JP4824079B2 - プリント基板ユニット - Google Patents

Description

本発明は、例えばサーバコンピュータといった電子機器に組み込まれるプリント基板ユニットに関し、特に、プリント基板と、プリント基板に実装されるコネクタとを備えるプリント基板ユニットに関する。

例えばサーバコンピュータはバックパネルを備える。バックパネルには例えば複数のプリント基板ユニットが装着される。装着にあたって、プリント基板ユニットの信号用コネクタおよび電源用コネクタはバックパネル上のコネクタにそれぞれ結合される。信号用コネクタに基づきプリント基板ユニット同士は信号をやり取りする。プリント基板上のＣＰＵは演算処理を実行する。演算処理にあたって電源用コネクタからプリント基板に電力は供給される。
日本国特開平５−３３５０５８号公報

プリント基板上には複数の信号用コネクタや電源用コネクタが一列に配列される。その結果、プリント基板は信号用コネクタおよび電源用コネクタの配列の全長に応じて広がらなければならない。プリント基板すなわちプリント基板ユニットは大型化してしまう。バックパネルに装着されるプリント基板ユニットの密度は低下してしまう。演算処理の実行にあたってバックパネルにはできる限り多くのプリント基板ユニットが装着されることが望まれる。

本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、プリント基板を小型化することができるプリント基板ユニットを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明によれば、第１プリント基板と、第１プリント基板の表面に向き合わせられる第２プリント基板と、第１および第２プリント基板を支持する支持部材と、第１プリント基板に実装される第１コネクタと、第２プリント基板に実装される第２コネクタと、第１および第２プリント基板を接続する配線とを備えることを特徴とするプリント基板ユニットが提供される。

こうしたプリント基板ユニットでは、第１および第２プリント基板に第１および第２コネクタは分散して実装されることができる。例えば１枚のプリント基板にコネクタが一列に配列される場合に比べて第１および第２プリント基板は小型化することができる。プリント基板ユニットは小型化される。その結果、プリント基板ユニットは例えばバックパネルに高い密度で装着されることができる。

第２コネクタは、第１プリント基板に動作電圧を供給する電源用コネクタから構成されればよい。こうして第２プリント基板から第１プリント基板に電力が供給される。このとき、プリント基板ユニットは、第２プリント基板に実装され、突入電流を防止する突入電流防止回路をさらに備えればよい。こうして第１および第２プリント基板に突入電流の流入は防止される。第１および第２プリント基板の破損は防止される。

こういったプリント基板ユニットでは、配線は例えばケーブルから構成されればよい。こうしたケーブルによれば、第２プリント基板は第１プリント基板から簡単に取り外されることができる。例えば第２プリント基板に実装される部品の破損時、第２プリント基板は簡単に交換されることができる。プリント基板ユニットの修理作業は著しく簡素化されることができる。

支持部材および第２プリント基板の間には、第１プリント基板の表面に直交する仮想平面に沿って第２プリント基板の変位を許容する遊びが規定されればよい。こうして仮想平面に沿って第２プリント基板の変位は許容される。その結果、第２コネクタは例えばバックパネル上のコネクタとの接触に応じて変位することができる。第２プリント基板上の第２コネクタとバックパネル上のコネクタとの位置誤差は許容される。その他、第１および第２コネクタは、プリント基板の表面に直交する仮想平面に沿って配置されればよい。

電子機器の一具体例すなわちサーバコンピュータの外観を概略的に示す斜視図である。 サーバコンピュータからシステムボードユニットを引き出した様子を概略的に示す斜視図である。 バックパネルにシステムボードユニットが装着される様子を概略的に示す斜視図である。 バックパネルに電力を供給する構造を概略的に示す部分透視斜視図である。 バックパネルに電力を供給する構造を概略的に示す平面図である。 システムボードユニットの構造を概略的に示す部分透視斜視図である。 第２プリント基板の取り付け構造を概略的に示す部分拡大斜視図である。 第２プリント基板の取り付け構造を概略的に示す部分拡大分解斜視図である。 支持金具および第２プリント基板の間に規定される遊びを示す部分拡大図である。

以下、添付図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。

図１はサーバコンピュータ１１の一具体例を示す。このサーバコンピュータ１１は筐体１２を備える。筐体１２の正面には例えば１２台のシステムボードユニット１３、１３…が差し込まれる。システムボードユニット１３は、筐体１２の正面で例えば床面に水平方向に広がる収納棚１４に受け入れられる。システムボードユニット１３には本発明のプリント基板ユニットが組み込まれる。

筐体１２の正面には収納棚１４の外側で電源ジャック１５や電源ユニット１６が配置される。電源ジャック１５には電源プラグ（図示されず）が接続される。電源プラグは電源ケーブルに基づき商用コンセントに接続される。こうして商用コンセントからサーバコンピュータ１１に交流電流は供給される。

筐体１２の正面にはファンユニット１７が配置される。ファンユニット１７は複数のファン（図示されず）を備える。ファンの羽根車の回転に基づき筐体１２内では気流が生成される。気流は、例えば筐体１２の底面から上面に向かって床面に直交する垂直方向に流通する。こうした気流はシステムボードユニット１３、１３…に沿って流通する。

図２に示されるように、各システムボードユニット１３は収納棚１４から引き出されることができる。各収納棚１４内には案内レール１８、１８…が配置される。案内レール１８は、収納棚１４の開口に臨む前端から筐体１２の後方に向かって相互に平行に延びればよい。こういった案内レール１８、１８…の働きでサーバコンピュータ１１の前後方向にシステムボードユニット１３の移動は案内される。

ここで、システムボードユニット１３の上面および底面には多数の微細穴（図示されず）が形成されればよい。こうした微細穴はシステムボードユニット１３の吸気口および排気口を構成する。システムボードユニット１３が収納棚１４に収容されると、微細穴の働きで下段のシステムボードユニット１３から上段のシステムボードユニット１３に向かって気流は流通する。

図３に示されるように、筐体１２内で収納棚１４、１４、１４の後方には例えば樹脂製のバックパネル１９が配置される。バックパネル１９は、床面に直交する垂直方向に広がる。バックパネル１９は筐体１２の正面に平行に広がる。バックパネル１９には前述のシステムボードユニット１３、１３…が装着される。ここでは、バックパネル１９には１２台すべてのシステムボードユニット１３、１３…が装着される。

バックパネル１９には１２のコネクタ群２１、２１…が実装される。１つのコネクタ群２１に１台のシステムボードユニット１３が結合される。ここでは、コネクタ群２１、２１…は３行４列に配置されればよい。個々のコネクタ群２１は、バックパネル１９の表面に沿って垂直方向に配列される例えば６つの信号用コネクタ２２、２２…と、信号用コネクタ２２、２２…の列に直交する方向に離れて配置される１つの電源用コネクタ２３とを備える。

図４に示されるように、電源ジャック１５はブレーカ２４およびノイズフィルタ２５を介して電源ユニット１６に接続される。各電源ユニット１６はＡＣ入力コネクタ２６およびＤＣ出力コネクタ２７を備える。各電源ユニット１６はＡＣ入力コネクタ２６でノイズフィルタ２５に接続される。前述の商用コンセントに基づき電源ジャック１５から電源ユニット１６に交流電流は供給される。電源ユニット１６は交流電流を直流電流に変換する。ここでは、１つのノイズフィルタ２５に３台の電源ユニット１６が接続されればよい。

図５を併せて参照し、各電源ユニット１６のＤＣ出力コネクタ２７には１対の電源バスバー２８、２８が接続される。電源バスバー２８、２８は前述のバックパネル１９に接続される。一方の電源バスバー２８の働きでＤＣ出力コネクタ２７からバックパネル１９に直流電流は供給される。他方の電源バスバー２８の働きでバックパネル１９から電源ユニット１６に直流電流は流通する。こうしてバックパネル１９から各システムボードユニット１３に直流電流は供給される。

図６に示されるように、システムボードユニット１３は、所定の内部空間を区画する例えば箱形の筐体２９を備える。筐体２９は例えば金属薄板から形成されればよい。筐体２９の内部空間にはプリント基板ユニット３１が収容される。プリント基板ユニット３１は、床面に直交する垂直方向に広がる例えば樹脂製の第１プリント基板３２を備える。第１プリント基板３２は例えばバックパネル１９の表面に直交すればよい。

プリント基板ユニット３１は、筐体２９の前端に配置される支持部材すなわちフロントパネル３３を備える。筐体２９の前端はフロントパネル３３で塞がれればよい。このフロントパネル３３は第１プリント基板３２を支持する。フロントパネル３３は、第１プリント基板３２の表面に直交する仮想平面に沿って配置されればよい。仮想平面はバックパネル１９の表面に平行に規定されればよい。

第１プリント基板３２の表面には例えば６つの第１コネクタすなわち信号用コネクタ３４、３４…が実装される。信号用コネクタ３４、３４…は第１プリント基板３２の前端に沿って一列に配列される。信号用コネクタ３４、３４…は、フロントパネル３３に区画される開口３５から部分的に突き出る。信号用コネクタ３４、３４…はバックパネル１９上の信号用コネクタ２２、２２…にそれぞれ結合される。こうしてシステムボードユニット１３、１３同士の間で信号はやり取りされる。

プリント基板ユニット３１は、第１プリント基板３２の表面に向き合わせられる例えば樹脂製の第２プリント基板３６を備える。ここでは、第２プリント基板３６は第１プリント基板３２の表面に平行に配置されればよい。第２プリント基板３６は第１プリント基板３２に比べて小さく規定されればよい。

第２プリント基板３６の表面には第２コネクタすなわち電源用コネクタ３７が実装される。電源用コネクタ３７は、フロントパネル３３に区画される開口３８から部分的に突き出る。信号用コネクタ３４および電源用コネクタ３７は前述の仮想平面に沿って配置されればよい。電源用コネクタ３７はバックパネル１９上の電源用コネクタ２３に結合される。こうしてバックパネル１９から第２プリント基板３６に直流電流は供給されることができる。

第１および第２プリント基板３２、３６は配線すなわち電源ケーブル４１で接続される。電源ケーブル４１は、その両端に結合されるコネクタ４２、４２を備える。コネクタ４２、４２は第１プリント基板３２上のコネクタ４３と第２プリント基板３６上のコネクタ４４とに接続される。こういった電源ケーブル４１の働きで第２プリント基板３６から第１プリント基板３２に直流電流は供給される。すなわち、電源用コネクタ３７は第１プリント基板３２に動作電圧を供給する。

第２プリント基板３６の表面には突入電流防止回路すなわちスロースタート回路（図示されず）が実装される。スロースタート回路は電源用コネクタ３７およびコネクタ４４の間に接続される。スロースタート回路は、システムボードユニット１３の活性時に第１プリント基板３２に供給される動作電圧の電圧値を制御することができる。スロースタート回路の働きで電源ケーブル４１から第１プリント基板３２に向かっていわゆる突入電流の流入は防止される。

第１プリント基板３２の表面にはＬＳＩ（大規模集積回路）パッケージ４６が実装される。ＬＳＩパッケージ４６では、例えばセラミック基板上にＣＰＵ（中央演算処理装置）チップ（図示されず）が実装される。ＣＰＵは、後述のメモリに一時的に格納されるソフトウェアプログラムやデータに基づき様々な演算処理を実行する。

ＬＳＩパッケージ４６上には放熱部材すなわちヒートシンク４７が受け止められる。ヒートシンク４７には、平板状の本体すなわち受熱部４７ａと、この受熱部４７ａから垂直方向に立ち上がる複数枚のフィン４７ｂ、４７ｂ…とが形成される。隣接するフィン４７ｂ、４７ｂ同士の間には同一方向に延びる通気路が区画される。第１プリント基板３２の表面には複数のメモリ４８、４８…やコンデンサ４９といったその他の電子回路素子が実装されればよい。

図７に示されるように、第２プリント基板３６には支持金具５１が固定される。支持金具５１は、第１板片５１ａと、第１板片５１ａから直角に折れ曲がる１対の第２板片５１ｂ、５１ｂと、第２板片５１ｂ、５１ｂからそれぞれ直角に折れ曲がる１対の第３板片５１ｃ、５１ｃとを区画する。こうした支持金具５１は１枚の金属板から形成されればよい。

支持金具５１は第３板片５１ｃ、５１ｃで第２プリント基板３６の表面に固定される。固定にあたって、第３板片５１ｃ、５１ｃおよび第２プリント基板３６には第２プリント基板３６の裏面から例えばねじ５２、５２がねじ込まれればよい。その一方で、支持金具５１は、第２板片５１ｂ、５１ｂでフロントパネル３３に装着される。装着にあたってねじ５３、５３が用いられればよい。

図８に示されるように、第２板片５１ｂには貫通孔５４が形成される。第２板片５１ｂの表面に平行に規定される貫通孔５４の断面は正円形に形成されればよい。貫通孔５４、５４には、フロントパネル３３の表面から立ち上がる円筒状のスタッド５５、５５が受け入れられる。スタッド５５、５５にねじ５３、５３がねじ込まれる。こうして支持金具５１すなわち第２プリント基板３６はフロントパネル３３に装着される。

図９を併せて参照し、貫通孔５４の内径は５．０ｍｍに設定される。その一方で、スタッド５５の外径は４．２ｍｍに設定される。こうしてスタッド５５および貫通孔５４の間にはスタッド５５の周囲で０．４ｍｍの第１遊びが確保される。同様に、支持金具５１の板厚は１．５ｍｍに設定される。その一方で、フロントパネル３３の表面からスタッド５５の高さは２．０ｍｍに設定される。こうしてねじ５３のねじ頭および支持金具５１の間には０．５ｍｍの第２遊びが確保される。

こういった第１および第２遊びに基づきフロントパネル３３の表面に沿って支持金具５１、第２プリント基板３６および電源用コネクタ３７の変位は許容されることができる。こうした変位の許容にあたって、第２プリント基板３６および開口３８の間には前述の第１および第２遊びより大きい遊びが確保されればよい。

いま、サーバコンピュータ１１の活性時にバックパネル１９にシステムボードユニット１３が装着される場面を想定する。システムボードユニット１３では第１および第２プリント基板３２、３６は直立姿勢に維持される。システムボードユニット１３は前端から収納棚１４に差し込まれる。システムボードユニット１３が案内レール１８に沿って前進すると、システムボードユニット１３のコネクタ３４、３７はバックパネル１９上のコネクタ２２、２３に接近していく。

システムボードユニット１３の前進に基づき第１プリント基板３２上の信号用コネクタ３４、３４…はバックパネル１９上の信号用コネクタ２２、２２…にそれぞれ結合される。同時に、第２プリント基板３６上の電源用コネクタ３７はバックパネル１９上の電源用コネクタ２３に結合される。こうしてシステムボードユニット１３はバックパネル１９に装着される。

前述されるように、フロントパネル３３の表面に沿って電源用コネクタ３７の変位は許容される。したがって、電源用コネクタ３７はバックパネル１９上の電源用コネクタ２３との接触に応じて変位することができる。こうして電源用コネクタ２３と電源用コネクタ３７との位置誤差は許容される。なお、電源用コネクタ３７には電源用コネクタ２３を案内する案内面（図示されず）が形成されればよい。

電源用コネクタ２３、３７の結合と同時にバックパネル１９から第２プリント基板３６に直流電流は供給される。スロースタート回路の働きで第１プリント基板３２に突入電流の流入は回避される。第２プリント基板３６から電源ケーブル４１を介して第１プリント基板３２に直流電流は供給される。信号用コネクタ２２、３４の結合に基づき第１プリント基板３２上のＣＰＵは他のシステムボードユニット１３との間で信号をやり取りする。

以上のようなシステムボードユニット１３では、第１および第２プリント基板３２、３６にコネクタ３４、３７は分散して実装されることができる。例えば１枚のプリント基板にコネクタ３４、３７が一列に配列される場合に比べて第１プリント基板３２は小型化することができる。システムボードユニット１３は小型化される。その結果、システムボードユニット１３、１３…はバックパネル１９に高い密度で装着されることができる。

しかも、第２プリント基板３６は第１プリント基板３２の表面から所定の高さに配置される。前述されるように、第１プリント基板３２の表面にはＬＳＩパッケージ４６やヒートシンク４７といった部品が配置される。こういった部品は所定の高さを有する。第１プリント基板３２の表面から筐体２９の側面まである程度の高さが必要とされる。したがって、第２プリント基板３６が第１プリント基板３２の高さ方向に配置されても、筐体２９の大型化は回避される。

加えて、第２プリント基板３６は電源ケーブル４１に基づき第１プリント基板３２に接続される。したがって、第２プリント基板３６は第１プリント基板３２から簡単に取り外されることができる。例えばスロースタート回路や電源用コネクタ３７の破損時、第２プリント基板３６は簡単に交換されることができる。システムボードユニット１３の修理作業は著しく簡素化されることができる。

Claims (5)

1. バックパネルに装着されるプリント基板ユニットであって、
   第１プリント基板と、
   前記第１プリント基板の表面に向き合わせられる第２プリント基板と、
   前記第１プリント基板および前記第２プリント基板を支持するフロントパネルと、
   前記第１プリント基板に実装され、前記第１プリント基板を前記バックパネルに接続するために前記フロントパネルに設けられた第１の開口から部分的に突き出る第１コネクタと、
   前記第２プリント基板に実装され、前記第２プリント基板を前記バックパネルに接続するために前記フロントパネルに設けられた第２の開口から部分的に突き出る第２コネクタと、
   前記第１プリント基板および前記第２プリント基板を相互に接続する配線と
   を備えることを特徴とするプリント基板ユニット。
2. 請求項１に記載のプリント基板ユニットにおいて、前記第２コネクタは、前記第１プリント基板に動作電圧を供給する電源用コネクタであることを特徴とするプリント基板ユニット。
3. 請求項２に記載のプリント基板ユニットにおいて、前記第２プリント基板に実装され、突入電流を防止する突入電流防止回路をさらに備えることを特徴とするプリント基板ユニット。
4. 請求項１に記載のプリント基板ユニットにおいて、前記支持部材および前記第２プリント基板の間には、前記第１プリント基板の表面に直交する仮想平面に沿って前記第２プリント基板の変位を許容する遊びが規定されることを特徴とするプリント基板ユニット。
5. 請求項１に記載のプリント基板ユニットにおいて、前記配線はケーブルから構成されることを特徴とするプリント基板ユニット。

Images