JP2012247492A

JP2012247492A - プラガブルモジュール

Info

Publication number: JP2012247492A
Application number: JP2011117075A
Authority: JP
Inventors: Naoki Yamamoto; 直樹山本
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2011-05-25
Filing date: 2011-05-25
Publication date: 2012-12-13
Anticipated expiration: 2031-05-25
Also published as: US20120300407A1; US8760870B2; JP5673349B2

Abstract

【課題】放熱板との接触度を高めて放熱効率を向上させる。
【解決手段】プラガブルモジュールは、挿抜可能な電子モジュールと、バネ部を有するバネ支持部と、電子モジュールの挿入口に位置する軸受部とを有する。また、電子モジュールの摺動をガイドするガイドレールと、バネ部の押圧により他方の端部が傾斜する軸と、軸受部にバネ部の押圧方向に可動するように挿入される支点棒を一方の端部に有し、支点棒を軸にして電子モジュールの先端で他方の端部が押し上げられて、収納した電子モジュールと圧接する放熱板とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、挿抜可能なプラガブルモジュールに関する。

光送受信機能を持つ光モジュールの形態として、挿抜可能なプラガブル（Pluggable）タイプであるプラガブルモジュールが増加している。プラガブルモジュールは、外形寸法や電気接続形状を共通化し、モジュール部品内部の送受信機能、伝送速度または光波長等の異なる仕様をメニュー化している。

例えば、2.5Gbpsの光通信を行うＳＦＰ（Small Form−factor Pluggable）または10Gbpsの光通信を行うＸＦＰ（10Gbps Small Form−factor Pluggable）などがある。
このようなメニュー化によって、収納されるモジュール部品を挿抜して交換することで、光伝送装置の仕様や伝送能力を容易に変更することができる。

従来技術として、放熱対策を施したプラガブルモジュールが提案されている。

特開２００９−１５２４２７号公報

プラガブルモジュールを、10／100／1000BASE（それぞれ10Mbps、100Mbps、1Gbps）から10Gbpsまでの伝送速度で使用する場合、消費電力が1Wから3W程度であったため、発熱量も大きくはなかった。

一方、近年では、インターネットサービスのさらなる拡大による、通信トラフィックの急激な増加に対応するため、100Gbpsイーサネット（登録商標）の開発が進んでいる。100Gbpsの伝送速度に対応したＣＦＰ（100G Form−factor Pluggable）などのプラガブルモジュールでは、消費電力がおよそ20Wを超えるため、モジュール部品の発熱量が大きくなる。このため、プラガブルモジュールに放熱構造を設けることが重要となる。

しかし、従来のプラガブルモジュールの放熱構造では、挿抜可能なモジュール部品に対して、放熱板が一様に押圧しながら挿抜される機構となっている。このため、摺動に対して、モジュール部品や放熱板が磨耗してしまうことが考えられる。また、モジュール部品や放熱板の寸法誤差による接触の良、不良が発生してしまい、十分な放熱効果を得ることができないといった問題があった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、放熱板と挿抜可能なモジュール部品との摩耗を減少させ、良好な接触を保って、放熱効率の向上を図ったプラガブルモジュールを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、プラガブルモジュールが提供される。プラガブルモジュールは、挿抜可能な電子モジュールと、バネ部を有するバネ支持部と、前記電子モジュールの挿入口に位置する軸受部とを有し、前記電子モジュールの摺動をガイドするガイドレールと、前記バネ部の押圧により他方の端部が傾斜する軸と、前記軸受部に前記バネ部の押圧方向に可動するように挿入される支点棒を一方の端部に有し、前記支点棒を軸にして前記電子モジュールの先端で前記他方の端部が押し上げられて、収納した前記電子モジュールと圧接する放熱板とを備える。

放熱板と挿抜可能なモジュール部品との摩耗を減少させ、放熱板との接触度を高めて放熱効率の向上を図ることが可能になる。

プラガブルモジュールの構成例を示す図である。プラガブルモジュールの構成例を示す図である。図２をＡ方向から見た図である。図２をＢ方向から見た図である。軸受部を示す図である。コネクタ保護ツメを示す図である。放熱フィンの可動動作を示すフローチャートである。バネ部を示す図である。バネ部を示す図である。バネ部の変形例を示す図である。バネ部の変形例を示す図である。バネ部が嵌る穴の形状を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１、図２はプラガブルモジュールの構成例を示す図である。図１は電子モジュールの未挿入時（挿入前または抜去時）の状態を示し、図２は電子モジュールの挿入時の状態を示している。

プラガブルモジュール１は、電子モジュール１０、放熱板２０およびガイドレール３を備え、プラグインで着脱可能なプラガブルタイプのモジュールである。放熱板２０は、例えば、板状の金属（フィン）であって、電子モジュール１０と接触して放熱を行う。なお、放熱板２０を以下、放熱フィン２０と呼ぶ。

電子モジュール１０は、通信を行うための各種電子部品（図示せず）を含む。例えば、光送受信機能を有する電子部品などが含まれる。また、電子モジュール１０の先端には、モジュールコネクタ１１およびコネクタ保護部１２（以下、コネクタ保護ツメ１２と呼ぶ）が設けられる。

ガイドレール３は、プリント基板４上に搭載されている。プリント基板４に対して、電子モジュール１０は、挿抜可能であり、ガイドレール３に沿って摺動がガイドされて挿抜される。

プリント基板４には、コネクタソケット４ａが設けられており、電子モジュール１０とプリント基板４とのコネクタ結合時には、モジュールコネクタ１１と、コネクタソケット４ａとが嵌合する。

電子モジュール１０がプリント基板４とコネクタ結合すると、ガイドレール３の電子モジュール１０の挿入口に設けられたネジ穴５ａを介して、ネジ５によって、電子モジュール１０とガイドレール３とがネジ止めされて固定される。

また、モジュールコネクタ１１の上部に設置されたコネクタ保護ツメ１２によって、モジュールコネクタ１１のコネクタピンの露出が保護されている。このため、モジュールコネクタ１１は、放熱フィン２０などと接触することがなく、電子モジュール１０の挿入・抜去時の損傷を防ぐことができる。

一方、ガイドレール３の上部には、バネ支持部３０が設けられており、バネ支持部３０には、放熱フィン２０を可動するバネ部３２が設けられている。支点棒３１は、放熱板２０に一体または別成形物として設けられ、放熱フィン２０の一方の端部（電子モジュール１０の挿入側の端部）と接続している。また、支点棒３１の両端は、バネ支持部３０の側面に設けられた、電子モジュール１０の挿入口に位置している軸受部３３に嵌っている。

ここで、電子モジュール１０の未挿入時、放熱フィン２０は、バネ部３２の下方へのバネ力による押圧により、支点棒３１を軸にして、放熱フィン２０の他方の端部（後端部）側が下方へ傾斜し、後端部が下降した状態でセットされる。

また、電子モジュール１０の挿入時、放熱フィン２０は、支点棒３１を軸にして電子モジュール１０の先端（コネクタ保護ツメ１２）で、放熱フィン２０の後端部が押し上げられる。そして、電子モジュール１０がコネクタ結合して収納された際には、放熱フィン２０は、バネ部３２の押圧によって収納した電子モジュール１０と圧接した状態となる。

次にプラガブルモジュール１を電子モジュール１０の挿入口から見た状態について説明する。図３は図２をＡ方向から見た図である。なお、ネジ５の図示は省略する。
プリント基板４の両側には、ガイドレール３−１、３−２が搭載される。ガイドレール３−１の上部には、バネ支持部３０−１が設けられ、ガイドレール３−２の上部には、バネ支持部３０−２が設けられる。

また、バネ支持部３０−１の側面には、軸受部３３−１が設けられ、バネ支持部３０−２の側面には、軸受部３３−２が設けられる。そして、軸受部３３−１、３３−２を通じて、放熱フィン２０の端部が接続している支点棒３１の両端が嵌って設置される。

一方、バネ支持部３０−１には、バネ部３２−１が設けられ、バネ支持部３０−２には、バネ部３２−２が設けられている。バネ部３２−１の一端は、バネ支持部３０−１に装着し、バネ部３２−１の他端は、放熱フィン２０にバネ力を与える位置で放熱フィン２０に接している（放熱フィン２０の一方の片側サイドに接続する）。

バネ部３２−２の一端は、バネ支持部３０−２に装着し、バネ部３２−２の他端は、放熱フィン２０にバネ力を与える位置で放熱フィン２０に接している（放熱フィン２０の他方の片側サイドに接続する）。

次にプラガブルモジュール１を放熱フィン２０の上方から見た状態について説明する。図４は図２をＢ方向から見た図である。電子モジュール１０のモジュールコネクタ１１とコネクタソケット４ａとが嵌合している。

嵌合した後、ガイドレール３−１、３−２に設けられたそれぞれのネジ穴５ａ−１、５ａ−２を通じて、ネジ５−１、５−２でネジ止めされ、電子モジュール１０は、プリント基板４に搭載されているガイドレール３−１、３−２と固定する。

ガイドレール３−１の上部のバネ支持部３０−１には、バネ部３２ａ−１、３２ａ−２が設けられ、ガイドレール３−２の上部のバネ支持部３０−２には、バネ部３２ｂ−１、３２ｂ−２が設けられる。

なお、電子モジュール１０の未挿入時、放熱フィン２０は、バネ部３２ａ−１、３２ａ−２、３２ｂ−１、３２ｂ−２の下方へのバネ力による押圧により、支点棒３１を軸にして、放熱フィン２０の後端部は、下降した状態でセットされる。

このため、バネ部３２ａ−２の可動距離は、バネ部３２ａ−１の可動距離よりも大きい。同様に、バネ部３２ｂ−２の可動距離は、バネ部３２ｂ−１の可動距離よりも大きい（可動距離をバネ力と言い替えてもよい）。なお、図では片側に２個ずつバネ部が設けられているが、任意の個数を設けることができる。

次に放熱フィン２０の可動動作について説明する。図１、図２に示したように、バネ部３２は、放熱フィン２０を下方に押し下げる圧力をかけるように設置されている。また、電子モジュール１０の挿入口側に、支点棒３１が設けられており、電子モジュール１０の未挿入時には、支点棒３１を軸にして、放熱フィン２０の後端部が斜め下に傾斜してセットされる。支点棒３１は、軸受部３３に嵌められており、軸受部３３を通じて可動する。

図５は軸受部を示す図である。バネ支持部３０の側面に設けられた、支点棒３１の軸受部３３は、楕円形状となっており、楕円の長軸が垂直方向に向いて形成されている。また、軸受部３３内部の長軸側には、バネ３３ａ、３３ｂが設けられている。これにより、軸受部３３に嵌っている支点棒３１は、バネ３３ａ、３３ｂのバネ圧によって、長軸の上下方向に可動することができる。

ここで、バネ部３２は、放熱フィン２０の後端部が斜め下に傾斜してセットされる位置から、電子モジュール１０の挿入時に放熱フィン２０が水平位置になるまで、支点棒３１を軸にして可動する。また、支点棒３１は、楕円形状の軸受部３３に対して、長軸方向に設けられたバネ３３ａ、３３ｂのバネ圧により、上下に可動する構成となっている。

このような構成により、電子モジュール１０の挿入時に、挿入される電子モジュール１０の高さ方向の位置ズレや、ガイドレール３（バネ支持部３０）の製造上の誤差を吸収することができる。なお、この場合、支点棒３１の高さ方向の可動範囲を、挿入される電子モジュール１０の高さの設計上の誤差範囲より大きくとるように設計される。

次にコネクタ保護ツメ１２の形状について説明する。図６はコネクタ保護ツメを示す図である。電子モジュール１０の後端部には、モジュールコネクタ１１が設けられ、モジュールコネクタ１１の上側にコネクタ保護ツメ１２が設置されている。

コネクタ保護ツメ１２は、モジュールコネクタ１１の露出を保護する。また、コネクタ保護ツメ１２の上面部は、曲率が設けられて曲面形状となっている。このような形状にすることで、放熱フィン２０と電子モジュール１０との互いの損傷および摩耗を防ぐことができる。

例えば、電子モジュール１０の挿入時には、放熱フィン２０と滑らかに接触しながら放熱フィン２０を上方へ押し上げることができる。また、電子モジュール１０の抜去時には、放熱フィン２０と滑らかに接触しながら、放熱フィン２０の後端部を斜め下方に傾いた位置にセットすることができる。

次に電子モジュール１０が挿入されていくに従い、バネ部３２により押圧された放熱フィン２０が、どのように電子モジュール１０に圧接していくかについて、図１、図２を参照しながら説明する。図７は放熱フィンの可動動作を示すフローチャートである。

〔Ｓ１〕電子モジュール１０の挿入時、支点棒３１を軸にして、バネ部３２で下方に押されて傾斜している放熱フィン２０の後端部を、電子モジュール１０に取り付けられているコネクタ保護ツメ１２で押し上げる。

〔Ｓ２〕放熱フィン２０の後端部は、支点棒３１を軸にして、上方へ可動する。
〔Ｓ３〕バネ部３２の下方への押圧により、放熱フィン２０は、挿入された電子モジュール１０に押し付けられながら水平位置となる。そして、放熱フィン２０と電子モジュール１０とが圧接した状態で、電子モジュール１０のモジュールコネクタ１１と、プリント基板４上のコネクタソケット４ａとが嵌合する。

〔Ｓ４〕電子モジュール１０の抜去時、抜去していく電子モジュール１０にならって、放熱フィン２０の後端部が、支点棒３１を軸にして、バネ部３２の下方へのバネ力により押されて降下して、後端部が下がった位置で再びセットされる。

上記のように、電子モジュール１０の未挿入の状態では、バネ部３２のバネ圧により、支点棒３１を軸にして、放熱フィン２０は下方へ傾斜してセットされる。そして、電子モジュール１０の挿入時には、バネ部３２の押圧により、挿入された電子モジュール１０に放熱フィン２０が押し付けられて、電子モジュール１０とプリント基板４とがコネクタ結合する構成とした。

これにより、電子モジュール１０とプリント基板４とがコネクタ結合しているときには、放熱フィン２０と電子モジュール１０とは常に良好な接触を保つことができる。このため、運用中の電子モジュール１０から発せられる熱を、放熱フィン２０で効率よく放熱させることができ、放熱効率を格段に高めることが可能になる。

また、電子モジュール１０の挿入・抜去による動作だけで、放熱フィン２０は、上記のような可動を行うので、電子モジュール１０の装着以外の他の人為的操作は不要であり、自律的に放熱フィン２０の圧接動作が確実に行われる。

さらに、上記のようなプラガブルモジュール１の構成により、電子モジュール１０の表面に傾斜がある場合などでも、可動距離を十分にとったバネ部３２による放熱フィン２０の押し付けにより、電子モジュール１０の表面に放熱フィン２０を平行して圧接することができる。

なお、放熱フィン２０の電子モジュール１０に対する接触部分に対して、放熱シートを適宜設ける構成としてもよい。これにより、放熱効果をより高めることができる。
次にバネ部３２について説明する。図８、図９はバネ部を示す図である。バネ部３２は、バネ３２ａと、バネ支持棒３２ｂとを備える。バネ支持棒３２ｂは、バネ支持部３０に形成されている穴３５に嵌って装着し、バネ支持棒３２ｂの下端には、バネ３２ａが取り付けられている。バネ支持棒３２ｂは、バネ３２ａのバネ圧により上下に可動して、放熱フィン２０を可動させる。

電子モジュール１０の未挿入時には、バネ３２ａの押圧により、バネ支持棒３２ｂは、下方へ突き出ている。電子モジュール１０が挿入されて、コネクタ保護ツメ１２によって放熱フィン２０が上方へ押されると、バネ３２ａは縮んで、バネ支持棒３２ｂは上方へ可動する。

そして、電子モジュール１０とプリント基板４とがコネクタ結合したときには、放熱フィン２０は水平位置となる。このとき、バネ３２ａのバネ圧により、放熱フィン２０は、下方へ常に押圧されている。このため、電子モジュール１０と放熱フィン２０との接触度が高まり、良好な接触を維持しながら、電子モジュール１０は運用することになるので、運用中に生じる熱を効果的に放熱することが可能になる。

次にバネ部３２の変形例について説明する。図１０はバネ部の変形例を示す図である。バネ部３２−１は、バネ３２ａ、バネ支持棒３２ｂおよび留め具３２ｃを備える。バネ支持棒３２ｂは、バネ支持部３０に形成されている穴３５に嵌って装着し、バネ支持棒３２ｂの下端には、バネ３２ａが取り付けられている。

また、バネ支持棒３２ｂの放熱フィン２０との接触する部分には、留め具３２ｃ（例えば、同心円状の留め具）が設けられる。留め具３２ｃにより、バネ支持棒３２ｂと放熱フィン２０との接触面積を増加させて、接触度をさらに高めることができ、バネ３２ａの押圧力を放熱フィン２０の表面上に広げることが可能になる。

図１１はバネ部の変形例を示す図である。バネ部３２−２は、バネ３２ａ、バネ支持棒３２ｂおよび曲面先端部３２ｄ（接触部）を備える。バネ支持棒３２ｂは、バネ支持部３０に形成されている穴３５に嵌って装着し、バネ支持棒３２ｂの下端には、バネ３２ａが取り付けられている。また、バネ支持棒３２ｂの放熱フィン２０との接触する部分には、曲面先端部３２ｄが設けられている。

このように、バネ支持棒３２ｂの放熱フィン２０との接触部分に、形状が曲面となっている曲面先端部３２ｄを設けることで、放熱フィン２０の動きに合わせて、滑らかにバネ部３２−２が可動することが可能になる。

次にバネ部３２が取り付けられるバネ支持部３０に形成された穴３５について説明する。図１２はバネ部が嵌る穴の形状を示す図である。バネ支持棒３２ｂが通過する、バネ支持部３０に形成された穴３５の側面３５ａに曲率を設けて曲面形状にする。

これにより、バネ部３２の向きを、放熱フィン２０の動きに応じて、放熱フィン２０の表面に対して垂直に保つようにすることができ、放熱フィン２０と電子モジュール１０との接触度をより高めることができる。

上記に示したように、プラガブルモジュール１では、放熱量が多い高速動作の電子モジュール１０と、放熱フィン２０とが良好な接触を保つことができ、放熱効率を向上させることが可能になる。

また、放熱フィン２０と電子モジュール１０との接触は、電子モジュール１０を挿入する際に自律的に行われる。これにより、プリント基板４上のプラガブルモジュール１に対して、放熱させるための特別な人為的な操作を行うことは不要となる。

また、コネクタ保護ツメ１２の曲面と、放熱板２０とが滑らかに接触して、電子モジュール１０が挿入・抜去することにより、電子モジュール１０と放熱板２０との接触部分の磨耗や劣化も減らせるので、耐久性を向上させることが可能になる。

さらに、プラガブルモジュール１は、光部品の共通化、互換性の観点から、ＭＳＡ（Multi Source Agreement：製品のパッケージサイズやピン配置等の仕様を複数のベンダ／ユーザ間で共通化する規格）により電気的、機械的仕様統一がなされているので、特定の装置のために、特殊な構造でもって放熱を実現することは望ましくない。

これに対し、プラガブルモジュール１では、汎用のＭＳＡ準拠の電子モジュール１０を挿入して、十分な放熱効果を得ることができる。
以上説明したように、プラガブルモジュール１によれば、挿入された電子モジュール１０に対して、放熱フィン２０が柔軟に可動して、良好な接触を保つことができるので、放熱効率の向上を図ることが可能になる。

また、バネ部３２や軸受部３３の構造により、寸法誤差を吸収することができる。さらに、規格に反した構造を電子モジュール１０側に要求することがなく、通常の規格で定められた電子モジュール１０の構造において、放熱フィン２０との接触度を高めることが可能になる。

以上、実施の形態を例示したが、実施の形態で示した各部の構成は同様の機能を有する他のものに置換することができる。また、他の任意の構成物や工程が付加されてもよい。

１プラガブルモジュール
３ガイドレール
４プリント基板
４ａコネクタソケット
１０電子モジュール
１１モジュールコネクタ
１２コネクタ保護ツメ
２０放熱板（放熱フィン）
３０バネ支持部
３１支点棒
３２バネ部
３３軸受部

Claims

挿抜可能な電子モジュールと、
バネ部を有するバネ支持部と、前記電子モジュールの挿入口に位置する軸受部とを有し、前記電子モジュールの摺動をガイドするガイドレールと、
前記バネ部の押圧により他方の端部が傾斜する軸と、
前記軸受部に前記バネ部の押圧方向に可動するように挿入される支点棒を一方の端部に有し、前記支点棒を軸にして前記電子モジュールの先端で前記他方の端部が押し上げられて、収納した前記電子モジュールと圧接する放熱板と
を備えることを特徴とするプラガブルモジュール。
前記支点棒を受ける軸受部は、楕円形状を有して長軸側にバネが設けられ、長軸の上下方向に前記支点棒が可動することを特徴とする請求項１記載のプラガブルモジュール。
前記バネ部は、バネと、バネ圧で可動するバネ支持棒とを備え、前記バネ支持棒の前記放熱板と接触する部分に、接触面積を広げる留め具を設けたことを特徴とする請求項１記載のプラガブルモジュール。
前記バネ部は、バネと、バネ圧で可動するバネ支持棒とを備え、前記バネ支持棒の前記放熱板と接触する部分に、曲率を有する接触部を設けたことを特徴とする請求項１記載のプラガブルモジュール。
前記バネ部は、バネと、バネ圧で可動するバネ支持棒とを備え、前記バネ支持部に設けられた、前記バネ支持棒が嵌る穴に、曲率を設けたことを特徴とする請求項１記載のプラガブルモジュール。
前記電子モジュールの前記先端に、曲率を設けたことを特徴とする請求項１記載のプラガブルモジュール。