(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電子回路パッケージが本棚状に配置されて電子回路装置を構成する電子回路パッケージの実装構造において、
前記電子回路パッケージは、同一平面上の上下にそれぞれ配置された上側の配線基板及び下側の配線基板と、前記両配線基板の間に設置されて前記両配線基板の電源配線又はプレーンを接続する複数の電源コネクタとから構成され、
前記上側の配線基板は、複数の表面実装型論理回路と、前記電子回路パッケージの外部との信号接続に供される複数のパッケージ・コネクタとを搭載され、かつ、信号接続配線及び電源配線を形成する多数の配線層が積層されて構成され、
前記下側の配線基板は、前記電子回路パッケージの外部から供給される電源を前記表面実装型論理回路が使用する電位に変換する電圧変換回路を搭載され、かつ、少数の電源配線層のみから構成され、
変換後の電源が前記各電源コネクタを経由して前記表面実装型論理回路に供給され、
前記各電源コネクタは、雄側電源コネクタと雌側電源コネクタとから構成され、前記雄側電源コネクタは、中間に段曲げ部を形成された平板状の端子と、前記平板状の端子を保持する絶縁部材とから構成され、前記雌側電源コネクタは、中間を断面コ字状部に折曲されて先端に一対のばね部を形成された端子と、前記端子を保持する絶縁部材とから構成されることを特徴とする電子回路パッケージの実装構造。
【請求項２】
前記各電源コネクタは、前記両配線基板上の部品よりも高くない位置に、かつ、前記両配線基板の厚みの範囲内に配置・構成されることを特徴とする請求項１記載の電子回路パッケージの実装構造。
【請求項３】
前記平板状の端子は、前記両配線基板上の部品よりも高くない位置に、かつ、前記両配線基板の厚みの範囲内に、前記両配線基板の間に平行に配置・構成されることを特徴とする請求項１記載の電子回路パッケージの実装構造。
【請求項４】
前記各電源コネクタは、前記の配置・構成により、前記電子回路パッケージの部品面上を流れる放熱するための気流を妨げることがないことを特徴とする請求項２又は３記載の電子回路パッケージの実装構造。
【請求項５】
前記各電源コネクタは、前記各パッケージ・コネクタが搭載されている前記上側の配線基板の端面に直交する前記両配線基板の端面に搭載されることを特徴とする請求項１記載の電子回路パッケージの実装構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の電子回路パッケージが本棚状に配置される電子回路装置、例えば超高速の信号を大量に扱うＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）スイッチ又はルータ等に適用して好適な電子回路パッケージの実装構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の３つの電子回路パッケージの実装構造について説明する。
【０００３】
まず、第１の従来の電子回路パッケージの実装構造について図５を参照して説明する。高速通信網で用いられるＩＰスイッチ又はルータのような電子機器における電子回路パッケージ１の実装構造は次のとおりである。論理回路２ａ〜２ｈでの使用電流量が増大するため、電子回路パッケージ１の内部に電圧変換回路３ａ〜３ｃ（ＤＣ／ＤＣコンバータ。オン・ボード電源とも呼ばれている。以下「オン・ボード電源」という。）を搭載し、比較的電圧の高い供給電源４を矢印方向へバックボード（不図示）経由でパッケージ・コネクタ６ａ〜６ｅから論理回路２ａ〜２ｈで使用する電圧に変換した後に論理回路２ａ〜２ｈに供給する。
【０００４】
このような電子回路パッケージ１における配線基板７は、電子機器の高機能化と処理速度の急速な上昇に対応するため、大型のサイズの多数の配線層を積層することにより構成される。したがって、多層化によって配線基板７のコストが上昇し、また、配線基板７が大型過ぎてリフロー半田装置に収納不可能となり、更に、電子回路パッケージ１の組立てが困難になる等の問題が発生している。よって、配線層の使用効率の向上と電子回路パッケージ１の小型化が、強く要求されている。
【０００５】
この要求を満足するため、第２の従来の電子回路パッケージの実装構造では、図６（ａ）と（ｂ）に示されるように、オン・ボード電源３（３ａ，３ｂ）を配線基板７から分離してサブ基板１１を構成する。そして、サブ基板１１をコネクタ１２により論理回路２（２ａ〜２ｆ）が搭載された配線基板７に平行にスタック接続する。
【０００６】
続いて、第３の従来の電子回路パッケージの実装構造は、図７に示されるように、次のとおりである。電子回路パッケージ１と電子回路パッケージ１３の間を、ミッド・プレーン構成に配置されたボード１４により接続する。供給電源４は、オン・ボード電源３ａ〜３ｃとパッケージ・コネクタ６ａ，６ｂを経由して論理回路２ａ〜２ｃに論理電源５の矢印方向へ供給される。なお、電子回路パッケージ１の放熱は、配線基板７と平行に対流する気流９により行われると解されているため、気流９を妨げるように諸部品を配線基板７上に搭載する方法は、採用することができない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
第１の従来の技術によれば、超高速の信号を大量に扱うＩＰスイッチ又はルータのような電子機器においては、電子回路パッケージ１には高機能を達成するための多数の論理回路２ａ〜２ｈが搭載されているので論理回路２ａ〜２ｈの間を接続する膨大な数の信号配線と超高速信号伝送の電気特性を満足させなければならない。したがって、配線基板７の積層数が著しく多くなるとともに、配線基板７のサイズが以前の２倍近いサイズに大きくなっている。このため、配線基板７の製造が困難になり、また、製造の歩留りが悪くなり、更に、コストが高価になるという問題が起きている。このとき、オン・ボード電源３ａ〜３ｃの直下には、論理回路２ａ〜２ｈの間を接続する信号配線はほとんどなく、給電用配線のみが存在するので、配線層の使用効率が著しく低い。
【０００８】
加えて、このような大型サイズの配線基板７は、リフロー半田装置の炉内に収納することができないので、大部分が表面実装型に構成された論理回路２ａ〜２ｈの半田付け組立てを行うことができないという問題が起きている。
【０００９】
第２の従来の技術によれば、論理回路２（２ａ〜２ｆ）が搭載される配線基板７とオン・ボード電源３（３ａ，３ｂ）が搭載されるサブ基板１１が積層されるため、配線基板７のサイズの大型化と配線の収容効率の低下は解消されるものの、電子回路パッケージ１の幅は大きくなる。このため、本棚状に構成された電子回路装置（不図示）ではその幅が大きくなり、各電子回路パッケージ１の間に高速信号を伝送するための配線長が延びるから、電気信号の特性に支障を来たすので、論理回路２（２ａ〜２ｆ）が正常に動作しない。これに対して、電子回路装置の幅を制限すれば、電子回路パッケージ１の電子回路装置への収納数が減少するため、必要な機能の実現が困難になる。また、電子回路装置において、本棚状の搭載枠を上下方向に増設しても、高速信号を伝送するための配線長が延びるから電気信号の特性に支障を来たす。
【００１０】
第３の従来の技術によれば、電子回路装置の構成をミッド・プレーン構成として、ボード１４を挟んだ一方側のオン・ボード電源３ａ〜３ｃ用の電子回路パッケージ１３から他方側の電子回路パッケージ１へ給電する構造であるため、前述した電子回路装置の幅の問題はなくなる。しかし、電子回路パッケージ１の端面に配置されているパッケージ・コネクタ６ａ，６ｂを経由して、給電が行われるため、各電子回路パッケージ１の間の接続に使用される端子数が減少するので、必要な機能の実現が妨げられる。
【００１１】
そこで、本発明は、複数の電子回路パッケージが本棚状に配置されて電子回路装置を構成する電子回路パッケージの実装構造において、配線基板の小型化と低層化を図り、前述した諸従来の技術の問題を解決しようとするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するため、次の手段を採用する。
【００１３】
１．複数の電子回路パッケージが本棚状に配置されて電子回路装置を構成する電子回路パッケージの実装構造において、前記電子回路パッケージは、同一平面上の上下にそれぞれ配置された上側の配線基板及び下側の配線基板と、前記両配線基板の間に設置されて前記両配線基板の電源配線又はプレーンを接続する複数の電源コネクタとから構成され、前記上側の配線基板は、複数の表面実装型論理回路と、前記電子回路パッケージの外部との信号接続に供される複数のパッケージ・コネクタとを搭載され、かつ、信号接続配線及び電源配線を形成する多数の配線層が積層されて構成され、前記下側の配線基板は、前記電子回路パッケージの外部から供給される電源を前記表面実装型論理回路が使用する電位に変換する電圧変換回路を搭載され、かつ、少数の電源配線層のみから構成され、変換後の電源が前記各電源コネクタを経由して前記表面実装型論理回路に供給され、前記各電源コネクタは、雄側電源コネクタと雌側電源コネクタとから構成され、前記雄側電源コネクタは、中間に段曲げ部を形成された平板状の端子と、前記平板状の端子を保持する絶縁部材とから構成され、前記雌側電源コネクタは、中間を断面コ字状部に折曲されて先端に一対のばね部を形成された端子と、前記端子を保持する絶縁部材とから構成される電子回路パッケージの実装構造。
【００１４】
２．前記各電源コネクタは、前記両配線基板上の部品よりも高くない位置に、かつ、前記両配線基板の厚みの範囲内に配置・構成される前記１記載の電子回路パッケージの実装構造。
【００１５】
３．前記平板状の端子は、前記両配線基板上の部品よりも高くない位置に、かつ、前記両配線基板の厚みの範囲内に、前記両配線基板の間に平行に配置・構成される前記１記載の電子回路パッケージの実装構造。
【００１６】
４．前記各電源コネクタは、前記の配置・構成により、前記電子回路パッケージの部品面上を流れる放熱するための気流を妨げることがない前記２又は３記載の電子回路パッケージの実装構造。
【００１７】
５．前記各電源コネクタは、前記各パッケージ・コネクタが搭載されている前記上側の配線基板の端面に直交する前記両配線基板の端面に搭載される前記１記載の電子回路パッケージの実装構造。
【００１９】
【発明の実施の形態】
超高速の信号を大量に扱うＩＰスイッチ又はルータ等の電子回路装置（不図示）は、複数枚の電子回路パッケージから構成される。電子回路パッケージ１は、同一平面上の上と下にそれぞれ配置された配線基板７ａ，７ｂと、配線基板７ａ，７ｂの間に位置し、配線基板７ａ，７ｂ内にプリントされている論理回路用電源配線又はプレーン１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，…を接続する複数の電源コネクタ８ａａ〜８ａｘ，８ｂａ〜８ｂｘから構成される。また、配線基板７ａには、電子回路装置の機能を実現する複数の表面実装型の論理回路２（２ａ〜２ｈ）と、電子回路パッケージ１の外部との信号接続に供される複数のパッケージ・コネクタ６ａ〜６ｅが搭載され、論理回路２（２ａ〜２ｈ）の大部分が数百ピン以上の入出力を持つ例えばＢＧＡ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）のような表面実装部品である。また、配線基板７ｂには、電子回路パッケージ１の外部からパッケージ・コネクタ６ａ〜６ｅと電源コネクタ８ａａ〜８ａｘ，８ｂａ〜８ｂｘの一部を経由して供給される供給電源４を、論理回路２（２ａ〜２ｈ）が使用する電位に変換するオン・ボード電源３（３ａ〜３ｃ）が搭載され、ここで電位を変換された論理電源５は矢印の方向へ配線基板７ａ，７ｂの間に搭載された電源コネクタ８ａａ〜８ａｘ，８ｂａ〜８ｂｘを経由して論理回路２（２ａ〜２ｈ）に供される。配線基板７ａ，７ｂ双方の電気部品は、電子回路パッケージ１の下方から流れて来る気流９によって放熱され、安定動作する。
【００２０】
図２の断面図において、配線基板７ａは、論理回路２（２ａ〜２ｈ）の間に配置される大量の信号接続配線と論理回路用電源配線又はプレーン１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，…を形成するため数十層もの多数の配線層を積層して構成される。一方、配線基板７ｂは、論理回路２（２ａ〜２ｈ）へ給電するための数層の論理回路用電源配線又はプレーン１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，…から構成されるため、低価格で実現される。
【００２１】
配線基板７ａ，７ｂは、それぞれの基板端に双方の論理回路用電源配線又はプレーン１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，…を接続するため、電源コネクタ８ａａ〜８ａｘ，８ｂａ〜８ｂｘが配置され、各電源コネクタ８ａａ〜８ａｘ，８ｂａ〜８ｂｘは、配線基板７ａ，７ｂに形成されたスルーホールに半田接続されている。
【００２２】
配線基板７ａ，７ｂの電源接続に供される雄側電源コネクタ８ａは、図２と図３（ａ），（ｂ）に示されるように、中間に傾斜した段曲げ部８ｃａを形成された平板状の金属端子８ｃと周囲の絶縁材料８ｄから構成される。平板状の金属端子８ｃは、配線基板７ａ，７ｂの間で平行に配設される。一方、雄側電源コネクタ８ａの嵌合相手である雌側電源コネクタ８ｂは、図２と図４（ａ）〜（ｃ）に示されるように、中間を断面コ字状部８ｅａに折曲され、これに連続する先端に一対のばね部８ｅｂを形成された金属端子８ｅと周囲の絶縁材料８ｆから構成される。雌側電源コネクタ８ｂは、その高さとして配線基板７ｂの板厚Ｔを活用するため、著しく低背であり、雌側電源コネクタ８ｂの高さは、表面実装型の論理回路２（２ａ〜２ｈ）の高さと同程度（一例として２ｍｍ強）である。また、パッケージ・コネクタ６ａ〜６ｅが搭載されている配線基板７ａの端面に直交する端面に電源コネクタ８ａａ〜８ａｘが実装されているため、電源コネクタ８ａａ〜８ａｘはパッケージ・コネクタ６ａ〜６ｅと干渉することなく、配線基板７ｂの電源コネクタ８ｂａ〜８ｂｘと接続する。したがって、大きい電流が安定してオン・ボード電源３（３ａ〜３ｃ）から論理回路２（２ａ〜２ｈ）へ供給される。
【００２３】
本実施の形態例では、論理回路２（２ａ〜２ｈ）が搭載されている配線基板７ａと、オン・ボード電源３（３ａ〜３ｃ）が搭載されている配線基板７ｂとが分割されているから、オン・ボード電源３（３ａ〜３ｃ）が搭載される配線基板７ｂを低層化できるので、配線の収容効率を向上することができる。また、このときの配線基板のコストは、配線基板７ｂの低層化による利点だけではなく、配線基板７ａの小型化による歩留まりの向上のため安価になる。更に、従来の技術のように、配線基板をリフロー半田装置の炉内に収容することができないため半田付け組立てを行えないという不具合は、発生しない。
【００２４】
また、本実施の形態例では、同一平面の上下に配線基板７ａ，７ｂが分割されているため、電子回路装置の幅に関する制限がなく、パッケージ・コネクタ６ａ〜６ｅの端子数も制限されない。
【００２５】
更に、独立して構成されたオン・ボード電源３（３ａ〜３ｃ）は、機能が異なる複数の電子回路パッケージ１の間で流用することができるため、設計工数の削減や量産によるコストの低減に寄与する。
【００２６】
なお、本実施の形態例における電源コネクタ８ａａ〜８ａｘは、平板状の金属端子８ｃが配線基板７ａと平行に構成されるから、論理回路２（２ａ〜２ｈ）と同程度の低背であるので、電子回路パッケージ１を放熱するための気流９を妨げない。したがって、大電流が安定してオン・ボード電源３（３ａ〜３ｃ）から論理回路２（２ａ〜２ｈ）へ供給される。
【００２７】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、超高速の信号を大量に扱うＩＰスイッチ又はルータ等の電子回路装置に搭載される電子回路パッケージの実装構造において次の効果を奏する。
【００２８】
１．論理回路が搭載される多層の配線基板の小型化とオン・ボード電源が搭載される配線基板の低層化を図ることができる。したがって、電子回路装置の幅やパッケージ・コネクタの端子数が制限されない。また、配線基板を所定のサイズのリフロー半田装置の炉内に収容することができる。更に、オン・ボード電源が搭載される配線基板における配線の収容効率が向上する。
【００２９】
２．２枚の配線基板の間の電源接続は、低背の電源コネクタにより行われるので、各配線基板上の電子部品は、気流により放熱を妨げられることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態例に係る電子回路パッケージを電子部品の搭載面側から見た平面図である。
【図２】同電子回路パッケージを構成する２枚の配線基板を接続する雄側電源コネクタと雌側電源コネクタの接続状態と、各配線基板の配線層を示す拡大断面図である。
【図３】同雄側電源コネクタであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図を、それぞれ示す。
【図４】同雌側電源コネクタの諸図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は正面図を、それぞれ示す。
【図５】第１の従来の電子回路パッケージを電子部品の搭載面側から見た平面図である。
【図６】第２の従来の電子回路パッケージであり、（ａ）は電子部品の搭載面側から見た平面図、（ｂ）は側面図を、それぞれ示す。
【図７】第３の従来の電子回路パッケージを電子部品の搭載面側から見た平面図である。
【符号の説明】
１    電子回路パッケージ
２，２ａ〜２ｈ    論理回路
３，３ａ〜３ｃ    電圧変換回路（オン・ボード電源）
４    供給電源
５    論理電源
６ａ〜６ｅ    パッケージ・コネクタ
７ａ    配線基板
７ｂ    配線基板
８ａ    雄側電源コネクタ
８ａａ〜８ａｘ    電源コネクタ
８ｂ    雌側電源コネクタ
８ｂａ〜８ｂｘ    電源コネクタ
８ｃ    金属端子
８ｃａ    段曲げ部
８ｄ    絶縁材料
８ｅ    金属端子
８ｅａ    断面コ字状部
８ｅｂ    ばね部
８ｆ    絶縁材料
９    気流
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，…    論理回路用電源配線、プレーン
【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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