JPH0690072A

JPH0690072A - 基板実装方式および電子システム実装方式

Info

Publication number: JPH0690072A
Application number: JP5181183A
Authority: JP
Inventors: Noboru Tanabe; 昇田邊; Maki Suzuki; 真樹鈴木
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1992-07-24
Filing date: 1993-07-22
Publication date: 1994-03-29

Abstract

(57)【要約】【目的】多くの部品からなるシステムを密に結合する
ことを可能とし、二次元、三次元方向への拡張性を有す
る基板実装方式を提供することを目的とする。【構成】電源供給バーに主基板を固定し、水平方向に
隣接する二枚の主基板間をまたぐようにして水平接続基
板をスタック接続することにより二次元状モジュールを
構成し、各主基板面に垂直に垂直接続基板を立て、その
上から主基板を積み重ねることにより三次元モジュール
を構成する。【効果】三次元方向への柔軟な拡張性を実現し、大規
模な電子機器の部品間を周波数特性が良く信頼性の高い
多数の配線で結合することを可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は高密度実装を要求される
超並列計算機をはじめとする電子機器全般の実装方式に
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、計算機システムの発達に伴なっ
て、電子機器の高密度実装が要求されるようになってき
た。従来においては、このような実装方式としてプリン
ト基板による二次元方式への広がりを持つ実装方式が広
く使用され、基板間の接続にはバックプレインやケーブ
ルが広く用いられている。

【０００３】ところが、製造可能なプリント基板の大き
さには限界があるため、一枚の基板上に搭載できる部品
数は基板の面積で制限され、バックプレインによる基板
間接続配線本数は基板の一辺の長さで制限され、バック
プレインにより結合可能な基板の枚数は、バックプレイ
ンの基板の大きさで制限される。

【０００４】以上のように従来の二次元実装方式では非
常に多くの部品からなる大規模なシステムを密に結合す
ることが困難であった。

【０００５】一方、基板間接続配線本数の向上をはかる
ために基板を積み重ねる方法や、光配線を用いる三次元
実装方式を既に提案してきた。しかし、これらは基板を
積み重ねる方向への拡張性はあるが、基板面という残さ
れた二次元方向への拡張性に乏しい。このため例えば三
次元メッシュ結合された超並列計算機などを実装する際
に、プロセッサ数を多くとるためには三方向のうち一方
向にのみ長い構成にせざるを得ないという欠点があっ
た。また、基板枚数の拡張という一次元方向への拡張で
は、基板枚数に比例したプロセッサ数の増加しか伴わな
いため、プロセッサ数増加に対する効果が薄かった。

【０００６】一方、プロセッサ数が多い並列計算機を構
成する場合、実装が容易であり、自然界の問題のマッピ
ングがしやすいものが多い、配線の利用効率が高い、と
いった理由から二次元メッシュ結合やその端部をドーナ
ツ状に結合した二次元トーラス結合が広く用いられてき
た。特にトーラス結合にした場合、結合網の平均通信距
離および平均通信距離がメッシュの半分になり、周期的
境界条件を用いるシミュレーション時にも通信時間が均
一になるので能力が高い。

【０００７】従来はメッシュ結合やトーラス結合を有す
る並列計算機を実装する場合、一個または数個のプロセ
ッサを搭載した基板間を、全基板間配線をケーブルを用
いて接続したり、バックプレインとケーブルを併用して
実装することが一般的であった。

【０００８】トーラス結合にする場合にはメッシュの端
部をドーナツ状に接続する必要があるので、一枚のバッ
クプレインだけでは収まらない大規模システムでは、そ
の部分だけケーブル長が長くなり、転送速度の向上を妨
げていた。転送速度の向上を優先するために単純なメッ
シュですましてしまうケースも見受けられる。

【０００９】このため高並列計算機ＰＡＸ１２８やＱＣ
ＤＰＡＸなどのように、筺体をドーナツ状にしてケーブ
ル長が端部で長くならないように実装している例もあ
る。しかし、この方式を三次元トーラスに拡張するのは
難しい。

【００１０】即ち、ケーブルを用いる従来の実装方法で
はある程度以上周波数を上げるのは困難になり、また、
パラレル通信路のビット幅向上により転送速度の向上を
はかろうとしても、ケーブルを駆動するためのドライバ
ーが必要となるので消費電力や実装密度の観点から不利
になる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の基
板実装方式においては非常に多くの部品からなる大規模
なシステムを多数の配線で密に結合することが困難であ
った。また従来は部品間が密に結合されている部分の規
模を拡張することができなかったり、一方向に限られて
いたりした。

【００１２】一方、従来における電子システム実装方式
では大規模なトーラス結合網を構築するためにケーブル
を用いざるを得ず、高周波、高信頼、多ビット幅の通信
路を作ることが困難であった。

【００１３】この発明はこのような従来の課題を解決す
るためになされたもので、その第１の目的は多くの部品
からなる大規模なシステムを多数の配線で密に結合する
ことを可能にし、二次元および三次元方向への拡張性を
有する基板実装方式を提供することである。

【００１４】また、第２の目的は、拡張性があり、ノー
ド間の配線距離がほぼ均一で長距離配線を排除し、かつ
ケーブルを不要とする大規模高速トーラス結合網の実現
を可能とする電子システム実装方式を提供することであ
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本願第１の発明では主基板を水平方向に複数枚並設
して所定サイズの基板を作成する基板実装方式であっ
て、前記主基板面上の周辺部に、該主基板面の垂直方向
に着脱可能な第１のコネクタを設け、前記第１のコネク
タと嵌合し得る第２のコネクタを面上周辺に有する水平
方向接続基板を用いて隣接し合う主基板間を接続し、前
記所定サイズの基板を作成することが特徴である。

【００１６】また、本願第２の発明では、第１の発明の
基板実装方式において、前記各主基板の表面及び裏面に
第３のコネクタを設け、該主基板の法線方向に複数の主
基板を所定間隔で平行配置し、前記平行配置された各主
基板は、前記第３のコネクタと嵌合し得る第４のコネク
タを面上周辺に有する垂直方向接続基板を用いて接続さ
れることを特徴とする。

【００１７】本願第３の発明は、ノードを有する複数の
回路ブロックをｎ次元方向（ｎ≦３）にトーラス結合し
て構成される回路モジュールを実装する電子システム実
装方式において、前記回路ブロックは一つの次元方向毎
に、ノードの両端と接続される端子Ｔ１，Ｔ２と、該端
子Ｔ１，Ｔ２間と平行して配設された短絡線の端子Ｔ
３，Ｔ４とを有し、端部に位置しない回路ブロックの端
子Ｔ１，Ｔ３は一方に隣接する回路ブロックの端子Ｔ
４，Ｔ２とそれぞれ接続されるとともに、端子Ｔ２，Ｔ
４は他方に隣接する回路ブロックの端子Ｔ３，Ｔ１とそ
れぞれ接続され、端部に位置する回路ブロックは、隣接
する回路ブロックが存在しない方の端子Ｔ１，Ｔ３又は
Ｔ２，Ｔ４を短絡することを特徴とする。

【００１８】本願第４の発明は、２ⁿ個（ｎは次元数）
のノードを有する回路ブロックをｎ次元方向（ｎ≦３）
にトーラス結合して構成される回路モジュールを実装す
る電子システム実装方式において、前記回路ブロックは
一つの次元方向毎に各ノードのノード間接続用端子を有
し、端部に位置しない回路ブロックのノード間接続用端
子はそれぞれ隣接する回路ブロックのノード間接続用端
子の一つと接続され、端部に位置する回路ブロックは隣
接する回路ブロックの存在しない方のノード間接続用端
子のトーラスを形成するものどうしを短絡することを特
徴とする。

【００１９】

【作用】上述の如く構成された本願第１の発明では、主
基板は基板の周辺部に水平方向接続に用いられるスタッ
ク用コネクタ（第１のコネクタ）を具備するので、主基
板を二次元状に並べた時に隣接する主基板の周辺部のス
タック用コネクタどうしが近接した領域に並ぶ。このた
めスタック用コネクタ（第２のコネクタ）を主基板に対
向する面に具備した水平接続基板を二枚の主基板にまた
がるようにかぶせ、コネクタを合体させることにより、
隣接する主基板のコネクタ間をケーブルを用いることな
く極めて短距離で接続することが可能になる。

【００２０】そして、本発明を用いればコネクタの合体
は主基板を動かさなくても可能であり、主基板を固定し
た状態での組み立てが可能なので構造的に安定したモジ
ュールを構成することができる。

【００２１】また、一回のコネクタの合体作業は主基板
の一辺分以下のローカルな領域にあるコネクタのみの合
体に閉じさせることができるため、主基板の枚数に無関
係にコネクタ挿入力が決まる。ゆえに二次元方向への主
基板の拡張性へのコネクタ挿入力により制約を排除する
ことができる。

【００２２】以上のようにして基板間の配線を一定の配
線密度を保ったままで、二次元方向に多数の基板を拡張
することができる。二次元方向への拡張枚数に制約が無
いために、無理に基板を大きくしなくても小さな主基板
を用いて巨大な基板とほぼ等価な二次元状モジュールを
構成することができる。このため基板の設計コストを節
約することが可能になり、故障が発生した場合でも故障
箇所を含む小さな基板のみを交換すれば良いので故障修
理時のダメージが少ない。

【００２３】また、本願第２の発明では、第１の発明を
用いた基板間接続方式において、まず主基板の表面およ
び裏面に基板面について対称な位置に垂直方向接続に用
いられる表面実装型コネクタ（第３のコネクタ）を具備
させる。さらにこの主基板上の表面実装型コネクタと接
続するコネクタ（第４のコネクタ）を基板の向かい合う
二辺に具備する垂直接続基板を用意する。

【００２４】組み立て方は、まず主基板および水平接続
基板により構成される二次元状モジュールを作り、この
主基板の表面上の表面実装型コネクタと垂直接続基板上
のコネクタを合体させることにより主基板に垂直接続基
板を垂直に立てる。この状態の垂直接続基板上のもう一
辺上のコネクタに対して、第２の二次元状モジュールを
構成する主基板をかぶせるようにしてこの主基板の裏面
上の表面実装型コネクタを合体させる。主基板をかぶせ
る作業は一枚の小さな主基板ごとに独立に行うことがで
きるので、一枚の主基板上の垂直方向接続用のコネクタ
の個数により合体時に必要な挿入力が決定され、全体の
基板枚数にはよらない。

【００２５】第１の二次元状モジュールの上に積み重ね
られた第２の二次元モジュールを構成する主基板の間
は、第１の二次元モジュールを構成した方法と同様に水
平接続基板により接続する。こうして二階建ての三次元
モジュールが完成する。一階建てから二階建てに拡張し
た方法を繰り返すことにより三次元方向へさらに拡張す
ることができる。

【００２６】このように第１の発明のみを適用した場合
拡張性がなかったもう一つの方向にも拡張性ができ、ケ
ーブルを使うことなく全体として三次元方向全てに拡張
性を有するようになる。

【００２７】また、第３の発明では、ノードの結合形態
にリング状構造を有するシステムを構成する電子回路モ
ジュールにおいて、一つ以上の回路ブロックが搭載さ
れ、回路ブロック中のあるノードが物理的配置の上で隣
接しているノードに隣接しているノード（つまり隣の隣
にあるノード）と結合するための一つ飛び配線が具備さ
れる。この配線は回路モジュール内に複数の回路ブロッ
クがある場合には回路モジュール内に設けられる。

【００２８】回路モジュール間にまたがるノード間を接
続する場合は、そのために回路モジュールの端部の周辺
に回路モジュール外に引き出すための結合部を具備して
いる。つまりこの回路モジュールを規則正しく並べる
と、回路ブロック端部にある結合部どうしが近接するよ
うになる。この結合部には、結合部からの物理的配置の
上で隣の回路ブロック内のノードに直接接続した配線
と、その回路ブロックのさらに隣の回路ブロックから導
かれる配線（一つ飛び配線）が接続されている。

【００２９】具体的には、第１の回路ブロックの端子Ｔ
１と、この回路ブロックと隣接する第２の回路ブロック
の端子Ｔ４とを接続し、同様に第１の回路ブロックの端
子Ｔ３と第２の回路ブロックの端子Ｔ２を接続する。ま
た、第１の回路ブロックの端子Ｔ２，Ｔ４は、この第１
の回路ブロックの第２の回路ブロックとは反対側に隣接
する第３の回路ブロックの端子Ｔ３，Ｔ１とそれぞれ接
続する。そして、端部に存在する回路ブロックは、隣接
する回路ブロックがない方の端子Ｔ１，Ｔ３、又は端子
Ｔ２，Ｔ４を短絡する。これによって、一つ飛び配線が
可能となり、すべてのノードをほぼ等距離の比較的短い
配線によりリング状に結合することができる。また、上
記のリング状構造を二次元方向、三次元方向へと拡張す
れば、二次元、三次元状のトーラスを構成することがで
きる。

【００３０】本願第４の発明では、ノードの結合形態に
リング状構造を有するシステムにおいて、最小単位とな
る回路ブロックは複数のノードを具備し、単位回路ブロ
ック内のノードからの全ての結合用配線は単位回路ブロ
ック外に出され単位回路ブロック内のノードは隣接する
回路ブロック内のノードと結合される。また、複数のノ
ードからなる一つ以上の単位回路ブロックを搭載した回
路モジュールは端部周辺に配置される結合部を具備す
る。

【００３１】隣接する単位回路ブロック上のノード間結
合が回路モジュール間にまたがる場合は、回路モジュー
ルを規則的に並べた際に近接する上記結合部と、その結
合部間を接続する接続手段により結合される。

【００３２】回路モジュールを規則的に並べ、隣接回路
モジュール間を上記のように回路モジュールの端部の周
辺に配置される結合部と接続手段とを結合した状態では
回路ブロックのアレイの端部以外にある全てのノードが
隣の単位回路ブロック内のノードと結合されることにな
る。

【００３３】この状態では回路モジュールのアレイの端
部に第１の接続手段が結合されずに残っている結合部が
あり、この結合部内配線の中で、端部の単位回路ブロッ
ク内の所定のノードの配線間を短絡するための接続手段
をこの結合部に結合する。このようにすることにより全
てのノードをほぼ等距離の比較的短い配線によりリング
状に結合することができる。

【００３４】また、上記のリング状構造を二次元方向、
三次元方向へと拡張すれば、二次元、三次元トーラスを
構成することができる。

【００３５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本願第１、第２の発明に係る基板実装方式
が適用された実装基板の一実施例を示す構成図であり、
図２は本願第１の発明方式が適用された第一実施例にて
基板を組み立てる際の説明図である。

【００３６】図２に示すように、水平方向の実装には主
基板５と水平接続基板４の二種類の基板と電源供給バー
１を用いる。図３に主基板５の見取り図、図４に水平接
続基板４の見取り図、図５に電源供給バー１の見取り図
を示す。

【００３７】図３に示すように、主基板５の片面の四辺
の周辺部には基板スタック用のコネクタ３を搭載し、基
板面に垂直な方向に接続部を出す、このコネクタはスル
ーホール型でも良いし、表面実装型でも良い。コネクタ
３は各辺に一個ずつ搭載しても良いし、ピン数が必要で
あれば他の部品実装面積が減るが各辺に複数並べること
により、より多ピンの接続にも対応することができる。
例えば現時点で入手可能な０．５mmピッチの表面実装型
小型コネクタを複数用いれば１０平方cm程度のコネクタ
用領域を主基板の各辺に設けることができれば３００〜
４００ピン程度の信号ラインを四方向に設けることも可
能である。

【００３８】コネクタ３が搭載される領域以外の主基板
の領域には電子部品１０が搭載され、例えば超並列計算
機のプロセシングエレメントなどが実装される。また、
主基板５に搭載されている回路はコネクタ３に対するイ
ンタフェースが取れていれば必ずしもシステム内で共通
でなくても良い。

【００３９】一方、図４に示すように水平接続基板４の
片面には主基板５の周辺部の上記の基板スタック用コネ
クタ３と合体可能なコネクタ３を実装する。このコネク
タ３も主基板５同様にスルーホール型でも良いし、表面
実装型でも良い。水平接続基板４上には電子回路を搭載
しても良いし、電子部品を載せなくても良い。水平接続
基板４内の配線は非常に配線距離が短く、基板であるた
め主基板とインピーダンスを整合させやすく反射や外部
ノイズからの影響を抑えられるので、ケーブルを用いる
場合に比べドライバなしの通信を行った場合の信頼性が
高く、より高周波の伝送が可能になる。特に信号数が多
い場合ドライバが省略できる本実装方式の実装密度向上
に対する効果は大きい。

【００４０】また、図５に示すように、電源供給バー１
は、主基板５に対して電源を供給するとともに、主基板
５の保持のために用いられる。このため主基板５は電源
パッド１１，１２を具備し、ビスを通すための穴１３が
設けられている（図３参照）。電源供給バー１には主基
板５の電源パッド１１，１２およびビス用穴１３の位置
に合わせてネジ山を切った穴１５が設けられている。電
源供給バー１は図６のように直線的な金属製の棒にネジ
穴１５を設けたものでも良いが、電源パッドに十分に電
源供給能力がある場合は図５のように電源パッド接触部
１４を突起１６させることにより部品搭載面積を増加さ
せることができる。

【００４１】組み立て時にはまず図７に示すように規則
的に並べられた状態で、筐体支柱８、電源供給バー支柱
９に固定された電源供給バー１に主基板５を軽く固定ネ
ジ６にてネジ止めし、半固定状態にする。次に水平接続
基板４を用いて基板面に水平な方向に隣接する二枚の主
基板間を接続する。図８に二枚の主基板５と水平接続基
板４の接続時の側面図を示す。このような水平接続基板
４の合体作業を繰り返すことにより図２に示されるよう
な二次元状のモジュールが形成されていく。ネジ６は半
固定状態で水平接続基板４の合体が行われるので若干の
位置ズレは水平接続基板４合体時に補正される。適当な
範囲の主基板５群が水平接続されたところで順次電源供
給バー１への固定ネジ６を強く締めて、固定状態にする
ことによりコネクタ部への応力を軽減し、構造的に安定
させる。基板の保持はコネクタ３ではなく電源供給バー
１が行うことになるのでコネクタ３への応力は少ないた
め、機械的強度は少ないがピン密度が高いという特質を
持つ表面実装型コネクタを使用することができる。

【００４２】このような実施例方式を用いればコネクタ
３の合体は主基板５を動かさなくても可能であり、主基
板５を固定した状態での組み立てが可能なので構造的に
安定したモジュールを構成することができる。

【００４３】また、一回のコネクタ３の合体作業は主基
板５の一辺分以下のローカルな領域にあるコネクタ３の
みの合体に閉じさせることができるため、主基板５の枚
数に無関係にコネクタ３挿入力が決まる。ゆえに二次元
方向への主基板５の拡張性へのコネクタ挿入力による制
約を排除することができる。

【００４４】以上のようにして基板間の配線を一定の配
線密度を保ったままで、二次元方向に多数の基板を拡張
することができる。このとき、二次元方向への拡張枚数
に制約が無いために、無理に基板を大きくしなくても小
さな主基板を用いて巨大な基板とほぼ等価な二次元状モ
ジュールを構成することができる。

【００４５】このため基板の設計コストを節約すること
が可能になり、故障が発生した場合でも故障箇所を含む
小さな基板のみを交換すれば良いので故障修理時のダメ
ージが少ない。

【００４６】なお、特に大規模な二次元状モジュール１
９を構成するときなどには図９のように電源供給バー１
を地面に対して水平方向に配置すると手のとどかない領
域２０が存在するので、図１０のように垂直な方向に配
置することにより、組み立て作業を楽にすることができ
る。また垂直な方向に電源供給バー１が配置されていれ
ば重力による電源供給バー１の変形を少なくできるとい
う効果もある。

【００４７】以上のように二次元方向への自由な拡張性
が実現できる。しかし、例えば超並列計算機の実装に用
いるならば図１１に示すようにプロセシングエレメント
２４が通信路２３で二次元メッシュ結合される超並列計
算機を実装することは容易になるが、プロセシングエレ
メントを一万台以上具備するマシンでは最大プロセッサ
間距離が大きくなりすぎる。例えば１６３８４台の場合
二次元メッシュの最大プロセッサ間距離は２５６，６５
５３６台の場合は５１２となり、隣接プロセシングエレ
メント間通信以外を必要としない応用以外は現実的では
ない。このため二次元メッシュ結合が実装できるだけで
は応用範囲が限定されることになる。

【００４８】また二次元状のモジュールの大きさは例え
一個のプロセシングエレメントが１０cm角の基板で実現
できたとしても１６３８４台の場合で１２．８ｍ角、６
５５３６台の場合では２５．６ｍ角の大きさになり非常
に大きな空間を必要とする。そこで次に本願第２の発明
をさらに適用して三次元状のモジュールを実装すること
を考え、三次元メッシュ結合の超並列計算機が実現でき
ることを示す。

【００４９】本願第２の発明に係る第２実施例を適用す
るためには図１２に示すような主基板５を用いる。すな
わち、水平方向の接続のためのコネクタの他に垂直方向
に接続するためのコネクタ２を設けてある。なおこのコ
ネクタ２は水平接続用のコネクタ３が実装されている面
に実装するとともに、図１３に示すように裏面の基板面
に対して対称な位置にも垂直方向接続用コネクタ２を実
装する。このため垂直接続用のコネクタ２は表面実装型
が用いられる。このような用途に使用できるコネクタも
水平接続と同等のピン実装密度のものが利用できる。す
なわち基板面に垂直な二方向にも３００〜４００ピン程
度を１０平方cmあたり出すことが可能になる。

【００５０】このような表裏に垂直接続用コネクタ２を
具備した主基板５に対して合体することが可能な図１４
に示すような垂直接続基板７を用意する。垂直接続基板
７の相対する二辺にはアングルタイプのコネクタ２５が
搭載される。

【００５１】次に、以上のような主基板５、垂直接続基
板７および水平接続基板４の三種類の基板を用いて、三
次元モジュールを組み立てる方法を説明する。

【００５２】まず、水平接続基板４により主基板間を接
続し、二次元モジュールを組み立てるところまでは前述
の例と同様に行う。次にこの二次元モジュールに対し、
図１５のように主基板５上の垂直方向接続コネクタ２に
垂直接続基板７を差し込む。この状態で電源供給バー１
を図１６のように所定の位置に配置し、電源供給バー１
の固定部に固定する。次に図１に示すように垂直接続基
板７と新たな主基板５をコネクタ２で上からかぶせるよ
うに合体させていく。以上の操作を繰り返していくこと
により、主基板面に垂直な方向に二次元モジュールを積
み重ねて拡張することができる。

【００５３】以上のような実装方法により東西南北上下
の六方向に対し１０cm角程度の基板がそれぞれ３００本
程度のプリント基板配線により結合される三次元状モジ
ュールを構成することが可能になる。例えばこれを超並
列計算機の実装に用いると半分の配線を接地線として使
うような高速高信頼な通信路を構成したとしても十分な
転送幅を確保した超高速の通信能力を持つ三次元メッシ
ュ結合網を構成することができる。

【００５４】そして、第２の発明を適用したことによ
り、二次元メッシュ結合から三次元メッシュ結合にする
ことにより、大規模な二次元メッシュで問題となってい
た最大転送距離がプロセッサ数の平行根に比例していた
ものが三乗根に比例するに過ぎなくなるので、応用範囲
が広くなる。例えば二次元メッシュでは１６３８４台構
成だとしても最大転送距離は２５６もあるのに対し、二
倍のプロセッサ数を持つ３２７６８台構成の三次元メッ
シュでは最大転送距離は９６にすぎず、隣接しないプロ
セシングエレメント間の通信時の衝突軽減に大きな効果
が期待できる。

【００５５】さらにプロセシングエレメントあたりの転
送路の本数が二次元メッシュが４本なのに対し、本発明
を適用した三次元メッシュでは転送路あたりのビット数
を減らすことなく本数を１．５倍の６本に増加すること
ができるので、ピークの転送速度が１．５倍に高速化可
能になる。

【００５６】システムの大きさの面からも三次元構造を
とることは有利に作用する。例えば主基板５を１０cm
角、垂直接続基板７のコネクタ間距離を３cmとしても、
３２７６８台（３２×３２×３２）構成では３．２ｍ×
３．２ｍ×１ｍのサイズに実装され、同一のサイズの主
基板５による同一台数の二次元メッシュ（２５６×１２
８）が２５．６ｍ×１２．８ｍになるのと比較してはる
かに三次元メッシュのほうが少ない空間に設置すること
が可能になる。小さな空間に実装されることはクロック
の同期などの面でも有利に作用する。

【００５７】図１２に示した主基板５のレイアウトは本
発明の第３実施例に該当する。このような垂直接続基板
の配置にしておけば、積み重なる主基板の間には垂直接
続基板により適当な間隔が確保され、Ａ−Ｂの方向また
はＣ−Ｄの方向に三次元モジュールを貫通する空間を確
保することができる。つまり、第２の発明の基板間接続
方式において、垂直接続基板７により作られる隣接する
二次元モジュール間の空間が閉鎖されないように、垂直
接続基板７を配置し、この空間を排熱経路として用いる
ものである。

【００５８】図１７は本発明の第４実施例を示す構成図
であり、基板間の空間を排熱経路として用いるものであ
る。

【００５９】主基板５に実装されている電子デバイスの
消費電力が少ない場合や、Ａ−ＢまたはＣ−Ｄの方向に
並べられる主基板５の枚数が少ない場合は、その方向に
三次元モジュールを貫通する空間に自然対流や、図１７
のように強制空冷によりシステムを冷却することが可能
である。空冷時には三次元モジュールを貫く空間に冷却
ファン２６を配置することにより冷却能力を高めること
も可能である。

【００６０】また主基板５に実装されている電子デバイ
スの消費電力が多い場合や、Ａ−ＢまたはＣ−Ｄの方向
に並べられる主基板５の枚数が多い場合は、図１８のよ
うに絶縁性の冷却液２８に浸漬して三次元モジュールを
貫通する空間と熱交換器３２の間を循環させることによ
り冷却することが可能である。

【００６１】即ち、水槽２７内に注入された絶縁性一次
冷却液２８は基板からの熱を吸収した後循環ポンプ３０
によって循環され、熱交換器３２の冷却フィン３２にて
注水口３３から注水される二次冷却水によって熱交換さ
れ、分配管２９を経て再び水槽２７内に戻される。ま
た、二次冷却水は排水口３４から排水される。この方式
は間接冷却と異なり冷却モジュールの熱抵抗を排除でき
るので極めて効率的な冷却が行われる。

【００６２】さらに垂直接続基板の大きさを変えること
により積み重なる主基板間の間隔を調整することが可能
なので、図１９に示すような間接水冷モジュールをその
厚さにあわせて調整された主基板間の空間に挿入するこ
とにより、若干直接浸漬冷却より冷却効率が劣るが、比
較的高価な絶縁性冷却液のかわりに安価な水を冷却液に
用いることが可能になる。

【００６３】即ち、冷却水パイプ３６が溝３７にて接触
された金属ハット３５を基板上に取付け、該金属ハット
３５と基板上の電子部品とが接触する部位４１にはスプ
リング３９にて上下動するピストン４０が設けられる構
成とされている。これによって電子部品からの熱を吸収
し、冷却水にて冷却を行なうことができる。なお、間接
水冷モジュールの金属ハット３５が電源供給バー１を兼
ねた構造にすることも可能である。

【００６４】本発明の第５実施例は、主基板面の垂直方
向に子基板を配置して実装面積を拡大するものである。
図２０ではこのような第５実施例を示す構成図であり、
子基板７１を設けることにより限られた空間を有効に利
用してより多くの部品を実装することができ高密度実装
を達成できる。

【００６５】子基板７１はそれ自体が並列計算機のプロ
セシングエレメントであっても良いし、増設メモリ基板
など様々な用途に利用できる。子基板７１の配置は垂直
接続基板により作られる隣接する二次元状モジュール間
の空間が少なくとも一つの方向に対して閉鎖されないよ
うに配置する。こうすることによりこの空間を冷却経路
に利用することもできる。

【００６６】図２１は本発明の第６実施例を示す構成図
である。本実施例において１２枚の主基板５を三次元上
に並べ（２枚×２枚×３枚）、水平方向に隣接する主基
板５間を２枚の水平接続基板４４を用いて接続し、上下
方向に隣接する主基板５を４枚の垂直接続基板４３を用
いて接続し、電源の供給と主基板５の物理的固定のため
に上下方向に隣接する主基板５間に４本ずつの電源供給
兼用金属製スペーサ４２を用いている。図２２に主基板
の構成を示し、図２３に水平接続基板４４の構成を示
し、図２４に垂直接続基板４３の構成を示し、図２５に
電源供給兼用金属製スペーサ４２の構成を示す。

【００６７】図２２における主基板には水平接続基板４
４と接続されるソケットタイプのコネクタ４６、垂直接
続基板４３と接続されるライトアングルタイプのコネク
タ４５や電子回路が搭載され、図２３における水平接続
の基板４４にはライトアングルタイプのコネクタ４５が
搭載され、図２４における垂直接続基板４３にはソケッ
トタイプのコネクタ４６が搭載される。図２５における
電源供給兼用金属製スペーサ４２は導電性が高く、強度
が強く、質量の小さいものが適しており、メスネジ４７
とオスネジ４８とで結合される。

【００６８】水平方向の主基板５間は２枚の水平接続基
板４４によって接続され、上下方向の主基板５間は４枚
の垂直接続基板４３によって接続される。水平接続基板
４４と主基板５の間にライトアングルのコネクタ４５を
用いて接続することにより、水平接続基板４４は主基板
５の平面に対して垂直に立てて実装されることになり、
比較的小さな水平接続基板４４の挿抜が容易に実施でき
る。

【００６９】また主基板５において水平接続基板４４用
のコネクタを主基板５の縁に対して直行するように配置
していることにより同じコネクタを基板の縁に対して水
平に配置したときに比べて高密度実装が可能となる。む
ろん、従来のように基板間の接続にケーブルを用いた場
合と比較してもより高密度な実装が可能である。

【００７０】垂直接続基板４３と主基板５の接続部の断
面図を図２６に示す。図２６においては垂直接続基板４
３のコネクタ４６を主基板５に対して水平方向からコネ
クタ４５に挿入して接続することを表している。垂直接
続基板４３を主基板５を上下から挾み込んで上下方向の
主基板５間を一度に全ての垂直接続基板４３を接続する
方法に比べて水平方向から挿入することで接続の確認を
目で確認することが可能となり得るので実装に対する信
頼性が上がると共に一度に一枚の垂直接続基板４３を主
基板５に対して接続するだけで事足りるので多数の垂直
接続基板４３を同一の２枚の主基板５に対して接続する
ことが可能となる。

【００７１】図２５に示される電源供給兼用金属製スペ
ーサ４２においては各主基板５に電源を供給すると共に
主基板５の支持機能を有するため、本実施例においては
安定して主基板５を支持するために主基板５の一枚あた
り４本の電源供給兼用金属製スペーサ４２を用いてい
る。電源供給兼用金属製スペーサ４２の使用は電源の供
給だけに限定するものではなく、他の信号（特に大電流
のもの）にも使用できる。図２１における実施例におい
て主基板５の枚数は１２枚であるが主基板５が何枚にな
ろうとも本発明は適用される。

【００７２】また、主基板５間の接続において水平接続
基板４４や垂直接続基板４３の枚数が何枚になろうとも
本発明は適用される。実施例中に一枚の第一の基板内に
電源供給兼用金属製スペーサ４２が４本用いられている
が本発明においては電源供給兼用金属製スペーサ４２が
何本になろうと適用される。

【００７３】図２３に示される水平接続基板４４に柔軟
性を具備させたものが第７実施例であり、コネクタの実
装時における位置決め誤差を吸収することが可能とな
る。コネクタに高密度のものを使用するときにはコネク
タ自体に遊びが殆ど無く、表面実装のコネクタを使用す
るときには現在の技術では部品の配置に約０．１mm、リ
フロー時に約０．１mmの公差があり一枚の基板だけでも
最大約０．２mmの誤差が生じる可能性がある。その上に
二枚の基板を接続することを考えれば最大約０．４mmの
誤差が生じる可能性がある。このようにコネクタに遊び
の無いものを用いて超大規模のシステムを構成すること
はほぼ不可能である。

【００７４】そこで遊びの無いコネクタを用いる場合に
は図２７に示すようなリジット部４９、及びフレキシブ
ル部５０を有するリジットフレキシブル基板を用いた水
平接続基板４４にて行うか、図２８に示すようなプラス
チック基板５２を用いた水平接続基板４４にて行うこと
で解決される。むろん、リジットフレキシブル基板やプ
ラスチック基板は遊びの無いコネクタを用いるときにの
み適用されるものではない。

【００７５】図２４に示される垂直接続基板４３に柔軟
性を具備することにより本発明の第８実施例が実施され
る。これを実際に行うためには図２９に示すようなリジ
ットフレキシブル基板４９，５０を用いた垂直接続基板
４３にて行うか、図３０に示すようなプラスチック基板
５２、及び補強板５１を用いた垂直接続基板４３にて行
うことで解決される。

【００７６】垂直接続基板４３に柔軟性を具備しないと
きにおいては中規模程度以上のものを実装するには主基
板５間を大きくしなければならない。垂直接続基板４３
に柔軟性を具備することにより実際に実装される平面の
上で主基板５と垂直接続基板４３を接続した後に図３１
に示すように実装平面まで押しつぶすことが可能とな
る。それによりこれから主基板５と垂直接続基板４３を
接続しようとする隣接する主基板５が一段高くなるの
で、主基板５間を極力まで縮めたとしてもコネクタの挿
入を容易にすることができる。

【００７７】なお、上記各実施例では主基板５の形状が
矩形であるものを示しているが、三角形、六角形、八角
形などの様々な形態をしていても良いし、八角形と正方
形の組み合わせのように混在していても良い。

【００７８】図３２は本発明の第９実施例にかかる電子
システム実装方式が適用されたシステムを示す構成図で
ある。

【００７９】本実施例では一つの回路モジュールは一つ
の回路ブロックＢＫ０〜ＢＫ３に対応し、一つの回路ブ
ロックには一つのノード（Ｎ０〜Ｎ３）を搭載している
一次元トーラス結合を示すが、一つの回路モジュールに
複数の回路ブロックが配置されていても良いし、一つの
回路ブロックには複数のノードが搭載されていても良
い。

【００８０】ノードとして具体的には超並列計算機のプ
ロセシングエレメントなどの電子回路が対応する事にな
るが、ノードの回路は全て同一でも良いし、異なる回路
であっても良い。図３３は本実施例で用いられる超並列
計算機のプロセシングエレメントの回路モジュールの物
理的構成例を示す図である。超並列計算機のプロセシン
グエレメントは、演算を担当するＣＰＵ５８、データや
プログラムを記憶するメモリ５９、他のプロセシングエ
レメントとの通信を担当するルータＬＳＩ５７、電源供
給部５６などから構成される。

【００８１】回路モジュールの向かい合う二辺の周辺部
には他の回路ブロックと接続するための結合部Ａ１およ
び結合部Ｂ１が設けられている。図３２の上では一個の
回路ブロック上の結合部Ａ１および結合部Ｂ１は二つに
分けて書かれてあるが、物理的には図３３のように一つ
のコネクタなどに対応しても良いし、三つ以上のコネク
タに対応していても良い。

【００８２】さらに回路ブロック上には図３２に示すよ
うに、そこに搭載されているノードから結合部Ａ１およ
び結合部Ｂ１に接続する配線の他に、結合部Ａ１（端子
Ｔ１，Ｔ３）〜結合部Ｂ１（端子Ｔ２，Ｔ４）間を接続
し、その回路ブロックのノードをバイパスする一つ飛び
配線を具備している。

【００８３】回路ブロックは結合部Ａ１と結合部Ｂ１が
近接するように規則正しく並べられる。図３２の実施例
ではノード数４、回路ブロック数４のものを示すがこれ
らの個数はノードが二つ以上であれば任意に選択でき
る。ここで説明のため、四個の回路ブロックを左から回
路ブロックＢＫ０、回路ブロックＢＫ３、回路ブロック
ＢＫ１、回路ブロックＢＫ２と名づけ、ノードを左から
ノードＮ０、ノードＮ３、ノードＮ１、ノードＮ２と名
づける。

【００８４】隣接する回路ブロックの結合部Ａ１と結合
部Ｂ１の間は第一の接続手段５５によって結合される。
図３４にプリント基板６０を用いた第一の接続手段５５
の実施例を示す。この例ではプリント基板６０の両端に
スタック接続コネクタによる結合部用コネクタ６１ａと
結合部用コネクタ６１ｂが取付けてあり、結合部用コネ
クタ６１ａが結合部Ａ１用コネクタに対応し、結合部用
コネクタ６１ｂが結合部Ｂ１用コネクタに対応し、結合
部用コネクタ６１ａと結合部用コネクタ６１ｂの間には
配線が施してあることにより、第一の接続手段５５がな
される。第一の接続手段５５の配線が回路モジュールと
同様にプリント基板によって構成されるならば内層にシ
ールド層を用いる事が可能となるので線路のインピーダ
ンスが整合させやすいうえに不要輻射ノイズおよび外来
ノイズの影響を抑えることが可能となる。

【００８５】図３２においてノードＮ０から右方向に出
た配線は、ノードＮ０→ブロックＢＫ０の結合部Ａ１
（結合部用コネクタ６１ａ）→ブロックＢＫ０〜ブロッ
クＢＫ３間の第一の接続手段５５→ブロックＢＫ３の結
合部Ｂ１（結合部用コネクタ６１ｂ）→ブロックＢＫ３
の一つ飛び配線→ブロックＢＫ３の結合部Ａ１（結合部
用コネクタ６１ａ）→ブロックＢＫ３〜ブロックＢＫ１
間の第一の接続手段５５→ブロックＢＫ１の結合部Ｂ１
（結合部用コネクタ６１ｂ）→ノードＮ１という経路で
ノードＮ０〜ノードＮ１間は結合され、同様の形態にて
ノードＮ２〜ノードＮ３間も結合される。

【００８６】回路ブロックのアレイの両端部には第二の
接続手段５４にて結合するが、これらは端部の回路ブロ
ックとそれに隣接する回路ブロック間の結合を提供す
る。例えば、図３２においてノードＮ０から左方向に出
た配線は、ノードＮ０→ブロックＢＫ０の結合部Ｂ１→
第二の接続手段５４→ブロックＢＫ０の結合部Ｂ１→ブ
ロックＢＫ０の一つ飛び配線→ブロックＢＫ０の結合部
Ａ１（結合用コネクタ６１ａ）→ブロックＢＫ０〜ブロ
ックＢＫ３間の第一の接続手段５５→ブロックＢＫ３の
結合部Ｂ１（結合用コネクタ６１ｂ）→ノードＮ３とい
う経路でノードＮ０〜ノードＮ３間は結合され、同様の
形態にてノードＮ２〜ノードＮ１間も結合される。

【００８７】以上のような構成で結合された回路ブロッ
クのアレイは、図３５のようにノードがリンク６４によ
って結合されているが、接続関係を変えずにこれを見や
すく変形すると図３６のようにリング（一次元トーラ
ス）状に結合されていることがわかる。

【００８８】すべてのノード間リンクは物理的には一本
の一つ飛び配線と第一接続手段５５または第二の接続手
段５４の二本分の配線により構成されており、ほぼ配線
長は均一となり、しかもこれらの配線長はほぼ回路ブロ
ック二つ分と比較的短く、全体のアレイの個数には依存
しない。このため高周波信号の伝送時のタイミング的調
整が容易になる。

【００８９】しかも第一の接続手段５５や第二の接続手
段５４は従来のように必ずしもケーブルである必要はな
く、むしろ図３４に示すようなプリント基板６０にスタ
ック接続コネクタを付けたものの方が高密度な配線とノ
イズの影響が少ない高周波むけの配線という特質を両立
させることが可能になる。

【００９０】もちろん本発明はケーブルを用いない場合
のみに適用できるものではなく、第一の接続手段５５や
第二の接続手段５４がケーブルであったとしても本発明
により図３５のように配置して接続したほうが、単純に
図３６のように配置して接続するより、ケーブル長が比
較的短い長さに揃えることができるので有効である。ま
た回路ブロックを増設する場合にも端部の第二の接続手
段５４を外し、そこに第一の接続手段５５を用いた構造
で回路ブロックを継ぎ足していき、その端部に第二の接
続手段５４を結合することで容易に可能となるので拡張
性に優れている。

【００９１】なお本実施例のように一次元方向分の接続
においては、結合部Ａ１および結合部Ｂ１を図３７のよ
うなアングル型やカードエッジ型コネクタを使用するこ
とにより、モジュール間を直接結合部Ａ１および結合部
Ｂ１で結合することができ、第一の接続手段５５を簡素
化することも可能である。この場合は、図３２に示され
た第一の接続手段５５上のねじりの配線は、回路モジュ
ール本体の部分に設置される。

【００９２】図３８は本発明の第１０実施例を示す構成
図であり、ｍ＝ｎ＝２の場合、つまり回路ブロックを二
次元に配置した二次元トーラス結合の実装例を示した図
である。本実施例では一つの回路モジュールは一つの回
路ブロックに対応し、一つの回路ブロックには一つのノ
ードを搭載しているものを示すが、一つの回路モジュー
ルに複数の回路ブロックが配置されていても良いし、一
つの回路ブロックには複数のノードが搭載されていても
良い。

【００９３】ノードとしては具体的には超並列計算機の
プロセシングエレメントなどの電子回路が対応し、ノー
ドの回路は全て同一でも良いし、異なる回路であっても
良い。図３９は本実施例で用いられる超並列計算機のプ
ロセシングエレメントの回路モジュールの物理的構成例
を示す図である。超並列計算機のプロセシングエレメン
トは、演算を担当するＣＰＵ５８、データやプログラム
を記憶するメモリ６６、他のプロセシングエレメントと
の通信を担当するルータＬＳＩ６５などから構成され
る。

【００９４】回路モジュールの四辺の周辺部には他の回
路ブロックと接続するための結合部Ａ２、結合部Ｂ２、
結合部Ｃ２および結合部Ｄ２が設けられている。図３８
の上では一個の回路ブロック上の結合部Ａ２、結合部Ｂ
２、結合部Ｃ２および結合部Ｄ２は二つに分けて書かれ
てあるが、物理的には図３９のように一つのコネクタな
どに対応しても良いし、三つ以上のコネクタに対応して
いても良い。

【００９５】さらに回路ブロック上には、そこに搭載さ
れているノードから結合部Ａ２、結合部Ｂ２、結合部Ｃ
２および結合部Ｄ２に接続する配線の他に、結合部Ａ２
〜結合部Ｂ２間および結合部Ｃ２〜結合部Ｄ２間を接続
し、その回路ブロックのノードをバイパスする一つ飛び
配線を具備している。

【００９６】回路ブロックは結合部Ａ２と結合部Ｂ２が
近接した上で結合部Ｃ２と結合部Ｄ２が近接するように
規則正しく並べられる。図３８の実施例ではノード数１
６、回路ブロック数１６のものを示すがこれらの個数は
ノードの数が偶数であれば任意に選択できる。ここで説
明のため、十六個の回路ブロックを左上から回路ブロッ
クＢＫ００とし、下方向へ回路ブロックＢＫ０３、回路
ブロックＢＫ０１、回路ブロックＢＫ０２、回路ブロッ
クＢＫ００の一つ右から下方向へ回路ブロックＢＫ３
０、回路ブロックＢＫ３１、回路ブロックＢＫ３２、回
路ブロックＢＫ３０の一つ右から下方向へ回路ブロック
ＢＫ１０、回路ブロックＢＫ１３、回路ブロックＢＫ１
１、回路ブロックＢＫ１２、回路ブロックＢＫ１０の一
つ右から下方向へ回路ブロックＢＫ２０、回路ブロック
ＢＫ２３、回路ブロックＢＫ２１、回路ブロックＢＫ２
２と名づけ、十六個のノードを左上からノードＮ００と
し、下方向へノードＮ０３、ノードＮ０１、ノードＮ０
２、ノードＮ００の一つ右から下方向へノードＮ３０、
ノードＮ３１、ノードＮ３２、ノードＮ３０の一つ右か
ら下方向へノードＮ１０、ノードＮ１３、ノードＮ１
１、ノードＮ１２、ノードＮ１０の一つ右から下方向へ
ノードＮ２０、ノードＮ２３、ノードＮ２１、ノードＮ
２２と名づける。

【００９７】隣接する回路ブロックの結合部Ａ２と結合
部Ｂ２間は第一Ａの接続手段５５ａによって結合され、
結合部Ｃ２と結合部Ｄ２間は第一Ｂの接続手段５５ｂに
よって結合される。第一Ａの接続手段５５ａおよび第一
Ｂの接続手段５５ｂの実施例としては図３４に示したプ
リント基板６０を用いることができる。図３４の実施例
ではプリント基板６０の両端にスタック接続コネクタに
よる結合部用コネクタ６１ａと結合部用コネクタ６１ｂ
が取付けてあり、結合部用コネクタ６１が結合部Ａ２用
コネクタおよび結合部Ｃ２用コネクタに対応し、結合部
用コネクタ６１ｂが結合部Ｂ２用コネクタおよび結合部
Ｄ２用コネクタに対応し、結合部用コネクタ６１ａと結
合部用コネクタ６１ｂの間には配線が施してあることに
より、第一Ａの接続手段５５ａおよび第二Ｂの接続手段
５４ｂがなされる。第一Ａの接続手段５５ａおよび第二
Ｂの接続手段５４ｂが回路モジュールと同様にプリント
基板によって構成されるならば内層にシールド層を用い
る事が可能となるので線路のインピーダンスが整合させ
やすいうえに不要輻射ノイズおよび外来ノイズの影響を
抑えることが可能となる。

【００９８】図３８においてノードＮ００から右方向に
出た配線は、ノードＮ００→ブロックＢＫ００の結合部
Ａ２（結合部用コネクタ６１ａ）→ブロックＢＫ００〜
ブロックＢＫ３０間の第一Ａの接続手段５５ａ→ブロッ
クＢＫ３０の結合部Ｂ２（結合部用コネクタ６１ｂ）→
ブロックＢＫ３０の一つ飛び配線→ブロックＢＫ３０の
結合部Ａ２（結合部用コネクタ６１ａ）→ブロックＢＫ
３０〜ブロックＢＫ１０間の第一Ａの接続手段５５ａ→
ブロックＢＫ１０の結合部Ｂ２（結合部用コネクタ６１
ｂ）→ノードＮ１０という経路でノードＮ００〜ノード
Ｎ１０間は結合される。ノードＮ０１〜ノードＮ１１
間、ノードＮ０２〜ノードＮ１２間、ノードＮ０３〜ノ
ードＮ１３間、ノードＮ２０〜ノードＮ３０間、ノード
Ｎ２１〜ノードＮ３１間、ノードＮ２２〜ノードＮ３２
間およびノードＮ２３〜ノードＮ３３間も同様の形態で
結合される。

【００９９】図３８においてノードＮ００から下方向に
出た配線は、ノードＮ００→ブロックＢＫ００の結合部
Ｃ２（結合部用コネクタ６１ａ）→ブロックＢＫ００〜
ブロックＢＫ０３間の第一Ｂの接続手段５５ｂ→ブロッ
クＢＫ０３の結合部Ｄ２（結合部用コネクタ６１ｂ）→
ブロックＢＫ０３の一つ飛び配線→ブロックＢＫ０３の
結合部Ｃ２（結合部用コネクタ６１ａ）→ブロックＢＫ
０３〜ブロックＢＫ０１間の第一Ｂの接続手段５５ｂ→
ブロックＢＫ０１の結合部Ｄ２（結合部用コネクタ６１
ｂ）→ノードＮ０１という経路でノードＮ００〜ノード
Ｎ０１間は結合される。ノードＮ１０〜ノードＮ１１
間、ノードＮ２０〜ノードＮ２１間、ノードＮ３０〜ノ
ードＮ３１間、ノードＮ０２〜ノードＮ０３間、ノード
Ｎ１２〜ノードＮ１３間、ノードＮ２２〜ノードＮ２３
間およびノードＮ３２〜ノードＮ３３間も同様の形態で
結合される。

【０１００】回路ブロックのアレイの接合部Ａ２および
接合部Ｂ２の両端部は第二Ａの接続手段５４ａによって
結合し、接合部Ｃ２および接合部Ｄ２の両端部は第二Ｂ
の接続手段５４ｂによって接合する。これらは端部の回
路ブロックとそれに隣接する回路ブロック間の結合を提
供する。

【０１０１】図３８においてノードＮ００から左方向に
出た配線は、ノードＮ００→ブロックＢＫ００の結合部
Ｂ２→第二Ａの接続手段５４ａ→ブロックＢＫ００の結
合部Ｂ２→ブロックＢＫ００の一つ飛び配線→ブロック
ＢＫ００の結合部Ａ２ブロックＢＫ００〜ブロックＢＫ
３０間の第一Ａの接続手段５５ａ→ブロックＢＫ３０の
結合部Ｂ２→ノードＮ３０という経路でノードＮ００〜
ノードＮ３０間は結合される。ノードＮ０１〜ノードＮ
３１間、ノードＮ０２〜ノードＮ３２間、ノードＮ０３
〜ノードＮ３３間、ノードＮ２０〜ノードＮ１０間、ノ
ードＮ２１〜ノードＮ１１間、ノードＮ２２〜ノードＮ
１２間およびノードＮ２３からノードＮ１３間も同様の
形態で結合される。

【０１０２】図３８においてノードＮ００から上方向に
出た配線は、ノードＮ００→ブロックＢＫ００の結合部
Ｄ２→第二Ｂの接続手段５４ｂ→ブロックＢＫ００の結
合部Ｄ２→ブロックＢＫ００の一つ飛び配線→ブロック
ＢＫ００の結合部Ｃ２→ブロックＢＫ００〜ブロックＢ
Ｋ０３間の第一Ｂの接続手段５５ｂ→ブロックＢＫ０３
の結合部Ｄ２→ノードＮ０３という経路でノードＮ００
〜ノードＮ０３間は結合される。ノードＮ１０〜ノード
Ｎ１３間、ノードＮ２０〜ノードＮ２３間、ノードＮ３
０〜ノードＮ３３間、ノードＮ０２〜ノードＮ０１間、
ノードＮ１２〜ノードＮ１１間、ノードＮ２２〜ノード
Ｎ２１間およびノードＮ３２からノードＮ３１間も同様
の形態で結合される。

【０１０３】以上のような構成で結合された回路ブロッ
クのアレイは、図４０のようにノードが結合されている
が、接続関係を変えずにこれを見やすく変形すると図４
１のようにリング（二次元トーラス）状に結合されてい
ることがわかる。

【０１０４】すべてのノード間リンクは物理的には一本
の一つ飛び配線と第一Ａの接続手段５５ａ、第一Ｂの接
続手段５５ｂ、第二Ａの接続手段５４ａまたは第二Ｂの
接続手段５４ｂの二本分の配線により構成されており、
ほぼ配線長は均一である。しかもこれらの四方向の配線
長はほぼ回路ブロック二つ分と比較的短く、全体のアレ
イの個数には依存しない。このため高周波信号の伝送時
のタイミング的調整が容易になる。

【０１０５】しかも第一Ａの接続手段５５ａ、第一Ｂの
接続手段５５ｂ、第二Ａの接続手段５４ａや第二Ｂの接
続手段５４ｂはケーブルである必要はなく、むしろ図３
４に示すようなプリント基板６０にスタック接続コネク
タ６１を付けたものの方が、高密度な配線とノイズ影響
の少ない高周波むけの配線という特質を両立させること
が可能になる。

【０１０６】もちろん本発明はケーブルを用いない場合
のみに適用できるものではなく、第一Ａの接続手段５５
ａ、第一Ｂの接続手段５５ｂ、第二Ｂの接続手段５４ａ
および第二Ｂ５４ｂの接続手段がケーブルであったとし
ても本発明により図４０のように配置して接続したほう
が、単純に図４１のように配置して接続するより、ケー
ブル長が比較的短い長さに揃えることができるので有効
である。

【０１０７】また回路ブロックを増設する場合にも端部
の第二Ａの接続手段５４ａまたは第二Ｂの接続手段５４
ｂを外し、そこに第一Ａの接続手段５５ａまたは第一Ｂ
の接続手段５５ｂを用いた構造で回路ブロックを継ぎ足
し、その端部に第二Ａの接続手段５４ａまたは第二Ｂの
接続手段５４ｂを結合るすことで容易に増設が可能とな
るので拡張性に優れている。

【０１０８】ここで図３８の第１０実施例における第一
Ａの接続手段５５ａと第一Ｂの接続手段５５ｂは説明の
ために異なった手段として取り扱ったが実際は全く同じ
手段（同じ物）で対応する事が可能であり、同様に、第
二Ａの接続手段５４ａと第二Ｂの接続手段５４ｂも説明
のために異なった手段として取り扱ったが実際には全く
同じ手段（同じ物）で対応する事が可能となる。

【０１０９】本発明の第１１実施例として三次元トーラ
ス結合やｎ次元トーラス結合（ｎは任意の自然数）に対
する適用例があげられる。三次元トーラス結合は図３２
や図３８で示す実施例の結合における回路モジュールを
一次元（すなわちｍ＝１）で配置した上で一つの回路モ
ジュール内に二次元分の回路モジュールを搭載する手
法、回路モジュールを二次元（すなわちｍ＝２）に配置
した上で一つの回路モジュール内に一次元分の回路モジ
ュールを搭載する手法や、回路モジュールを三次元（す
なわちｍ＝３）に配置した上で一つの回路モジュールに
一次元分に満たない回路ブロックを搭載する手法によっ
て実現される。

【０１１０】ｎ次元についても同様に回路モジュールを
一次元で配置した上で一つの回路モジュール内に（ｎ−
１）次元に相当する回路ブロックを搭載する手法、回路
モジュールを二次元に配置した上で一つの回路モジュー
ル上に（ｎ−２）次元に相当する回路ブロックを搭載す
る手法や、回路モジュールを三次元に配置した上で一つ
の回路モジュール上に（ｎ−３）次元に相当する回路ブ
ロックを搭載する手法を用いる事で実現される。

【０１１１】また、回路モジュールの大きさが制限を受
けない範囲では一つの回路モジュール上にｎ次元分の回
路ブロックを搭載しても良い。

【０１１２】図４２は本発明の第１２実施例にかかる電
子システム実装方式を示した図である。本実施例では一
つの回路モジュールは一つの回路ブロックに対応し、一
つの回路ブロックには二つのノードを搭載している一次
元トーラス結合を示すが、一つの回路ブロックに二つの
ノードが搭載されておれば一つの回路モジュールに複数
の回路ブロックが配置されていても良い。本発明におい
て一次元トーラス結合を構成するために、一つの回路ブ
ロックに必ず二つのノードが搭載されている必要性があ
る。

【０１１３】ノードとして具体的には超並列計算機のプ
ロセシングエレメントなどの電子回路が対応する事にな
るが、ノードの回路は全て同一でも良いし、異なる回路
であっても良い。図４３は本実施例で用いられる超並列
計算機のプロセシングエレメントの回路モジュールの物
理的構成例を示す図である。超並列計算機のプロセシン
グエレメントは、演算を担当するＣＰＵ５８、データや
プログラムを記憶するメモリ５９、他のプロセシングエ
レメントとの通信を担当するルータＬＳＩ６５電極５６
などから構成される。

【０１１４】回路モジュールの向かい合う二辺の周辺部
には他の回路ブロックと接続するための結合部Ａ３およ
び結合部Ｂ３が設けられている。図４２の上では一個の
回路ブロック上の結合部Ａ３および結合部Ｂ３は二つに
分けて書かれてあるが、物理的には図４３のように一つ
のコネクタなどに対応しても良いし、三つ以上のコネク
タに対応していても良い。

【０１１５】回路ブロックは結合部Ａ３と結合部Ｂ３が
近接するように規則正しく並べられる。図４２の実施例
ではノード数８、回路ブロック数４のものを示すがこれ
らの個数は一つの回路ブロックに二つのノードを搭載し
なければならない事を除けば任意に選択できる。ここで
説明のため、図４２の実施例における四個の回路ブロッ
クを左から回路ブロックＢＫ０、回路ブロックＢＫ１、
回路ブロックＢＫ２、回路ブロックＢＫ３と名づけ、ノ
ードを左からノードＮ００、ノードＮ０１、ノードＮ１
０、ノードＮ１１、ノードＮ２０、ノードＮ２１、ノー
ドＮ３０、ノードＮ３１と名づける。

【０１１６】隣接する回路ブロックの結合部Ａ３と結合
部Ｂ３間は第一の接続手段６７によって結合される。第
一の接続手段６７の例としては図３４に示したプリント
基板６０を用いることができる。この例ではプリント基
板６０の両端にスタック接続コネクタによる結合部用コ
ネクタ６１ａと結合部用コネクタ６１ｂが取付けてあ
り、結合部用コネクタ６１ａが結合部Ａ３用コネクタに
対応し、結合部用コネクタ６１ｂが結合部Ｂ３用コネク
タに対応し、結合部用コネクタ６１ａと結合部用コネク
タ６１ｂの間には配線が施してあることにより、第一の
接続手段６７がなされる。第一の接続手段６７の配線が
回路モジュールと同様にプリント基板によって構成され
るならば内層にシールド層を用いる事が可能となるので
線路のインピーダンスが整合させやすいうえに不要輻射
ノイズおよび外来ノイズの影響を抑えることが可能とな
る。

【０１１７】ノードＮ００から右方向に出た配線は、ノ
ードＮ００→ブロックＢＫ０の結合部Ａ３（結合部用コ
ネクタ６１ａ）→ブロックＢＫ０〜ブロックＢＫ１間の
第一の接続手段６７→ブロックＢＫ１の結合部Ｂ３（結
合部用コネクタ６１ｂ）→ノードＮ１０という経路でノ
ードＮ００〜ノードＮ１０間は結合される。ノードＮ１
０〜ノードＮ２０間、ノードＮ２０〜ノードＮ３０間、
ノードＮ０１〜ノードＮ１１間、ノードＮ１１〜ノード
Ｎ２１間、ノードＮ２１〜ノードＮ３１間も同様の形態
で結合される。

【０１１８】回路ブロックのアレイの両端部には第二の
接続手段６８にて結合するが、これらは端部の回路ブロ
ックとそれに隣接する回路ブロック間の結合を提供す
る。例えば、ノードＮ００から左方向に出た配線は、ノ
ードＮ００→ブロックＢＫ０の結合部Ｂ３→第二の接続
手段６８→ブロックＢＫ０の結合部Ｂ３→ノードＮ０１
という経路でノードＮ００〜ノードＮ０１間は結合され
る。ノードＮ３０〜ノードＮ３１間も同様の形態で結合
される。

【０１１９】以上のような構成で結合された回路ブロッ
クのアレイは、図４４のようにノードが結合されている
が、接続関係を変えずにこれを見やすく変形すると図４
５のようにリング（一次元トーラス）状に結合されてい
ることがわかる。

【０１２０】すべてのノード間リンクは物理的には第一
の接続手段６７または第二の接続手段６８の一本分の配
線により構成されており、ほぼ配線長は均一である。し
かもこれらの配線長はほぼ一つの回路ブロック分と比較
的短く、全体のアレイの個数には依存しない。このため
高周波信号の伝送時のタイミング的調整が容易になる。

【０１２１】しかも第一の接続手段６７や第二の接続手
段６８は従来のように必ずしもケーブルである必要はな
く、むしろ図３４に示すようなプリント基板６０にスタ
ック接続コネクタを付けたものの方が高密度な配線とノ
イズの影響が少ない高周波むけの配線という特質を両立
させることが可能になる。

【０１２２】もちろん本発明はケーブルを用いない場合
のみに適用できるものではなく、第一の接続手段６７や
第二の接続手段６８がケーブルであったとしても本発明
により図４４のように配置して接続したほうが、単純に
図４５のように配置して接続するより、ケーブル長が比
較的短い長さに揃えることができるので有効である。ま
た回路ブロックを増設する場合にも端部の第二の接続手
段６８を外し、そこに第一の接続手段６７を用いた構造
で回路ブロックを継ぎ足していき、その端部に第二の接
続手段６８を結合することで容易に可能となるので拡張
性に優れている。

【０１２３】なお本実施例のように一次元方向分の接続
においては、結合部Ａ３および結合部Ｂ３を図３７のよ
うにアングル型やカードエッジ型コネクタを使用するこ
とにより、モジュール間を直接結合部Ａ３および結合部
Ｂ３で結合することにより、第一の接続手段６７を簡素
化することも可能である。

【０１２４】図４６は本発明の第１３実施例にかかる電
子システム実装方式であり、ｍ＝ｎ＝２の場合、つまり
回路ブロックを二次元に配置した二次元トーラス結合の
実施例を示した図である。本実施例では一つの回路モジ
ュールは一つの回路ブロックに対応し、一つの回路ブロ
ックには四つのノードを搭載しているものを示すが、二
次元トーラス結合においては一つの回路ブロックに四つ
のノードが搭載されてさえいれば一つの回路モジュール
に複数の回路ブロックが配置されていても良い。

【０１２５】ノードとしては具体的には超並列計算機の
プロセシングエレメントなどの電子回路が対応し、ノー
ドの回路は全て同一でも良いし、異なる回路であっても
良い。図４７は本実施例で用いられる超並列計算機のプ
ロセシングエレメントの回路モジュールの物理的構成例
を示す図である。超並列計算機のプロセシングエレメン
トは、演算を担当するＣＰＵ、データやプログラムを記
憶するメモリ、他のプロセシングエレメントとの通信を
担当するルータＬＳＩなどから構成される。

【０１２６】回路モジュールの四辺の周辺部には他の回
路ブロックと接続するための結合部Ａ４、結合部Ｂ４、
結合部Ｃ４および結合部Ｄ４が設けられている。図４６
および図４７の上では一個の回路ブロック上の結合部Ａ
４、結合部Ｂ４、結合部Ｃ４および結合部Ｄ４は一つで
書かれてあるが、物理的には一つのコネクタなどで対応
しても良いし、二つ以上のコネクタで対応していても良
い。

【０１２７】さらに回路ブロック上には、そこに搭載さ
れている四つのノードから結合部Ａ４、結合部Ｂ４、結
合部Ｃ４および結合部Ｄ４に接続する配線を具備してい
る。回路ブロックは結合部Ａ４と結合部Ｂ４が近接した
上で結合部Ｃ４と結合部Ｄ４が近接するように規則正し
く並べられる。図４６の実施例ではノード数１６、回路
ブロック数４のものを示すがこれらの個数は一つの回路
ブロック上に四つのノードが並べられることを厳守した
上において任意の数に選択できる。ここで説明のため、
四個の回路ブロックを左上から回路ブロックＢＫ０と
し、下方向へ回路ブロックＢＫ３、回路ブロックＢＫ０
の一つ右方向へ回路ブロックＢＫ１、回路ブロックＢＫ
１の下方向へ回路ブロックＢＫ２と名づけ、十六個のノ
ードを回路ブロックＢＫ０の上からノードＮ００、ノー
ドＮ３０、ノードＮ０３およびノードＮ３３と名づけ、
回路ブロックＢＫ１の上からノードＮ１０、ノードＮ２
０、ノードＮ１３およびノードＮ２３と名づけ、回路ブ
ロックＢＫ２の上からノードＮ１１、ノードＮ２１、ノ
ードＮ１２およびノードＮ２２と名づけ、回路ブロック
ＢＫ３の上からノードＮ０１、ノードＮ３１、ノードＮ
０２およびノードＮ３２と名づける。

【０１２８】隣接する回路ブロックの結合部Ａ４と結合
部Ｂ４間は第一Ａの接続手段６９ａによって結合され、
結合部Ｃ４と結合部Ｄ４間は第一Ｂの接続手段６９ｂに
よって結合される。第一Ａの接続手段６９ａおよび第一
Ｂの接続手段６９ｂの実施例としては図３４に示したプ
リント基板６０を用いることができる。図３４の実施例
ではプリント基板６０の両端にスタック接続コネクタに
よる結合部用コネクタ６１ａと結合部用コネクタ６１ｂ
が取付けてあり、結合部用コネクタ６１ａが結合部Ａ４
用コネクタおよび結合部Ｃ４用コネクタに対応し、結合
部用コネクタ６１ｂが結合部Ｂ４用コネクタおよび結合
部Ｄ４用コネクタに対応し、結合部用コネクタ６１ａと
結合部用コネクタ６１ｂの間には配線が施してあること
により、第一Ａの接続手段６９ａおよび第一Ｂの接続手
段６９ｂがなされる。第一Ａの接続手段６９ａおよび第
一Ｂの接続手段６９ｂが回路モジュールと同様にプリン
ト基板６０によって構成されるならば内層にシールド層
を用いる事が可能となるので線路のインピーダンスが整
合させやすいうえに不要輻射ノイズおよび外来ノイズの
影響を抑えることが可能となる。

【０１２９】図４６においてノードＮ００から右方向に
出た配線は、ノードＮ００→ブロックＢＫ０の結合部Ａ
４（結合部用コネクタ６１ａ）→ブロックＢＫ０〜ブロ
ックＢＫ１間の第一Ａの接続手段６９ａ→ブロックＢＫ
１の結合部Ｂ４（結合部用コネクタ６１ｂ）→ノードＮ
１０という経路でノードＮ００〜ノードＮ１０間は結合
される。ノードＮ０１〜ノードＮ１１間、ノードＮ０２
〜ノードＮ１２間、ノードＮ０３〜ノードＮ１３間、ノ
ードＮ２０〜ノードＮ３０間、ノードＮ２１〜ノードＮ
３１間、ノードＮ２２〜ノードＮ３２間およびノードＮ
２３〜ノードＮ３３間も同様の形態で結合される。

【０１３０】図４６においてノードＮ００から下方向に
出た配線は、ノードＮ００→ブロックＢＫ０の結合部Ｃ
４（結合部用コネクタ６１ａ）→ブロックＢＫ０〜ブロ
ックＢ３間の第一Ｂの接続手段６９ｂ→ブロックＢＫ３
の結合部Ｄ４（結合部用コネクタ６１ｂ）→ノードＮ０
１という経路でノードＮ００〜ノードＮ０１は結合され
る。ノードＮ０３〜ノードＮ０２間、ノードＮ３０〜ノ
ードＮ３１間、ノードＮ３３〜ノードＮ３２間、ノード
Ｎ１０〜ノードＮ１１間、ノードＮ１３〜ノードＮ１２
間、ノードＮ２０〜ノードＮ２１間およびノードＮ２３
〜ノードＮ２２間も同様の形態で結合される。

【０１３１】回路ブロックのアレイの接合部Ａ４および
接合部Ｂ４の両端部は第二Ａの接続手段７０ａによって
結合し、接合部Ｃ４および接合部Ｄ４の両端部は第二Ｂ
の接続手段７０ｂによって接合する。これらは端部の回
路ブロックとそれに隣接する回路ブロック間の結合を提
供する。

【０１３２】図４６において、ノードＮ００から左方向
に出た配線は、ノードＮ００→ブロックＢＫ０の結合部
Ｂ４→第二Ａの接続手段７０ａ→ブロックＢＫ０の結合
部Ｂ４→ノードＮ３０という経路でノードＮ００〜ノー
ドＮ３０間は結合される（ｘ＝０）。ノードＮ０３〜ノ
ードＮ３３間（ｘ＝３）、ノードＮ０１〜ノードＮ３１
間（ｘ＝１）、ノードＮ０２〜ノードＮ３２間（ｘ＝
２）、ノードＮ１０〜ノードＮ２０間（ｘ＝０）、ノー
ドＮ１３〜ノードＮ２３間（ｘ＝３）、ノードＮ１１〜
ノードＮ２１間（ｘ＝１）およびノードＮ１２〜ノード
Ｎ２２間（ｘ＝２）も同様の形態で結合される。

【０１３３】図４６において、ノードＮ００から上方向
に出た配線は、ノードＮ００→ブロックＢＫ０の結合部
Ｄ４→第二Ｂの接続手段７０ｂ→ブロックＢＫ０の結合
部Ｄ４→ノードＮ０３という経路でノードＮ００〜ノー
ドＮ０３間（ｙ＝０）は結合される。ノードＮ３０〜ノ
ードＮ３３間（ｙ＝３）、ノードＮ１０〜ノードＮ１３
間（ｙ＝１）、ノードＮ２０〜ノードＮ２３間（ｙ＝
２）、ノードＮ０１〜ノードＮ０２間（ｙ＝０）、ノー
ドＮ３１〜ノードＮ３２間（ｙ＝３）、ノードＮ１１〜
ノードＮ１２間（ｙ＝１）およびノードＮ２１からノー
ドＮ２２間（ｙ＝２）も同様の形態で結合される。

【０１３４】以上のような構成で結合された回路ブロッ
クのアレイは、図４８のようにノードが結合されている
が、接続関係を変えずにこれを見やすく変形すると４９
のようにリング（二次元トーラス）状に結合されている
ことがわかる。

【０１３５】すべてのノード間リンクは物理的には一本
の第一Ａの接続手段６９ａ、第一Ｂの接続手段６９ｂ、
第二Ａの接続手段７０ａまたは第二Ｂの接続手段７０ｂ
の配線により構成されており、ほぼ配線長は均一であ
る。しかもこれらの四方向の全線長はほぼ回路ブロック
一つ分と比較的短く、全体のアレイの個数には依存しな
い。このため高周波信号の伝送時のタイミング的調整が
容易になる。

【０１３６】しかも第一Ａの接続手段６９ａ、第一Ｂの
接続手段６９ｂ、第二Ａの接続手段７０ａや第二Ｂの接
続手段７０ｂはケーブルである必要はなく、むしろ図３
４に示すようなプリント基板６０にスタック接続コネク
タを付けたものの方が、高密度な配線とノイズ影響の少
ない高周波むけの配線という特質を両立させることが可
能になる。

【０１３７】もちろん本発明はケーブルを用いない場合
のみに適用できるものではなく、第一Ａの接続手段６９
ａ、第一Ｂの接続手段６９ｂ、第二Ｂの接続手段７０ａ
および第二Ｂの接続手段７０ｂがケーブルであったとし
ても本発明により図４８のように配置して接続したほう
が、単純に図４９のように配置して接続するより、ケー
ブル長が比較的短い長さに揃えることができるので有効
である。

【０１３８】また回路ブロックを増設する場合にも端部
の第二Ａの接続手段７０ａまたは第二Ｂの接続手段７０
ｂを外し、そこに第一Ａの接続手段６９ａまたは第一Ｂ
の接続手段６９ｂを用いた構造で回路ブロックを継ぎ足
し、その端部に第二Ａの接続手段７０ａまたは第二Ｂの
接続手段７０ｂを結合することで容易に増設が可能とな
るので拡張性に優れている。

【０１３９】ここで図４６の実施例における第一Ａの接
続手段６９ａと第一Ｂの接続手段６９ｂは説明のために
異なった手段として取り扱ったが実際は全く同じ手段
（同じ物）で対応する事が可能であり、同様に、第二Ａ
の接続手段７０ａと第二Ｂの接続手段７０ｂも説明のた
めに異なった手段として取り扱ったが実際には全く同じ
手段（同じ物）で対応する事が可能となる。

【０１４０】また、第１３実施例をｎ次元方向に拡張し
た第１４実施例として、三次元トーラス結合やｎ次元ト
ーラス結合（ｎは任意の自然数）がある。三次元トーラ
ス結合は図４２や図４６で示す実施例の結合における回
路モジュールを一次元（すなわちｍ＝１）で配置した上
で一つの回路モジュール内に二次元分の回路モジュール
を搭載する手法、回路モジュールを二次元（すなわちｍ
＝２）に配置した上で一つの回路モジュール内に一次元
分の回路モジュールを搭載する手法や回路モジュールを
三次元（すなわちｍ＝３）に配置した上で一つの回路モ
ジュールに一次元分に満たない回路ブロックを搭載する
手法によって実現される。

【０１４１】ｎ次元についても同様に回路モジュールを
一次元で配置した上で一つの回路モジュール内に（ｎ−
１）次元に相当する回路ブロックを搭載する手法、回路
モジュールを二次元に配置した上で一つの回路モジュー
ル上に（ｎ−２）次元に相当する回路ブロックを搭載す
る手法や、回路モジュールを三次元に配置した上で一つ
の回路モジュール上に（ｎ−３）次元に相当する回路ブ
ロックを搭載する手法を用いる事で実現される。

【０１４２】また、回路モジュールの大きさが制限を受
けない範囲では一つの回路モジュール上にｎ次元分の回
路ブロックを搭載しても良い。一般的にｎ次元トーラス
結合を構成するめにｎ次元分の回路ブロックを配置した
場合の、回路ブロック当たりのノード数は二のｎ乗個と
なる。

【０１４３】図５０は本発明の第１４実施例にかかる電
子システム実装方式を示した図である。本実施例は主基
板の法線方向に一定間隔で平行に並べられた６枚の主基
板８０Ａ，８０Ｂ，８０Ｃ，８０Ｄ，８０Ｅ，８０Ｆが
４枚の垂直接続基板８３Ａ，８３Ｂ，８３Ｃ，８３Ｄお
よび２枚の垂直短絡基板８４Ａ，８４Ｂによって接続さ
れており、また、主基板間に４本ずつの電源供給兼用金
属スペーサ８２を用いて主基板８０への電源供給と物理
的な固定が行なわれる。尚、電源供給兼用金属スペーサ
８２の形状は図２５に示すように８角柱であってもよく
円柱であってもよく、要するに柱状であれば良い。この
とき通常、８角柱等の角柱のほうが作業がしやすい。ま
た、本実施例では一枚以上の主基板８０を間に介在させ
て隣り合う主基板８０の垂直接続を行う基板を垂直接続
基板８３とし、直ぐ隣り合う主基板８０の垂直接続を行
う基板を垂直短絡基板８４とする。したがって、後述す
る図５４に示すように任意の主基板８０との接続を行う
ことが出来、トーラス網の構成が容易となる。

【０１４４】図５１に本実施例に用いられる主基板８０
の構成を示す。本実施例の主基板８０は具体的には超並
列計算機のプロセッシングエレメントを想定している
が、主基板８０の電子回路は他の電子回路であってもよ
い。超並列計算機のプロセッシングエレメントは、演算
を担当するＣＰＵやデータやプログラムを記憶するメモ
リ及び他のプロセッシングエレメントとの通信の処理を
行うルータが具備され、主基板８０にはプロセッシング
エレメントの他に主基板８０に電源を供給する為の電源
パッド８１及び主基板８０の表面と裏面に垂直接続基板
８３または垂直短絡基板８４と接続されるライトアング
ルタイプのコネクタ８５が主基板８０の縁に具備され
る。

【０１４５】図５２は本実施例で用いられる垂直接続基
板８３の構成を示し、図５３は垂直短絡基板８４の構成
を示す。垂直接続基板８３及び垂直短絡基板８４はフレ
キシブル基板やプラスチック基板の様な柔軟性を持つ基
板で作られており、図中の位置に主基板の表面及び裏面
のコネクタと接続されるソケットタイプのコネクタ８６
が具備されている。垂直接続基板８３及び垂直短絡基板
８４に柔軟性を持たせ、実装の際に垂直接続基板８３及
び垂直短絡基板８４を若干たわませることにより、平行
に並べられた主基板間の位置ずれ等の実装誤差を吸収す
ることができる。また、垂直接続基板８３は図中の破線
個所で谷折りに曲げられる。

【０１４６】また、水平方向に対して接続しない場合に
はあえて基板を折り曲げる必要はなく、本実施例で折り
曲げられている個所を基板の中心に向けるだけでよい
が、第６実施例の様に三次元トーラス網のシステムを組
み立てる場合は水平方向の接続が必要不可欠となる。図
５０に示す様に、水平方向の接続は第６実施例と同様に
主基板８０の辺の真中付近の任意の位置で行なわれる。
この水平方向の接続はライトアングルのコネクタ４５に
接続される水平接続基板４４を用いて行われる。従っ
て、垂直接続基板８３を折り曲げることにより、この水
平接続基板４４との干渉を容易に避けることが出来、設
計の自由度を増すことが出来る。

【０１４７】さらに、このとき主基板８０の周辺のうち
垂直接続に使用できる個所は主に角であるので垂直接続
基板８３を折り曲げることにより、折り曲げない時に比
べて主基板８０の１辺の長さを短くすることができ、全
体としての外径寸法も小さくできる。

【０１４８】図５０で示される電子システムの組み立て
には、第１の主基板８０Ａの裏面のコネクタ８５Ｒに垂
直接続基板８３Ａの片方のコネクタ８６Ｒを接続し、第
１の主基板８０Ａの表面のコネクタ８５Ｓに垂直短絡基
板８４Ａの片方のコネクタ８６を接続する。次に第２の
主基板８０Ｂの裏面のコネクタ８５Ｒに垂直接続基板８
３Ｂの片方のコネクタ８６Ｒを接続してから、第１の主
基板８０Ａと第２の主基板８０Ｂとを電源パッド８１と
電源供給兼用金属製スペーサ８２とを用いて物理的に接
続、固定し且つ電気的に接続して電源供給も行うように
する。次に、第１の主基板８０Ａの表面のコネクタ８５
Ｓに接続されている垂直短絡基板８４Ａの残りのもう片
方のコネクタ８６を第２の主基板８０Ｂの表面のコネク
タ８５Ｓに接続する。

【０１４９】第３の主基板８０Ｃを接続する時は、第３
の主基板８０Ｃの裏面のコネクタ８５Ｒに垂直接続基板
８３Ｃの片方のコネクタ８６Ｒを接続してから、第２の
主基板８０Ｂと第３の主基板８０Ｃとを電源パッド８１
と電源供給兼用金属製スペーサ８２とを用いて物理的に
接続、固定し且つ電気的に接続して電源供給も行うよう
にする。次に、第１の主基板８０Ａの裏面のコネクタ８
５Ｒに接続されている垂直接続基板８３Ａの残りのもう
片方のコネクタ８６Ｓを第３の主基板８０Ｃの表面のコ
ネクタ８５Ｓと接続する。

【０１５０】以下同様に主基板８０を接続する時は、主
基板８０の裏面のコネクタ８５Ｒに新しい垂直接続基板
８３の片方のコネクタ８６を接続し、隣接する上下の主
基板間を主基板８０上の電源パッド８１を用いて電源供
給兼用金属製スペーサ８２により物理的に接続、固定す
ると共に主基板８０への電源を確保し、一つ飛んで下の
主基板８０の裏面のコネクタ８５Ｒに接続されている垂
直接続基板８３の残りのもう片方のコネクタ８６を主基
板８０の表面に接続していく事によりシステムを構築す
ることができる。

【０１５１】但し、最後の２枚の主基板８０に関しては
垂直接続基板８３の代わりに垂直短絡基板８４を用いて
隣接する主基板８０を接続しなければならない。例え
ば、図５０の場合、第５の主基板８０Ｅを実装する時、
第５の主基板８０Ｅの裏面のコネクタ８５Ｒに垂直短絡
基板８４Ｂの片方のコネクタ８６を接続し、電源供給兼
用金属製スペーサ８２を用いて第４の主基板８０Ｄと第
５の主基板８０Ｅとを物理的に固定すると共に主基板８
０への電源を接続する。また、第５の主基板８０Ｅの裏
面のコネクタ８５Ｒに第３の主基板８０Ｃの裏面のコネ
クタ８５Ｒに接続されている垂直接続基板８３Ｃの残り
の片方のコネクタ８６Ｓを接続する。最後の第６の主基
板８０Ｆを接続する時は、始めに電源供給兼用金属製ス
ペーサ８２を用いて第５の主基板８０Ｅと第６の主基板
８０Ｆとを物理的及び電気的に固定し、第５の主基板８
０Ｅの表面のコネクタ８５Ｓに接続されている垂直短絡
基板８４Ｂの残りのコネクタ８６を接続し、第６の主基
板８０Ｆの表面のコネクタ８５Ｓに第４の主基板８０Ｄ
の裏面のコネクタ８５Ｒに接続されている垂直接続基板
８３Ｄの残りのコネクタ８６Ｓを接続することにより実
施される。

【０１５２】図５４は図５０で示された電子システムの
主基板間の接続関係を示した図で、第１の主基板８０
Ａ、第３の主基板８０Ｃ、第５の主基板８０Ｅ、第６の
主基板８０Ｆ、第４の主基板８０Ｄ、第２の主基板８０
Ｂの順でトーラス網として接続されていることを示して
いる。

【０１５３】本実施例において接続される主基板８０を
増設する場合、垂直短絡基板８４Ｂを外し、代わりに垂
直接続基板８３を接続し、主基板８０を垂直接続基板８
３を用いて一つ飛びに接続していき、最後の２枚の主基
板８０まで接続したら垂直接続基板８３の代わりに垂直
短絡基板８４を用いて最後の隣接する２枚の主基板間を
接続することにより主基板のトーラス網が完成する。こ
のように本実施例は主基板８０を任意の大きさのトーラ
ス網で接続することが可能である。また、コネクタ等の
実装精度による誤差は柔軟性をもつ垂直接続基板及び垂
直短絡基板が吸収するので大規模なシステムにおいても
問題なく実装できる。

【０１５４】

【発明の効果】以上説明したように、本願第１、第２の
発明によれば三次元方向への柔軟な拡張性を実現し、大
規模な電子機器の部品間を従来の方式に比較して飛躍的
に多数の配線で結合することを可能にする。これを用い
てモジュール間配線をふんだんに使うことによって、プ
ロセッサ間通信能力の高い三次元メッシュ結合などの結
合網を持つ超並列計算機などを容易に実装することがで
きる。また本発明によれば、効率的な冷却、電源供給を
妨げない。さらに、配線がコネクタおよびプリント基板
によって実装されているので、ケーブルや異方性導電ゴ
ムによる圧着などに比べ高周波かつ信頼性の高い接続を
実現できる。

【０１５５】また、第３、第４の発明では、ノードの結
合形態にリング状構造を有するシステム（ｎ次元トーラ
ス結合）で構成される大規模な並列計算機を実装する時
において、長距離の配線が排除され、システム全体の性
能を下げる事のない高速で転送幅が広くノイズの影響を
受けにくいリンクの構築が容易に行える。さらにシステ
ムのモジュール化による拡張の容易性を提供すると共
に、回路モジュールの立体的（三次元）的な配置が可能
となるのでコンパクトなサイズで超並列計算機の構築が
可能になるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例にかかる基板実装方式が適
用された基板を示す構成図である。

【図２】基板を水平方向に接続する際の例を示す説明図
である。

【図３】第１実施例に使用される主基板の構成例を示す
図である。

【図４】水平接続基板の構成例を示す図である。

【図５】突起部をもつ電源供給バーを示す図である。

【図６】突起部をもたない電源供給バーを示す図であ
る。

【図７】支柱に電源供給バーを接続した状態を示す図で
ある。

【図８】二枚主基板を水平接続基板にて接続する状態を
示す説明図である。

【図９】電源供給バーを水平方向に配置したときの作業
者の手の届かない領域を示す説明図である。

【図１０】電源供給バーを垂直方向に配置したときの状
態を示す図である。

【図１１】二次元メッシュ結合される超並列計算機を示
す説明図である。

【図１２】水平接続基板コネクタを四方向に設けた主基
板の構成図である。

【図１３】主基板の裏面を示す図である。

【図１４】垂直接続基板の構成図である。

【図１５】垂直接続基板と垂直接続コネクタとの接続の
様子を示す説明図である。

【図１６】二層以降の電源供給バーを示す説明図であ
る。

【図１７】本発明の第４実施例にかかる構成図である。

【図１８】第４実施例の変形例を示す構成図である。

【図１９】第４実施例の変形例を示す構成図である。

【図２０】本発明の第５実施例を示す構成図である。

【図２１】本発明の第６実施例を示す構成図である。

【図２２】第６実施例にかかる主基板の構成例を示す図
である。

【図２３】水平接続基板の構成例を示す図である。

【図２４】垂直接続基板の構成例を示す図である。

【図２５】電源供給兼用金属製スペーサを示す図であ
る。

【図２６】主基板と垂直接続基板との接続の様子を示す
図である。

【図２７】リジットフレキシブル基板を用いて水平接続
基板を構成した際の説明図である。

【図２８】プラスチック基板を用いて水平接続基板を構
成した際の説明図である。

【図２９】リジットフレキシブル基板を用いて垂直接続
基板を構成した際の説明図である。

【図３０】プラスチック基板を用いて垂直接続基板を構
成した際の説明図である。

【図３１】主基板と垂直接続基板との接続状態を示す説
明図である。

【図３２】本発明の第９実施例にかかる電子システム実
装方式が適用されたシステムの構成図である。

【図３３】第９実施例にかかる回路モジュールを示す構
成図である。

【図３４】第一の接続基板を示す構成図である。

【図３５】第９実施例にかかるノード間接続の物理的な
リンク接続を示す図である。

【図３６】第９実施例にかかるノード間接続の論理的な
リンク接続を示す図である。

【図３７】アングル型コネクタにて基板間を接続する様
子を示す説明図である。

【図３８】本発明の第１０実施例を示す構成図である。

【図３９】第１０実施例にかかる回路モジュールを示す
構成図である。

【図４０】第１０実施例にかかるノード間接続の物理的
なリンク接続を示す図である。

【図４１】第１０実施例にかかるノード間接続の論理的
なリンク接続を示す図である。

【図４２】本発明の第１２実施例を示す構成図である。

【図４３】第１２実施例にかかる回路モジュールを示す
構成図である。

【図４４】第１２実施例にかかるノード間接続の物理的
なリンク接続を示す図である。

【図４５】第１２実施例にかかるノード間接続の論理的
なリンク接続を示す図である。

【図４６】本発明の第１３実施例を示す構成図である。

【図４７】第１３実施例にかかる回路モジュールを示す
構成図である。

【図４８】第１３実施例にかかるノード間接続の物理的
なリンク接続を示す図である。

【図４９】第１３実施例にかかるノード間接続の論理的
なリンク接続を示す図である。

【図５０】本発明の第１４実施例にかかる電子システム
の実装図である。

【図５１】第１４実施例にかかる主基板の構成例を示す
図である。

【図５２】第１４実施例にかかる垂直接続基板の構成例
を示す図である。

【図５３】第１４実施例にかかる垂直短絡基板の構成例
を示す図である。

【図５４】第１４実施例にかかる電子システムの実装図
の論理的な接続を示す図である。

【符号の説明】

１電源供給バー２垂直接続用コネクタ３水平接続用コネクタ４水平接続基板５主基板７垂直接続基板１６突起部１７主基板側コネクタ１８水平基板側コネクタ２３通信路２４プロセシングエレメント２５アングルタイプコネクタ２６冷却ファン２８絶縁性一次冷却液２９分配管３０循環ポンプ３１冷却フィン３２熱交換器３３二次冷却水注水口３４二次冷却水排水口３５金属ハット３６冷却水パイプ３７冷却水パイプ圧着溝４０ピストン４１チップ圧着面４３垂直接続基板４４水平接続基板４５ライトアングルコネクタ４６ソケットコネクタ４９リジット部５０フレキシブル部５１補強板５２プラスチック基板５３回路ブロック５４第一の接続手段５５第二の接続手段６４リンク６７第一の接続手段６８第二の接続手段６９第一の接続手段７０第二の接続手段７１子基板８０主基板８１電源パッド８２電源供給兼用金属スペーサ８３垂直接続基板８４垂直短絡基板８５コネクタ８６コネクタ

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｒ 23/68 ３０３Ｈ 6901−5Ｅ 7165−5ＢＧ０６Ｆ 1/00 ３６０Ｃ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】主基板を水平方向に複数枚並設して所定
サイズの基板を作成する基板実装方式であって、前記主基板面上の周辺部に、該主基板面の垂直方向に着
脱可能な第１のコネクタを設け、前記第１のコネクタと
嵌合し得る第２のコネクタを面上周辺に有する水平方向
接続基板を用いて隣接し合う主基板間を接続し、前記所
定サイズの基板を作成することを特徴とする基板実装方
式。
【請求項２】請求項１記載の基板実装方式において、
前記各主基板の表面及び裏面に第３のコネクタを設け、
該主基板の法線方向に複数の主基板を所定間隔で平行配
置し、前記平行配置された各主基板は、前記第３のコネ
クタと嵌合し得る第４のコネクタを面上周辺に有する垂
直方向接続基板を用いて接続されることを特徴とする基
板実装方式。
【請求項３】ノードを有する複数の回路ブロックをｎ
次元方向（ｎ≦３）にトーラス結合して構成される回路
モジュールを実装する電子システム実装方式において、
前記回路ブロックは一つの次元方向毎に、ノードの両端と接続される端子Ｔ１，Ｔ２と、該端子Ｔ
１，Ｔ２間と平行して配設された短絡線の端子Ｔ３，Ｔ
４とを有し、端部に位置しない回路ブロックの端子Ｔ１，Ｔ３は一方
に隣接する回路ブロックの端子Ｔ４，Ｔ２とそれぞれ接
続されるとともに、端子Ｔ２，Ｔ４は他方に隣接する回
路ブロックの端子Ｔ３，Ｔ１とそれぞれ接続され、端部に位置する回路ブロックは、隣接する回路ブロック
が存在しない方の端子Ｔ１，Ｔ３又はＴ２，Ｔ４を短絡
することを特徴とする電子システム実装方式。
【請求項４】２ⁿ個（ｎは次元数）のノードを有する
回路ブロックをｎ次元方向（ｎ≦３）にトーラス結合し
て構成される回路モジュールを実装する電子システム実
装方式において、前記回路ブロックは一つの次元方向毎に各ノードのノー
ド間接続用端子を有し、端部に位置しない回路ブロックのノード間接続用端子は
それぞれ隣接する回路ブロックのノード間接続用端子の
一つと接続され、端部に位置する回路ブロックは隣接する回路ブロックの
存在しない方のノード間接続用端子のトーラスを形成す
るものどうしを短絡することを特徴とする電子システム
実装方式。