JP2011249731A - Substrate connection structure and electronic device - Google Patents
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Description
本発明は、サーバ装置をはじめとする電子装置全般の基板接続構造、および電子装置に関するものである。 The present invention relates to a board connection structure for electronic devices in general including a server device, and an electronic device.
近年、計算機システムの発達に伴い、部品を搭載したプリント基板(以下、パッケージと呼ぶ。)間を接続する信号本数の増加、高密度実装、消費電力の増加に伴う発熱密度の増加が要求されるようになってきている。各パッケージ間の接続方法の一つとして、複数パッケージ間接続基板(以下、バックプレーンと呼ぶ。)が用いられている。 In recent years, with the development of computer systems, an increase in the number of signals connecting between printed circuit boards (hereinafter referred to as packages) on which components are mounted, high-density mounting, and an increase in heat generation density accompanying an increase in power consumption are required. It has become like this. As one connection method between the packages, a multi-package connection board (hereinafter referred to as a backplane) is used.
パッケージ間の接続にバックプレーンを用いた場合、冷却風の流路を塞いでしまうため、風穴としてバックプレーンの面積の25%程度を開口面積に割り当てる必要がある。その結果、バックプレーンの面積のうち配線に使用できる領域が減少するため、基板層数が増加し、コストアップするという問題があった。更に、今後配線本数の増加が続くと、バックプレーンの開口面積を維持できる基板層数は製造上の限界に達してしまう。また、製造可能な基板層数でバックプレーンを設計すると開口面積が不足し、冷却風の圧力損失が増加するため、効率的な装置の冷却設計が困難になるという問題がある。 When a backplane is used for connection between packages, the flow path of the cooling air is blocked, so it is necessary to allocate about 25% of the area of the backplane as an air hole to the opening area. As a result, since the area that can be used for wiring in the area of the backplane decreases, there is a problem that the number of substrate layers increases and the cost increases. Furthermore, if the number of wirings continues to increase in the future, the number of substrate layers that can maintain the opening area of the backplane will reach the manufacturing limit. Further, when the backplane is designed with the number of substrate layers that can be manufactured, there is a problem that the opening area is insufficient and the pressure loss of the cooling air increases, which makes it difficult to efficiently design the cooling of the apparatus.
このような従来の接続方式に対して、例えば、特許文献1には、クロスバーボードユニットを冷却風の流路に対して平行に配置することによって、冷却効率を向上させる技術が開示されている。
In contrast to such a conventional connection method, for example,
上述した特許文献1に開示された技術では、クロスバーボードユニットがマザーボードとフレキシブルケーブルを介して接続されているため、パッケージを装着する装置の幅が余分に必要となってしまうという問題があった。また、クロスバーボードユニットとマザーボードとは、互いに交差するように接続されているため、パッケージを装着する装置の高さが余分に必要となってしまうという問題があった。
In the technique disclosed in
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、省スペースで装置に対する冷却性を確保することが可能な基板接続構造、および電子装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and it is an object of the present invention to provide a substrate connection structure and an electronic device that can secure cooling performance for the device in a small space.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる基板接続構造は、複数の回路基板を接続するための基板接続構造であって、前記複数の回路基板と、送風部から送出される冷却風の流路に対して水平に配置され、前記回路基板を互いに接続するための接続基板と、前記複数の回路基板のそれぞれと前記接続基板とを接続するコネクタ部を備え、前記回路基板のそれぞれと前記接続基板とは、互いに同一平面上に配置されていることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a board connection structure according to the present invention is a board connection structure for connecting a plurality of circuit boards, and is sent out from the plurality of circuit boards and a blower unit. A connection board for connecting the circuit boards to each other, a connector part for connecting each of the plurality of circuit boards and the connection board. Each of the substrates and the connection substrate are arranged on the same plane.
また、本発明にかかる基板接続構造は、複数の回路基板を接続するための基板接続構造であって、前記複数の回路基板と、送風部から送出される冷却風の流路に対して水平に配置され、前記回路基板を互いに接続するための複数に分割された接続基板と、前記複数の回路基板のそれぞれと前記接続基板とを接続するコネクタ部と、分割された前記複数の接続基板のそれぞれを接続する複合接続基板を備え、前記回路基板のそれぞれと前記接続基板とは、互いに同一平面上に配置されていることを特徴とする。 The board connection structure according to the present invention is a board connection structure for connecting a plurality of circuit boards, and is parallel to the plurality of circuit boards and a flow path of cooling air sent from the blower section. A plurality of divided connection boards arranged to connect the circuit boards to each other; a connector portion connecting each of the plurality of circuit boards and the connection board; and each of the divided connection boards. Each of the circuit boards and the connection board are arranged on the same plane.
また、本発明は、上記基板接続構造を備えた電子装置である。 Moreover, this invention is an electronic device provided with the said board | substrate connection structure.
本発明によれば、省スペースで装置に対する冷却性を確保することが可能な基板接続構造、および電子装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the board | substrate connection structure which can ensure the coolability with respect to an apparatus with space saving, and an electronic device can be provided.
以下に添付図面を参照して、本発明にかかる基板接続構造、および電子装置の実施の形態を詳細に説明する。以下に説明するように、多数の信号線を接続し、かつ冷却性を確保する目的を、低コストで実現した。 Exemplary embodiments of a board connection structure and an electronic device according to the present invention will be explained below in detail with reference to the accompanying drawings. As will be described below, the purpose of connecting a large number of signal lines and ensuring cooling performance was realized at low cost.
図1は、本発明の実施例1にかかる基板接続構造の斜視図であって、1a〜1gはCPUボード、2a〜2dはI/Oスイッチ基板、3a〜3fは電源ユニット、4a、4bはファンユニット、20は電源ユニット間を接続する電源用バックプレーンである。上記1〜20、および後述するCは、図2、図3、図4、図5に示した場合も同様であるため、以下ではこれらの符合の説明を省略している。また、10a〜10dはCPUボード1とI/Oスイッチ基板2を接続する信号用バックプレーンであり、100aは信号用バックプレーン10間の接続と、電源用バックプレーン20との接続の役割を果たす複合バックプレーンである。
FIG. 1 is a perspective view of a board connection structure according to a first embodiment of the present invention, wherein 1a to 1g are CPU boards, 2a to 2d are I / O switch boards, 3a to 3f are power supply units, and 4a and 4b are A
図1に示すように、信号用バックプレーン10は、CPUボード1やI/Oスイッチ基板2の数に応じて、複数の信号用バックプレーン10a〜10dに分割されている。また、図1に示した基板接続構造では、CPUボード1およびI/Oスイッチ基板等の種々の処理や演算を担う機能を有する回路基板用のバックプレーンとして信号用バックプレーン10が備えられ、装置に対する電源を供給する機能を有する回路基板(電源ユニット)用のバックプレーンとして電源用バックプレーン20が備えられている。後述するように、信号用バックプレーン10、電源用バックプレーン20、複合バックプレーン100a、およびCPUボード1、I/Oスイッチ基板2、電源ユニット20は、ファンユニット4によって発生する冷却風の流路に対して水平となるように配置されている。
As shown in FIG. 1, the
全てのCPUボード1と全てのI/Oスイッチ基板2は互いに信号線で接続する必要があるため、信号用バックプレーン10だけではなく、図1に示した基板接続構造自体の外縁付近で複合バックプレーン100aを介して接続する。CPUボード1とI/Oスイッチ基板2と信号用バックプレーン10とは、互いにコネクタCを介して接続されている。コネクタCは、所定のピッチ幅、ピン数を有した基板接続用のコネクタである。CPUボード1とI/Oスイッチ基板2と信号用バックプレーン10とが、このようなコネクタCによって接続されているため、各基板間の長さ(幅)を短くすることができ、図1に示した接続基板構造、またはこのような接続基板構造を備えた電子機器の大きさをより小型化することが可能となる。
Since all the
また、電源ユニット3は電源用バックプレーン20で互いに接続し、複合バックプレーン100aを介して、CPUボード1、I/Oスイッチ基板2、ファンユニット4に電源を供給する。なお、電源ユニット3は、CPUボード1とI/Oスイッチ基板2とが信号用バックプレーン10に接続される場合と同様に、コネクタCを介して電源用バックプレーン20に接続されている。
The
図1に示すように、ファンユニット4によって発生する冷却風の流路は図中のy方向であるため、信号用バックプレーン10と電源用バックプレーン20はxy平面上に水平に設置し、複合バックプレーン100aはyz平面上に水平に設置する。このとき、xy平面上に設置される信号用バックプレーン10は、CPUボード1およびI/Oスイッチ基板2と同一平面となるように設置される。また、電源用バックプレーン20は、電源ユニット3(電源ユニット3の上面)と同一平面となるように設置される。例えば、信号用バックプレーン10aは、CPUボード1a、CPUボード1eおよびI/Oスイッチ基板2aと同一平面となるように設置され、電源用バックプレーン20は、電源ユニット3a〜fと同一平面となるように設置される。
As shown in FIG. 1, since the flow path of the cooling air generated by the fan unit 4 is in the y direction in the figure, the
なお、図1には示していないが、CPUボード1dよりもさらに下段にCPUボード1が設置されている場合には、電源用バックプレーン20は、そのCPUボード1および電源ユニット3と同一平面となるように設置されてもよい。
Although not shown in FIG. 1, when the
このように、複数の回路基板を接続するための基板接続構造において、複数の回路基板(CPUボード1、I/Oスイッチ基板2、電源ユニット3)と、ファンユニット4から送出される冷却風の流路に対して水平に配置され、回路基板を互いに接続するための接続基板(信号用バックプレーン10、電源用バックプレーン20)と、複数の回路基板のそれぞれと接続基板とを接続するコネクタCと、を備え、回路基板のそれぞれと接続基板とは、互いに同一平面上に配置されているので、省スペースで装置に対する冷却性を確保することが可能となる。
Thus, in the board connection structure for connecting a plurality of circuit boards, a plurality of circuit boards (
また、複数の回路基板を接続するための基板接続構造において、複数の回路基板(CPUボード1、I/Oスイッチ基板2、電源ユニット3)と、ファンユニット4から送出される冷却風の流路に対して水平に配置され、回路基板を互いに接続するための複数に分割された接続基板(信号用バックプレーン10、電源用バックプレーン20)と、複数の回路基板のそれぞれと接続基板とを接続するコネクタCと、分割された複数の接続基板のそれぞれを接続する複合バックプレーン100と、備え、回路基板のそれぞれと接続基板とは、互いに同一平面上に配置されているので、省スペースで装置に対する冷却性を確保することが可能となる。
Further, in a board connection structure for connecting a plurality of circuit boards, a plurality of circuit boards (
また、y方向に正対するzx平面上のバックプレーンは存在せず、各ボードが同一のxy平面上に設置されているので、より効率よく冷却風の圧力損失の低減が実現可能となり、冷却風の流路に対して水平に接続用基板を設置することで圧力損失を低減させるため、バックプレーンに風穴を開けなくても冷却風の妨げにならないという利点がある。 In addition, there is no backplane on the zx plane that faces directly in the y direction, and each board is installed on the same xy plane. Therefore, it is possible to more efficiently reduce the pressure loss of the cooling air. Since the pressure loss is reduced by installing the connection substrate horizontally with respect to the flow path, there is an advantage that the cooling air is not hindered even if the air holes are not formed in the backplane.
図2は、本発明の実施例2にかかる基板接続構造の斜視図であって、100bはCPUボード1とI/Oスイッチ基板2、ファンユニット4を信号、電源に関して接続する複合バックプレーンであり、200a、200b、200cは複合バックプレーン100b上の風穴である。
FIG. 2 is a perspective view of the board connection structure according to the second embodiment of the present invention.
CPUボード1とI/Oスイッチ基板2とは、複合バックプレーン100bおよびコネクタCを介して互いに接続される。また、電源ユニット3は、電源用バックプレーン20で接続し、複合バックプレーン100bを介してCPUボード1、I/Oスイッチ基板2、ファンユニット4に電源を供給する。実施例1の場合と同様に、CPUボード1とI/Oスイッチ基板2とは、同一平面となるように設置され、電源用バックプレーン20は、電源ユニット3と同一平面となるように設置される。
The
本実施例2にかかる基板接続構造は、配線領域の不足や、コネクタを経由することによる信号品質の劣化等を回避する理由から、バックプレーンの水平設置を全体に適用することが困難である場合に実施する。この場合、1枚の信号用バックプレーン100bで全ての信号を接続する。信号用バックプレーン100bは、zx平面上に設置されるため、開口面積確保のための風穴200a、200b、200cを設ける。ファンユニット4によって発生する冷却風の流路は図中のy方向であるため、電源用バックプレーン20をxy平面上に設置することで、全てのバックプレーンをzx平面上に設置した場合と比較して電源ユニット3部の冷却風の圧力損失の低減が実現可能となる。
When the board connection structure according to the second embodiment is difficult to apply the horizontal installation of the backplane to the whole for the reason of avoiding the shortage of the wiring area and the deterioration of the signal quality due to passing through the connector. To implement. In this case, all signals are connected by one
なお、図2に示した例では、信号用バックプレーン100bには、CPUボード1a〜dの側に、2つの風穴(風穴200b、風穴200c)が設けられているが、CPUボード1の段数に応じて風穴を設けることとしてもよい。例えば、図2に示した例では、4枚の各CPUボード1の間には3つの空間が存在するため、この空間の位置(幅)に一致するような大きさで、それぞれの空間ごとに風穴を設けることとしてもよい。この場合、CPUボード1の間の空間の位置と風穴の大きさとが一致しているので、より効率的に装置を冷却することができる。
In the example shown in FIG. 2, the
図3は、本発明の実施例3にかかる基板接続構造の斜視図であって、13a、13bはCPUボード間を接続するバックプレーン、14はI/Oスイッチ間を接続するバックプレーン、12はCPUボード接続用バックプレーン13とI/Oスイッチ接続用バックプレーン14を接続する信号用バックプレーン、21a、21bはCPUボード間の電源を接続するバックプレーン、22はI/Oスイッチ間の電源を接続するバックプレーンである。
FIG. 3 is a perspective view of a board connection structure according to a third embodiment of the present invention, in which 13a and 13b are backplanes for connecting the CPU boards, 14 is a backplane for connecting the I / O switches, and 12 is A signal backplane for connecting the CPU board connection backplane 13 and the I / O
CPUボード1はCPUボード間信号接続用バックプレーン13を経由し、また、I/Oスイッチ2はI/Oスイッチ間信号接続用バックプレーン14を経由して、信号用バックプレーン12で互いに信号線を接続する。電源ユニット3は電源用バックプレーン20を経由し、CPUボード間電源接続用バックプレーン21よりCPUボード1とファンユニット4に電源を供給し、また、I/Oスイッチ間電源接続用バックプレーン22よりI/Oスイッチに電源を供給する。実施例1の場合と同様に、CPUボード1とI/Oスイッチ基板2とは同一平面となるように設置され、電源用バックプレーン20は、電源ユニット3と同一平面となるように設置される。
The
本実施例3は、配線本数の増加、また、電源が供給する電流量の増加等により、経由するコネクタCを電源用と信号用で完全に分離し、かつ、バックプレーンの水平設置を全体に適用する場合に実施する。この場合、コネクタCを電源用と信号用で完全に分離するので、基板層数を抑えることができ、低コスト化を実現できる。 In the third embodiment, due to an increase in the number of wires and an increase in the amount of current supplied by the power supply, the connector C that is routed through is completely separated for power supply and signal use, and the backplane is horizontally installed as a whole. Implement when applicable. In this case, since the connector C is completely separated for the power source and the signal, the number of substrate layers can be suppressed, and the cost can be reduced.
また、ファンユニット4によって発生する冷却風の流路は図中のy方向であるため、信号用バックプレーン12と電源用バックプレーン20はxy平面、CPUボード間信号接続用バックプレーン13とI/Oスイッチ間信号接続用バックプレーン14とCPUボード間電源接続用バックプレーン21とI/Oスイッチ間電源接続用バックプレーン22はyz平面に設置する。これによって、y方向に正対するzx平面上のバックプレーンは存在しないことから、冷却風の圧力損失の低減が実現可能となる。
Further, since the flow path of the cooling air generated by the fan unit 4 is in the y direction in the figure, the
図4は、本発明の実施例4にかかる基板接続構造の斜視図であって、15はCPUボード1とI/Oスイッチ基板2を接続する信号用バックプレーンである。100c、100dは信号用バックプレーン15と電源用バックプレーン20との接続の役割を果たす複合バックプレーンである。実施例1の場合と同様に、CPUボード1とI/Oスイッチ基板2とは同一平面(yz平面)となるように設置され、電源用バックプレーン20は、電源ユニット3と同一平面となるように設置される。
FIG. 4 is a perspective view of a board connection structure according to a fourth embodiment of the present invention.
CPUボード1とI/Oスイッチ基板2は信号用バックプレーン15を介して接続する。また、電源ユニット3は電源用バックプレーン20で接続し、複合バックプレーン100c、100dを介してI/Oスイッチ基板2、ファンユニット4に電源を供給する。
本実施例4は、CPUボード1をyz平面状に並べた装置構成において、バックプレーンの水平設置を全体に適用する場合に実施する。
The
The fourth embodiment is implemented when the horizontal installation of the backplane is applied to the whole in the apparatus configuration in which the
ファンユニット4によって発生する冷却風の流路は図中のy方向であるため、信号用バックプレーン15と電源用バックプレーン20はxy平面、複合バックプレーン100c、100dはyz平面に設置する。これによって、y方向に正対するzx平面上のバックプレーンは存在しないことから、冷却風の圧力損失の低減が実現可能となる。
Since the flow path of the cooling air generated by the fan unit 4 is in the y direction in the figure, the
図5は、本発明の実施例5にかかる基板接続構造の斜視図であって、100eはCPUボード1とI/Oスイッチ2と電源用バックプレーン20を信号、電源に関して接続する複合バックプレーンであり、16a〜16hはCPUボード1とファンユニット4を接続し、複合バックプレーンまでの接続を中継する中継用バックプレーンである。
FIG. 5 is a perspective view of a board connection structure according to a fifth embodiment of the present invention.
CPUボード1の信号線は、中継バックプレーン16を経由して複合バックプレーン100eでI/Oスイッチ基板2と接続する。また、電源ユニット3は電源用バックプレーン20で接続し、複合バックプレーン100eを介してCPUボード1、I/Oスイッチ基板2、ファンユニット4に電源を供給する。実施例1の場合と同様に、CPUボード1とI/Oスイッチ基板2と中継用バックプレーン16とは、同一平面となるように設置され、電源用バックプレーン20は、電源ユニット3と同一平面となるように設置される。
The signal line of the
本実施例5は、実施例1の信号用バックプレーンを左右に2分割し、複合バックプレーンを中央に移動したものであり、実施例1と比較して、CPUボード1からI/Oスイッチ2までの配線長を短くしたい場合に実施する。このような配置にすることによって、CPUボード1から出力される信号の減衰を低減することができる。
In the fifth embodiment, the signal backplane of the first embodiment is divided into left and right parts and the composite backplane is moved to the center. Compared with the first embodiment, the I /
ファンユニット4によって発生する冷却風の流路は図中のy方向であるため、中継用バックプレーン16と電源用バックプレーン20はxy平面、複合バックプレーン100eはyz平面に設置する。これによって、y方向に正対するzx平面上のバックプレーンは存在しないことから、冷却風の圧力損失の低減が実現可能となる。
Since the flow path of the cooling air generated by the fan unit 4 is in the y direction in the figure, the relay backplane 16 and the
なお、本発明は、上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成することができる。例えば、実施の形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施の形態にわたる構成要素を適宜組み合わせても良い。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the above embodiments. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
1a、1b、1c、1d、1e、1f、1g、1h …CPUボード
2a、2b、2c、2d …I/Oスイッチ基板
3a、3b、3c、3d、3e、3f …電源ユニット
4a、4b …ファンユニット
10a、10b、10c、10d、11、12、15 …信号用バックプレーン
13a、13b …CPUボード間信号接続用バックプレーン
14 …I/Oスイッチ間信号接続用バックプレーン
16 …中継用バックプレーン
20 …電源用バックプレーン
21 …CPUボード間電源接続用バックプレーン
22 …I/Oスイッチ間電源接続用バックプレーン
100a、100b、100c、100d、100e …信号用、電源用複合バックプレーン
200a、200b、200c …信号用、電源用複合バックプレーン上風穴
C …コネクタ。
1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h ...
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