JP7063448B2 - 電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、電子機器に関する。

特許文献１には、第１のプロセッサを搭載した第１の基板と、第２のプロセッサを搭載した第２の基板と、第１の基板と第２の基板とを両基板面がほぼ垂直となるように接続するコネクタと、を備えた情報処理装置の基板実装構造が開示されている。

特開平９－２６９８５０号公報

特許文献１に開示された情報処理装置をはじめとする各種の電子機器の性能向上等にともない、基板に実装する電子部品の数は増える傾向にある。特許文献１に開示されたような構成で、基板に実装する電子部品の数を増やそうとすると、第１、第２の基板の大型化、第１の基板に接続する第２の基板の枚数の増加等を招く。その結果、電子機器全体の大型化に繋がってしまう。

本発明は上述のような課題に鑑みてなされたものであり、実装する電子部品の数が増えても、機器全体の大型化を抑えることができる電子機器を提供する。

本発明の電子機器は、第１の基板と、前記第１の基板の表面に挿抜可能に接続される第２の基板と、を備え、前記第２の基板は、第１面と第２面との双方に、電子部品が接続可能な接続コネクタを有している。

本発明の電子機器では、実装する電子部品の数が増えても、機器全体の大型化を抑えることができる。

本実施形態による電子機器の最小構成を示す図である。 本実施形態によるサーバの概略構成を示す斜視図である。 本実施形態によるサーバの内部構成を示す斜視図である。 本実施形態によるサーバの内部構成を示す側面図である。 本実施形態によるサーバの内部構成を示す平面図である。 本実施形態による第２の基板の構成を示す断面図である。

本発明の複数の実施形態に関して図面を参照して以下に説明する。ただし、本実施形態に関して前述した一従来例と同一の部分に関しては、同一の名称を使用して詳細な説明は省略する。

［第１の実施形態］
図１は、本実施形態による電子機器の最小構成を示す図である。
この図が示すように、電子機器５は、第１の基板１と、第２の基板２と、接続コネクタ３と、を少なくとも備えていればよい。
第２の基板２は、第１の基板１の表面に挿抜可能に接続される。接続コネクタ３は、第２の基板２の第１面２ａと第２面２ｂとの双方に設ける。接続コネクタ３は、電子部品４が接続可能である。

この電子機器５は、第２の基板２の第１面２ａと第２面２ｂとに電子部品４を実装可能としている。これにより、実装する電子部品４の数が増えても、電子機器５の大型化を抑えることができる。

［第２の実施形態］
図２は、本実施形態によるサーバの概略構成を示す斜視図である。図３は、本実施形態によるサーバの内部構成を示す斜視図である。図４は、本実施形態によるサーバの内部構成を示す側面図である。図５は、本実施形態によるサーバの内部構成を示す平面図である。図６は、本実施形態による第２の基板の構成を示す断面図である。
図２に示すように、サーバ（電子機器）１０は、筐体１１と、メインボード（第１の基板）１２と、ＣＰＵモジュール２０と、制御モジュール３０と、ＣＰＵ接続基板５０と、カード接続基板６０と、カードモジュール４０と、を備える。

筐体１１は、中空箱状で、内部に、メインボード１２、ＣＰＵモジュール２０、制御モジュール３０、ＣＰＵ接続基板５０、カード接続基板６０、及びカードモジュール４０を収容する。筐体１１は、図示しないサーバラックに収容される。筐体１１は、例えば前端部１１ｆ側にファンユニット１８を備えている。ファンユニット１８は、筐体１１の前端部１１ｆから後端部１１ｒに向かう前後方向Ｄ１に冷却風を送る。

メインボード１２は、平板状で、筐体１１の底板１１ｃの上面に沿って配置される。
図３～図５に示すように、メインボード１２は、その上面に、ベースコネクタ１５Ａ，１５Ｂを備える。ベースコネクタ１５Ａは、ＣＰＵモジュール２０が着脱可能に接続される。ベースコネクタ１５Ｂは、制御モジュール３０が着脱可能に接続される。本実施形態において、ベースコネクタ１５Ａ，１５Ｂは、筐体１１の前端部１１ｆと後端部１１ｒとを結ぶ前後方向Ｄ１に直交する筐体１１の幅方向Ｄ２に間隔をあけて、複数個（例えば４個）ずつ配置されている。

ＣＰＵモジュール２０は、モジュール基板（第２の基板）２１と、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ：プロセッサ）２２と、ソケット（接続コネクタ）２３，２４と、メモリ（電子部品）２５，２６と、を備える。

モジュール基板２１は、略長方形状の板状をなし、一方の側に第１面２１ａを有し、第１面２１ａとは反対側に第２面２１ｂを有している。モジュール基板２１は、メインボード１２上に、メインボード１２の上面に直交して配置される。モジュール基板２１は、長手方向を前後方向Ｄ１に沿わせ、短手方向をメインボード１２の上面に直交する上下方向Ｄ３に沿わせて配置される。

図４に示すように、モジュール基板２１は、外周部に、メインボード１２への第一接続端子（接続端子部）２７を有している。この第一接続端子２７は、モジュール基板２１において、筐体１１の前端部１１ｆ側の基板前端部２１ｆの下端から下方に向かって突出する。第一接続端子２７は、モジュール基板２１において、後述するＣＰＵ２２とメモリ２５とが設けられる長手方向中央部とは異なる位置に配置される。第一接続端子２７は、メインボード１２の上面のベースコネクタ１５Ａに着脱可能に接続される。これにより、モジュール基板２１は、メインボード１２の上面（表面）に対し、上下方向Ｄ３に沿って挿抜可能に接続される。第一接続端子２７をベースコネクタ１５Ａに接続させた状態で、モジュール基板２１は、メインボード１２の上面に直交する面内に位置する。複数枚のモジュール基板２１は、幅方向Ｄ２に間隔をあけて、互いに平行に位置する。

また、モジュール基板２１は、筐体１１の後端部１１ｒ側の基板後端部２１ｒの下部に、階段状の切り欠き部２１ｋを有する。モジュール基板２１は、切り欠き部２１ｋに、第二接続端子２８と、第三接続端子２９と、を有する。
第二接続端子２８は、モジュール基板２１をメインボード１２に接続した状態で、メインボード１２の上面に対して上下方向Ｄ３に間隔をあけて配置される。
第三接続端子２９は、第二接続端子２８よりも筐体１１の基板後端部２１ｒ側に配置される。第三接続端子２９は、モジュール基板２１をメインボード１２に接続した状態で、メインボード１２の上面に対して上下方向Ｄ３に間隔をあけて配置される。さらに、第三接続端子２９は、メインボード１２の上面との間隔が、第二接続端子２８におけるメインボード１２の上面との間隔よりも大きい。

図４、図６に示すように、ＣＰＵ２２は、モジュール基板２１の第１面２１ａの長手方向及び短手方向の中央部に配置される。ＣＰＵ２２は、モジュール基板２１と反対側に、ヒートシンク１９を備えている。

ソケット２３は、モジュール基板２１の第１面２１ａに複数が配置される。複数のソケット２３は、ＣＰＵ２２の上下方向Ｄ３（モジュール基板２１の短手方向）両側にそれぞれ配置される。
メモリ２５は、モジュール基板２１の第１面２１ａに配置される。メモリ２５は、モジュール基板２１の第１面２１ａに設けられたソケット２３に対し、モジュール基板２１の第１面２１ａに直交する方向に挿抜される。メモリ２５は、略長方形の板状で、その厚み方向を上下方向Ｄ３に一致させ、その長手方向を前後方向Ｄ１に一致させて配置される。

ソケット２４は、モジュール基板２１の第２面２１ｂに複数が配置される。ソケット２４は、モジュール基板２１の長手方向中央部において、上下方向Ｄ３（モジュール基板２１の短手方向）両側にそれぞれ配置される。ソケット２４は、モジュール基板２１の第１面２１ａに配置されたソケット２３と対向して配置される。
メモリ２６は、モジュール基板２１の第２面２１ｂに配置される。メモリ２６は、モジュール基板２１の第２面２１ｂに設けられたソケット２４に対し、モジュール基板２１の第２面２１ｂに直交する方向に挿抜可能である。メモリ２６は、略長方形の板状で、その厚み方向を筐体１１内で上下方向Ｄ３に一致させ、その長手方向を前後方向Ｄ１に一致させて配置される。

モジュール基板２１の第１面２１ａに設けられるソケット２３と、モジュール基板２１の第２面２１ｂに設けられるソケット２４とは、モジュール基板２１に対して互いに上下方向Ｄ３にずれた位置に設けられている。具体的には、モジュール基板２１の第２面２１ｂに設けられるソケット２４は、モジュール基板２１の第１面２１ａにおいて互いに隣り合うソケット２３同士の間に設けられる。

図４に示すように、モジュール基板２１は、長手方向の中央部に、長手方向両端部よりも下方に幅広の拡幅部２１ｗを有している。上記のＣＰＵ２２及びソケット２３（メモリ２５）は、モジュール基板２１の長手方向（前後方向Ｄ１）において、拡幅部２１ｗが形成された領域に配置される。すなわち、モジュール基板２１において、ＣＰＵ２２とメモリ２５とが設けられる部分は、モジュール基板２１の他の部分よりも、モジュール基板２１のメインボード１２に対する挿抜方向（上下方向Ｄ３）におけるモジュール基板２１の寸法が大きい。このように、拡幅部２１ｗが形成された領域にＣＰＵ２２及びソケット２３を配置することで、モジュール基板２１の高さを抑えつつ、ＣＰＵ２２及びソケット２３の配置スペースが確保される。

また、上記ＣＰＵ２２とメモリ２５とは、モジュール基板２１の挿抜方向（上下方向Ｄ３）に沿って配列される。これにより、板状のメモリ２５は、ファンユニット１８によって発生される冷却風の流れに沿って位置し、ＣＰＵ２２を冷却する冷却風の流れを阻害しない。

図３に示すように、制御モジュール３０は、制御基板３１と、制御基板３１に実装された各種の電子部品（図示無し）と、を備える。
制御基板３１は、略長方形状の板状をなしている。制御基板３１は、メインボード１２上に、メインボード１２の上面に直交して配置される。制御基板３１は、長手方向を前後方向Ｄ１に沿わせ、短手方向を上下方向Ｄ３に沿わせて配置される。

制御基板３１は、外周部に、メインボード１２への接続端子３２を有している。この接続端子３２は、制御基板３１において、筐体１１の前端部１１ｆ側の基板端部３２ｆの下端から下方に向かって突出する。接続端子３２は、メインボード１２の上面のベースコネクタ１５Ｂに着脱可能に接続される。これにより、制御基板３１は、メインボード１２の上面に対し、上下方向Ｄ３に沿って挿抜可能に接続される。接続端子３２をベースコネクタ１５Ｂに接続させた状態で、制御基板３１は、メインボード１２の上面に直交する面内に位置する。複数枚の制御基板３１は、幅方向Ｄ２に間隔をあけて、互いに平行に位置する。制御基板３１は、一つのモジュール基板２１に対して一枚が対となって設けられる。制御基板３１は、モジュール基板２１に隣り合って配置される。

図３～図５に示すように、ＣＰＵ接続基板５０は、メインボード１２と平行に配置される。ＣＰＵ接続基板５０は、略長方形状の板状をなしている。ＣＰＵ接続基板５０は、幅方向Ｄ２に長手方向を沿わせ、前後方向Ｄ１に短手方向を沿わせて配置される。ＣＰＵ接続基板５０は、メインボード１２よりも前後方向Ｄ１及び幅方向Ｄ２の長さ寸法が小さい。すなわち、ＣＰＵ接続基板５０は、メインボード１２よりも小さい。ＣＰＵ接続基板５０は、メインボード１２に対し、上下方向Ｄ３で対向する。ＣＰＵ接続基板５０は、全面がメインボード１２と対向している。また、ＣＰＵ接続基板５０は、メインボード１２及びカード接続基板６０に対し、メインボード１２の表面に沿った前後方向Ｄ１にずれている。
ＣＰＵ接続基板５０は、複数枚のモジュール基板２１どうしを接続する。このため、ＣＰＵ接続基板５０は、上面に、幅方向Ｄ２に間隔をあけて配置された、複数の基板コネクタ５１を備える。各基板コネクタ５１は、各モジュール基板２１の第二接続端子２８が上下方向Ｄ３に着脱可能に接続される。ＣＰＵ接続基板５０は、複数枚のモジュール基板２１に搭載されたＣＰＵ２２同士を、電気的に接続する。

カード接続基板６０は、メインボード１２と平行に配置される。カード接続基板６０は、筐体１１の前端部１１ｆ側の一部の面６０ｆが、メインボード１２の一部の面と対向する位置に設けられる。カード接続基板６０は、筐体１１の後端部１１ｒ側の面６０ｒが、メインボード１２よりも後方に延びている。このようにして、カード接続基板６０は、メインボード１２に対し、メインボード１２の表面に沿った前後方向Ｄ１にずれている。
カード接続基板６０は、モジュール基板２１のＣＰＵ２２の位置よりも後方においてモジュール基板２１に接続される。カード接続基板６０は、メインボード１２及びＣＰＵ接続基板５０に対し、上下方向Ｄ３（モジュール基板２１に対する挿抜方向）において互いに位置が異なる。具体的には、カード接続基板６０は、ＣＰＵ接続基板５０よりも、メインボード１２との間隔が大きく配置される。
カード接続基板６０は、筐体１１の前端部１１ｆ側の上面に、幅方向Ｄ２に間隔をあけて配置された、複数の基板コネクタ６１を備える。各基板コネクタ６１は、各モジュール基板２１の第三接続端子２９が上下方向Ｄ３に着脱可能に接続される。
また、カード接続基板６０は、筐体１１の後端部１１ｒ側の上面に、幅方向Ｄ２に間隔をあけて配置された、複数のカードスロット６２を備える。各カードスロット６２は、後述するカードモジュール４０のカード基板４１が接続される。

このようにして、メインボード１２は、モジュール基板２１のＣＰＵ２２の位置よりも前方の第一接続端子２７においてモジュール基板２１に接続される。また、ＣＰＵ接続基板５０及びカード接続基板６０は、モジュール基板２１のＣＰＵ２２の位置よりも後方の第二接続端子２８、第三接続端子２９において、モジュール基板２１に接続される。
また、モジュール基板２１は、ファンユニット１８による冷却風の流れ方向の上流側で、メインボード１２と接続される。ＣＰＵ接続基板５０及びカード接続基板６０は、ＣＰＵ２２の位置よりも、ファンユニット１８による冷却風の流れ方向の下流側に配置される。

カードモジュール４０は、カード基板４１と、カード基板４１に実装された各種の電子部品（図示無し）と、を備える。カードモジュール４０は、例えば、ＰＣＩ（Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ）カード等の拡張カードを構成する。

カード基板４１は、略長方形状の板状をなしている。カード基板４１は、カード接続基板６０上に、カード接続基板６０の上面に直交して配置される。カード基板４１は、長手方向を前後方向Ｄ１に沿わせ、短手方向を上下方向Ｄ３に沿わせて配置される。

カード基板４１は、外周部に、カード接続基板６０への基板接続端子４２を有している。この基板接続端子４２は、カード基板４１において、筐体１１の後端部１１ｒ側の基板端部４１ｒの下端から下方に向かって突出する。基板接続端子４２は、カード接続基板６０の上面のカードスロット６２に着脱可能に接続される。これにより、カード基板４１は、カード接続基板６０の上面に対し、上下方向Ｄ３に沿って挿抜可能に接続される。基板接続端子４２をカードスロット６２に接続させた状態で、カード基板４１は、メインボード１２の上面に直交する面内に位置する。複数枚のカード基板４１は、幅方向Ｄ２に間隔をあけて、互いに平行に位置する。

上記したようなサーバ１０において、ＣＰＵモジュール２０、制御モジュール３０及びカードモジュール４０は、合計４組が配置されている。合計４組のＣＰＵモジュール２０、制御モジュール３０及びカードモジュール４０は、幅方向Ｄ２において、２組ずつが左右対称に配置されている。
また、例えば、サーバ１０は、４組のうちの２組のＣＰＵモジュール２０、制御モジュール３０及びカードモジュール４０を、通常使用するようにしてもよい。この場合、サーバ１０は、４組のうち、残る２組のＣＰＵモジュール２０、制御モジュール３０及びカードモジュール４０は、予備用（バックアップ用）としてもよい。すなわち、残る２組のＣＰＵモジュール２０、制御モジュール３０及びカードモジュール４０は、通常時に使用している２組のＣＰＵモジュール２０、制御モジュール３０及びカードモジュール４０のいずれかが故障したとき等にのみ使用してもよい。また、例えば、ＣＰＵモジュール２０、制御モジュール３０及びカードモジュール４０のうち、ＣＰＵモジュール２０、及びカードモジュール４０は、全てを通常使用し、制御モジュール３０の一部を通常使用するものと予備用とに区分けしてもよい。
なお、予備用とするＣＰＵモジュール２０、制御モジュール３０及びカードモジュール４０は、少なくとも１組あればよく、残りの３組を通常使用してもよい。

このようなサーバ１０では、モジュール基板２１は、第１面２１ａと第２面２１ｂとの双方に、メモリ２５，２６が接続可能なソケット２３，２４を有している。このように、モジュール基板２１の両面にメモリ２５，２６を実装可能とすることで、実装するメモリ２５，２６の数が増えても、モジュール基板２１の大型化を抑えることができる。その結果、サーバ１０の大型化を抑えることができる。

このようなサーバ１０では、モジュール基板２１の第１面２１ａに設けられるソケット２３と、モジュール基板２１の第２面２１ｂに設けられるソケット２４とは、モジュール基板２１に対して互いにずれた位置に設けられている。このように、モジュール基板２１の両面でソケット２３，２４をずらすことで、モジュール基板２１を複数枚備える場合、互いに隣り合う２枚のモジュール基板２１どうしが対向する部分において、一方のモジュール基板２１の第１面２１ａに実装されるメモリ２５と、他方のモジュール基板２１の第２面２１ｂに実装されるメモリ２６とが干渉するのを抑えることができる。これにより、モジュール基板２１どうしの間隔を狭くすることができ、サーバ１０の大型化を抑えることができる。

このようなサーバ１０では、モジュール基板２１の第１面２１ａおよび第２面２１ｂに、それぞれ複数のソケット２３，２４が設けられている。これにより、モジュール基板２１の両面に実装するメモリ２５，２６の数を増やすことが可能となる。

このようなサーバ１０では、モジュール基板２１は、ＣＰＵ２２と、ＣＰＵ２２の両側にそれぞれ配置されるメモリ２５と、を備える。これにより、各モジュール基板２１において、ＣＰＵ２２とメモリ２５とを接続する配線パターンの線長を抑えることができる。
さらに、モジュール基板２１は、ＣＰＵ２２が実装された第１面２１ａと反対側の第２面２１ｂに、メモリ２６を備える。これにより、各モジュール基板２１において、ＣＰＵとメモリ２６とを接続する配線パターンの線長を抑えることができる。
また、メインボード１２に対してＣＰＵモジュール２０ごと着脱すれば、ＣＰＵ２２とメモリ２５，２６とを同時に交換することができ、メンテナンス性が高まる。

このようなサーバ１０では、複数のモジュール基板２１のうちの少なくとも一つが予備用とされる。これにより、サーバ１０の冗長性を高めることができる。また、モジュール基板２１を複数枚備えることで、それぞれのモジュール基板２１を独立して機能させることもできる。

このようなサーバ１０では、ＣＰＵ２２とメモリ２５とは、モジュール基板２１の挿抜方向（上下方向Ｄ３）に沿って配列されている。これにより、ファンユニット１８によって生成される、メインボード１２の表面に沿った方向の冷却風がメモリ２５によって遮られるのを抑えることができる。その結果、ＣＰＵ２２の冷却性が高まる。

このようなサーバ１０では、モジュール基板２１において、ＣＰＵ２２とメモリ２５とが設けられた部分は、モジュール基板２１の他の部分よりも、モジュール基板２１の挿抜方向におけるモジュール基板２１の寸法が大きい。このように、ＣＰＵ２２およびメモリ２５が設けられる部分でモジュール基板２１の幅を大きくすることで、モジュール基板２１の高さを抑えつつ、ＣＰＵ２２とメモリ２５とを配置することができる。

このようなサーバ１０では、モジュール基板２１は、モジュール基板２１の外周部に、メインボード１２への第一接続端子２７を有している。これにより、モジュール基板２１をメインボード１２に容易に着脱できる。

このようなサーバ１０では、第一接続端子２７は、モジュール基板２１において、ＣＰＵ２２とメモリ２５とが設けられた拡幅部２１ｗとは異なる位置に設けられている。これにより、ＣＰＵ２２とメモリ２５とが設けられる部分が、第一接続端子２７を設けるために小さくなってしまうのを抑えることができる。

なお、上記実施形態では、サーバ１０は、メインボード１２上に、ＣＰＵモジュール２０、制御モジュール３０、及びカードモジュール４０を備えるようにしたが、その用途、部品構成、装備数等については、何ら限定するものではない。
また、サーバ１０は、ＣＰＵ接続基板５０、カード接続基板６０を備えるようにしたが、これらＣＰＵ接続基板５０、カード接続基板６０については必須構成ではなく、ＣＰＵ接続基板５０、カード接続基板６０の機能を、メインボード１２上に備えるようにしてもよい。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。

１ 第１の基板
２ 第２の基板
２ａ 第１面
２ｂ 第２面
３ 接続コネクタ
４ 電子部品
５ 電子機器
１０ サーバ（電子機器）
１２ メインボード（第１の基板）
２１ モジュール基板（第２の基板）
２１ａ 第１面
２１ｂ 第２面
２２ ＣＰＵ（プロセッサ）
２３、２４ ソケット（接続コネクタ）
２５、２６ メモリ（電子部品）
２７ 第一接続端子（接続端子部）

Claims (6)

1. 第１の基板と、
   前記第１の基板の表面に、挿抜可能に接続され、互いに平行に複数配置される第２の基板と、
   前記第１の基板の表面に、挿抜可能に接続され、前記第２の基板と交互に複数配置される第３の基板と、
   を備え、
   前記第２の基板は、第１面と第２面との双方に、電子部品が接続可能な接続コネクタを有し、
   前記第２の基板の前記第１面および前記第２面に、それぞれ複数の前記接続コネクタが設けられ、
   前記第２の基板は、
   前記第２の基板に実装されたプロセッサと、
   前記プロセッサの両側にそれぞれ配置され、前記接続コネクタに着脱可能に接続された前記電子部品としてのメモリと、
   を備え、
   前記プロセッサと前記メモリとは、前記第２の基板の挿抜方向に沿って配列され、
   前記第３の基板は、前記第２の基板の挿抜方向と配列方向とに交差する奥行き方向への寸法が前記第２の基板より短く、
   前記第２の基板のプロセッサと前記メモリとが設けられた範囲と重なる位置に配置された、
   電子機器。
2. 前記第２の基板の前記第１面に設けられる前記接続コネクタと、前記第２の基板の前記第２面に設けられる前記接続コネクタとは、前記第２の基板に対して互いにずれた位置に設けられている
   請求項１に記載の電子機器。
3. 前記第１の基板に複数の前記第２の基板が接続され、
   複数の前記第２の基板のうちの少なくとも一つが予備用とされる
   請求項２に記載の電子機器。
4. 前記第２の基板において、前記プロセッサおよび前記メモリが設けられた部分は、前記第２の基板の他の部分よりも、前記第２の基板の挿抜方向における前記第２の基板の寸法が大きい
   請求項１～３のいずれか一項に記載の電子機器。
5. 前記第２の基板は、前記第２の基板の外周部に、前記第１の基板への接続端子部を有している
   請求項３または４のいずれか一項に記載の電子機器。
6. 前記接続端子部は、前記第２の基板において、前記プロセッサおよび前記メモリが設けられた部分と異なる位置に設けられている
   請求項５に記載の電子機器。

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