JPWO2003032698A1

JPWO2003032698A1 - 分割、接続可能なプリント板

Info

Publication number: JPWO2003032698A1
Application number: JP2003535516A
Authority: JP
Inventors: 純河合; 陣崎　明; 明陣崎
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2001-10-05
Filing date: 2001-10-05
Publication date: 2005-01-27
Also published as: WO2003032698A1

Abstract

ＰＭＣコネクタを備えるＰＭＣボードを、ＰＭＣコネクタとその配線のみを含むコネクタ部と、各種の機能を有する複数の機能ブロックをそれぞれ搭載する、標準規格のＰＭＣボードを分割して得られたミニプリント板とで構成する。ミニプリント板とコネクタ部のミニプリント板とは、相互に物理的に接合可能であり、全てを接続すると標準規格の仕様に合ったＰＭＣボード再現する構成とする。機能ブロック間や、機能ブロックとＰＭＣコネクタとの信号接続を行い、ミニプリント板が接合されたＰＭＣボードを装置に組み込むようにする。

Description

技術分野
本発明は、半導体、電子部品などを搭載した分割及び接続可能なプリント基板に関する。
背景技術
従来、ＰＣＩやＰＭＣ（ＰＣＩＭｅｚｚａｎｉｎｅＣａｒｄｓ−ＩＥＥＥ１３８６）などの標準規格のボードを分割可能にするという発想はなかった。これは標準規格の仕様にそのような記述が無かったためである。しかし、今日では、標準ボードの多機能化に伴い、一つのボードで様々なあるいは複数の機能を持たせることが多くなってきた。例えば、一つのＰＭＣボードにＧｉｇａｂｉｔＥｔｈｅｒｎｅｔのネットワークインターフェースと１００Ｂａｓｅ−Ｔのネットワークインターフェースを搭載する、あるいは、一つのＰＭＣボードで複数の１００ＭＥｔｈｅｒｎｅｔを搭載するなどである。
従来においては、もしＧｉｇａｂｉｔＥｔｈｅｒｎｅｔとＡＴＭのネットワークインターフェースが必要なったら、両者のネットワークインターフェースを備えたＰＭＣボードを製作し、１００Ｂａｓｅ−ＴとＡＴＭのネットワークインターフェースが必要になったら、両者のネットワークインターフェースを備えたＰＭＣボードを製作しなければならなかった。従って、ネットワークインターフェースの組み合わせが変更される度に、ボードを作り直す必要があった。つまり従来技術では複数の機能の組み合わせ毎にボードを作り直す必要があった。
発明の開示
本発明は、複数機能の組み合わせによってシステムを実現しているプリント板において、その機能の組み合わせを自由に変更可能にしようとするものである。
従って、本発明の課題は、機能変更によってプリント板を作り直すことなく、使用目的に応じて機能の構成を自由かつ容易に変更可能である分割、接続可能なプリント板を提供することである。
本発明のプリント板は、外部へのコネクタ部と、複数の機能ブロックを搭載し、装置の筐体に取り付けられるプリント板であって、コネクタ部と各機能ブロックをそれぞれ独立に載せるミニプリント板を互いに接合し、各機能ブロック及びコネクタ部との信号の接続を行うことにより、全体のプリント板の大きさが標準規格の仕様に合致するように構成されたことを特徴とする。
これにより開発時においては大幅なコストダウン、開発工数の短縮、あるいは使用時においては柔軟性のある構成なので機能の組み合わせが自由であり、使用目的に応じて迅速なシステム機能変更が可能になるなどの効果を持つ。
ここで、接続されたプリント板は、標準規格の仕様を満たす必要がある。
発明を実施するための最良の形態
図１〜図３は、本発明の実施形態を説明する図である。
本発明の実施形態においては、プリント板の機能毎にミニプリント板を製作して、それらを接続可能にする。例えば、ｃｏｍｐａｃｔＰＣＩボードやＶＭＥボードなどのドーターボードとしてネットワークインターフェースカードに多く利用されているＰＭＣボードで、ＡＴＭ、１００Ｂａｓｅ−Ｔ、ＧｉｇａｂｉｔＥｔｈｅｒｎｅｔ、ＩＥＥＥ１３９４などの機能ブロック毎にミニプリント板を製造しておき、それらを接続機構において分割、接続可能にする。
すなわち、図１に示されるように、ＰＭＣコネクタを有する標準規格のＰＭＣボードを図２に示されるように、ＰＭＣコネクタを有するコネクタ部分と、その他の機能を搭載する機能ブロック（１）〜（４）とに分割して構成し、これらを接続機構によって互いに接続し、全体として、標準規格のＰＭＣボードと同じ仕様を満たすようにする。また、図２では、ＰＭＣコネクタなどを搭載するコネクタ部と機能ブロックとを分けて搭載しているが、機能ブロックの搭載の仕方はこれには限られず、例えば、図３のようにしても良い。
すなわち、図３においては、多くのＰＭＣボードに搭載されるべき共通の機能ブロック（１）をＰＭＣコネクタを搭載するコネクタ部と共に、一体構成とし、その他の機能ブロック（２）、（３）・・・を接続機構で取り付け可能とする。これにより、共通機能ブロック（１）に様々な機能のブロックを柔軟に組み合わせて、標準規格のＰＭＣボードに合うボードを作成可能である。
本発明の実施形態においては、標準規格のプリント板を機能ブロック毎に分割して、これらを接続し、全体のプリント板としては、元の標準規格のプリント板の仕様に合うようにすることが特徴である。標準規格に合わせることは、当該プリント板を筐体などに収納しようとする場合、問題なく収納することができるようにするという意味がある。すなわち、多くの装置の筐体は、標準規格のプリント板を収納するように構成されており、標準規格に合わないプリント板を搭載するには、別の筐体を用意する必要がある。従って、既に設置済みの装置の一部のプリント板を新しい機能を有するプリント板に置き換えたいという要求がある場合には、新しい機能を有するプリント板も標準規格の仕様を満たしている必要がある。
また、本実施形態によれば、新しい機能を有するプリント板の構成も、機能ブロックを取り替えるだけで実現することができる。しかも、機能ブロックを取り替えた後の、全体のプリント板の仕様も標準規格に合致するものであるので、装置の筐体に容易に設置することが可能である。従って、従来のように、新しい機能のプリント板を最初から作り直す必要がない。
図４は、分割されたプリント板の接続機構を説明する図である。
分割されたプリント板相互の接続は、プリント板を物理的に接続する機構と、プリント板相互の信号のやりとりを可能とする接続部とからなる。
接続部と機能ブロック部との信号のやりとりは接続制御装置によってコントロールされる。接続制御装置は接続部と機能ブロックである電子回路部に接続される。接続制御装置は複数の接続部に接続されていていても良いし、複数の電子回路部に接続されていても良い。
接続部の接続は電気的な接続でも良いし、光学的な接続でもよいし、無線接続でもよいし、音波あるいは空気振動方式でもよい。接続部間の信号のやりとり手順は、例えば、ＰＭＣボードならＰＣＩ準拠にしてもよいし、あるいは独自方式にしてもよい。積層プリント板のある１層を信号やりとり用に使用し、これにコネクタのピンを設けておき、それを電気的、あるいは光学的などの接続手段にしてもよい。機能ブロックはネットワークインターフェースに限らず、他のあらゆる機能をもってよい。
接続手段としてＰＣＩ、ＩＥＥＥ１３９４、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ、ＧｉｇａｂｉｔＥｔｈｅｒｎｅｔ、ＦＤＤＩ、ＦｉｂｒｅＣｈａｎｎｅｌ、ＵＳＢ、ＳＣＳＩ、ＩＳＡなど標準ネットワークインターフェースを用いることができる。
機能ブロック単位のミニプリント板を結合して基板全体を構成することにより、柔軟性のあるシステムの構築を可能にする。
図５は、本発明の実施形態の具体的な構成を示す図である。
これはＰＭＣボードが２つの機能ブロック、ＩＥＥＥ１３９４と１００ＭＥｔｈｅｒｎｅｔを持ち、それらのミニプリント板を継ぎ手方式で分割、接続可能にしており、信号のやりとりは赤外線ポートを使用している。
継ぎ手機構は、図５の小さな丸の中に記載されているように、ミニプリント板の側面に、互いにかみ合うほぞのような構成を作り、ミニプリント板同士を接続固定するものである。１００Ｍｅｔｈｅｒｎｅｔの機能ブロック部を搭載したミニプリント板とＩＥＥＥ１３９４の機能ブロック部を搭載したミニプリント板との接続機構も継ぎ手機構となっている。これらのミニプリント板同士の信号の接続は、コネクタ部と機能ブロック搭載ミニプリント板との接続と同様に、赤外線ポートを使用する。ただし、信号の接続の仕方は、特に限られるものではなく、様々な方法を使用して良い。
図６は、ＩＥＥＥ１３９４の機能ブロックをデフォルトでもち、必要に応じて１００ＭＥｔｈｅｒｎｅｔとＧｉｇａｂｉｔＥｔｈｅｒｎｅｔを取り替えられる構成の具体例を示した図である。
接続方法は継ぎ手方式で、接続部における信号のやりとりは複数の電気接点により電気的に行う。
図７は、本発明の実施形態の別の具体例を示した図である。
パラレル−シリアル変換回路でＰＭＣの信号をシリアル化し、コネクタを介してシリアルケーブルで別の機能ブロックを搭載したミニプリント板に送る。各ミニプリント板の接続制御装置は、シリアル−パラレル変換と、入力シリアル信号の中継を行い、パラレルの信号は各機能ブロックへ、シリアルの信号は別ミニプリント板へ伝送される。基板間の送受信では、双方向の通信を行うためシリアルケーブルは２本必要である。
図８は、本発明の実施形態の更に別の具体例を示した図である。
パラレル−シリアル変換回路でＰＭＣの信号を複数のシリアル信号にして別ミニプリント板に伝達する。これによって１本の信号線でシリアル信号を伝送するよりも、複数の信号線を使っているだけ、１つの信号線内での信号の周波数を低くできるため、信号線の特性による周波数の頭打ちの影響を受けないようにすることができ、従って、同じ周波数ならば、１つの信号線で送信するよりも複数の信号線で送信する方が、より高速の信号の転送が可能になる。
接続制御装置は入力の並列シリアル信号の中継、シリアル並列信号のパラレル化を行い、パラレル化した信号は各機能ブロックに接続される。ミニプリント板間の接続では、双方向通信のための並列シリアルケーブルが２組必要である。
図９は、図８の変形例を示す図である。
ミニプリント板間を接続するケーブルとして、フラットケーブルを用いるものである。
図１０は、本発明の実施形態の更なる別の具体例を示す図である。
ミニプリント板としてカードエッジ型の基板を作成し、これらをＨ型のコネクタで接続する。たくさんの線の接続が可能なため、シリアル−パラレル変換などは行わず、接続に必要な線はそのまま基板の端に出すことができる。本具体例の場合ＰＭＣの結線をそのまま板端に出し、機能ブロック間では電気的にＰＣＩに接続することでデータのやりとりが可能になる。
図１１は、ＰＭＣボードの説明をする図である。
ＰＭＣボードにおいて、ＰＣＩデバイス毎に分割されたミニプリント板を考えた場合、それぞれのＰＣＩデバイスを識別する必要があるが、分割された機能ブロックをＰＣＩ規格の信号だけで識別するのは困難である。この場合、図１１（ａ）に示すように、ＰＣＩブリッジを搭載するなどする必要があり、システムが複雑になる。また、ユーザ定義ピンは使われないままとなってしまう。
ＰＭＣにはユーザ定義ピンとしてユーザが自由に使って良いピンがある。そこで、それを利用してデバイス識別に用いる。具体的には各ＰＣＩデバイス毎のＲｅｑｕｅｓｔ、ＧＮＴ、ＣＬＫ、ＢｕｓＭｏｄｅなどのＰＣＩ信号をＰＭＣのユーザ定義ピンにアサインする（図１１（ｂ）参照）。
１枚のプリント板だと複数のＰＣＩデバイスがあっても問題はないし、ＰＭＣボードではなく単にＰＣＩデバイス毎にプリント板を分割する場合も問題はない。また、１つのＰＭＣボードに１つのＰＣＩデバイスしかない場合も問題はない。
ＰＭＣの信号規格には、ＰＣＩデバイス識別用としてＰＣＩデバイス１つ分の信号線しか割り当てられていない。ＰＭＣボードを分割する場合、つまり１つのＰＭＣボードで複数のＰＣＩデバイスを持つ場合、ＰＣＩデバイスを識別できず、問題になる。
そこで、ＰＭＣのユーザ定義ピンを利用する。ＰＣＩデバイスを識別するのに必要となる信号線をユーザ定義ピンにアサインすることで解決する。
図１２〜図１８は、ミニプリント板の物理的接続機構の例を示した図である。
図１２は、コネクタピンを使用した例である。
ミニプリント板の一方には、コネクタピンが複数突出しており、これに対応して、他方のミニプリント板には、コネクタピンを受け入れる孔が空いている。これらコネクタピンを孔に差し込むことのよって、ミニプリント板同士を接続することが可能となる。
図１３は、ミニプリント板を重ね合わせて接続する構成例を示した図である。
図１３上図の構成では、例えば、ＰＭＣコネクタが設けられているミニプリント板１を全体のプリント板の大きさであって、他のミニプリント板２が載る場所のプリント板の厚さを薄くした構成とする。ミニプリント板２は、機能ブロックを搭載したミニプリント板であり、ミニプリント板１の薄い部分に搭載し、適切な方法で固定することによって、ミニプリント板相互の接続を可能とする。
また、ミニプリント板２の搭載方法は、図１３下図に示されているように、ミニプリント板１の薄い部分に２つあるいはそれ以上のミニプリント板２−１、２−２を搭載するようにしても良い。
図１４は、ミニプリント板をプリント板嵌合用ソケットを用いて接続する場合を説明する図である。
嵌合用ソケットには、オスソケットとメスソケットがあり、それぞれを互いに接続されるべきミニプリント板の側面に埋め込む。そして、オスソケットとメスソケットとを接続することにより、ミニプリント板を接続する。
図１５は、ネジを用いてミニプリント板を接続する例を示した図である。
この例では、接続すべきミニプリント板を密着した後、固定板で上下から挟み、固定板をネジで固定するものである。このとき、ミニプリント板には、ネジ孔を開ける必要があるが、ネジで固定した場合に、ミニプリント板同士が横ずれを起こさないように、しっかりミニプリント板同士が密着するような位置にネジ孔を開ける必要がある。
図１６は、磁石（マグネット）を利用した接続方法を示す図である。
接続すべきミニプリント板の側面に、Ｎ極とＳ極の磁石をそれぞれ対向して設け、磁石の力によりミニプリント板を接続するものである。ただし、磁石の力だけでは接合力が小さい可能性があるので、他の方法と併用することも可能である。
図１７は、チャック型接続構成の例を説明する図である。
組み合わせ器は、従来良く知られている洋服などに使用されるチャックの構成のように、接続されるべきミニプリント板の双方から、突出して配列されており、それぞれは、突出部と突出部を受け入れる孔とを有している。嵌合器は、組み合わせ器の溝にかみ合っており、嵌合器を、例えば、図１７の下方に移動すると、嵌合器が移動するにつれ、溝にはまった突出部が組み合わせ器を互いに組み合わせて、組み合わせ器の突出部と孔とが結合するようにする。これにより、組み合わせ器が接続され、従って、ミニプリント板同士も結合される。また、嵌合器を図１７の上方に移動すると、結合した組み合わせ器同士を引き離すように力を加え、組み合わせ器の突出部と孔の結合を力ずくで引きはなし、ミニプリント板同士を引き離すようになる。
図１８は、フック型接続構成の例を説明する図である。
同図は、ミニプリント板を側面から見た図である。ミニプリント板と接合構成は、図面の深さ方向に延びている。
互いに接続されるべきミニプリント板の側面には、互いにフックのように、かみ合う鍵型の構成が設けられており、相互をかみ合うように押しつけると、互いにかみ合って、ミニプリント板を接続する構成となっている。
図１９は、信号接続方法としてＰＺＴ方式を採用した例を示す図である。
ＰＺＴ（Ｐｉｅｚｏ素子）とは、熱や音、圧力を電気信号に変える素子で、これを分割したミニプリント板間の信号のやりとりに利用しようとするものである。例えば、送信側は光のパルス、または、波長変調で信号を送信し、受信側にＰＺＴを用いた受信装置を設け、信号の伝達を行う。
図２０は、信号接続方法として音波方式を採用した例を示す図である。
音波方式とは、マイクロフォンとスピーカを備え、音によって分割したミニプリント板間の信号のやりとりに利用しようとするものである。例えば、送信側はスピーカを用いた送信装置を設け、受信側にマイクロフォンを用いた受信装置を設け、音による信号の伝達を行う。周波数は可聴域に限ることはない。また、送信側と受信側で音信号が漏れないようにシールドしてもよい。
図２１は、信号接続方法としてフォトトランジスタ方式を採用した例を示す図である。
分割したミニプリント板間の信号のやりとりにフォトトランジスタを利用しようとするものである。例えば、送信側はフォトトランジスタの発光部、受信側はフォトトランジスタの受信部を備え、フォトトランジスタ間のやりとりで信号の伝達を行う。
図２２は、信号接続方法として熱源方式を採用した例を示す図である。
送信側は電気信号の変化を熱や振動に変えることで信号を発信し、微妙な熱源の変化を熱センサを受信側に備えることで、分割したミニプリント板間の信号のやりとりに利用しようとするものである。熱源のコントロールは接続制御装置が行う。
産業上の利用可能性
ハードウェアでありながら機能ブロックの交換が自由にでき、従来の資産を生かしながら機能追加や機能変更を簡単に行うことができるシステムが構築できる。これにより開発期間の短縮、コストの削減が図れる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の実施形態を説明する図（その１）である。
図２は、本発明の実施形態を説明する図（その２）である。
図３は、本発明の実施形態を説明する図（その３）である。
図４は、分割されたプリント板の接続機構を説明する図である。
図５は、本発明の実施形態の具体的な構成を示す図である。
図６は、ＩＥＥＥ１３９４の機能ブロックをデフォルトでもち、必要に応じて１００ＭＥｔｈｅｒｎｅｔとＧｉｇａｂｉｔＥｔｈｅｒｎｅｔを取り替えられる構成の具体例を示した図である。
図７は、本発明の実施形態の別の具体例を示した図である。
図８は、本発明の実施形態の更に別の具体例を示した図である。
図９は、図８の変形例を示す図である。
図１０は、本発明の実施形態の更なる別の具体例を示す図である。
図１１は、ＰＭＣボードの説明をする図である。
図１２は、ミニプリント板の物理的接続機構の例を示した図（その１）である。
図１３は、ミニプリント板の物理的接続機構の例を示した図（その２）である。
図１４は、ミニプリント板の物理的接続機構の例を示した図（その３）である。
図１５は、ミニプリント板の物理的接続機構の例を示した図（その４）である。
図１６は、ミニプリント板の物理的接続機構の例を示した図（その５）である。
図１７は、ミニプリント板の物理的接続機構の例を示した図（その６）である。
図１８は、ミニプリント板の物理的接続機構の例を示した図（その７）である。
図１９は、信号接続方法としてＰＺＴ方式を採用した例を示す図である。
図２０は、信号接続方法として音波方式を採用した例を示す図である。
図２１は、信号接続方法としてフォトトランジスタ方式を採用した例を示す図である。
図２２は、信号接続方法として熱源方式を採用した例を示す図である。

Claims

外部へのコネクタ部と、複数の機能ブロックを搭載し、装置の筐体に取り付けられるプリント板であって、
コネクタ部と各機能ブロックをそれぞれ独立に載せるミニプリント板を互いに接合し、各機能ブロック及びコネクタ部との信号の接続を行うことにより、全体のプリント板の大きさが標準規格の仕様に合致するように構成されたことを特徴とするプリント板。
前記ミニプリント板の相互の接合は、ほぞ形状の溝と突出部からなる継ぎ手形状によって達成されることを特徴とする請求項１に記載のプリント板。
前記ミニプリント板の相互の接合は、コネクタピンを用いてなされることを特徴とする請求項１に記載のプリント板。
前記ミニプリント板の相互の接合は、１つのミニプリント板上に、他のミニプリント板を載せることを特徴とする請求項１に記載のプリント板。
前記ミニプリント板の相互の結合は、嵌合用ソケットを使用することを特徴とする請求項１に記載のプリント板。
前記ミニプリント板の相互の結合は、ネジあるいはボルト、ナットを使用することを特徴とする請求項１に記載のプリント板。
前記ミニプリント板の相互の結合は、磁石によることを特徴とする請求項１に記載のプリント板。
前記ミニプリント板の相互の結合は、嵌合器と組み合わせ器からなるチャック式結合器によることを特徴とする請求項１に記載のプリント板。
前記ミニプリント板の相互の結合は、フックを用いて行われることを特徴とする請求項１に記載のプリント板。
機能ブロック間あるいはコネクタ部との信号の接続は、赤外線を使用することを特徴とする請求項１に記載のプリント板。
機能ブロック間あるいはコネクタ部との信号の接続は、電気接点を使用することを特徴とする請求項１に記載のプリント板。
機能ブロック間あるいはコネクタ部との信号の接続は、シリアルケーブルを使用することを特徴とする請求項１に記載のプリント板。
機能ブロック間あるいはコネクタ部との信号の接続は、パラレルケーブルを使用することを特徴とする請求項１に記載のプリント板。
機能ブロック間あるいはコネクタ部との信号の接続は、フラットケーブルを使用することを特徴とする請求項１に記載のプリント板。
機能ブロック間あるいはコネクタ部との信号の接続は、接続用の信号線部分の銅箔を露出させたカードエッジを作り、コネクタで接続する方式であることを特徴とする請求項１に記載のプリント板。
機能ブロック間あるいはコネクタ部との信号の接続は、無線を使用することを特徴とする請求項１に記載のプリント板。
機能ブロック間あるいはコネクタ部との信号の接続は、信号受信側にＰＺＴ素子を使用し、音、あるいは、光、あるいは、圧力を伝達手段に使用することを特徴とする請求項１に記載のプリント板。
機能ブロック間あるいはコネクタ部との信号の接続は、音波を使用することを特徴とする請求項１に記載のプリント板。
機能ブロック間あるいはコネクタ部との信号の接続は、光を利用し、フォトトランジスタを発光、受光素子として使用することを特徴とする請求項１に記載のプリント板。
機能ブロック間あるいはコネクタ部との信号の接続は、熱を利用することを特徴とする請求項１に記載のプリント板。
前記プリント板は、ＰＭＣボードであり、ユーザ定義ピンを、該ＰＭＣボードに搭載されるデバイスの識別用信号の送信用ピンとして使用することを特徴とする請求項１に記載のプリント板。