JP2002290003A - 電子機器ユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】配線板を多数搭載する電子機器ユニットにおい
て、装置の機能追加・保守・交換作業時には、作業者が
前面側のみからのアクセスで良い様にし、作業効率の良
くする。また、強制冷却を必要とした場合においても、
冷却機構は１系統しか必要としないようにし、装置の設
置面積の小スペース化、装置の低コスト化を図る。 【解決手段】バックパネル配線板４に対し片面側に、並
列に収納された複数のプリント配線板２と１枚または数
枚のプリント配線板３を直交配置する。そして、プリン
ト配線板３をバックパネル配線板４に対して斜度θをも
って収納する。プリント配線板３は、電子部品６を搭載
する一つの機能を有するパッケージであるとともに、強
制冷却時のラッドとしての役目も備えさせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子機器ユニット
に係り、電子計算機や電子通信機器等の電子機器装置に
おけるプリント配線版収容構造および冷却構造に関する
ものであって、簡単な構造で、しかも、冷却効率が良
く、保守・交換などでも作業効率の良い電子機器ユニッ
トに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、通信装置などに使用される電子機
器のユニットでは、バックパネルに、通常、複数枚のプ
リント配線板を差し込んで構成する。

【０００３】従来のプリント配線板を実装する構造につ
いては、例えば、特開平１１−３１２８５４号公報に記
載のように、バックパネルの負担軽減、伝送速度の高速
化を目的に、バックパネルを境にして前面および背面か
らプリント配線板を収容し、かつ、前面側プリント配線
板と背面側プリント配線板が直交する構造である。ま
た、プリント配線板とバックパネルの電気的な接続はコ
ネクタによって接続され、このコネクタはバックパネル
に対し、垂直に実装されていることから、プリント配線
板もバックパネルに対し垂直に設置されることになる。
このような構造により、複数のプリント配線板がバック
パネルに収容されることになって、一つの機能を持った
装置として構成される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】近年、通信機器等の電
子機器装置は、通信速度の高速化、通信インタフェース
追加等の高機能化対応のため、既に稼働している装置に
対し、電子部品の高集積化や部品追加等を余儀なくされ
るケースが少なくない。そのようなニーズに対応するた
めには、それらの部品が搭載されるプリント配線板を装
置稼働中に追加する必要がある。また、稼働中の装置に
おいて、一部の電子部品の故障が発生した場合、該当の
プリント配線板を入れ替える作業が発生する。一般的な
通信機器(特に基幹系の装置)は、電話・インターネット
等のサービスを途切れなく提供する目的から、長期間、
連続稼働させる必要性があるため、先に示したような機
能追加・保守・交換作業は装置稼働中におこなわれるの
が常である。

【０００５】この作業をおこなうに当たっては、上記従
来技術の場合は、プリント配線板がバックパネルに対し
前面及び背面に収容されているため、作業者は装置の前
面およびび背面から接近せざるを得ない。このような前
提から、装置の前面は固より、装置背面にまでに作業ス
ペースを確保する必要があり、装置配置条件に制約が発
生する。その結果、通信局舎等、通信機器を多数設置す
る場所においては、装置の配置密度が低下するのは明白
であり、装置の設置面積が余計に要してしまう言う問題
点があった。また、装置内部において、プリント配線板
がバックパネルに対し垂直に収容され、かつ、前面側お
よび背面側にて、直交して収容されていることから、冷
却ファンの冷却風による強制冷却をおこななう場合、冷
却風流路が前面、背面で直交しているため、前面側及び
背面側にそれぞれ独立した冷却機構が必要である。その
結果、装置のコストアップ、高消費電力化につながる言
う問題点があった。

【０００６】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたもので、その目的は、プリント配線板を多数搭載
する電子機器ユニットにおいて、装置の機能追加・保守
・交換作業時には、作業者が前面側のみからのアクセス
で良い様に、作業効率の良い構造であって、強制冷却を
必要とした場合においても、冷却機構は１系統しか必要
としないような電子機器ユニットを提供することによっ
て、装置の設置面積の小スペース化、装置の低コスト化
を図ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、バックパネルに複数のプリント配線板を搭載して
構成する電子機器ユニットにおいて、複数の第一のプリ
ント配線板が、前記バックパネルに並列に実装されてい
て、第二のプリント配線板が、前記バックパネルに実装
され、その第二のプリント配線板が、前記第一のプリン
ト配線板の上または下の位置関係にあって、しかも、前
記バックパネルと平行な断面を取ったときに、前記第一
のプリント配線板の切断線と、前記第二のプリント配線
板の切断線が直交してなるようにする。

【０００８】このときに、前記第二のプリント配線板
と、前記バックパネルのなす角度が、前記第一のプリン
ト配線板が実装されている方向を始線方向として、斜度
θ（９０°≦θ≦１８０°）になるようにする。

【０００９】また、場合によっては、ユニットの温度に
よって、斜度θの値を変えられるようにする。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図１ないし図８を用いて本
発明に係る各実施形態を説明する。

【００１１】〔実施形態１〕以下、図１ないし図４を用
いて本発明に係る第一の実施形態を説明する。図１は、
本発明に係る第一の実施形態の電子機器ユニットの斜視
図である。図２は、本発明に係る第一の実施形態の電子
機器ユニットの側面図である。図３は、本発明に係る第
一の実施形態の電子機器ユニットの斜視図で、各々のプ
リント配線板の役割を説明するための図である。図４
は、バックパネル配線板４とプリント配線板３とを、ス
ルーホールとコネクタにより装着するときの様子を示す
側面図である。

【００１２】本発明の電子機器ユニットは、図１に示さ
れるようにシェルフ１により、複数枚のプリント配線板
２と１枚のプリント配線板３、そしてバックパネル配線
板４が収容されている。そして、プリント配線板２、３
およびバックパネル配線板４に搭載されるコネクタ５に
よって、電気的、工学的そして機械的に接続されること
により、一つの機能を有するものである。

【００１３】プリント配線板２、３には、電子部品６が
複数実装されており、プリント配線板２、３上の回路接
続により、それぞれ一つの機能を有している。プリント
配線板２は、バックパネル配線板４に対し、垂直に収容
され、かつ、プリント配線板２同士は、ある実装ピッチ
にて、整然と並列搭載されている。

【００１４】プリント配線板３は、プリント配線板２の
上側にかつ直交関係に配置される。すなわち、図１の前
面から見たときには、プリント配線板２の断面の線とプ
リント配線板３の断面の線が直交している。

【００１５】次に、各々のプリント配線板の機能として
好適な例を説明する。

【００１６】交換機、ルーター、伝送装置といった一般
的な通信機器は、プリント配線板の機能として、大きく
分けてインタフェース系と制御系に分割される。インタ
フェース系のプリント配線板は、電話回線、インターネ
ット回線、ＬＡＮ回線等の外部回線や装置間接続のため
の終端機能を有しており、あらゆる回線規格に対応する
ため、複数かつ数種のインタフェース系プリント配線板
を装置に設置した方が効率は良い。一方、制御系のプリ
ント配線板については、インタフェース系プリント配線
版が受け取った又は送り出すデータ信号を、スイッチン
グ処理、ルーティング処理をおこない、それぞれのイン
タフェース系プリント配線板へデータ信号を送受信する
機能を有する。このような装置構成において、インター
フェース系プリント配線板と制御系プリント配線板のデ
ータ信号はバス状に配線されるのが、通信機器のシステ
ム構成として最も一般的である。

【００１７】そこで、本実施形態の電子機器ユニットの
実装構成において、プリント配線板２をインタフェース
系の機能を有するプリント配線板とし、プリント配線板
３を制御系の機能を有するプリント配線板とすれば、図
３に示すように、インタフェース系プリント配線板２
と、制御系プリント配線板３間で発生するバス接続は、
バックパネル配線板４上での配線として、各バス線は同
じ距離で配線し易く、複雑な配線設計は不要である。ま
た、インタフェース系プリント配線板２と、制御系プリ
ント配線板３間は短距離で配線できるため、伝送損失、
反射、クロストーク等の電気特性が良好となり、各々の
プリント配線板間（コネクタ間）は、高速電気伝送が可
能となる。その結果、装置の高速化・高機能化が図れる
ようになり、その結果バックパネル配線板の層数低減、
配線設計期間の短縮化が可能となって、装置原価および
開発費の低コスト化が実現できる。

【００１８】また、この電子機器ユニットにおいて、プ
リント配線板２およびプリント配線板３に発熱の高い電
子部品６を搭載している場合には、図２に示されるよう
にシェルフ１の下部より、冷却ファン１３により外部空
気（冷却風）を吸入して、強制対流によって、それぞれ
のプリント配線板を冷却する手段が考えられる。この場
合、バックパネル配線板４に対し、プリント配線板３
を、バックパネル配線板４のプリント配線板２を搭載し
てある方向を始線として、ある斜度θ（９０°≦θ≦１
８０°、ただし、対流効率を考えると、θ＞９０°であ
ることが好ましい。）をもって搭載すると、図２に示す
ようにプリント配線板３自体がラッドとしての役目を成
すことから、冷却風の整流効果が期待でき、大容量の高
発熱装置にも対応することができる。この電子機器ユニ
ットの構造は、冷却構造物と機能を持つプリント配線板
を兼用することができるため、装置内実装としては非常
に効率的である。また、このプリント配線板３は下に装
着して、上から冷却ファン１３により冷却風を流すよう
にしても良い。

【００１９】このプリント配線板３とバックパネル配線
板４を斜度をもって搭載する具体的な手段は、以下の如
くである。すなわち、バックパネル配線板４に搭載され
るコネクタ５は、通常、バックパネル配線板４に予め用
意されたスルーホール７に、コネクタピンが挿入され、
はんだ付け若しくは圧入接続されることにより、バック
パネル配線板４と電気的、機械的に接続される。したが
って、図４（ａ）に示されるようにスルーホール７−ａ
を角度θで予め斜めにあけておくことにより、このスル
ーホール７−ａ挿入されるコネクタ５−ａは角度θで実
装されることになる。すなわち、コネクタ５−ａと接続
されるプリント配線板３は、バックパネル配線板４に対
し、斜度θで収納される事になる。

【００２０】一方、プリント配線板２が接続されるコネ
クタ５−ｂが挿入されるスルーホール７−ｂはバックパ
ネル配線板４に対し垂直に空けておけば、プリント配線
板２は垂直に収容されることになる。

【００２１】〔実施形態２〕以下、図５を用いて本発明
に係る第二の実施形態を説明する。図５は、本発明に係
る第二の実施形態のバックパネル配線板４とプリント配
線板３とを斜度θで収容するための側面図である。

【００２２】第一の実施形態では、バックパネル配線板
４とプリント配線板３とを斜度θで収容するためにプリ
ント配線板を装着するためのスルーホールに斜度を持た
せる方法について説明したが、以下の様にしても良い。
すなわち、バックパネル配線板４をプリント配線板２と
プリント配線板３が収容されるそれぞれの部分のバック
パネル配線板４−ａ、バックパネル配線板４−ｂで分割
し、各々に搭載されるコネクタ５―ｃおよびコネクタ５
―ｄは、バックパネル配線板に対し垂直に実装する。そ
して、バックパネル配線板４−ａ、バックパネル配線板
４−ｂは、それぞれフレキシブル配線板８がはんだ付け
やコネクタ勘合によって接続して、お互いの電気的な接
続は保つようにしておく。このようにすると、フレキシ
ブル配線板８は柔軟な構造であるため、バックパネル配
線板４−ａとバックパネル配線板４−ｂの収容角度は自
由に設定でき、結果的にバックパネル配線板４−ａにコ
ネクタ接続されるプリント配線板３は、バックパネル配
線板４−ｂに対し、斜度θをもって収容できる事にな
る。

【００２３】〔実施形態３〕以下、図６および図７を用
いて本発明に係る第三の実施形態を説明する。図６は、
本発明に係る第三の実施形態のバックパネル配線板４と
プリント配線板３とを斜度θで収容するための側面図で
ある。図７は、対流とプリント配線板の冷却効率を説明
するための側面図である。

【００２４】第二の実施形態では、バックパネル配線板
を複数に分割し、それをフレキシブル配線板で接合する
構造について説明したが、さらに、以下のような応用も
考えられる。

【００２５】図６に示されるようにバックパネル配線板
４−ａに棒型ギア９を搭載し、バックパネル配線板４−
ｂにギア付きステッピングモーター１０を搭載し、棒型
ギア９とギア付きステッピングモーター１０のギアを噛
み合うように設置する。

【００２６】このようにすれば、本機構によりバックパ
ネル配線板４−ａとバックパネル配線板４−ｂの角度θ
が、ギア付きステッピングモーター１０の回転により調
整することができる。また、バックパネル配線板４−ａ
およびバックパネル配線板４−ｂには、それぞれ温度セ
ンサを取り付けておいて、マイコン等の制御ＩＣ１２に
温度情報を入力する。そして、制御ＩＣ１２により、ギ
ア付きステッピングモーター１０を制御するようにす
る。このようなシステム構成により、周囲の温度状況に
応じて、バックパネル配線板４−ａとバックパネル配線
板４−ｂの角度θ、すなわち、プリント配線板３の斜度
θをコントロールできることができる。

【００２７】このようにバックパネル配線板４とプリン
ト配線板３とを斜度θを、温度状況により調整できるよ
うにすると以下に示すような利点がある。

【００２８】プリント配線板２の発熱量をＰｗ１、プリ
ント配線板３の発熱量をＰｗ２とすると、図７（ａ）に
示すように比較的発熱が高い場合、プリント配線板３の
斜度θを大きくし装置の通風抵抗を下げ、プリント配線
板２上に流れる冷却風速を上げる。

【００２９】逆に、図７（ｂ）に示すようにＰｗ２が大
きい場合には、プリント配線板３の斜度θを小さくし、
プリント配線板３全体に冷却風があたるようにする。一
般的には、Ｐｗ１＞Ｐｗ２の場合のプリント配線板３の
斜度をθ１、Ｐｗ１＜Ｐｗ２の場合のプリント配線板３
の斜度をθ２とすれば、θ１とθ２の関係は、θ１＞θ
２とすれば良い。このような動作原理にて、常に温度セ
ンサにてプリント配線板温度を管理し、プリント配線板
３の斜度θを制御してやれば、装置稼動中におけるプリ
ント配線板２とプリント配線板３の発熱量が変化した場
合でも動的に制御することができる。

【００３０】〔実施形態４〕以下、図８を用いて本発明
に係る第四の実施形態を説明する。図８は、本発明に係
る第四の実施形態の電子機器ユニットの斜視図である。

【００３１】第一の実施形態では、プリント配線板２が
一枚で構成されていた。本実施形態は、図８に示される
ように複数に分割して実装したものである。

【００３２】複数に分割すると、それぞれの斜度θを、
各プリント配線板の発熱量、装置の通風抵抗によって、
独立に変更できると言うメリットもある。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、複数枚の並列実装され
たプリント配線板群と１枚または数枚のプリント配線板
を直交配置することにより、装置の高速化・高機能化が
図れ、これによってバックパネル配線板の層数低減、配
線設計期間の短縮化が可能になる。

【００３４】また、全てのプリント配線板をバックパネ
ル配線板の片面に収納することにより、プリント配線板
の保守・交換、機能追加時にも作業用スペースを低減す
ることができる。

【００３５】さらに本発明によれば、プリント配線板を
バックパネルにある斜度をもって収納することにより、
プリント配線板を冷却用ラッドとして兼用できる事か
ら、装置内の実装効率が向上するとともに、冷却機構も
１系統で済ませることができる。その結果として、装置
の高速化・高機能化が図れ、装置原価および開発費の低
コスト化が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第一の実施形態の電子機器ユニッ
トの斜視図である。

【図２】本発明に係る第一の実施形態の電子機器ユニッ
トの側面図である。

【図３】本発明に係る第一の実施形態の電子機器ユニッ
トの斜視図で、各々のプリント配線板の役割を説明する
ための図である。

【図４】バックパネル配線板４とプリント配線板３と
を、スルーホールとコネクタにより装着するときの様子
を示す側面図である。

【図５】本発明に係る第二の実施形態のバックパネル配
線板４とプリント配線板３とを斜度θで収容するための
側面図である。

【図６】本発明に係る第三の実施形態のバックパネル配
線板４とプリント配線板３とを斜度θで収容するための
側面図である。

【図７】対流とプリント配線板の冷却効率を説明するた
めの側面図である。

【図８】本発明に係る第四の実施形態の電子機器ユニッ
トの斜視図である。

【符号の説明】

１…シェルフ ２…プリント配線板 ３…プリント配線板 ４…バックパネル配線板 ５…コネクタ ６…電子部品 ７…スルーホール ８…フレキシブル配線板 ９…棒型ギア １０…ギア付きモーター １１…温度センサ １２…制御ＩＣ １３…冷却ファン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０５Ｋ 7/20 Ｇ０６Ｆ 1/00 ３６０Ｂ ３６０Ｃ ３６０Ｄ (72)発明者 森杉 英典 神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地 株 式会社日立製作所通信事業部内 Ｆターム(参考） 5E322 BA04 BB06 EA06 5E344 AA01 AA07 AA08 BB01 BB04 CD18 DD07 DD19 EE02 EE12 EE30 5E348 EE06 EE33 EE37 EF07 EF10 EF22

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バックパネルに複数のプリント配線板を
   搭載して構成する電子機器ユニットにおいて、 複数の第一のプリント配線板が、前記バックパネルに並
   列に実装されていて、 第二のプリント配線板が、前記バックパネルに実装さ
   れ、 その第二のプリント配線板が、前記第一のプリント配線
   板の上または下の位置関係にあって、 しかも、前記バックパネルと平行な断面を取ったとき
   に、前記第一のプリント配線板の切断線と、前記第二の
   プリント配線板の切断線が直交してなることを特徴とす
   る電子機器ユニット。
2. 【請求項２】 前記第二のプリント配線板と、前記バッ
   クパネルのなす角度が、前記第一のプリント配線板が実
   装されている前記バックパネルの方向を始線方向とし
   て、斜度θ（９０°≦θ≦１８０°）からなることを特
   徴とする請求項１記載の電子機器ユニット。
3. 【請求項３】 前記バックパネル配線板に、前記第二の
   プリント配線板を実装するためのコネクタ挿入用スルー
   ホールが、前記斜度θであけられていることを特徴とす
   る請求項２記載の電子機器ユニット。
4. 【請求項４】 前記バックパネル配線板を分割し、その
   各々をフレキシブル配線板にて接続することにより、前
   記第二のプリント配線板と前記第一のプリント配線板が
   なす角度が、前記斜度θを保つことを特徴とする請求項
   ２記載の電子機器ユニット。
5. 【請求項５】 前記分割されたバックパネル配線板に、
   棒状ギアと、ギア付きステッピングモーターとを取り付
   け、 温度センサと制御ＩＣを動作させることにより、 ユニット周辺の温度状態により、前記斜度θを調整する
   ことを特徴とする請求項４記載の電子機器ユニット。