JPS59148B2 - 電子機器のスタック実装構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電子機器、殊に大型電子計算機の実装構造に関
し、特に実装ユニットの位置決めのための構造に係るも
のである。

電子計算機は近年ますます大型高性能化が進んでおり、
その構成素子もＬＳＩから超ＬＳＩへと高密度化してき
ている。

このため実装ユニットであるプリント基板（以下、これ
を「ドータボード」と称する）の相互間接続本数が飛躍
的に増加し、従来のようにドータボードの一辺だけに接
続端子を設ける実装構造では相互接続端子数が不足する
ことになる。一方、電子計算機が高速化するにつれて、
それの処理能力を決定する伝搬遅延時間（素子のスイッ
チング時間＋相互接続線長にもとづく遅延時間）におい
て相互接続線長にもとづく遅延時間の占める割合が非常
に大きくなつてきた。これらの問題を解決するために次
のようなスタック実装構造が既に本出願人により提案さ
れている。これは回路素子を搭載したドータボードの少
なくとも挿入方向と平行な２辺に接続端子を具備させ、
該ドータボードの接続端子と対応するコネクタを有する
マザーボードを支持機枠の少なくともドータボード挿入
方向と平行な２面に配設し、該マザーボードに対しドー
タボードを挿入接続して複数のドータボードをドータボ
ード面の垂直方向へ実装するようにしたものであり、各
ドータボードにおける接続端子数の増加ならびに相互接
続線長の短縮によつて高密度化および高速化を実現した
すぐれた実装構造である。しかるにこのスタック実装構
造においては、従来のドータボード挿入時に同時に結合
がなされるプラグイン型コネクタとは異なり、ドータボ
ード挿入後に結合がなされるいわゆるゼロ・インサーシ
ヨン・フォース型コネクタを使用するのが普通である。

この場合にドータボードの端子がマザーボードの対応コ
ネクタと正確に結合し得るためにはドータボード挿入時
にマザーボードに対し正しく位置決めされることが必要
である。このため従来は電子機器の組立に際してマザー
ボード相互間の相対取付精度を非常に厳しく押えなけれ
ばならず、組立が容易でなかつた。従つて本発明はかか
る問題を解消すること、具体的にはマザーボードの相対
取付精度をそれほど厳しくせずともドータボードをマザ
ーボードに対し良好に位置決め可能な構造を提供するこ
とを目的とする。

本発明はこの目的を実現するために、前述したようなス
タツク構造においてドータボードの挿入方向（Ｘ方向）
の位置決めのための２組のガイドと、ドータボードの挿
入方向と直角な方向（Ｙ方向）の位置決めのための１組
のガイドとを設けてドータ挿入時にこれらのガイドによ
つてマザーボードに対する位置決め力相動的かつ良好に
なされるようにしたものである。

Ｘ方向位置決め用ガイドはドータボードおよびマザーポ
ードに分けて設けた相互に当接可能なガイド部材から構
成され、またＹ方向位置決め用ガイドはドータボードお
よびマザーボードに分けて設けた相互に嵌合可能なガイ
ド部材から構成される。以下、本発明につき添付図面を
参照し実施例にもとづいて詳述する。

第１図は本発明によるスタツク実装構造の一実施例を示
す斜視図であり、また第２図はその平面図である。これ
らの図において符号Ａはドータボードを示し、また符号
Ｂｌ，Ｂ２，Ｂ３はマザーボードを示す。ドータボード
Ａはほぼ正方形の多層プリント配線板に多数のＬＳＩ素
子（図示せず）等を搭載したものであり、複数のドータ
ボードＡが図示の如くマザーボードＢ１〜Ｂ３に対し矢
印Ｘ方向に挿入されて互にドータポード面の垂直方向（
図では上下方向）へ実装される。マザーボードＢ１〜Ｂ
３もまた多層プリント配線板であり、それぞれドータボ
ードＡの挿入方向（Ｘ方向）へ見て右面、奥面、左面に
配置され、支柱ＦにねじＷで固定してある。マザーボー
ドＢ１〜Ｂ３は外部からドータボードＡへの電源供給や
信号入力およびドータボード相互間接続のためのもので
ある。すなわち、ドータボードＡにはそれの挿入方向（
Ｘ方向）へ見て右辺、奥辺、左辺においてそれぞれ複数
のパツド（接続端子）Ｐｌ，Ｐ２，Ｐ３を設けてあり、
一方、マザーボードＢ１〜Ｂ３にはいわゆるゼロ・イン
サーシヨン・フオース・コネクタまたはフレキシブル・
コネクタなどのコネクタＣｌ，Ｃ２，Ｃ３をドータボー
ドのパツドＰ１〜Ｐ３にそれぞれ対応させて設けてあり
、ドータボードＡを矢印Ｘ方向へ挿入してマザーボード
Ｂ１〜Ｂ３に対し第２図に示す如く所定のアライメント
位置にセツトすることによりパツドＰ１〜Ｐ３がコネタ
タＣ１〜Ｃ３に結合され、この結果ドータボードＡはマ
ザーボードＢ１〜Ｂ３を介し相互接続されると共に外部
電源等に接続される。尚、図示例では外部電源は支柱Ｆ
を介してマザーボードＢ１〜Ｂ３に供給するようにして
ある。また実際には冷却手段が設備されるがこれは本発
明と特に関係がないので図示および説明を省略する。さ
て、上述したようにドータボードＡをマザーボードＢ１
〜Ｂ３に接続するためにはパツドＰ１〜Ｐ３をそれぞれ
コネクタＣ１〜Ｃ３に整合させてやる必要があり、本発
明はそのための位置決め構造を提供するものである。

本発明の位置決め構造は概略的には、ドータボードＡの
挿入方向（Ｘ方向）の位置決めのための２組の当接型ガ
イドと、ドータボードＡの挿入方向と直角な方向（Ｙ方
向）の位置決めのための１組の嵌合型ガイドを設けたも
のである。すなわち、第１図および第２図に示すように
、ドータボードＡには挿入方向Ｘへ見て手前側の左右隅
部にそれぞれストツパ・プロツクＳＢｌ，ＳＢ２を設け
、一方、これに対応させて左右面のマザーボードＢｌ，
Ｂ３にそれぞれストツパ・ピンＳＰｌ，ＳＰ２を設けて
ある。このうちストツパ・プロツクＳＢｌとストツパ・
ピンＳＰｌとが１組の当接型ガイドを構成し、それらの
相互当接面はそれぞれパツドＰ１およびコネクタＣ１か
ら或る一定の等しい距離ａを隔てた位置にある。従つて
ストツパ・プロツクＳＢｌとストツパＳＰｌの当接によ
つてパツドＰ１とコネクタＣ１とのピツチ方向（Ｘ方向
）の位置決めがなされる。またストツパ・プロツクＳＢ
２とストツパ・ピンＳＰ２とがもう１組の当接型ガイド
を構成し、それらの相互当接面はそれぞれパツドＰ３お
よびコネクタＣ３から成る一定の等しい距離ｂを隔てた
位置にある。従つてストツパ・プロツクＳＢ２とストツ
パピンＳＰ２の当接によつてパツドＰ３とコネクタＣ３
とのピツチ方向（Ｘ方向）の位置決めがなされる。尚、
上述した距離ａおよびｂについてはａ＝ｂまたはａ＼ｂ
のいずれとしても良０）。更に、ドータボードＡには挿
入方向Ｘへ見て奥側右隅部にガイド・プロツクＧＢを設
け、一方、これに対応させて奥面のマザーボードＢ２に
ガイド・ピンＧＰを設けてある。これらのガイド・プロ
ツクＧＢおよびガイド・ピンＧＰは後者が前者のガイド
溝（または穴）Ｇに嵌合可能であり、互に嵌合型ガイド
を構成する。ガイド・プロツクＧＢおよびガイド・ピン
ＧＰの中心線はそれぞれパツドＰ２およびコネクタＣ２
から或る一定の等しい距離ｄを隔てた位置にあり、従つ
て両者の嵌合によつてパツトＰ２とコネクタＣ２とのピ
ツチ方向（Ｙ方向）の位置決めがなされる。以上のよう
な位置決め構造によれば、第２図に点線で示すようにド
ータボードＡをマザーボードＢ１〜Ｂ３に対し矢印Ｘ方
向へ挿入した場合、第１組の当接型ガイド（ＳＢｌ，Ｓ
Ｐｌ）によつてパツドＰ１とコネクタＣ１とのピツチ方
向（Ｘ方向）の位置決めがなされ、また第２組の当接型
ガイド（ＳＢ２，ＳＰ２）によつてパツドＰ３とコネク
タＣ３とのピツチ方向（Ｘ方向）の位置決めがなされ、
更に嵌合型ガイド（ＧＢ，ＧＰ）によつてパツドＰ２と
コネクタＧ２ととのピツチ方向（Ｙ方向）の位置決めが
なされ、この結果パツドＰ１〜Ｐ３とコネクタＣ１〜Ｃ
３との良好な整合が得られ、ドータボードＡとマザーボ
ードＢ１〜Ｂ３との確実な接続が可能となる。

以上の本発明による位置決め構造の重要な機能は、３面
のマザーボードＢ１〜Ｂ３の相対取付位置に多少のずれ
があつても上記のようなパツドとコネクタとの整合を良
好になし得ることである。

かかる機能につき第３図を参照して説明する。第３図ａ
に示すようにドータボードＡを矢印Ｘ方向へ挿入すると
、まず最初に嵌合型ガイド（（８，ＧＰ）が嵌合して前
述したようにパツドＰ２とコネクタＣ２とのピツチ方向
（Ｙ方向）の位置決めがなされる。この時点では２組の
当接ガイド（ＳＢｌとＳＰｌ，ＳＢ２とＳＰ２）はまた
当接していない。従つてドータボードＡを更に挿入した
場合、仮に第２図ｂに示す如く右側のマザーボードＢ１
が左面のマザーボードＢ３に対し挿入方向手前へ距離ｗ
だけずれているとすると、第１組の当接型ガイド（ＳＢ
ｌ，ＳＰｌ）が当接して前述したようにパツドＰ１とコ
ネクタＣ１とのピツチ方向（Ｘ方向）の位置決めがなさ
れる。しかしこの状態では第２組の当接型ガイド（ＳＢ
２，ＳＰ２）は当接していない。そこでドータボードＡ
をなお更に矢印Ｘ方向へ押してやると、第３図ｃに示す
ようにドータボードＡは嵌合型ガイド（ＧＢ，ＧＰ）お
よび第１組の当接型ガイド（ＳＢｌ，ＳＰｌ）がそれぞ
れ嵌合および当接したままの状態で矢印Ｚ方向へ回動し
、これにより第２組の当接型ガイド（ＳＢ２，ＳＰ２）
が当接して前述したようにパツドＰ３とコネクタＣ２と
のピツチ方向（Ｘ方向）の位置決めがなされ、これによ
りパツドＰ１〜Ｐ３とコネクタＣ１〜Ｃ３の整合が得ら
れる。しかるに、上記の場合においてマザーボードＢｌ
，Ｂ３の位置ずれｗにもとづくドータボードＡの回動は
パツドＰ１〜Ｐ３とコネクタＣ１〜Ｃ３の整合を乱すこ
とになる。

しかしこの問題は以下に説明するような対策によつて容
易に解決することが可能である。ドータボードＡの回動
による整合のずれを例えばパツドＰ１のうちの最も手前
側のパツドＰＸ（第２図参照）について考察してみると
、その様子は第４図の如く表わされる。図において実線
位置は標準位置を示し、点線が回動位置を示す。また符
号ｍは回動中心点である嵌合型ガイド（ＧＢ，ＧＰ）と
パツドＰＸとの距離を示し、更に符号θは嵌合型ガイド
を中心とするドータボードＡの回動角（すなわちコネク
タＣＸに対するパツドＰＸのずれ角）を示す。ドータボ
ードＡを回転（点線Ｘで示す）させたときのパツドＰマ
のピツチ方向のずれをｐ、また長手方向のずれをｑとす
るとは、それは以下の如く表わされる。ここで第２図お
よび第３図に示すようにドータボードＡのストツパ・プ
ロツクＳＢｌおよびＳＢ２の間隔をｌとすると、マザー
ボードＢｌ，Ｂ３の位置ずれｗにもとづくドータボード
Ａの回動角θは次式で表わされる。しかるにｌ＞＞ｗで
あるからＣＯＳＯ！＝−１となり、従つてｐ＝０となつ
てピツチ方向の整合ずれは実質上無視できる。

このことはまたパツドピツチの微小化によるパツドの高
密度化を損なわない。一方、Ｓｌｎθ二ｗ／ｌであるか
らｑ＝ｗ−ｍ／ｌとなる。ｍ−！と考えればｑ−ｗであ
る。このパツド長手方向のずれｑを補償するためにはパ
ツドＰｘの長さＬを２ｗより大きくすれば良い。パツド
の長さを大きくすることはパツドの高密度化にそれほど
支障がなく、容易に実現可能である。このようにパツド
の長さを大きくするという簡単な対策により、前述のド
ータボードＡの回動に伴う整合ずれの問題を容易に解決
できる。以上のように本発明の位置合せ構造によれば、
マザーボードの相対取付位置に多少のずれがあつてもド
ータボードのパツドを個々にマザーボードのコネクタに
良好に整合させることができ、従つてマザーボードの相
対取付精度をそれほど厳しくする必要がなくなるので電
子機器の組立が飛躍的に容易となり、しかもドータボー
ドとマザーボードとの良好な位置決めによつて常に両者
の確実な接続が可能である。

尚、実施例においてはマザーボードを３面（Ｂ１〜Ｂ３
）に設けてあるが、本発明はマザーボードをドータボー
ド挿入方向に関し左右の対向２面（Ｂｌ，Ｂ３）にだけ
設けた構造にも同様に適用可能である。

この場合、図示例において奥面のマザーボードＢ２に設
けていたガイド・ピンＧＢは適当な支持具を用いて左右
いずれかのマザーボードに固定すれば良い。また、図示
例ではプロツク状のガイド部材ＳＢｌ，ＳＢ２，ＧＢを
ドータボード側に配し、ピン状のガイド部材ＳＰｌ，Ｓ
Ｐ２，ＧＰをマザーボード側に配してあるが、いずれを
どちら側に配するかは任意である。

またこれらガイド部材の形状、材質等もかなり自由に適
宜選択可能である。更に、図示例はマザーボードＡの接
続端子がパツドであるいわゆるエツヂ・タイプ・コネク
タの場合であるが、本発明はいわゆるツ一・ピース・タ
イプ・コネクタを用いた場合にも同様に適用可能である
。この場合、前述したドータボードの回動による整合ず
れを補償するには、同様にコネクタの端子長さをマザー
ボードの相対位置ずれｗの２倍以上としておけば良い。
このように本発明は電子機器のスタツク実装構造におけ
るすぐれた位置決め構造を提供するものであり、その技
術的および経済的効果は非常に大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるスタツク実装構造の一実施例を示
す斜視図、第２図は第１図の実施例におけるドータボー
ドおよびマザーボードを挿入前（実線）および挿入後（
点線）の状態にて示す平面図。 第３図はドータボードのマザーボードへの挿入接続をス
テツプごとに示す略示平面図、第４図はドータボードの
回動によるパツドとコネクタとの整合ずれの様子を示す
説明図である。図において、Ａはドータボード、Ｂｌ，
Ｂ２，Ｂ３はマザーボード、Ｃｌ，Ｃ２，Ｃ３はコネク
タ、Ｐｌ，Ｐ２，Ｐ３はパツド、ＳＢｌ，ＳＢ２はスト
ツパ・プロツク、ＳＰｌ，ＳＰ２はストツパ・ピン、Ｇ
Ｂはガイド・ピン、ＧＰはガイド・ピン、Ｘはドータボ
ードの挿入方向を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 回路素子を搭載したドータボードの少なくとも挿入
   方向（Ｘ方向）と平行な２辺に接続端子を具備させ、該
   ドータボードの接続端子と対応するコネクタを有するマ
   ザーボードを支持機枠の少なくともドータボード挿入方
   向（Ｘ方向）と平行な２面に配設し、該マザーボードに
   対しドータボードを挿入接続して複数のドータボードを
   ドータボード面の垂直方向へ実装するようにした電子機
   器のスタック実装構造において、前記ドータボードの挿
   入方向（Ｘ方向）の位置決めのための２組のガイドを構
   成する相互に当接可能なガイド部材をそれぞれドータボ
   ードおよびマザーボードに分けて配設し、またドータボ
   ードの挿入方向と直角な方向（Ｙ）の位置決めのための
   １組のガイドを構成する相互に嵌合可能なガイド部材を
   それぞれドータボードおよびマザーボードに分けて配設
   したことを特徴とする電子機器のスタック実装構造。