JP2006164627A - コネクタ、プリント配線基板実装装置およびプリント配線基板実装方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、一方のプリント配線基板を一方向に移動させることにより、他方のプリント配線基板と互いに垂直に位置するようにコネクタの嵌合を行ない、かつ、コネクタの端子密度を実質的に高めてボードの実装効率を向上させることを目的とする。
【解決手段】プリント配線基板に設ける第１のコネクタ部と前記第１のコネクタ部と嵌合する第２のコネクタ部から構成されるコネクタであって、前記第１のコネクタ部と前記第２のコネクタ部との対向面の一部または全部が平面を有し、前記第１のコネクタ部と第２のコネクタ部とは直線方向に嵌合し、前記平面の垂直線と前記直線方向とが所望の角度を有することを特徴とするコネクタにより、かつ、コネクタの嵌合方向と前記一方のプリント配線基板の移動方向を同じとする。
【選択図】図１

Description

本発明は、コネクタによるプリント配線基板の接続に関する。

直交する２枚のプリント配線基板間を接続するコネクタにおいて、より多くの端子数を実装させるためには、コネクタ挿入方向に対して、垂直な面の形状を大きくする必要があった。この場合、コネクタの端子数を増加させるには、コネクタを取り付けるプリント配線基板の辺を長くするか、隣り合うプリント配線基板を装着するピッチを大きくして実装していた。

機器の小型化が進む中で、例えば、１枚のプリント基板にコンピュータとして必要な要素を実装したサーバブレードと呼ばれるサーバが必要枚数搭載されたサーバ機がある。各サーバブレードにはメモリやハードディスク、マイクロプロセッサなどが配置されており、筐体側にはブレードの差込口が並び、各サーバブレードへの給電・制御ユニットなどが搭載されている。このように、各サーバブレードはサーバの機能を１枚の基板に集約したものであって、これを複数装着して全体を１台のサーバとして稼動させるシステムはブレードサーバと呼ばれている。

各サーバブレードは、ブレードサーバのバックパネルとの接続用コネクタ端子数を多くした場合、従来から知られているコネクタではコネクタ部が大きくなり、ブレードサーバの筐体の高さを高くしたり、あるいは、各サーバブレードの搭載ピッチを増加させるため、単位体積に搭載できるサーバブレードの数量は減少し、製品全体の実装効率が低下する。

例えば、特開２００１−１４８５８７号公報に示されているように、マザーボードを冷却風に対して平行に設置して、冷却風を流れやすくする方法がある。しかし、特開２００１−１４８５８７号公報に記載されているような既存のコネクタを用いた場合には、コネクタの高さ或いは幅を大きくせずに多数のコネクタ端子を確保することは実装上困難となる。あるいは、特開平５−１４５２５３号公報に示されるように、プラグインパッケージを装着するとき、側方から挿入されてきたプラグインパッケージの先端を支持して、プラグインパッケージを下方向に回転させてマザーボードのコネクタと嵌合させる方法がある。

コネクタの端子数を多くするためには、特開平５−１４５２５３号公報に示される方法が従来では最も有効と思われるが、プラグインパッケージを上下に移動させるための余分なエリアを設ける必要があり、装置が大きくなるという欠点がある。また、コネクタの取付エリアいっぱいにコネクタを設けると、特開平５−１４５２５３号公報に示される方法が実現できなくなる。
特開２００１−１４８５８７号公報 特開平５−１４５２５３号公報

ブレードサーバにおいては、複数のサーバブレードをブレードサーバの筐体に配置された１枚のバックパネル（あるいはマザーボード。以下同じ）と電気的接続を取ることが一般的である。図２に示す従来のボード実装例において、筐体１０の手前側のＡＢＣＤ面は開口部となっており、図２の底面にあたるＣＤＨＧ面に配置されたバックパネル２０に取り付けられたプラグコネクタ２０−１に嵌合するジャックコネクタ３０−１が取り付けられたボード３０が、サーバブレードに相当する。ブレードサーバは、図２の場合、ボード３０を図２の手前の開口部からＸ方向へ入れ、プラグコネクタ２０−１のほぼ真上にジャックコネクタ３０−１が位置したときに、ボード３０を図のＺ方向に移動させて嵌合させる。図３には従来のコネクタ例を示しているが、ボード３０に取り付けられたジャックコネクタ３０−１とバックパネル２０に取り付けられたプラグコネクタ２０−１を図示し、図２の部分詳細図ともなっている。

ブレードサーバでは、図２において、ボード３０を冷却するための冷却風を図２の手前にある開口部から筐体１のＸ方向に送るようにすると、バックパネル２０を筐体１０の奥のＥＦＧＨ面に位置させた場合、冷却風の流れに対して邪魔になるため、例えば、バックパネル２０は図２に示す筐体１０の底面にあたるＣＤＨＧ面に位置させている。

上記の例では、冷却風の流れに対しては解決されているが、ボード３０を、まず、図２の手前の開口部からＸ方向に奥の方へ入れ、つぎに、プラグコネクタ２０−１のほぼ真上にジャックコネクタ３０−１が位置したときに、ボード３を図２のＺ方向に移動させて嵌合させるため、図２のＺ軸方向に筐体１０にスペースを設けなくてはならず、かつ、ボード３０の抜き差しを必要とするメンテナンスにおける作業性が悪く、加えて、コネクタの端子数を多くしたい場合にはプラグコネクタ２０−１とジャックコネクタ３０−１を嵌合する互いの対向面を広く確保する必要がある。

本発明は、ボードを一方向に移動することにより、バックパネルに対してボードが垂直に位置するようにコネクタの嵌合を行ない、かつ、コネクタの端子密度を実質的に高めてボードの実装効率を向上させることを目的とする。

本願の請求項１に記載の発明は、プリント配線基板に設ける第１のコネクタ部と前記第１のコネクタ部と嵌合する第２のコネクタ部から構成されるコネクタであって、前記第１のコネクタ部と前記第２のコネクタ部との対向面の一部または全部が平面を有し、前記第１のコネクタ部と第２のコネクタ部とは直線方向に嵌合し、前記平面の垂直線と前記直線方向とが所望の角度を有することを特徴とするコネクタである。

図４は、従来のコネクタ例Ｂを示しており、ジャックコネクタ４０とプラグコネクタ４１の嵌め合いにより電気的な接続がなされる。ジャックコネクタ４０とプラグコネクタ４１との嵌め合いはＸ軸方向に行なわれ、対向面はＸ軸に垂直となっている。ジャックコネクタ４０側の対向面はＡＢＣＤで表示されている。プラグコネクタ４１側の対向面Ａ’Ｂ’Ｃ’Ｄ’（Ｄ’は図示省略）には垂直方向に１２個のピン状の端子（以下にピンコンタクトと呼ぶ）４１−１が設けられており、ジャックコネクタ４０側の対向面ＡＢＣＤには垂直方向に１２個の受側の端子（以下にソケットコンタクトと呼ぶ）４０−１が設けられ、互いに嵌合するようになっている。そして、ジャックコネクタ４０とプラグコネクタ４１の対向面との反対側の面には、それぞれのコンタクトに接続されたターミナル４０−２とターミナル４１−２がＸ軸方向に突出し、プリント配線基板にハンダ付けされるようになっている。

これに対し、図５に示す本発明によるコネクタ例Ａにおいては、ジャックコネクタ２−１とプラグコネクタ３−１との嵌め合いはＸ方向に行なわれ、対向面はＸ軸に対して例えば３０°傾いている。ジャックコネクタ２−１側の対向面はＡＢＣＤで表示されている。プラグコネクタ３−１側の対向面Ａ’Ｂ’Ｃ’Ｄ’（Ａ’とＤ’は図示省略）にはＸ方向に２１個のピンコンタクト２−２が設けられており、ジャックコネクタ２−１側の対向面ＡＢＣＤにはＸ方向に２１個のソケットコンタクト２−２が設けられ、互いに嵌合するようになっている。そして、ジャックコネクタ２−１側のターミナル２−３はＺ方向に突出しており、プラグコネクタ３−１側のターミナル３−３はＹ方向と反対側に突出している。

図４に示す従来のコネクタ例Ｂにおいては対となるコンタクト数が１２組に対し、本発明によるコネクタ例Ａにおいては対となるコンタクト数が２１組を実装しても嵌合するコネクタの対向面の面積が大きいため、対応するターミナルの突出面における面当たりの個数は抑えて実装されている。

本願の請求項１に記載の発明によれば、Ｘ方向に垂直な単位面積当たりのコンタクト数を実質的に増やしても、これに伴って、必ずしもターミナルの突出面における面当たりの個数を多くせずにコネクタをプリント配線基板に実装しやすいようになっている。

本願の請求項２に記載の発明は、請求項１のコネクタによりプリント配線基板間が接続されることを特徴とするプリント配線基板実装装置である。

図７には、本発明によるコネクタのプリント配線基板への実装例を示す。図７のａ）分離図においては、Ｚ方向に垂直な面にバックパネル２が配置され、バックパネル２の上側表面に本発明によるコネクタのジャックコネクタ２−１がその嵌合方向をＸ方向とする向きに取り付けられている。そして、バックパネル２と垂直方向に位置するボード３にはジャックコネクタ２−１に嵌合するプラグコネクタ３−１が嵌合方向をＸ方向とする向きに取り付けられている。そして、図７のｂ）合体図に示されるように、バックパネル２に垂直にボード３が接続されるようになっている。ここで、ボード３のＸ方向へのガイド具、バックパネル２への固定具は図示が省略されている。

このように、本願の請求項２に記載の発明によれば、図７のｂ）合体図に示されるように、ボード３をバックパネル２に対しＸ方向に差し込むことによりコネクタの嵌合ができるため、Ｚ方向への移動をしなくとも済むという利点があり、メンテナンスにおけるボード３の取り替えがしやすいという利点がある。

本願の請求項３に記載の発明は、筐体の前面側に冷却吸気口を有し、前記筐体の背面側に排気口を有し、第１のプリント配線基板を前記筐体の前面側から前記筐体背面側の方向に挿入するプリント配線基板実装方法であって、前記第１のプリント配線基板に第３のコネクタ部を設けるステップと、前記筐体内に前記方向と平行に実装される第２のプリント配線基板に第４のコネクタ部を設けるステップと、前記第３のコネクタ部を前記第４のコネクタ部に対し前記方向に嵌め込むことにより前記第２のプリント配線基板に対して前記第１のプリント配線基板を接続するステップと、前記冷却吸気口からの冷却風を前記第１のプリント配線基板と前記第２のプリント配線基板に沿って通過させて前記排気口から排気させるステップとを有し、前記第３のコネクタ部と前記第４のコネクタ部との対向面の一部または全部が平面であり、前記平面の垂直線と前記方向とが所望の角度をなすことを特徴とするプリント配線基板実装方法である。

本願の請求項３に記載の発明によるボード実装図を図１に示す。図１と、図２に示す従来のボード実装例と共通している点は、筐体１は箱型の筐体で、図の前面ＡＢＣＤ部は開口部となっており、開口部から冷却風をＸ方向に送り、底面に位置するバックパネル２と複数のボード３を冷却して反対面ＥＦＧＨから排気される構造になっている点である。逆に、図１と図２では、ボードの取り付け手順が異なる。図２に示す従来のボード実装例においてボード３０を取り付けるためには、Ｚ方向を嵌合方向とするジャックネクタ３０−１が取り付けられたボード３０を開口部からＸ方向に差し込み、ボード３０に取り付けられたジャックネクタ３０−１がバックパネル２０に取り付けられたプラグコネクタ２０−１のほぼ真上に位置する所でボード３０をＺ方向に移動させ、ジャックネクタ３０−１とプラグコネクタ２０−１を嵌合させる。これにより、ボード３０はバックパネル２０にほぼ垂直方向に接続される。ここで図２において、ボード３０をＸ方向に差し込むときのガイド、嵌合したときの固定具は図示省略されている。

このように、本願の請求項３に記載の発明によれば、例えば、図１に示すような、バックパネル２に取り付けられたジャックコネクタ２−１に対するボード３に取り付けられたプラグコネクタ３−１の嵌合方向がボード３の差し込み方向と同じＸ方向であるため、ボード３のＺ方向への移動を必要としない。Ｚ方向への移動をしなくとも済むため、バックパネル２とボード３を収納する筐体１のＺ方向と反対側の方向へのスペースを余分にとっておく必要もなく、メンテナンスにおけるボード３の取り替えがしやすいという利点がある。

本発明によるコネクタにより、例えば、Ｘ方向に垂直な単位面積当たりのコンタクト数を実質的に増やした場合でも、必ずしもターミナルの突出面における面当たりの個数を多くせずにコネクタをプリント配線基板に実装できるため、コネクタのプリント配線基板への実装作業を容易にできる。

また、本発明によるコネクタ部の、例えば、プラグコネクタをバックパネル、マザーボード等に、そして、これに嵌合するジャックコネクタをボードに、嵌合方向を筐体へのボードの挿入方向に一致させることにより、ボードの取り付け、取り外しのために筐体内に余分なスペースを確保する必要がなくなり、かつ、ボードの抜き差しを伴うメンテナンス作業が簡単となる。

本発明により、装置を大きくすることなく、冷却に有利なバックパネルの位置で多数の端子を確保することができる。

本発明を詳細に説明する。図５には、本発明によるコネクタ例Ａが示されている。ａ）分離図はジャックコネクタ２−１とプラグコネクタ３−１を嵌合させていない状態を、そして、ｂ）合体図は嵌合させている状態を示す。ジャックコネクタ２−１とプラグコネクタ３−１は、例えば、プラスチック製で対向面ＡＢＣＤとＡ’Ｂ’Ｃ’Ｄ’（ 点Ａ’とＤ’は図示省略）はＸ軸に対してそれぞれ３０°をなしている。ここで、対向面は３０°でなくとも、１５°、４５°、６０°、７５°等の角度をなしていてもよい。要は、Ｘ軸に垂直な面ではなく、傾いた角度をなしている。好ましくは４５°や３０°といったようにＸ軸に垂直な面に対して広い対向面をもつ。軸に垂直な面に比べて、３０°の場合は２倍、４５°の場合は約１．４倍の面積をもつ。そして、この例では、Ｘ軸方向に、ジャックコネクタ２−１には２１本のソケットコンタクト２−２が面ＡＢＣＤに、そして、プラグコネクタ３−１には２１本のピンコンタクト３−２が面Ａ’Ｂ’Ｃ’Ｄ’に埋め込まれており、ソケットコンタクト２−２とピンコンタクト３−２が各々１対１で嵌合するようになっている。また、ソケットコンタクト２−２とピンコンタクト３−２はそれぞれターミナル２−３、ターミナル３−３に接続されている。図５においては、ソケットコンタクト２−２とターミナル２−３はＺ軸方向に、また、ピンコンタクト３−２とターミナル３−３はプラグコネクタ３−１の内部でメッキ等を介して９０°方向を変えて接続されている。

このように、ソケットコンタクト２−２とピンコンタクト３−２を各々ジャックコネクタ２−１とプラグコネクタ３−１のどの側面に配置するかは実装方向によって可変となっている。

また、ここでは、コネクタ部をジャックコネクタ２−１とプラグコネクタ３−１で説明したが、他の形式のコネクタ部、コンタクトを有するコネクタであっても構わない。

本発明によるコネクタの実施例として、図６に示されるような嵌合の対向面をもつタイプが考えられる。図６においてａ乃至ｆは嵌合されているコネクタの外観が示されており、
ａ乃至ｃにおいてはＹ軸に垂直な図示されている面の直線またはＶ字型のラインが各対向面の端部を、そしてｄ乃至ｆにおいては、Ｚ軸に垂直な図示されている面の直線またはＶ字型のラインが各対向面の端部を示している。

図７は、図５に示した本発明によるコネクタ例Ａを用いて、本発明によるコネクタのプリント配線基板への実装例を示し、図１の本発明によるボード実装例のコネクタ部の詳細図となっている。図７のａ）分離図に示すジャックコネクタ２−１とプラグコネクタ３−１は、図５において説明したもので、ジャックコネクタ２−１のＺ方向に向いた図５に示されているターミナル２−３をバックパネル２に、例えば、ハンダ付けして取り付けられている。また、プラグコネクタ３−１のＹと反対方向に取り付けられている図５におけるターミナル３−３をボード３に、例えば、ハンダ付けして取り付けられている。これらを合体させた図が図７のｂ）合体図である。バックパネル２とボード３は、例えば、それぞれ多層のプリント配線基板でできている。

図１に示される本発明によるボード実装例においては、筐体１の上面ＡＢＦＥ、２つの側面ＡＤＨＥとＢＦＧＣ、底面ＤＨＧＣは、例えば、アースのとれる（アース金具の図示省略）電磁波に対しシールド効果のある金属性の板によりできており、底面ＤＨＧＣには、バックパネル２が取り付けられている。バックパネル２は、筐体１の底面ＤＨＧＣに取り付けられているが、筐体１の内側のＡＥＨＤ面あるいはＦＢＣＧ面に沿って取り付けられてもよいし、また、底面ＤＨＧＣと平行に底面ＤＨＧＣと上面ＡＢＦＥの中間の位置に取り付けられていても構わない。

図１において、例えば、ブレードサーバ装置に含まれる電源部、制御部の図示を省略してあるが、例えば、排気口ＥＦＧＨ面よりさらにＸ方向の位置に配置して冷却風の一部を当てるようになっていてもよいし、他の場所に配置されていても構わない。また、開口部ＡＢＣＤを上面の方向にしても構わない。

本発明によるボード実装例 従来のボード実装例 従来のコネクタ例 従来のコネクタ例Ｂ 本発明によるコネクタ例Ａ 本発明によるコネクタの実施例 本発明によるコネクタのプリント配線基板への実装例

符号の説明

１、１０ 筐体
２、２０ バックパネル
３、３０ ボード
４０ ジャックコネクタ
４１ プラグコネクタ

Claims (3)

1. プリント配線基板に設ける第１のコネクタ部と前記第１のコネクタ部と嵌合する第２のコネクタ部から構成されるコネクタであって、
   前記第１のコネクタ部と前記第２のコネクタ部との対向面の一部または全部が平面を有し、
   前記第１のコネクタ部と第２のコネクタ部とは直線方向に嵌合し、
   前記平面の垂直線と前記直線方向とが所望の角度を有することを特徴とするコネクタ。
2. 請求項１のコネクタによりプリント配線基板間が接続されることを特徴とするプリント配線基板実装装置。
3. 筐体の前面側に冷却吸気口を有し、前記筐体の背面側に排気口を有し、第１のプリント配線基板を前記筐体の前面側から前記筐体背面側の方向に挿入するプリント配線基板実装方法であって、
   前記第１のプリント配線基板に第３のコネクタ部を設けるステップと、
   前記筐体内に前記方向と平行に実装される第２のプリント配線基板に第４のコネクタ部を設けるステップと、
   前記第３のコネクタ部を前記第４のコネクタ部に対し前記方向に嵌め込むことにより前記第２のプリント配線基板に対して前記第１のプリント配線基板を接続するステップと、
   前記冷却吸気口からの冷却風を前記第１のプリント配線基板と前記第２のプリント配線基板に沿って通過させて前記排気口から排気させるステップとを有し、
   前記第３のコネクタ部と前記第４のコネクタ部との対向面の一部または全部が平面であり、前記平面の垂直線と前記方向とが所望の角度をなすことを特徴とするプリント配線基板実装方法。

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