CN209690816U - 一种防电磁干扰的小型化计算机模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种防电磁干扰的小型化计算机模块，包括用于防止电磁辐射干扰和增强散热的金属外壳体，以及安装在所述金属外壳体内部的PCB板卡，所述PCB板卡上集成有FPGA芯片和COME模块。在紧凑的结构基础上实现了兼顾了性能、结构、散热等方面的考虑，克服了小型化设备外围接口资源不足、可靠性差的缺点，且能满足今后控制领域对主板性能越来越高的要求；另外，采用这种基于COME模块设计的方案，可以极大的满足以后升级的需要，对在用户环境下的适配、维护更有优势。而且本设计采用无引出式安装耳朵，解决了在某些狭窄机箱内的安装问题。

Description

一种防电磁干扰的小型化计算机模块

技术领域

本实用新型涉及一种计算机模块，尤其涉及一种防电磁干扰的小型化计算机模块。

背景技术

随着技术日新月异的发展，设备的集成度越来越高，数字化、小型化、模块化等都成了未来计算机平台设备的发展方向，一个产品上由诸多的电子元件组成，在设备运作或操作时，就会产生电磁场，不同电子元件产生的电磁场就会相互干扰，进而影响设备的正常工作。

目前市场上的一些小型化集成模块都是采用PVC聚氯乙烯塑料壳体，不具备防电磁干扰性；有的是功耗较大，容易发烫，导致整体温度较高。而且COM Express作为一种计算机模块标准，具有高度集成、开发周期短、结构可定制化、升级方便等优点，如何基于COME模块的小型化以满足客户对设备小型化的需求，是需要解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种防电磁干扰的小型化计算机模块，解决了目前一些小型化集成模块存在的问题以及实现了对COME 模块的小型化集成。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种防电磁干扰的小型化计算机模块，包括用于防止电磁辐射干扰和增强散热的金属外壳体，以及安装在所述金属外壳体内部的PCB板卡，所述PCB板卡上集成有FPGA芯片和 COME模块。

所述金属外壳体包括导热上盖板、导热下盖板、前侧板、后侧板、左接口板和右接口板，所述导热上盖板、导热下盖板、前侧板、后侧板、左接口板和右接口板之间通过螺钉安装连接，通过所述导热上盖板、导热下盖板、前侧板、后侧板、左接口板和右接口实现对内部模块的封装。

所述导热上盖板和所述导热下盖板的外表面设置有细密散热齿，能增加模块表面与外界空气的接触面积，并形成导风槽加强散热效果。

所述PCB板卡包括板卡TOP面和板卡Bottom面，所述FPGA芯片和所述 COME模块集成在所述板卡TOP面。

所述PCB板卡的板卡Bottom面还通过螺钉加固安装有硬盘阵列，所述 COME模块通过COME连接器与所述磁盘阵列进行电性连接。

所述PCB板卡的板卡Bottom面焊接有直插的RTC电池用于为BIOS设置数据保存和基准实时时钟供电。

所述导热上盖板的内表面上采用螺钉通过倒扣的方式固定有一FPGA导热块，所述FPGA导热块位于所述FPGA芯片的正上方，且所述FPGA导热块与所述FPGA芯片之间的空隙填充有导热材料，用于将所述FPGA芯片的热量传递到所述导热上盖板实现所述FPGA芯片的有效散热。

所述PCB板卡的板卡TOP面的左右两端还集成有多个接口。

所述COME模块的上端设置有金属导体的散热器，所述散热器通过螺钉固定在所述PCB板卡上，并实现将所述COME模块的热量通过所述散热器传递到所述导热上盖板，实现对所述COME模块的有效散热。

所述硬盘阵列包括多个SSD硬盘和SATA-SYS系统启动硬盘，所述SSD硬盘和所述SATA-SYS系统启动硬盘通过所述COME连接器引出所述COME模块的SATA串行总线进行电性连接。

本实用新型的有益效果是：一种防电磁干扰的小型化计算机模块，在紧凑的结构基础上实现了兼顾了性能、结构、散热等方面的考虑，克服了小型化设备外围接口资源不足、可靠性差的缺点，且能满足今后控制领域对主板性能越来越高的要求；另外，采用这种基于COME模块设计的方案，可以极大的满足以后升级的需要，对在用户环境下的适配、维护更有优势。而且本设计采用无引出式安装耳朵，解决了在某些狭窄机箱内的安装问题。

附图说明

图1为模块结构的爆炸图；

图2为模块外部的结构图；

图3为模块外部的结构图；

图4为内部结构的正视图；

图5为板卡Bottom面的示意图

图中，1-导热上盖板，2-前侧板，3-后侧板，4-左接口板，5-后接口板，6- 下盖板，7-FPGA芯片，8-COME模块，9-FPGA导热块，10-支撑柱，11-散热齿， 12-散热器，13-PCB板卡，14-COME连接器，15-硬盘阵列，16-RTC电池。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图进一步详细描述本实用新型的技术方案，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。

COME模块为国际工业电气协会规定的计算机模块标准；FPGA为现场可编程门阵列；mSATA为SATA协会开发的mini-SATA接口控制器的产品规范；M.2 为一种接口规范，支持NVMe标准；SSD为固态硬盘；RAID为硬盘(磁盘) 阵列，独立磁盘构成的具有冗余能力的阵列。

如图1所示，一种防电磁干扰的小型化计算机模块，包括用于防止电磁辐射干扰和增强散热的金属外壳体，以及安装在所述金属外壳体内部的PCB板卡 13，所述PCB板卡13上集成有FPGA芯片7和COME模块8。

所述金属外壳体包括导热上盖板1、导热下盖板6、前侧板2、后侧板3、左接口板4和右接口板5，所述导热上盖板1、导热下盖板6、前侧板2、后侧板3、左接口板4和右接口板5之间通过螺钉安装连接，通过所述导热上盖板1、导热下盖板6、前侧板2、后侧板3、左接口板4和右接口板5实现对内部模块的封装。

所述导热上盖板1的内表面上采用螺钉通过倒扣的方式固定有一FPGA导热块9，所述FPGA导热块9位于所述FPGA芯片7的正上方，且所述FPGA 导热块9与所述FPGA芯片7之间的空隙填充有低热阻高性能的导热材料，用于将所述FPGA芯片7的热量传递到所述导热上盖板1实现所述FPGA芯片7 的有效散热。

进一步地，导热上盖板1通过7根支撑柱8将导热上盖板1支撑安装在PCB 板卡13上。

如图2和图3所示，所述导热上盖板1和所述导热下盖板6的外表面设置有细密散热齿11，能增加模块表面与外界空气的接触面积，并形成导风槽加强散热效果。

如图3所示，所述PCB板卡13包括板卡TOP面和板卡Bottom面，所述 FPGA芯片7和所述COME模块8集成在所述板卡TOP面。

如图4和图5所示，所述PCB板卡13的板卡Bottom面还通过螺钉加固安装有硬盘阵列15，所述COME模块8通过COME连接器14与所述硬盘阵列15 电性连接。

所述硬盘阵列15包括多个SSD硬盘和SATA-SYS系统启动硬盘，所述SSD 硬盘和所述SATA-SYS系统启动硬盘通过所述COME连接器14引出所述COME 模块的SATA串行总线电性连接。

进一步地，SATA0～SATA3接口通过COME连接器14引出核心COME模块的SATA串行总线，采用4个mSATA SSD固态硬盘作为高速读写的存储介质，采用螺钉加固安装；SATA-SYS系统启动硬盘可选配基于SATA串行总线的 mSATA或基于PCIE总线的M.2SSD固态硬盘，并可与其它硬盘组成RAID硬盘阵列。

所述PCB板卡13的板卡Bottom面焊接有直插的RTC电池16用于为BIOS 设置数据保存和基准实时时钟供电。

所述PCB板卡13的板卡TOP面的左右两端还集成有多个接口。

进一步地，板卡TOP面的左端集成有VGA接口、USB接口、LAN接口、 RST接口等等与左接口板4对应；板卡TOP面的右端集成有J30J连接器接口、 PWR IN接口、Rapid IO接口等等与右接口板5对应。通过左接口板4和右接口板5两侧引出常用的接口，如USB接口、VGA显示接口、以太网口、电源接口、 RapidIO接口等，可满足绝大部分用户的使用需求。

所述COME模块8的上端设置有金属导体的散热器12，所述散热器12通过螺钉固定在所述PCB板卡13上，并实现将所述COME模块8的热量通过所述散热器12传递到所述导热上盖板1，实现对所述COME模块8的有效散热。

进一步地，模块整体采用封闭式设计，引出接口均采用具有金属壳体(增强屏蔽效果)的连接器，与产品壳体可形成一个完整的屏蔽结构，可有效降低对外界的电磁辐射骚扰并防护外界的电磁干扰，实现平台稳定可靠的运行。

进一步地，该模块产品上的协处理器FPGA通过RapidIO高速接口将采集到的数据经过PCIEx4高速串行总线传输到COME模块，经过该处理核心进行数据处理，再将处理后的数据存储到RAID硬盘阵列，可实现数据的高速存储。整个流程实现了高带宽大数据的记录存储功能。而且本模块的目的是解决在兼顾性能的基础上，将产品结构尺寸做到最优，采用金属屏蔽结构形成罩体将电子装置罩住，并通过金属材质结构将热量导出，形成既能够防电磁干扰又能够导热的结构；采用无引出式安装耳朵，没有外引出式的耳朵在安装时就占用更少的空间，方便在一些比较狭小的机箱内进行安装，解决了在某些狭窄机箱内的安装问题。

本实用新型的小型化计算机模块，采用COME模块为核心，构建数据硬盘阵列，不仅从结构上实现了设备产品的小型化，而且在抗干扰能力等方面的具有优势让其可应用在其它要求高的严苛领域；在紧凑的结构基础上实现了兼顾了性能、结构、散热等方面的考虑，克服了小型化设备外围接口资源不足、可靠性差的缺点，且能满足今后控制领域对主板性能越来越高的要求；另外，采用这种基于COME模块设计的方案，可以极大的满足以后升级的需要，对在用户环境下的适配、维护更有优势。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种防电磁干扰的小型化计算机模块，其特征在于：包括用于防止电磁辐射干扰和增强散热的金属外壳体，以及安装在所述金属外壳体内部的PCB板卡(13)，所述PCB板卡(13)上集成有FPGA芯片(7)和COME模块(8)。

2.根据权利要求1所述的一种防电磁干扰的小型化计算机模块，其特征在于：所述金属外壳体包括导热上盖板(1)、导热下盖板(6)、前侧板(2)、后侧板(3)、左接口板(4)和右接口板(5)，所述导热上盖板(1)、导热下盖板(6)、前侧板(2)、后侧板(3)、左接口板(4)和右接口板(5)之间通过螺钉安装连接，通过所述导热上盖板(1)、导热下盖板(6)、前侧板(2)、后侧板(3)、左接口板(4)和右接口板(5)实现对内部模块的封装。

3.根据权利要求2所述的一种防电磁干扰的小型化计算机模块，其特征在于：所述导热上盖板(1)和所述导热下盖板(6)的外表面设置有细密散热齿(11)，能增加模块表面与外界空气的接触面积，并形成导风槽加强散热效果。

4.根据权利要求1所述的一种防电磁干扰的小型化计算机模块，其特征在于：所述PCB板卡(13)包括板卡TOP面和板卡Bottom面，所述FPGA芯片(7)和所述COME模块(8)集成在所述板卡TOP面。

5.根据权利要求4所述的一种防电磁干扰的小型化计算机模块，其特征在于：所述PCB板卡(13)的板卡Bottom面还通过螺钉加固安装有硬盘阵列(15)，所述COME模块(8)通过COME连接器(14)与所述硬盘阵列(15)电性连接。

6.根据权利要求4所述的一种防电磁干扰的小型化计算机模块，其特征在于：所述PCB板卡(13)的板卡Bottom面焊接有直插的RTC电池(16)用于为BIOS设置数据保存和基准实时时钟供电。

7.根据权利要求2所述的一种防电磁干扰的小型化计算机模块，其特征在于：所述导热上盖板(1)的内表面上采用螺钉通过倒扣的方式固定有一FPGA导热块(9)，所述FPGA导热块(9)位于所述FPGA芯片(7)的正上方，且所述FPGA导热块(9)与所述FPGA芯片(7)之间的空隙填充有导热材料，用于将所述FPGA芯片(7)的热量传递到所述导热上盖板(1)实现所述FPGA芯片(7)的有效散热。

8.根据权利要求4所述的一种防电磁干扰的小型化计算机模块，其特征在于：所述PCB板卡(13)的板卡TOP面的左右两端还集成有多个接口。

9.根据权利要求2所述的一种防电磁干扰的小型化计算机模块，其特征在于：所述COME模块(8)的上端设置有金属导体的散热器(12)，所述散热器(12)通过螺钉固定在所述PCB板卡(13)上，并实现将所述COME模块(8)的热量通过所述散热器(12)传递到所述导热上盖板(1)，实现对所述COME模块(8)的有效散热。

10.根据权利要求5所述的一种防电磁干扰的小型化计算机模块，其特征在于：所述硬盘阵列(15)包括多个SSD硬盘和SATA-SYS系统启动硬盘，所述SSD硬盘和所述SATA-SYS系统启动硬盘通过所述COME连接器(14)引出所述COME模块的SATA串行总线进行电性连接。