特開 2022-172590 バックボードモジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022172590

(43)【公開日】2022-11-17

(54)【発明の名称】バックボードモジュール

(51)【国際特許分類】

   H05K 7/14 20060101AFI20221110BHJP

   H05K 1/14 20060101ALI20221110BHJP

【ＦＩ】

H05K7/14 N

H05K1/14 G

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021078525

(22)【出願日】2021-05-06

(71)【出願人】

【識別番号】591036457

【氏名又は名称】三菱電機エンジニアリング株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100110423

【弁理士】

【氏名又は名称】曾我 道治

(74)【代理人】

【識別番号】100111648

【弁理士】

【氏名又は名称】梶並 順

(74)【代理人】

【識別番号】100147566

【弁理士】

【氏名又は名称】上田 俊一

(74)【代理人】

【識別番号】100161171

【弁理士】

【氏名又は名称】吉田 潤一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100188514

【弁理士】

【氏名又は名称】松岡 隆裕

(72)【発明者】

【氏名】神本 直樹

(72)【発明者】

【氏名】大谷 公章

【テーマコード（参考）】

5E344

5E348

【Ｆターム（参考）】

5E344AA01

5E344AA08

5E344AA21

5E344AA28

5E344BB01

5E344BB06

5E344CC03

5E344CD18

5E344CD27

5E344DD07

5E344EE21

5E348AA03

5E348DD01

5E348EF07

5E348EF21

(57)【要約】

【課題】システムごとに応じてバックボード基板を新規に製作することなく、多様なシステム構成に適用可能なバックボードモジュールを得る。
【解決手段】本開示に係るバックボードモジュールは、Ｎ個のコネクタを実装可能な穴がＮ個のコネクタ実装領域に形成されており、Ｎ個のコネクタ間の配線パターンが穴間に形成されているバックボード基板を単位基板とし、Ｎ＝Ｍとした第１の単位基板、Ｎ＝Ｌとした第２の単位基板、およびＮ＝２とした中継用単位基板の３枚を備え、第１の単位基板と第２の単位基板とが隣接配置されて第１層が構成され、第１層の下部に中継用単位基板を配置することで第２層が構成され、中継用単位基板は、第１の単位基板および第２の単位基板に実装されるコネクタにより第１の単位基板および第２の単位基板と接続されることで第１層と第２層とが一体化される。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

Ｎ枚の機能基板のそれぞれをコネクタ接続するためのＮ個のコネクタを実装可能な穴がＮ個のコネクタ実装領域に形成されており、前記Ｎ個のコネクタ間の配線パターンが前記穴間に形成されているバックボード基板を単位基板とし、
前記単位基板である３枚の基板として、Ｎ＝Ｍとした第１の単位基板、Ｎ＝Ｌとした第２の単位基板、およびＮ＝２とした中継用単位基板の３枚を備えて構成され、
前記第１の単位基板と前記第２の単位基板とは、互いに隣接して配置されることで第１層を構成し、
前記中継用単位基板は、隣接して配置された前記第１の単位基板および前記第２の単位基板の下部に配置されることで第２層を構成し、
前記中継用単位基板の一端に形成されたコネクタ実装領域は、前記第１の単位基板に形成されたＭ個のコネクタ実装領域のうち前記第２の単位基板に最も近い第Ｍコネクタ実装領域の下部において重複するように配置され、
前記中継用単位基板の他端に形成されたコネクタ実装領域は、前記第２の単位基板に形成されたＬ個のコネクタ実装領域のうち前記第１の単位基板に最も近い第Ｌコネクタ実装領域の下部において重複するように配置され、
前記第１の単位基板と前記中継用単位基板とは、前記第１の単位基板において前記第Ｍコネクタ実装領域に実装されるコネクタのリードが、前記中継用単位基板の一端に形成されたコネクタ実装領域の穴を貫通することで接続され、
前記第２の単位基板と前記中継用単位基板とは、前記第２の単位基板において前記第Ｌコネクタ実装領域に実装されるコネクタのリードが、前記中継用単位基板の他端に形成されたコネクタ実装領域の穴を貫通することで接続されることで前記第１層と前記第２層とが一体化され、
Ｌ、Ｍ、Ｎは２以上の整数である
バックボードモジュール。

【請求項2】

前記第１の単位基板、前記第２の単位基板、および前記中継用単位基板のそれぞれは、固定穴を有しており、
前記第１の単位基板と前記中継用単位基板とが前記第Ｍコネクタ実装領域に実装されるコネクタのリードにより接続され、かつ、前記第２の単位基板と前記中継用単位基板とが前記第Ｌコネクタ実装領域に実装されるコネクタのリードにより接続された状態で筐体に取り付けられたガイドレールに挿入され、前記固定穴を介して前記ガイドレールにねじ固定することが可能な構成を有する
請求項１に記載のバックボードモジュール。

【請求項3】

前記第１層は、Ｋ枚の単位基板として構成され、
前記第２層は、Ｋ－１枚の中継用単位基板として構成され、
前記Ｋ枚の単位基板のうちの互いに隣接する単位基板間の下部に、前記Ｋ－１枚の中継用単位基板のうちの１枚の中継用単位基板を配置し、前記コネクタを用いて接続することで前記第１層と前記第２層とが一体化され、
Ｋは２以上の整数である
請求項１または２に記載のバックボードモジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、多様なシステム構成に適用可能なバックボードモジュールに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、システムに応じた複数の機能基板をバックボード基板に挿入し、機器を構成している。図１１は、従来のバックボード基板を用いたシステム構成の一例を示した図である。

【0003】

図１１に示したシステム構成において、第１の機能基板１００（１）、第２の機能基板１００（２）、および第３の機能基板１００（３）のそれぞれは、コネクタ１０１を介して、バックボード基板１１０に設けられたコネクタ１２１に接続される。

【0004】

このようなコネクタ接続を行うことで、第１の機能基板１００（１）、第２の機能基板１００（２）、および第３の機能基板１００（３）の相互のインターフェースは、バックボード基板１１０に形成されたインターフェース用パターン１３１と、各機能基板１００（１）、１００（２）、１００（３）の内部で形成された電子回路および配線パターン１０２と、を通じて行われる。

【0005】

図１１において、第１の機能基板１００（１）と第２の機能基板１００（２）、および第２の機能基板１００（２）と第３の機能基板１００（３）は、互いにインターフェース用パターン１３１を介して信号伝送が可能である。同様に、第１の機能基板１００（１）と第３の機能基板１００（３）も、インターフェース用パターン１３１と第２の機能基板１００（２）内の電子回路および配線パターン１０２を介して信号伝送が可能である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開昭５９－１２１９９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、従来技術には以下のような課題がある。
図１１に示した従来のシステム構成は、１つのシステムに特化したものである。従って、取り付ける機能基板の枚数が異なる場合には、その都度、システム専用のバックボード基板を製作しなければならない。

【0008】

本開示は、前述のような課題を解決するためになされたものであり、システム構成ごとに応じてバックボード基板を新規に製作することなく、多様なシステム構成に適用可能なバックボードモジュールを得ることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本開示に係るバックボードモジュールは、Ｎ枚の機能基板のそれぞれをコネクタ接続するためのＮ個のコネクタを実装可能な穴がＮ個のコネクタ実装領域に形成されており、Ｎ個のコネクタ間の配線パターンが穴間に形成されているバックボード基板を単位基板とし、単位基板である３枚の基板として、Ｎ＝Ｍとした第１の単位基板、Ｎ＝Ｌとした第２の単位基板、およびＮ＝２とした中継用単位基板の３枚を備えて構成され、第１の単位基板と第２の単位基板とは、互いに隣接して配置されることで第１層を構成し、中継用単位基板は、隣接して配置された第１の単位基板および第２の単位基板の下部に配置されることで第２層を構成し、中継用単位基板の一端に形成されたコネクタ実装領域は、第１の単位基板に形成されたＭ個のコネクタ実装領域のうち第２の単位基板に最も近い第Ｍコネクタ実装領域の下部において重複するように配置され、中継用単位基板の他端に形成されたコネクタ実装領域は、第２の単位基板に形成されたＬ個のコネクタ実装領域のうち第１の単位基板に最も近い第Ｌコネクタ実装領域の下部において重複するように配置され、第１の単位基板と中継用単位基板とは、第１の単位基板において第Ｍコネクタ実装領域に実装されるコネクタのリードが、中継用単位基板の一端に形成されたコネクタ実装領域の穴を貫通することで接続され、第２の単位基板と中継用単位基板とは、第２の単位基板において第Ｌコネクタ実装領域に実装されるコネクタのリードが、中継用単位基板の他端に形成されたコネクタ実装領域の穴を貫通することで接続されることで第１層と第２層とが一体化され、Ｌ、Ｍ、Ｎは２以上の整数であるものである。

【発明の効果】

【0010】

本開示によれば、システムごとに応じてバックボード基板を新規に製作することなく、多様なシステム構成に適用可能なバックボードモジュールを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本開示の実施の形態１において、取り付ける機能基板数が２枚の場合に適用されるバックボード基板の構成図である。

【図2】本開示の実施の形態１において、取り付ける機能基板数が３枚の場合に適用されるバックボード基板の構成図である。

【図3】本開示の実施の形態１において、取り付ける機能基板数が４枚の場合に適用されるバックボード基板の構成図である。

【図4】本開示の実施の形態１において、取り付ける機能基板数が８枚の場合に適用されるバックボード基板の構成図である。

【図5】本開示の実施の形態１において、１４枚の機能基板を接続可能とするバックボードモジュールの具体的な構成例を正面図として示した説明図である。

【図6】本開示の実施の形態１において、１４枚の機能基板を接続可能とするバックボードモジュールの具体的な構成例を上面図として示した説明図である。

【図7】本開示の実施の形態１において、１４枚の機能基板を接続可能とするバックボードモジュールの具体的な構成例として、５枚の単位基板がコネクタを用いて一体化された状態を示した説明図である。

【図8】本開示の実施の形態１における図７に示したバックボードモジュールをガイドレールに組み込む場合の説明図である。

【図9】本開示の実施の形態１におけるバックボードモジュールをガイドレールに固定するための説明図である。

【図10】本開示の実施の形態１において、機能基板を１４枚取り付けられる状態としてガイドレールと一体化されたバックボードモジュールの正面図である。

【図11】従来のバックボード基板を用いたシステム構成の一例を示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本開示のバックボードモジュールを用いたシステム構成の形態に関し、図面を用いて説明する。

【0013】

図１は、本開示の実施の形態１において、取り付ける機能基板数が２枚の場合に適用されるバックボード基板１１の構成図である。図１に示すバックボード基板１１は、コネクタが実装されるエリアに相当するコネクタ実装領域２０と、各機能基板間のインターフェース用パターン３１と、固定穴４１とを備える。

【0014】

図２は、本開示の実施の形態１において、取り付ける機能基板数が３枚の場合に適用されるバックボード基板１２の構成図である。図３は、本開示の実施の形態１において、取り付ける機能基板数が４枚の場合に適用されるバックボード基板１３の構成図である。また、図４は、本開示の実施の形態１において、取り付ける機能基板数が８枚の場合に適用されるバックボード基板１４の構成図である。

【0015】

図２に示すバックボード基板１２、図３に示すバックボード基板１３、図４に示すバックボード基板１４のそれぞれは、図１に示したバックボード基板１１と同様に、コネクタが実装されるエリアに相当するコネクタ実装領域２０と、各機能基板間のインターフェース用パターン３１と、固定穴４１とを備える。

【0016】

図１から図４に記載されたバックボード基板１１～１４は、コネクタ接続可能な機能基盤の枚数が異なるだけであり、基本的な構成および機能は同等である。そこで、以下の説明では、必要に応じて、バックボード基板１１～１４の総称を、「単位基板」と称することとする。

【0017】

なお、接続可能な機能基板の数をＮとすると、Ｎは、図１～図４に例示されたようなＮ＝２、３、４、８に限定されるものではない。Ｎは、２以上の任意の整数とすることができる。

【0018】

本開示に係るバックボードモジュールは、１枚の単位基板では対応できないシステム構成に対して、２枚以上の単位基板を組み合わせて構成することで、多様なシステム構成に対応した所望の枚数の機能基板に適用可能となることを特徴としている。そこで、システム構成に必要な機能基板の枚数が１４枚である場合を一例として、以下に本実施の形態１に係るバックボードモジュールについて詳細に説明する。

【0019】

図５は、本開示の実施の形態１において、１４枚の機能基板を接続可能とするバックボードモジュールの具体的な構成例を正面図として示した説明図である。図５に示したバックボードモジュールでは、５枚の単位基板５１、５２、５３、６１、６２が用いられている。

【0020】

単位基板５１は、Ｎ＝２とし、２枚の機能基板のそれぞれをコネクタ接続するための２個のコネクタを実装可能な穴が２個のコネクタ実装領域２０に形成されており、２個のコネクタ間の配線パターンが穴間に形成されているバックボード基板である。以下では、単位基板５１のことを他の単位基板と識別する際には、第１の単位基板５１と称して説明する。

【0021】

単位基板５２は、Ｎ＝８とし、８枚の機能基板のそれぞれをコネクタ接続するための８個のコネクタを実装可能な穴が８個のコネクタ実装領域２０に形成されており、８個のコネクタ間の配線パターンが穴間に形成されているバックボード基板である。以下では、単位基板５２のことを他の単位基板と識別する際には、第２の単位基板５２と称して説明する。

【0022】

単位基板５３は、Ｎ＝４とし、４枚の機能基板のそれぞれをコネクタ接続するための４個のコネクタを実装可能な穴が４個のコネクタ実装領域２０に形成されており、４個のコネクタ間の配線パターンが穴間に形成されているバックボード基板である。以下では、単位基板５３のことを他の単位基板と識別する際には、第３の単位基板５３と称して説明する。

【0023】

なお、図５において、単位基板５１～５３のそれぞれには、コネクタ２１またはコネクタ２２が実装されている状態を示している。コネクタ２１とコネクタ２２との相違点については、図６～図９を用いて後述する。

【0024】

単位基板６１、６２は、Ｎ＝２とし、２枚の機能基板のそれぞれをコネクタ接続するための２個のコネクタを実装可能な穴が２個のコネクタ実装領域２０に形成されており、２個のコネクタ間の配線パターンが穴間に形成されているバックボード基板である。

【0025】

単位基板６１は、隣接して配置された第１の単位基板５１および第２の単位基板５２の下部に配置され、第１の単位基板５１と第２の単位基板５２とを接続する機能を有する中継用単位基板に相当する。

【0026】

単位基板６２は、隣接して配置された第２の単位基板５２および第３の単位基板５３の下部に配置され、第２の単位基板５２と第３の単位基板５３とを接続する機能を有する中継用単位基板に相当する。

【0027】

次に、図５に示した５枚の単位基板５１～５３、６１、６２を組み合わせて構成される本実施の形態１に係るバックボードモジュール１０について、図６～図１０を用いて詳細に説明する。

【0028】

図６は、本開示の実施の形態１において、１４枚の機能基板を接続可能とするバックボードモジュールの具体的な構成例を上面図として示した説明図である。また、図７は、本開示の実施の形態１において、１４枚の機能基板を接続可能とするバックボードモジュールの具体的な構成例として、５枚の単位基板がコネクタ２２を用いて一体化された状態を示した説明図である。

【0029】

第１の単位基板５１に形成された２個のコネクタ実装領域のうち第２の単位基板５２に最も近いコネクタ実装領域と、中継用単位基板６１の一端に形成されたコネクタ実装領域とが積層方向（図６における上下方向に相当）において重複するように配置される。

【0030】

また、第２の単位基板５２に形成された８個のコネクタ実装領域のうち第１の単位基板５１に最も近いコネクタ実装領域と、中継用単位基板６１の他端に形成されたコネクタ実装領域とが積層方向において重複するように配置される。

【0031】

同様に、第２の単位基板５２に形成された８個のコネクタ実装領域のうち第３の単位基板５３に最も近いコネクタ実装領域と、中継用単位基板６２の一端に形成されたコネクタ実装領域とが積層方向において重複するように配置される。

【0032】

また、第３の単位基板５３に形成された４個のコネクタ実装領域のうち第２の単位基板５２に最も近いコネクタ実装領域と、中継用単位基板６２の他端に形成されたコネクタ実装領域とが積層方向において重複するように配置される。

【0033】

次に、図７に示したように、重複部分において、リードが長いタイプのコネクタ２２が用いられることで、１つのコネクタ実装領域同士が重複した２枚の単位基板が接続される。具体的には、第１の単位基板５１と中継用単位基板６１とは、コネクタ２２を用いて接続される。

【0034】

ここで、コネクタ２２のリードは、第１の単位基板においてコネクタ２２が実装された際に、下部に配置されている中継用単位基板６１の一端に形成されたコネクタ実装領域の穴を貫通する長さを有している。

【0035】

また、第２の単位基板５２と中継用単位基板６１、第２の単位基板５２と中継用単位基板６２、第３の単位基板５３と中継用単位基板６２、のそれぞれは、第１の単位基板５１と中継用単位基板６１との接続と同様に、１つのコネクタ実装領域同士が重複した２枚の単位基板の穴を貫通するリード長を有するコネクタ２２を用いて接続される。

【0036】

一方、２枚の単位基板を接続する必要のないコネクタ実装領域には、第１の単位基板５１、第２の単位基板５２、あるいは第３の単位基板５３の、単位基板１枚分の厚みを貫通するリード長を有するコネクタ２１が実装される。

【0037】

最終的に、３枚の単位基板５１～５３で構成された第１層の下部に、２枚の中継用単位基板６１、６２で構成された第２層を配置し、コネクタ２２を用いて第１層と第２層とを一体化することで、図７に示したように、１４枚の機能基板を接続可能とするバックボードモジュールを構成することができる。

【0038】

次に、図７に示したように２層構造として一体化されたバックボードモジュールを筐体に組み込む具体例について、図８～図１０を用いて詳細に説明する。

【0039】

図８は、本開示の実施の形態１における図７に示したバックボードモジュール１０をガイドレール７１に組み込む場合の説明図である。図８に示すように、２層構造の状態のバックボードモジュール１０は、筐体等に取り付けられるガイドレール７１に対して、スライドさせながら挿入することができる。

【0040】

図９は、本開示の実施の形態１におけるバックボードモジュール１０をガイドレール７１に固定するための説明図である。ガイドレール７１に挿入されたバックボードモジュール１０は、ガイドレール７１の標準的な位置に設けられた固定穴７２、および５枚の単位基板５１～５３、６１、６２に設けられた固定穴４１を用いて固定される。

【0041】

具体的には、固定穴７２および固定穴４１に対して、固定用ねじ４２を貫通させるように挿入することで、バックボードモジュール１０をガイドレール７１に固定することができる。すなわち、本開示に係るバックボードモジュールは、固定穴４１および固定穴７２を介して、ガイドレール７１にねじ固定することができる。

【0042】

図１０は、本開示の実施の形態１において、機能基板を１４枚取り付けられる状態としてガイドレール７１と一体化されたバックボードモジュール１０の正面図である。

【0043】

以上のように、実施の形態１によれば、複数の単位基板を用いて、２枚分の基板厚みを貫通するリード長を有するコネクタにより、２層構造のバックボードモジュールを構築することができる。

【0044】

特に、Ｎ枚の機能基板をコネクタ接続するためのＮ個のコネクタを実装できる単位基板として、例えば、Ｎ＝２、３、４、８とする４種類の単位基板を標準的に作成しておき、これらの任意の組み合わせにより、所望の枚数の機能基板を接続可能なバックボードモジュールを容易に構築することができる。さらに、Ｎ＝２として作成した単位基板を、中継用単位基板として使用している。

【0045】

換言すると、実施の形態１によれば、システムごとに応じてバックボード基板を新規に製作することなく、標準的に作成された単位基板を組み合わせることで、多様なシステム構成に適用可能なバックボードモジュールを容易に実現することができる。

【0046】

なお、上述した実施の形態１では、Ｎ＝２、Ｎ＝８、Ｎ＝４の３種類の単位基板を隣接配置して、機能基板を１４枚取り付け可能なバックボードモジュールを構築する場合について説明した。しかしながら、本開示によるバックボードモジュールは、このような構成に限定されるものではない。

【0047】

例えば、機能基板を１４枚取り付け可能なバックボードモジュールを構築するためには、Ｎ＝８とＮ＝６の２種類の単位基板を隣接配置する、あるいは、Ｎ＝７の１種類の単位基板を２枚隣接配置することによっても、実現できる。

【0048】

あるいは、Ｎ＝８の１種類の単位基板を２枚隣接配置することで、２つのコネクタを実装しない形で、機能基板を１４枚取り付け可能なバックボードモジュールを構築することも可能である。

【0049】

すなわち、Ｋを２以上の整数としたときに、Ｋ枚の単位基板により第１層を構成し、Ｋ－１枚の中継用単位基板により第２層を構成し、Ｋ枚の単位基板のうちの互いに隣接する単位基板間の下部に中継用単位基板を配置し、リード長の長いコネクタ２２を用いて第１層と第２層とを一体化して接続することができる。

【0050】

このように、単位基板を組み合わせて一体化することで、所望の枚数の機能基板を接続可能なバックボードモジュールを容易に構築することができる。さらに、Ｋ枚の単位基板のそれぞれは、実装されるコネクタの数に相当するＮが同じであってもよいし、異なっていてもよい。

【符号の説明】

【0051】

１０ バックボードモジュール、１１、１２、１３、１４ バックボード基板（単位基板）、２０ コネクタ実装領域、２１、２２ コネクタ、３１ パターン、４１ 固定穴、４２ 固定用ねじ、５１～５３ 単位基板、６１、６２ 中継用単位基板、７１ ガイドレール、７２ 固定穴。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】