图10C所示，在单CPU的情况下，由一个槽宽的刀片的宽度来设定刀片式服务器的安装间距。另一方面，在双CPU的情况下，因为安装有用于冷却扩展CPU的散热器4，故需要两个槽的安装间距。但是，根据本发明的示例性实施例，因为可以安装大容量的散热器，故可以在设备中安装具有高热量值的CPU。

下面将说明包括多个双CPU安装的服务器刀片的刀片式服务器的示例。图11是正视图，示出包括多个安装双CPU的服务器刀片的刀片式服务器。

如图11所示，刀片式服务器200以服务器框架中两个槽的间距配备有需求数量的服务器刀片100。另一方面，在单CPU中，刀片式服务器200以服务器框架中一个槽的间距配备有需求数量的服务器刀片100。

下面将描述根据本发明的服务器刀片的工作状态。如图10A及图10B所示，安装在板1d(框架1)的主表面侧的CPU 5被散热器3覆盖，而扩展CPU 8被安装在框架1的后表面一侧上的散热器4覆盖。尽管CPU 5及扩展CPU 8在工作期间生热，但来自两个CPU的热量在整个散热器3及4中扩散。此外，尽管散热器3及4的表面温度因来自各个CPU的热量而升高，但通过流经框架1的主表面一侧及后表面一侧的气流来冷却散热器3及4。

如上所述，根据本发明的示例性散热器安装装置及使用该安装装置的服务器刀片可有效地确保冷却安装在服务器刀片中的双CPU所需的CPU 5及8的安装空间。此外，因为CPU 5及扩展CPU 8分别安装在框架1的前后两侧，例如，安装在框架1的后表面一侧中的扩展CPU 8并未直接接收到由安装在框架1的主表面一侧的CPU 5加热的风。因此，各个散热器3及散热器4均可采用接收新鲜气流的较大横截面积。此外，因为各个CPU及用于冷却CPU的散热器的安装位置很近，故可以提高各个散热器的冷却效率。

此外，根据本发明的示例性实施例，主电路板可共用于单CPU或双CPU。

此外，在CPU扩展的情况下不需要去除用于冷却单CPU的散热器。上述效果对后者也是奏效的。一旦向CPU供电，则热界面粘贴至CPU及散热器两者以冷却CPU产生的热量。即，变的难以去除散热器。如果已经去除了散热器，则需要去除粘贴至CPU及散热器两者的热界面。因此会劣化操作性。在本发明中，可以扩展CPU及用于冷却CPU的散热器而无需去除用于冷却单CPU的散热器。

此外，尽管上述实施例与用于冷却CPU的散热器安装装置及安装方法相关，但本发明并不限于对CPU的冷却。本发明可应用于其他生热电子装置，例如，高速或大尺寸集成电路及功率放大器等等。

提供对实施例的上述描述以使本领域的技术人员能够制造并使用本发明。

此外，对本领域的技术人员而言，不经过创造性劳动，可以容易地进行对这些实施例的各种改变，且这里所界定的一般原理及具体示例可适用于其他实施例。因此，本发明并不限于这里描述的实施例，而是涵盖由权利要求的限制及等同物所界定的最广的范围。

此外，需要注意的是，尽管在审查过程中对权利要求做出修改，发明人也意在包括要求保护发明的全部等同物。本申请基于申请于2006年3月14日的日本专利申请号JP 2006-070015(包括说明书、权利要求书、附图及摘要)。通过引用其整体将上述日本专利申请文件的内容包含在本说明书中。

Claims

1.一种散热器安装装置，包括：

包括开口的第一电路板；

安装在所述第一电路板的主表面上的第一电子装置；

附装在所述第一电路板的所述主表面上以使得所述开口被覆盖的第二电路板；

从所述第一电路板的后表面一侧通过所述开口安装在所述第二电路板上的第二电子装置；

安装在所述第一电路板的所述主表面一侧以使得所述第一电子装置及所述开口被覆盖的第一散热器；以及

安装在所述第一电路板的所述后表面一侧以使得所述第二电子装置及所述开口被覆盖的第二散热器。

2.根据权利要求1所述的散热器，其中，所述第一电路板及第二电路板通过使用附装至所述开口外周的连接器而电连接。

3.根据权利要求1所述的散热器，其中，所述第二电路板及第二电子装置通过使用附装在所述第二电路板上的插座而电连接。

4.根据权利要求1所述的散热器，其中，所述第一散热器及第二散热器具有与安装至电子设备的所述第一电路板的高度方向的尺寸大致相同的尺寸。

5.一种服务器刀片，包括根据权利要求1所述的散热器，其中所述服务器刀片以预定槽间距容纳在刀片式服务器中。

6.一种服务器刀片，包括根据权利要求2所述的散热器，其中所述服务器刀片以预定槽间距容纳在刀片式服务器中。

7.一种服务器刀片，包括根据权利要求3所述的散热器，其中所述服务器刀片以预定槽间距容纳在刀片式服务器中。

8.一种服务器刀片，包括根据权利要求4所述的散热器，其中所述服务器刀片以预定槽间距容纳在刀片式服务器中。

9.一种散热器安装方法，包括：

在第一电路板中形成开口；

将第一电子装置安装在所述第一电路板的主表面上；

将第二电路板附装在所述第一电路板的所述主表面上以使得覆盖所述开口；

将第一散热器安装在所述第一电路板的所述主表面中以使得覆盖所述第一电子装置及所述开口；

将第二电子装置从所述第一电路板的后表面一侧通过所述开口安装在所述第二电路板上；并且

将第二散热器安装在所述第一电路板的所述后表面一侧以使得覆盖所述第二电子装置及所述开口。