单板组件、服务器单元以及服务器的制作方法

1.本技术涉及计算机技术领域，尤其涉及一种单板组件、服务器单元以及服务器。


背景技术：

2.单板为服务器中的常用部件，其可以实现为系统主板、电源管理板、网络数据交换板等多种形式。单板上设置有连接器，单板可以通过连接器插接在其他电器元件(例如，另一块单板)上。
3.以刀片服务器为例。刀片服务器包括机框以及安装在机框上的多个“刀片”。刀片中设有横插板(单板的一种实现形式)，当刀片安装在机框上之后，刀片的横插板插接在机框的背板(单板的另一种实现形式)上。传统技术中，刀片通常仅包括一块横插板，因此，在刀片的安装过程中，仅需将一块横插板与一块背板进行对接。而随着计算机技术的发展，目前，一个刀片中可能存在多块横插板，因此，在将刀片安装至机框时，可能出现多块横插板与多块背板进行插接的情况。
4.但是，在刀片的制造过程中，不可避免地存在制造误差和安装误差。当刀片具有多块横插板时，多块横插板的制造误差和安装误差会相互累积，部分横插板可能无法与背板进行精密对接，由此会引起连接器的倒针问题。


技术实现要素：

5.本技术的一些实施方式提供了一种单板组件、服务器单元以及服务器，以下从多个方面介绍本技术，以下多个方面的实施方式和有益效果可互相参考。
6.第一方面，本技术实施方式用于提供一种单板组件，包括：基座；多块单板，多块单板均安装于基座上；多块单板中的各单板包括印刷电路板(printed circuit board，pcb)基板，pcb基板上设有沿第一方向插接的连接器以及沿第一方向延伸的导向件，导向件用于对位于同一单板上的连接器提供导向；其中，多块单板中包括第一单板，第一单板的pcb基板上设置有第一连接孔；第一单板的第一连接孔套设在基座的第一连接柱上，以使得第一单板安装在基座上；其中，第一连接孔与第一连接柱之间具有沿第二方向延伸的间隙，以使得第一单板能够相对基座沿第二方向运动，第二方向垂直于第一方向。
7.根据本技术实施方式，第一单板可以相对基座产生沿第二方向的浮动，该浮动可以补偿单板组件的存在制造/安装误差，从而实现第一单板的连接器的精密对接，避免出现倒针问题。
8.在一些实施方式中，第一单板的pcb基板上设有多个第一连接孔，基座上设有多个第一连接柱，多个第一连接孔一一对应地套设在多个第一连接柱上。
9.根据本技术实施方式，有利于将第一单板稳定地安装在基座上。
10.在一些实施方式中，第一连接柱为圆柱，第一连接孔为腰型孔。
11.在一些实施方式中，间隙沿第二方向的长度为1～4mm；或者，间隙沿第二方向的长度为连接柱的外径的0.35～0.55倍。
12.在一些实施方式中，沿第一连接柱的延伸方向，第一连接柱的一端连接于基座的第一表面上，第一连接柱的另一端与第一限位件相连；其中，第一限位件用于将第一单板的pcb基板限定在第一表面和第一限位件之间，并且，第一表面和第一限位件之间的距离大于第一单板的pcb基板的厚度。本技术实施方式有利于减少第一单板浮动过程中的阻力。
13.在一些实施方式中，第一限位件为与第一连接柱螺纹连接的螺纹紧固件。
14.在一些实施方式中，多块单板还包括第二单板，其中，第一单板的pcb基板和第二单板的pcb基板沿第一连接柱的延伸方向间隔设置。本技术实施方式有利于增加单板组件的布板面积。
15.在一些实施方式中，第一连接柱的延伸方向垂直或平行于第一方向；和/或，第一单板的pcb基板垂直于第一连接柱的延伸方向。
16.第二方面，本技术实施方式用于提供一种服务器单元，服务器单元包括本技术第一方面任一实施方式提供的单板组件。第二方面能达到的有益效果可参考本技术第一方面任一实施方式的有益效果，此处不再赘述。
17.第三方面，本技术实施方式用于提供一种服务器，包括背板组件以及插接在背板组件上的服务器单元，其中，背板组件包括本技术第一方面任一实施方式提供的单板组件；或者，服务器单元包括本技术第一方面任一实施方式提供的单板组件。第三方面能达到的有益效果可参考本技术第一方面任一实施方式的有益效果，此处不再赘述。
附图说明
18.图1为本技术实施例提供的刀片服务器的示例性结构图；
19.图2为本技术实施例提供的刀片安装方式示意图；
20.图3为本技术实施例提供的单板组件的示例性结构图；
21.图4a～图4c为本技术实施例提供的浮动单板安装方式示意图；
22.图5为本技术提供的另一种单板浮动方式示意图；
23.图6为本技术提供的又一种单板浮动方式示意图。
具体实施方式
24.以下将参考附图详细说明本技术的具体实施例。
25.本技术实施例提供了一种单板组件，用于避免多块单板同时插接时的倒针问题。本实施例中，单板组件应用于刀片服务器(或称“插框设备”)，但本技术不限于此。在其他实施例中，单板组件可以应用于机架式服务器，显示器，pc等其他电子设备，只要有多块单板对接的需求即可。
26.图1为本技术实施例提供的刀片服务器的示例性结构图。参考图1，刀片服务器包括机框以及插设在机框上的多个“刀片”。每个刀片(作为服务器单元)相当于一台独立的计算机，可以运行操作系统并具有一定的计算功能。刀片服务器中的多个刀片通过上层软件互连后，可以完成更为复杂的计算。例如，it刀片服务器可以完成复杂的网络数据交换功能。本文各图示中，x向为服务器的长度方向，y向为服务器的宽度方向，z向为服务器的厚度方向。其中，x向、y向、z向两两垂直。
27.图2为刀片安装方式示意图。参考图2，刀片包括单板组件1，单板组件1包括基座14
以及设置在基座14上的多块横插板(具体为横插板11，横插板12，横插板13)。示例性地，横插板11为刀片的系统主板，通过设置横插板11，刀片可具备独立的计算功能；横插板12为刀片的电源管理板，用于对刀片的供电电源(未示出)进行管理；横插板13为刀片的数据交换板，用于实现刀片的网络数据交换功能。
28.单板组件1安装在服务器的机框2上。机框2上设置有多块背板(具体为背板31、背板32和背板33)，单板组件1的多块横插板沿长度方向(图示x向)一一对应地插设在多块背板上(因此，x方向也称“插接方向”)。具体地，横插板11插接在背板31上，横插板12插接在背板32上，横插板13插接在背板33上。本实施例中，机框2和机框2上设置的多块背板可以合称为背板组件。另外，本实施例中，相互插接的横插板和背板形成一对单板，例如，横插板13和背板33形成一对单板。可以理解，多对单板具有相同的插接方向(均为x向，作为第一方向)。
29.背板上设置有各类通信接口，例如，pcie接口，vga接口、冗余电源接口等。刀片的各横插板插接在背板上之后，刀片可经由背板上的通信接口实现与外部设备的通信连接。例如，通过pcie接口实现与其他刀片或上位机的通信连接，或者，通过vga接口实现与显示器的通信连接等。
30.接下来以横插板11和背板31为例，示例性地介绍单板的结构。参考图2，横插板11包括pcb基板111，pcb基板111上设有连接器112，连接器112具有插孔；背板31包括pcb基板311，pcb基板311上设有连接器312，连接器312具有插针。连接器312的插针可以沿插接方向插入连接器112的插孔，从而使得横插板11插接在背板31上。
31.以横插板11和背板31为例，示例性地介绍一对单板的插接过程。首先，通过基座14上的拉手141沿插接方向推动基座14(因此，基座14又被称作“拉手条”)。当基座14被推动时，可带动横插板11向背板31的方向移动。可选地，基座14上设有沿插接方向延伸的导向条142，机框2设有与导向条142相对应导槽21。在导向条142/导槽21的导向作用下，可以将基座14的移动方向限制在插接方向，从而可以为连接器的插接过程提供导向。本实施例中，将导向条142/导槽21结构称为一级导向结构。
32.当横插板11移动到接近背板31的位置时，背板31上的导销313可以插入横插板11上的导套113(作为导向件)中。导销313和导套113均沿插接方向延伸，用于进一步为连接器的插接过程提供导向。本实施例中，将导销313/导套113结构称为二级导向结构。继续推动基座14，在导销313/导套113结构的导向作用下，连接器312的插针可以插入连接器112的插孔，以使得横插板13插接在背板33上。
33.另外两对单板(即横插板12与背板32，横插板13与背板33)插接过程可以参考横插板11与背板31的插接过程，不作赘述。
34.随着计算机技术的发展，连接器速率越来越高，连接器容差能力越来越小，插接深度的精准度(demating)要求也越来越高。而在单板组件1的制作过程中，不可避免地存在制造误差和安装误差。当单板组件1具有多块横插板时，多块横插板的制造误差和安装误差会相互累积。这样，在单板组件1的安装过程中(即刀片的安装过程中)，部分横插板可能无法与背板进行精密对接，由此会引起连接器倒针问题。
35.为此，本实施例中，单板组件1的多块横插板中至少包括一块与基座14浮动连接的浮动横插板。浮动横插板可以相对基座14产生沿宽度方向(图示y向，作为第二方向)的位移。这样，在横插板的插接过程中，浮动横插板可以通过该位移来补偿单板组件1的制造/安
装误差，从而避免连接器出现倒针问题。
36.本实施例中，将横插板13设置为浮动横插板(作为第一单板)，但本技术不限于此。在其他实施例中，可以将横插板11、横插板12和横插板13中的一者或多者设置为浮动横插板。
37.图3为本实施例提供的单板组件1的示例性结构图。参考图3，横插板11和横插板12固定安装在基座14的底板143上。例如，采用压铆方式将横插板11和横插板12的pcb基板固定在底板143上。
38.横插板13通过支架40安装在基座14上。支架40包括底架41以及设置在底架41上的多根支柱42。支架40的底架41固定在基座14的底板143上(例如，通过螺纹紧固件固定在底板143上)。支柱42沿厚度方向(图示z向，作为第三方向)延伸。横插板13通过支柱42的上端安装在支架40上(从而安装在基座14上)。
39.图4a～图4c示出了横插板13与支柱42的示例性连接结构。其中，图4a为连接结构的爆炸视图，图4b为连接结构的俯视图(拆去螺钉)，图4c为连接结构的剖视图。参考图4a，支柱42的上端为台阶轴结构。其中，台阶轴的上端为小径端，下端为大径端。台阶轴的小径端形成用于连接横插板13的连接柱421，台阶轴的台阶面422形成用于支撑横插板13的支撑面(作为第一表面)。
40.横插板13的pcb基板131上开设有连接孔131a，横插板13的连接孔131a套设在连接柱421上，以使得横插板13连接在支架40上。可以理解，当pcb基板131安装在连接柱421上之后，pcb基板131所在平面与连接柱421的延伸方向(即z向)垂直。
41.参考图4b，pcb基板131上的连接孔131a为腰型孔。其中，连接孔131a的长度l大于连接柱421的直径d。这样，沿宽度方向(图示y向)，连接孔131a与连接柱421之间存在间隙a，从而，横插板13可以相对连接柱421(以及基座14)产生沿宽度方向的位移，该位移可以补偿单板组件1的制造/安装误差。
42.具体而言，参考图4b并结合参考图2，在单板组件1的安装过程中，如果由于制造/安装误差的存在，使得横插板13的连接器132和背板33的连接器332无法沿插接方向精准对齐时，可沿宽度方向调整横插板13的位置，使得连接器132与连接器332相互对齐。可选地，在横插板13的位置调整过程中，可首先使横插板13的导套133与背板33的导销333沿插接方向对齐。在导套133与导销333对齐之后，可使得连接器132与连接器332相互对齐。之后，在导销333/导套133的导向作用下，实现连接器132与连接器332的精密对接，以避免连接器出现倒针问题。
43.可选地，参考图4b，间隙a的尺寸为1～4mm(例如，2.3mm)；或者，间隙a的尺寸为连接柱421直径d的0.35～0.55倍(例如，0.46倍)。间隙a的上述尺寸在满足制造/安装误差补偿的同时，还可以简化横插板13的位置调整过程。这里，间隙a的尺寸为连接孔131a的长度l与连接柱421直径d的差值。也就是说，当连接柱421的两侧均存在间隙时(分别为间隙a1和间隙a2)，间隙a的尺寸为间隙a1和间隙a2的尺寸之和。
44.可选地，腰型孔的宽度w略大于连接柱421的直径d，以达到减小横插板13在位置调整时的阻力的目的。例如，宽度w与直径d的差值为0.5mm。
45.本实施例中，连接孔131a的长度方向为y向，以实现横插板13在y方向上的浮动，但本技术不限于此。例如，在另一个实施例中，连接孔131a的长度方向为x向，以实现横插板13
在x方向上的浮动。
46.参考图4a和图4c，连接柱421的上端与限位件50相连。限位件50用于将横插板13的pcb基板131限制在台阶面422与限位件50之间，从而使横插板13可靠地连接在支柱42上。可选地，参考图4c，限位件50与台阶面422之间的距离h大于横插板13的pcb基板131的厚度t，以达到进一步减小横插板13在位置调整时的阻力的目的。例如，距离h与厚度t的差值为0.5mm。
47.本实施例中，限位件50为螺钉(作为螺纹紧固件)。连接柱421上开设有内螺纹，螺钉上的外螺纹通过该内螺纹与连接柱421旋合。螺钉头部51的直径大于连接孔131a的宽度w，从而可以将横插板13的pcb基板131限制在螺钉头部与台阶面422之间。由于螺钉为标准件，因此，将螺钉作为限位件50时可以降低单板组件1的制作成本。但本技术不限于此，在其他实施例中，可以采用其他结构作为限位件，例如，采用沿宽度方向插接在连接柱421上的销轴作为限位件。
48.参考图4a，本实施例中，连接柱421为圆柱，连接孔131a为腰型孔，但本技术不限于此。在其他实施例中，连接柱421和连接孔131a可以设置为其他形状，例如，连接柱421可以是方柱，连接孔131a可以是矩形孔，只要连接柱421和连接孔131a之间具有沿宽度方向的间隙即可。
49.结合地参考图3和图4a，本实施例中，连接柱421(图3中支柱42的一部分)和连接孔131a的数量分别为6个，6个连接孔131a一一对应地套设在6个连接柱421上。该设置有利于将横插板13稳定地连接在支架40上，但本技术不限于此。在其他实施例中，连接柱421/连接孔131a的数量可以为其他数量，例如，1个，3个等。
50.参考图3，本实施例中，各横插板的pcb基板相互平行(均平行于基板的底板143)。由于横插板13支撑于支柱42的上端，因此，横插板13的pcb基板131与其他横插板的pcb基板位于不同的平面内。也就是说，沿支柱42的延伸方向(即连接柱421的延伸方向，图示z向)，横插板13的pcb基板131与横插板11的pcb基板111间隔设置，这样，横插板13的pcb基板131与横插板11的pcb基板111可以位于不同高度的空间内，从而可以增加刀片的布板面积。可选地，横插板13的连接器132设于其pcb基板131的下表面，从而可使得单板组件1的结构设计更为紧凑。
51.本实施例中，支柱42的延伸方向为厚度方向(图示z向)，这样，pcb基板131所在平面平行于插接方向，但本技术不限于此。例如，在其他实施例中，支柱42的延伸方向为插接方向(图示x向)，这样，pcb基板131所在平面垂直于插接方向(即pcb基板131面向背板33设置)。
52.以上介绍了本实施例提供单板组件、刀片和服务器的示例性结构，但本技术不限于此，本领域技术人员可以进行其他变形。
53.例如，本实施例中，相互插接的一对单板中，采用背板固定，横插板浮动的方式，但本技术不限于此。在其他实施例中，也可以采用背板浮动，横插板固定的方式。例如，背板的pcb基板上设有腰型孔，机框上设有连接柱，背板的腰型孔套设在机框的连接柱上，以实现背板与机框的浮动连接。
54.另外，不同的单板对中，浮动单板可以各不相同。例如，横插板11和背板31组成的单板对中，可以将横插板11作为浮动单板，将背板31作为固定单板；在横插板12和背板32组
成的单板对中，可以将背板32作为浮动单板，将横插板12作为固定单板。通过各单板的灵活配置，可以提高产品的适应性和竞争力。
55.又如，本实施例中，单板的浮动方向主要为一个方向(即y向)，但本技术不限于此。在其他实施例中，单板可以在两个方向或三个方向上实现浮动。例如，在另一个实施例中，腰型孔在宽度方向和长度方向上与连接柱之间均具有间隙a，这样，单板可以实现宽度和长度两个方向上的浮动。
56.又如，本实施例中，支架与基座为固定连接，但本技术不限于此。在其他实施例中，支架可以与基座浮动连接。例如，支架的底架上设有腰型孔，基座的底板上设置有连接柱，支架的腰型孔套设在基座的连接柱上，以实现支架与基座的浮动连接。该实施例中，通过支架的浮动量，也可以对单板组件的制造/安装误差进行补偿。
57.与其他对单板组件的制造误差进行补偿的方式相比较，本实施例具有不影响单板利用率，不改变单板布局，结构简单的优点。以下与单板组件的另外两种误差补偿方式进行分别地对比。
58.图5示出了第一种方式。具体地，图5提供了一种固定组件，包括固定支架、固定板、支撑物和弹性物。固定支架与支撑物相连接，弹性物设于固定支架和支撑物之间，浮动连接器通过固定板固定在固定组件上。该方式可以解决加工误差导致的浮动连接器接触不良的问题。但是，该方案中，提升的是连接器本身的导向能力，占单板面积大，单板布局可利用率低。
59.相对于该方式，本技术实施例通过在单板的pcb基板上设置腰型孔来实现单板的浮动，占用单板面积显著减小，不影响单板的利用率。
60.图6示出了第二种方式。具体地，图6提供了一种计算机设备，包括第一单板、第二单板、浮动组件和拉手条。浮动组件包括滑动模块和固定座，第一单板固定在滑动模块上，滑动模块与固定座滑动连接，固定座固定在拉手条上。第一单板上设有第一连接器，第二单板上设有第二连接器，第一单板和第二单板通过第一连接器和第二连接器进行对接。当第一连接器和第二连接器出现错位时，第一单板随滑动模块朝减少对接错位的第一方向滑动以完成对接，可防止连接器强行对接出现的倒针问题。该方式中，基于额外的浮动机构来实现连接器的浮动对位，浮动机构结构复杂，装配困难，成本较高。
61.相对于该方式，本技术实施例通过在单板的pcb基板上设置腰型孔来实现单板的浮动，不改变单板的连接器布局，不增加额外的浮动机构，可以显著降低制造成本。