计算模块以及包括该计算模块的计算设备的制作方法

1.本发明涉及一种计算设备，具体地说，是涉及一种用于虚拟数字货币处理设备等计算设备的计算模块。


背景技术：

2.计算设备是一种用于高速计算的电子设备，例如是用于运行特定演算法，与远方服务器通讯后以得到相应虚拟货币的电子设备。现出现了一种计算板的供电接插件采用贴片铜座(电铜座、地铜座)、信号线的连接采用带地线的排线的计算设备，但在实际组装和运输过程中，易出现焊接铜座脱落的问题。若电铜座脱落则计算板没有电不工作，但是若地铜座脱落会导致大电流通过信号排线里的地线返回，导致排线过热、烧毁。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种具有检测地导电座脱落功能的计算模块，以于地导电座脱落时让控制板控制供电关闭，避免烧毁。
4.本发明还提供一种包括上述的计算模块的计算设备。
5.为了实现上述目的，本发明的计算模块与计算设备的电源模块以及控制模块相连接，所述计算模块包括基板以及分别连接在所述基板上的计算芯片和导电座，所述导电座包括电导电座和地导电座，所述电导电座连接电源模块，所述地导电座接地，所述基板上具有分别对应所述电导电座和地导电座的电焊盘和地焊盘，所述控制模块包括控制芯片，其还包括第一电阻、第二电阻和第三电阻，所述地焊盘包括相互分离的地接焊盘和孤立焊盘，所述控制芯片与所述孤立焊盘通过排线相连，并所述第一电阻和第三电阻分别连接排线和接地，所述第二电阻连接排线和电路电压。
6.上述的计算模块的一实施方式中，所述第二电阻的阻值大于所述第一电阻的阻值。
7.上述的计算模块的一实施方式中，所述第二电阻的阻值大于所述第三电阻的阻值。
8.上述的计算模块的一实施方式中，所述基板为铝基板。
9.上述的计算模块的一实施方式中，所述第一电阻设置在所述控制模块上，所述第二电阻和第三电阻设置在所述基板上。
10.上述的计算模块的一实施方式中，还包括两个散热片，两个所述散热片分别连接在所述基板的两侧。
11.上述的计算模块的一实施方式中，所述地接焊盘大于所述孤立焊盘。
12.上述的计算模块的一实施方式中，所述孤立焊盘设置于所述地接焊盘的边缘。
13.上述的计算模块的一实施方式中，所述地接焊盘为边缘具有空白区的矩形，所述孤立焊盘设置于所述空白区。
14.上述的计算模块的一实施方式中，所述导电座为铜座，所述电导电座为电铜座，所
述地导电座为地铜座。
15.本发明的计算设备包括计算模块、电源模块以及控制模块，所述计算模块与所述电源模块电连接，所述计算模块与所述控制模块信号连接，其中，所述计算模块为上述的计算模块。
16.本发明的有益效果在于，本发明仅改变封装，增加三个电阻就可以达到导电座脱落检测的目的，结果准确且改动成本低。
17.以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
18.图1为本发明的计算设备的一实施例的结构框图；
19.图2为本发明的计算模块的一实施例的立体结构图；
20.图3为本发明的计算模块的一实施例的立体分解结构图；
21.图4为本发明的计算模块的地焊盘的结构示意图；
22.图5为本发明的计算模块的地导电座脱落检测电路原理图。
23.其中，附图标记
24.1：计算设备
25.10：计算模块
26.20：电源模块
27.30：控制模块
28.31：控制芯片
29.100：基板
30.110：地焊盘
31.111：地接焊盘
32.112：孤立焊盘
33.160：连接通孔
34.200：计算芯片
35.300：导电座
36.310：电导电座
37.320：地导电座
38.400：连接件
39.410：螺钉
40.420：弹性密封垫
41.430：弹簧
42.700：排线
43.810：第一散热片
44.811：连接通孔
45.820：第二散热片
46.821：螺纹盲孔
47.r1：第一电阻
48.r2：第二电阻
49.r3：第三电阻
具体实施方式
50.下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案进行详细的描述，以更进一步了解本发明的目的、方案及功效，但并非作为本发明所附权利要求保护范围的限制。
51.说明书中针对“实施例”、“另一实施例”、“本实施例”等的引用，指的是描述的该实施例可包括特定的特征、结构或特性，但是不是每个实施例必须包含这些特定特征、结构或特性。此外，这样的表述并非指的是同一个实施例。进一步，在结合实施例描述特定的特征、结构或特性时，不管有没有明确的描述，已经表明将这样的特征、结构或特性结合到其它实施例中是在本领域技术人员的知识范围内的。
52.在说明书及后续的权利要求书中使用了某些词汇来指称特定组件或部件，本领域普通技术人员应可理解，技术使用者或制造商可以不同的名词或术语来称呼同一个组件或部件。本说明书及后续的权利要求书并不以名称的差异来作为区分组件或部件的方式，而是以组件或部件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及后续的权利要求项中所提及的“包括”和“包含”为一开放式的用语，故应解释成“包含但不限定于”。以外，“连接”一词在此包含任何直接及间接的连接手段。
53.需要说明的是，在本发明的描述中，如出现术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并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发明的限制。为便于清楚说明，本文述及的“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等次序用语是用于将元件、区域、部分与另一个相同或相似的元件、区域、部分区分开来，而非用以限定特定的元件、区域、部分。
54.如图1所示，图1为本发明的计算设备的一实施例的结构框图。本发明的计算设备1包括计算模块10、电源模块20以及控制模块30，其中，计算模块10与电源模块20电连接，计算模块10与控制模块30信号连接。计算模块10上具有多个用于运行特定演算法的计算芯片，计算模块10上的计算芯片工作时需要耗费大量的电力以及与远方服务器通讯，电源模块20用于为计算模块10提供电力来源，控制模块30用为向计算模块10提供控制信号。
55.如图2和图3所示，图2和图3分别为本发明的计算模块的一实施例的立体结构图和立体分解结构图。本发明的计算模块10包括基板100、计算芯片200以及导电座300。
56.基板100例如为具有优良散热性能的铝基板，本发明不以为限，亦可使用其它可实现相同功能的材料，例如铜基板等，其均在本发明的保护范围之内。其中，基板100包括芯片侧和基板侧，芯片侧上连接有计算芯片200以及导电座300，计算芯片200为用于采用一定算法进行运算的多个。其中，导电座300设置于基板100的一侧的端部，以便于与电源模块20相连接，导电座300与电源模块20例如可通过导电金属排相连接，导电金属排连接以及导通面积大，不仅导电能力强，而且导通阻力小，非常适用于自动化、智能化趋势下的超多计算芯片200排布的计算设备。当然，在其它实施例中，导电座300与电源模块20也可以通过导电线的形式连接，本发明没有限定。导电座300与各计算芯片200之间通过埋设于基板100的芯片
侧的导电排线导通。各计算芯片200例如通过矩阵排列的形式设置于基板100的芯片侧，其中，每一排或每一列的相邻的计算芯片200之间的距离可根据散热的需要设置为相同或不同。基板侧例如可采用具有优良散热性能的铝基板、铜基板等，能够尽可能快速将计算芯片200工作时产生的工作热量导出，避免基板100上热量聚集造成基板100温度较高而影响基板100上各计算芯片200的正常工作。导电座300包括电导电座310和地导电座320，电导电座310连接电源模块20以给计算模块10传输工作电力，地导电座320用于接地。
57.上述的导电座300例如为铜座，相应地，电导电座310和地导电座320分别为电铜座和地铜座，但在其它实施例中，导电座300也可以是由其它具有优异导电性能的材料制成，本发明不以为限。
58.结合图4和图5，图4为本发明的计算模块的地焊盘的结构示意图，图5为本发明的计算模块的地导电座脱落检测电路原理图。其中，基板100上具有分别对应电导电座310和地导电座320的电焊盘(图未示)和地焊盘110，控制模块30包括控制芯片31，本发明的计算模块10还包括第一电阻r1、第二电阻r2和第三电阻r3，地焊盘110包括相互分离的地接焊盘111和孤立焊盘112，控制芯片31与孤立焊盘112通过排线700相连，并第一电阻r1和第三电阻r3分别连接排线700和接地，第二电阻r2连接排线700和电路电压vcc。
59.本发明中，对应地导电座320的地焊盘110新增加了用于检测的孤立焊盘112，gnd_sense信号在计算模块10上由第二电阻r2上拉到电路电压vcc，由第三电阻r3下拉到gnd；并通过排线700连接到控制模块30上控制芯片31的一控制io用于检测，并在控制模块30上由第一电阻r1下拉到gnd。
60.其工作原理为，当地导电座320焊接正常未脱落时，gnd_sense信号通过地导电座320与gnd相连，控制芯片31的连通排线700的该控制io检测到此信号为低。当地导电座320焊接不良或脱落时，gnd_sense信号受第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3分压影响，其电压为vcc*[(r1//r3)/(r1//r3 r2)]；r1、r2、r3通过适宜的阻值，可以使此信号满足控制芯片31高电平的判别标准，从而使控制芯片31检测为高。当控制芯片31检测到此信号为高时，即可判断地导电座320脱落，发出警告并给计算模块10断电，从而保护计算设备，避免发生地铜座脱落导致大电流通过信号排线里的地线返回，从而导致排线过热、烧毁的现象发生。
[0061]
以现在的设备为例，控制芯片31的信号电源域vdd为3.3v，其低电压判别电压为vil＝0.3*vdd＝0.99v，高电压判别电压vih＝0.7*vdd＝2.31v；电路电压vcc的电压范围为11.5v-14.5v。
[0062]
取r1＝12.4k，r2＝20k，r3＝10k，当地导电座320焊接不良或脱落后，gnd_sense信号的电压为：vcc/(r2 r1//r3)*(r1//r3)；当vcc为11.5v时，gnd_sense信号电压为2.49v；当vcc为14.5v，信号电压为3.14v。因此，在电路电压vcc的电压在11.5v-14.5v波动时，gnd_sense信号的电压为2.49v至3.14v，均大于控制芯片31的高电压判别标准2.31v，因此控制芯片31可以检测到这个信号为高。
[0063]
当地导电座320焊接完好未脱落时，gnd_sense信号通过地导电座320和gnd相连，其电压为gnd，即控制芯片31检测到此信号为低电平，系统正常运行。当地导电座320焊接不良或脱落时，gnd_sense信号通过第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3的设置而使控制芯片31检测到此信号为高电平，从而报警并断电。
[0064]
可见，本发明的地导电座脱落的检测方式，不改变器件本身，仅通过改变焊盘，增
加一个检测点的方式，来做到导电座脱落检测的效果，成本低廉。
[0065]
本发明中，第二电阻r2的阻值大于第一电阻r1的阻值。第二电阻r2的阻值大于第三电阻r3的阻值。第一电阻r1以及第三电阻r3分别连接在排线700和gnd之间，第二电阻r2连接在排线700和电路电压vcc之间，设置第二电阻r2的阻值大于第一电阻r1以及第三电阻r3的阻值，使得于地导电座320焊接不良或脱落时，gnd_sense信号更易满足控制芯片31高电平的判别标准，从而发出警报并断电。
[0066]
本发明中，第一电阻r1设置在控制模块30上，第二电阻r2和第三电阻r3设置在计算模块10的基板100上。第一电阻r1、第二电阻r2以及第三电阻r3分别设置于控制模块30以及基板100上，更易于排布与检测。
[0067]
本发明中，地接焊盘111大于所述孤立焊盘112，详而言之，孤立焊盘112设置于地接焊盘111的边缘，例如，地接焊盘111为边缘具有空白区的矩形焊盘，孤立焊盘112设置于该空白区。
[0068]
本实施例中，孤立焊盘112为圆形焊盘，地接焊盘111的边缘具有大于孤立焊盘112的弧形区域，孤立焊盘112置于该弧形区域内，并且孤立焊盘112与地接焊盘111之间具有非导通区，如图4所示，孤立焊盘112较佳地置于地接焊盘111的弧形区域的中心位置。
[0069]
在其它实施例中，孤立焊盘112例如为方形焊盘，地接焊盘111的边缘可具有大于孤立焊盘112的矩形区域，孤立焊盘112置于该矩形区域内，同样地，孤立焊盘112较佳地置于地接焊盘111的矩形区域的中心位置而使孤立焊盘112与地接焊盘111之间具有非导通区。
[0070]
可见，本发明中，孤立焊盘112的形状不限，可根据需要设置适宜的形状以及大小。
[0071]
本发明的另一实施例中，也可以采用gnd_sense经过上拉电阻r连接到控制芯片31的供电电压vdd，并连接到控制芯片31的一检测io上的方式。其工作原理是：当地铜座焊接完好时，gnd_sense通过地铜座连接到地上，控制芯片31的该检测io检测到电压为低，判断为焊接正常；当地铜座脱落或者焊接不良时，gnd_sense悬空，gnd_sense信号电平经过电阻r上拉到vdd；控制芯片31检测io检查到电压为高，判断为焊接异常，发出警报，并中断运行。
[0072]
本发明的再一实施例中，对于同一个铜片有多个焊盘时，可以每一个部分焊盘都预留一个gnd_sense(gnd_sense0，gnd_sense1
……
)；并且可以连接同一个检测信号或者不同的两个检测信号。
[0073]
本发明的计算模块10还包括散热片，如图2和图3所示，散热片包括第一散热片810和第二散热片820，第一散热片810和第二散热片820分别设置于基板100的两侧，以带走工作热量。本实施例中，第一散热片810设置于基板100的安装多个计算芯片200的芯片侧，第二散热片820设置于相对于芯片侧的基板侧。
[0074]
其中，第一散热片810和第二散热片820例如为一整体式鳍片散热片，或者为分散式鳍片散热片，又或者可为液冷散热结构等，本发明不以为限。整体式鳍片散热片例如为一覆盖基板100上所有计算芯片200的鳍片散热片，结构较为简单，整体设置于基板100的两侧即可，易于实施且成本低。分散式鳍片散热片例如为一个个独立的鳍片散热片，每一个独立的鳍片散热片可单独对应一个计算芯片200，或者每一个独立的鳍片散热片可对应一排或一列的计算芯片200，又或者每一个独立的鳍片散热片可单独对应一个矩阵的或一定数量的计算芯片200，因此，要覆盖基板100所有计算芯片200必须使用多个独立的鳍片散热片，
多个独立的鳍片散热片共同作业对基板100进行散热。各独立的鳍片散热片可以结构相同，也可以结构不同，例如，对应的芯片发热量较大或对应的芯片的位置的散热效能较低的独立的鳍片散热片的鳍片可以设置更密，以均衡各计算芯片200的散热效能。液冷散热结构例如可以是具有导热液冷管的导热板。
[0075]
本实施例中，第一散热片810和第二散热片820分别为一整体式鳍片散热片，两侧的第一散热片810和第二散热片820将中间夹置的基板100上的多个计算芯片200工作热量导出，避免计算芯片200超出工作温度而保证基板100的正常工作。
[0076]
第一散热片810和第二散热片820例如通过连接件400连接在基板100的两侧。详细来说，于本实施例中，第一散热片810通过连接件400固定在第二散热片820上，以将基板100夹设在第一散热片810和第二散热片820之间。如图3所示，第一散热片810具有连接通孔811，基板100设置有对应第一散热片810的连接通孔811的连接通孔160，第二散热片820设置有对应第一散热片810的连接通孔811、基板100的连接通孔160的螺纹盲孔821，连接件400穿过第一散热片810的连接通孔811以及基板100的连接通孔160，连接在第二散热片820的螺纹盲孔821上，从而将第一散热片810、基板100以及第二散热片820三者相固定。第一散热片810、基板100以及第二散热片820固定连接在一起后，不仅便于移动，而且避免相互之间出现位移对计算芯片200的性能造成影响。
[0077]
其中，连接件400包括螺钉410和弹性密封垫420，弹性密封垫420在受压时具有一定的弹性变形，从而能够对第一散热片810上的连接通孔811具有密封作用，弹性密封垫420例如为塑胶密封垫。进一步地，在螺钉410连接的位置还可以涂布密封胶，提高密封效果。另，连接件400还包括弹簧430，弹簧430具有防止螺钉410松脱的作用。
[0078]
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。