JP2000223872A - 電子機器装置、その冷却構造及び配置方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電子機器装置において、プロセッサボード搭載
用熱交換器を送風機とのマッチングを考慮して実装し、
熱交換器の伝熱性能の向上させる。また、高速バスの配
線に適した基板及び部品の配置方法を提供する。 【解決手段】熱交換器の一枚のフィンベースに複数個の
放熱フィンを配列する際に、冷却風の上流側から下流側
に向かって、この放熱フィンの密度を粗くしたり、フィ
ン列間に設けられた間隔を短くしたり、フィン列の間隔
を長くしたり、フィンに設けられた突起物の割合を少な
くする。また、主となる基板（プラッタ）に対して垂直
に実装されるプロセッサボード群とメモリボード群とを
互いが垂直の方向になるように実装することで、プロセ
ッサボードからメモリ制御ＬＳＩへ接続されるバスと、
メモリ制御ＬＳＩからメモリボード群へ配線させるバス
とを、互いに最短とする構造とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンピュ−タなど
の電子機器装置に関し、特に電子機器装置の冷却及びそ
の基板や構成部品の配置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、コンピュ−タ等の電子機器装置
は、高性能化が要求され、半導体素子の集積度の向上や
素子数の増加による発熱量の増大が進んでいる。これら
の傾向に対して発熱源となる半導体素子を冷却するため
に熱交換器を搭載して放熱するものがある。この熱交換
器の熱交換性能を向上するために多くの従来技術があ
る。

【０００３】例えば、プレートフィン型放熱器として特
開平６−１７７２８９号公報（従来技術１）に記載のよ
うに、ベースとなる棒状部の上面に長手方向に沿って一
体に立上がったフィンを複数個取付けて一対の放熱器と
したものがある。この放熱器のフィンは、冷却風の進行
方向と平行に、且つ上流側から下流側まで連続したもの
となっている。これにより、フィンによって放熱面積が
拡大して放熱性能が向上する。

【０００４】また、冷却風の流れ方向に対するフィンの
配列に関するものとしては、特開平６−１０４５８３号
公報（従来技術２）に記載のように、ベースとなる基台
に冷却風の進行方向と平行にフィンを複数枚設け、更に
冷却風の進行と同一方向にフィンを複数段に分割して複
数のフィン群を作り、フィン群間に間隔を設けたものが
ある。これにより、フィンの切れ目の間隔によって各フ
ィンに発生する伝熱境界層の発生が中断され、伝熱境界
層の発達による熱伝達の減少の防止を図っている。

【０００５】また、近年の中央処理装置（ＣＰＵ）等の
高速化により、冷却方法だけではなく部品や基板の配置
が大きな課題となっている。とくに信号を伝達するバス
を高い周波数（数十ＭＨｚから数百ＭＨｚ ）で動作さ
せようとした場合、部品配置や基板構成を工夫するなど
して基板上の配線を短くするなどの配慮が必要となって
いる。このような課題に関し、本出願と同じ出願人によ
る国際出願ＰＣＴ／ＪＰ９６／００２８５号「マルチＣ
ＰＵ対応レイアウト方式」などがある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】コンピュータの高性能
化で、半導体素子を取付けた各種基板（以下、ボードと
言う）はその数が増えており、ボードの種類或いは取付
け位置によってはボードを水平に取付けたり垂直に取付
けられている。このため、送風機からの一方向の冷却風
で全てのボードを冷却することは困難であった。そこで
近年では、筐体の一部にチャンバを設け、送風機からの
冷却風をチャンバに一旦溜めておき、高圧化した冷却風
をチャンバの一部に設けられたスリットから冷却風を各
種ボードに導入し、各ボードに均一な風量の冷却風を導
入している。

【０００７】また、高性能化で最も要求が高い処理スピ
ードの高速化は、特に各種ボードの中で発熱温度が最も
高いプロセッサボードを効率良く冷却すれば良い。更に
プロセッサボードに取付けられたメモリ（記憶部）とＣ
ＰＵ（演算部）のうち、高温となるＣＰＵをプラッタ
（ボード側のコネクタが挿入されることによってボード
上の素子と電気的に接続する部分）との接続部となるコ
ネクタに近接させて取付けた方がより高速になることが
知られている。しかしながら、ＣＰＵをコネクタに近接
させると電子機器の構造上の関係から、ＣＰＵは冷却風
の下流側に位置する。しかもプラッタが冷却風を遮蔽し
てしまうことになるのでプロセッサボードの下流側は通
風抵抗が大きくなり、冷却風量が極端に低下してしま
う。しかも、チャンバー方式の冷却風供給方法を取って
いるこの種の冷却方法ではプロセッサボードのみに大量
の冷却風を供給することはできない。

【０００８】そこで、放熱効果を促進させるために、例
えば上記従来技術１の特開平６−１７７２８９号公報の
放熱器を取付けたとしても、発熱部分が一方向に偏った
発熱部材に付いての放熱については考慮されていないの
で、単に従来技術１を用いたとしても本発明の課題を解
決できるものではない。また、上記従来技術２の特開平
６−１０４５８３号公報の放熱装置を取付けたとして
も、従来技術２は風と直交する方向のフィン間隔が全て
同じである為、下流側では通風抵抗が増大してしまい発
熱部が風の下流方向に偏った発熱部材の放熱については
冷却効果の向上は期待できない。

【０００９】以上の如く、従来技術１乃至２は、冷却の
対象物に対して発熱部分が下流側に偏って取付けられた
ものに対する放熱についてはいずれも配慮されていない
ので、処理スピードの高速化を要求される近年のコンピ
ュータ冷却にはいずれの従来技術も不向きと言える。

【００１０】また、上述のとおり、信号を伝達するバス
を高い周波数で動作させるために、部品配置、基板構成
や冷却構造による制限を充足した上で基板上の配線を短
くする必要がある。

【００１１】本発明の目的は、発熱部分が冷却風の下流
側に偏った電子部品の冷却に好適な電子機器装置を提供
することにある。

【００１２】本発明の他の目的は、高速バスの配線に適
した基板および部品の配置方法を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、基板上に搭載された第一の素子と、この
第一の素子より発熱量が大きい第二の素子と、この基板
のこれら第一及び第二の素子の搭載面にフィンを有する
金属板を備えた電子機器装置であって、前記第一の素子
を冷却風の下流側に配置したものである。

【００１４】また、本発明は、基板上に搭載された第一
の素子と、この第一の素子より発熱量が大きい第二の素
子と、この基板の一辺に取付けられたコネクタとを備え
た電子機器装置であって、前記第一の素子を前記第二の
素子よりもコネクタ側に配置したものである。

【００１５】また、複数の発熱素子を搭載した基板と、
この基板の裏面に設けられたフィンとを備えた電子機器
装置であって、前記フィンを冷却風の上流側よりも下流
側の通風抵抗を小さくしたものである。

【００１６】また、前記フィンを冷却風の流れ方向に複
数に分割して複数のフィン群を形成し、前記フィン群間
に空間を設けたものである。

【００１７】また、前記フィン群は、冷却風の上流側の
フィン間隔を小さくし、下流側を大きくしたものであ
る。

【００１８】また、筐体内部の板部材に設けられた基板
側のコネクタを挿入することによって基板上に搭載され
た素子と電気的に接続されるネクタと、前記基板の前記
素子搭載面の裏面に設けられたフィンとを備えた電子機
器装置であって、前記板部材に設けられたコネクタが前
記フィンを通過する冷却風の下流側となるような前記筐
体内に流す冷却風の流路構造としたものである。

【００１９】また、主となる基板（プラッタ）に対して
垂直に実装されるプロセッサボード群とメモリボード群
とを互いが垂直の方向になるように実装することで、プ
ロセッサボードからメモリ制御ＬＳＩへ接続されるバス
と、メモリ制御ＬＳＩからメモリボード群へ配線させる
バスとを、互いに最短とする構造としたものである。

【００２０】また、主となる基板（プラッタ）に対して
垂直に実装されるメモリボード上のメモリモジュール
を、プラッタに対して鉛直となる方向に実装すること
で、プラッタからからメモリバッファＬＳＩへ接続され
るバスと、メモリバッファＬＳＩからメモリモジュール
群へ配線させるバスとを、互いに最短とする構造とした
ものである。

【００２１】冷却風の下流側に発熱部分が偏ったプロセ
ッサボードに金属板（以下、ベースと言う）を介して熱
交換器を取付けると、上流側からの冷却風は、上流側の
フィンと熱交換するが、下流側に行くに従って通風抵抗
が増大し、風速が減速してしまうので下流側のフィンは
下流側の発熱部の放熱にはほとんど寄与しなくなる。し
かしながら、逆に発熱部からの熱は、上流側が冷却され
ているのでベースを介して上流側のベースおよびフィン
方向に熱移動して放熱されることになる。

【００２２】また、フィン群間に空間を設けておくこと
によって上流側の一段目のフィン群を冷却した冷却風
は、二段目のフィン群と熱交換する前に一段目と二段目
との間に設けられた空間から冷却風の一部は放出され
る。更に三段め四段目と順に熱交換と放出を繰り返すこ
とになるが、最終段では通風抵抗が最大となり、最終段
での熱交換は期待出来ない。しかしながら、冷却された
上流側のベースおよびフィンが冷却されているので、下
流側の熱は、ベースを介して上流側に熱移動による熱の
分散が発生して放熱されることになる。

【００２３】一方、上流側から下流側に向かって、フィ
ンの間隔を徐々に大きくしたり、フィン列の長さを短く
したり、フィン群間に設けられた空間を冷却風の進行方
向に長くしたり、フィンに設けられたスリットの割合を
徐々に少なくすること等により、上流側のフィンに浸入
した冷却風は通風抵抗の少ない方向へ進むことができる
ので、冷却風の流れ方向に対する圧力損失を減少させる
ことができる。したがって、単位風量当たりの熱交換器
自体の圧力損失を低減できる。送風機の風量と通風抵抗
による圧力損失との関係を考慮すると、送風機の持つ特
性のなかで圧力損失が減少すれば冷却風量は増加するこ
とになる。供給する冷却風量が増加すると、上流側の熱
交換器への風量が増すことになり熱交換器の中で伝熱が
最も良好である上流側での熱交換量が著しく増すので熱
交換器自体の伝熱性能を最大に向上できるばかりでな
く、風量が増加した分、冷却風は下流側まで到達し、発
熱部を効率良く冷却することができる。

【００２４】また、プロセッサボード群に対してメモリ
ボード群を垂直の関係に配置することで高速バスの配線
を最適化し、かつプラッタに対する吹きつけ方向の風流
で冷却を実現することができる。同様に、メモリボード
上でメモリモジュールをプラッタに対して鉛直に配置す
ることで、モジュールバスの配線を最適化し、かつ吹き
つけにより冷却を実現することができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。

【００２６】最初に、図１乃至図８を参照して本発明の
一実施例を説明する。図１は、プロセッサボードに熱交
換器を取付けた状態を示す斜視図である。図２は、プロ
セッサボードに取付けられた電子部品の配置を示す正面
図である。図３は本発明の熱交換器を取付けたプロセッ
サボードが電子機器に実装された電子機器装置の斜視図
である。図４は、冷却風の進行方向と平行し、上流側か
ら下流側まで連続したフィンを取付けた熱交換器の斜視
図である。図５は冷却風の進行方向と平行に複数個設け
られたフィンを進行方向に複数段に分離した熱交換器の
斜視図である。図６は、図４と図５に示した熱交換器の
特性を説明するフィンの側面図である。図７は、冷却風
の流れ方向長さと圧力損失の関係を説明するグラフであ
る。図７は、冷却風の風量と圧力損失の関係を説明する
グラフである。

【００２７】図に従い説明すると、１はプロセッサボー
ドである。このプロセッサボード１は後で詳述するが、
電子機器装置に水平に実装される。２は熱交換器であ
り、ベース３の表面に複数のフィン４を取付けたもので
ある（尚、図１は、本発明の説明の便宜上、熱交換器２
がプロセッサボード１の上面に位置するように記載した
が、実際の製品に実装する場合には、熱交換器２は、プ
ロセッサボード１の下面に位置するように実装され
る）。プロセッサボード１と熱交換器２のベース３との
間には、熱伝導性の良好なグリースやシート（図示せ
ず）などが介在されている。

【００２８】プロセッサボード１にはコネクタ５が設け
られており、このコネクタ５を介して、後で詳述するプ
ラッタ１１に接続される。熱交換器３は複数の波状フィ
ン４をろう剤等で、ベース３に固着させたものである。
波状フィン４には複数の切り起こし４ｂが設けられてい
る。６は冷却風であり、この冷却風６は熱交換器２の上
流側である１段目の波状フィン４に流入して熱交換さ
れ、１段目の波状フィン４と２段目の波状フィン４との
間に設けられた空間４ａより冷却風６の一部は熱交換器
２の外部に放出される。次に、２段目の波状フィン４に
流入し、熱交換がなされ、上記の場合と同様に２段目の
波状フィン４と３段目の波状フィン４との間に設けられ
た空間４ａより、冷却風６の一部は熱交換器２の外部に
放出される。このように、冷却風６との熱交換と放出が
繰り返される。ところが、冷却風６と直交する最終段の
波状フィン４の幅は、上流側の波状フィン４の幅の約１
／３程度に短くしてある。この最終段の波状フィン４を
通過してから冷却風６は熱交換器２の外部に放出され
る。

【００２９】次に、プロセッサボード１に取付けられた
電子部品の配置について図２を用いて説明する。１はプ
ロセッサボードであり、一端にコネクタ５が取付けられ
ている。６は冷却風である。点線で示したのは、プロセ
ッサボード１に取付けられた電子部品であり、７は演算
部となるＣＰＵであり、高温を発する。このＣＰＵの周
囲には抵抗、コンデンサ等の電機部品が取付けられてい
る。８は、記憶部となるキャッシュメモリー（以下、メ
モリと言う）であり、反コネクタ側に４個取付けられて
いる。このメモリ８はＣＰＵからのデータを交換し合っ
ている。また、メモリ８は高温となるＣＰＵ７より比較
的低温である。このように、ＣＰＵ７をコネクタ５側に
近接させるのは、コネクタ５とＣＰＵ７との距離を出来
るだけ近づけて処理スピードを上げることにある。

【００３０】この様なプロセッサボード１が実装される
電子機器について図３を用いて説明する。図３におい
て、９は電子機器装置であり、電子機器装置９内にはそ
の心臓部であるＣＰＵが実装されている。１はプロッセ
サボードであり、前記ＣＰＵを実装するものである。２
はプロッセサボード１の上面に取付けられた熱交換器で
ある。このプロセッサボード１は複数枚実装されてい
る。１０はデータを随時蓄えるメモリーボード群であ
り、１１はデータを外部とやりとりするＩ／Ｏパッケー
ジ群である。１２はデータとオペレーチィングシステム
を記録しているハードディスクドライブ群である。ま
た、オペレータの操作用のフロントパネル１３部にはフ
ロッピーディスクドライブなどがある。さらに、これら
の実装物から出る熱を外気に放出するための冷却風６を
送風する送風機１４群が搭載されている。１５はこれら
ボード或いは送風機に電気を供給するための電源部であ
る。１６はプロセッサボード１郡、メモリーボード１０
群とＩ／Ｏパッケージ１１群を二分するプラッタであ
り、このプラッタ１６からこれらボード群に電気が供給
される。プロッセサボード１群、メモリーボード１０
群、Ｉ／Ｏパッケージ１１を実装する場合、それぞれの
実装物への冷却風６の方向は全て同じ方向にはならな
い。例えば、プロセッサボード１群は水平に実装され、
メモリーボード１０群は垂直に実装されている。このた
め、実装物と電子機器装置９の側面板の間には冷却風６
を充満させるためのチャンバ１７がガイド板１８により
形成されている。このガイド板１８には各実装物の形状
および発熱量に見合ったスリット孔１９が開けられてい
る。チャンバ１７内で冷却風８は圧力が高くなり、各ス
リット孔１９の開口面積だけの冷却風６が各実装物に供
給される。

【００３１】冷却風６の通風経路を説明する。プロセッ
サボード１群、メモリーボード１０群側では、送風機１
４により吸い込まれた冷却風６がチャンバ１７内で高圧
となり、ガイド板１８に設けられたスリット孔１９から
その開口面積の割合で冷却風６が各実装物に供給され
る。特に、実装物の中でも特に高温となるプロセッサボ
ード１には熱交換器２が搭載される。プロセッサボード
１に供給される冷却風６はプラッタ１６により直角に曲
げられ、吐き出し用の送風機１４から外気に放出され
る。また、高電力となるプロセッサボード１には電気ロ
スを最小限にするために、ＤＣ／ＤＣコンバータがプラ
ッタ１６に実装されている。プロセッサボード１内の実
装の特徴は演算部と記録部があり、演算部は他のプロセ
ッサ間の演算を高速で処理するためにプラッタ１６に近
接させて実装された方が高速に処理される。ところが、
この演算部は記録部よりはるかに高温になる。次に、Ｉ
／Ｏパッケージ１１、ハードディスクドライブ１２側の
冷却風６の経路について説明する。ハードディスクドラ
イブ１２の上流側にある送風機１４により、実装された
ハードディスクドライブ１２間に冷却風６を通過させ、
ガイド板１８により構成されたチャンバ１７により、冷
却風６がチャンバ１７内で高圧となり、ガイド板１８に
設けられたスリット孔１４（図示せず）からＩ／Ｏパッ
ケージ１１群に冷却風６を均一に送風させ、吐き出し用
の送風機１４（図示せず）により外気に放出する。

【００３２】次に、図４に示した熱交換器をプロセッサ
ボードに搭載した場合を説明する。尚、プロセッサボー
ド、プラッタ等は図１と全く同一なので説明は省略す
る。ベース３の表面には冷却風６の進行方向と平行にフ
ィン４が複数枚取付けられたいる。このフィン４は、冷
却風６の上流側から下流側まで連続した一枚のフィンと
なっている。図２で説明したように、プロセッサボード
１内で最も高温となるＣＰＵ（図示せず）は、冷却風６
の下流側で、且つコネクタ５と近接する位置に取付けら
れている。上流側からフィン４間に侵入した冷却風６は
フィン４の上流側と熱交換してフィン４は勿論、ベース
３をも冷却される。しかしながら、冷却風６は、フィン
４間への進行とともに下流側で通風抵抗が大きくなり、
冷却風７は、下流側へ進行しなくなってしまう。しかし
ながら、下流側の熱は、新鮮な冷却風６で充分に冷却さ
れた上流側のフィン４やベース３方向に熱移動し、下流
側は放熱されることになる。

【００３３】次に、図５に示した熱交換器をプロセッサ
ボードに搭載した場合について説明する。尚、プロセッ
サボード、プラッタ等は図１で説明したものと全く同一
であるので、その説明は省略する。図において、ベース
３の表面には、冷却風６の進行方向と平行に複数枚のフ
ィン４が取付けられている。このフィン４は、冷却風７
の進行方向と同一方向に複数にわたって分離されている
ので、冷却風７と直交するフィン群が複数段形成され
る。それぞれのフィン群間に空間４ａが形成されてい
る。図２で説明したように、プロセッサボード１の内部
には、高熱となるＣＰＵ（図示せず）が冷却風６の下流
側で、且つコネクタ５に近接して取付けられている。従
って、冷却風６は一段目のフィン群に流入して熱交換す
る。一段目のフィン群を通過した冷却風６は、一段目と
二段目との間に設けられた空間４ａから一部が流出す
る。次に、二段目のフィン群に流入した冷却風６は、熱
交換し、また二段目と三段目とのフィン群間の空間４ａ
から一部の冷却風６が流出し、三段目のフィン群に流入
するが、冷却風が下流側に徐々に近づくにつれて下流側
の通風抵抗は高くなり、冷却風６は、下流側のフィン群
に流入ができなくなる。しかしながら、図４でも説明し
たように、一段目のフィン群は新鮮な冷却風７と熱交換
しているので、上流側のフィン４とベース３は充分に冷
却され、下流側の熱は上流側へと熱移動して冷却される
ことになる。

【００３４】続いて、図６に図４と図５に示した熱交換
器のフィンの特性を図６、図７、図８にて説明する。

【００３５】空間４ａを設けていない単なる平板のフィ
ン４は、冷却風７の流れ方向に対して抵抗となる部分が
ないので流体抵抗が均一であるのに対し、空間４ａを設
けたフィン４は、冷却風６の流れ方向に対して抵抗があ
る反面、空間４ａからの冷却風６の放出があるので、冷
却風６の量が減少した分、流体抵抗が減少する。その詳
細を図７で説明すると、横軸にフィン流れ方向長さを示
し、縦軸に圧力損失を示す（尚、空間４ａを有しないフ
ィン４と空間４ａを有するフィン４に流入する冷却風は
同じ条件からのものとする）。両フィン４ともフィン４
に対する冷却風７の流れが下流側になるほど、圧力損失
は大きくなるが、特に、空間４を設けていないフィン４
に対する圧力は、点線で示すようにフィン１６に対する
冷却風８の流れが長くなるほど圧力損失は増加する。こ
れはフィン間の摩擦損失が冷却風８の流れるフィンの長
さに比例して増加するからである。一方、空間４ａを有
するフィン４の圧力損失特性は、実線で示すように、冷
却風７が空間４ａから抜け出て、下流側のフィン４へ行
くに従い、圧力損失が低くなり、その特性曲線が傾いて
くる。言換えると、空間４ａのないフィン４の場合、フ
ィン４間に流入した冷却風が下流側で充満して圧力損出
が高くなるのに対し、空間４ａを設けたフィン４の場合
は、空間から冷却風６の一部が押出されるので、下流側
のフィン４間には冷却風６は充満せず、圧力損失は低下
する。次に、冷却風の量と圧力損失との関係を図８にて
説明する。横軸に冷却風の量を示し、縦軸に圧力損失を
示す。空間４ａを設けたフィン４は、図７で説明したよ
うに圧力損失が低減する分空間４ａがないフィン４に比
べ、冷却風を大量に導入することができる。つまり、送
風機の特性２０と、空間４ａを設けないフィン４の流路
特性（点線で示す）と空間４ａを有するフィン４の流路
特性（実線で示す）が送風機の特性２０と交差する点が
動作点となり、この動作点が冷却風の風量となる。従っ
て、空間４ａを有するフィン４を用いた場合の風量は、
空間４ａがないフィン４を用いた場合の風量に比べて増
大する。一方、空間４ａのないフィン４の場合、圧力損
失を起こした分、フィン４との熱交換を繰り返し冷却風
７が温度上昇を起こすことになってしまうが、高熱とな
るＣＰＵが位置する下流側の熱は、新鮮な冷却風６で充
分に冷却された上流側のフィン４とベース３側に熱移動
して冷却されることになる。しかしながら、空間４ａを
設けて下流側での圧力損失を少なくし、大量の風量を上
流側のフィンに流した方がＣＰＵの放熱効果は高い。

【００３６】次に、本発明の他の実施例を図９から図１
８を用いて説明する。図９は、図１の変形例である。切
り起こし４ｂを有する波状フィン４群を冷却風６の進行
方向と直交するように複数列設け、このフィン４群間に
は空間４ａを設け、その波の間隔を上流側から下流側に
かけて次第に小から大に変化させたものである。図１０
も図１の変形例であり、フィン４群間の空間４ａを一部
他の空間４ａよりも大幅に空けたものである。図１１も
図１の変形例であり、冷却風６と直交する下流側の波条
フィン４の長さを大幅に短くするとともに、切り起こし
４ｂの数を冷却風６の進行方向に向かって徐々に少なく
し、下流側のフィン４には切り起こし４ｂが設けられて
いない。

【００３７】図１２は図５の変形例である。冷却風６の
進行方向と平行に平板状のフィン４を複数枚設け、冷却
風７と同方向に空間４ａを複数個所設けて冷却風７と直
交するフィン群を設け、更に冷却風６と直交する方向の
フィン４の間隔を冷却風６の進行方向に行くに従って徐
々に小から大にしたものである。図１３も図５の変形例
であり、フィン群間の空間４ａの幅を他の空間４ａより
も大幅に広くするとともに、下流側にはフィン４を設け
ていない。図１４も図５の変形例であり、上流側で、且
つ熱交換器のほぼ半分まで延びるフィン４を設けたもの
であり、下流側にはフィン４を設けていない。図１５
は、支柱４ｃに切り起こし４ｂを有する平板状フィン４
を冷却風６と直交するように挿入させて積上げて形成し
たフィン群を冷却風６と直交するように複数段設けたも
のである。このフィン群間には、空間４ａが設けられて
いる。図１６は図１５の変形例であり、上流側から下流
側にかけて積上げられたフィン１６の枚数を徐々に少な
くしたものである。図１７も図１５の変形例であり、フ
ィン４群間の空間４ａの幅を他の空間４ａの幅より大幅
に大きくしたものである。また、下流側には、フィン群
を設けていない。図１８も図１５の変形例であり、下流
側のフィン４の長さを他のフィン４の長さよりも大幅に
短くし、更に切り起こし４ｃの量を上流側から下流側に
かけて徐々に少なくし、最下流側のフィン４には切り起
こし４ｃは全く設けられていない。

【００３８】このような各種形状のフィン４を有する熱
交換器は図１で説明した同じ作用と効果を有するもので
ある。

【００３９】次に、本発明の他の実施例を図１９乃至図
２１を参照して説明する。図１９は、プラッタに搭載さ
れるプロセッサボードとメモリボードとの位置関係、お
よびバス配線の流れを示した図である。図２０は、プラ
ッタに搭載されるプロセッサボードとメモリボードとの
位置をプラッタの横方向から見た図であり、併せて図３
に示した電子機器装置におけるプロセッサボードとメモ
リボードの冷却の概念を示したものである。図２１は、
メモリボード１０での配置の概要を示した図である。

【００４０】図１９は、図３における電子機器装置９に
おいて、プラッタ１６とプロセッサボード１群、メモリ
ボード１０群とを抜き出して、プラッタ１６に鉛直の方
向から見た一例である。また図２０は、図１９における
Ａ−Ａ’から見た断面を示している。ここでは理解を助
けるために、図３で開示されている送風機１４やガイド
板１８についても併記している。

【００４１】図２０に示す通り、プロセッサボード１群
は、コネクタ５を介してプラッタ１６に対して鉛直に実
装される。同様に、メモリボード１０群は、コネクタ５
ａを介してプラッタ１６に対して鉛直方向に実装され
る。このとき、図１９に示すように、プロセッサボード
１の長手方向と、メモリボード１０の長手方向とを、垂
直の関係に配置したことが本発明の特徴である。

【００４２】なお、ここでは便宜上、図１９における上
側のプロセッサボード群１を記号１ａ、下側のプロセッ
サボード１群を記号１ｂとする。同図中、２２はメモリ
制御ＬＳＩであり、プロセッサボード群１ａ、１ｂから
メモリボード１０群へのアクセスなどを制御する。

【００４３】図２１はメモリボード１０を正面から見た
図である。メモリボード１０は、コネクタ５ａを介して
プラッタ１６に実装される。メモリボード１０の左右に
はメモリモジュール２４を実装するソケット２５を配置
する。ほぼ中央にあるのはメモリバッファＬＳＩ２３
で、メモリ制御ＬＳＩ２２と、ソケット（スロット）２
５に実装されるメモリモジュール２４との間をインター
フェースする。

【００４４】本発明の特徴のさらにもう一つは、メモリ
モジュール２４を、メモリボード１０が実装されるプラ
ッタ１６に対して鉛直方向に実装した点である。

【００４５】続いてそれらの特徴がもたらす効果につい
て説明する。図１９において、３１ａ、３１ｂは、プロ
セッサボード群１ａ、１ｂとメモリ制御ＬＳＩ２２間と
を接続するプロセッサバスである。この例では、一つの
プロセッサバス３１に、最大四つのプロセッサボード１
が接続できるとする。

【００４６】３２ａ、３２ｂはメモリバスで、メモリ制
御ＬＳＩ２２とメモリボード１０群とを接続する。ここ
ではメモリ制御ＬＳＩ２２は、メモリアクセス性能を向
上させるために二つのメモリ入出力ポートを有すると仮
定する。

【００４７】近年では、プロセッサバス３１のバス幅
は、アドレスバスは３２ビット以上、データバスは６４
ビットにパリティビット８ビットを加えた７２ビット幅
が採用されることが多い。そのほかの制御信号を加味す
れば、プロセッサバス３１は１２０本程度の信号線で構
成されている。将来、プロセッサのデータバス幅が１２
８ビット等に拡張されれば、総信号線数はさらに増加す
ることになる。なお図１９では一本の線でプロセッサバ
ス３１を記載しているが、実際は１２０本程度の信号線
が束状（帯状）に配線される。

【００４８】一方のメモリバス３２は、プロセッサバス
３１と同じバス幅（すなわち前記例においてはデータ６
４ビット＋パリティ８ビット）で構成されることが多
い。あるいはメモリアクセス性能を向上させるために、
図１９のように複数のメモリ入出力ポートを設けたり、
データバス幅をプロセッサのデータバス幅以上に拡げる
例もある。

【００４９】ここでプロセッサバス３１の動作周波数
（基本クロック）は、近年では６６ＭＨｚ〜１００ＭＨ
ｚであるが、将来は２００ＭＨｚを越えると予想されて
いる。またメモリバス３２もプロセッサバス３１と同じ
周波数で動作させることが一般的である（メモリ制御Ｌ
ＳＩ２２内部が単一クロックで同期動作する）。したが
って、メモリバス３２も、６６ＭＨｚ〜１００ＭＨｚ、
あるいは２００ＭＨｚといった高速クロックに同期して
動作する。

【００５０】このような高速バスにおいて正しく信号を
伝達するためには、バス配線のインピーダンス整合など
の配慮だけでなく、バス配線長を短くする必要がある。

【００５１】本実施例によれば、まずプロセッサバス３
１については、各プロセッサ群１ａ、１ｂからメモリ制
御ＬＳＩ２２に対し、バス配線を平行（帯状）に走らせ
ることが可能となり、配線長を短くできる。またメモリ
バス３２については、やはり同様にメモリ制御ＬＳＩ２
２から各メモリボード１０に対してバス配線を平行（帯
状）に走らせることが可能となる。平行状の配線は、多
層基板によるプラッタ１６において、層間の信号渡りを
低減できるという効果もあり、総合的に信号の伝送品質
を向上し得る。

【００５２】同様に、メモリボード１０におけるバス配
線の様子を図２１を用いて説明する。プラッタ１６から
コネクタ５ａを介してメモリバス３２がメモリバッファ
ＬＳＩ２３へ接続される。メモリバッファＬＳＩ２３
は、メモリバス３２を、メモリモジュール２４に適した
インターフェース（電圧値、タイミング等）に変換し、
モジュールバス３３ａ、３３ｂとして、スロット２５を
介してメモリモジュール２４へ伝える。

【００５３】ここで、プラッタ１６に対してメモリモジ
ュール２４が鉛直方向となる実装形態をとることによっ
て、メモリバッファＬＳＩ２３とメモリバス３２を最適
に接続でき、さらにモジュールバス３３もメモリバッフ
ァＬＳＩ２３とメモリモジュール２４間で平行帯状に最
適に配線できる。

【００５４】ところで図１９では、図の左右方向（Ａ−
Ａ’の方向）に対して冷却用の風路を確保することが困
難となり、最も発熱が大きいプロセッサモジュール１群
の冷却ができない。そこで本発明では、第３図に示した
ように、送風機１４からの風流をガイド板１８で構成さ
れるチャンバ１７で圧力を高め、スリット１９からプロ
セッサボード１群とメモリボード１０群へ高速に吹きつ
けることで解決することができる。この様子を再度図２
０を用いて模擬的に示す。

【００５５】送風機１４から入力された冷却風６は、ガ
イド板１８で導かれたのち、まずメモリボード１０群の
上部にあるスリット１９からメモリモジュール２４を冷
却すべく図下側へと一部が分流する。

【００５６】また分流しなかった冷却風６は、その後右
に進みチャンバー１７で圧力が高まったのち、プロセッ
サボード１群の上部にあるスリット１９からプロセッサ
ボード１へと吹きつけられる。このとき、熱交換器２
（図２０には図示せず）によって効率よくプロセッサボ
ード１の発熱が冷却風６へと伝えられる。最後に、後部
にある送風機１４で、冷却風６は外部へと送出される。

【００５７】このときメモリボード１０上で分流した冷
却風６を背面に導くために、図２１に示すようなボード
下端に隙間２６を設けておく。

【００５８】

【発明の効果】本発明によれば、発熱部がボードの下流
側に偏って取付けられた場合でも、冷却風の流れ方向に
対する圧力損失を減少させる熱交換器によって、単位風
量当たりの熱交換器自体の圧力損失を低減でき、送風機
の持つ性能のなかで、供給する冷却風量を最大限に増加
できるので、上流側の熱交換器への風量が増し、熱交換
器の中で、伝熱が最も良好である。また、風量が増した
分、新鮮な冷却風で上流側を充分に冷却するので、下流
側の通風抵抗が増大し冷却風が下流側まで届かなかった
場合でも、下流側から寿流側への熱移動によって、下流
側も冷却される。

【００５９】よって、熱交換器のうちの伝熱性能の最も
良好な上流側での熱交換量を著しく増加でき、熱交換器
自体の伝熱性能を最大に向上できる。

【００６０】また、本発明によれば、プロセッサボード
群に対してメモリボード群を垂直の関係に配置すること
で高速バスの配線を最適化し、かつプラッタに対する吹
きつけ方向の風流で冷却を実現することできるる。同様
に、メモリボード上でメモリモジュールをプラッタに対
して鉛直に配置することで、モジュールバスの配線を最
適化し、かつ吹きつけにより冷却を実現することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のプロセッサボードと熱交換
器の斜視図である。

【図２】本発明の一実施例のプロセッサボードの内部を
説明する正面図である。

【図３】本発明の一実施例の熱交換器を備えた電子機器
装置の斜視図である。

【図４】本発明の一実施例のプロセッサボードと熱交換
器の斜視図である。

【図５】本発明の一実施例のプロセッサボードと熱交換
器の斜視図である。

【図６】本発明の一実施例の熱交換器における空間を設
けていないフィンと空間を設けたフィンとを比較説明す
るためのフィンの側面図である。

【図７】本発明の一実施例のフィンの特性を説明するグ
ラフである。

【図８】本発明にの一実施例のフィンの特性を説明する
グラフである。

【図９】本発明の他の実施例を説明する熱交換器の斜視
図である。

【図１０】本発明の他の実施例を説明する熱交換器の斜
視図である。

【図１１】本発明の他の実施例を説明する熱交換器の斜
視図である。

【図１２】本発明の他の実施例を説明する熱交換器の斜
視図である。

【図１３】本発明の他の実施例を説明する熱交換器の斜
視図である。

【図１４】本発明の他の実施例を説明する熱交換器の斜
視図である。

【図１５】本発明の他の実施例を説明する熱交換器の斜
視図である。

【図１６】本発明の他の実施例を説明する熱交換器の斜
視図である。

【図１７】本発明の他の実施例を説明する熱交換器の斜
視図である。

【図１８】本発明の他の実施例を説明する熱交換器の斜
視図である。

【図１９】本発明の他の実施例におけるプラッタに搭載
されるプロセッサボードとメモリボードとの位置関係、
およびバス配線の流れを示した図である。

【図２０】プ本発明の他の実施例におけるラッタに搭載
されるプロセッサボードとメモリボードとの位置をプラ
ッタの横方向から見た図であり、併せて図３に示した電
子機器装置におけるプロセッサボードとメモリボードの
冷却の概念を示したものである。

【図２１】本発明の他の実施例におけるメモリボード１
０での配置の概要を示した図である。

【符号の説明】

１…プロセッサボード、２…熱交換器、３…ベース、４
…フィン、５…コネクタ、６…冷却風、７…ＣＰＵ、８
…メモリ、９…電子機器装置、１０…メモリボード、１
１…Ｉ／Ｏパッケージ、１２…ハードディスク装置、１
３…フロントパネル、１４…送風機、１５…電源部、１
６…プラッタ、１７…チャンバ、１８…ガイド板、１９
…スリット孔、２０…送風機の特性、２２…メモリ制御
ＬＳＩ、２３…メモリバッファＬＳＩ、２４…メモリモ
ジュール、２５…スロット、３１…プロセッサバス、３
２…メモリバス。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田栗 順一 神奈川県海老名市下今泉810番地 株式会 社日立製作所サーバ開発本部内 (72)発明者 宮崎 正好 神奈川県海老名市下今泉810番地 株式会 社日立製作所ＰＣ事業部内 (72)発明者 飛田 庸博 神奈川県海老名市下今泉810番地 株式会 社日立製作所サーバ開発本部内 (72)発明者 小坂田 秀之 神奈川県海老名市下今泉810番地 株式会 社日立製作所サーバ開発本部内 (72)発明者 近藤 義広 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 大橋 繁男 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 中島 忠克 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 Ｆターム(参考） 3L044 AA04 BA06 CA13 DA01 FA03 FA04 KA01 KA04 5E322 AA01 AA11 AB11 BA01 BA03 BA05 BB03 FA05

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板上に搭載された第一の素子と、この第
   一の素子より発熱量が大きい第二の素子と、この基板の
   これら第一及び第二の素子の搭載面にフィンを有する金
   属板とを備えた電子機器装置であって、前記第一の素子
   を冷却風の下流側に配置した電子機器装置。
2. 【請求項２】基板上に搭載された第一の素子と、この第
   一の素子より発熱量が大きい第二の素子と、この基板の
   一辺に取付けられたコネクタとを備えた電子機器装置で
   あって、前記第一の素子を前記第二の素子よりもコネク
   タ側に配置した電子機器装置。
3. 【請求項３】複数の発熱素子を搭載した基板と、該基板
   の裏面に設けられたフィンとを備えた電子機器装置であ
   って、前記フィンを冷却風の上流側よりも下流側の通風
   抵抗が小さくなるようにした電子機器装置。
4. 【請求項４】前記フィンを冷却風の流れ方向に複数に分
   割して複数のフィン群を形成し、前記フィン群間に空間
   を設けた請求項３記載の電子機器装置。
5. 【請求項５】前記フィン群は、冷却風の上流側のフィン
   間隔を小さくし、下流側を大きくした請求項４記載の電
   子機器装置。
6. 【請求項６】筐体内部の板部材に設けられた基板側のコ
   ネクタを挿入することによって基板上に搭載された素子
   と電気的に接続されるコネクタと、前記基板の前記素子
   搭載面の裏面に設けられたフィンとを備えた電子機器装
   置であって、前記板部材に設けられたコネクタが前記フ
   ィンを通過する冷却風の下流側となるような前記筐体内
   に流す冷却風の流路構造とした電子機器装置。
7. 【請求項７】プラッタ基板上に鉛直に実装されるプロセ
   ッサボードと、前記プラッタ上に鉛直に実装されるメモ
   リボードとを備え、前記プロセッサボードの長手方向と
   前記メモリボードの長手方向とが垂直の関係に配置され
   ことを特徴とする電子機器装置。
8. 【請求項８】前記プラッタの鉛直方向から前記プロセッ
   サボードに対し風流を発生させる手段と、前記風流を前
   記プラッタによって誘導し、周囲に排出する手段とを設
   けた請求項７記載の電子機器装置。
9. 【請求項９】プラッタ基板上に鉛直に実装されるメモリ
   ボードと、前記メモリボード上に鉛直に実装されるメモ
   リモジュールを備えた電子機器装置において、前記メモ
   リモジュールの長手方向を前記プラッタに対して鉛直の
   関係に配置したことを特徴とする電子機器装置の基板配
   置方法。
10. 【請求項１０】筺体面に装着された送風機と、前記送風
    機によって流入される風流を誘導するダクト構造体を備
    えた電子機器装置の冷却構造であって、前記ダクトと平
    行に配置されたプラッタ基板と、概プラッタ基板上に鉛
    直に配置される電子回路基板を備え、前記ダクトに設け
    たスリット構造によって風流の一部を前記電子回路基板
    に向けて前記ダクト構造から噴出させ、さらに前記プラ
    ッタ基板によって風流の向きを誘導し周囲に排出せしめ
    ることを特徴とする電子機器装置の冷却構造。
11. 【請求項１１】プラッタ基板上に鉛直に実装されるメモ
    リボードと、前記メモリボード上に鉛直に実装されるメ
    モリモジュールを備え、前記メモリモジュールの長手方
    向を前記プラッタに対して鉛直の関係に配置された電子
    機器装置であって、前記プラッタの鉛直方向から前記メ
    モリモジュールに対し略平行の向きに風流を発生させる
    手段と、前記風流を前記プラッタによって誘導し、周囲
    に排出する手段とを有する電子機器装置。
12. 【請求項１２】プラッタ基板上に鉛直に実装されるプロ
    セッサボードと、前記プラッタ上に鉛直に実装されるメ
    モリボードとを備えた電子機器装置において、前記プロ
    セッサボードの長手方向と前記メモリボードの長手方向
    とを垂直の関係に配置し、前記プラッタ上に前記プロセ
    ッサボードの長手方向とは垂直の方向にプロセッサバス
    を配線し、前記プラッタ上に前記メモリボードの長手方
    向とは垂直の方向にメモリバスを配線し、前記プラッタ
    上における前記プロセッサバスと前記メモリバスの略交
    点に、前記両バスを制御する回路を配置したことを特徴
    とする電子機器装置の部品配置方法。
13. 【請求項１３】プラッタ基板上に鉛直に実装されるメモ
    リボードと、前記メモリボード上に鉛直に実装されるメ
    モリモジュールを備えた電子機器装置において、前記メ
    モリモジュールの長手方向を前記プラッタに対して鉛直
    の関係に配置し、前記メモリボード上に前記プラッタと
    鉛直の方向にメモリバスを配線し、前記メモリボード上
    に前記メモリボードの長手方向とは平行の方向にメモリ
    モジュールバスを配線し、前記メモリボード上における
    前記メモリバスと前記メモリモジュールバスの略交点
    に、前記両バスを制御する回路を配置したことを特徴と
    する電子機器装置の部品配置方法。