特開 2023-85942 主制御基板およびライザーカード

(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】P2023085942

(43)【公開日】2023-06-21

(54)【発明の名称】主制御基板およびライザーカード

(51)【国際特許分類】

   H05K 7/12 20060101AFI20230614BHJP

   G06F 1/16 20060101ALI20230614BHJP

   G06F 1/18 20060101ALI20230614BHJP

   G06F 3/00 20060101ALI20230614BHJP

【ＦＩ】

H05K7/12 Q

G06F1/16 312M

G06F1/18 E

G06F3/00 V

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021200270

(22)【出願日】2021-12-09

(71)【出願人】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(71)【出願人】

【識別番号】598076591

【氏名又は名称】東芝インフラシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ゴンザレス パメラ サントス

(72)【発明者】

【氏名】小宮山 卓弥

【テーマコード（参考）】

4E353

【Ｆターム（参考）】

4E353AA16

4E353BB05

4E353CC01

4E353DR19

4E353DR46

4E353GG40

(57)【要約】

【課題】信号品質を維持したまま複数のカードデバイス構成を可能にすることができる主制御基板およびライザーカードを提供することである。
【解決手段】主制御基板は、エッジコネクタを有するカードデバイスが挿抜可能なスロットを複数備えたライザーカードのエッジコネクタが挿抜可能であり、前記スロットの少なくともひとつに対応する電気接点を有する拡張スロットを備える。また、主制御基板は、前記拡張スロットとは別に設けられ、前記拡張スロットと電気的に接続されていない前記スロットのうち少なくともひとつに電気的に対応して設けられるインターフェースコネクタにケーブルを介して接続可能な電気接点を有する拡張コネクタを備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

エッジコネクタを有するカードデバイスが挿抜可能なスロットを複数備えたライザーカードのエッジコネクタが挿抜可能であり、前記スロットの少なくともひとつに対応する電気接点を有する拡張スロットと、
前記拡張スロットとは別に設けられ、前記拡張スロットと電気的に接続されていない前記スロットのうち少なくともひとつに電気的に対応して設けられるインターフェースコネクタにケーブルを介して接続可能な電気接点を有する拡張コネクタと、
を備えることを特徴とする主制御基板。

【請求項2】

２つの前記拡張スロットを備えており、
２つの前記拡張スロットに対して前記ライザーカードがそれぞれ挿入されている場合、一方の前記ライザーカードのコネクタと前記拡張コネクタとが前記ケーブルを介して接続される、
ことを特徴とする請求項１に記載の主制御基板。

【請求項3】

エッジコネクタを有するカードデバイスが挿抜可能な複数のスロットと、
主制御基板の拡張スロットに接続可能なエッジコネクタと、
前記拡張スロットと電気的に接続されていない前記スロットのうち少なくともひとつに電気的に対応して設けられるインターフェースコネクタと、
備えることを特徴とするライザーカード。

【請求項4】

前記カードデバイスの電源は、前記エッジコネクタから供給され、
前記カードデバイスの信号の一部は、前記インターフェースコネクタとケーブルを介して接続される前記主制御基板の拡張コネクタにルーティングされる、
ことを特徴とする請求項３に記載のライザーカード。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、主制御基板およびライザーカードに関する。

【背景技術】

【0002】

ＰＣやサーバ等の電子機器に実装されるPCI Express（登録商標）に対応したカードデバイスは、筐体内に設置された主制御基板上に設けられたコネクタに対して、直接的または間接的にカードデバイスを構成するボード端面に設けられたエッジコネクタを接続することで、電子機器のメインプロセッサとの電気的、信号的な接続を実現している。

【0003】

従来、PCI Expressに対応したカードデバイスは、主制御基板上のコネクタに装着されたライザーカードのスロットを介して接続することによって、実装の方向や位置を変更し、電子機器の筐体内の限られたスペースを有効に活用するようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】米国特許８６９３２０８号

【特許文献2】米国特許９４７７６３０号

【特許文献3】米国特許９５２９７４３号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明が解決しようとする課題は、信号品質を維持したまま複数のカードデバイス構成を可能にすることができる主制御基板およびライザーカードを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

実施形態の主制御基板は、エッジコネクタを有するカードデバイスが挿抜可能なスロットを複数備えたライザーカードのエッジコネクタが挿抜可能であり、前記スロットの少なくともひとつに対応する電気接点を有する拡張スロットを備える。また、主制御基板は、前記拡張スロットとは別に設けられ、前記拡張スロットと電気的に接続されていない前記スロットのうち少なくともひとつに電気的に対応して設けられるインターフェースコネクタにケーブルを介して接続可能な電気接点を有する拡張コネクタを備える。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、実施形態にかかるパーソナルコンピュータの内部構造を示す斜視図である。

【図2-1】図２－１は、ライザーカードの一の面を示す図である。

【図2-2】図２－２は、ライザーカードの他の面を示す図である。

【図3-1】図３－１は、ライザーカードの一の面を示す図である。

【図3-2】図３－２は、ライザーカードの他の面を示す図である。

【図4】図４は、接続ケーブルの一例を示す図である。

【図5-1】図５－１は、拡張基板の接続の一例を示す図である。

【図5-2】図５－２は、拡張基板の接続の別の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下に添付図面を参照して、主制御基板およびライザーカードの実施の形態を詳細に説明する。本実施形態においては、電子機器としてパーソナルコンピュータを適用した例を説明する。

【0009】

図１は、実施形態にかかるパーソナルコンピュータの内部構造を示す斜視図である。図１に示すように、本実施形態のパーソナルコンピュータは、一般的な筐体の製品に比べ接地面積が小さなスモールフォームファクタの筐体１０と、筐体１０内に固定して設けられた主制御基板１１と、を備える。主制御基板１１は、メインプロセッサ、内部記憶装置等を実装する。なお、特に図示しないが、パーソナルコンピュータは、筐体１０内に、電源ユニット、各種ディスクドライブ、ハードディスクドライブ等を備える。

【0010】

主制御基板１１は、複数の拡張用の拡張スロット１２、１３を、主制御基板１１上の所定位置に備える。複数の拡張スロット１２、１３は、PCI Expressデバイスである拡張基板３０が挿抜可能なスロットを複数備えたライザーカード２０、２１を挿抜可能なスロットである。PCI Expressデバイスは、エッジコネクタを有するカードデバイスである。拡張スロット１２は、例えば、PCI Express（ｘ１６）のスロットである。拡張スロット１３は、例えば、PCI Express（ｘ１６）のピン数とPCI Express（ｘ８）のピン数を合計した電気接点を有する多ピンのスロットである。拡張スロット１２、１３は、ライザーカード２０、２１のエッジコネクタが挿抜可能であり、ライザーカード２０、２１のスロットの少なくともひとつに対応する電気接点を有する。

【0011】

さらに、主制御基板１１は、接続ケーブル４０を接続するための拡張コネクタ１４を、拡張スロット１２と拡張スロット１３との間に備える。拡張コネクタ１４は、拡張スロット１２、１３と電気的に接続されていないライザーカード２０、２１のスロットのうち少なくともひとつに電気的に対応して設けられるインターフェースコネクタに接続ケーブル４０を介して接続可能な電気接点を有する。

【0012】

ライザーカード２０、２１は、主制御基板１１に設けられた拡張スロット１２、１３に装着されて、主制御基板１１上に立設される拡張基板増設用基板である。

【0013】

ライザーカード２０について説明する。ここで、図２－１はライザーカード２０の一の面を示す図、図２－２はライザーカード２０の他の面を示す図である。

【0014】

図２－１および図２－２に示すように、ライザーカード２０は、長手方向の一辺に、拡張スロット１２に嵌合するPCI Express（ｘ１６）の接続端子（エッジコネクタ）２０Ａを備える。また、ライザーカード２０は、基板の一の面に、それぞれ所定の配置をもって複数の拡張基板接続用スロット２０Ｂ，２０Ｃを備える。拡張基板接続用スロット２０Ｂは、PCI Express（ｘ８）のスロットである。エッジコネクタ２０Ａは、拡張基板接続用スロット２０Ｂに対応する電気接点を有する。拡張基板接続用スロット２０Ｃは、PCI Express（ｘ１６）のスロットであり、ライザーカード２０の他の面の所定の配置に設けられる高速信号用の接続ケーブル接続用コネクタ（インターフェースコネクタ）２０Ｄに接続される。インターフェースコネクタ２０Ｄは、拡張スロット１２と電気的に接続されていない拡張基板接続用スロット２０Ｃに電気的に対応して設けられる。インターフェースコネクタ２０Ｄは、接続ケーブル４０を介して主制御基板１１の拡張コネクタ１４に接続される。なお、拡張基板接続用スロット２０Ｃの電源はエッジコネクタ２０Ａから供給される。

【0015】

すなわち、ライザーカード２０は、エッジコネクタ２０Ａとインターフェースコネクタ２０Ｄとの両方を使用して、例えばPCI Express（ｘ１６）およびPCI Express（ｘ８）のカードデバイスの接続を可能にする。

【0016】

次に、ライザーカード２１について説明する。ここで、図３－１はライザーカード２１の一の面を示す図、図３－２はライザーカード２１の他の面を示す図である。

【0017】

図３－１および図３－２に示すように、ライザーカード２１は、長手方向の一辺に、拡張スロット１３に嵌合するPCI Express（ｘ１６）を超える多ピンの接続端子（エッジコネクタ）２１Ａを備える。また、ライザーカード２１は、基板の一の面に、それぞれ所定の配置をもって複数の拡張基板接続用スロット２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄを備える。拡張基板接続用スロット２１Ｂ，２１Ｃは、PCI Express（ｘ１６）のスロットである。エッジコネクタ２１Ａは、拡張基板接続用スロット２１Ｂ，２１Ｃに対応する電気接点を有する。拡張基板接続用スロット２１Ｄは、PCI Express（ｘ１６）のスロットであり、ライザーカード２１の他の面の所定の配置に設けられる高速信号用の接続ケーブル接続用コネクタ（インターフェースコネクタ）２１Ｅに接続される。インターフェースコネクタ２１Ｅは、拡張スロット１３と電気的に接続されていない拡張基板接続用スロット２１Ｄに電気的に対応して設けられる。インターフェースコネクタ２１Ｅは、接続ケーブル４０を介して主制御基板１１の拡張コネクタ１４に接続される。なお、拡張基板接続用スロット２１Ｄの電源は、エッジコネクタ２１Ａから供給される。

【0018】

次に、拡張基板３０について説明する。拡張基板３０は、PCI Expressに対応したPCI Expressデバイスであって、機能拡張のための基板である。拡張基板３０は、例えば、グラフィックカード、ネットワークインターフェースカード、ＲＡＩＤ（Redundant Array of Inexpensive Disks）カード、Ｗｉ－Ｆｉカード、ＳＳＤ（Solid State Drive）アドオンカードなどである。拡張基板３０は、長手方向の一辺に、ライザーカード２０の拡張基板接続用スロット２０Ｂ，２０Ｃ、または、ライザーカード２１の拡張基板接続用スロット２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄのいずれかに嵌合するPCI Express（ｘ１６）またはPCI Express（ｘ８）の接続端子を備える。拡張基板３０は、ライザーカード２０の拡張基板接続用スロット２０Ｂ，２０Ｃ、または、ライザーカード２１の拡張基板接続用スロット２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄのいずれかに挿入されて嵌合することによりコネクタ接続され、主制御基板１１に回路接続される。

【0019】

次に、接続ケーブル４０について説明する。ここで、図４は接続ケーブル４０の一例を示す図である。

【0020】

図４に示すように、接続ケーブル４０は、PCI Express（ｘ１６）のピンの数に応じたケーブル４０Ａを有している。接続ケーブル４０は、ケーブル４０Ａの一端に、主制御基板１１の拡張コネクタ１４に嵌合するコネクタ４０Ｂを備える。また、接続ケーブル４０は、ケーブル４０Ａの他端に、ライザーカード２０のインターフェースコネクタ２０Ｄ、および、ライザーカード２１のインターフェースコネクタ２０Ｅに嵌合するコネクタ４０Ｃを備える。

【0021】

続いて、拡張基板３０の接続例について説明する。

【0022】

ここで、図５－１は拡張基板３０の接続の一例を示す図である。図５－１に示すように、ライザーカード２０においては、拡張基板接続用スロット２０ＢにPCI Express（ｘ１６）の拡張基板３０が装着される。また、ライザーカード２０においては、拡張基板接続用スロット２０ＣにPCI Express（ｘ１６）の拡張基板３０が装着されるとともに、インターフェースコネクタ２０Ｄには接続ケーブル４０が接続されて主制御基板１１の拡張コネクタ１４に接続される。

【0023】

一方、図５－１に示すように、ライザーカード２１においては、拡張基板接続用スロット２１ＢにPCI Express（ｘ８）の拡張基板３０が装着される。また、ライザーカード２１においては、拡張基板接続用スロット２１ＣにPCI Express（ｘ１６）の拡張基板３０が装着される。

【0024】

図５－１に示す例では、拡張基板接続用スロット２０Ｃが拡張スロット１２と電気的に接続されていないため、ライザーカード２０においては、インターフェースコネクタ２０Ｄに接続ケーブル４０を接続して主制御基板１１の拡張コネクタ１４に接続する。これにより、拡張基板接続用スロット２０Ｃに挿入されたPCI Express（ｘ１６）の拡張基板３０の電源はエッジコネクタ２０Ａから供給され、PCI Express信号の一部はインターフェースコネクタ２０Ｄと接続ケーブル４０を介して接続される主制御基板１１の拡張コネクタ１４にルーティングされるものとなっている。

【0025】

ところで、近年、リアルタイム画像処理に用いられるＧＰＵ（Graphics Processing Unit）においては、２枚のPCI Express（ｘ１６）の拡張基板３０を必要とするものがある。ここで、図５－２は拡張基板３０の接続の別の一例を示す図である。図５－２に示すように、ライザーカード２０においては、拡張基板接続用スロット２０ＢにPCI Express（ｘ８）の拡張基板３０が装着される。

【0026】

一方、図５－２に示すように、ライザーカード２１においては、拡張基板接続用スロット２１ＢにPCI Express（ｘ８）の拡張基板３０が装着される。また、ライザーカード２１においては、拡張基板接続用スロット２１Ｃに対してＧＰＵボードであるPCI Express（ｘ１６）の拡張基板３が装着される。加えて、ライザーカード２１においては、拡張基板接続用スロット２１Ｄに対してＧＰＵボードであるPCI Express（ｘ１６）の拡張基板３０が装着されるとともに、インターフェースコネクタ２１Ｅには接続ケーブル４０が接続されて主制御基板１１の拡張コネクタ１４に接続される。

【0027】

図５－２に示す例のように、接続ケーブル４０をライザーカード２１に嵌合することもでき、これにより、主制御基板１１上のレイアウトや接続を変更することなく、ライザーカード２１に対して、PCI Express（ｘ１６）、PCI Express（ｘ１６）、PCI Express（ｘ８）のデバイスを接続することができる。

【0028】

すなわち、ライザーカード２０，２１に装着する拡張基板３０を変更したい際には、その変更したい拡張基板３０の種類に応じて接続ケーブル４０をライザーカード２０，２１に対して挿抜することにより、簡単かつ安価な構成で、異なるスロット構成を持つ異なるライザーカード２０，２１に拡張基板３０を接続することができる。

【0029】

このように本実施形態によれば、ライザーカードのPCI Expressスロット構成に応じて接続ケーブルとライザーカードのインターフェースコネクタとの組み合わせを変更し、顧客が使用するPCI Expressスロットに電源とPCI Express信号との両方を接続することにより、信号品質を維持したまま複数のPCI Express構成を可能にすることができる。

【0030】

また、高速信号用のインターフェースコネクタをライザーカードに使用することで、拡張に必要なピン数を減少させることができる。また、スモールフォームファクタの拡張スロット１２、１３を使用することができ、主制御基板１１のレイアウト上のスペースを確保することができる。

【0031】

なお、上記した実施形態では、拡張用スロットをもつパーソナルコンピュータを例に挙げたが、これに限らず、外部より任意に回路基板を装着脱可能な各種の電子機器に適用できる。

【0032】

また、拡張基板接続用コネクタの種類、実装数、基板形状等についても上記実施形態に限らず、種々の変更が可能である。

【0033】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0034】

１１ 主制御基板
１２、１３ 拡張スロット
１４ 拡張コネクタ
２０、２１ ライザーカード
２０Ａ、２１Ａ エッジコネクタ
２０Ｂ、２０Ｃ、２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ スロット
２０Ｄ、２１Ｅ インターフェースコネクタ
３０ カードデバイス
４０ ケーブル

【図1】

【図2-1】

【図2-2】

【図3-1】

【図3-2】

【図4】

【図5-1】

【図5-2】