Anordnung zur Festlegung wenigstens einer Erweiterungskarte und Serversystem

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Festlegung

wenigstens einer Erweiterungskarte an oder in einem

Servermodul mit einem halboffenen Chassis. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Serversystem umfassend ein

Trägerchassis zur Aufnahme einer Mehrzahl von Modulen mit halboffenem Chassis.

Aus dem Stand der Technik sind viele Anordnungen zur

Festlegung von Erweiterungskarten bekannt. Insbesondere ist es bekannt, Erweiterungskarten gemäß unterschiedlichen

Formfaktoren und Anschlüssen, wie beispielsweise gemäß der Industry Standard Architecture (ISA), dem Vesa Local (VL) Bus, dem Peripheral Component Interconnect (PCI) bzw. dem PCI-Express (PCIe) Standard, mit entsprechenden

Steckverbindern einer Systemplatine eines Personal-Computers elektrisch zu verbinden und mittels eines Slotwinkels an einem Slotfeld des Computers mechanisch zu befestigen.

Um die Rechendichte von Computersystemen weiter zu erhöhen, sind weitere Bauformen für Computersysteme, insbesondere Serversysteme, aus dem Stand der Technik bekannt.

Beispielsweise sind aus dem Stand der Technik Servermodule mit einem halboffenen Chassis bekannt, die in entsprechende Aufnahmeöffnungen eines Trägerchassis eingeführt werden können. Wegen ihres teilweise offenen Gehäuses werden solche Systeme auf Englisch auch als „Skinless Server" bezeichnet. Aufgrund der hohen Komponentendichte ist es bei derartigen Serversystemen gar nicht oder nur im beschränkten Umfang möglich, Erweiterungskarten aufzunehmen. Insbesondere können diese nicht direkt, das heißt senkrecht, auf eine

Systemplatine des Servermoduls gesteckt werden, weil hierzu der zur Verfügung stehende Bauraum nicht ausreicht. Sofern dennoch eine Montage einzelner, besonders kleiner oder versetzt angeordneter Erweiterungskarten vorgesehen ist, erfordert deren Festlegung an dem Servermodul regelmäßig erheblichen Aufwand.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine

Befestigungsanordnung für ein Servermodule mit einem

halboffenen Chassis zu beschreiben, die eine besonders einfache und flexible Festlegung von einer oder mehrerer Erweiterungskarten gestatten. Bevorzugt soll sich die

Anordnung zur werkzeugfreien Montage eignen.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Anordnung zur Festlegung einer Erweiterungskarte offenbart. Die

Anordnung weist ein halboffenes Chassis zur Aufnahme einer ersten Leiterplatte eines Servermoduls mit wenigstens einem ersten Steckverbinder auf. Die Anordnung weist des Weiteren eine Trägerkomponente zur Aufnahme wenigstens einer

Erweiterungskarte auf, wobei die Trägerkomponente wenigstens einen Befestigungspunkt zur lösbaren und drehbaren Aufnahme der Trägerkomponente an dem halboffenen Chassis und

wenigstens eine erste Auflagefläche zur Abstützung der

Trägerkomponente an einer zweiten Auflagefläche des

halboffenen Chassis aufweist. Der Befestigungspunkt und die erste Auflagefläche sind im Bereich gegenüberliegender Enden der Trägerkomponente angeordnet. Die Anordnung weist des Weiteren wenigstens eine an der Trägerkomponente befestigte zweite Leiterplatte mit wenigstens einem ersten

Gegensteckverbinder zur elektrischen Kontaktierung des ersten Steckverbinders und wenigstens einem zweiten Steckverbinder zur elektrischen Kontaktierung eines zweiten

Gegensteckverbinders einer Erweiterungskarte auf. Dabei ist der erste Gegensteckverbinder im Bereich des Endes der

Trägerkomponente angeordnet, in dem sich die erste

Auflagefläche befindet, so dass die zweite Leiterplatte durch Aufnahme und Verschwenken der Trägerkomponente um den

Befestigungspunkt in Richtung der zweiten Auflagefläche elektrisch mit der ersten Leiterplatte verbunden wird.

Die Anordnung gemäß dem ersten Aspekt kombiniert eine

mechanische Trägerkomponente, die durch einseitiges Ansetzen an einem Befestigungspunkt und Verschwenken um eine dort angeordnete drehbare Aufnahme auf einfache Weise an oder in einem halboffenen Chassis festgelegt werden kann. Dabei wird über die zweite Leiterplatte zugleich eine elektrische

Verbindung zwischen einer aufzunehmenden Erweiterungskarte und einer Leiterplatte eines halboffenen Chassis hergestellt, so dass elektrischer und mechanischer Anschluss in einem Arbeitsgang erfolgen können. In Verbindung mit der Aufnahme des halboffenen Chassis des Servermoduls in einem

Trägerchassis kann in den meisten Fällen auf eine weitere Befestigung der Erweiterungskarte, der Trägerkomponente oder der zweiten Leiterplatte verzichtet werden, so dass eine werkzeugfreie Montage grundsätzlich möglich ist.

In wenigstens einer Ausgestaltung ist die lösbare und

drehbare Aufnahme durch eine in einem Aufnahmeschuh

angeordnete Drehachse verwirklicht. Eine derartige Anordnung ist einfach herzustellen und ermöglicht eine mechanisch sichere Befestigung der Trägerkomponente an oder in dem halboffenen Chassis.

Für den ersten Steckverbinder und Gegensteckverbinder eignen sich insbesondere Kartenrandstecker bzw. Goldfingerkontakte. Der zweite Steckverbinder eignet sich insbesondere zur

Aufnahme von Erweiterungskarten gemäß dem PCIe-Standard .

In wenigstens einer Ausgestaltung weist die zweite

Leiterplatte wenigstens einen dritten Steckverbinder zur Kontaktierung eines dritten Gegensteckverbinders einer dritten Leiterplatte zur Stromversorgung der wenigstens einen Erweiterungskarte unabhängig von der ersten Leiterplatte auf. Beispielsweise kann die zweite Leiterplatte direkt eine sogenannte Backplane oder Midplane eines Trägerchassis für das Servermodul kontaktieren, um Erweiterungskarten mit einer hohen Leistungsaufnahme unabhängig von dem Servermodul mit einer Betriebsspannung zu versorgen. Optional kann die Trägerkomponente im Bereich der ersten Auflagefläche in dem verschwenkten Zustand durch eine

Schraube an dem halboffenen Chassis gesichert werden.

Die beschriebene Anordnung eignet sich sowohl zur Festlegung von externen Erweiterungskarten zumindest teilweise außerhalb des halboffenen Chassis als auch zur Aufnahme von internen Erweiterungskarten im Inneren eines halboffenen Chassis.

Insbesondere im Fall von externen Erweiterungskarten kann die Trägerkomponente selbst als halboffenes, insbesondere U- förmiges, Erweiterungschassis ausgestaltet werden, das die wenigstens eine Erweiterungskarte zumindest teilweise umgibt. Durch diese Anordnung ist die Erweiterung eines Servermoduls auf benachbarte Aufnahmepositionen eines Trägerchassis möglich, wobei die halboffene Bauweise des Servermoduls die mechanische und elektrische Festlegung der Erweiterungskarte in einem Chassis des Erweiterungsmoduls gestattet.

Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein Serversystem beschrieben, das ein Trägerchassis zur Aufnahme einer Mehrzahl von

Modulen, insbesondere Servermodule und Erweiterungsmodule, aufweist. Das Serversystem weist eine in dem Trägerchassis aufgenommene Leiterplatte zur elektrischen Kontaktierung der Mehrzahl von Modulen, wenigstens ein in dem Trägerchassis aufgenommenes Servermodul mit einem ersten halboffenen

Chassis und wenigstens ein in dem Trägerchassis aufgenommenes Erweiterungsmodul mit einem zweiten halboffenen Chassis auf. Dabei ist in dem Erweiterungsmodul wenigstens eine

Erweiterungskarte für das Servermodul angeordnet, wobei das zweite halboffene Chassis des Erweiterungsmoduls

verschwenkbar an dem ersten halboffenen Chassis des

Servermoduls festgelegt ist.

Das genannte Serversystem erlaubt eine einfache elektrische und mechanische Festlegung eines Erweiterungsmoduls an einem Servermodul .

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Patentansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung

unterschiedlicher Ausführungsbeispiele angegeben.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die

Figuren 1 bis 5 anhand zweier Ausführungsbeispiele im Detail beschrieben. In den Figuren zeigen:

Figur 1 ein Servermodul mit einem halboffenen Chassis, Figuren 2 und 3 die Montage eines Erweiterungsmoduls für externe Erweiterungskarten gemäß einem ersten

Ausführungsbeispiel und

Figuren 4 und 5 die Demontage einer internen

Erweiterungskarte gemäß einem zweiten

Ausführungsbeispiel . Figur 1 zeigt ein Servermodul 1, das zur Aufnahme in einem in den Figuren nicht dargestellten Trägerchassis geeignet ist. Das Servermodul 1 weist ein halboffenes Chassis 2 aus

Stahlblech oder einem anderen geeigneten Material auf. Im Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem halboffenen

Chassis 2 um ein im Wesentlichen U-förmiges Blechteil. Das Chassis 2 umgibt in dem Servermodul 1 aufgenommene

Komponenten mittels einer in der Figur 1 verdeckten Bodenwand und zwei gegenüberliegenden Seitenwänden 3. Nach oben sowie in Richtung einer Vorderseite 4 sowie einer Rückseite 5 ist das Chassis 2 dagegen weitgehend frei zugänglich. Eine elektrische Schirmung in diesen Bereichen wird teilweise durch eine Anordnung des Servermoduls 1 in einem

Trägerchassis und teilweise durch ein Einsetzen weiterer Komponenten und Module in das Chassis 2 oder benachbarter Aufnahmeplätze des Trägerchassis sichergestellt.

Solche Systeme werden im englischen Sprachgebrauch auch als „Skinless Server" bezeichnet, da das Servermodul 1 selbst nur ein unvollständiges Gehäuse aufweist. In der vorliegenden Anmeldung wird dabei jedes Chassis als halboffen bezeichnet, das keine vollständige elektrische Schirmung ermöglicht beziehungsweise Öffnungen aufweist, die eine direkte Kontaktierung von innerhalb des Chassis angeordneter

Leiterplatten oder sonstiger Komponenten ermöglichen.

Das Servermodul 1 gemäß Figur 1 weist verschiedene

Komponenten eines Servercomputers auf. In der Darstellung gemäß Figur 1 sind zwei Kühlvorrichtungen 6 für darunter angeordnete Prozessoren, insgesamt sechzehn Speichermodule 7 sowie weitere, auf einer ersten Leiterplatte 8 angeordnete Systemkomponenten zu erkennen. Entsprechend wird die erste Leiterplatte 8 auch als Systemplatine oder Mainboard

bezeichnet. Auf der ersten Leiterplatte 8 sind des Weiteren von außerhalb des Chassis 2 zugängliche Anschlüsse 9 zum Anschluss des Servermoduls 1 an externe Vorrichtungen, insbesondere Netzwerkswitches und ähnliche

Kommunikationseinrichtungen, angeordnet. Des Weiteren ist auf der Leiterplatte 8 ein Modulanschluss 10 angeordnet, der zum Verbinden des Servermoduls 1 mit einer Midplane des

Trägerchassis dient. Über den Modulanschluss 10 wird unter anderem eine Betriebsspannung für das Servermodul 1

bereitgestellt.

In der Figur 1 ist des Weiteren zu erkennen, dass in einem vorderen Bereich des halboffenen Chassis 2 zwei

Trägerkomponenten 11 angeordnet sind. Jede der

Trägerkomponenten 11 ist mit einer internen Erweiterungskarte 12 bestückt. Das Einsetzen beziehungsweise Herausnehmen der internen Erweiterungskarten 12 mittels der Trägerkomponenten 11 wird anhand der Figuren 4 und 5 im Detail beschrieben. In der Figur 1 sind schließlich Befestigungspunkte zur

Aufnahme eines in der Figur 1 nicht dargestellten, externen Erweiterungsmoduls zu erkennen. Hierzu dient eine zwischen den Seitenwänden 3 des Chassis 2 verschraubte Metallstange 13, die eine Drehachse 14 zur Aufnahme des Erweiterungsmoduls bildet. Des Weiteren sind im vorderen Bereich des Chassis 2 zwei Blechlaschen nach Innen aus den Seitenwänden 3

herausgebogen, die als Auflagefläche 15 für das

Erweiterungsmodul dienen. Die Montage des Erweiterungsmoduls ist nachfolgend anhand der Figuren 2 und 3 beschrieben.

Figur 2 zeigt das Servermodul 1 gemäß Figur 1 mit dem daran angesetzten Erweiterungsmoduls 16. Auch das Erweiterungsmodul 16 weist ein halboffenes Chassis 17 auf. Das halboffene

Chassis 17 ist ebenfalls als ein im Wesentlichen U-förmiges Stahlblechteil ausgestaltet. Dabei weist das Chassis 17 an seiner Unterseite 19 drei Öffnungen 18 auf, die wie später beschrieben unter anderem zur elektrischen Kontaktierung von Komponenten des Servermoduls 1 dienen.

Das halboffene Chassis 17 des Erweiterungsmoduls 16 weist an der Vorderseite 4 eine Abschirmblende 20 auf, die es nach vorne abschließt. Zur Kühlung der in dem Chassis 17

angeordneten Komponenten ist in die Abschirmblende 20 eine Vielzahl von Belüftungsöffnungen 21 eingebracht.

An zwei Seitenwänden 22 des Chassis 17 ist mittels Schrauben jeweils eine zweite Leiterplatte 23 befestigt. Auf den zweiten Leiterplatten 23 sind verschiedene Steckverbinder angeordnet. Insbesondere weist jede der Leiterplatten 23 im hinteren Bereich einen Modulanschluss 24 zum Verbinden der Leiterplatten 23 mit einer Midplane eines Trägerchassis zur Stromversorgung auf. Des Weiteren ist ein

Stromversorgungsanschluss 25 sowie ein Steckverbinder 26 auf jeder der Leiterplatte 23 angeordnet. Die Steckverbinder 26 sind als PCIe-Anschlüsse ausgeführt und dienen zur

elektrischen und mechanischen Aufnahme von in der Figur 2 nicht dargestellten, externen Erweiterungskarten in dem

Erweiterungsmodul 16. Beispielsweise können in dem

Erweiterungsmodul 16 zwei besonders leistungsfähigen

Erweiterungskarten, wie insbesondere so genannten High- Performance-Computing-Karten beziehungsweise Grafik- oder Array-Coprozessor-Karten, aufgenommen und über die

Stromversorgungsanschlüsse 25 unabhängig von dem Servermodul

1 mit einer Betriebsspannung versorgt werden.

Um eine Datenverbindung zwischen den in den Steckverbindern

26 aufgenommenen Erweiterungskarten und dem Servermodul 1 herzustellen, ragen die Leiterplatte 23 durch jeweils eine der Öffnungen 18 nach unten über das halboffene Chassis 17 hinaus. Am unteren Ende der Leiterplatte 23 sind so genannte Goldfingerkontakte vorgesehen, die zusammen einen

Gegensteckverbinder 27 zum Einstecken in einen in der Figur 2 verdeckten Steckverbinder der ersten Leiterplatte 8 des

Servermoduls 1 bilden. Neben den eigentlichen elektrischen Anschlüssen weist der Gegensteckverbinder 27 eine als Schlitz ausgeführte Kodierung 28 auf, die eine korrekte

Positionierung der einzelnen Kontakte sicherstellt.

Der Gegensteckverbinder 27 befindet sich in relativ großem räumlichen Abstand von der durch die Metallstange 13

gebildeten Drehachse 14. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass beim Verschwenken des Erweiterungsmoduls 16 gegenüber dem Servermodul 1 der Gegensteckverbinder 27 mit einem sehr kleinen Winkel in den entsprechenden Steckverbinder in Form eines Platinenseitensteckers der ersten Leiterplatte 8 eintaucht. Dieser Winkel ist so klein, dass er im Bereich der Toleranzen des Platinenseitensteckers liegt. Dementsprechend können die zweiten Leiterplatten 23 durch Ansetzen von am hinteren Ende des halboffenen Chassis 17 des Erweiterungsmoduls 16 angeordneten Aufnahmeschuhen 29 an die Metallstange 13 und nachfolgendes Drehen des

Erweiterungsmoduls 16 um die Drehachse 14 mit der ersten Leiterplatte 8 des Servermoduls 1 verbunden werden.

Im vollständig verschwenkten Zustand berühren sich dabei Auflageflächen des Chassis 17 des Erweiterungsmoduls mit den Auflageflächen 15 des Chassis 2 des Servermoduls 1. Dieser Zustand ist in der Figur 3 dargestellt.

In den Figur 3 ist des Weiteren zu erkennen, dass in dem halboffenen Chassis 17 des Erweiterungsmoduls 16 zusätzliche zwei Befestigungselemente 30 angeordnet sind, die zur

mechanischen sicheren Festlegung von in den Steckverbindern 26 aufgenommenen Erweiterungskarten dienen. Im

Ausführungsbeispiel ist das Erweiterungsmodul 16 zur Aufnahme von zwei zueinander verdreht angeordneter Erweiterungskarten eingerichtet. Insbesondere dient die Leiterplatte 23 an der linken Seitenwand 22 zur Aufnahme einer Erweiterungskarte mit einer Leiterplatte, deren Komponenten auf der Unterseite angeordnet sind. Umgekehrt dient die Leiterplatte 23, die an der rechten Seitenwand 22 festgelegt ist, zur Aufnahme einer Erweiterungskarte in umgekehrter Orientierung, das heißt mit den darauf angeordneten Komponenten an der Oberseite.

Obwohl dies in der Figur 3 nicht dargestellt ist, können die Erweiterungskarten schon vor Ansetzen und Verschwenken des Erweiterungsmoduls 16 in die Steckverbinder 26 aufgenommen werden. Somit ist es möglich, ein vorkonfektioniertes

Erweiterungsmodul 16 mitsamt darin aufgenommenen

Erweiterungskarten durch gewinkeltes Ansetzen an dem

Servermodul 1 und Verschwenken des Erweiterungsmoduls 16 in eine zu dem Servermodul 1 parallele Lage zu verbinden. In den Figuren 4 und 5 ist der Ausbau einer der

Trägerkomponenten 11 mit einer daran festgelegten internen Erweiterungskarte 12 dargestellt. Die in den Figuren 1, 4 und 5 ersichtliche Anordnungen 31 zur Festlegung der internen Erweiterungskarten 12 stellen dabei ein weiteres

Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar.

Jede der Anordnungen 31 zur Festlegung einer der internen Erweiterungskarten 12 umfasst neben der Trägerkomponente 11 eine daran befestigte, dritte Leiterplatte 32. Die

Trägerkomponenten 11 sind im Ausführungsbeispiel als in Form eines Metallwinkels mit nach Außen abstehende Metalllaschen ausgeführt, die auf den Seitenwänden 3 des halboffenen

Chassis 2 aufliegen. Die dritte Leiterplatte 32 ist an zwei weiteren Metalllaschen der Trägerkomponente 11 verschraubt. Eine erste Schraubverbindung wird mittels einer gewöhnlichen Schraube hergestellt. Eine zweite Schraubverbindung wird mittels eines hervorstehenden Gewindebolzens 33 hergestellt. Der hervorstehende Gewindebolzen 33 hat einen Bolzenkopf mit einer umlaufenden Nut zur drehbar gelagerten Aufnahme in einem korrespondierenden Aufnahmeschuh 34 der Seitenwand 3. Mittels des Gewindebolzens 33 kann die Trägerkomponente 11 mit der daran befestigten dritten Leiterplatte 32 und der in einem Steckverbinder der Leiterplatte 32 aufgenommenen internen Erweiterungskarte 12 wie in der Figur 4 dargestellt aus dem Servermodul 1 heraus geklappt werden. Nachfolgend kann die Trägerkomponente 11 wie in der Figur 5 dargestellt, durch Lösen des Gewindebolzens 33 aus dem Aufnahmeschuh 34 herausgenommen werden.

Auch bei den Anordnungen 31 zur Festlegung der internen

Erweiterungskarten 12 gemäß den Figuren 4 und 5 wurde der Abstand zwischen dem als Drehachse dienenden Gewindebolzen 33 und einem Gegensteckverbinder 35 in Form von

Goldfingerkontakten möglichst groß gewählt. Auf diese Weise erfolgt die Herstellung beziehungsweise Trennung der

elektrischen Verbindung zwischen den Goldfingerkontakten der dritten Leiterplatte 32 und einem korrespondierenden

Steckverbinder der ersten Leiterplatte 8 beinahe senkrecht zur ersten Leiterplatte 8. Des Weiteren sind auch die zwei internen Erweiterungskarten 12 der linken beziehungsweise rechten Befestigungsanordnung 31 zueinander verdreht

aufgenommen, so dass bei einer Erweiterungskarte 12 die

Bestückungsseite nach oben, das heißt in dieselbe Richtung wie die Bestückungsseite der ersten Leiterplatte 8, weist und bei der anderen Erweiterungskarte 12 in die entgegengesetzte Richtung nach unten weist. Auf diese Weise ist eine

Befestigung von standardkonformen internen Erweiterungskarten 12 mittels Slotwinkeln 36 an den diesbezüglich weitgehend spiegelsymmetrisch ausgeführten Trägerkomponenten 11 möglich. Die unterschiedlichen Merkmale der beschriebenen

Ausführungsbeispiele können in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden, um den jeweils angegebenen Vorteil zu erzielen. Insbesondere wäre auch die Befestigung der

Trägerkomponenten 11 an einer durchgehenden Metallstange des ersten halboffenen Chassis 2 möglich. Umgekehrt könnten an dem zweiten halboffenen Chassis 17 Gewindebolzen zum

Festlegen an entsprechenden Aufnahmeschuhen des ersten halboffenen Chassis 2 vorgesehen werden. Des Weiteren sind neben den beschriebenen PCIe-Steckverbindern sowie den

Goldfinger- bzw. Platinenrandsteckern auch andere geeignete Steckverbinder möglich. Bezugs zeichenliste

1 Servermodul

2 halboffener Chassis (des Servermoduls)

3 Seitenwand (des Servermoduls)

4 Vorderseite

5 Rückseite

6 Kühlvorrichtung

7 Speichermodul

8 (erste) Leiterplatte

9 Anschluss

10 Modulanschluss (des Servermoduls)

11 Trägerkomponente (für interne Erweiterungskarte)

12 (interne) Erweiterungskarte

13 Metallstange

14 Drehachse

15 Auflagefläche

16 Erweiterungsmodul

17 halboffenes Chassis (des Erweiterungsmoduls)

18 Öffnung

19 Unterseite

20 Abschirmblech

21 Belüftungsöffnung

22 Seitenwand (des Erweiterungsmoduls)

23 (zweite) Leiterplatte

24 Modulanschluss (des Erweiterungsmoduls)

25 Stromversorgungsanschluss

26 Steckverbinder

27 Gegensteckverbinder (der zweiten Leiterplatte)

28 Kodierung

29 Aufnahmeschuh (des Erweiterungsmoduls)

30 Befestigungselement Anordnung

(dritte) Leiterplatte

Gewindebolzen

Aufnahmeschuh (des Servermoduls)

Gegensteckverbinder (der dritten Leiterplatte) Slotwinkel