JP2006100419A

JP2006100419A - プリント回路板ユニット

Info

Publication number: JP2006100419A
Application number: JP2004282483A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Sugimoto; 聡杉本
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2004-09-28
Filing date: 2004-09-28
Publication date: 2006-04-13

Abstract

【課題】マザーボードとドーターボードがシールドボックス内に配置されたプリント回路板ユニットにおいて、電気部品の冷却を簡易な構成で十分に行なえるようにする。
【解決手段】マザーボード１と、マザーボード上にカードエッジ構造のコネクタ３を介して接続されるとともにＬＳＩ部品が実装された複数のドーターボード２ａ〜２ｅとが、シールドボックス４に収納されて構成されるプリント回路板ユニットであって、複数のドーターボード２ａ〜２ｅの各々には、複数のドーターボードをマザーボードに実装した際に、略一直線上に並ぶように位置決めされた通風孔９が形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子機器内のシールドボックスに収められるプリント回路板ユニットの放熱技術に関するものである。

近年、回路が大規模化している中で、ＬＳＩ部品を搭載するプリント配線板の面積は大きくなり、複数のプリント配線板を接続して使われることが一般的となっている。プリント配線板を接続して使う場合には様々な形態があるが、その一つに、マザーボードとドーターボードを、カードエッジコネクタを介して接続する形態がある。この構造は、ドーターボードの拡張性を配慮したもので、ＰＣＩインターフェースなどでは、よく用いられている。

一方、プリント配線板上には、ＢＧＡ・ＱＦＰパッケージなどのＬＳＩ部品が搭載されている。ＬＳＩ部品は、電子機器のデジタル信号の動作に伴ってＬＳＩ内部の温度が上昇する。回路の高速化が進む中で、ＬＳＩ部品の発熱量は増え、回路の動作の安定化を図るためには、ＬＳＩ部品の発熱を抑えたり、外部に放熱したりする必要がある。

従来、この放熱のための技術として、簡易には、特開２００２−２０８７９１号公報（特許文献１）に示されているようにファンなどを用いてＬＳＩ部品を空冷する方法が知られている。さらにＬＳＩ部品自体に特開平１−１３３３３８号公報（特許文献２）などに開示されるようにヒートシンクを搭載したり、特開平１１−１８６７７１号公報（特許文献３）に開示されるようにヒートパイプを用いたりするのが一般的である。前者のヒートシンクは、ＬＳＩ部品のパッケージの上に、放熱のために、面積を増加させた形態の金属部材を取り付けるもので、空冷の補助を担うものである。また、ヒートパイプは、金属の中空部材であり、内部に、冷媒などを封入された形で、ＬＳＩ部品パッケージを直接的に冷却するものである。

また、ＬＳＩ部品によっては、パッケージの一部に金属を用いて、補助的なヒートシンクの役割を担わせるものもある。

さらに、マザーボードと複数のドーターボードを用いたプリント回路板ユニットは、電子機器内への固定は元より、ＥＭＩなどの問題から、特開２００２−２０８７９１号公報（特許文献４）に開示されているようにシールドボックス内に収められて使用されることも多い。この場合、ＬＳＩ部品のみの放熱を配慮するとともに、シールドボックス内外での放熱を行なう必要があり、シールドボックスとはいっても、ファンなどを取りつけて吸気や排気を行う。
特開２００２−２０８７９１号公報特開平１−１３３３３８号公報特開平１１−１８６７７１号公報特開２００２−２０８７９１号公報

しかしながら、マザーボードやドーターボードを合わせたプリント回路板ユニットとして見た場合には、複数のＬＳＩ部品が搭載されているため、これらの複数のＬＳＩ部品に、各々ヒートシンクやヒートパイプを用いると、コストがかかる。

また、回路の大規模化、ｂｉｔ数の増加、各種Ｉ／Ｆの増加が進む中では、信号配線数も増加するので、各プリント配線板自体のサイズを大きくする必要がある。ドーターボードを大きくし、シールドボックスのぎりぎりまで配線板サイズを設定した場合には、ドーターボード同士が放熱のための風の経路を塞ぐことになってしまう。

ここで、従来のマザーボードとドーターボードが配置されたシールドボックスの構造について説明する。

図５及び図６は、従来のマザーボードとドーターボードが配置されたシールドボックスの構造を示す平面図である。

図５において、１はマザーボードを示す。２ａ〜２ｄは、マザーボード１に装着されるドーターボードである。３はカードエッジコネクタであり、マザーボード１とドーターボード２ａ〜２ｄを接続している。マザーボード１及び、ドーターボード２ａ〜２ｄは、シールドボックス４に収納されている。シールドボックス４には、吸気を行うためのファン付きの通風孔５が形成されており、反対側には排気するための通風孔６が形成されている。マザーボード１及び、ドーターボード２ａ〜２ｄ上には、ＬＳＩ部品７が搭載されている。８はＬＳＩ部品７のパッケージ上に取り付けられたヒートシンクを示している。

ここで、各ドーターボード２ａ〜２ｄは、外部ケーブルなどを接続するために、シールドボックスの一側面側（図中右側）に接続された（寄せて配置された）構造となっているので、ファン５から吸気された空気は、マザーボード１上及び、ドーターボード２ａ〜２ｄの外部接続される側とは反対側の空間を経由して排気される。このような構造の場合には、マザーボード１上及びドーターボード２ａ〜２ｄ上のＬＳＩ部品７には、空冷するのに十分な風量を確保することが容易であり、放熱の補助的な役割を果たすヒートシンク８の装着も容易に行える。

しかしながら、図６に示すように、回路規模の増大により、ドーターボードの数を一つ増やして２ａ〜２ｅとする場合には、カードエッジコネクタの間隔を狭めてマザーボード１上に搭載すると、各ドーターボード間の距離も近づくので、十分な表面積を持つヒートシンクを搭載することが困難になる。さらにまた、各ドーターボード２ａ〜２ｅの面積が大きくなると、シールドボックス４の接続面（図中右側面）とは反対側の通風経路を塞いでしまうために、各ドーターボード２ａ〜２ｅのＬＳＩ部品７を空冷するのに、十分な風量が行き渡らず、シールドボックス４内部の温度も上昇してしまい、回路の動作が不安定になってしまう。

なお、ドーターボードのプリント配線板外形は、カードエッジ構造であるので、配線板下部のマザーボード側には、空間が空きやすい構造となっている。しかし、実際には、マザーボード上の電子部品の高さがあるために、通風の確保が難しい。

従って、本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、マザーボードとドーターボードがシールドボックス内に配置されたプリント回路板ユニットにおいて、電気部品の冷却を簡易な構成で十分に行なえるようにすることである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係わるプリント回路板ユニットは、マザーボードと、該マザーボード上にカードエッジ構造のコネクタを介して略並行に取り付けられたＬＳＩ部品を搭載する複数のドーターボードとが、シールドボックスに収納されて構成されるプリント回路板ユニットであって、前記複数のドーターボードの各々には、該複数のドーターボードを前記マザーボードに取り付けた際に、該複数のドーターボードと垂直方向に略一直線上に並ぶ通風孔が形成されていることを特徴とする。

また、この発明に係わるプリント回路板ユニットにおいて、前記シールドボックスには、前記コネクタからみて一方側に外部から空気を吸入する吸入孔が、他方側に外部に空気を排出する排出孔が設けられており、前記ドーターボードの通風孔は、前記ＬＳＩ部品に対して、前記吸入孔と排出孔と反対側に位置するように形成されていることを特徴とする。

また、この発明に係わるプリント回路板ユニットにおいて、前記通風孔の前記ＬＳＩ部品と逆側には、外部から空気を前記ＬＳＩ部品に向けるための傾斜したフィン部材が取り付けられていることを特徴とする。

また、この発明に係わるプリント回路板ユニットにおいて、前記通風孔は、前記ＬＳＩ部品の４つの角のうちの一つの角の近傍に設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、マザーボードとドーターボードがシールドボックス内に配置されたプリント回路板ユニットにおいて、電気部品の冷却を簡易な構成で十分に行なうことが可能となる。

以下、本発明の好適な実施形態について説明する。

本発明の実施形態においては、各ドーターボード２ａ〜２ｅ上に、通風を行うための通風孔９を設け、さらにドーターボード２ａ〜２ｅがマザーボード１に実装された際に、各ドーターボード２ａ〜２ｅの通風孔９が直線的に並ぶ構造にすることにより、シールドボックス４内の吸気と排気を十分に行なえるようにし、各ドーターボード２ａ〜２ｅ上の放熱を容易にできるようにしている。

また、通風孔９の直線経路は、シールドボックス４の吸気及び排気を行う通風孔５及び６に対して、ドーターボード上に配置されている大型のＬＳＩ部品７を挟んで、反対側の領域に配置することで、さらに放熱に望ましい形態となる。

また、ドーターボード上の通風孔９の近傍で、ＬＳＩ部品７と通風孔９を結ぶ線の略延長線上の位置に、その延長線とは概ね直角となるように、通風を助けるための傾斜したフィン部材１０を取り付けることで、よりＬＳＩ部品７に向かう方向への風量が増え、ＬＳＩ部品７の放熱が良好に行なわれる。

また、ドーターボード２ａ〜２ｅ上で通風孔９は、ＬＳＩ部品７の４つ角方向の一端の近傍に設けてもよく、この場合には、ＬＳＩ部品パッケージの多くが四角形であるので、ドーターボード２ａ〜２ｅ上の信号配線を施すのに必要なスペースを確保しやすくなる。

以下、本発明の実施形態について、具体的に説明する。

（第１の実施形態）
図１及び図２は、本発明のプリント回路板ユニットの第１の実施形態を示す図であり、従来技術を示す図５と同一の部材には同一の符号を付している。図１はプリント回路板ユニットの斜視図、図２は平面図である。

図１及び図２において、１はマザーボードを示す。２ａ〜２ｅはマザーボード上に実装されるドーターボードである。３はマザーボード１と各ドーターボード２ａ〜２ｅを接続するためのカードエッジコネクタである。４は、マザーボード１及びドーターボード２ａ〜２ｅを収納するシールドボックスであり、不図示の電子機器に搭載される。５は、シールドボックス内へ空気を通風するために、シールドボックス４の側面に配置された吸気ファン付き通風孔である。６は、排気を行うために、シールドボックスの側面に配置された通風孔である。７は、ＬＳＩ部品を示している。

ここで、各ドーターボード２ａ〜２ｅ上には、通風を行うための通風孔９が設けられている。各々のドーターボードの通風孔９は、図２に示す様に、各ドーターボード２ａ〜２ｅがマザーボード１に実装されたときに、直線的に並ぶように形成される。

上記のような構成にすることによって、各ドーターボード２ａ〜２ｅの面積が大きくなっても、通風させるための経路を確保することが可能になり、ＬＳＩ部品７の放熱を促進させることができ、シールドボックス４の内部の温度上昇を防ぐことができる。

なお、本実施形態では、ドーターボード２ａ〜２ｅ上の通風孔９を丸形状で記載したが、形は任意でよい。

また、本実施形態では、ドーターボードの右端面を外部Ｉ／Ｆとの接続面としており（シールドボックス４の右側面を外部Ｉ／Ｆとの接続面としており）、シールドボックス４に設けられる通風孔５，６は、同じ右側面又は図中右寄りの位置に設けられている。この場合には、ドーターボードの通風孔９は、ＬＳＩ部品７を挟んで、シールドボックス４に設けられる通風孔５，６の位置とは反対側である左側に配置されることが望ましい。このように配置すると、空気の流れが拡散され、ＬＳＩ部品７を冷却する効果が高まる。

（第２の実施形態）
図３及び図４は、本発明のプリント回路板ユニットの第２の実施形態を示す図であり、従来技術を示す図５と同一の部材には同一の符号を付している。図３はプリント回路板ユニットの平面図、図４は側断面図である。

図３及び図４において、１はマザーボードを示す。２ａ〜２ｅはマザーボード上に実装されるドーターボードである。３はマザーボード１と各ドーターボード２ａ〜２ｅを接続するためのカードエッジコネクタである。４は、マザーボード１及びドーターボード２ａ〜２ｅを収納するシールドボックスであり、不図示の電子機器に搭載される。５は、シールドボックス４内へ空気を通風するために、シールドボックス４の側面に配置された吸気ファン付き通風孔である。６は、排気を行うためにシールドボックス４の側面に設けられた通風孔である。７は、ＬＳＩ部品を示している。

ここで、各ドーターボード２ａ〜２ｅ上には、通風を行うための通風孔９が設けられている。通風孔９は、図４に示す様に、各ドーターボード２ａ〜２ｅ上に搭載されているＬＳＩ部品７に対して、ＬＳＩ部品７の４つ角の一つである、右上隅の方向の延長線上に配置されている。さらに、各々の通風孔９は、各ドーターボード２ａ〜２ｅがマザーボード１に実装されたときに、直線的に並ぶように形成される。

また、ＬＳＩ部品７と通風孔９を結ぶ延長線に対して概略直角な面をなすように、フィン部材１０を、半田付けなどの方法でドーターボード２ａ上に取り付けている。ただし、このフィン部材１０は、前記延長線上の、通風孔９のＬＳＩ部品７とは反対側の近傍位置に配置する必要がある。

上記のように構成にすることによって、通風するための経路を確保した上で、ＬＳＩ部品７の放熱がより効果的に行なわれる。

また、本実施形態では、図３に示すように、フィン部材１０をドーターボード２ａ〜２ｅに取り付ける角度は、ドーターボード２ａ〜２ｅの面に対して、９０°もしくは、ＬＳＩ部品７側に傾いていることが望ましい。

以上説明したように、上記の実施形態によれば、マザーボードと複数のドーターボードがシールドボックスに収納され、かつ前記ドーターボード上に、大型のＬＳＩ部品が搭載され、さらに前記ドーターボードはマザーボード上のカードエッジ構造のコネクタを介して接続されるプリント回路板ユニットにおいて、各ドーターボード上に通風を行うための通風孔を設け、さらにドーターボードがマザーボードに実装された際に、各ドーターボードの通風孔が一直線に並ぶ構造をとることで、通風するための経路を確保することが可能になり、ＬＳＩ部品の放熱を促進させることができ、シールドボックス内部の温度上昇を防ぐことができる。

また、各ドーターボード上の通風孔に、通風孔とＬＳＩ部品を結ぶ方向に対して、ほぼ直角にフィンを設けることで、ＬＳＩ部品の放熱をさらに容易にすることができる。

また、ドーターボード上の通風孔は、ＬＳＩ部品パッケージの４つ角方向に対して、その一端の近傍に設けることで、配線スペースを妨げることなく、通風孔を形成することができる。

本発明のプリント回路板ユニットの第１の実施形態を示す斜視図である。本発明のプリント回路板ユニットの第１の実施形態を示す平面図である。本発明のプリント回路板ユニットの第２の実施形態を示す平面図である。本発明のプリント回路板ユニットの第２の実施形態を示す側断面図である。従来例のプリント回路板ユニットを示す平面図である。従来例のプリント回路板ユニットを示す平面図である。

符号の説明

１マザーボード
２ａ〜２ｅドーターボード
３カードエッジコネクタ
４シールドボックス
５吸気ファン付き通風孔
６通風孔
７ＬＳＩ部品
８ヒートシンク
９ドーターボード上の通風孔
１０フィン部材

Claims

マザーボードと、該マザーボード上にカードエッジ構造のコネクタを介して略並行に取り付けられたＬＳＩ部品を搭載する複数のドーターボードとが、シールドボックスに収納されて構成されるプリント回路板ユニットであって、
前記複数のドーターボードの各々には、該複数のドーターボードを前記マザーボードに取り付けた際に、該複数のドーターボードと垂直方向に略一直線上に並ぶ通風孔が形成されていることを特徴とするプリント回路板ユニット。
前記シールドボックスには、前記コネクタからみて一方側に外部から空気を吸入する吸入孔が、他方側に外部に空気を排出する排出孔が設けられており、前記ドーターボードの通風孔は、前記ＬＳＩ部品に対して、前記吸入孔と排出孔と反対側に位置するように形成されていることを特徴とする請求項１に記載のプリント回路板ユニット。
前記通風孔の前記ＬＳＩ部品と逆側には、外部から空気を前記ＬＳＩ部品に向けるための傾斜したフィン部材が取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載のプリント回路板ユニット。
前記通風孔は、前記ＬＳＩ部品の４つの角のうちの一つの角の近傍に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のプリント回路板ユニット。