DE19958243A1 - Elektronische Vorrichtung - Google Patents

Elektronische Vorrichtung

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DE19958243A1
DE19958243A1 DE19958243A DE19958243A DE19958243A1 DE 19958243 A1 DE19958243 A1 DE 19958243A1 DE 19958243 A DE19958243 A DE 19958243A DE 19958243 A DE19958243 A DE 19958243A DE 19958243 A1 DE19958243 A1 DE 19958243A1
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Michihito Watarai
Yutaka Hayashi
Mitsuo Miyamoto
Kazuhiro Matsuo
Eiji Kadomoto
Akihiro Nakayama
Akihiro Sakurai
Shigeyasu Tsubaki
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    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/20709Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for server racks or cabinets; for data centers, e.g. 19-inch computer racks
    • H05K7/20718Forced ventilation of a gaseous coolant
    • H05K7/20736Forced ventilation of a gaseous coolant within cabinets for removing heat from server blades

Abstract

Eine elektrische Vorrichtung besitzt einen Rahmen (1) und eine hintere Platte (6), an der mehrere Logikeinheiten (2) und mehrere Leistungsversorgungseinheiten (3) angebracht sind. Die Logikeinheiten und die Leistungsversorgungseinheiten sind auf beiden Seiten der hinteren Platte in der Mitte des Rahmens abwechselnd angeordnet, so daß die auf einer Seite der hinteren Platte angebrachten Leistungsversorgungseinheiten an die nächstgelegenen Logikeinheiten, die an der anderen Seite angebracht sind, elektrische Leistung liefern können. Ferner sind Luftströmungswege zwischen den Logikeinheiten und den Leistungsversorgungseinheiten ausgebildet, so daß jede Einheit durch die von einer Lüftereinheit (5) gelieferte Luft wirksam gekühlt werden können. Im Ergebnis sind die Speisespannungen für alle Logikeinheiten gleich und kann der Kühlungswirkungsgrad verbessert werden.

Description

Die Erfindung betrifft elektronische Vorrichtungen, die Logikeinheiten und Leistungsversorgungseinheiten enthal­ ten, und insbesondere eine Anbringungsstruktur für elek­ tronische Vorrichtungen, die einen hocheffizienten Lei­ stungsversorgungs- und Kühlungsbetrieb ermöglicht.
Fig. 7 zeigt eine herkömmliche elektronische Vorrichtung, in der mehrere Leiterplatten angebracht sind. Wie in Fig. 7 gezeigt, ist beispielsweise ein Host-Computer so konfiguriert, daß Logikeinheiten 22 und Leistungsversor­ gungseinheiten 23 in einem kastenförmigen Rahmen 21 angebracht sind. Dieser Computertyp umfaßt eine hintere Platte 25, auf deren beider Oberflächen normalerweise entsprechende Einheiten angebracht sind. In der in Fig. 7 gezeigten Konfiguration sind die Logikeinheiten 22 an einer Fläche der hinteren Platte 25 angebracht und werden durch den Rahmen 21 und Führungsschienen 24 geführt. Jede Logikeinheit 22 enthält mehrere Halbleiterelemente (LSI- Elemente) sowie weitere darauf angebrachte Komponenten.
Im unteren Teil des Gehäuses befindet sich eine Lüf­ tereinheit, die den Logikeinheiten 22 und den im oberen Teil befindlichen Leistungsversorgungseinheiten 23 Küh­ lungsluft zuführt. Diese Kühlungsluft dient der Kühlung der Logikeinheiten 22 und der Leistungsversorgungseinhei­ ten 23. Die mehreren Leistungsversorgungseinheiten 23 liefern elektrische Spannungen, die die Logikeinheiten und dergleichen benötigen. Wie beispielsweise in Fig. 8 gezeigt ist, liefert eine Leistungsversorgungseinheit 23a eine Spannung von 1,2 V, während eine weitere Leistungs­ versorgungseinheit 23b eine Spannung von 3,3 V liefert und eine nochmals weitere Leistungsversorgungseinheit 23c eine Spannung von 5 V liefert. In diesem Fall arbeitet die Leistungsversorgungseinheit 23a in der Weise, daß sie an die Logikeinheiten 22 über eine Leistungsversorgungs­ busschiene 27 und die hintere Platte 25 eine Spannung von 1,2 V anlegt.
Die herkömmliche Anbringungsstruktur enthält jedoch mehrere Logikeinheiten, die alle an einer Fläche der hinteren Platte 25 angebracht sind, sowie mehrere Lei­ stungsversorgungseinheiten 23, die alle an der gegenüber­ liegenden Fläche der hinteren Platte 25 angebracht sind. Dies hat die folgenden Nachteile. Da die Logikeinheiten 22 im allgemeinen eine größere Wärmemenge als die Lei­ stungsversorgungseinheiten 23 erzeugen und sowohl im oberen als auch im unteren Abschnitt des Rahmens 21 angebracht sind, wird die größere Wärmemenge, die von den in den Logikeinheiten 22 enthaltenen Halbleiterelementen erzeugt wird, in der Umgebung einer einzigen Fläche der hinteren Platte 25 (der Vorderseite in Fig. 7) konzen­ triert.
Wie oben erwähnt worden ist, legt eine Leistungsversor­ gungseinheit 23a an mehrere Logikeinheiten 22 über die Leistungsversorgungsbusschiene 27, die einen Leistungs­ versorgungspfad 27a bildet, eine Spannung von 1,2 V an. Daher ist die Leistungsversorgungsbusschiene 27, über die die Leistungsversorgungseinheit 23 eine Spannung anlegt, mit der hinteren Platte 25 in verzweigter Weise verbun­ den. Das bedeutet, daß die Länge der Leistungsversor­ gungsbusschiene 27 vom Abstand zwischen der Leistungsver­ sorgungseinheit 23a und jeder der Logikeinheiten 22 abhängt. Folglich sind ein kürzester Pfad und ein läng­ ster Pfad von der Leistungsversorgungseinheit 23 zu den jeweiligen Logikeinheiten 22 vorhanden. Wenn die Pfadlän­ ge zunimmt, wird der Abfall der von der Leistungsversor­ gungseinheit 23a angelegten Spannung erhöht. Dadurch entsteht das Problem, daß der Spannungsabfall in Abhän­ gigkeit von den einzelnen Pfadlängen unterschiedlich ist.
In der obigen Anbringungsstruktur befinden sich die Führungsschienen 24 oberhalb und unterhalb zweier Logi­ keinheiten 22, die in den oberen und unteren Abschnitten vertikal angebracht sind. Wenn jedoch nur in einem unte­ ren Abschnitt eine Logikeinheit angebracht ist, ist eine Führungsschiene 24 zum Führen einer im oberen Abschnitt befindlichen Logikeinheit 24 nicht erforderlich, so daß an der oberen Oberfläche des Gehäuses keine Führungs­ schiene 24 vorhanden ist. Wie in Fig. 8 gezeigt ist, hat die Führungsschiene 24 eine flächige Gestalt mit einer Öffnung in der Mitte, um die Logikeinheit 22 zu halten, in der LSI-Halbleiterelemente angebracht sind. Die Füh­ rungsschiene 24 bewirkt eine Verengung des Strömungsweges für die Kühlungsluft, wodurch ein Widerstand für die Kühlungsluftströmung geschaffen wird. Falls daher die Führungsschiene 24 an einer Stelle vorhanden ist und an einer anderen Stelle nicht vorhanden ist, ist der Wider­ stand für die Strömung der die Logikeinheiten 22 kühlen­ den Kühlungsluft unterschiedlich.
Wie in Fig. 9 gezeigt ist, ist die obige herkömmliche Anbringungsstruktur so beschaffen, daß jede Logikeinheit 22 mehrere LSI-Elemente 29 enthält, die hintere Platte 25 ebenfalls mehrere LSI-Elemente 28 enthält und die Logik­ einheit 22 an der hinteren Platte 25 über eine Führungs­ schiene 30 angebracht ist. Diese Anbringungsstruktur wird durch die vom unteren Abschnitt von Fig. 9 herangeführte Kühlungsluft gekühlt. Der Strömungsweg der Kühlungsluft für die LSI-Elemente 28 ist jedoch vom Strömungsweg der Kühlungsluft für die LSI-Elemente 29 nicht durch eine Wand oder dergleichen getrennt, so daß die LSI-Elemente 28 durch die Kühlungsluft, deren Temperatur aufgrund der Wärme der LSI-Elemente 29 erhöht ist, beeinflußt werden. Dieses Phänomen macht den Entwurf der Kühlungsstruktur schwierig.
Wie oben beschrieben worden ist, ist die herkömmliche Anbringungsstruktur für elektronische Vorrichtungen so konstruiert, daß eine große Wärmemenge in der Umgebung einer Fläche der hinteren Platte 25 konzentriert wird. Ferner hat das Vorhandensein oder Fehlen einer Führungs­ scheine 24 eine unterschiedliche Kühlungsluft- Durchflußmenge zum Kühlen der Logikeinheiten 22 zur Folge. Darüber hinaus hat die herkömmliche Anbringungs­ struktur den Nachteil, daß die Wärme der LSI-Elemente 29 eine nachteilige Wirkung auf LSI-Elemente 28, die an der hinteren Platte 25 angebracht sind, hat. Diese Nachteile machen die Wärmeverteilung im Gehäuse ungleichmäßig, wodurch der Kühlungswirkungsgrad gesenkt wird.
Weiterhin besitzt die herkömmliche Anbringungsstruktur für elektronische Vorrichtungen den Nachteil, daß unter­ schiedliche Längen der Leistungsversorgungspfade zwischen den Leistungsversorgungseinheiten 23 und den Logikeinhei­ ten 22 unterschiedliche Spannungsabfälle zur Folge haben, wodurch die Versorgungsspannung an jeder Logikeinheit 22 unterschiedlich ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anbrin­ gungsstruktur für elektronische Vorrichtungen zu schaf­ fen, die die Nachteile des Standes der Technik nicht besitzt und eine gleichmäßige Wärmeverteilung im Gehäuse ermöglicht, den Kühlungswirkungsgrad verbessert und an die einzelnen Logikeinheiten der elektronischen Vorrich­ tung die gleiche Versorgungsspannung anlegen kann.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine elektronische Vor­ richtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 12. Weiterbildun­ gen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß wird eine Anbringungsstruktur für elek­ tronische Vorrichtungen geschaffen, mit der eine Konzen­ tration der Wärme, die in Logikeinheiten und Leistungs­ versorgungseinheiten erzeugt wird, verhindert wird und die Wärme gleichmäßig verteilt werden kann. Weiterhin kann mit der erfindungsgemäßen Anbringungsstruktur für elektronische Vorrichtungen die Luftdurchflußmenge durch eine Einheit, in der eine große Wärmemenge erzeugt wird, erhöht werden, um die erzeugte Wärmemenge abzuführen und die Wärmeverteilung gleichmäßig zu machen, wenn die hintere Platte, an der Logikeinheiten und Leistungsver­ sorgungseinheiten angebracht sind, in den oberen und unteren Abschnitten vertikal angeordnet ist. Die erfin­ dungsgemäße Anbringungsstruktur für elektronische Vor­ richtungen schützt die an der hinteren Platte angebrach­ ten LSI-Elemente vor dem Einfluß des Anstiegs der Luft­ temperatur, der durch die Wärmemenge von den Logikeinhei­ ten und Leistungsversorgungseinheiten verursacht wird. Die erfindungsgemäße Anbringungsstruktur für elektroni­ sche Vorrichtungen verbindet die Logikeinheiten mit entsprechenden Leistungsversorgungseinheiten, die diese mit elektrischer Leistung versorgen, über den kürzesten Pfad. Die erfindungsgemäße Anbringungsstruktur für elek­ tronische Vorrichtungen sorgt für eine 1 : 1-Entsprechung zwischen den Logikeinheiten und den entsprechenden Lei­ stungsversorgungseinheiten.
Die Anbringungsstruktur für elektronische Vorrichtungen, die mehrere Logikeinheiten und mehrere Leistungsversor­ gungseinheiten für die Lieferung von Leistung an die Logikeinheiten, die jeweils an einer hinteren Platte angebracht sind, sowie eine Lüftereinheit zum Zuführen von Kühlungsluft an die Logikeinheiten und an die Lei­ stungsversorgungseinheiten enthalten, besitzt das erste Merkmal, daß die Leistungsversorgungseinheiten und die Logikeinheiten abwechselnd an jeder Fläche der hinteren Platte in der Weise angeordnet sind, daß die Logikeinheit an einer Fläche der hinteren Platte der Leistungsversor­ gungseinheit an der anderen Fläche der hinteren Platte gegenüberliegt und die Leistungsversorgungseinheit elek­ trische Leistung an die nächstgelegene Logikeinheit liefert.
Gemäß einem zweiten Merkmal der Erfindung ist der Abstand zwischen jeder Leistungsversorgungseinheit und jeder damit über die hintere Platte verbundenen Logikeinheit im wesentlichen gleich.
Die Logikeinheiten erzeugen jeweils eine größere Wärme­ menge als die Leistungsversorgungseinheiten. Gemäß einem dritten Merkmal der Erfindung werden die Logikeinheiten, die Leistungsversorgungseinheiten und die hintere Platte von entsprechenden Luftströmen gekühlt, wobei die Lüf­ tereinheit der Zufuhr der Kühlungsluft an jeden Strö­ mungsweg dient.
Gemäß einem vierten Merkmal der Erfindung muß die Luft­ strömung für die Leistungsversorgungseinheiten einen größeren Strömungswiderstand als die Luftströmung für die Logikeinheiten überwinden.
Gemäß einem fünften Merkmal der Erfindung befinden sich die Logikeinheiten und die Leistungsversorgungseinheiten abwechselnd auf wenigstens einer Fläche der hinteren Platte, wobei sich die Leistungsversorgungseinheiten unter den im unteren Abschnitt angeordneten Logikeinhei­ ten befinden, so daß die Lüftereinheit Kühlungsluft sowohl an die Logikeinheiten als auch an die Leistungs­ versorgungseinheiten liefern kann.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deut­ lich beim Lesen der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen, die auf die Zeichnung Bezug nimmt; es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Vorderansicht einer elektro­ nischen Vorrichtung, die der Erläuterung einer Anbringungsstruktur gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dient, wobei die elektronische Vor­ richtung eine im Bodenabschnitt des Gehäuses an­ gebrachte Lüftereinheit aufweist;
Fig. 2 eine perspektivische Rückansicht der elektroni­ schen Vorrichtung nach Fig. 1;
Fig. 3 einen Längsschnitt der Vorrichtung nach Fig. 2 längs der Linie A-A', der die Beziehung der An­ bringungspositionen zwischen den Logikeinheiten und den Leistungsversorgungseinheiten veranschau­ licht, wobei der Leistungsversorgungseinheit, der Logikeinheit und der hinteren Platte jeweils ihre eigene Kühlungsluftströmung zugeordnet ist;
Fig. 4 eine vergrößerte Draufsicht des Abschnitts um die hintere Platte auf der oberen Fläche der Vorrich­ tung nach Fig. 1;
Fig. 5 eine vergrößerte perspektivische Ansicht des Deckenabschnitts der Vorrichtung nach Fig. 1;
Fig. 6 eine vergrößerte perspektivische Ansicht des Deckenabschnitts der Vorrichtung, die in bezug auf die Vorrichtung nach Fig. 5 um 180° gedreht ist;
Fig. 7 die bereits erwähnte erläuternde Ansicht einer herkömmlichen Anbringungs- und Versorgungsstruk­ tur für elektronische Vorrichtungen, in der jede Logikeinheit durch Führungsschienen geführt wird;
Fig. 8 die bereits erwähnte erläuternde Ansicht einer herkömmlichen Anbringungs- und Versorgungsstruk­ tur für elektronische Vorrichtungen, wobei auf der hinteren Platte die Leistungsversorgungsein­ heiten nur auf einer Fläche angebracht sind und die Logikeinheiten nur auf der dieser Fläche ge­ genüberliegenden Fläche angebracht sind; und
Fig. 9 die bereits erwähnte perspektivische Ansicht zur Erläuterung der Kühlung der auf der hinteren Platte der herkömmlichen Vorrichtung angebrachten LSI-Elemente.
Fig. 1 zeigt eine Vorderansicht einer elektronischen Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht der Rückseite dieser elektronischen Vorrichtung.
Die elektronische Vorrichtung enthält einen Rahmen 1, der das Erscheinungsbild eines Außengehäuses eines Computers hat, mehrere Logikeinheiten 2, in denen mehrere Halblei­ terelemente angebracht sind, mehrere Leistungsversor­ gungseinheiten 3, die die Logikeinheiten mit elektrischer Leistung versorgen, eine hintere Platte 6, an der die Logikeinheiten 2 und die Leistungsversorgungseinheiten 3 mittels Führungsschienen 8 angebracht sind, eine Lüf­ tereinheit 5, die einen Lüfter 5a zum Kühlen der Logik­ einheiten 2 und der Leistungsversorgungseinheiten 3 umfaßt, und ein Lüftergehäuse 4, das die Lüftereinheit 5 enthält. Die Leistungsversorgungseinheit 3 unterscheidet sich von einer herkömmlichen Leistungsversorgungseinheit dadurch, daß jede der Leistungsversorgungseinheiten 3 mehrere elektrische Spannungen, genauer Spannungen von 1,2 V, 3,3 V und 5 V, bereitstellen kann.
Die weiter oben beschriebene herkömmliche Anbringungs­ struktur ist so beschaffen, daß die Logikeinheiten auf einer einzigen Fläche der hinteren Platte angebracht sind, während die Leistungsversorgungseinheiten aus­ schließlich auf der gegenüberliegenden Fläche der hinte­ ren Platte angebracht sind. Andererseits ist die Anbrin­ gungsstruktur der Logikeinheiten und der Leistungsversor­ gungseinheiten gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung so beschaffen, daß sich die Logikeinheiten und die Lei­ stungsversorgungseinheiten abwechselnd auf beiden Flächen der hinteren Platte 6 befinden. Falls zwei Typen von Einheiten auf einer Fläche in oberen und unteren Ab­ schnitten angebracht sind, können die Logikeinheit und die Leistungsversorgungseinheit vertikal in den beiden Abschnitten angebracht werden, möglich ist jedoch auch die vertikale Anbringung desselben Typs von Einheiten.
Wie in Fig. 1 gezeigt ist, sind in dieser Ausführungsform der Erfindung im oberen Abschnitt der Vorderseite der hinteren Platte 6 am Rahmen 1 die Logikeinheiten 2 und die Leistungsversorgungseinheiten 3 in Längsrichtung abwechselnd angeordnet. Im unteren Abschnitt sind diese Einheiten in gleicher Weise angeordnet. In dieser Anord­ nung befinden sich die Logikeinheiten 2 im oberen Ab­ schnitt gegenüber den entsprechenden Leistungsversor­ gungseinheiten 3 im unteren Abschnitt. Falls die Lei­ stungsversorgungseinheiten 3 im oberen Abschnitt angeord­ net sind, sind die entsprechenden Logikeinheiten im unteren Abschnitt angeordnet. Fig. 1 zeigt die Anbrin­ gungsstruktur, in der die Typen von Einheiten im oberen Abschnitt von den Typen der entsprechenden Einheiten im unteren Abschnitt verschieden sind. Die Anbringungsstruk­ tur kann jedoch auch so beschaffen sein, daß die Einhei­ tentypen im oberen Abschnitt gleich den entsprechenden Einheitentypen im unteren Abschnitt sind. Das heißt, daß die Logikeinheiten 2 im unteren Abschnitt an der entspre­ chenden Position der im oberen Abschnitt angebrachten Logikeinheiten 2 angebracht sind und die Leistungsversor­ gungseinheiten 3 in ähnlicher Weise wie die Logikeinhei­ ten 2 angebracht sind.
Wie in Fig. 2 gezeigt ist, enthält auch die hintere Fläche der hinteren Platte 6 daran angebrachte Logikein­ heiten und Leistungsversorgungseinheiten. In der in Fig. 2 gezeigten Konstruktion, in der die Einheiten auf beiden Seiten der hinteren Platte 6 angebracht sind, sind die Leistungsversorgungseinheiten 3 dann, wenn die Logik­ einheiten 2 an der vorderen Fläche der hinteren Platte 6 angebracht sind, an der entsprechenden hinteren Fläche der hinteren Platte 6 angebracht, wenn hingegen die Leistungsversorgungseinheiten 3 an der vorderen Fläche der hinteren Platte 6 angebracht sind, sind die Logikein­ heiten 2 an der entsprechenden hinteren Fläche ange­ bracht. Die Fig. 5 und 6 zeigen den vergrößerten oberen Abschnitt der in den Fig. 1 und 2 gezeigten elektroni­ schen Vorrichtung, in dem die Logikeinheiten und die Leistungsversorgungseinheiten abwechselnd angeordnet sind. Wenn in diesen Figuren die Vorderseite und die Rückseite der Vorrichtung betrachtet werden, wird deut­ lich, daß die Logikeinheiten 2 und die Leistungsversor­ gungseinheiten 3 abwechselnd auf beiden Flächen der hinteren Platte 6 angeordnet sind und daß die Einheiten an einer Position im oberen Abschnitt vom gleichen Typ wie die Einheiten an der entsprechenden Position im unteren Abschnitt sind.
Selbstverständlich ist die in Fig. 2 gezeigte Struktur so beschaffen, daß die an einer Position an der Vorderseite der hinteren Platte 6 angebrachte Einheit von der an der entsprechenden Position an der Rückseite der hinteren Platte 6 angebrachten Einheit verschieden ist. Die Struk­ tur kann jedoch an entsprechenden Positionen auf beiden Seiten der hinteren Platte 6 die gleichen Einheiten aufweisen.
Die Logikeinheiten 2 und die Leistungsversorgungseinhei­ ten 3 gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung bilden ihre eigenen Gehäuse-Tunnelstrukturen, durch die in vertikaler Richtung des Rahmens 7 die Kühlungsluft strö­ men kann. In dieser Struktur umfaßt der Rahmen 1 eine die Einheiten tragende untere Unterteilungsplatte 10 und eine obere Unterteilungsplatte 9, die an der hinteren Platte 6 im unteren bzw. im oberen Bereich der Vorrichtung ange­ bracht sind (siehe Fig. 3) und einen Luftstrom (in Fig. 5 mit dem Bezugszeichen 50 bezeichnet) durchlassen. Außer­ dem sind in Richtung der Luftströmung in einem Abschnitt des Rahmens 7, der die hintere Platte 6 trägt, Ausschnit­ te (in Fig. 5 mit dem Bezugszeichen 71 bezeichnet) gebil­ det.
In dieser Ausführungsform dient die im unteren Abschnitt des Gehäuses angeordnete Lüftereinheit 5 der Lieferung von Kühlungsluft in Aufwärtsrichtung. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, dient die Kühlungsluft der Kühlung der Halbleiterelemente (LSI-Elemente) der auf einer Seite der hinteren Platte 6 angebrachten Logikeinheiten 2. Die Kühlungsluft zum Kühlen der Logikeinheiten 2 wird zum oberen Abschnitt des Gehäuses durch einen zylinderförmi­ gen Tunnel, der die Fläche enthält, an der die Logikein­ heiten 2 angebracht sind, ausgestoßen. Die Kühlungsluft zum Kühlen der Leistungsversorgungseinheiten 3 wird zum oberen Abschnitt des Gehäuses durch den Zwischenraum, der die Fläche enthält, an der die Elemente wie etwa Lei­ stungsversorgungsspulen der Leistungsversorgungseinheiten angebracht sind, ausgestoßen. Wie in Fig. 4 gezeigt ist, wird die Kühlungsluft zum oberen Abschnitt des Kastens durch den zylinderförmigen Tunnel ausgestoßen, der sich zwischen den Logikeinheiten 2 und den Leistungsversor­ gungseinheiten 3 befindet, die abwechselnd auf beiden Seiten der hinteren Platte 6 angeordnet sind. Weiterhin zeigt Fig. 4 eine Struktur, in der Einheiten gleichen Typs an entsprechenden Positionen auf beiden Seiten der hinteren Platte 6 angeordnet sind.
Wie in den Fig. 5 und 6 gezeigt ist, wird die Durchfluß­ menge der ausgestoßenen Luft in der Weise eingestellt, daß die Durchflußmenge der von der Führungsschiene 8 ausgestoßenen Kühlungsluft 50 im Vergleich zu der Durch­ flußmenge der durch die Logikeinheiten 2 ausgestoßenen Kühlungsluft 52 gering ist, indem an der oberen Fläche an Stellen, an denen die Leistungsversorgungseinheiten 3 angebracht sind, hohle Führungsschienen 8 mit flächiger Gestalt als Strömungswiderstand dienen.
Die Logikeinheiten 2 und die Leistungsversorgungseinhei­ ten 3 sind kastenförmig ausgebildet, so daß die Luft im Rahmen 1 vertikal zirkulieren kann. Daher wird der unab­ hängige Luftströmungsweg näher bei der hinteren Platte 6 gebildet. Im Ergebnis wird die nach oben geförderte Kühlungsluft näher bei den an der hinteren Platte 6 angebrachten LSI-Elementen 13 ausgestoßen. Daher trägt diese Struktur dazu bei, eine Vermischung der Kühlungs­ luft zum Abführen der in den LSI-Elementen 13 erzeugten Wärmemenge mit der Kühlungsluft zum Kühlen der Halblei­ terelemente (LSI-Elemente) der Logikeinheiten 2 zu ver­ hindern.
Insbesondere sind die Führungsschienen 8 für die Logik­ einheiten 2, die einen Strömungswiderstand bilden, bei Betrachtung von der Ausstoßoberfläche, die sich an der Oberseite der Vorrichtung befindet, abwechselnd angeord­ net (genauer sind die Logikeinheiten und die Leistungs­ versorgungseinheiten abwechselnd angeordnet); die Füh­ rungsschienen 8 sind auf beiden Seiten der hinteren Platte 6 angeordnet, so daß die Kühlungsluft von der gesamten Oberfläche der Vorrichtung ausgestoßen wird, wie in den Fig. 5 und 6 gezeigt ist. Diese Struktur dient dazu, die Wärmeverteilung über der gesamten Oberfläche der Vorrichtung gleichmäßig zu machen, wodurch der Küh­ lungswirkungsgrad verbessert wird.
Die Führungsschienen 8 befinden sich in den oberen und unteren Abschnitten der Leistungsversorgungseinheit 3, so daß die Leistungsversorgungseinheit 3, die eine geringe Wärmemenge erzeugt, und die Logikeinheit 2, die eine große Wärmemenge erzeugt, durch die Führungsschienen 8 angebracht sind. Die Führungsschienen 8 dienen als Strö­ mungswiderstand für die Kühlungsluft, die durch die eine geringe Wärmemenge erzeugenden Leistungsversorgungsein­ heiten 3 strömt, so daß die Luftströmung abgesenkt wird, sie bilden jedoch für die Kühlungsluft, die durch die eine große Wärmemenge erzeugenden Logikeinheiten 2 strömt, keinen nennenswerten Strömungswiderstand. Dadurch kann die Luftdurchflußmenge erhöht werden. Im Stand der Technik kann der Einfluß der LSI-Elemente und der Verbin­ der, die an der hinteren Platte angebracht sind, aufgrund des Temperaturanstiegs der Kühlungsluft, der durch die Wärme der Einheiten verursacht wird, nicht ohne weiteres vorhergesagt werden, so daß die Bestimmung der Kühlungs­ struktur schwierig gewesen ist. Bei der Anbringungsstruk­ tur der Erfindung kann jedoch der Einfluß anhand eines einfachen Modells vorhergesagt werden.
Die Anbringungsstruktur dieser Ausführungsform ist so beschaffen, daß elektrische Leistung von der an einer Fläche der hinteren Platte 6 angebrachten Leistungsver­ sorgungseinheit 3 zur entsprechenden Logikeinheit 2, die an der anderen Fläche angebracht ist, geliefert wird. Diese Struktur ermöglicht, den physikalischen Abstand zwischen der Leistungsversorgungseinheit 3 und der ent­ sprechenden Logikeinheit 2 für sämtliche Einheiten im wesentlichen gleich zu machen. Sie ermöglicht außerdem, für den Versorgungspfad für den Anschluß der Logikeinheit 2 an die entsprechende Leistungsversorgungseinheit 3 die gleiche Länge beizubehalten, so daß sämtliche an die Logikeinheiten 2 gelieferten Spannungen gleich sind und ein unterschiedlicher Spannungsabfall aufgrund unter­ schiedlicher Versorgungspfade vermieden werden kann.
In der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform dient die an der hinteren Platte 6 angebrachte Leistungsversorgungs­ einheit 3 dazu, die nächstgelegene Logikeinheit 2, die sich hinter der hinteren Platte 6 befindet, mit elektri­ scher Leistung zu versorgen. Der Versorgungspfad ist daher der kürzestmögliche und durch eine direkte Draht­ verbindung im Verbinder 14 und in der hinteren Platte 6 gebildet. Im Gegensatz zu der herkömmlichen Struktur, in der die Leistung von unterschiedlichen Leistungsversor­ gungseinheiten entsprechend ihren jeweiligen Spannungen geliefert wird, kann bei Verwendung der erfindungsgemäßen Struktur eine einzige Leistungsversorgungseinheit 3 mehrere verschiedene Spannungen liefern, die für den Betrieb der Logikeinheiten 2 erforderlich sind. Das bedeutet, daß bei Verwendung von Leistungsversorgungsein­ heiten 3, die mehrere Spannungen liefern können, eine 1 : 1-Entsprechung zwischen den Logikeinheiten 2 und den Leistungsversorgungseinheiten 3 erreicht werden kann. Dadurch können zusätzliche Komponenten wie etwa die herkömmliche Versorgungsbusschiene weggelassen werden. Dies ermöglicht, daß der durch die Versorgungsbusschiene verursachte Spannungsabfall verhindert werden kann, daß die Anzahl der Komponenten reduziert werden kann und infolgedessen die Anzahl der Herstellungsschritte verrin­ gert werden kann, wodurch die Kosten gesenkt werden können, die Montage vereinfacht wird und der Entwurf des Produkts kompakt ist.
Nun werden weitere Ausführungsformen der Erfindung be­ schrieben.
Zunächst ist die Anbringungsstruktur für eine elektroni­ sche Vorrichtung, die in einem Gehäuse oder Rahmen eine hintere Platte, an der Logikeinheiten und Leistungsver­ sorgungseinheiten angebracht sind, sowie einen Lüfter zum Kühlen der hinteren Platte und der Einheiten enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die hintere Platte mehrere erste Verbinder besitzt und die Endabschnitte jeder Logikeinheit und jeder Leistungsversorgungseinheit zweite Verbinder besitzen, die mit den ersten Verbindern zu verbinden sind. Durch Koppeln der Logikeinheiten mit der hinteren Platte über die Verbinder werden die Leistungs­ versorgungseinheiten, die elektrische Leistung für die Logikeinheiten liefern, an der den Logikeinheiten gegen­ über befindlichen Seite der hinteren Platte an der ent­ sprechenden Position angebracht, so daß die Leistungsver­ sorgungseinheiten mit den Logikeinheiten über die kür­ zestmögliche Strecke verbunden sind. Diese Struktur hat den Vorteil, daß Versorgungskomponenten wie etwa die Versorgungsbusschiene unnötig sind.
Weiterhin ist in dem Fall, in dem die Logikeinheiten und die Leistungsversorgungseinheiten an der hinteren Platte angebracht sind, der Abstand zwischen der Logikeinheit und einer Leistungsversorgungseinheit, die an diese Logikeinheit elektrische Leistung liefert, unabhängig von der einzelnen Logikeinheit stets im wesentlichen der gleiche. In dieser Anbringungsstruktur ist der Abstand zwischen der Logikeinheit und der Leistungsversorgungs­ einheit nicht notwendig der kürzeste. Da die Länge des Versorgungsweges für jede Logikeinheit im wesentlichen die gleiche ist, wird ein unterschiedlicher Spannungsab­ fall im wesentlichen verhindert. Der Abstand zwischen einer Logikeinheit und der entsprechenden Leistungsver­ sorgungseinheit muß nicht notwendig stets gleich sein. Die obengenannte Wirkung kann erhalten werden, wenn der Abstand zwischen nahezu jeder Logikeinheit und nahezu jeder entsprechenden Leistungsversorgungseinheit gleich ist.
Falls ferner die Wärmemengen, die von den Logikeinheiten und Leistungsversorgungseinheiten erzeugt werden, unter­ schiedlich sind, sind die Einheiten, die große Wärmemen­ gen erzeugen, und die Einheiten, die kleine Wärmemengen erzeugen, an der hinteren Platte in der Weise angebracht, daß die erstgenannten Einheiten mit den letztgenannten Einheiten abwechseln. Diese Struktur dient dazu, eine Konzentration von Wärme, die die von den eine große Wärmemenge erzeugenden Einheiten erzeugte Wärmemenge übersteigt, zu verhindern, so daß die Wärmeverteilung gleichmäßig wird. Weiterhin ist in dem Fall, in dem die hintere Platte am Gehäuse oder Rahmen befestigt ist und die Einheiten in oberen und unteren Abschnitten ange­ bracht sind, die Anordnung der Logikeinheiten und der Leistungsversorgungseinheiten, die sich an der hinteren Platte befinden, derart, daß der Anordnungsbereich im oberen Abschnitt um eine Einheit gegenüber dem Anord­ nungsbereich im unteren Abschnitt versetzt ist. Dadurch kann der Lufttemperaturanstieg, der durch die Wärme der einzelnen Einheiten verursacht wird, in Richtung vom unteren Abschnitt zum oberen Abschnitt des Kastens oder Rahmens gleichmäßig gemacht werden. Falls die Einheiten an zwei hinteren Platten anstatt an einer einzigen hinte­ ren Platte in den oberen bzw. unteren Abschnitten ange­ bracht sind, kann die im oberen Abschnitt des Kastens befindliche erste hintere Platte um eine Einheit gegen­ über der im unteren Abschnitt des Kastens befindlichen zweiten hinteren Platte versetzt sein, um die gleiche Wirkung wie oben zu erhalten.
Weiterhin sind in dem Fall, in dem die Logikeinheiten und Leistungsversorgungseinheiten an der hinteren Platte abwechselnd angebracht sind, die Führungsschienen für die Anbringung der Einheiten in den oberen und unteren Ab­ schnitten der Einheiten, die eine kleine Wärmemenge erzeugen, angeordnet, da zwischen den von diesen Einhei­ ten erzeugten Wärmemengen ein Unterschied besteht. Im Ergebnis brauchen die Führungsschienen, die für die Kühlungsluft einen Strömungswiderstand bilden, nicht in den oberen und unteren Abschnitten der eine große Wärme­ menge erzeugenden Einheiten angebracht zu werden, wodurch die zu den eine große Wärmemenge erzeugenden Einheiten strömende Kühlungsluftmenge erhöht wird.
Wenn LSI-Elemente, die an der hinteren Platte angebracht sind, stärker gekühlt werden müssen, können an der Rück­ seite einer Unterteilungsplatte, an der die Einheiten angebracht sind, Luftschlitze ausgebildet werden, ferner können an Stellen, an denen Luftschlitze nicht ausgebil­ det werden können, Nuten oder Ausschnitte ausgebildet werden, so daß die Anbringungsstruktur für elektronische Vorrichtungen so beschaffen ist, daß die Kühlungsluft zu den an der hinteren Platte angebrachten LSI-Elementen strömt.
Weiterhin ist jede elektronische Einheit kastenförmig ausgebildet, so daß die Kühlungsluft zum Kühlen der an der hinteren Platte angebrachten LSI-Elemente nicht durch den Lufttemperaturanstieg beeinflußt wird, der durch die Erwärmung einer weiteren elektronischen Einheit verur­ sacht wird. Diese Anbringungsstruktur kann einen Tunnel und eine Kühlungsstruktur für die wirksame Kühlung der LSI-Elemente aufweisen.
Wie oben beschrieben worden ist, kann die Wärmeverteilung im Gehäuse gleichmäßig gemacht werden, indem die Logik­ einheiten und die Leistungsversorgungseinheiten beider­ seits der hinteren Platte abwechselnd angeordnet werden und indem die Leistungsversorgungseinheiten am Rand der hinteren Platte angeordnet werden, so daß sie elektrische Leistung an die nächstgelegenen Logikeinheiten liefern können. Indem ferner der Abstand zwischen jeder Lei­ stungsversorgungseinheit und einer entsprechenden Logik­ einheit, die beide über die hintere Platte miteinander verbunden sind, auf den minimalen Wert reduziert wird, kann der nachteilige unterschiedliche Spannungsabfall aufgrund unterschiedlicher Versorgungsweglängen beseitigt werden.
Die Logikeinheiten erzeugen eine große Wärmemenge, wäh­ rend die Leistungsversorgungseinheiten eine geringe Wärmemenge erzeugen. Die Logikeinheiten, die Leistungs­ versorgungseinheiten und die hintere Platte besitzen erfindungsgemäß ihre eigenen Luftströmungswege, so daß die Lüftereinheit die Kühlungsluft an jeden Luftströ­ mungsweg liefern kann, wodurch der Kühlungswirkungsgrad verbessert wird. Ferner weist der für die Leistungsver­ sorgungseinheiten gebildete Luftströmungsweg einen größe­ ren Strömungswiderstand als der für die Logikeinheiten gebildete Luftströmungsweg auf. Durch diese Struktur wird an die Logikeinheiten eine größere Kühlungsluftmenge als an die Leistungsversorgungseinheiten geliefert, wodurch der Kühlungswirkungsgrad verbessert wird.
Weiterhin sind in dem Fall, in dem die Logikeinheit eine größere Wärmemenge als die Leistungsversorgungseinheit erzeugt, die Logikeinheiten und die Leistungsversorgungs­ einheiten erfindungsgemäß abwechselnd angeordnet, wobei die Leistungsversorgungseinheiten im oberen Abschnitt unter den Logikeinheiten angeordnet sind oder die Logik­ einheiten unter den Leistungsversorgungseinheiten ange­ ordnet sind, wobei die Lüftereinheit, die am Boden des Kastens angebracht ist, Kühlungsluft an die Logikeinhei­ ten und an die Leistungsversorgungseinheiten liefert. Diese Struktur ermöglicht, daß eine Konzentration von Wärme im Gehäuse verhindert wird, wodurch der Kühlungs­ wirkungsgrad verbessert wird.

Claims (12)

1. Elektronische Vorrichtung, mit
einer hinteren Platte (6), an der mehrere Logik­ einheiten (2) und mehrere Leistungsversorgungseinheiten (3), die an die Logikeinheiten (2) elektrische Leistung liefern, angebracht sind, und
einer Lüftereinheit (5), die den Logikeinheiten (2) und den Leistungsversorgungseinheiten (3) Kühlungs­ luft zuführt, dadurch gekennzeichnet, daß
die Logikeinheiten (2) und die Leistungsversor­ gungseinheiten (3) auf beiden Seiten der hinteren Platte (6) angeordnet sind.
2. Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die Logikeinheiten (2) auf einer Seite der hinte­ ren Platte (6) angeordnet sind, die der Seite gegenüber­ liegt, auf der die Leistungsversorgungseinheiten (3) angebracht sind.
3. Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Leistungsversorgungseinheiten (3) so ange­ schlossen sind, daß sie elektrische Leistung an die an der gegenüberliegenden Seite der hinteren Platte (6) angebrachten Logikeinheiten (2) durch die hintere Platte (6) hindurch liefern können.
4. Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Abstände zwischen den Leistungsversorgungs­ einheiten (3) und den entsprechenden Logikeinheiten (2), die jeweils durch die hintere Platte (6) hindurch mitein­ ander verbunden sind, jeweils im wesentlichen gleich sind.
5. Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die Leistungsversorgungseinheiten (3) so ange­ schlossen sind, daß sie jeweils an die nächstgelegene Logikeinheit (2) elektrische Leistung liefern.
6. Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die mehreren Logikeinheiten (2) und die mehreren Leistungsversorgungseinheiten (3), die auf einer Seite der hinteren Platte (6) angebracht sind, abwechselnd angeordnet sind.
7. Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 6, da­ durch gekennzeichnet, daß
die Logikeinheiten (2) und die Leistungsversor­ gungseinheiten (3) an der hinteren Platte (6) in oberen und unteren Abschnitten angebracht sind,
die Logikeinheiten (2) und die Leistungsversor­ gungseinheiten (3) im oberen Abschnitt oder im unteren Abschnitt abwechselnd angeordnet sind und
die Einheiten im oberen Abschnitt um eine Einheit zu den Einheiten im unteren Abschnitt versetzt sind.
8. Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 6, da­ durch gekennzeichnet, daß
die Logikeinheiten (2) und die Leistungsversor­ gungseinheiten (3) an der hinteren Platte (6) in oberen und unteren Abschnitten angebracht sind,
die Logikeinheiten (2) und die Leistungsversor­ gungseinheiten (3) im unteren Abschnitt oder im oberen Abschnitt abwechselnd angeordnet sind und
die Logikeinheiten (2) unter den Logikeinheiten (2) im oberen Abschnitt angeordnet sind und die Lei­ stungsversorgungseinheiten (3) unter den Leistungsversor­ gungseinheiten (3) im oberen Abschnitt angeordnet sind.
9. Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die Lüftereinheit (5) in einem Bereich unterhalb der Logikeinheiten (2) und der Leistungsversorgungsein­ heiten (3) angeordnet ist.
10. Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß
die Logikeinheiten (2), die Leistungsversorgungs­ einheiten (3) und die hintere Platte (6) ihre jeweils eigenen Luftströmungswege besitzen und
die Lüftereinheit (5) der Zuführung von Kühlungs­ luft an jeden der Luftströmungswege dient.
11. Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 8, da­ durch gekennzeichnet, daß der Luftströmungsweg für die Leistungsversor­ gungseinheiten (3) einen größeren Luftströmungswiderstand als der Luftströmungsweg für die Logikeinheiten (2) besitzt.
12. Elektronische Vorrichtung, mit
einer hinteren Platte (6), an der Logikeinheiten (2) und Leistungsversorgungseinheiten (3) angebracht sind, und
einer Lüftereinheit (5), die die hintere Platte (6) und die daran angebrachten Einheiten (2, 3) während ihres Betriebs kühlt,
wobei die hintere Platte (6) und die Lüfterein­ heit (5) in einem Gehäuse oder Rahmen (1) angebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß
die hintere Platte (6) mehrere erste Verbinder aufweist,
die Endabschnitte der Logikeinheiten (2) und der Leistungsversorgungseinheiten (3) zweite Verbinder auf­ weisen, die mit den ersten Verbindern verbunden werden können,
die Logikeinheiten (2) mit der hinteren Platte (6) durch Anschließen der ersten Verbinder an die zweiten Verbinder angebracht sind und
die Leistungsversorgungseinheiten (3), die die Logikeinheiten (2) mit elektrischer Leistung versorgen, auf einer Seite der Logikeinheiten (2) oder hinter den Logikeinheiten (2) angeordnet sind und durch die hintere Platte (6) hindurch mit diesen Logikeinheiten (2) verbun­ den sind, so daß sie mit den jeweiligen Logikeinheiten (2) über den kürzestmöglichen Abstand verbunden werden können.
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