(57)【要約】【課題】  プラグイン式のカードに対して、容易に適用可能でかつ簡単な構造でプリント基板を効率良く冷却する構造を得る。【解決手段】  電子装置のマザーホード８に対してコネクタ１，９により着脱自在とされかつプリント基板３を有するカードの冷却構造において、プリント基板３に、冷却媒体を循環する冷却管４を埋設し、カード側コネクタ１に、冷却管４の端部にそれぞれ連結された冷却媒体吸入穴５及び排出穴１４を設ける。また、マザーボード側コネクタ９に、装置外部の冷却媒体供給管７及び排熱管１５にそれぞれ連結されたマザーボード側冷却用管１１及び排熱用管１６を設ける。カード側コネクタ１とマザーボード側コネクタ９とが互いに接続された場合、カード側コネクタ１の冷却媒体吸入穴５及び排出穴１４とマザーボード側コネクタ９の冷却用管１１及び排熱用管１６とが、それぞれ連結されるように構成する。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子装置のマザーホードに対してコネクタにより着脱自在とされかつプリント基板を有するカードの冷却構造であって、
前記プリント基板に埋設されて冷却媒体を循環する冷却管と、
カード側のコネクタに設けられ前記冷却管の端部にそれぞれ連結された冷却媒体吸入部及び排出部と、
前記マザーボード側のコネクタに設けられ装置外部の冷却媒体供給管及び排熱管にそれぞれ連結されたマザーボード側冷却用管及び排熱用管とを含み、
前記カード側のコネクタと前記マザーボード側のコネクタとが互いに接続された場合、前記カード側のコネクタの前記冷却媒体吸入部及び排出部と前記マザーボード側のコネクタの前記冷却用管及び排熱用管とが、それぞれ連結されることを特徴とする冷却構造。
【請求項２】
前記冷却管は、前記プリント基板に埋設される代わりに、前記プリント基板の表面に配設されていることを特徴とする請求項１記載の冷却構造。
【請求項３】
前記カードが前記マザーボードから抜去されている場合に、前記マザーボード側冷却用管内には、前記冷却媒体の供給を防止する防止構造が設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の冷却構造。
【請求項４】
前記防止構造は、前記冷却用管内において移動自在なボールと、このボールの前記冷却用管内における移動可能範囲を画定する移動範囲画定部材とを有し、前記移動可能範囲の前記マザーボード側に前記ボールが存在する場合には、前記ボールにより冷却用管が閉塞されることを特徴とする請求項３記載の冷却構造。
【請求項５】
前記カードが前記マザーボードに装着されている場合に、前記カード側のコネクタの前記冷却媒体吸入部及び排出部に、前記ボールの前記移動可能範囲を変更して前記冷却用管の閉塞を解除する部材を設けたことを特徴とする請求項４記載の冷却構造。
【請求項６】
電子装置のマザーホードに対してコネクタにより着脱自在とされかつプリント基板を有するカード構造であって、
前記プリント基板に埋設されて冷却媒体を循環する冷却管と、
前記コネクタに設けられ前記冷却管の端部にそれぞれ連結された冷却媒体吸入部及び排出部とを含み、
前記コネクタが前記マザーボード側のコネクタに接続された場合、前記カード側のコネクタの前記冷却媒体吸入部及び排出部が前記マザーボード側のコネクタの冷却用管及び排熱用管に、それぞれ連結されることを特徴とするカード構造。
【請求項７】
前記冷却管は、前記プリント基板に埋設される代わりに、前記プリント基板の表面に配設されていることを特徴とする請求項６記載のカード構造。
【請求項８】
冷却媒体を循環する冷却管が埋設されたプリント基板を有するカードがコネクタにより着脱自在な電子装置のマザーボード構造であって、
装置外部の冷却媒体供給管及び排熱管にそれぞれ連結されたマザーボード側冷却用管及び排熱用管を含み、
前記コネクタに前記カード側のコネクタが接続された場合、前記カード側のコネクタの冷却媒体吸入部及び排出部に前記マザーボード側のコネクタの前記冷却用管及び排熱用管が、それぞれ連結されることを特徴とするマザーボード構造。
【請求項９】
前記カードが前記マザーボードから抜去されている場合に、前記マザーボード側冷却用管内には、前記冷却媒体の供給を防止する防止構造が設けられていることを特徴とする請求項８記載のマザーボード構造。
【請求項１０】
前記防止構造は、前記冷却用管内において移動自在なボールと、このボールの前記冷却用管内における移動可能範囲を画定する移動範囲画定部材とを有し、前記移動可能範囲の前記マザーボード側に前記ボールが存在する場合には、前記ボールにより冷却用管が閉塞されることを特徴とする請求項９記載のマザーボード構造。
【請求項１１】
前記カードが前記マザーボードに装着されている場合に、前記カード側のコネクタの前記冷却媒体吸入部及び排出部に設けられた部材により、前記ボールの前記移動可能範囲を変更して前記冷却用管の閉塞が解除されることを特徴とする請求項１０記載マザーボード構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子装置のカード冷却構造及びそれに用いるカード構造並びにマザーボード構造に関し、特に電子装置のマザーホードに対してコネクタにより着脱自在とされかつプリント基板を有するカードの冷却構造の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
無線通信装置などの電子装置は、一般に、電子回路が組み込まれたプリント基板を有するプラグイン式の複数のカードからなっており、これら複数のカードはマザーボード上のコネクタに対して着脱自在とされて、故障の際の修理、保守点検、カード交換などの作業を容易とするようになっている。
【０００３】
この様な構成のプラグイン式カードにおいては、プリント基板に組み込まれている電子部品の発熱を放熱することが必要である。例えば、特許文献１を参照すると、プラグイン式のカードにおけるプリント基板上の発熱電子部品に、吸熱板を接触して配置し、この吸熱板による熱をヒートパイプによりプリント基板の側縁部へ導出して、プリント基板側縁部において、ヒートパイプ端部の冷却端を、マザーボード（バックボード）に設けられたヒートカプラを介して、同じくマザーボードに設けられている冷却ブロックへ連結する構造が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２を参照すると、平板状ヒートパイプ化モジュール内の発熱体からの熱を、コネクタである着脱部にプラグイン式に当該モジュールを装着することにより、吸熱板に面接触させつつ伝達して放熱する技術が開示されている。
【０００５】
更に、特許文献３を参照すると、多層構造のプリント基板に、冷却用パイプを埋設して、プリント基板自体を冷却する構造が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開平３−２４６９９７号公報
【特許文献２】特開２００１−１５６４８３号公報
【特許文献３】特開平７−２９７５０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した特許文献１の技術においては、プリント基板上の発熱部品に吸熱板を接触して配置する構成であるために、プリント基板に発熱部品が複数存在する場合には、各々の発熱部品に吸熱板を設け、更にこれら複数の吸熱板の熱を、プリント基板の側縁部に設けられている冷却端へ伝達するためのヒートパイプをプリント基板上に配設することが必要になる。従って、冷却のための構造が複雑化し、構成部品も増大してコスト的に得策ではないし、また、強制冷却ではないために、冷却効果を大とするには、吸熱板を大とする必要があり、構造的にも不利である。
【０００８】
特許文献２の技術においては、モジュール（カード）全体を平板状ヒートパイプ化して、発熱体からの熱を、コネクタ挿入時にこの平板状ヒートパイプと面接触する吸熱板を介して外部の放熱器へ逃がすようになっている。この構成では、強制冷却ではなく自然冷却であるために、冷却効果を大とするには、平板状ヒートパイプや吸熱板を大型とする必要があり、構造的に大型となるという問題がある。
【０００９】
特許文献３の技術では、プリント基板に冷却用パイプを埋設して、この冷却用パイプ内に冷却液を循環させるものであるから、強制冷却により、プリント基板そのものを冷却することになり、冷却効果は高くなる。しかしながら、マザーボードのコネクタに対してカードを着脱自在なプラグイン式のカードに、冷却液を供給／排出するための構造が必要になるところ、特許文献３には、そのような構造の開示はなされていない。
【００１０】
本発明の目的は、構造的にも複雑化せず、また大型化することなく、効率良く冷却をなすことが可能な冷却構造を提供することである。
【００１１】
本発明の他の目的は、プラグイン式のカードに対して容易に適用可能として、冷却効率を高め得る冷却構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明による冷却構造は、電子装置のマザーホードに対してコネクタにより着脱自在とされかつプリント基板を有するカードの冷却構造であって、前記プリント基板に埋設されて冷却媒体を循環する冷却管と、カード側のコネクタに設けられ前記冷却管の端部にそれぞれ連結された冷却媒体吸入部及び排出部と、前記マザーボード側のコネクタに設けられ装置外部の冷却媒体供給管及び排熱管にそれぞれ連結されたマザーボード側冷却用管及び排熱用管とを含み、前記カード側のコネクタと前記マザーボード側のコネクタとが互いに接続された場合、前記カード側のコネクタの前記冷却媒体吸入部及び排出部と前記マザーボード側のコネクタの前記冷却用管及び排熱用管とが、それぞれ連結されることを特徴とする。
【００１３】
本発明によるカード構造は、電子装置のマザーホードに対してコネクタにより着脱自在とされかつプリント基板を有するカード構造であって、前記プリント基板に埋設されて冷却媒体を循環する冷却管と、前記コネクタに設けられ前記冷却管の端部にそれぞれ連結された冷却媒体吸入部及び排出部とを含み、前記コネクタが前記マザーボード側のコネクタに接続された場合、前記カード側のコネクタの前記冷却媒体吸入部及び排出部が前記マザーボード側のコネクタの冷却用管及び排熱用管に、それぞれ連結されることを特徴とする。
【００１４】
本発明によるマザーボード構造は、冷却媒体を循環する冷却管が埋設されたプリント基板を有するカードがコネクタにより着脱自在な電子装置のマザーボード構造であって、装置外部の冷却媒体供給管及び排熱管にそれぞれ連結されたマザーボード側冷却用管及び排熱用管を含み、前記コネクタに前記カード側のコネクタが接続された場合、前記カード側のコネクタの冷却媒体吸入部及び排出部に前記マザーボード側のコネクタの前記冷却用管及び排熱用管が、それぞれ連結されることを特徴とする。
【００１５】
本発明の作用を述べる。電子装置のマザーホードに対してコネクタにより着脱自在とされかつプリント基板を有するカードの冷却構造において、プリント基板に、冷却媒体を循環する冷却管を埋設して設け、カード側のコネクタに、冷却管の端部にそれぞれ連結された冷却媒体吸入部及び排出部を設ける。また、マザーボード側のコネクタに、装置外部の冷却媒体供給管及び排熱管にそれぞれ連結されたマザーボード側冷却用管及び排熱用管を設ける。そして、カード側のコネクタとマザーボード側のコネクタとが互いに接続された場合、カード側のコネクタの冷却媒体吸入部及び排出部とマザーボード側のコネクタの冷却用管及び排熱用管とが、それぞれ連結されるように構成する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、カードのプリント基板を直接冷却するようにしているので、カード全体を内部から冷却することができ、よってプリント基板搭載部品の放熱が効率的に行えるという効果がある。また、設計段階で、局部発熱体が実装されている周囲に、冷却管を集中配置することができるので、効率的な放熱がより一層可能になるという効果がある。更にはまた、プラグイン式のカードをマザーボードのコネクタに対して着脱する場合にも、冷却管への冷却媒体の供給、排出が容易となるという効果もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の一実施例の全体構成を示す斜視図である。図１を参照すると、電子装置の筐体であるマザーボード８のマザーボード側コネクタ９に対して、カードのプリント基板３がカード側コネクタ１を介して着脱自在となっている。
【００１８】
プリント基板３には、水や空気などの冷却媒体を通すための冷却管４が埋設されており、この冷却媒体は、装置外部に設けられている熱交換器６により、供給管７及び排熱管１５を介して供給、排出可能となっている。装置外部の供給管７は、マザーボード８の供給穴３１及びマザーボード側コネクタ９の対応穴を介して、カード側コネクタ１の吸入穴５へ連結される。また、装置外部の排熱管１５は、マザーボード８の排熱穴３２及びマザーボード側コネクタ９の対応穴を介して、カード側コネクタ１の排出穴１４へ連結される。
【００１９】
図２はカード側コネクタ１とプリント基板３との接合部の詳細を示す図であり、２２は信号端子、２はコネクタの冷却管である。信号端子２２はプリント基板３の回路パターンや電子回路部品に接続されており、コネクタの冷却管２は吸入穴５と冷却管４とを連結するものである。冷却管４は、図３のプリント基板の断面詳細図に示す如く、プリント基板３の内部に埋設されており、パターン１９やスルーホール２０などを避けるように配置されている。この冷却管４は、リフロー温度（約２６０℃）に耐える素材で形成されているものとする。
【００２０】
図４はコネクタ接続部の縦断面図である。図４を参照すると、装置外部の供給管７（排熱管１５）は、マザーボード８の供給穴３１（排熱穴３２）及びマザーボード側コネクタ９の穴へ挿入されて、固定用ナット１０でマザーボード８に取付けられると共に、供給管７（排熱管１５）の先端の雄ネジ部１３（１８）がマザーボード側冷却用管１１（マザーボード側排熱管１６）の雌ネジ部１２（１７）と嵌合されて、固定される。
【００２１】
カード側コネクタ１の吸入穴５（排熱穴１４）には、マザーボード側冷却用管１１（マザーボード側排熱用管１６）が挿入されるようになっており、この挿入は、マザーボード側冷却用管１１（マザーボード側排熱用管１６）の外周面上に設けられている挿入用ストッパ３５に、カード側コネクタ１の前面が接触するまで行われる。なお、このマザーボード側の冷却用管１１（排熱用管１６）とカード側のコネクタ１の吸入穴５との嵌合時において、冷却媒体が漏れないように、パッキング２３が設けられている。
【００２２】
カード側コネクタ１の吸入穴５（排熱穴１４）内のほぼ中央には、穴の中心軸に垂直に台座３３が設けられており、この台座３３には、穴の中心軸を中心軸とする円錐形状部２５が取付けられている。また、台座３３には、冷却媒体を通すための複数の穴が設けられているものとする。
【００２３】
一方、マザーボード側の冷却用管１１（排熱用管１６）のほぼ中央部には、穴の中心軸に垂直にボールストッパ３４が設けられており、このボールストッパ３４からカード側コネクタ１の方向には、その断面がいわゆる漏斗状の部分が設けられている。この漏斗状の中央ネック部３６とボールストッパ３４との間の空間に、ネック部３６の径よりも若干大なる径を有するボール２４が、移動自在に挿入されている。なお、ボールストッパ３４にも、冷却媒体を通すための複数の穴が設けられている。このボール２４は、ボールストッパ３４とネック部３６との間で移動自在であり、よって、ボールストッパ３４及びネック部３６がボール２４の移動可能範囲を画定する機能を有する。
【００２４】
このボール３４と円錐形状部２５との関係や、ボールストッパ３４及び漏斗部のネック部３６との関係について、図５を用いて説明する。図５はカード側コネクタ１とマザーボード側コネクタ９とを連結した場合の詳細な縦断面図であり、図５（Ａ）は供給管７側の縦断面図、図５（Ｂ）は排熱管１５側の縦断面図を、それぞれ示している。
【００２５】
先ず、図５（Ａ）を参照すると、熱交換器よりの水または空気などの冷却媒体は、供給管７を介してマザーボード側冷却用管１１へ供給される。この冷却用管１１においては、ボールストッパ３４の穴を通して冷却媒体が矢印の方向に注入され、よってボール２４は漏斗部のネック部３６へ押されることになるが、このとき、カード側コネクタ１の円錐形状部２５の先端に、ボール２４が突き当るようになっているために、ボール２４はネック部３６の手前で停止することになる。よって、ボール２４とネック部３６との間には隙間が生じており、管は閉塞されないので、これにより、冷却媒体は、台座３３の穴を介してコネクタ冷却管２へ供給され、プリント基板３内の冷却管４へ流入する。すなわち、円錐形状部２５は、ボール２４の移動可能範囲を変更して、管の閉塞を解除するものである。
【００２６】
こうして、冷却管４へ流入して循環した冷却媒体は、図５（Ｂ）のコネクタ冷却管２へ導入され、台座３３の穴を介してマザーボード側排熱用管１６内の漏斗部のネック部３６（図４参照）を通り、ボール２４をボールストッパ３４へ押圧しつつこのストッパ３４の穴を通って、排熱管１５へと排出されるようになっている。なお、ボール２４は、カードがマザーボード８から抜去されている状態において、外部から供給管７を介して冷却媒体が供給されるのを防止するために設けられている。すなわち、この状態で冷却媒体が供給されると、ボール２４はその移動可能範囲の左端であるネック部３６に押圧されるので、管１１が閉塞されることになる。
【００２７】
また、カードをマザーボード８から抜去する際に、冷却媒体が外部へ漏れることを防止するためには、外部からの冷却媒体の供給を止め、その後に排出側から冷却媒体を抜いてしまうようにすれば良いものである。
【００２８】
図６及び図７は本発明の他の実施の形態を説明する図であり、図１〜図５と同等部分は同一符号により示している。本例においては、冷却管４のプリント基板３内における位置について工夫したものである。冷却管４は、プリント基板３における電気部品の高さが大なる部品を実装する部品面２８に配置せずに、比較的高さが小なる回路面２９に配置するようにしている。こうすることにより、プリント基板３内部のパターンの上にも冷却管４を配置することができ、冷却をより必要とするパターン上に配置すれば、冷却効果がより向上する。また、冷却管の損傷時も、目視できるので、対策が容易になる。
【００２９】
上記の実施の形態においては、無線通信基地局装置などの無線通信装置に適用することができるが、一般にプラグイン式のカード実装タイプの電子装置に広く適用できることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施例の全体斜視図である。
【図２】本発明の一実施例のカード側コネクタとプリント基板との接合部の詳細を示す図である。
【図３】本発明の一実施例のプリント基板の断面詳細図である。
【図４】本発明の一実施例のコネクタ接続部の縦断面図である。
【図５】本発明の一実施例のコネクタ接続時の一部の縦断面図である。
【図６】本発明の他の実施例のプリント基板の断面詳細図である。
【図７】本発明の他の実施例のカード側コネクタとプリント基板との接合部の詳細を示す図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  カード側コネクタ
２  コネクタ冷却管
３  プリント基板
４  冷却管
５  吸入穴
６  熱交換器
７  供給管
８  マザーボード
９  マザーボード側コネクタ
１０  固定用ナット
１１  マザーボード側冷却用管
１２，１７  雌ネジ部
１３，１８  雄ネジ部
１４  排出穴
１５  排熱管
１６  マザーボード側排熱用管
１９  パターン
２０  スルーホール
２２  信号端子
２３  パッキング
２４  ボール
２５  円錐形状部
２８  部品面
２９  回路面
３１  供給穴
３２  排熱穴
３３  台座
３４  ボールストッパ
３５  挿入用ストッパ
３６  ネック部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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