JP2002534817A - 回路カードモジュールに使用される、拡張幅ウェッジロックを有する互換可能な増強用フレーム - Google Patents

回路カードモジュールに使用される、拡張幅ウェッジロックを有する互換可能な増強用フレーム

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JP2002534817A JP2000593074A JP2000593074A JP2002534817A JP 2002534817 A JP2002534817 A JP 2002534817A JP 2000593074 A JP2000593074 A JP 2000593074A JP 2000593074 A JP2000593074 A JP 2000593074A JP 2002534817 A JP2002534817 A JP 2002534817A
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オデガード，トーマス・エイ
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Abstract

(57)【要約】 冷却効率が増大された回路カードモジュールは、少なくとも一つのプリント配線板（ＰＷＢ）と、ＰＷＢ上に装架された少なくとも一つの部品と、ヒートシンクと、交換可能なフレームと、シャーシ冷却壁とともに使用されるウェッジロックとを含んでいる。交換可能なフレームの一実施例は、対流冷却されるシャーシ（ＩＥＥＥ１１０１．２仕様に完全に従っている）と共に使用することのできる突起を含んでいる。伝導冷却されるシャーシ（ＩＥＥＥ１１０１．２仕様に部分的に従っている）だけと共に使用される別の実施例は、突起を含まないため、熱の除去においては最大の効率を示す。突起無しの実施例の場合、シャーシ冷却壁とフレームとの間の伝導接触領域は、幅でいうと約０．２５インチないし約０．３５インチだけ広くなる。何れの実施例においても、ウェッジロックはフレームの一つの面に装架され、伝導冷却されるシャーシに設置されたとき、フレームの反対側の面は、シャーシ冷却壁に押し付けられるように強制される。さらに、ウェッジロックは、接触領域への挟持力を増すために、拡大されることができる。大きさを拡大されたウェッジロックは、与える挟持力を約２倍にする。これらの改良がもたらす正味の効果は、ウェッジロックの長さ１インチ当たりの温度抵抗の減少である。それによってまた、例として８．３度Ｃないし４．１５度Ｃの４０Ｗモジュールのシャーシインターフェース温度上昇に対するモジュールが減少される。温度抵抗が改善されて温度上昇が下げられたことにより、回路カードの信頼性が高まり、特に軍用設備における厳しい環境における信頼性が高まる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【関連出願の相互参照】
本出願は、当該出願と同日付で出願された、「幅拡張のウェッジロックを回路
カードモジュールに使用することを許容するアダプタキット（Ａｄａｐｔｅｒ
Ｋｉｔ ｔｏ Ａｌｌｏｗ Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ｗｉｄｔｈ Ｗｅｄｇｅｌｏｃ
ｋ ｆｏｒ Ｕｓｅ ｉｎ ａ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｃａｒｄ Ｍｏｄｕｌｅ）」
という名称の同時出願係属中の出願に関連するものである。
【０００２】
【発明の背景】
本発明は、全体として、コンピュータカードモジュール及び該モジュール内に
保持されたフレームの分野に関する。より具体的には、本発明は、全体として、
モジュールの冷却特性を向上させるが、選択的に、電気電子技師協会（ＩＥＥＥ
）の仕様と適合可能であるフレームを有する回路カードモジュールに関する。
【０００３】 回路カードモジュール内に含まれる市販の在庫外の構成要素は、例えば、軍事
環境内に存在する高温度にさらされたとき、信頼し得ないことがしばしばである
。このことは、厳しい温度条件下にて構成要素の接続部の温度を制御する従来の
方法が非効率的であることに起因する。在庫外部品に使用される従来の冷却方法
は、ファン冷却、液体冷却、色々な形態の熱導体又は吸熱体等のような通常の伝
導、強制的対流の方法及びこれら方法の２つ以上を組み合わせるものを含む。回
路カードモジュールに使用するための冷却特性を有する構造的設計に対して多数
の特許が発行されている。例えば、ダークス（Ｄｉｒｋｓ）らに対して発行され
た米国特許第５，２８０，４１１号には、回路カードの端縁に熱伝導レールを追
加することが開示されている。メイヤーＩＶ（Ｍｅｙｅｒ，ＩＶ）らの米国特許
第５，５４９，１５５号は、コンピュータチップからの不要な熱を放散させるべ
く熱伝導パッド及びヒートパイプを使用することを教示している。ラノエ（Ｌａ
ｎｏｅ）及びヘイシェ（Ｈｓｉｅｈ）らの米国特許第５，５３２，４３０号及び
米国特許第５，５５９，６７５号には、回路カードと共に使用される熱放散構造
体がそれぞれ開示されている。バン・アステン（Ｖａｎ Ａｓｔｅｎ）の米国特
許第４，９１６，５７５号には、多数のカードを保持し得る構造とされたリブ付
きフレームを使用することが開示されている。米国特許第４，５５８，３９５号
、同第５，４８２，１０９号、同第５，７１４，７８９号及び同第５，６２５，
２２７号を含む幾つかの特許には、発生された熱を除去するため循環冷却液装置
を使用することが開示されている。しかし、これら特許の何れも対流冷却型シャ
ーシの基準及び伝導冷却型シャーシの基準を特定するＩＥＥＥ１１０１．２標準
（すなわち、伝導冷却型ユーロカードの機械的なコア仕様のＩＥＥＥ標準）を満
足させる構造体を開示し又は示唆するものはない。
【０００４】 従来の技術は、また、モジュール構造体とコンピュータシャーシとの間の接点
にて追加的な力を利用することの有益さも認識している。モリソン（Ｍｏｒｒｉ
ｓｏｎ）の米国特許第４，９９４，９３７号及びモーザー（Ｍｏｓｅｒ）の米国
特許第５，２６２，５８７号は、この目的を達成するクランプ止め構造体を教示
している。バゼリー（Ｂｕｚｚｅｌｌｉ）は、米国特許第４，８５３，８２９号
において、モジュールを吸熱体プレートに対して保持する摺動ブロックを有する
係止機構を開示している。上述したように、これら参考文献の何れも現在対象と
するＩＥＥＥ標準を満足させるものはないと考えられる。
【０００５】 ベルサ モジュール ユーロカード（ＶＭＥｓ）のような市販の在庫外回路カ
ードを冷却する現在の方法は、ＩＥＥＥ１１０１．２仕様に記載されたように、
伝導冷却型シャーシ又は対流冷却型シャーシにて作用する伝導冷却型モジュール
である。ＩＥＥＥ１１０１．２仕様に適合するためには、カードはその双方のシ
ャーシの型式と機械的に適合しなければならない。このためには、体流型冷却型
シャーシカードのガイドに係合するためカードの端縁に沿って約１．６００ｍｍ
（０．０６３インチ）厚さ×２．４８９ｍｍ（０．０９８インチ）幅の突出物を
必要とする。この突出物は、プリント配線板（ＰＷＢ）の伸長部とし又はＰＷＢ
の一部として機械加工されることがしばしばである。ＩＥＥＥ１１０１．２仕様
が目標とする課題は、カードモジュールが熱交換又は機械的な取り付けのために
ウェッジロックを使用しない既存の強制空気冷却型シャーシ又はラックと適合し
なければならない点である。その代わり、既存の強制空気冷却型シャーシはガイ
ドとして及びシャーシに対する機械的な取付け点の１つとしてＰＷＢの端縁を使
用する。対流冷却型の形態において、カードの上方の空気流は、構成要素の熱を
除去するために使用される。伝導冷却型の形態において、構成要素の熱は伝導に
よりシャーシの低温壁に除去される。次に、この熱は、外部手段によりシャーシ
から除去される。この突出物は、利用可能な伝導接触面積を縮小し且つ使用可能
なウェッジロックの寸法を縮小することにより、熱の除去効率を低下させる。こ
れら２つの効果は、シャーシの低温壁まで熱が移動する効率を低下させる。これ
ら従来からの基準のため、伝導冷却型モジュールは、シャーシの低温壁にて利用
可能な面積を十分に活用することができない。
【０００６】 従って、本発明の１つの目的は、カード回路に対する強化フレームと、ＩＥＥ
Ｅ１１０１．２のシャーシ構造体と選択的に適合することを許容する取付け構造
体とを有する改良された冷却効率を備える回路カードモジュールを提供すること
である。
【０００７】 本発明の更なる目的は、回路カードの構成要素から熱を放散するためのより直
接的な経路を提供するフレーム構造体を開発することにより、回路カードモジュ
ールの冷却効率を向上させることである。
【０００８】 本発明の別の目的は、回路カードモジュールとシャーシとの間の伝導接触面積
を増大させることである。 本発明の更なる目的は、より大型のウェッジロックを使用することを通じてモ
ジュールの冷却効率を向上させることである。
【０００９】 本発明の更なる目的は、モジュールを伝導冷却型シャーシ又は対流冷却型シャ
ーシの何れかと使用可能であるように従来のフレームと相互に交換可能にすべく
フレーム／ウェッジロックアセンブリを形成することである。
【００１０】
【発明の簡単な概要】
本発明の以下の概要は、本発明に独創的な本発明の特徴の幾つかの理解を容易
にするため記載するものであって、完全に説明することを目的とするのではない
。本発明の色々な形態の完全な理解は、明細書、特許請求の範囲、図面及び要約
書の全体を参照することにより初めて理解することができる。
【００１１】 本発明は、伝導冷却型又は対流冷却型シャーシの何れにても使用可能である回
路カードモジュールである。伝導冷却型の実施の形態において、本発明の結果、
冷却効率が増大する。回路カードモジュールは、１つ又は２つ以上のプリント配
線板（ＰＷＢ）と、ＰＷＢに取り付けられた少なくとも１つの構成要素と、構成
要素からシャーシまで熱伝導路を形成する吸熱体と、伝導冷却型又は対流冷却型
シャーシの何れにても使用可能な相互に交換可能なフレームと、該フレームを伝
導冷却型シャーシに固着するウェッジロックとを備えている。相互に交換可能な
フレームの１つの実施の形態は、伝導冷却型シャーシ又は対流冷却型シャーシと
共に使用可能であると共に、ＩＥＥＥ１１０１．２仕様と適合する突出物（すな
わち、ガイドリブ）を備えることができる。伝導冷却型シャーシとのみ使用され
る別の実施の形態は、突出物を含まないため熱を除去する点で最高の効率となる
。突出物が存在しない実施の形態において、シャーシ低温壁とフレームとの間の
伝導接触面積は、約６．３５ｍｍ（約０．２５インチ）乃至約８．８９ｍｍ（約
０．３５インチ）の範囲の幅となるように増大する。双方の実施の形態において
、ウェッジロックは、フレームの１つの面に取り付けられ、伝導冷却型シャーシ
に取り付けられたとき、フレームの反対面がシャーシの低温壁に対して付勢され
るようにする。更に、ウェッジロックは、シャーシの低温壁とフレームとの間の
接触面積の上方における締付け力（すなわち、圧力）を増し得るように拡張する
ことができる。この増大したウェッジロックの寸法は、従来のモジュールに対し
て付与される締付け力を約２倍にする。これら改良点の正味効果は、ウェッジロ
ックの長さ２５．４ｍｍ（１インチ）当たりの熱抵抗を、例えば、約２℃インチ
／Ｗから約１℃インチ／Ｗに低下させることである。一方、このことは、典型的
な４０Ｗモジュールのモジュール対シャーシの境界面の温度を、例えば、約８．
３℃から約４．１５℃へと低下させることになる。この改良された温度抵抗及び
温度上昇程度の低下は、特に、軍事分野にて経験される過酷な環境のとき、従来
の技術と比較してカード回路の信頼性を大幅に向上させることになる。
【００１２】 本発明の新規な特徴は、本発明の以下の詳細な説明を検討することにより当業
者に明らかとなり又は本発明を実施することにより理解されよう。しかし、本発
明の精神及び範囲内の色々な変更及び改変例は、本発明の詳細な説明及び特許請
求の範囲から当業者に明らかになるであろうから、本発明の詳細な説明及び掲げ
た特定の例は、本発明の特定の実施の形態を示すものである一方、説明の目的に
のみ掲げたものであることを理解すべきである。
【００１３】 別個の図面の全体を通じて同一又は機能的に類似した構成要素を同様の参照番
号で表示し、本明細書に組み込まれ且つ本明細書の一部を構成する添付図面は、
本発明を更に示すものであり、本発明の詳細な説明と共に、本発明の原理を説明
する働きをするものである。
【００１４】 ［発明の詳細な説明］ 図１を参照すると、伝導冷却型シャーシ２内に取り付けられた従来の回路カー
ドモジュールの設計の断面図（平面又は側面図）が図示されている。図１のモジ
ュールは、そのカードの数及び型式が変更可能であるが、メザニン（ｍｅｚｚａ
ｎｉｎｅ）カード８及び基部カード７という２つの回路カードを備えている。複
数の電気的構成要素６（例えば、集積回路、高電力ダイアップデバイス等）は、
回路カード７、８に取り付けられている（はんだ付け、ボールグリッドアレー等
）であるが、図１には、カード７に取り付けた構成要素６のみが図示されている
。構成要素６は、その通常の作動中、熱を発生させ、熱を除去するための２つの
熱経路が提供される。第一の熱経路は、構成要素６の下面を通り、回路カード７
の端部に達し、金属ストリップ５（すなわちシム）を介してシャーシの低温壁２
に達する。金属ストリップ５は、吸熱体として、及びシャーシ２内に挿入され且
つシャーシ２から除去されるときカード７を損傷しないように保護する保護体と
しての双方の働きをする。構成要素６に対する他の熱経路（図１に矢印で図示）
、すなわち対象とする主たる熱経路は、構成要素６の上面を経て熱伝導吸熱体９
に達し、また、モジュールフレーム１に達し且つカード７及び金属ストリップ５
を介してシャーシの低温壁２に達する。選択的に、吸熱体９及びフレーム１は単
一の材料片で形成することができる。この熱経路の熱効率は、ウェッジロック３
により加えられ締付け力によって直接影響を受ける（すなわち、圧力が高ければ
高い程、熱抵抗は小さくなる）、また、形態（すなわち、ストリップ５は必ずし
も存在するとは限らない）に依存して、シャーシの低温壁とカード７又はストリ
ップ５との間の接触面積１０によって影響を受ける。回路カード７の一端部分は
、突出物４（基部カード７から機械加工されることもしばしばである）を含むこ
とがしばしばである。このことは、このモジュールがＩＥＥＥ１１０１．２仕様
に規定されたように対流冷却型シャーシと適合することを許容する（例えば、対
流冷却型シャーシにて使用される従来の１１０１．２の適合モジュールに対する
図３を参照）。図１のモジュールにて問題を生じる熱抵抗は、金属ストリップ５
とシャーシの低温壁２との間の抵抗（例えば、約０．２３Ｃ／Ｗ）、金属ストリ
ップ５とカード７との間の抵抗（例えば、約０．３Ｃ／Ｗ）及びカード７とフレ
ーム１と間の抵抗（例えば、約０．１１Ｃ／Ｗ）を含む。図１の斜線は空隙を表
わす。図１のモジュールは、熱伝導に利用可能なシャーシ２の表面接触面積の低
温壁の約４０％を使用することができない。このモジュールは、典型的に、幅約
６．３５ｍｍ（約０．２５インチ）である表面接触面積１０しか熱伝導のために
使用しない。更に、ＩＥＥＥ１１０１．２の目的上、モジュールは、対流冷却型
シャーシと適合可能でなけばならず（例えば、図３参照）、このため、該モジュ
ールは、典型的に、突出物４を含む。
【００１５】 これに反して、本発明の１つの実施の形態である、図２に図示したモジュール
は、伝導冷却型シャーシ２内で使用されたとき、冷却効率が向上する。この向上
した冷却効率は、少なくとも一部分、より大型のウェッジロック１３を使用する
ことで実現される。図２の実施の形態において、図１のウェッジロック３は、例
えば、約６．２３ｍｍ（約０．２５インチ）から約８．８９ｍｍ（約０．３５イ
ンチ）まで幅がｘからｘ´へと増大している。ウェッジロック１３の増大した幅
ｘ´は、同様に、フレーム１１とシャーシの低温壁２との間の接触面積２０を増
大させる。変更例又は具体化による第二の重要な結果は、フレーム１１（図１の
構造変更フレーム１）がシャーシ２と直接接触しており、その結果、より直接的
な熱経路となる点である。カード７´は、フレーム１１を配置することを許容し
得るように引込めた図１の同一のカード７とし、又は突出物４を除去したカード
７の改造型／長さを短くした型の何れかとする。構造変更の結果、対流冷却型シ
ャーシと共に使用する必要のある図１の突出物４（但し、伝導冷却型シャーシに
ては必ずしも必要ない）を不要にし又は選択的に、図４及び図５のような突出物
を保つ。更に、フレーム１１は、図１の金属ストリップ５を不要にする。熱抵抗
の低下及び簡略化は、図２に図示した実施の形態にて具体化され、この場合、熱
抵抗は、フレーム１１とシャーシ２の低温壁との間にて０．１Ｃ／Ｗまで低下す
ることを認識すべきである。要するに、フレーム１１とシャーシ２の低温壁との
間の表面積及びより大型のウェッジロック１３からの追加的な締付け力が大きけ
れば大きい程、この実施の形態に対する構成要素の全体的な作動温度はより低温
となる。図２の実施の形態は、対流冷却型シャーシにて使用される突出物を含ま
ない点にて、ＩＥＥＥ１１０１．２仕様と部分的に適合可能である。突出物を保
ち且つ冷却効率を増大させ得るようにより大型のウェッジロックを使用するフレ
ームを有する実施の形態とすることも考えられ、これについて、図４及び図５を
参照して以下に説明する。
【００１６】 本発明にて使用するのに適した市販のウェッジロック１３は、カリフォルニア
州、サンガブリエル、カールマーク・コーポレーション（Ｃａｌｍａｒｋ Ｃｏ
ｒｐ．）から入手可能であるカードロック（Ｃａｒｄ−Ｌｏｋ）製品である。特
に、本発明のフレーム構造体１１、２１は、例えば、６−３２、８−３２又は１
０−３２サイズのねじのようなより大きいねじを利用する大型のウェッジロック
を使用することを許容する設計とされている。上述したように、突出物４を除去
することは、フレーム１とシャーシ２との間の接触表面の幅を約６．３５ｍｍ（
約０．２５インチ）乃至約８．８９インチ（約０．３５インチ）だけ増大させる
ことを許容する。カード回路モジュールの他の部分と接触する表面積２０、３０
が増大される（表面接触面積１０に対して）のみならず、より大型のウェッジロ
ック１３は、従来の技術のより小型のウェッジロック３よりもシャーシ低温壁２
に対してフレーム１１又は２１の間にてより大きい力を加える。締め付け量が増
大すると、境界面の伝導性が増し、これにより、構成要素６からシャーシ２の低
温壁までの熱の移動効率を増大させる。選択的に、付与される摩擦減少仕上げ程
度を有するウェッジロック１３を使用し且つ座金によりウェッジロック１３を取
り付けることにより、締付け力を更に増すことが可能である。その他の材料も使
用可能ではあるが、アルミニウムで出来たウェッジロックとすることが好ましい
。
【００１７】 この増大した力は、追加的な接触表面積と組み合わさって、フレームとシャー
シ２の低温壁との間の熱抵抗を大幅に低下させる。特に、伝導冷却型ＶＭＥ ６
Ｕモジュールにおける典型的な熱抵抗は約２℃インチ／Ｗである。このように、
例えば、約４０ワット（Ｗ）のモジュールの場合、平均８．３℃の温度上昇が生
じる。この温度上昇は、本発明のアダプタを使用することにより、大幅に防止さ
れる。熱抵抗及び温度上昇の低下は、構成要素６の作動温度が低下することに反
映する。
【００１８】 図３を参照すると、ＩＥＥＥ１１０１．２仕様に適合可能であり且つ伝導冷却
型シャーシ１２内に取り付けられる従来技術の回路カードモジュールが図示され
ている。カードガイド１８は、例えば、カード７をその突出物４により受け入れ
るため、ねじ等により対流冷却型シャーシ１２に取り付けられる。他方に、伝熱
冷却型シャーシにおいて、図１、図２、図５及び図６に図示するように、シャー
シ２自体に突出物４を受け入れる通路が機械加工する。図３の回路カードモジュ
ールのその他の構造体は、対流冷却型の適用例において存在せず、従って、その
構造体は当業者に明らかであろうから、更に説明する必要はない、ウェッジロッ
ク３及びストリップ５を除いて、図１（同様の参照番号は同様の構成要素を示す
）に関して説明したものと同様である。図３に図示した対流冷却型シャーシにお
いて、例えば、回路カードモジュールの上方における空気流が熱を周囲環境に除
去する。
【００１９】 図４を参照すると、対流冷却型シャーシ１２内に取り付けられた本発明の１つ
の代替的な実施の形態が図示されている。回路カードモジュールは、図示するよ
うに、シャーシ１２のカードガイド１８に嵌まる突出物１４を含むフレーム２１
を備えている。ウェッジロック３は、実際に、最も使用される可能性が大きいが
、この代替的な実施の形態において、より大型のウェッジロックを使用すること
もできる。フレーム２１は、より大型のウェッジロックを使用することを許容し
且つストリップ５を省略することを許容する。図４の回路カードモジュールの他
の構造体は、図２（同様の構成要素は同様の参照番号で図示）に関して説明した
ものと同様であり、従って、その構造体は、当業者に明らかであろうから、再度
説明する必要はない。しかし、回路カードモジュールが商業的（非軍事的）用途
にて使用され且つ対流冷却型である場合、ウェッジロック３は存在しないことに
なろう。しかし、特定の対流冷却型の用途は、ウェッジロック１３を使用するこ
とを必要とし、このため、このウェッジロックは説明の目的のために図示されて
いる。例えば、回路カードモジュールが実験的環境内で商業的な対流冷却型シャ
ーシ内に一体化され（最初に試験される）、次に、実際のシャーシに取り付ける
場合、ウェッジロック１３が使用されよう。
【００２０】 図５を参照すると、回路カードモジュールが伝導冷却型シャーシ２内に取り付
けられる点を除いて、図４に図示した実施の形態と同一の形態が図示されている
。この実施の形態は、突出物１４を有し、従って、ＩＥＥＥ１１０１．２仕様と
適合可能である。図２の実施の形態と同様に、図５の実施の形態は冷却効率が向
上しているが、依然として、対流冷却型シャーシ１２と適合可能である。しかし
、図５の実施の形態において、表面接触面積３０は、図２の表面接触面積２０ほ
ど大きくはない。また、図２の実施の形態と同様に、図５に図示した実施の形態
にて熱抵抗の低下及び簡略化が実現されており、この場合、この熱抵抗は、フレ
ーム２１とシャーシの低温壁２（ストリップ５は省略）との間においてのみ低下
させてある。何れの場合でも、拡張幅ウェッジロックは、より大きい表面積３０
が熱的性能を向上させることを許容する。
【００２１】 熱抵抗及び温度上昇の低下は、構成要素６の作動温度の低下に反映する。標準
的な熱分析ソフトウェアを使用して予測が為され、本発明の色々な実施の形態に
関して予想される改良点を測定した。この分析の結果、図１に図示した従来の設
計は構成要素の作動温度が約９８℃であることが分かった。図５に図示した実施
の形態（すなわち、突出物１４を含むフレーム２１を有する設計）は、構成要素
の作動温度が９０．６℃であった。図５に図示した実施の形態は、約７．４℃の
図１の従来の設計に優る改良を有する。最後に、図２に図示した最適設計の実施
の形態は、構成要素の作動温度が約８６．８℃であり、これは、図１に図示した
従来の設計に対し全体として１１．２℃の改良となる。かかる作動温度の降下は
、特に、カードが軍事分野で使用される場合、環境的温度にさらされるとき、回
路カードモジュールの信頼性を大幅に向上させることになる。
【００２２】 熱を放散させる本発明の増大した能力を分析する１つの追加的な方法は、７１
℃の基部シャーシから構成要素の接続部までの温度差を測定することである。図
１の従来の設計は、温度上昇が約２７℃である。一方、図４の実施の形態は、温
度上昇が、約１９．６℃であり、この値は、図１の従来の設計に対し２７．４％
の改良となるものである。図２の実施の形態の温度上昇は、約１５．８℃であり
、このことは、図１の従来の設計に対し約４１．５％の改良となるものである。
この分析の結果、回路カードの構成要素６からシャーシ２の低温壁までより効果
的に且つ劇的に熱伝導する本発明の能力が実証される。
【００２３】 図６を参照すると、上述した原理を使用して（すなわち、拡張幅ウェッジロッ
クからのより高圧力、増大した表面積４０及び伝導接触面積を増すため拡張した
フレーム）を使用して、熱効率を増大させ得るように本発明のアダプタにて改造
した商業的な貯蔵（ＣＯＴＳ）外回路カードモジュールの断面図が図示されてい
る。図６の回路カードモジュールは、必ずしもＩＥＥＥ１１０１．２仕様に適合
する必要はなく、任意の市販の回路カードとすることができる。ＣＯＴＳ伝導冷
却型ＶＭＥ回路カードモジュールの多くは、上述した熱的問題点がある。図６に
図示した本発明のアダプタは、ＣＯＴＳ回路カードモジュールが改良された熱的
性能を実現し且つ伝導冷却型シャーシにて使用されるとき、ＩＥＥＥ１１０１．
２仕様に適合することを可能にする。図６の設計の背景となる命題は、ＰＷＢの
機械的な境界面を完全に設計変更することなく、改良された冷却効率が得られる
ように、低温壁の接触面積を増加させるべく既存のモジュールに対しウェッジロ
ック／シャーシ境界面改造キットを提供することである。このアダプタは、ＣＯ
ＴＳ裏側摩耗防止ストリップ（図１のストリップ５）を除去し、ウェッジロック
３を拡張幅ウェッジロックと交換することを必要とする。これら部品は、ＣＯＴ
Ｓの設計に影響を与えずに、シャーシの低温壁とカード７と接触したストリップ
との間の表面積の減少を増し得るようにアダプタと置換される。しかし、一度び
、適用させたならば、対流冷却型ラックと再度適合可能であるようにＣＯＴＳモ
ジュールを戻すことはできない。図６から理解し得るように、要素３（拡張幅を
有するものとすることができる）、１６、１５は、組み合わさって、ＣＯＴＳ回
路カードモジュールとシャーシ２の低温壁との間の伝導接触程度を増すことがで
きる。
【００２４】 図６の回路カードモジュールにおいて、ストリップ１５（アダプタの１つの構
成要素）は、カード７の底面及びその突出物４と完全に協働し、表面接触面積４
０を存在させる、すなわち、シャーシの低温壁、カード７、ストリップ５の間の
図１の空隙（斜線で図示）は、実質的にアダプタにて充填される。フレーム１は
、材料伸長部１６の別の部片にて適応させ、シャーシ２の低温壁に沿って上方に
伸びるか又は１つの部片（シャーシ１６と一体化したフレーム１）を備える構造
とされる。アダプタは、ＣＯＴＳ回路カードモジュールがカード７の下側とシャ
ーシ２の低温壁との間の表面接触面積４０、及び選択的に、ウェッジロックと伸
長部１６を有するフレーム１との間の接触面積を完全に利用することを許容する
。このように、回路カードのモジュールの間の表面接触面積が増し且つ既存のＣ
ＯＴＳ設計に影響を与えずに、熱的性能を向上させることができる。この場合も
、ウェッジロック３は、図２、図４及び図５に関して上述したように、拡張幅ウ
ェッジロックとし、フレーム１及び伸長部１６との接触面積を更に増大させるこ
とができる。図１のＣＯＴＳカードモジュールを図６のモジュールと比較すると
、空隙（図１に斜線で図示）がアダプタ（すなわち、要素１５、１６）で実質的
に充填されていることが分かる。特に、フレーム１は、接触面積４０を利用すべ
く伸長部１６にて伸長させてあり、ウェッジロック３の幅を伸長させることがで
き、また、ストリップ１５は、突出物４の下方のスペースを完全に利用する。図
６の形態は、カード７、ストリップ１５及びシャーシ２の低温壁との間の熱抵抗
を大幅に低下させ、このことは、構成要素の全体的な接続部の温度を降下させ、
その結果、モジュールの信頼性が向上することになる。
【００２５】 本発明のその他の変更例及び改変例は、当該技術分野の当業者に明らかであろ
うし、かかる変更例及び改変例を包含することが特許請求の範囲の意図するとこ
ろである。上述した特定の値及び形態は、変更可能であり且つ本発明の１つの好
ましい実施の形態を示すためにのみ記載したものであり、本発明の範囲を限定す
ることを意図するものではない。原理に従う限り、すなわち、ＩＥＥＥ１１０１
．２に適合可能とし（リブガイドを含む）か又はシャーシとフレームとの間に表
面接触面積をより大きくし且つ拡張幅ウェッジロックからの圧力を増すためのリ
ブガイドが存在しない相互に交換可能な強化フレームの何れかを適用することが
可能である限り、本発明の使用は、異なる特徴を備える構成要素を含むことがで
きると考えられる。特許請求の範囲によってのみ本発明の範囲を規定することを
意図するものである
【図面の簡単な説明】
【図１】 伝導冷却型シャーシ内に取り付けられた従来技術の回路カードモジュール（Ｉ
ＥＥＥ１１０１．２仕様に完全に適合）の断面図である。
【図２】 伝導冷却型シャーシ内に取り付けられた本発明の１つの実施の形態（ＩＥＥＥ
１１０１．２仕様に部分的に適合）の断面図である。
【図３】 伝導冷却型シャーシ内に取り付けられた従来技術の回路カードモジュール（Ｉ
ＥＥＥ１１０１．２仕様に完全に適合）の断面図である。
【図４】 伝導冷却型シャーシ内に取り付けられた本発明の１つの代替的な実施の形態（
ＩＥＥＥ１１０１．２仕様に完全に適合）の断面図である。
【図５】 伝導冷却型シャーシ内に取り付けられた本発明の代替的な実施の形態（ＩＥＥ
Ｅ１１０１．２仕様に完全に適合）の断面図である。
【図６】 熱効率を増大させるべくアダプタを備えるように改造した市販の回路カードモ
ジュールの断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 オデガード，トーマス・エイ アメリカ合衆国ニュー・メキシコ州87111， アルブカーキ，ノースリッジ・ノースイー スト 9504 Ｆターム(参考） 5E322 AA03 AA11 AB11 EA05 5E348 AA08 AA25 CC03 CC06 CC08 CC09 EE07 EE18 EE39 【要約の続き】 されたウェッジロックは、与える挟持力を約２倍にす る。これらの改良がもたらす正味の効果は、ウェッジロ ックの長さ１インチ当たりの温度抵抗の減少である。そ れによってまた、例として８．３度Ｃないし４．１５度 Ｃの４０Ｗモジュールのシャーシインターフェース温度 上昇に対するモジュールが減少される。温度抵抗が改善 されて温度上昇が下げられたことにより、回路カードの 信頼性が高まり、特に軍用設備における厳しい環境にお ける信頼性が高まる。

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 増大された冷却効率を有する回路カードモジュールにして、
    該回路カードモジュールをを受けるシャーシと協働する回路カードモジュールで
    あって、 少なくとも一つのプリント配線板（ＰＷＢ）と、 該ＰＷＢに作用するように連結された少なくとも一つの部品と、 該部品と前記シャーシとの間のヒートパスと、 前記ＰＷＢと接触して該ＰＷＢを増強するためのフレームにして、前記シャー
    シと接触する増大された面領域を有するフレームと、 圧力を介して前記フレームを前記シャーシ取り付けるためのウェッジロックに
    して、前記ヒートパスに沿って前記シャーシへと熱を逃がすべく前記フレームと
    前記シャーシとの間の前記増大された面領域にわたって圧力を作用させるウェッ
    ジロックと、 を含む回路カードモジュール。
  2. 【請求項２】 前記フレームが、熱伝導冷却型シャーシまたは熱対流冷却型
    シャーシとともに使用可能なよう互換性があることを特徴とする請求項１に記載
    の回路カードモジュール。
  3. 【請求項３】 前記フレームがワンピースの一体構造で構成されていること
    を特徴とする請求項１に記載の回路カードモジュール。
  4. 【請求項４】 前記フレームが２またはそれ以上のピースから構成されてい
    ることを特徴とする請求項１に記載の回路カードモジュール。
  5. 【請求項５】 前記フレームが、熱対流冷却型シャーシとともに使用可能な
    よう、その一端にて突起物を有していることを特徴とする請求項１に記載の回路
    カードモジュール。
  6. 【請求項６】 前記フレームが、前記回路カードモジュールがＩＥＥＥ１１
    ０１．２仕様を満足するよう、形状づけられていることを特徴とする請求項５に
    記載の回路カードモジュール。
  7. 【請求項７】 前記ウェッジロックが種々の寸法を有しており、前記フレー
    ムが該ウェッジロックと協働するように構成されていることを特徴とする請求項
    １に記載の回路カードモジュール。
  8. 【請求項８】 前記ウェッジロックが少なくとも約０．３５インチの幅を有
    していることを特徴とする請求項７に記載の回路カードモジュール。
  9. 【請求項９】 前記ウェッジロックが、該ウェッジロックの長さ１インチ当
    たり約１Ｃ−ｉｎ／Ｗを越えない温度抵抗を有していることを特徴とする請求項
    ８に記載の回路カードモジュール。
  10. 【請求項１０】 前記ウェッジロックの前後における温度上昇が、約４０Ｗ
    の電力のもとで約４．１５度Ｃを越えないことを特徴とする請求項８に記載の回
    路カードモジュール。
  11. 【請求項１１】 前記部品と前記シャーシとの間での温度上昇が、該シャー
    シの温度を約７１度Ｃに設定したときに、約１９．６度Ｃないし約１５．８度Ｃ
    であることを特徴とする請求項１に記載の回路カードモジュール。
  12. 【請求項１２】 前記部品が、前記シャーシの温度の約１２６．８パーセン
    トないし約１２１．１パーセントの温度で作動することを特徴とする請求項１に
    記載の回路カードモジュール。
  13. 【請求項１３】 前記部品が、前記シャーシの温度を約７１度Ｃに設定した
    とき、約９０度Ｃないし約８６度Ｃの間で作動することを特徴とする請求項１に
    記載の回路カードモジュール。
  14. 【請求項１４】 シャーシに装架される回路カードモジュールであって、 少なくとも一つのベースカードと、 該ベースカードの近傍の少なくとも一つのメザニン型カードと、 前記ベースカードおよび前記メザニン型カードに装架された少なくとも一つの
    部品にして、その面にヒートシンクを有している部品と、 前記ベースカードおよび前記メザニン型カードを支持するためのフレームと、 前記フレームを圧力を介して前記シャーシに取り付けるウェッジロックと、 を含み、 前記ヒートシンク、前記ベースカードおよび前記メザニン型カードのすべてが
    前記フレームに接触しており、前記フレームもまた前記ウェッジロックおよび前
    記シャーシの双方に接触しており、それによって、少なくとも一つの部品と前記
    シャーシとの間の熱移動のための、より直接的なルートが形成されることにより
    、少なくとも一つの部品からの熱除去の効率が改善されることを特徴とする回路
    カードモジュール。
  15. 【請求項１５】 前記フレームが、熱対流冷却型シャーシとともに使用可能
    なよう、その一端にて突起物を有していることを特徴とする請求項１４に記載の
    回路カードモジュール。
  16. 【請求項１６】 前記フレームが、前記モジュールがＩＥＥＥ１１０１．２
    仕様を満足するようになされていることを特徴とする請求項１５に記載の回路カ
    ードモジュール。
  17. 【請求項１７】 前記フレームが、所定の寸法のウェッジロックとともに使
    用されるようになされていることを特徴とする請求項１４に記載の回路カードモ
    ジュール。
  18. 【請求項１８】 前記ウェッジロックが少なくとも約０．３５インチの幅を
    有していることを特徴とする請求項１７に記載の回路カードモジュール。
  19. 【請求項１９】 前記ウェッジロックが、該ウェッジロックの長さ１インチ
    当たり約１Ｃ−ｉｎ／Ｗを越えない温度抵抗を有していることを特徴とする請求
    項１４に記載の回路カードモジュール。
  20. 【請求項２０】 前記ウェッジロックの前後における温度上昇が、約４０Ｗ
    の電力のもとで約４．１５度Ｃを越えないことを特徴とする請求項１４に記載の
    回路カードモジュール。
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