JP2004199244A

JP2004199244A - マザーボード及びそれを装備した電子計算機器

Info

Publication number: JP2004199244A
Application number: JP2002365018A
Authority: JP
Inventors: Muneharu Tokunaga; 宗治徳永; Nobuhiro Kato; 修宏加藤
Original assignee: Renesas Technology Corp
Current assignee: Renesas Technology Corp
Priority date: 2002-12-17
Filing date: 2002-12-17
Publication date: 2004-07-15

Abstract

【課題】既存のマザーボードの簡単なレイアウト変更により、メインモジュール間の空間層およびメインメモリ自体の温度上昇を抑制し得るマザーボードを提供する。
【解決手段】ファンクーラーを備えたＣＰＵが搭載されるとともに、それぞれメインメモリを備えた複数のボード型メモリモジュールが、取付面に対して略垂直をなし且つ互いに所定間隔をおいて平行に配列するように取り付けられるマザーボードにおいて、上記ファンクーラーからＣＰＵの冷却に伴い外部へ排出される排気流を、上記メモリモジュール間に対流が生じるように、強制的にメモリモジュール間に流すレイアウトを採用する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ファンクーラーを備えたＣＰＵやチップセットが搭載されるとともに、複数のボード型メモリモジュールが、取付面に対して略垂直をなし且つ互いに所定間隔をおいて平行に配列するように取り付けられるマザーボード及びそれを装備した電子計算機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知の通り、コンピュータ等の電子計算機器には、ＣＰＵ，チップセット，周辺回路，メインメモリ等を搭載した基板であるマザーボード（メインボードとも呼ばれる）が組み込まれている。このマザーボードとしては、典型的に、その表面に対して、ＣＰＵ，チップセット，その周辺回路が実装され、また、それぞれメインメモリを搭載した複数のボード型のメモリモジュール（例えばＤＲＡＭを搭載したＤＩＭＭ（Dual in-line Memory Module）等）が、その表面に対して垂直をなし且つ所定間隔をおいて平行に配列するように取り付けられるものが知られている。
【０００３】
マザーボードにおいては、一般的に、発熱対策として、発熱量の最も大きなＣＰＵやチップセットに対して強制対流を発生させるファンクーラーが取り付けられている。しかし、ＣＰＵやチップセットに続いて発熱量の大きなメモリモジュールに搭載されたメインメモリに対してはヒートスプレッダ等の放熱板を取り付ける程度である。
【０００４】
また、マザーボードにおいては、一般的に、ＣＰＵやチップセットが、各信号を直線的に接続可能で、設計が容易になることから、メモリモジュール用スロットの長手方向に沿って配列するようなレイアウトが採用される。ところが、かかるレイアウトが採用される場合には、たとえＣＰＵ用ファンクーラーからの排気流がメモリモジュール側へ指向させられても、その排気流が最も手前のメモリモジュールで遮られ、各メモリモジュール間における空気層の対流がもたらされることはない。
【０００５】
更に、マザーボードにおいては、一般的に、約１０ｍｍの基板間隔でメモリモジュールが配置されるが、例えばＩＣが積層化されたメモリモジュール等の、比較的厚いメモリモジュールが採用される場合には、各メモリモジュールの間隔は更に小さくなる。例えば、ＩＣが積層化されたメモリモジュールの厚さが約８ｍｍである場合には、メモリモジュール間における空気層の幅は約２ｍｍと非常に狭くなる。その結果、各メモリモジュール間における空気層の対流は一層少なくなる。
【０００６】
このように、従来のマザーボードでは、メインメモリの自己発熱による熱を、平行に配列されたメモリモジュール間の各空気層には拡散できるものの、その空気層がほとんど対流しないため、最終的に、メモリモジュール間における空気層の温度が上昇し、メインメモリのパッケージ表面及びその内部のジャンクション温度が上昇して、場合によっては、正常動作及び信頼性を保証し得ない温度になることがあった。特に、近年広く普及している、データバスが終端抵抗で終端するＤＲＡＭでは、データ出力電流が大きく、更に自己発熱の上昇を招く惧れがあった。
【０００７】
上記の問題に対処すべく、近年では、ＣＰＵのみならず、ボード型のメモリモジュールに搭載されたメインメモリに対しても、ファンクーラーからの対流を利用して、その発熱を抑制する方法が開発されている。
その一例としては、ＣＰＵにそれ専用のファンクーラーを設けず、メインメモリを含む装置全体を冷却するファンクーラーのみを冷却風の駆動源として用いる構成が知られている（例えば特許文献１参照）。
また、別の例としては、横流ファンにより送られる冷却風を、柱状部材を介して電子回路基板に送るとともに、該柱状部材のグループを通過する際に、薄い層状の冷却風として形成し、加速した状態の冷却風の流れを電子回路基板のＣＰＵやメモリ等の素子に当てるようにする構成が知られている（例えば特許文献２参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１０−２８４８６２号公報（第２及び３頁，第１図）
【特許文献２】
特開平９−１１６２８６号公報（第４及び５頁，第１図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記先行技術文献により開示される技術は、いずれも、設計面での大幅な変更を余儀なくされ、また、それに伴い、コストの増大が招来されるという問題がある。したがって、現行のマザーボードとほぼ同じ構成要素を用いて、既存の電子計算機器に適用可能でありつつ、メインメモリの温度上昇を十分に抑制し得るマザーボードを構成することが求められる。
【００１０】
本発明は、上記技術的課題に鑑みてなされたもので、既存のマザーボードのレイアウト変更により、放熱について自然対流にのみ頼っていた部分に対し、強制的に対流をもたらし、メインメモリの温度上昇を抑制し得るマザーボード及びそれを装備した電子計算機器を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本願の第１の発明は、ファンクーラーを備えたＣＰＵが搭載されるとともに、それぞれメインメモリを備えた複数のボード型メモリモジュールが、取付面に対して略垂直をなし且つ互いに所定間隔をおいて平行に配列するように取り付けられるマザーボードにおいて、上記ファンクーラーからＣＰＵの冷却に伴い外部へ排出される排気流を、上記メモリモジュール間に対流が生じるように、強制的にメモリモジュール間に流すレイアウトが採用されている、ことを特徴としたものである。
【００１２】
また、本願の第２の発明は、ファンクーラーを備えたチップセットが搭載されるとともに、それぞれメインメモリを備えた複数のボード型メモリモジュールが、取付面に対して略垂直をなし且つ互いに所定間隔をおいて平行に配列するように取り付けられるマザーボードにおいて、上記ファンクーラーからチップセットの冷却に伴い外部へ排出される排気流を、上記メモリモジュール間に対流が生じるように、強制的にメモリモジュール間に流すレイアウトが採用されている、ことを特徴としたものである。
【００１３】
更に、本願の第３の発明は、それぞれメインメモリを備えた複数のボード型メモリモジュールが、取付面に対して略垂直をなし且つ互いに所定間隔をおいて平行に配列するように取り付けられるマザーボードを装備した電子計算機器において、上記マザーボード近傍に、ファンクーラーを備えた計算機器用の電源が設けられており、上記ファンクーラーとメモリモジュールとの間には、一端側で、該ファンクーラーの吸気口に連通される一方、他端側で、吸引ノズルをなし、上記メモリモジュール間に対流が生じさせるように位置決めされる吸気用ダクトが延設されている、ことを特徴としたものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しながら説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るマザーボードを概略的に示す平面図である。このマザーボード１０は、例えばガラスエポキシ製の基板１に対して、各種の構成部品が搭載されてなるもので、使用に際し、コンピュータ等の電子計算機器に組み込まれる。より詳しくは、マザーボード１０は、その表面に実装されたＣＰＵ２と、そのＣＰＵ２の上部に直接に取り付けられたＣＰＵ用ファンクーラー３と、例えばタイマや割り込み，ＤＭＡ，メモリをコントロールする回路やＲＴＣ，バスインターフェイス等のマザーボード１０に必要な機能を数個のＬＳＩにまとめてなるチップセット４と、該チップセット４の上部に直接に取り付けられたチップセット用ファンクーラー５とを有している。
【００１５】
また、マザーボード１０は、メインメモリとしてのＤＲＡＭ１１（図２参照）が搭載された複数のボード型メモリモジュール７と、メモリモジュール７を挿入可能なコネクタであって、マザーボード１０上で互いに平行に配列された複数の（この実施の形態では３つの）スロット６と、機能拡張カードとしてのＰＣＩ（Peripheral Component Interconnect）カード８と、ＰＣＩカード８を挿入可能な拡張バスコネクタであって、マザーボード１０上で互いに平行に配列された複数の（この実施の形態では４つの）スロット９とを有している。メモリモジュール６及びＰＣＩカード８は、それぞれ、スロット７及び９に挿入された状態で、マザーボード１０の基板平面に対して垂直をなし且つ所定間隔をおいて平行に配列する。
【００１６】
なお、実際には、上記以外の構成部品又は配線が、マザーボード１０の表面のほぼ全域にわたって設けられているが、図面の簡略化を図り、ここでは、それらを省略する。
【００１７】
この実施の形態１では、メモリモジュール６及びスロット７の延長線上に、ＣＰＵ２及びそのファンクーラー３が配設され、また、ＣＰＵ用ファンクーラー３を通過したエアが、ＣＰＵ２の冷却に伴い、ファンクーラー３からメモリモジュール６及びスロット７側に排出されるようなレイアウトが採用されている。図２は、かかるＣＰＵ用ファンクーラーにおける吸気流及び排気流を概略的に示す側面図である。この図からよく分かるように、ＣＰＵファンクーラー３が駆動されると、ファンクーラー３の上面側からファンクーラー３の内部へ吸気が行われ、ＣＰＵ２の上面に対してエアが吹き付けられ、ＣＰＵ２は冷却される。記号Ｗ０が付された矢印は、吸気流をあらわす。この冷却に伴い、ＣＰＵ２の冷却に用いられた後のエア又は吸気された直後のエアは、ファンクーラー３の一側面から、すなわち、メモリモジュール６及びスロット７に対向する面から排出される。記号Ｗ１が付された矢印は、ファンクーラー３からの排気流をあらわす。
【００１８】
このようにファンクーラー３から排出される排気流は、図２に示すように、メモリモジュール６間に流れ、そこに対流をもたらす。これにより、メモリモジュール６間における空気層が拡散され、その温度上昇が抑制される。また、このとき、メモリモジュール６に搭載されたＤＲＡＭ１１に対して排気流が当たり、これによって、ＤＲＡＭ１１のパッケージ表面の温度上昇及びその内部のジャンクション温度が抑制されることとなる。
【００１９】
次の表は、ＣＰＵ用ファンクーラー３からの排気流（以下、ファン排気流という）の影響調査結果をあらわすものである。ここでは、ファン排気流の有無及びマザーボード１０に取り付けられるメモリモジュール６の枚数に応じて変化するＤＲＡＭ１１のパッケージ温度の測定値に基づいて、ファン排気流の影響が調査される。
【表１】

表１：ファン排気流の影響調査結果
表１における条件１では、マザーボード１０に対して１枚のメモリモジュール６が取り付けられ、メモリモジュール６に対してファン排気流が遮られる。また、条件２では、マザーボード１０に対して１枚のメモリモジュール６が取り付けられ、メモリモジュール６に対してファン排気流が供給される。更に、条件３では、本実施の形態とは異なるレイアウトを採用するマザーボードが取り上げられ、マザーボードに対して３枚のメモリモジュールが取り付けられ、これらメモリモジュールに対して横方向から、すなわち、メモリモジュール用スロットの長手方向に対して直交する方向からファン排気流が供給される。また、更に、条件３では、ＣＰＵから最も遠方に位置するメモリモジュール上のＤＲＡＭを、測定対象とする。
【００２０】
ファン排気流を用いない場合、周囲温度に比べて、メモリモジュールにおけるＤＲＡＭ１１のパッケージ温度は相当に高くなる（条件１における測定値参照）。これに対して、ファン排気流を用いる場合には、ＤＲＡＭ１１のパッケージ温度が、条件１における場合と比較して、１２℃低下する（条件２における測定値参照）。これにより、ファン排気流が、メモリモジュール６に搭載されたＤＲＡＭ１１の温度上昇を抑制する上で、相当の効果をもたらすことが分かる。
【００２１】
また、条件３における測定値から分かるように、ファン排気流がメモリモジュールの横方向から供給された場合には、ＣＰＵ及びそのファンクーラーから最も遠方に位置するＤＲＡＭのパッケージ温度は、条件１における場合と比較して、あまり変わらない。すなわち、この場合には、ファン排気流によって、メモリモジュールに搭載されたＤＲＡＭの温度上昇を抑制する効果がほとんど得られない。
【００２２】
図３は、ＣＰＵ用のファンクーラー３からの排気流をメモリモジュール６に対して供給したり遮ったりした場合の、該メモリモジュール６に搭載されたＤＲＡＭ１１のパッケージ表面での温度変化をあらわすグラフである。グラフ中の円Ｐ，Ｒは、ファンクーラー３からの排気流を遮った場合のグラフの変化をあらわし、他方、円Ｑは、ファンクーラー３からの排気流を供給した場合のグラフの変化をあらわす。ＤＲＡＭ１１のパッケージ温度は時間経過に伴い上昇するが、このグラフの変化から分かるように、メモリモジュール６間にファンクーラー３からの排気流を供給し、ＤＲＡＭ１１のパッケージ表面に排気流を当てることによって、ＤＲＡＭ１１のパッケージ温度及びその内部のジャンクション温度を効果的に低下させることができる。
【００２３】
以上のように、この実施の形態１では、マザーボード１０上で、既存のＣＰＵ用ファンクーラー３の配置を工夫して、マザーボード１０の基板表面に対して垂直をなし且つ平行に配列されるように取り付けられた複数のメモリモジュール６間に排気流を供給可能とすることにより、メモリモジュール間の空気層を拡散させ対流をもたらして、その温度上昇を抑制することができ、また、排気流を各メモリモジュール６に搭載されるＤＲＡＭ１１のパッケージ表面に当てることにより、ＤＲＡＭ１１の自己発熱による上昇を抑制することができる。更に、ここでは、既存のＣＰＵ用ファンクーラー３を用いるため、更なるスペースや電力増加の問題の発生源となり得る追加のファンクーラーを要することなく、発熱対策を行うことができる。これにより、ＤＲＡＭ１１の温度上昇に起因する誤動作を一層確実に防止することができる。
【００２４】
次に、本発明の他の実施の形態について説明する。なお、以下では、上記実施の形態１における場合と同じものについては、同一の符号を付し、それ以上の説明を省略する。
実施の形態２．
図４は、本発明の実施の形態２に係るマザーボードを概略的に示す平面図である。このマザーボード２０は、上記実施の形態１における場合と同じ構成を有するものであり、この実施の形態２では、メモリモジュール６及びスロット７の延長線上に、チップセット４及びそのファンクーラー５が配設され、ファンクーラー５を通過したエアが、チップセット４の冷却に伴い、ファンクーラー５からメモリモジュール６及びスロット７側に排出されるようなレイアウトが採用されている。
【００２５】
このように、マザーボード２０上で、既存のチップセット用ファンクーラー５の配置を工夫して、マザーボード２０の基板表面に対して垂直をなし且つ平行に配列されるように取り付けられた複数のメモリモジュール６間に排気流を供給可能とする（記号Ｘ１が付された矢印は、ファンクーラー５からの排気流をあらわす。）ことにより、上記実施の形態１における場合と同様の効果を奏することができる。すなわち、メモリモジュール間の空気を拡散させ対流をもたらして、その温度上昇を抑制することができ、また、排気流を各メモリモジュール６に搭載されるＤＲＡＭ１１のパッケージ表面に当てることにより、ＤＲＡＭ１１の自己発熱による上昇を抑制することができる。更に、ここでは、既存のチップセット用ファンクーラー５を用いるため、更なるスペースや電力増加の問題の発生源となり得る追加のファンクーラーを要することなく、発熱対策を行うことができる。これにより、ＤＲＡＭ１１の温度上昇に起因する誤動作を一層確実に防止することができる。
【００２６】
ところで、スペース面の問題により、上記実施の形態１及び２のようなレイアウトの採用が不可能な場合があるが、この場合には、次の実施の形態３を用いて対処することができる。
実施の形態３．
図５は、本発明の実施の形態３に係るマザーボード及びその周辺構成を概略的に示す平面図である。この実施の形態３では、ＣＰＵ２及びチップセット４が、メモリモジュール６用のスロット７の長手方向に沿って配列されるようなレイアウト（すなわち、従来一般的に用いられるレイアウト）を採用するマザーボード３０が、設置部材３１上に設けられている。また、設置部材３１上には、マザーボード３０の近傍に、計算機器用の電源３２及びその上部に直接に取り付けられた電源用ファンクーラー３３が設けられている。なお、設置部材３１は、実際には、より大きなサイズを有するものであるが、図５では、マザーボード３０及び電源３２等が取り付けられる部分のみを示す。
【００２７】
また、この実施の形態３では、電源用ファンクーラー３３とメモリモジュール６との間に、吸気用ダクト３４が延設されている。この吸気用ダクト３４は、その一端側で、電源用ファンクーラー３３の吸気口に連通される一方、他端側で、吸引ノズル３４ａをなし、メモリモジュール間に対流が生じさせるように位置決めされている。ここでは、吸引ノズル３４ａが、メモリモジュール６の上方にてメモリモジュール６に対向するように保持されている。なお、吸引ノズル３４ａを保持する位置は、これに限定されることなく、吸引ノズル３４ａをメモリモジュール用スロット７の一端側に保持してもよい。
【００２８】
かかる構成によれば、電源用ファンクーラー３３が駆動されると、吸気用ダクト３４を通じて、吸引ノズル３４ａからメモリモジュール間の空気が吸い上げられ、メモリモジュール間に対流が生じる。これによって、メモリモジュール間のの温度上昇を抑制することができ、また、この吸引作用により生じる吸気流が各メモリモジュール６に搭載されるＤＲＡＭ１１のパッケージ表面に当たることにより、ＤＲＡＭ１１の自己発熱による温度上昇を抑制することができる。その結果、ＤＲＡＭ１１の温度上昇に起因する誤動作を一層確実に防止することができる。
【００２９】
なお、本発明は、例示された実施の形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計上の変更が可能であることは言うまでもない。
【００３０】
【発明の効果】
本願の第１の発明によれば、ファンクーラーを備えたＣＰＵが搭載されるとともに、それぞれメインメモリを備えた複数のボード型メモリモジュールが、取付面に対して略垂直をなし且つ互いに所定間隔をおいて平行に配列するように取り付けられるマザーボードにおいて、上記ファンクーラーからＣＰＵの冷却に伴い外部へ排出される排気流を、上記メモリモジュール間に対流が生じるように、強制的にメモリモジュール間に流すレイアウトが採用されるので、メモリモジュール間の温度上昇を抑制することができる。また、既存のＣＰＵ用ファンクーラーが用いられるので、更なるスペースや電力増加の問題の発生源となり得る追加のファンクーラーを要することなく、発熱対策を行うことができる。
【００３１】
また、本願の第２の発明によれば、ファンクーラーを備えたチップセットが搭載されるとともに、それぞれメインメモリを備えた複数のボード型メモリモジュールが、取付面に対して略垂直をなし且つ互いに所定間隔をおいて平行に配列するように取り付けられるマザーボードにおいて、上記ファンクーラーからチップセットの冷却に伴い外部へ排出される排気流を、上記メモリモジュール間に対流が生じるように、強制的にメモリモジュール間に流すレイアウトが採用されているので、メモリモジュール間の温度上昇を抑制することができる。また、既存のチップセット用ファンクーラーが用いられるので、更なるスペースや電力増加の問題の発生源となり得る追加のファンクーラーを要することなく、発熱対策を行うことができる。
【００３２】
更に、本願の第３の発明によれば、それぞれメインメモリを備えた複数のボード型メモリモジュールが、取付面に対して略垂直をなし且つ互いに所定間隔をおいて平行に配列するように取り付けられるマザーボードを装備した電子計算機器において、上記マザーボード近傍に、ファンクーラーを備えた計算機器用の電源が設けられており、上記ファンクーラーとメモリモジュールとの間には、一端側で、該ファンクーラーの吸気口に連通される一方、他端側で、吸引ノズルをなし、上記メモリモジュール間に対流が生じさせるように位置決めされる吸気用ダクトが延設されているので、電源用ファンクーラーの駆動時には、メモリモジュール間の温度上昇を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係るマザーボードを概略的に示す平面図である。
【図２】上記マザーボード上でファンクーラーからＣＰＵの冷却に伴い外部に排出される排気流がメモリモジュール間に流される様子を概略的に示す側面図である。
【図３】ＣＰＵ用のファンクーラーからの排気流をメモリモジュールに対して供給したり遮ったりした場合の、ＤＲＡＭのパッケージ温度の変化をあらわすグラフである。
【図４】本発明の実施の形態２に係るマザーボードを概略的に示す平面図である。
【図５】本発明の実施の形態３に係るマザーボード及びその周辺構成を概略的に示す平面図である。
【符号の説明】
２ＣＰＵ，３ＣＰＵ用ファンクーラー，４チップセット，５チップセット用ファンクーラー，６ボード型メモリモジュール，１０，２０，３０マザーボード，１１ＤＲＡＭ，３２電源，３３電源用ファンクーラー，３４ダクト。

Claims

ファンクーラーを備えたＣＰＵが搭載されるとともに、それぞれメインメモリを備えた複数のボード型メモリモジュールが、取付面に対して略垂直をなし且つ互いに所定間隔をおいて平行に配列するように取り付けられるマザーボードにおいて、
上記ファンクーラーからＣＰＵの冷却に伴い外部へ排出される排気流を、上記メモリモジュール間に対流が生じるように、強制的にメモリモジュール間に流すレイアウトが採用されている、ことを特徴とするマザーボード。
ファンクーラーを備えたチップセットが搭載されるとともに、それぞれメインメモリを備えた複数のボード型メモリモジュールが、取付面に対して略垂直をなし且つ互いに所定間隔をおいて平行に配列するように取り付けられるマザーボードにおいて、
上記ファンクーラーからチップセットの冷却に伴い外部へ排出される排気流を、上記メモリモジュール間に対流が生じるように、強制的にメモリモジュール間に流すレイアウトが採用されている、ことを特徴とするマザーボード。
それぞれメインメモリを備えた複数のボード型メモリモジュールが、取付面に対して略垂直をなし且つ互いに所定間隔をおいて平行に配列するように取り付けられるマザーボードを装備した電子計算機器において、
上記マザーボード近傍に、ファンクーラーを備えた計算機器用の電源が設けられており、
上記ファンクーラーとメモリモジュールとの間には、一端側で、該ファンクーラーの吸気口に連通される一方、他端側で、吸引ノズルをなし、上記メモリモジュール間に対流が生じさせるように位置決めされる吸気用ダクトが延設されている、ことを特徴とする電子計算機器。