JPH04157798A - 電子回路装置の実装構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 電子装置における電子回路パッケージの新規な実装構造
に関し、 高速画像通信に対応可能な電子交換機における実装構造
を提供することを目的とし、 複数の電子回路パッケージによってモジュールを構成す
る際に、発熱量の多い主論理ブロック用電子回路パッケ
ージ等と発熱量の少ないモジュール間インターフェイス
用電子回路パッケージ等とを、それぞれが互いに平行に
並列された二つの群（以下、それぞれ第１群及び第２群
と称する）に分離し、垂直方向に設置された共通のバッ
クボードの面を挟んで、その一方の側に前記第１群の各
パッケージを水平方向に配置し、他方の側に第２群の各
パッケージを垂直方向に配置し、各群内の電子回路パッ
ケージがその一辺を前記バックボードに対面させるよう
に位置決めして、各電子回路パッケージをバックボード
にＳＭＴコネクタを介して接続し、これによって各電子
回路パッケージ間の相互接続を行う構成とする。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、電子装置における電子回路パッケージの新規
な実装構造に関する。

〔従来の技術〕

従来の電子交換機の構成の概略を示すと、第７図に示す
ように、最小機能ブロック単位の複数の電子回路パッケ
ージ２０を並列してジェルフル２１内に実装してモジュ
ール２２を構成し、その上部に冷却用のファンユニット
２３を取付けたものを、キャビネット２４に複数個積層
・収容してシステムが構築される。

各シェルフ２の構成を更に詳細に分析すると、第８図に
示すように、電子回路パッケージ２０はシェルフ２１の
前面の開口を通じてその内部に挿入され、電子回路パッ
ケージの後縁に固定されている入出力コネクタ２０°を
介して、シェルフの奥に実装されている共通のバックボ
ード２５へ接続される。こうしてシェルフ内の各電子回
路パッケージ同士が接続されて一つの機能ブロック単位
が構成される。又、シェルフ２１には別に電源専用パッ
ケージく図示しない）が実装されており、ここから前記
バックボード２５を通じて各電子回路パッケージ２０に
電流が供給される。

このようにしてキャビネット２４内に収容された多数の
電子回路パッケージの作動による発熱を冷却するために
、第９図に示すように、ファンユニット２３によって互
いに並列された電子囲路パッケージ２０同士の間の隙間
を通って各シェルフ内を空気を上方に向かって吸引又は
圧送する強制冷却方式が一般に採用されている。

従来、こうした電子交換機はサービス対象が音声・ビデ
オテックス・データ通信等の狭い帯域に限定されていた
ので、その伝送速度は最大でも６４　Ｋｂｐｓ程度であ
った。しかし、最近ではテレビ電話に代表される画像通
信への要求が高まり、画像処理の可能なシステムの形成
が求められている。

このシステムは、一般的に広帯域交換網と称され、１５
５Ｍｂｐｓや６００Ｍｂｐｓの伝送速度が必要である。

〔発明が解決しようとする課題〕

こうした広帯域交換網を実現するために装置側に求めら
れる課題は、 １）信号速度が飛躍的に速くなるため、各装置内での信
号伝播遅延時間を短くする実装方式、２）高密度実装に
よる発熱の増大に対処し得る冷却システム、 ３）ロスの少ない電流供給方式、 の開発が挙げられる。

このような観点から従来の電子交換機の問題点を分析す
ると次の通りである。

・信号伝達系における問題点 信号伝達系での高速化のためには、各電子回路パッケー
ジ間でのインピーダンス整合のとれた短距離接続が最も
効果的である。しかし、従来の電子回路パッケージ間の
接続は、同一モジュール内ではバックボードとのコネク
タ接続を介して行われ、又、異なったモジュール間では
電子回路パッケージの前面のコネクタを介して行われて
いるので、経路区間が長くなる欠点がある。これを第４
図に模式的に示す。

しかも、一般的に伝送経路での損失はコネクタ部で大き
いため、多数のコネクタの介在が必要な従来の方式では
益々損失が大きくなる。

・冷却方式における問題点 従来の電子交換機における冷却方式は構成が簡単で信頼
性の高い自然冷却が多かったが、第９図に示した三次元
実装方式の場合には発熱量の増加に対応してファンを使
用した強制冷却が行われている。この強制冷却方式では
、キャビネットの上部又は下部に設置された軸流ファン
等によって各モジュール内の加熱された空気を吸い出す
か、又は下部から冷風をモジュール内に圧送して電子回
路パッケージを冷却している。しかし、これによって得
られる風速は高々２ｍ／分程度であり、その発熱許容密
度は３０Ｗ／ｊが限度とされている。

その理由は、実装される電子回路パッケージの部品実装
面に沿って気流を発生させるようにファンを設置する必
要がある関係上、ファンの設置位置に制限があるためと
、キャビネットの高さが高い場合には急速に圧力損失が
増加するためである。

確かに液冷方式や沸騰冷却方式を採用すれば冷却能力を
更に太き（することが可能であるが、これらの方式は保
守が煩雑であり、保守時にもサービスを続行しなければ
ならない交換機の用途上の特性には合致しない。従って
、高密度実装によって更に発熱量が増加する場合にも、
強制冷却方式を維持する必要がある。

・給電面での問題点 高密度実装による電子回路部品の消費電力の増加は、当
然大容量の電源を特徴とする特に、高速回路部品には従
来よりも低い電圧が要求されるので、給電経路の長い従
来の三次元実装の場合には、電圧降下が大きな問題とな
り、その対策が求められている。

本発明は、このような従来技術の問題点を解決し、高速
画像通信に対応可能な電子交換機における実装構造を提
供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この目的は、複数の電子回路パッケージによってモジュ
ールを構成する際に、発熱量の多い主論理ブロック用電
子回路パッケージ等と発熱量の少ないモジュール間イン
ターフェイス用電子回路パッケージ等とを、それぞれが
互いに平行に並列された二つの群（以下、それぞれ第１
群及び第２群と称する）に分離し、垂直方向に設置され
た共通のバックボードの面を挟んで、その一方の側に前
記第１群の各パッケージを水平方向に配置し、他方の側
に第２群の各パッケージを垂直方向に配置し、各群内の
電子回路パッケージがその一辺を前記バックボードに対
面させるように位置決めして、該辺を介して各電子回路
パッケージをバックボードにＳＭＴコネクタを介して接
続し、これによって各電子回路パッケージ間の相互接続
を行うことを特徴とする電子回路部品の実装構造によっ
て達成される。

本発明の実装構造においては、前記第１群と第２群の電
子回路パッケージをそれぞれ別個に冷却することが望ま
しい。

主論理ブロックを構成する第１群を実質的に密閉構造と
なし、各電子回路パッケージの片面を横断して複数の平
行な電源供給用ブスバーを設け、該ブスバーの間の領域
に冷却用通風経路を形成して冷却効率を向上させること
が望ましい。

主論理ブロックを構成する第１群の電子回路パッケージ
に対して専用のファンとダクトからなる冷却手段を設置
することが望ましい。

各冷却手段は独立して保守可能なことが望ましい。

複数の前記モジュールを筺体内に積層して電子回路装置
を構築し、各モジュールからの冷却排気を集合して筺体
上部から排出するための専用排気ダクトを、前記筺体に
設けることが望ましい。

〔作用〕

本発明によれば、発熱量の多い電子回路パッケージと発
熱量の少ない電子回路パッケージとを別々の群にまとめ
、両群間を共通のバックボードで仕切り、各電子回路パ
ッケージと前記バックボードとをＳＭＴコネクタを通じ
て接続することによって相互に信号接続されたモジュー
ルを構成している。

１）冷却面の作用 発熱量の多い電子回路パッケージ群の方の各パッケージ
は水平方向に配列され、専用の冷却ファンによって他の
モジュールの影響を受けない効率的な冷却が行われる。

一方、発熱量の少ない方の群のパッケージは垂直方向に
配列され、従来と同様にモジュールの上又は下部に設置
されたファンによって生じる上昇流により総合的に冷却
される。

２）信号伝送面の作用 ＳＭＴコネクタを介して接続された共通のバッグボード
によって、モジュール内のすべてのパッケージは相互に
信号接続されるので、伝送経路が短縮されると同時に、
コネクタでのインピーダンスの不整合が解消し、高速の
信号伝達が可能になる。又、クロストークが減少する。

３）給電面の作用 バックボードとの接続はＳＭＴコネクタによって行われ
るので、ボードの板厚を従来より厚くすることが可能に
なる。これによって、電源供給層の銅箔の厚さを増加し
て１００〜２００μｍ程度にすることができ、大電流が
供給可能になる。又、必要に応じて各主論理ブロック構
成用パッケージへ電源供給層を設けることも可能になる
。

以下、図面に示す好適実施例に基づいて、本発明を更に
詳細に説明する。

〔実施例〕

第１図は、本発明によって構成された電子回路装置の一
つのモジュールの斜視図である。

このモジュールは、主論理ブロックを構成するために高
密度ＬＳＩＩを搭載した動作時の発熱量の多い複数枚の
電子回路パッケージ３からなる水平方向に積み重ねられ
て配列された第１群Ａと、他モジュール間の接続のため
に回線数に対応したＩ１０バッファを構成する動作時の
発熱量の少ない複数枚の電子回路パッケージ４からなる
垂直方向に並列された第２群Ｂとからなっている。前記
パッケージ３には電源供給用装置２並びに電力供給用ブ
スバー８が搭載され、大電力供給と伝送系における電圧
降下の防止を可能、にしている。又、パッケージ４はそ
の前面に他モジュールとの接続のためのコネクタ７を有
している。

両群Ａ、　Ｂの間は、垂直に設置された共通のバックボ
ード５によって仕切られ、各群Ａ又はＢのパッケージ３
，４はその端部領域に実装されたＳＭＴコネクタ６を介
してバックボード５と接続されている。これによって、
モジュールを構成する各パッケージ３，４間はバックボ
ード５を介して相互に信号接続されている。この接続の
特筆すべき点は、従来構成におけるバックボードはパッ
ケージとの接続の場合のようなバックボードに直接植え
込まれた比較的長いピンの係合によるコネクタ接続でな
い点にあり、この領域での伝送経路が短縮されると共に
インピーダンスの整合が可能になって損失が最小となる
。

上述の接続関係を模式的に表現すると第２図に示すよう
になり、第１群のパッケージ３°、３”間及び第２群の
パッケージ４°、４″間、並びに各群Ａ、　　８間はバ
ックボード５とＳＭＴコネクタ接続され、他モジュール
との接続のみが、パッケージ４゛のコネクタ７によって
行われることが判る。

第３図は、前述のモジュールをハウジング内に収容した
状態を示す。比較的発熱量の少ない前記第２群Ｂの方は
、従来と同じく上下に通風開口を有するシェルフ９内に
内に搭載され、その上部には冷却用ファンユニット１６
が搭載されている。

発熱量の多い第１群Ａが収容されるハウジングの方は、
その一方の側面に下方に空気採り入れ口を具えた上下に
延在する吸気用ダクト１０が設けられ、他方の側面には
上下に延在する排気用ダクト１１が設けられている。

そして、第４図及び第５図に示すように、該排気用ダク
ト１１とパッケージ３との間の空間には、プロアユニッ
ト１２が設置され、この例では、４枚のパッケージ３に
対して一対のプロアユニット１２がそれぞれ絞りダクト
１４を介して設置されている。

このようにして４枚のパッケージ３とプロアユニット１
２とは一つの密閉系を形成し、プロアユニット１２が作
動すると、吸気用ダクト１０から通風孔１３を通じて冷
却風が隣合う各パッケージ３間の空隙に流入し、水平に
流れてそこに搭載されているＬＳｌｌ等を冷却して、排
気用ダクト１１に排出される。前述したように、パッケ
ージ３上には複数のブスバー８が流れ方向に沿って配置
されているので、気流はその間に集中して高速となり、
冷却効率を高める。

このようにして構成されたモジュールは、一つのキャビ
ネット内に積層して局の規模に対応して必要な数だけキ
ャビネット内に収容されて、一つのシステムが構築され
る。この点は従来の方式と同じで、基本的なシステム構
成の概念に変更はない。こうして構築された一例を第６
図に示す。この図において、矢印は第１群のパッケージ
３に対する冷却風の経路を示し、排気は前記排気用ダク
ト１１によって一本に集中され、他のモジュールの冷却
に影響を与えることなしに、キャビネット１３の上部か
ら系外に排出される。

又、前記プロアユニット１２は、前述のように、４枚の
パッケージ３に対して二つずつ設置されているが、その
理由は、プロアユニットの１台に故障が生じた場合に、
これを修理する間だけ一時的に他方のプロアユニットで
代替させることを可能にするためである。こうした保守
の際には、故障したユニット１２は第５図に示すレール
１５に沿って、容易に外に引き出せるように構成されて
いる。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明によれば、発熱量の多い電
子回路パッケージ婦と、発熱量の少ない電子回路パッケ
ージとを別々の群に分別し、前者を水平方向に、後者を
垂直方向に配向させて、それぞれ共通のバックボードの
両面にコネクタ接続してモジュールを構成している。こ
れによって、モジュールを構成する各パッケージ同士は
バックボードを介して直接信号接続され、信号伝送経路
を短縮することが可能になる。

特にバックボードとの接続をＳＭＴコネクタを介して行
っているので、従来のバックボード植え込み型ピンコネ
クタによるプレスフィツト接続に比して抵抗が少なく、
インピーダンス整合が可能であり、信号伝送の損失並び
にクロストークを少なくすることができる。

更に、バックボードに対して両面から互いに直交するよ
うに電子回路パッケージを接続するのでストレスを分散
することが可能となり、バックボード上でのＳＭＴコネ
クタの保持力も充分なものとなる。

又、発熱量の大きさに応じてパッケージを二群に分別し
、それぞれに総合的に最も効率的な冷却方式を採用する
ことが可能になった。即ち、発熱量の少ない他モジュー
ル間のインターフェース用パッケージ等については、そ
の動゛作に信頼性があって設備費も安価な上昇気流利用
の強制冷却方式を採用し、発熱量の多い主論理ブロック
用パッケージ等については、他のモジュールへの排気の
影響を極力排除可能な本発明独特の個別冷却方式を採用
している。

更に、電源供給用装置の各パッケージに対する個別搭載
、バックボードのコネクタのＳＭＴ化による板厚の制限
解除による電源供給用銅箔の厚さの増大等によって、大
電流を効率よく供給可能になったので、電圧降下の少な
い給電が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のモジュール構成の一例を示す斜視図
、 第２図は、本発明による各電子回路パッケージ間の信号
接続の模式図、 第、３図は、本発明のモジュールを冷却用プロアユニッ
トと組み合わせた状態を示す一部破断斜視加、 第４図は、第３図の構造の水平方向断面図、第５図は、
同じく垂直方向断面図、 第６図は、本発明によって構築されたシステムにおける
冷却気流の流れ図、 第７図は、従来のシステムの構成を示す分解斜視図、 第８図は、従来のモジュールの詳細斜視図、第９図は、
従来のシステムにおける冷却気流の流れ図、 第１０図は、従来のシステムの各パッケージ間の信号接
続の模式図である。 １・・・ＬＳ　Ｉ。 ２・　電源装置、 ３・・・・発熱量の多い電子回路パッケージ、４・・・
・発熱量の少ない電子回路パッケージ、５　バックボー
ド、 ６　ＳＭＴコネクタ、 ７・コネクタ、 ８　ブスバー、 ９・・・ハウジング、 ｌＯ・・吸気用ダクト、 １１　排気用ダクト、 １２・　プロアユニット、 １３・−・・キャビネット、 １４　絞りダクト、 １５・レール。 本発明のモジュール構成の一例を示す斜視図第１図 １・・・ＬＳＩ ２・・・電源装置 ３・・・発熱量の多い電子回路パッケージ４・・・発熱
量の少ない電子回路パンケージ５・・・バンクボード ６・・・ＳＭＴコネクタ ７・・・コネクタ ８・・・ブスバー 第３図の水平方向断面図 第４図 第３図の垂直方向断面図 第５図 本発明によって構築されたシステムにおける冷却気流の
流れ図 第６図 従来のモジュールの詳細斜視図 第８図 従来のシステムにおける冷却気流の流れ図第９Ｖ４

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. １．複数の電子回路パッケージによってモジュールを構
   成する際に、発熱量の多い主論理ブロック用電子回路パ
   ッケージ等（３）と発熱量の少ないモジュール間インタ
   ーフェイス用電子回路パッケージ等（４）とを、それぞ
   れが互いに平行に並列された二つの群（以下、それぞれ
   第１群Ａ及び第２群Ｂと称する）に分離し、垂直方向に
   設置された共通のバックボード（５）の面を挟んで、そ
   の一方の側に前記第１群（Ａ）の各パッケージ（３）を
   水平方向に配置し、他方の側に第２群（Ｂ）の各パッケ
   ージ（４）を垂直方向に配置し、各群内の電子回路パッ
   ケージ（３，４）がその一辺を前記バックボード（５）
   に対面させるように位置決めし、各電子回路パッケージ
   （３，４）をバックボード（５）にＳＭＴコネクタ（６
   ）を介して接続し、これによって各電子回路パッケージ
   間の相互接続を行うことを特徴とする電子回路装置の実
   装構造。
2. ２．前記第１群（Ａ）と第２群（Ｂ）の電子回路パッケ
   ージ（３，４）がそれぞれ別個の冷却システムによって
   冷却される請求項１に記載の実装構造。
3. ３．前記第１群（Ａ）を構成する電子回路パッケージ（
   ３）群を実質的に密閉構造となし、各電子回路パッケー
   ジ（３）の片面を横断して設けられた複数の平行な電源
   供給用ブスバー（８）の間の領域に冷却用通風経路を形
   成して冷却効率を向上させる請求項２に記載の実装構造
   。
4. ４．前記第１群（Ａ）を構成する電子回路パッケージ（
   ３）群に対してブロア（１２）とダクト（１４）からな
   る冷却手段を設置し、隣合うパッケージ同士の間の空間
   に該パッケージ群（３）の一方の側面から他方の側面に
   向かう水平方向の気流を発生させる請求項２に記載の実
   装構造。
5. ５．前記各ブロア（１２）が独立して保守可能な請求項
   ４に記載の実装構造。
6. ６．複数の前記モジュールを筺体内（１３）に積層して
   電子回路装置を構築し、各モジュールの前記第１群（Ａ
   ）からの冷却排気を集合して筺体上部から排出するため
   の専用排気ダクト（１１）を、前記筺体（１３）に設け
   た請求項５に記載の実装構造。