CN104951001A - 垂直布置在衬底上的模块的安装结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种垂直布置在衬底上的模块的安装结构。一种电子设备，包括：衬底，其具有形成在主面上的连接器；和模块，其具有可分离地连接到衬底的连接器的端子。模块包括延伸部，该延伸部在安装方向上在端子下方突出。衬底包括旁通部，该旁通部在模块连接到衬底时使延伸部旁通。旁通部是形成在衬底中的切口或凹部。延伸部容纳多个在安装方向上排列的部件。延伸部从模块的下端延伸了第一尺寸和第二尺寸之间的差值，该第一尺寸与每一个部件的尺寸的多倍对应，该第二尺寸的范围从模块的上端到端子的端部。

Description

垂直布置在衬底上的模块的安装结构

技术领域

本发明涉及一种用于电子设备中的垂直布置在衬底上的模块的安装结构。

本申请要求日本专利申请No.2014-66425的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

背景技术

近年来，电子设备已经设计成使得制造商能够通过使模块经由连接器连接到衬底来轻易地增加功能，或者通过从衬底抽出模块来轻易地减除功能。例如，能够使用配备有CPU、存储器、硬盘驱动器、网卡等的各种类型的模块。优选地，电子设备在尺寸上进一步减小或在集成部件的密度上进一步增加。

专利文献文件1公开了一种用于在主板上的子板的错误安装防止结构。通过使用在与子板的芯片对应的位置处在主板伸长孔中形成的切口，子板垂直地附接到在主板中形成的伸长孔。专利文献文件2公开了一种电子电路设备，其中，两对电子电路中的每一个都通过将电子部件安装在绝缘衬底上而形成。旨在通过结合绝缘衬底使得形成在一个绝缘衬底上的电子部件能够与形成在另一绝缘衬底上的贯通切口部分地接合，从而实现减小封装电子电路设备的壳体的尺寸。专利文献文件3公开了一种用于中平面衬底的错误插入防止结构。专利文献文件4公开了一种垂直布置在母衬底上的子衬底的安装结构。旨在减少用于安装连接器的多余空间使得子衬底能够与形成在母衬底上的切口接合。

前述电子设备存在的缺陷是由于壳体尺寸而限制了垂直布置在衬底上的模块的高度。具体地，当多个部件在高度方向上排列且安装在经由连接器连接到衬底的模块上时，难以确保模块安装面的足够高度。专利文献文件1、2和4公开的技术不能应用到经由连接器垂直布置在衬底上的模块。因此，使用这些技术难以确保模块安装面的足够高度。

为了克服由于模块安装面的高度不足而带来的缺陷，需要尽可能增加布置在衬底上的模块的数目或者尽可能地增加模块的高度。然而，这可能增加电子设备的尺寸。

引用列表

专利文献文件

专利文献文件1：日本实用新型申请公开No.H1-60572

专利文献文件2：日本实用新型申请公开No.S62-128691

专利文献文件3：日本专利申请公开No.2008-181837

专利文献文件4：日本专利申请公开No.2009-188138

发明内容

鉴于前述情况，研发了本发明。本发明的目的是改进一种用于电子设备中的垂直布置在衬底上的模块的安装结构，因此有效地利用将模块安装在衬底的方向上的空间，从而确保足够空间用于将部件安装在模块上，提高部件布局的自由度，进一步地增加集成部件的密度。

在本发明的第一方面，一种电子设备包括：衬底，该衬底在主面上形成有连接器；和模块，该模块具有可分离地连接到衬底的连接器的端子。模块包括延伸部，该延伸部成形为在安装方向上在端子下方突出。衬底包括旁通部，在模块连接到衬底时，该旁通部使延伸部旁通。

在本发明的第二方面，一种电子设备包括：衬底，该衬底在主面上形成有多个连接器；和模块，该模块具有可分离地连接到衬底的多个连接器的多个端子。模块包括延伸部，该延伸部形成在端子之间以便在安装方向上在端子下方突出。衬底包括旁通部，该旁通部形成在连接器之间，以便在模块连接到衬底时使延伸部旁通。

在本发明的第三方面，一种服务器包括壳体，该壳体保持上述电子设备。

在本发明的第四方面，一种衬底，该衬底与具有端子和延伸部的模块结合，衬底包括：连接器，该连接器形成在主面上并且可分离地连接到模块的端子；和旁通部，该旁通部形成在衬底中的切口或凹部以便使模块的延伸部旁通。

在本发明的第五方面，一种与具有连接器的衬底结合的模块，包括：端子，该端子可分离地连接到衬底的连接器；和延伸部，该延伸部在端子下方突出。

根据本发明，电子设备能够有效地使用安装方向上的模块空间。能够确保在模块上安装部件的空间。能够提高模块上的部件的布局自由度。能够借助于延伸部提高模块上的集成模块的密度。

附图说明

将参考下列附图，更详细地描述本发明的这些和其它目的、方面和实施例。

图1是示出根据本发明第一实施例的、用于电子设备中的垂直布置在衬底上的模块的安装结构的透视图。

图2是示出根据本发明第二实施例的、用于电子设备中的垂直布置在衬底上的模块的安装结构的透视图。

图3是示出根据本发明第三实施例的、用于电子设备中的垂直布置在衬底上的模块的安装结构的部分截面侧视图。

图4是示出根据本发明第四实施例的、用于电子设备中的垂直布置在衬底上的模块的安装结构的部分截面侧视图。

图5是示出根据本发明第五实施例的、用于电子设备中的垂直布置在衬底上的模块的安装结构的部分截面平面图。

图6是示出与衬底的旁通部的结构相关的第一变型的部分截面侧视图。

图7是示出与衬底的旁通部的结构相关的第二变型的部分截面侧视图。

图8是示出与衬底的旁通部的结构相关的第三变型的部分截面侧视图。

图9是示出与衬底的旁通部的结构相关的第四变型的部分截面侧视图。

具体实施方式

将参考附图，通过各实施例详细地描述本发明。

1.第一实施例

图1是示出根据本发明第一实施例的、用于电子设备中的、垂直布置在衬底上的模块的安装结构的透视图。电子设备101包括衬底2和模块3。衬底2可以用作印刷电路板(PCB)。衬底2保持在电子设备101的壳体(未示出)内。

衬底2配备有连接器5，模块3经由该连接器5连接到主面4上。连接器5固定到衬底2的主面4上。连接器5包括待电连接到模块3上的多个电极(未示出)。连接器5机械地支撑电连接到连接器5的模块3，使得模块3布置在与衬底2的主面4垂直的方向上。

模块3包括待连接到连接器5的端子6。端子6从模块3的下端3a向下突出，该下端3a位于靠近连接器5。模块3还包括延伸部7，该延伸部7在安装方向上在端子6下方向下延伸。

衬底2包括旁通部8，模块3的延伸部7借助于该旁通部8而不与衬底2干涉。即使当延伸部7在安装方向上在衬底2的主面4下方向下延伸时，也能够防止延伸部7干涉连接到连接器5的端子6的接合。此外，旁通部8形成为不与安装在延伸部7上的各部件干涉。换句话说，本实施例可以允许任何部件安装在模块3的延伸部7上。

图1示出了通过切除衬底2的一部分来形成旁通部8；但这不是限制性的。只要它们不干涉在安装方向上向下延伸的端子6，对于旁通部8而言就能够采用任何结构；也就是，旁通部8不必限制为穿过衬底2的切口。例如，能够基于衬底2的厚度和在衬底2的背部与壳体之间的距离，来确定在安装方向上从模块3的下端3a延伸的延伸部7的长度。

在下文中，将描述根据本实施例的部件的安装方法。首先，在安装方向上在端子6下方向下延伸的延伸部7形成在模块3中，该模块3配备有待连接到衬底2的连接器5的端子6。此外，旁通部8形成在衬底2上，以便干涉与延伸部7的任何接触。部件的至少一部分形成为安装在模块3的延伸部7上。

根据第一实施例，能够扩大模块3的安装区域，各种部件能够借助于在安装方向上在端子6下方延伸的延伸部7而安装在模块3上。因此，能够扩大模块3的安装空间，在不增加在连接器5和模块3的下端3a之间的高度的情况下，各种部件能够安装在模块3上。结果，能够提高安装在模块3上的部件的布局自由度，并且能够提高安装在电子设备101中的部件或电路的密度。

2.第二实施例

接下来，将参考图2描述根据本发明第二实施例的垂直布置在衬底上的模块的安装结构。图2示出电子设备201，该电子设备201在模块3在电子设备101中的定位方面进行了优化；因此，将使用相同的附图标记指示与图1中示出的那些部分相同的部分；因此，将省略其重复描述。

如图2中所示，电子设备201包括衬底2和模块3。在图2中示出的模块3具有与图1中示出的模块3相同的结构。模块3包括待连接到衬底2的连接器5的端子6。端子6从模块3的下端3a向下突出。模块3包括在安装方向上在端子6下方延伸的延伸部7。

衬底2包括连接器5，模块3经由该连接器5连接到主面4。连接器5固定到主面4上。连接器5包括待电连接到模块3的多个电极(未示出)。连接器5机械地支撑模块3，使得电连接到连接器5的模块3垂直地布置在衬底2的主面4上。连接器5在衬底2的纵向方向(见图2中的“后”和“前”)上伸长。连接器5靠近衬底2的后端布置。

衬底2包括旁通部8，该旁通部8防止模块3的延伸部7与衬底2干涉。旁通部8形成在衬底2的后端。即使当延伸部7在衬底2的主面4下方在安装方向上延伸时，也能够借助于旁通部8防止延伸部与在连接器5和模块3的端子6之间的接合干涉。

与图1类似地，图2示出了通过切除衬底2的一部分来形成旁通部8；但这不是限制性的。只要它们不干涉端子6在安装方向上的进一步延伸，对于旁通部8而言就能够采用任何结构。图2示出了旁通部8形成在衬底2的后端；但这不是限制性的。能够在衬底2的前端形成旁通部8，同时将连接器5布置在衬底2的前端。可替代地，能够在衬底2的前端和后端形成一对旁通部，同时在在衬底2的前端和后端布置一对连接器5。图2示出了旁通部2形成在衬底2的整个后端；但这不是限制性的。也能够根据需要将旁通部8形成在衬底的后端。

根据第二实施例，能够利用延伸部7作为安装诸如连接器的通信部件的空间。当延伸部7用作安装诸如连接器的通信部件的空间时，操作者能够轻易地从靠近衬底2的后端定位的延伸部7拉出线缆。此外，虽然通信连接器是可能难以安装在模块3上的相对大的部件，但是也能够通过使用延伸部7，将多个通信连接器在模块3的高度方向上排列。

3.第三实施例

接下来，将参考图3描述根据本发明第三实施例的用于电子设备中的垂直布置在衬底上的模块的安装结构。

图3示出电子设备301，该电子设备301在连接器5的数目和端子6的数目方面与电子设备101不同；因此，将使用相同的附图标记指示与图1中示出的那些部分相同的部分；因此，将省略其重复描述。

如图3中所示，电子设备301包括衬底2和模块3。多个连接器5a和5b形成在衬底2的主面4上。连接器5a和5b两者都连接到单个模块3。连接器5a和5b在衬底2的纵向方向上彼此间隔。旁通部8a形成在介于连接器5a和5b之间的预定位置处，以便防止模块3的延伸部7a与衬底2干涉。旁通部8a是通过切除衬底2的一部分而形成的通孔。

模块3包括待连接到连接器5a和5b的多个端子6a和6b。端子6a和6b在与连接器5a和5b对应的相对位置处从模块3的下端3a向下突出。在介于端子6a和6b之间的预定位置处，延伸部7a从模块3的下端3a在安装方向上延伸。

衬底2和模块3保持在壳体10内。壳体10可以储存在具有预定尺寸(例如长度19英寸)的机架(未示出)中。壳体10的高度形成限定为1U、2U或3U的常规尺寸。在本实施例中，衬底沿着具有矩形平行六面体形状的壳体10的基部放置。为了绝缘，预定间隙经由腿部(未示出)介于衬底2和壳体10的基部之间。模块3安装在壳体10中，其中预定间隙介于壳体10的顶面和模块3的上端3b之间，上端3b在插入/抽出方向上与下端3a相反。

根据第三实施例，在该第三实施例中单个模块3包括待可分离地连接到多个连接器5a和5b的多个端子6a和6b，能够在端子6a和6b之间确保另外的空间，在该另外的空间上能够安装诸如芯片的另外的部件。因此，能够进一步地增加在电子设备3中的集成部件的密度。

图3示出了电子设备301，该电子设备301包括一对连接器5a和5b以及一对端子6a和6b；但这不是限制性的。第三实施例需要多个连接器和多个端子，而连接器的数目和端子的数目不必限制为两个。例如，当电子设备301包括n组连接器和端子(其中n是大于2的整数)时，模块3最多能够形成“n-1”个延伸部7a。此外，能够将电子设备301修改成包括除了延伸部7a和旁通部8a之外的延伸部7和旁通部8。

4.第四实施例

接下来，将参考图4描述根据本发明第四实施例的垂直布置在衬底上的模块的安装结构。

图4示出电子设备401，该电子设备401在电子设备101中的模块3的延伸部7的尺寸方面进行了优化；因此，将使用相同的附图标记指示与图1中示出的那些部分相同的的部分；并且，将省略其重复描述。

与电子设备101类似地，电子设备401包括衬底2和模块3。衬底2包括从主面4突出的连接器5，和旁通部8。模块3包括与衬底2的旁通部8相对地定位的延伸部7。

模块3包括安装在安装面11上的多个部件12。例如，部件12是在LAN中使用的通信连接器。在端子6的外侧，部件12在衬底2的纵向方向上排列。多个部件12在模块3的安装方向上排列。由于有限的安装空间，所以部件12没有任何间隙地紧密地排列。部件12具有连接器的开口，该开口从模块3向外指向。

模块3包括延伸部7，该延伸部7在安装方向上在端子6下方延伸。延伸部7的延伸尺寸可以与模块3的尺寸和每一个部件12的尺寸的多倍之间的差值相同，其中该模块3的尺寸的范围在安装/抽出方向上从上端3b到端子6的端部6a，部件12在模块3上在安装方向上排列。

在本实施例中，模块3至少具有安装两个部件12的空间，空间的范围在安装方向上从上端3b到端子6的端部6a。例如，其范围从模块3的上端3b到端子6的端部6a的上述空间包括上部空间和下部空间，该上部空间具有容纳两个部件12的尺寸“2α”，该下部空间具有比一个部件12的尺寸小的尺寸“β”(其中α>β)。为了将三个部件12安装在模块3上，需要将延伸部7进一步地延伸“2α+β”与“3α”之间的差值。在该情况下，其范围从模块3的上端3b到端子的端部6a的的空间的尺寸应该小于安装方向上每一个部件12的尺寸的多倍。

根据第四实施例，即使在安装方向上其范围从模块3的上端3b到端子的端部6a的空间的尺寸限制为每一个部件12的尺寸的n倍时，也能够借助于延伸部7将n+1个部件12安装并排列在模块3上。结果，第四实施例能够将n+1个部件12没有任何浪费地排列在模块3上。

5.第五实施例

接下来，将参考图5描述根据本发明第五实施例的用于电子设备中的垂直布置在衬底上的模块的安装结构。

图5是第五实施例的电子设备501的平面图，该电子设备501与第一实施例的电子设备101的不同之处在于容纳多个服务器单元的复杂型高密度服务器。在图5中，将使用相同的附图标记指示与图1中示出的那些部分相同的部分；并且，将省略其重复描述。

如图5中所示，电子设备501包括衬底2和模块3(未示出)。电子设备401用作容纳多个服务器单元的高密度服务器。

模块3包括实现各种功能的硬件和程序。电子设备5可以包括具有不同功能的各种类型的模块3。具体地，模块3可以至少包括具有在LAN中使用的通信功能的模块3。使用“后”和“前”之间的纵向方向D1以及沿着“后”的横向方向D2限定衬底2。具有通信功能的模块3能够可分离地连接到在纵向方向D1上布置在后侧(见“后”)的连接器5。在此，PCI-Express扩展连接器可以用作待与具有通信功能的模块3连接的连接器5。

具有通信功能的模块3与第四实施例的模块3相同；因此，多个部件12能够安装在模块3上。第五实施例可以使用LAN通信连接器作为安装在模块3上的部件12。多个部件12与连接器5在安装方向上排列。

由于有限的空间，需要没有任何间隙地将部件12排列。每一个通信连接器的与每一个部件12对应的开口在纵向方向D1上在端子6的相对侧上向外指向。第五实施例涉及作为安装在模块3上的部件12的通信连接器。此外，除了通信连接器以外，能够在模块3的安装面11上安装各种类型的电子部件，诸如通信控制芯片(未示出)。

多个连接器5在纵向方向D1上在衬底2上排列。连接器5在纵向方向D1上具有间隙地排列。具体地，三排连接器5在纵向方向D1上形成在衬底2上；但是连接器5的排数不必限制为三排。

在第五实施例中，通过利用待连接到衬底2上的连接器5的多种类型的模块3的组合而形成每一个服务器单元。除了具有通信功能的模块3以外，能够采用诸如CPU的具有操作功能的模块3，诸如硬盘驱动器或闪存的具有存储功能的模块3，等。

旁通部8形成在衬底2的纵向方向D1上的后端，以便使模块3的延伸部7旁通。在第五实施例中，旁通部8是布置成与连接器5相邻的切口。旁通部8在横向方向D2上沿着衬底2的整个后端连续地形成。

第五实施例涉及待连接到连接器5的具有通信功能的模块3，该连接器5在纵向方向D1上在衬底2的后侧排列；但这不是限制性的。能够将第五实施例修改为，使得具有通信功能的模块3能够可分离地连接到在纵向方向D1上排列在衬底2的中心的连接器5和排列在衬底2的前侧的连接器5。在该情况下，必需与排列在衬底2的中心的连接器和排列在衬底2的前侧的连接器接近地形成旁通部8，以便使模块3的延伸部7旁通。

在第五实施例中，模块3的延伸部7可以在模块3的安装方向上延伸到在衬底2和壳体10的基部(衬底2固定到该壳体10的基部)之间的空间中。

根据第五实施例，能够有效地使用壳体10的内部空间，从而防止壳体10的尺寸增加。第五实施例能够在不会进一步地增加壳体10的尺寸的情况下，将多个部件12安装在被连接到衬底2的连接器5的模块3上；因此，能够实现高密度的服务器单元。

本发明不必限制于前述实施例，由于前述形状和结构是示例性的而不是限制性的，所以本发明能够在如所附权利要求限定的本发明范围内进一步修改。因此，本发明可以包含改型和变型，它们将在下文中描述。

前述实施例涉及通过利用在厚度方向上穿过衬底2的切口而形成的旁通部8，以便防止衬底2与模块3的延伸部7或安装在延伸部7上的任何部件12接触。在该连接中，旁通部8可以具有不阻挡延伸部7在模块3的安装方向上突出的任何形状。

(1)第一变型

图6示出与衬底2的旁通部8的结构相关的第一变型。在此，旁通部8是形成在衬底2中的凹部。用作旁通部8的凹部可以允许模块3的延伸部7在安装方向上在端子6下方进一步地突出，模块3被连接到衬底2的连接器5。

(2)第二变型

图7示出与衬底2的旁通部8的结构相关的第二变型。在此，旁通部8配备有易弯部(或挠性部)12，该易弯部形成为接近连接器5。与衬底的其它部分相比，易弯部13能够以较小的力在安装方向上弯曲。在该连接中，易弯部13可以经受弹性变形或塑性变形。当模块3的端子6连接到连接器5时，衬底2的主面4的位于易弯部13外侧的外部由模块3的延伸部7按压。

衬底2的位于易弯部13外侧的外部经受关于易弯部13的振荡运动，并且因此能够借助于旁通部8防止模块3的延伸部7干涉在连接器5和端子6之间的接合。第二变型利用易弯部13；但这不是限制性的。当衬底2能够由于延伸部7的压力而容易弯曲时，也可以不使用易弯部13。

(3)第三变型

图8示出与衬底2的旁通部8的结构相关的第三变型。第三变型以易损部(或易碎部)14代替易弯部13。易损部14可以由于被施加到衬底2的主面4的位于易损部14外侧的外部的压力而容易破损。当模块3的端子6连接到衬底2的连接器5时，模块3的外部7按压衬底2的主面4的位于易损部14外侧的外部。因此，易损部14破损，同时衬底2的外部掉落。由于衬底2的位于易损部14外部的外部分离，所以能够借助于旁通部8防止模块3的延伸部7干涉在连接器5和端子6之间的接合。

(4)第四变型

图9示出与衬底2的旁通部8的结构相关的第四变型。在此，旁通部8配备有铰链13a，该铰链13a代替易弯部13。当模块3的端子6连接到衬底2的连接器5时，模块3的延伸部7按压旁通部8，该旁通部8继而绕铰链13a旋转以便允许延伸部7在端子6下方突出。

Claims (9)

1.一种电子设备，包括：

衬底，所述衬底在主面上形成有连接器；和

模块，所述模块具有端子，所述端子被可分离地连接到所述衬底的所述连接器，

其中，所述模块包括延伸部，所述延伸部被成形为在安装方向上在所述端子下方延伸，并且

其中，所述衬底包括旁通部，所述旁通部在所述模块连接到所述衬底时使所述延伸部旁通。

2.根据权利要求1所述的电子设备，其中，所述旁通部被形成在所述衬底的前端和后端中的至少一个中。

3.一种电子设备，包括：

衬底，所述衬底在主面上排列有多个连接器；和

模块，所述模块具有多个端子，所述多个端子被可分离地连接到所述衬底的所述多个连接器上，

其中，所述模块包括延伸部，所述延伸部被形成在所述多个端子之间以便在安装方向上在所述多个端子下方突出，并且

其中，所述衬底包括旁通部，所述旁通部被形成在所述多个连接器之间以便在所述模块连接到所述衬底时使所述延伸部旁通。

4.根据权利要求1或3所述的电子设备，其中，所述旁通部是被形成在所述衬底中的切口或凹部。

5.根据权利要求1或3所述的电子设备，其中，具有所述延伸部的所述模块容纳多个部件，所述多个部件在所述安装方向上排列，并且其中所述延伸部从所述模块的下端延伸了第一尺寸和第二尺寸之间的差值，所述第一尺寸与每一个部件的尺寸的多倍对应，所述第二尺寸的范围从所述模块的上端到所述端子的端部。

6.一种服务器，所述服务器包括壳体，所述壳体保持根据权利要求1或3所述的电子设备。

7.一种衬底，所述衬底与具有端子和延伸部的模块结合，所述衬底包括：

连接器，所述连接器被形成在主面上并且被可分离地连接到所述模块的所述端子；和

旁通部，所述旁通部形成在所述衬底中的切口或凹部以便使所述模块的所述延伸部旁通。

8.一种与具有连接器的衬底结合的模块，包括：

端子，所述端子被可分离地连接到所述衬底的所述连接器；和

延伸部，所述延伸部在所述端子下方突出。

9.根据权利要求8所述的模块，其中，所述延伸部容纳在安装方向上排列的多个部件，并且其中所述延伸部从所述模块的下端延伸了在第一尺寸和第二尺寸之间的差值，所述第一尺寸与每一个部件的尺寸的多倍对应，所述第二尺寸的范围从所述模块的上端到所述端子的端部。