JPH066064A - 高密度実装装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高い放熱能力を持たせて高速系回路において
も高密度実装や電磁シールドができ、更に光ファイバの
導入を可能とすること。 【構成】 裏面にヒートシンクを持ち良熱伝導性の複数
の第１のプリント配線基板を第１のコネクタを介してバ
ックパネルに垂直に実装し、良熱伝導性の複数の第２の
プリント配線基板を第２のコネクタを介して第１のプリ
ント配線基板に垂直に実装し、第１と第２のプリント配
線基板を熱接続用クランプ機構で接続し、バックパネル
に光コネクタを設けてこれと第２のプリント配線基板を
光ファイバで接続し、第２のプリント配線基板の面上を
シールド板で覆い、第２のプリント配線基板の引抜き側
の面をシールドカバーで覆った。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、通信システムの大容量
化や高速化により実装量の増加が著しい高速系加入者回
路等の装置において、高密度実装・高能率放熱化を可能
とした実装装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図９は従来の実装装置の構造を示す図で
ある。１は電子部品、２はコネクタ、３はプリント配線
基板である。４は電子部品１により各加入者用の加入者
回路が搭載されているプリント配線基板で、プリント配
線基板３に縦方向にコネクタ２を介して結合される。５
はプリント配線基板４の最前側を覆う前面板、６は多数
のプリント配線基板３を支えるラック、７は空冷空気を
通過させるための通風穴、Ａは冷却空気の流れ方向、
Ｂ、Ｃはプリント配線基板の引抜き方向を示している。

【０００３】この図１の構造は、従来の通信システムに
収容される加入者回路を高密度に収容する構造として採
用されているものである。プリント配線基板３に対し
て、多数のプリント配線基板４がコネクタ２を介してブ
ッキシェルフ状に実装され、これを１つの単位としてラ
ック６に収容する構造となっている。また、プリント配
線基板４に搭載された各加入者回路の電子部品１などを
冷却するため、このプリント配線基板４は、冷却空気が
充分通過できる空間を設けて配列されている。そして、
ラック６には吸気、排熱のための通風穴７が設けられて
いる。

【０００４】この図１の構造では、プリント配線基板４
を交換するとき、まずプリント配線基板３及びそれをベ
ースにして構成される複数のプリント配線基板４を搭載
した単位を、矢印Ｂの方向に引き出し、次に交換を必要
とするプリント配線基板４を矢印Ｃの方向に引き出すこ
とによって、その交換が行われる。このため、プリント
配線基板３と外部とを接続するケーブル類に、ある程度
の余長を持たせて交換可能な構成としている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしこの構成では、
各加入者の必要とする信号速度が遅い場合には高密度な
実装が可能となるものの、高速系サービスをサポートす
るシステムへの適用を想定すると、以下の問題がある。

【０００６】まず、第１の問題点は、高速系の加入者回
路などでは光ファイバが使用されるが、上記従来例では
これを取り扱うことが極めて困難なことである。すなわ
ち、光ファイバに余長を持たせて可動性を有する構造と
しても、上記単位の引き出しの際にその光ファイバに曲
げ力が働き、機械的な面で信頼性の欠ける問題が出るか
らである。またプリント配線基板３に多数の光ファイバ
を接続することになるため、余長を持たせるための空間
を充分に確保できず、その結果実装密度を低下させてし
まう問題もある。

【０００７】第２の問題点は、高速信号を扱うことによ
り、各加入者回路に使用される電子部品の動作速度が向
上して放射妨害波を発生する、もしくは、他の回路から
の電磁妨害を受け易くなることである。このため、回路
の電磁シールドをいかに行うかがシステム動作の鍵を握
ることになる。しかし、図９に示す従来技術では、冷却
空気を矢印Ａ方向に流さなくてはならないために通風穴
７を設ける必要があり、このため、この通風穴７からの
電磁波の漏洩が問題となり、高速回路の搭載には問題が
ある。

【０００８】以上のようにこの従来の構造は、低速系の
信号を扱うには高密度な実装を可能にするものの、高速
系回路の実装には適さないという問題を有している。

【０００９】本発明は上述した問題点に鑑みてなされた
もので、その目的は、高い放熱能力を持たせて高速系回
路においても高密度実装や電磁シールドができ、更に光
ファイバの導入が可能となった高密度実装装置を提供す
ることである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数のプリン
ト配線基板をブックシェルフ実装できるバックパネルの
面上に垂直に、上記バックパネルに電気接続するための
第１のコネクタを介して少なくとも１枚以上の第１のプ
リント配線基板を実装し、上記第１のプリント配線基板
に垂直に、上記第１のプリント配線基板の前面に電気接
続するための第２のコネクタを介して少なくとも１枚以
上の第２のプリント配線基板を実装した高密度実装装置
であって、上記第１および第２のプリント配線基板の一
部を良熱伝導材質で構成し、上記第１のプリント配線基
板の裏面に冷却用のヒートシンクを設け、上記第１と第
２のプリント配線基板が相互に接する面上で、且つ上記
第２のコネクタが搭載されている以外の面上を熱接触用
クランプ機構で接続して構成した。

【００１１】上記第２のプリント配線基板を上記バック
パネルに接続するための第３のコネクタを設け、該第３
のコネクタの少なくとも一部を光コネクタとすると共
に、上記第２のプリント配線基板に光部品を搭載し、該
光部品と上記光コネクタとを光ファイバで接続すること
ができる。

【００１２】単独の上記第１のプリント配線基板に搭載
される少なくとも１以上の上記第２のプリント配線基板
のすべてを覆うシールド板を上記第１のプリント配線基
板の前面に設け、且つ上記第２のプリント配線基板の引
き抜き側の面をシールドカバーで覆うことができる。

【００１３】上記第２のプリント配線基板に少なくとも
１以上のヒートパイプを設けることができる。

【００１４】少なくとも１以上をラック内において縦方
向に積み上げてその上下にエアガイドを介して空冷用フ
ァンを設け、該エアガイド内に送風される空気を上記ヒ
ートシンクに絞り込むためのディフューザを設ることが
できる。

【００１５】

【作用】本発明では、第１、第２のプリント配線基板か
らヒーシンクまでの熱パスが良熱伝導性をもつため高い
放熱能力を達成でき、この結果高密度実装が実現できる
と共にシールド対策も容易となる。また高速系信号を装
置に入出力する際光ファイバを装置内で引き回す必要が
なくなり、また第２のプリント配線基板を交換する際も
光ファイバに可動性を持たせる必要がない。更に第１、
第２のプリント配線基板をシールド板やシールドカバー
で覆うことにより、外部とのシールドが行われて高速回
路を実装しても外来雑音の影響を受けることはなく、ま
た不要な妨害波を外部に放出することもない。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。図
１はその第１の実施例を示すもので、高速系通信装置の
加入者回路を実装する高密度実装装置の構造を示す斜視
図である。１００は電子部品、１０１はバックパネル、
１０２は第１のプリント配線基板、１０３は電子部品１
００などにより各加入者に必要な加入者回路が構成され
る第２のプリント配線基板、１０４は第１のコネクタ、
１０５は第２のコネクタ、１０６は第２のプリント配線
基板１０３のカードエッジコネクタ、１０７は第２のプ
リント配線基板１０３の熱接触部、１０８は熱伝導部材
で構成した熱接触用クランプ機構、１０９は各々の第１
プリント配線基板１０２の裏面に取り付けられたヒート
シンク、１１０は上面のシールド板、１１１は第１のプ
リント配線基板１０２上で共通回路を構成する電子部
品、Ｄは冷却空気の流れ方向、Ｅは第２のプリント配線
基板１０３の引き出し方向である。

【００１７】図２は高密度実装構造の正面図であり、１
１２は第２のプリント配線基板１０３の引抜き側の正面
に取り付けたシールドカバーである。なお、右側はこの
シールドカバー１１２を取り外した状態となっている。

【００１８】図３は図２のＸ部分を拡大した図であっ
て、熱接触用クランプ機構１０８を説明するためのもの
である。ここで、１１３は電子部品１００のＩ／Ｏリー
ド、１１４は第２のプリント配線基板１０３の上面、下
面に形成した信号配線層、１１５は同プリント配線基板
１０３に形成した熱伝導部材で構成した熱伝導層（給電
も兼ねることができ、一般にはアルミや銅板で構成す
る。ここでは２層形成されている）、１１６は電子部品
１００と熱伝導層１１５とを熱接続するための熱伝導接
着部材層、１１７は熱接触用クランプ機構１０８と上記
熱伝導層１１５とを熱接続するための熱伝導接着部材
層、１１８は第１のプリント配線基板１０２内に形成し
た信号配線層、１１９は熱接触クランプ機構１０８とヒ
ートシンク１０９とを熱接続するためのピンである。

【００１９】この第１の実施例では、各プリント配線基
板１０２、１０３は以下のように接続される。すなわ
ち、第１のプリント配線基板１０２をバックパネル１０
１に第１のコネクタ１０４を介して接続する。次に、こ
の第１のプリント配線基板１０２に、複数の第２のプリ
ント配線基板１０３を、その一部に設けたカードエッジ
コネクタ１０６により、第２のコネクタ１０５を介して
搭載する。よって、その実装構造の正面から矢印Ｅの方
向に引抜き／挿入を行うことができる。

【００２０】図２からも分かるように、第１のプリント
配線基板１０２に搭載される複数枚の第２のプリント配
線基板１０３は、背面を覆うバックパネル１０１、上面
を覆うシールド板１１０、前面を覆うシールドカバー１
１３により完全に遮蔽されるため、外来雑音の影響を受
けること、および不要な妨害波の外部への放射が防止さ
れる。

【００２１】次に、第２のプリント配線基板１０３に搭
載された電子部品１００の放熱経路について説明する。
図３にも示したように、この電子部品１００は、第２の
プリント配線基板１０３の内層に形成された熱伝導部材
から構成される熱伝導層１１５に熱伝導接着部材層１１
６で固定されている。また、この第２のプリント配線基
板１０３の熱接触用クランプ機構１０８に挿入される部
分は、上面と下面の信号配線層１１４を取り除き、熱伝
導層１１５を直接クランプ機構１０８に熱接触する構成
となっており、且つ熱伝導接着部材層１１７が挿入され
て熱接触抵抗の低減が図られている。更に、熱接触用ク
ランプ機構１０８と第１のプリント配線基板１０２の裏
面側に設けた空冷ヒートシンク１０９の間は、ピン１２
０で熱接続さている。

【００２２】このため、電子部品１００で発生する熱
は、良熱伝導部材のみを介して空冷シートシンク１０９
に導かれ、低い熱抵抗のパスが形成されるので、高速な
信号処理をするときに高発熱化する電子部品１００を多
数搭載できる。すなわち、本構成は、高速系回路の実装
に有効である。以上により、第２プリント配線基板１０
３は、そこに搭載される電子部品１００の搭載高さ限界
までピッチをつめて実装でき、高密度実装が達成され
る。

【００２３】なお、共通回路を構成する電子部品１１１
の放熱も、図３に示した第２のプリント配線基板１０３
のように、熱伝導層を設けることにより、容易に達成で
きることはいうまでもない。

【００２４】図４は第２の実施例の高密度実装装置の構
造を示す斜視図である。第１の実施例（図１〜図３）に
おけるものと同一のものには同一の符号を付した。この
実施例は、第２のプリント配線基板１０３に接続すべき
高速系の信号を、バックパネル１０１に直接接続するた
めに、第３のコネクタ１２０を設けたものである。第２
のプリント配線基板１０３に設けたカードエッジコネク
タ１０６は低速系信号のやり取りのみに利用される。こ
の実施例においても、第１の実施例の場合と同様の利点
を有する他に、高速信号経路用のコネクタ段数を削減す
ることができることから、高速な加入者回路などを実装
する構成に有効である。

【００２５】図５は第３の実施例の高密度実装装置の構
造を示す斜視図である。第１、第２の実施例におけるも
のと同一のものには同一の符号を付した。ここでは、第
３のコネクタ１２０を使用し、更にこの第２のコネクタ
１２０の一部として光コネクタ１２１を設け、これに併
せて光ファイバ１２２、光電気変換器１２３を使用して
いる。

【００２６】この実施例は、第２のプリント配線基板１
０３に引き込まれる加入者などからの高速な信号を、光
ファイバ１２２を用いて接続する構成であり、バックパ
ネル１０１において光コネタク１２１によって光接続さ
れるので、光ファイバ１２２に余長を持たせる必要がな
く、第２のプリント配線基板１０３の引抜きや挿入も矢
印Ｅ方向に容易にでき、高密度に実装できる。また、第
２の実施例と同様に、第２のプリント配線基板１０３に
接続すべき高速系の電気信号を、第３のコネクタ１２０
を介して直接バックパネル１０１に接続できる。以上か
ら、高速信号を扱う加入者回路などの性能を落すことな
く、高密度実装を実現できる。

【００２７】図６は第４の実施例の高密度実装装置の構
造の斜視図である。第１〜第３の実施例におけるものと
同一のものには同一の符号を付した。この実施例は、第
３の実施例の第３のコネタク１２０に代えて、光コネク
タ１２１のみを使用し、これに併せて光ファイバ１２
２、及び光電気変換器１２３を使用するものである。

【００２８】この実施例では、第２のプリント配線基板
１０３に引き込まれる加入者などからの高速な信号のす
べてを、光ファイバ１２２を用いて接続する構成であ
り、バックパネル１０１において光コネクタ１２１によ
って光接続されるので、光ファイバ１２２に余長を持た
せる必要がなく、第２のプリント配線基板１０３の引抜
きや挿入も容易にで、高密度に実装できる。

【００２９】図７は第５の実施例の高密度実装装置の構
造の部分断面図である。図３におけるものと同一のもの
には同一の符号を付した。この実施例は、第２のプリン
ト配線基板１０３に搭載される電子部品１００の消費電
力が大きくなった場合に、放熱効果を向上させる手段を
設けたものである。すなわち、第２のプリント配線基板
１０３の裏面側に、少なくとも１本以上の平板形ヒート
パイプ１２４を接続している。１２５はこのヒートパイ
プ１２４内部の作動循環液である。このヒートパイプ１
２４の実効熱伝導率は、通常の金属材料に比べ１〜２桁
高く、このため図３に示した構成に比べて、より低い熱
抵抗の熱パスを形成でき、その結果、高い放熱能力を実
現できる。なお、ヒートパイプ１２４を第２のプリント
配線基板１０３の内層に埋め込んでも同様な効果が得ら
れること勿論である。

【００３０】図８は第６の実施例の高密度実装装置の構
造のシールドカバーを取り外した状態の正面図である。
１２６は図１〜図６まで示した本発明による実装装置を
多数搭載したラック、１２７は上下に設けたエアガイ
ド、１２８は上下に設けたディフューザ、１２９は上下
に設けたファンである。また、１３０はラック１２６、
エアガイド１２７、ファン１２９などを多数収容するた
めの架である。

【００３１】この実施例は、これまでに示した第１〜第
５の実施例の実装装置を架１３０に多段積層して実装
し、効率的な放熱構造を提供しようとするものである。
すなわち、第２のプリント配線基板１０３、第１のプリ
ント配線基板１０２はシールド板１１０によってシール
ドされているためそこに空気を流す必要はなく、空冷ヒ
ートシンク１０９にのみ空気を流せばよいことに着目し
たものである。つまり、架１３０の上下のエアガイド１
２７内にディフューザ１２８を設けて、架１３０の上下
のファン１２９によりプッシュプルで送風される空気
を、空冷ヒートシンク１０９のみに送られるようにした
ものである。このため、空冷ヒートシンク１０９に流す
空気の速度を増すことができ、高い放熱能力を達成でき
る。また冷却に必要最低限な部分にのみ空気を流せば良
いことから、ファン１２９で供給する風量を減らすこと
も可能であり、このことは装置全体の騒音増加を抑える
ことにも役立つ。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、第
１および第２のプリント配線基板が良熱伝導材質で一部
を構成され、第１のプリント配線基板の裏面には冷却用
ヒートシンクが設けられ、第１および第２のプリント配
線基板が熱接触用クランプ機構で接続されるので、高い
放熱能力を達成でき、第２のプリント配線基板に冷却空
間を設ける必要がなくなって高密度実装が実現できると
共にラック等に通風穴が必要なくなりシールド対策も容
易となる利点がある。

【００３３】また、第２のプリント配線基板の光部品を
光ファイバを介してバックパネルの光コネクタに接続
し、このとき第１のプリント配線基板の介在を必要とし
ないので、高速系信号を装置に入出力する際光ファイバ
を装置内で引き回す必要がなく、また第２のプリント配
線基板を交換する際も光ファイバに可動性を持たせる必
要がない利点がある。

【００３４】更に、第２のプリント配線基板の面上にシ
ールド板を設け、該第２のプリント配線基板の引抜き側
の面をシールドカバーで覆ったので外部とのシールドが
行われ、高速回路を実装しても外来雑音の影響を受ける
ことはなく、また不要な妨害波を外部に放出することも
ないという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施例の高密度実装装置の斜
視図である。

【図２】 同実施例の高密度実装装置の一部の正面図で
ある。

【図３】 図２のＸ部分の拡大断面図である。

【図４】 本発明の第２の実施例の高密度実装装置の斜
視図である。

【図５】 本発明の第３の実施例の高密度実装装置の斜
視図である。

【図６】 本発明の第４の実施例の高密度実装装置の斜
視図である。

【図７】 本発明の第５の実施例の高密度実装装置の断
面図である。

【図８】 本発明の第６の実施例の高密度実装装置の正
面図である。

【図９】 従来の電子装置の実装装置の斜視図である。

【符号の説明】

１：電子部品、２：コネクタ、３、４：プリント配線基
板、５：正面板、６：ラック、７：通風穴、１００：電
子部品、１０１：バックパネル、１０２：第１のプリン
ト配線基板、１０３：第２のプリント配線基板、１０
４：第１のコネクタ、１０５：第２のコネクタ、１０
６：カードエッジコネクタ、１０７：熱接触部、１０
８：熱接触用クランプ機構、１０９：ヒートシンク、１
１０：シールド板、１１１：電子部品、１１２：シール
ドカバー、１１３：Ｉ／Ｏリード、１１４：信号配線
層、１１５：熱伝導層、１１６、１１７：：熱伝導接着
部材層、１１８：配線層、１１９：ピン、１２０：第３
のコネクタ、１２１：光コネクタ、１２２：光ファイ
バ、１２３：光電気変換器、１２４：平板形ヒートパイ
プ、１２５：作動液循環部、１２６：ラック、１２７：
エアガイド、１２８：ディフューザ、１２９：ファン、
１３０：架。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のプリント配線基板をブックシェル
   フ実装できるバックパネルの面上に垂直に、上記バック
   パネルに電気接続するための第１のコネクタを介して少
   なくとも１枚以上の第１のプリント配線基板を実装し、
   上記第１のプリント配線基板に垂直に、上記第１のプリ
   ント配線基板の前面に電気接続するための第２のコネク
   タを介して少なくとも１枚以上の第２のプリント配線基
   板を実装した高密度実装装置であって、 上記第１および第２のプリント配線基板の一部を良熱伝
   導材質で構成し、上記第１のプリント配線基板の裏面に
   冷却用のヒートシンクを設け、上記第１と第２のプリン
   ト配線基板が相互に接する面上で、且つ上記第２のコネ
   クタが搭載されている以外の面上を熱接触用クランプ機
   構で接続したことを特徴とする高密度実装装置。
2. 【請求項２】 上記第２のプリント配線基板を上記バッ
   クパネルに接続するための第３のコネクタを設け、該第
   ３のコネクタの少なくとも一部を光コネクタとすると共
   に、上記第２のプリント配線基板に光部品を搭載し、該
   光部品と上記光コネクタとを光ファイバで接続したこと
   を特徴とする請求項１に記載の高密度実装装置。
3. 【請求項３】 単独の上記第１のプリント配線基板に搭
   載される少なくとも１以上の上記第２のプリント配線基
   板のすべてを覆うシールド板を上記第１のプリント配線
   基板の前面に設け、且つ上記第２のプリント配線基板の
   引き抜き側の面をシールドカバーで覆ったことを特徴と
   する請求項１又は２に記載の高密度実装装置。
4. 【請求項４】 上記第２のプリント配線基板に少なくと
   も１以上のヒートパイプを設けたことを特徴とする請求
   項１、２又は３に記載の高密度実装装置。
5. 【請求項５】 少なくとも１以上をラック内において縦
   方向に積み上げてその上下にエアガイドを介して空冷用
   ファンを設け、該エアガイド内に送風される空気を上記
   ヒートシンクに絞り込むためのディフューザを設けたこ
   とを特徴とする請求項１、２、３又は４に記載の高密度
   実装装置。