KR101437497B1

KR101437497B1 - 전자 장치 및 복합 전자 장치

Info

Publication number: KR101437497B1
Application number: KR1020127009455A
Authority: KR
Inventors: 노부미츠 아오키; 히데오 구보; 요시노리 우즈카; 준 다니구치
Original assignee: 후지쯔 가부시끼가이샤
Priority date: 2009-10-16
Filing date: 2009-10-16
Publication date: 2014-09-03
Also published as: CN102577652A; WO2011045866A1; EP2490518A4; US8817470B2; EP2490518A1; KR20120053077A; JPWO2011045866A1; US20120201001A1; JP5360228B2

Abstract

본 발명의 시스템 보드(201)는, 프린트 기판(40)에 공냉의 대상이 되는 DIMM을 DIMM 에어리어(51-1∼51-6)에 실장된다. 시스템 보드(201)의 측판(41)에는 냉각풍을 도입하는 흡기 구멍(61)을 마련하고, 측판(42)에는 냉각풍을 배출하는 배기 구멍(62)을 마련한다. 측판(41)에 대하여는, 냉각풍이 경사지게 송풍되고 있고, 흡기 구멍(61)은, 냉각풍의 공급 방향 측에 오프셋한 위치에 마련된다. 이 때문에, 냉각풍을 효율적으로 DIMM에 닿게 해서 냉각할 수 있다.

Description

전자 장치 및 복합 전자 장치{ELECTRONIC DEVICE AND COMPOSITE ELECTRONIC APPARATUS}

본 발명은, 전자 장치 및 복합 전자 장치에 관한 것이다.

전자 장치에 탑재되는 부품에는 동작시에 발열하는 발열 부품이 포함된다. 이 발열 부품이 발하는 열에 의해 전자 장치의 온도가 상승하면 동작 이상의 원인이 된다. 이 때문에 종래, 전자 장치에는 부품을 냉각하는 기구가 설치되어 왔다. 전자 장치의 냉각 기구에는, 냉각 대상의 발열 부품보다도 저온의 액체를 순환시키는 액냉(液冷) 방식이나 냉각 대상의 부품에 냉각풍을 닿게 해서 냉각하는 공냉 방식이 있다.

종래의 공냉 방식에서는, 발열 부품을 탑재한 기판을 내장하는 케이싱 내, 발열 부품에 될 수 있으면 가까운 위치에 개구부를 마련하여 냉각풍을 도입하고 있었다. 기판 위에서 공냉 대상이 되는 부품의 근방에 국소적으로 냉각풍을 도입함으로써, 냉각 대상의 부품을 집중적으로 냉각하기 위해서다.

종래에는, 발열 부품을 탑재한 기판을 내장하는 케이싱의 면에 대하여 정면으로부터 냉각풍을 닿게 하는 것을 상정하여, 냉각 대상의 발열 부품의 중심부에 맞춰서 흡기 개구부가 마련되어 있었다.

또한, 종래, 복수의 전자 장치를 서로 접속하고, 각 전자 장치에 대한 냉각풍의 공급이나 배기를 공용하는 복합 전자 장치도 이용되어 왔다.

일본국 특개평8-46381호 공보 일본국 특개2006-108601호 공보 일본국 특개2008-43047호 공보 일본국 특개평2-304999호 공보 일본국 특개2004-235258호 공보 일본국 특개2007-188420호 공보

그러나, 항상 냉각풍이 전자 장치의 케이싱 벽면에 대하여 정면으로부터 공급되는 것에 한정되지 않는다. 냉각풍이 전자 장치의 케이싱 벽면에 대하여 경사 방향으로부터 공급된 경우에는, 종래와 같이 전자 부품의 중심부에 개구된 개구부를 갖는 냉각 구조에서는, 개구부로부터 경사지게 냉각풍이 들어오게 된다. 개구부로부터 경사지게 냉각풍이 들어오면, 냉각 대상의 발열 부품 중 바람 하측에 닿는 영역에는 냉각풍이 유효하게 닿지만, 바람 상측의 영역에는 냉각풍이 충분히 닿지 않는다. 이 때문에, 발열 부품의 냉각에 불균일이 생겨, 냉각의 효율화가 저하한다.

이와 같이 종래 기술에서는, 냉각풍이 전자 장치의 케이싱 벽면에 대하여 경사 방향으로부터 공급된 경우에 냉각 효율이 저하한다는 문제점이 있었다.

개시의 기술은, 상기한 점을 감안하여 이루어진 것으로서, 냉각풍이 전자 장치의 케이싱 벽면에 대하여 경사 방향으로부터 공급된 경우에 발열 부품을 효율적으로 냉각하는 전자 장치 및 복합 전자 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 과제를 해결하고, 목적을 달성하기 위하여, 개시의 전자 장치 및 복합 전자 장치는, 공냉의 대상이 되는 발열 부품을 기판에 실장하고, 기판의 제1 측판 중 발열 부품에 가장 가까운 위치로부터 냉각풍의 각도에 대응한 방향에 어긋난 위치에 흡기 구멍을 마련한다.

개시의 전자 장치 및 복합 전자 장치에 의하면, 냉각풍이 전자 장치의 케이싱 벽면에 대하여 경사 방향으로부터 공급된 경우에 발열 부품을 효율적으로 냉각하는 전자 장치 및 복합 전자 장치를 얻을 수 있다는 효과를 발휘한다.

도 1은 실시예 1에 관한 전자 장치인 시스템 보드의 수평 방향의 단면도.
도 2a는 서버(100)의 케이싱을 전면(前面)으로부터 본 사시도.
도 2b는 서버(100)의 케이싱을 배면(背面)으로부터 본 사시도.
도 2c는 서버(100)에 시스템 보드(201)를 실장한 상태를 전면으로부터 본 사시도.
도 2d는 도 2c으로부터 천판(101)을 제거한 상태의 설명도.
도 3은 DIMM 에어리어(51-1∼51-3)의 각각에 대응하는 흡기 구멍(61-1∼61-3)을 구비한 시스템 보드(201)의 사시도.
도 4는 시스템 보드(201)의 개요 구성도.
도 5는 시스템 보드(201)의 상면도.
도 6은 열류체 해석의 대상 부분의 설명도.
도 7은 열류체 해석의 결과에 관한 설명도.
도 8은 DIMM 에어리어(51-1∼51-6)에 탑재하는 DIMM에 관한 설명도.
도 9는 흡기 구멍의 오프셋의 유무에 의한 냉각 효과의 차에 관한 설명도.
도 10은 실시예 2에 관한 전자 장치인 시스템 보드의 구성도.
도 11은 덕트(71)를 갖는 시스템 보드(202)와 덕트(71)를 갖지 않는 시스템 보드(201)를 비교해서 설명하는 설명도.
도 12는 배기 구멍 측과 흡기 구멍 측에 덕트를 설치한 시스템 보드의 설명도.
도 13은 도풍(導風) 구멍을 마련한 덕트(72)의 설명도.
도 14는 도 13에 나타낸 시스템 보드(204)의 A-A'선 단면도.
도 15는 도 13에 나타낸 시스템 보드(204)의 B-B'선 단면도.
도 16은 도풍 구멍을 갖지 않는 덕트(72)를 설치한 시스템 보드(201)의 설명도.
도 17은 도 16에 나타낸 시스템 보드(201)의 A-A'선 단면도.
도 18은 도 16에 나타낸 시스템 보드(201)의 B-B'선 단면도.
도 19는 도풍 구멍의 편측(片側)에 각도를 갖게 한 구조의 구체예를 나타내는 도면.
도 20은 도풍 구멍에 양측에 각도를 갖게 한 구조의 구체예를 나타내는 도면.
도 21은 실시예 3에 관한 전자 장치인 시스템 보드의 구성도.
도 22는 냉각풍의 유입 각도에 따라 핀에 각도를 갖게 한 구조의 설명도.

이하에, 본 발명에 관한 전자 장치 및 복합 전자 장치의 실시예를 도면에 의거하여 상세하게 설명한다. 이하의 실시형태에서는, 복합 전자 장치로서 서버 장치를 예시한다. 또한 서버 장치는, 적어도 연산 처리 장치 및 기억 장치가 탑재된 시스템 보드를 전자 장치로서 갖는다. 여기서, 연산 처리 장치는, 예를 들면 CPU(Central Processing Unit), MPU(Micro Processing Unit), MCU(Micro Control Unit)에 대표된다. 또한, 기억 장치는, 예를 들면 RAM(Random Access Memory)이나 ROM(Read Only Memory)을 포함하는 반도체 기억 장치에 대표된다.

한편, 개시의 기술은, 서버 장치나 시스템 보드에 한정되는 것이 아니라, 발열하는 전자 부품인 연산 처리 장치, 기억 장치, 전원 장치 등을 실장한 전자 장치와 전자 장치를 조합시켜서 구성한 복합 전자 장치에 널리 적용 가능하다. 예를 들면 개시의 기술은 교환기, 라우터에 대표되는 통신 장치에 적용할 수 있다. 또한, 개시의 기술은, 마더 보드가 실장된 퍼스널 컴퓨터에 적용할 수 있다.

[실시예 1]

도 1은 실시예 1에 관한 전자 장치인 시스템 보드의 수평 방향의 단면도이다. 도 1에 나타낸 시스템 보드(201)는, 프린트 기판(40)에 DIMM(Dual Inline Memory Module)과 전원 기판(52)을 실장하고 있다. DIMM은, RAM 모듈의 일종으로, 고집적도의 반도체 기억 소자가 사각형의 판 형상의 기판에 양면 실장된 것이며, 프린트 기판(40)에 수직이 되도록 배치된다.

DIMM은, 냉각풍에 의한 공냉의 대상이 되는 발열 부품이며, DIMM 에어리어(51-1∼51-6)에 분산해서 배치되어 있다. 시스템 보드(201)는, 프린트 기판(40)에 냉각풍을 도입하는 흡기 구멍(61)을 갖는 제1 측판(41)과, 프린트 기판(40)으로부터 냉각풍을 배출하는 배기 구멍(62)을 갖는 제2 측판(42)을 구비한다. 도 1에서는, 전원 기판(52)을 프린트 기판(40)의 중앙부에 배치하고, DIMM 에어리어(51-1∼51-3)를 측판(41) 측에, DIMM 에어리어(51-4∼51-6)를 측판(42) 측에 배치하고 있다. 그리고, DIMM 에어리어(51-2)의 근방에 흡기 구멍(61)을 마련하고, DIMM 에어리어(51-5)의 근방에 배기 구멍(62)을 마련하고 있다.

시스템 보드(201)는, 복합 전자 장치인 서버(100)의 케이싱에 대하여 경사지게 탑재되어 있다. 서버(100)는, 시스템 보드(201)의 측판(41)에 마련된 흡기 구멍(61)에 대하여 냉각풍을 공급하는 흡기 덕트 에어리어(DA1)와, 시스템 보드(201)의 측판(42)의 배기 구멍(62)으로부터 배출된 냉각풍을 배기하는 배기 덕트 에어리어(DA3)를 갖는다.

게다가, 서버(100)는, 측판(42)에 마련된 배기 구멍(62)과 배기 덕트 에어리어(DA3) 사이에 냉각 장치(113)를 구비한다. 냉각 장치(113)는, 회전에 의해 냉각풍을 형성하는 팬이다. 또한, 배기 구멍(62)과 냉각 장치(113) 사이에는 중간 덕트 에어리어(DA2)가 형성된다.

흡기 덕트 에어리어(DA1)는, 흡기 구멍(61)에 대하여 0도보다 크고 90도보다 작은 소정의 각도로 냉각풍을 공급한다. 그리고, 시스템 보드(201)는, 측판(41) 중, DIMM 에어리어(51-2)에 가장 가까운 위치로부터 흡기 덕트 측으로 어긋난 위치에 흡기 구멍(61)을 갖는다.

이와 같이, 냉각 대상의 프린트 기판(40)의 경사 전방으로부터 도입되는 냉각풍에 대하여, 흡기 구멍(61)의 개구 위치를 냉각 대상의 전자 부품군의 중심이 아니라, 풍향 방향에 오프셋함으로써, 냉각풍이 전자 부품에 대하여 균일하게 닿게 하여, 효율적으로 냉각을 행할 수 있다.

다음에, 도 2a, 도 2b, 도 2c, 도 2d를 참조하여, 서버(100)에 관하여 설명한다. 도 2a는 서버(100)의 케이싱을 전면으로부터 본 사시도이다. 또한, 도 2b는 서버(100)의 케이싱을 배면으로부터 본 사시도이다. 도 2a에서는, 서버(100)의 전면에 배치되는 개폐 가능한 도어(door)인 전면판을 해방한 상태를 나타내고, 전면판의 도시를 생략하고 있다. 또한, 도 2b에서는, 배면판의 도시를 생략하고 있다.

도 2a 및 도 2b에 나타내는 바와 같이, 서버(100)는, 천판(101), 바닥판(102), 제1 측면판(103), 제2 측면판(104), 선반(108a), 선반(108b)을 갖는다.

바닥판(102)은, 서버(100)의 설치면에 대하여 평행이 되도록 배치된다. 또한, 바닥판(102)에는, 서버(100)의 이동에 사용하는 캐스터(106)와 서버(100)의 고정에 사용하는 각부(脚部)(107)를 설치한다.

제1 측면판(103) 및 제2 측면판(104)은, 바닥판(102)에 대하여 수직으로 배치된다. 천판(101)은, 제1 측면판(103) 및 제2 측면판(104)에 대하여 수직으로, 즉 바닥판(102)에 평행하게 배치된다.

서버(100)는, 도시하지 않은 전면판, 및 전면판에 대향해서 배치되는 도시하지 않은 배면판을 갖는다. 전면판은, 천판(101), 바닥판(102), 제1 측면판(103), 및 제2 측면판(104)에 의해 서버(100)의 전면에 형성되는 사각형의 개구부를 막도록 배치되는 개폐 가능한 도어이다. 또한, 배면판은, 천판(101), 바닥판(102), 제1 측면판(103), 및 제2 측면판(104)에 의해 서버(100)의 배면에 형성되는 사각형의 개구부를 막도록 배치되는 부재이다.

도 2a에 나타낸 바와 같이 서버(100)는, 제1 측면판(103) 및 제2 측면판(104)에 의해 구획된 공간 내에 선반(108a) 및 선반(108b)을 갖는다. 선반(108a) 및 선반(108b)에는, 시스템 보드(201)가 배치된다.

선반(108a)은, 평행하게 배치된 가이드 레일을 갖는 가이드 패널(109a)을 포함한다. 마찬가지로 선반(108b)은, 평행하게 배치된 동일 수의 가이드 레일을 갖는 가이드 패널(109b)을 포함한다.

가이드 패널(109a) 및 가이드 패널(109b)은, 가이드 패널의 바닥 변 및 각 가이드 레일의 수평 위치가 일치하고, 바닥판(102)에 대하여 수직으로 배치된다.

그리고, 선반(108a) 및 선반(108b)은, 서버(100)에 있어서, 가이드 패널(109a) 및 가이드 패널(109b)이 제1 측면판(103)에 대하여 수평 방향으로 α°(0°＜α＜90°)의 각도를 갖도록 배치된다. 그리고, 마주 보는 복수의 가이드 레일 위에 시스템 보드(201)를 배치함으로써, 선반(108a) 및 선반(108b)에 복수의 시스템 보드(201)를 층 형상으로 배치하는 것이 가능하다.

또한, 서버(100)의 전면에 있어서, 선반(108a) 및 제1 측면판(103)으로 구획된 공간에 흡기 덕트 개구부가 마련된다. 마찬가지로, 서버(100)의 전면에 있어서, 선반(108b) 및 제1 측면판(103)으로 구획된 공간에 흡기 덕트 개구부가 마련된다.

또한, 서버(100)의 수직 방향에 있어서, 선반(108a)과 선반(108b) 사이에 전원 장치(110) 및 선반(111)이 나란히 배치된다. 전원 장치(110)는, 제1 측면판(103) 측에 배치되고, 선반(111)은, 제2 측면판(104) 측에 배치된다.

전원 장치(110)는, 전자 부품이 실장된 복수의 프린트 기판이며, 서버(100)에 배치된 전자 장치의 전원 공급을 제어한다. 선반(111)에는, 전자 장치가 외부 장치와 데이터의 송수신을 행하는 인터페이스 보드가 배치된다.

선반(111)은, 평행하게 배치된 가이드 레일을 갖는 가이드 패널(112)을 포함한다. 가이드 패널(112)의 가이드 레일 위에 인터페이스 보드를 배치함으로써, 선반(111)에 인터페이스 보드를 층 형상으로 배치하는 것이 가능하다.

또한, 도 2b에 나타낸 바와 같이 서버(100)는, 선반(108a)과 선반(108b)의 배면에 백 플레인이라 불리는 접속 기판(114)을 갖는다. 접속 기판(114)은, 가이드 패널(109a)에 대하여 수직이 되도록 배치된다. 또한, 접속 기판(114)은, 선반(108a) 및 선반(108b)의 배면에 있어서, 가이드 패널(109)을 포함해서 형성되는 사각형의 개구부를 막도록 배치된다.

접속 기판(114)은, 선반(108a), 선반(108b)에 배치되는 시스템 보드(201)를 전기적으로 접속한다. 복수의 시스템 보드의 배면에 설치된 접속 단자가 접속 기판(114)에 접속됨으로써, 시스템 보드(201)가 전기적으로 접속된다.

한편, 시스템 보드(201)의 제1 측판(41)이 서버(100)의 제1 측면판(103)에 대하여 수평 방향으로 α°의 각도를 갖도록 배치되기 때문에, 접속 기판(114)은, 제1 측면판(103)에 대하여 수평 방향으로 90°+α°의 각도를 갖도록 배치된다.

서버(100)의 배면에 있어서, 제2 측면판(104) 및 가이드 패널(109a ,109b)로 구획된 공간에는 배기 덕트 개구부를 마련한다. 서버(100)의 내부에 있어서, 제2 측면판(104) 및 가이드 패널(109a ,109b) 사이에 생긴 공간에 냉각 장치(113)가 배치된다. 냉각 장치(113)는, 동일 구성의 복수의 팬을 종횡으로 나열하여 형성된다. 팬은, 축류 팬이다. 냉각 장치(113)는, 제1 측면판(103)에 대하여 제2 각도 β°(0°≤β≤90°)를 갖도록 배치된다.

또한, 서버(100)의 선반(111)의 배면에는, 냉각 장치(116) 및 접속 기판(117)이 나란히 배치된다. 냉각 장치(116)는, 선반(111)에 배치된 복수의 인터페이스 보드에 실장되는 전자 부품을 냉각한다. 또한, 접속 기판(117)은, 선반(111)에 배치된 복수의 인터페이스 보드를 전기적으로 접속하는 백 플레인이다. 또한, 전원 장치(110)는, 접속 기판(117) 및 제1 측면판(103) 사이에 배치된다.

도 2c는 서버(100)에 시스템 보드(201)를 실장한 상태를 전면으로부터 본 사시도이다. 도 2c에 나타낸 바와 같이, 천판(101), 제1 측면판(103) 및 제2 측면판(104)에 의해 형성된 공간 내에 배치된 선반(108a)에 복수의 시스템 보드(201)가 배치된다. 선반(108a)에 있어서, 시스템 보드(201)는, 전면이 동일면 상에 정렬되도록 배치된다. 한편, 선반(108b)에 있어서도 선반(108a)과 마찬가지로 시스템 보드(201)가 배치된다.

도 2d는 도 2c로부터 천판(101)을 제거한 상태의 설명도이다. 도 2d에 나타낸 바와 같이, 선반(108a)에 배치된 시스템 보드(201)는, 측판(41)이 제1 측면판(103)에 대하여 수평 방향으로 각도를 갖도록 배치되고, 접속 기판(114)에 접속된다. 제1 측면판(103) 및 선반(108a)의 가이드 패널(109a)로 구획된 공간은, 흡기 덕트 에어리어(DA1)이다. 흡기 덕트 에어리어(DA1)의 서버(100)의 전면 부분에는, 흡기 덕트 개구부가 마련된다.

또한, 도 2d에 나타낸 냉각 장치(113)는, 선반(108a) 및 제2 측면판(104)으로 구획된 공간에, 제1 측면판(103)에 대하여 수평 방향으로 β°의 각도를 갖도록 배치된다. 선반(108a), 선반(108a)의 가이드 패널(109a) 및 냉각 장치(113)로 구획된 공간은, 중간 덕트 에어리어(DA2)이다.

또한, 도 2d에 나타낸 냉각 장치(113)와 제2 측면판(104)으로 구획된 공간은, 배기 덕트 에어리어(DA3)이다. 배기 덕트 에어리어(DA3)의 서버(100)의 배면 부분에는, 배기 덕트 개구부가 마련된다.

도 2d에 있어서, 냉각 장치(113)가 동작함으로써, 흡기 덕트 개구부로부터 서버(100)의 내부에 흡입된 냉각풍은, 흡기 덕트 에어리어(DA1)에 있어서 시스템 보드(201)의 방향으로 흐름의 방향을 바꾼다. 그리고, 시스템 보드(201)로 흐름의 방향을 바꾼 공기는, 시스템 보드(201)의 내부를 냉각해서 통과한다.

시스템 보드(201)를 통과한 냉각풍은, 중간 덕트 에어리어(DA2)에 있어서 냉각 장치(113)의 방향으로 흐름의 방향을 바꾼다. 그리고, 냉각 장치(113)로 흐름의 방향을 바꾼 공기는, 냉각 장치(113)를 통과한 후에 배기 덕트 에어리어(DA3)를 경유해서 배기 덕트 개구부로부터 서버(100)의 외부에 배출된다.

도 1에서는, 설명을 간단 명료하게 하기 위해서, DIMM 에어리어(51-2)의 근방에 흡기 구멍(61)을 마련하고, DIMM 에어리어(51-5)의 근방에 배기 구멍(62)을 마련한 예를 나타냈다. 그러나, 냉각 효율의 향상에는, DIMM 에어리어(51-1∼51-3)의 각각에 대응하는 흡기 구멍과 DIMM 에어리어(51-4∼51-6)의 각각에 대응하는 배기 구멍을 각각 마련하는 것이 바람직하다.

도 3은 DIMM 에어리어(51-1∼51-3)의 각각에 대응하는 흡기 구멍(61-1∼61-3)을 구비한 시스템 보드(201)의 사시도이다. 이미 설명한 바와 같이, 냉각풍은 시스템 보드(201)의 측판(41)의 경사 전방으로부터 들어오게 된다.

도 4는 시스템 보드(201)의 개요 구성도이고, 도 5는 시스템 보드(201)의 상면도이다. 시스템 보드(201)의 프린트 기판(40)에는, 연산 소자(53), 통신 소자(54), 전원 기판(52) 등의 전자 부품이 납땜에 의해 실장되어 있다. 또한 프린트 기판(40)의 한쪽의 변에는 접속 기판(114)과 접속하고, 다른 기판과의 전기적인 접속이나 전원 공급을 행하는 커넥터(44)가 탑재되어 있다. 측판(41, 42)은, 프린트 기판(40)을 보강하고, 보호하는 판금이며, 나사 고정 등의 방법에 의해 장착되어 있다.

본 실시예에서는, 일부의 전자 부품을 냉각하기 위해서 액냉 방식을 채용하고 있고, 일부의 전자 부품, 도 4, 도 5에 나타낸 예에서는 연산 소자(53)와 통신 소자(54)에서 발한 열을 냉각하는 수냉 재킷(81)이 장착되어 있다. 수냉 재킷(81)은, 각 소자와 밀착되어 있고, 또한 수냉 재킷(81) 사이에 액냉 매체를 흐르게 하는 냉수 배관이다. 수냉 재킷(81) 사이는 냉수 배관으로 접속한다.

흡기 측의 측판(41)은, DIMM 에어리어(51-1)에 대응하는 흡기 구멍(61-1), DIMM 에어리어(51-2)에 대응하는 흡기 구멍(61-2), DIMM 에어리어(51-3)에 대응하는 흡기 구멍(61-3)을 갖는다. 이 흡기 구멍(61-1∼61-3)은, DIMM 에어리어의 정면, 즉 DIMM 에어리어에 가장 가까운 위치로부터, 시스템 보드(201)의 전면측, 즉 냉각풍의 바람 상측에 오프셋해서 마련되어 있다.

배기 측의 측판(42)은, DIMM 에어리어(51-4)에 대응하는 배기 구멍(62-1), DIMM 에어리어(51-5)에 대응하는 배기 구멍(62-2), DIMM 에어리어(51-6)에 대응하는 배기 구멍(62-3)을 갖는다. 이 배기 구멍(62-1∼62-3)은, DIMM 에어리어의 정면, 즉 DIMM 에어리어에 가장 가까운 위치에 오프셋 없이 마련되어 있다.

도 5에는, 흡기 구멍을 오프셋한 시스템 보드(201)와, 흡기 구멍을 오프셋하지 않고, DIMM 에어리어의 정면, 즉, DIMM 에어리어에 가장 가까운 위치에 마련한 시스템 보드(200)를 나타내고, 흡기 구멍의 위치의 차를 비교하고 있다.

비교예인 시스템 보드(200)의 흡기 구멍(61-1a∼61-3a)의 위치와, 시스템 보드(201)의 흡기 구멍(61-1∼61-3)의 위치를 비교하면, 흡기 구멍(61-1∼61-3)은, 시스템 보드(201)의 전면측으로 시프트하고 있다. 이 때문에 흡기 구멍(61-1∼61-3)은, 측판(41)에 정면에서 마주 보아서, 냉각 대상이 되는 발열 부품인 DIMM의 정면이 아니라, 냉각풍이 흡기되는 방향에 어긋난, 즉 오프셋(offset)한 위치가 된다.

다음에, 시스템 보드(201)에 있어서의 냉각풍의 열류체 해석의 결과에 관하여 설명한다. 도 6은 열류체 해석의 대상 부분의 설명도이다. 도 6에 파선으로 둘러싼 영역을 열류체 해석의 대상으로 한다. 구체적으로는, DIMM 에어리어(51-1∼51-6)와 전원 기판(52)이 열류체 해석의 대상이 된다. 냉각풍은 경사 전방으로부터 흡기되고, 프린트 기판(40)을 통과하여, 경사 배면 방향으로 흐르는 모델에서 열류체 해석을 실시했다.

도 7은 열류체 해석의 결과에 관한 설명도이다. 도 7에서는, 냉각풍의 흐름을 선으로 해서 도시하고 있다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 흡기 구멍을 오프셋하지 않은 시스템 보드(200)에서는, DIMM 에어리어(51-2)에 흐르는 냉각풍은, 그 일부가 도중에 DIMM 에어리어(51-X)의 방향으로 흐르고, DIMM 에어리어(51-2)를 냉각에 대하여 유효하게 이용할 수 없다.

이에 대하여, 흡기 구멍을 오프셋한 시스템 보드(200)에서는, DIMM 에어리어(51-2)의 도중으로부터 DIMM 에어리어(51-X)의 방향으로 빗나간 냉각풍이 없어져서 DIMM 에어리어에 균일하게 냉각풍이 흐르고 있다.

다음에, 흡기 구멍의 오프셋에 의한 DIMM의 냉각 효과의 향상에 관하여 설명한다. 도 8은 DIMM 에어리어(51-1∼51-6)에 탑재하는 DIMM에 관한 설명도이다. DIMM 에어리어(51-1)에는, DIMM 1∼4의 4매의 DIMM을 탑재한다. DIMM 에어리어(51-2)에는, DIMM 5∼12의 8매의 DIMM을 탑재한다. DIMM 에어리어(51-3)에는, DIMM 13∼16의 4매의 DIMM을 탑재한다. 마찬가지로, DIMM 에어리어(51-4)에는, DIMM 17∼20의 4매의 DIMM을 탑재한다. DIMM 에어리어(51-5)에는, DIMM 21∼28의 8매의 DIMM을 탑재한다. DIMM 에어리어(51-6)에는, DIMM 29∼32의 4매의 DIMM을 탑재한다.

도 9는 흡기 구멍의 오프셋 유무에 의한 냉각 효과의 차에 관한 설명도이다. 도 9는 흡기 구멍의 위치를 오프셋한 시스템 보드(201)와 흡기 구멍의 위치를 오프셋하지 않는 시스템 보드(200)로 DIMM 1∼32의 온도를 비교하고 있다. 시스템 보드(200)에 탑재한 모든 DIMM 사이의 온도의 편차가 20℃인 것에 대해, 시스템 보드(201)에 탑재한 모든 DIMM 사이의 온도의 편차는 16℃이다. 이 결과로부터, 흡기 구멍의 오프셋에 의해 온도 편차를 저감할 수 있는 것을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 실시예 1에 나타낸 서버(100) 및 시스템 보드(201)는, 발열 부품을 실장하는 프린트 기판에 대하여 냉각풍을 도입할 때에, 발열 부품의 정면으로부터 냉각풍의 방향에 오프셋해서 열려진 흡기 구멍을 이용한다.

이 때문에, 서버(100) 및 시스템 보드(201)는, 냉각풍이 시스템 보드(201)의 벽면인 측판에 대하여 경사 방향으로부터 공급된 경우에 발열 부품을 효율적으로 냉각할 수 있다.

[실시예 2]

도 10은 실시예 2에 관한 전자 장치인 시스템 보드의 구성도이다. 도 10에 나타낸 시스템 보드(202)는, 배기 구멍(62-1∼62-3)의 근방에 각각 덕트(71)를 갖는다. 게다가, 전원 기판(52) 위, 즉 DIMM 에어리어(51-1∼51-3)와 DIMM 에어리어(51-4∼51-6) 사이에 도풍 구멍을 갖는 덕트(72)를 설치하고 있다. 그 밖의 구성에 관해서는 실시예 1에 나타낸 시스템 보드(201)와 마찬가지이므로, 동일한 구성요소에 동일한 부호를 붙여서 설명을 생략한다.

여기서, 시스템 보드(202)는, 덕트(71)와 덕트(72)의 쌍방을 구비하고 있지만, 덕트(71)와 덕트(72) 중 어느 한쪽만을 구비하여 구성해도 된다. 우선, 덕트(71)에 관하여 설명을 행한다.

도 11은 덕트(71)를 갖는 시스템 보드(202)와 덕트(71)를 갖지 않는 시스템 보드(201)를 비교해서 설명하는 설명도이다. 시스템 보드(202)는, 냉각풍의 하류 측, 즉 배기 구멍 측에 덕트(71)를 설치한 구조를 갖는다.

덕트(71)는, 냉각풍이 하류 측에 있어서 DIMM 에어리어(51-4∼51-6)에 집중해서 흐르도록 하기 위해서, DIMM 에어리어(51-4∼51-6)의 배치에 따라 벽을 설치하고, 또한 DIMM 에어리어(51-4∼51-6) 이외의 개소의 배기구 측에 상당하는 위치를 막는다.

이 덕트(71)에 의해 프린트 기판(40)의 바람 하측에 흐르는 냉각풍을 DIMM 에어리어(51-4∼51-6)에 집중시켜, 바람 상측에 비해서 온도가 높은 바람 하측의 DIMM을 효율적으로 냉각할 수 있다.

게다가, 바람 상측, 즉 흡기 구멍 측의 일부의 DIMM 에어리어를 따라 냉각풍을 효율적으로 닿게 하는 덕트를 설치함으로써, 냉각 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.

도 12는 배기 구멍 측과 흡기 구멍 측에 덕트를 설치한 시스템 보드의 설명도이다. 도 12에 나타낸 시스템 보드(203)는, DIMM 에어리어(51-1)와 DIMM 에어리어(51-3)의 바람 하측에 덕트(73)를 설치하고 있다. 시스템 보드(203)에 경사 방향으로 도입된 냉각풍은 덕트(73)에 닿아서 방향을 바꾸고, DIMM을 냉각함으로써, 냉각 효과가 향상된다.

도 13은 도풍 구멍을 마련한 덕트(72)의 설명도이다. 또한, 도 14는 도 13에 나타낸 시스템 보드(204)의 Ａ-A'선 단면도이고, 도 15는 도 13에 나타낸 시스템 보드(204)의 B-B'선 단면도이다.

도 1 3∼15에 나타낸 시스템 보드(204)는, 바람 상측의 DIMM 에어리어(51-1∼51-3)와 바람 하측의 DIMM 에어리어(51-4∼51-6) 사이에 전원 기판(52)을 냉각하는 덕트(72)를 설치하고 있다. 그리고 이 덕트(72)의 DIMM 에어리어(51-4, 51-5)의 중앙 근방에 국소적인 터널인 도풍 구멍(74)을 마련한다. 이 도풍 구멍(74)에 의해, 바람 하측의 DIMM 에어리어에 전원 기판(52)의 배열(排熱)의 영향을 받지 않는 냉각풍을 공급하는 것이 가능해진다.

시스템 보드(204)에 대한 비교예로서, 시스템 보드(201)에 도풍 구멍을 갖지 않는 덕트(72)를 설치한 경우의 구성을 나타낸다. 도 16은 도풍 구멍을 갖지 않는 덕트(72)를 설치한 시스템 보드(201)의 설명도이다. 또한, 도 17은 도 16에 나타낸 시스템 보드(201)의 Ａ-A'선 단면도이고, 도 18은 도 16에 나타낸 시스템 보드(201)의 B-B'선 단면도이다.

도풍 구멍을 갖지 않는 덕트(72)를 설치한 구성에서는, 냉각풍은 전원 기판(52)의 근방을 통과해서 하류 측의 DIMM 에어리어에 공급된다. 이 때문에, 냉각풍은 전원 기판(52)의 배열의 영향을 받아, 온도가 상승하게 된다.

다음에, 도풍 구멍의 형상의 변형예에 관하여 설명한다. 도 19 및 도 20은 도풍 구멍에 각도(테이퍼)를 갖게 한 구조의 구체적인 예이다. 도 19에 나타낸 도풍 구멍(75)은, 흡기 측의 개구부를 배기 측의 개구부에 비해서 크게 하고 있다. 구체적으로는 도풍 구멍의 편측에 각도를 갖게 하고 있다. 이 각도는, 냉각풍의 방향에 맞추어, 바람 상측에 각도를 갖게 하는 것이 바람직하다.

도 20에 나타낸 도풍 구멍(76)은, 흡기 측의 개구부를 배기 측의 개구부에 비해서 크게 하고 있는 점에 관해서는 도풍 구멍(75)과 마찬가지이지만, 도풍 구멍의 양측에 각도를 갖게 하고 있다. 이 때문에, 대응하는 DIMM 에어리어 전체로부터 냉각풍을 집약해서 배기 측에 공급할 수 있다.

도풍 구멍(75) 및 도풍 구멍(76)과 같이 흡기 측의 개구부를 배기 측의 개구부에 비해서 크게 함으로써, 배기 측에 공급되는 냉각풍의 유속을 올려서, 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 실시예 2에 나타낸 시스템 보드(202)는, 바람 하측의 전자 부품 근방에 냉각풍의 정류판으로서 기능하는 덕트(71)를 설치하고 있다. 이 덕트(71)에 의해 흡기 측에 비해서 고온이 되기 쉬운 배기 측의 전자 부품의 온도 상승을 저감할 수 있어, 시스템 보드(202)에 실장되는 전자 부품을 전체 균일하게 효율적으로 냉각하는 것이 가능해진다.

또한, 본 실시예 2에 나타낸 시스템 보드(202)는, 바람 상측의 전자 부품 근방에 냉각풍의 정류판으로서 기능하는 덕트(73)를 설치하고 있다. 이 덕트(73)에 의해 흡기 측의 냉각풍을 제어하고, 이에 따라 배기 측의 전자 부품의 온도 상승을 저감할 수 있어, 시스템 보드(203)에 실장되는 전자 부품을 전체 균일하게 효율적으로 냉각하는 것이 가능해진다.

또한, 본 실시예 2에 나타낸 시스템 보드(202)는, 바람 상측의 전자 부품의 온도 상승의 영향을 받아서 비교적 고온이 되는 바람 하측의 전자 부품에 대하여, 바람 상측과 바람 하측의 중간점으로 냉각풍을 좁힘으로써 냉각풍의 유속을 올린다. 이 때문에, 바람 상측의 전자 부품의 발열의 영향을 받아서 온도가 상승한 냉각풍이 바람 하측의 전자 부품에 닿은 경우이더라도, 바람 하측의 전자 부품의 보다 많은 발열량을 제거할 수 있다.

또한, 본 실시예 2에 나타낸 시스템 보드(202, 203)를 서버에 탑재함으로써, 서버 전체의 발열을 억제할 수 있다.

[실시예 3]

도 21은 실시예 3에 관한 전자 장치인 시스템 보드의 구성도이다. 도 21에 나타낸 시스템 보드(204)는, 수냉 재킷(81) 및 수냉 배관에 핀(82)을 설치한 구조로 하고 있다. 그 밖의 구성에 관해서는 실시예 1, 2에 나타낸 시스템 보드(201∼203)와 마찬가지이므로, 동일한 구성요소에 동일한 부호를 붙여서 설명을 생략한다.

수냉 재킷(81) 및 수냉 배관은, DIMM에 비해서 온도가 낮다. 이 때문에, 시스템 보드(204)에서는, 흡기 구멍으로부터 도입된 냉각풍은, 핀(82)에 닿아서 냉각된다. 이 때문에, 냉각풍은, DIMM을 효율적으로 냉각할 수 있다.

도 22는 냉각풍의 유입 각도에 따라 핀에 각도를 갖게 한 구조의 설명도이다. 도 22에 나타낸 시스템 보드(205)에서는, 핀(83)은, 냉각풍의 유입 각도에 따른 각도를 갖는다. 이 때문에, 냉각풍이 핀(83)에 닿은 경우의 냉각풍의 유속의 저하를 억제하고, 고속이면서 저온의 냉각풍으로 DIMM을 냉각할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 실시예 3에 나타낸 시스템 보드(204, 205)는, 바람 상측의 전자 부품의 온도 상승의 영향을 받아서 비교적 고온이 되는 바람 하측의 전자 부품에 대하여, 바람 하측의 전자 부품보다 상류에 설치된 냉각 구조 부품인 수냉 재킷(81)에 냉각적인 여유를 갖게 하여, 유입하는 냉각풍으로 냉각 구조 부품을 통과시켜 냉각풍의 온도를 내린다.

이와 같이 수냉 재킷이나 냉수 배관에 의해 냉각풍의 온도를 내림으로써, 수냉 재킷이나 냉수 배관보다 바람 하측의 전자 부품에, 보다 낮은 온도의 냉각풍을 닿게 해서 공냉의 대상이 되는 부품의 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 실시예 3에 나타낸 시스템 보드(204, 205)를 서버에 탑재함으로써, 서버 전체의 발열을 억제할 수 있다.

이상의 실시예에 나타낸 바와 같이, 개시의 전자 장치 및 복합 전자 장치에서는, 냉각풍의 유입구를 오프셋함으로써, 냉각풍의 유입을 원활하게 하고, 냉각할 대상인 전자 부품에 효율적으로, 보다 균일하게 냉각풍을 닿게 하는 것이 가능해진다.

또한, 덕트의 배치에 의한 냉각풍의 방향이나 유속을 제어, 또한 냉각 구조 부품을 이용한 냉각풍 자체의 냉각을 조합시킴으로써, 더욱 공냉의 효과를 향상시켜, 효율적인 냉각이 가능해진다.

이 때문에, 전자 장치에 실장되는 발열 부품을 균일하게 효율적으로 냉각하는 것이 가능해지기 때문에, 부품의 온도 편차를 저감할 수 있고, 부품의 신뢰성이 향상된다. 또한, 효율적으로 냉각을 행함으로써 비효율한 냉각 풍량을 저감할 수 있다. 이 결과, 냉각풍을 송풍하는 팬 수의 저감이 가능해지고, 소전력화, 저소음화, 소형화가 가능해진다.

한편, 실시예 1∼3은 어디까지나 일례이며, 개시의 기술은 적정하게 변형해서 실시할 수 있다. 예를 들면, 실시예 1∼3에서는, 흡기 구멍의 오프셋량을 고정했을 경우로 했지만, 흡기 구멍에 슬라이드하는 창 부재를 설치함으로써, 흡기 구멍의 오프셋량을 변경 가능하게 해도 된다.

40 : 프린트 기판
41, 42 : 측판
43 : 천판
44 : 커넥터
51-1∼51-6 : DIMM 에어리어
52 : 전원 기판
53 : 연산 소자
54 : 통신 소자
61, 61-1∼61-3, 61-1a∼61-3a : 흡기 구멍
62, 62-1∼62-3 : 배기 구멍
71∼73 : 덕트
74∼76 : 도풍 구멍
81 : 수냉 재킷
82, 83 : 핀
100 : 서버
101 : 천판
102 : 바닥판
103 : 측면판
104 : 측면판
106 : 캐스터
107 : 각부
108a, 108b, 111 : 선반
109a, 109b, 112 : 가이드 패널
110 : 전원 장치
113, 116 : 냉각 장치
114, 117 : 접속 기판
200∼205 : 시스템 보드
DA1 : 흡기 덕트 에어리어
DA3 : 배기 덕트 에어리어

Claims

냉각풍에 의해 냉각되는 부품을 실장(實裝)한 기판과,
흡기 덕트를 통하여 0도 보다 크고 90도 보다 작은 소정의 각도에서 공급되는 냉각풍을 상기 기판에 도입하는 흡기 구멍을 갖는 제1 측판과,
상기 기판으로부터 상기 냉각풍을 배출하는 배기 구멍을 갖는 제2 측판을 구비하고,
상기 제1 측판은, 상기 제1 측판의 연장 방향에서의 상기 부품의 중점에 대하여, 상기 연장 방향에서의 상기 흡기 구멍의 중점이 상기 연장 방향에서의 상기 흡기 구멍에 공급되는 냉각풍의 바람 상측에 오프셋한 위치에 상기 흡기 구멍을 갖는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
제1항에 있어서,
상기 부품을 상기 기판 상의 복수의 영역에 분산해서 배치하고, 상기 복수의 영역 중 상기 제1 측판 측에 마련된 영역에 대응해서 흡기 구멍을 복수 구비한 것을 특징으로 하는 전자 장치.
제1항에 있어서,
상기 흡기 구멍과 상기 배기 구멍 중, 적어도 상기 배기 구멍에 상기 냉각풍을 정류하는 덕트를 더 구비한 것을 특징으로 하는 전자 장치.
제1항에 있어서,
상기 기판의 상기 흡기 구멍 측의 상기 냉각풍을 집약해서 상기 배기 구멍 측에 공급하는 도풍(導風) 부재를 더 구비한 것을 특징으로 하는 전자 장치.
제1항에 있어서,
상기 부품에 비해서 저온의 부품에 상기 냉각풍을 접촉시키는 핀을 더 구비한 것을 특징으로 하는 전자 장치.
제5항에 있어서,
상기 핀은, 상기 흡기시에 있어서의 냉각풍의 상기 제1 측판에 대한 각도에 대응하는 각도를 갖는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
냉각풍에 의해 냉각되는 부품을 실장한 기판을 갖는 1 또는 복수의 전자 장치와,
상기 전자 장치의 제1 측면에 마련된 흡기 구멍에 대하여, 0도보다 크고 90도보다 작은 소정의 각도로 냉각풍을 공급하는 흡기 덕트와,
상기 전자 장치의 제2 측면에 마련된 배기 구멍으로부터 배출된 냉각풍을 배기하는 배기 덕트와,
상기 전자 장치와 상기 흡기 덕트 사이와 상기 전자 장치와 상기 배기 덕트 사이 중 적어도 한쪽에 설치되고, 상기 냉각풍을 형성하는 냉각 장치를 구비하고,
상기 전자 장치의 상기 제 1 측면은, 상기 제 1 측면의 연장 방향에서의 상기 부품의 중점에 대하여, 상기 연장 방향에서의 상기 흡기 구멍의 중점이 상기 연장 방향에서의 상기 흡기 구멍에 공급되는 냉각풍의 바람 상측에 오프셋한 위치에 상기 흡기 구멍을 갖는 것을 특징으로 하는 복합 전자 장치.
제7항에 있어서,
상기 부품을 상기 기판 상의 복수의 영역에 분산해서 배치하고, 상기 복수의 영역 중 상기 제1 측면에 마련된 영역에 대응해서 흡기 구멍을 복수 구비한 것을 특징으로 하는 복합 전자 장치.
제7항에 있어서,
상기 흡기 구멍과 상기 배기 구멍 중, 적어도 상기 배기 구멍에 상기 냉각풍을 정류하는 덕트를 더 구비한 것을 특징으로 하는 복합 전자 장치.
제7항에 있어서,
상기 기판의 상기 흡기 구멍 측의 상기 냉각풍을 집약해서 상기 배기 구멍 측에 공급하는 도풍 부재를 더 구비한 것을 특징으로 하는 복합 전자 장치.
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