JP2006342873A - 衝撃吸収スペーサ - Google Patents

Abstract

【課題】 衝撃緩和性能を向上させた衝撃吸収スペーサ。
【解決手段】 衝撃吸収スペーサ１は、板材１０と弾性樹脂材２０とで構成されている。橋部２３の上端面２３ａは平坦面であるから、自動実装機の吸引ノズルにて吸着して自動実装できる。ベース部１１の下面１１ｂをハンダ付けされてプリント基板３０に表面実装された衝撃吸収スペーサ１は、プリント基板３０とば筐体３１との間で圧縮力を受け、弾性樹脂材２０が弾性変形する。この変形は脚部２１と空間２２の存在により柔軟であるが、弾性樹脂材２０の脚部２１にブレーキ部１４を内包しているので、過剰には変形しない。また、振動は弾性樹脂材２０の弾性変形で吸収し、衝撃は主にブレーキ部１４の弾性反発力によって吸収するので、防振及び緩衝の両機能を併せ持つ。
【選択図】 図３

Description

本発明は、衝撃吸収スペーサの技術分野に属する。

例えばプリント基板を衝撃や振動から保護するために、プリント基板と筐体との間に配される衝撃吸収スペーサがある。
特開平１１−４４３４２号公報（特許文献１）には、シリコーンゲルを振動吸収体として使用する防振ダンパーが開示されている。
特開平１１−４４３４２号公報

特許文献１に開示されている防振ダンパーのシリコーンゲルのような弾性体は、強い衝撃に合うと過剰に変形することがあり、強い衝撃に対する衝撃緩和性能の向上が求められていた。

請求項１記載の衝撃吸収スペーサは、
平板状のベース部と、前記ベース部に基部を連接されて該ベース部の上面側に立設された１又は複数の板状のブレーキ部とを備える板材と、
前記ブレーキ部を内包して前記ベース部の上面に当着される弾性樹脂材と
からなることを特徴とする。

この衝撃吸収スペーサは、例えばハンダ付け、両面粘着テープ、ベース部の下面に連接されたスナップ等の固定部を用いて、板材のベース部を直接又は間接的に第１の物体、例えばプリント基板等に固定される。そして、弾性樹脂材は、第１の物体とは別の第２の物体、例えばプリント基板を収容する筐体に接触させられる。

衝撃吸収スペーサが、これを取り付けたプリント基板と筐体との間で圧縮力を受けた場合、弾性樹脂材が圧縮弾性変形して衝撃を緩和する。この点は従来の衝撃吸収スペーサと同様である。

しかし、請求項１の衝撃吸収スペーサはブレーキ部を備えているので、図９に示すようにブレーキ部の先端が弾性樹脂材に刺さり込む動きも発生する。これに伴って、ブレーキ部の先端付近では弾性樹脂材が局部的にも変形させられる。更に、ブレーキ部と弾性樹脂材との間に摩擦力も発生する。これら、ブレーキ部が存在することによる弾性樹脂材の局部的な弾性変形及び摩擦力によって圧縮エネルギーを急速に吸収し、衝撃を緩和する。よって、従来の衝撃吸収スペーサよりも効率よく衝撃を緩和できる。

しかも、弾性樹脂材にブレーキ部を内包しているので、弾性樹脂材が押しつぶされるような過剰な変形を生じることはない。
上述したとおり、ブレーキ部の先端が弾性樹脂材に刺さり込むことによって圧縮エネルギーを吸収し、衝撃を緩和するので、弾性樹脂材は、その「刺さり込み」が可能な材質、例えばゴム、ゴム弾性を有する熱可塑性エラストマー、多数の高分子が鎖の上の特定部分の結合により互いに部分的につながってできた三次元網目状構造を持つゲル等が用いられる。

上記のゴムとしては、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエン・スチレンゴム、ブタジエン・アクリロニトリルゴム、ブチルゴム、クロロプレンゴム、エチレン・酢ビゴム、多硫化物系ゴム、ウレタンゴム、エチレンプロピレンゴム、エチレン・プロピレン・ターポリマー、ガタパーチャ、クロロスルホン化ポリエチレン、シリコーンゴム、ブタジエンゴム、ふっ素ゴム、ポリイソブチレン、アクリルゴムが例示される。

上記の熱可塑性エラストマーとしては、スチレンブロック共重合体（ＳＢＣ）、サーモポリオレフィン（ＴＰＯ）、熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）、熱可塑性加硫エラストマー（ＴＰＶ）等が例示される。

上記のゲルとしては、三次元網目状構造を持つベースポリマーの網目組織の間隙に軟化剤（例えばオイル成分）を包含して流動性を失った状態にしたものが好適である。
そのベースポリマーとしては、例えば、スチレン系（イソプレン−スチレン系（ＳＩＳ系）、エチレン−プロピレン−スチレン系（ＳＥＰＳ系）、エチレン−ブタジエン−スチレン系（ＳＥＢＳ系）、オレフィン系、エステル系、アミド系、ウレタン系などの各種熱可塑性エラストマー、並びに、これらの水添、その他による変成物、あるいは、スチレン系、ＡＢＳ系、オレフィン系、塩化ビニル系、アクリル系、カーボネート系、アセタール系、ナイロン系、ハロゲン化オレフィン系（四フッ化エチレン系、フッ化−塩化エチレン系、フッ化エチレンプロピレン系など）、セルロース系（エチルセルロース系など）の熱可塑性樹脂、及びこれらの樹脂のゴム変成物などが挙げられる。なお、これらの各種熱可塑性樹脂は、単独で用いても、２種以上をブレンドして用いてもよい。

軟化剤としては、鉱物油系、植物油系、合成系などの各種ゴム用または樹脂用軟化剤が挙げられる。鉱物油系としては、パラフィン系、ナフテン系、アロマ系などのプロセスオイルが挙げられ、植物油系としては、ひまし油、綿実油、亜麻仁油、菜種油、大豆油、パーム油、椰子油、落花生油、木蝋、パインオイル、オリーブ油などが挙げられる。これらの軟化剤は単独で用いても良いが、互いの相溶性が良好な２種以上を混合させて用いてもよい。なお、軟化剤の添加量が多いほどゲルの硬度は低いものとなるので、所望の硬度となるように調製すればよい。

また、ベースポリマー及び軟化剤のほか、諸特性の改良のため、公知の樹脂成分などの添加剤を併用することができる。樹脂成分としては、例えば、ポリオレフィン樹脂やポリスチレン樹脂などを併用することができる。これらを添加することにより加工性、耐熱性の向上を図ることができる。ポリオレフィン樹脂としては、例えば、ポリエチレン、アイソタクティックポリプロピレン、プロピレンと他の少量のα−オレフィンとの共重合体（例えば、プロピレン−エチレン共重合体、プロピレン／４−メチル−１−ペンテン共重合体）、ポリ（４−メチル−１−ペンテン）、ポリブテン−１等を挙げることができる。

さらに、他の添加剤として、必要に応じて、抗菌剤、ヒンダードアミン系光安定剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、無機充填剤、着色剤、シリコーンオイル、クマロン樹脂、クマロン−インデン樹脂、フェノールテルペン樹脂、石油系炭化水素、ロジン誘導体等の各種粘着付与剤（タッキファイヤー）を併用することができる。

ベース部とブレーキ部とを備える板材は、金属製の板金でもよいし、例えばポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアミド、ＡＢＳ等の合成樹脂で形成することもできる。
板材としてリン青銅、チタン銅、ベリリウム銅、ステンレス（ＳＵＳ）等のばね性の金属を使用すれば、ブレーキ部のばね性も衝撃の緩和に活用できる。

また、ここに例示したリン青銅等はハンダ付け可能であるので、ベース部をプリント基板にハンダ付けして表面実装する衝撃吸収スペーサの用い方にも適している。
表面実装する場合、弾性樹脂材の上端面を平坦面にしておけば、これをノズル吸着面として自動実装することができる。

リフローハンダ付けで表面実装する場合、弾性樹脂材はリフローに耐え得る材質であることを要求される。実施にあたっては、上に例示したゴム、エラストマー、ゲル等でこのリフローに耐え得る材質を選択して使用すればよい。

なお、リフロー条件は例えば２４０℃以下、５秒以下というのが一般的であるが、そのような耐熱性を有するゲルの例としては、特開２００−３３６２４６号公報に記載のゲル状シリコーン樹脂、特開２００１−１３９８０７号公報に記載のゲルフィルム、特開２００５−９７４４８号公報に記載のシリコーンゲルがある。

ブレーキ部は、請求項２記載のように板状にすることができる。また、請求項５記載のように棒状にすることもできる。
ブレーキ部を板状にする場合、平板状でも波板状でもよい。

ブレーキ部を波板状にすると、弾性樹脂材が圧縮力を受けた場合、上述したブレーキ部の先端付近での弾性樹脂材の局部的な弾性変形と同様の弾性変形が、ブレーキ部の波状の凹凸部分でも発生するので、衝撃緩和力が向上する。

一方、平板状や棒状であれば加工が容易という利点がある。
また、請求項３に記載のように板状のブレーキ部の側端面を凹凸状にすることも、ブレーキ部を波板状にするのと同様、衝撃緩和力の向上に有効であるし、ブレーキ部と弾性樹脂材とが分離するのを防止することにもなる。

ブレーキ部と弾性樹脂材との分離を防止するためには、請求項４記載のように、ブレーキ部に、穴、切欠き又は突起を設けるのも有効である。突起は、例えば切り起こしによって返し状にするとよい。

これら、請求項２〜４に例示した構成を単独で採用してもよいが、いずれか２つ又は３つを組み合わせるとよい。
請求項６記載のように、前記ベース部をハンダ付け可能にすれば、例えばプリント基板にハンダ付けで表面実装するのに適している。

請求項７記載のように、前記ベース部の下面に両面粘着テープを貼着しておけば、その剥離紙を剥がして、所望の位置にベース部すなわち衝撃吸収スペーサを粘着させて固定できる。

請求項８記載のように、衝撃吸収スペーサを他物体に固定するための固定部が前記ベース部の下面に連接されている構成であると、その固定部を用いて衝撃吸収スペーサを固定できる。

請求項９記載のように、前記弾性樹脂材に導電性フィラーを添加して弾性樹脂材を導電性にすれば、衝撃吸収スペーサをプリント基板と筐体、プリント基板同士などを電気的に導通させるためのコンタクトとしても使用できる。

導電性フィラーとしては銀、銅、アルミニウム、ニッケル等の金属やカーボン、グラファイト等の微粒子が例示される。また、特開平５−１５６１６６号公報に記載の導電性エラストマー等も使用できる。

請求項１０記載のように、弾性樹脂材に例えば金属やカーボンなどの熱伝導性フィラーを添加して熱伝導率を弾性樹脂そのものよりも高めることで、放熱などの熱対策部品としても使用できる。

次に、本発明の実施例等により発明の実施の形態を説明する。なお、本発明は下記の実施例等に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲でさまざまに実施できることは言うまでもない。
［実施例１］
この実施例は、衝撃吸収スペーサを表面実装の衝撃吸収スペーサとして具体化した例である。

図１に示すように、衝撃吸収スペーサ（以下、単にスペーサ）１は、板金製の板材１０と弾性樹脂材２０とで構成されている。なお、スペーサ１は板材１０を金型にインサートして弾性樹脂材２０を射出することにより（インサート成形により）製造されている。

本実施例では板材１０としてリン青銅の板金を使用しているが、チタン銅、ベリリウム銅などの板金でもよい。
また、本実施例では弾性樹脂材２０としてシリコーンを使用しているが、上述のゴム、エラストマー、ゲルでリフローハンダ付けに耐えうる材料なら同様に使用できる。

板材１０は、平板状で外形が長方形のベース部１１を備えている。このベース部１１には、やはり長方形の開口１２が上面１１ａから下面１１ｂにわたって貫通形成されている。

そして、その開口１２の短辺１２ａに基部１４ａを連接されて一対のブレーキ部１４が立設されている。
ブレーキ部１４は互いに対面状に配されているが、互いの基部１４ａ間の距離よりも先端１４ｂ間の距離が小さく、つまり相手方に向かって倒れかかるような姿勢で傾斜している。また、ブレーキ部１４には貫通口１５が設けられている。

弾性樹脂材２０は、一対の脚部２１と、脚部２１、２１間に掛け渡された形態で両脚部２１、２１に連続する橋部２３とからなる門状をしており、両脚部２１、２１間に山状の空間２２が形成されている。

脚部２１にはブレーキ部１４が埋設状に内包されているが、脚部２１のブレーキ部１４の表裏両側に位置する部分は貫通口１５を通じて連続している。このため、ブレーキ部１４（板材１０）と脚部２１（弾性樹脂材２０）とが分離することはない。

また、脚部２１の下端部は開口１２の内側に進入しており、その下端面２１ａはベース部１１の下面１１ｂと連続する平面になっている。
橋部２３の上端面２３ａは平坦面であり、自動実装機の吸引ノズルにて吸着可能である。

このスペーサ１は、図３に示すように、ベース部１１の下面１１ｂをハンダ付けされて（ハンダの図示は省略）プリント基板３０に表面実装される。このようにベース部１１の下面１１ｂをプリント基板３０にハンダ付けすることで表面実装できるが、その実装作業においては、橋部２３の平坦な上端面２３ａを自動実装機のノズルで吸着することにより、自動実装できる。

また、スペーサ１は、プリント基板３０と他の部材（例えば筐体３１）との間で圧縮力を受けるので、弾性樹脂材２０が弾性変形する。この変形は脚部２１と空間２２の存在により、柔軟であるが、弾性樹脂材２０の脚部２１にブレーキ部１４を内包しているので、弾性樹脂材２０が押しつぶされるような過剰な変形を生じることはない。

しかも、弾性樹脂材２０を押しつぶすような圧縮力を受けた場合の弾性樹脂材２０とブレーキ部１４との相対的な変動は、ブレーキ部１４の先端が弾性樹脂材２０に刺さり込む動きとなるので、ブレーキ部１４の先端付近では弾性樹脂材２０が局部的にも変形させられる。更に、ブレーキ部１４と弾性樹脂材２０との間に摩擦力も発生する。これら、ブレーキ部１４が存在することによる弾性樹脂材２０の局部的な弾性変形及び摩擦力によって圧縮エネルギーを急速に吸収し、衝撃を緩和する。よって、従来の衝撃吸収スペーサよりも効率よく衝撃を緩和できる。

また、比較的弱い振動に対しては弾性樹脂材２０の弾性変形でこれを吸収し、大きな衝撃を受けた場合には主にブレーキ部１４の弾性反発力によってこれを吸収するので、防振及び緩衝の両機能を併せ持つ。

弾性樹脂材２０を、例えば金属粉末などの導電性粒子の混和によって導電性にしておけば、例えばプリント基板３０と筐体３１とを電気的に導通させるためのコンタクトとして使用できる。

その場合、上述の圧縮力を受けた状態でもブレーキ部１４が圧縮力に対する支えとなるので、脚部２１が変形するのを防止でき、上端面２３ａをプリント基板３０及び筐体３０の表面に対して平行に保つことができる。また、ブレーキ部１４が弾性樹脂材２０の内部に進入しているので、弾性樹脂材２０が担う導通はブレーキ部１４〜上端面２３ａ間でよく、導通距離が小さくなる。また、ブレーキ部１４が弾性樹脂材２０の内部に進入しているので接触抵抗を低下させることができる。

また、弾性樹脂材２０に例えば金属やカーボンなどの熱伝導性フィラーを添加して熱伝導率を弾性樹脂そのものよりも高めることで、プリント基板３０の熱を筐体３１に伝導して放熱するための熱対策部品としても使用できる。
［変形例１］
実施例１では弾性樹脂材２０に一対の脚部２１、２１と橋部２３とを設けて山状の空間２２を形成してあるが、図４に示すように弾性樹脂材２０をブロック状にして空間２２を設けない構造にしてもよい。

また実施例１ではブレーキ部１４を相手方に向かって傾斜する姿勢で配しているが、図４に示すようにベース部１１に対して略垂直にしてもよい。
［変形例２］
実施例１では２枚のブレーキ部１４を設けているが、図５に示すようにブレーキ部１４を１枚にしてもよい。この場合、変形例１（図４）と同様に弾性樹脂材２０をブロック状にして、ブレーキ部１４はベース部１１に対して略垂直にして弾性樹脂材２０の中央部に配するとよい。
［変形例３］
実施例１では（変形例１、２も）ベース部１１の下面１１ｂをハンダ付けすることでスペーサ１を例えばプリント基板３０に固定するが、図６に示すように、ベース部１１の下面に両面粘着テープ４０を貼着しておいてもよい。こうすれば、両面粘着テープ４０の剥離紙を剥がして、所望の位置にベース部１１すなわちスペーサ１を粘着させて固定することができる。
［実施例２］
衝撃吸収スペーサを他物体に固定するための固定部をベース部の下面に連接した例を説明する。

図７に示すように、この例の衝撃吸収スペーサ５０は合成樹脂部材５１と弾性樹脂材５２とからなっている。
弾性樹脂材５２は、形状は異なるが材質は実施例１の弾性樹脂材２０と同じである。

合成樹脂部材５１はポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアミド、ＡＢＳ等の合成樹脂の形成品である。
合成樹脂部材５１にはベース部５３が設けられ、その上面にブレーキ部５４が立設されている。

弾性樹脂材５２はベース部５３の上面に当着されており、ブレーキ部５４を内包している。
ブレーキ部５４には開口５５が設けられていて、弾性樹脂材５２は、その開口５５内にも充填されている。つまり、ブレーキ部５４の両側の弾性樹脂材５２が開口５５を通って連続している。

ベース部５３の下面には、固定部となるスナップ５６が連接されている。
まず、ベース部５３の下面の中心部からは支柱５７がベース部５３に対してほぼ垂直に延出されている。支柱５７の先端には、一対の弾性片５８が連接されていて、鏃型のスナップ頭部５９を形成している。また、弾性片５８の先端部からは規制片６１が延出されている。

一方、ベース部５３からは、２枚の弾性脚片６２が、斜め下方に向かって延出されている。
このスペーサ５０は、板材例えばプリント基板３０の取付穴３２を用いて、スナップ５６にてプリント基板３０に取り付けられる。その取り付け方法は公知のスナップと同様である。具体的には、プリント基板３０に設けられた取付穴３２にスナップ頭部５６を合わせて、図７において上方から下方へと取付穴３２に押し込む。

すると、スナップ頭部５６の弾性片５８と取付穴３２の内周部との間に発生する力により弾性片５８が内側（支柱５７に近づく方向）に弾性変形して取付穴３２を通過する。取付穴３２を通過した弾性片５８は弾性復帰して、その後端をプリント基板３０（取付穴３２の周囲）に接触させて、プリント基板３０の下面に係止した状態になる。

一方、上記のスナップ頭部５６の押し込みに伴って弾性脚片６２の先端部がプリント基板３０の上面に接触し、スナップ頭部５６の押し込みが進行するに従って弾性脚片６２が上側に反るように弾性変形する。

この弾性脚片６２の弾性変形は、スナップ頭部５６が取付穴３２を通過した後も解除されずに残る（図７に２点鎖線で示す）。そして、弾性片５８と弾性脚片６２とでプリント基板３０を挟持する。これによってスナップ５６すなわちスペーサ５０がプリント基板３０に取り付けられる。

このプリント基板３０を筐体３１に収納すると、弾性樹脂材５２の上端面が筐体３１に当接される。
スペーサ５０がプリント基板３０と筐体３１との間で圧縮力を受けると、弾性樹脂材５２が弾性変形する。この変形は柔軟であるが、弾性樹脂材５２がブレーキ部５４を内包しているので、弾性樹脂材５２が押しつぶされるような過剰な変形を生じることはない。

しかも、弾性樹脂材５２を押しつぶすような圧縮力を受けた場合の弾性樹脂材５２とブレーキ部５４との相対的な変動は、ブレーキ部５４の先端が弾性樹脂材５２に刺さり込む動きとなるので、ブレーキ部５４の先端付近では弾性樹脂材５２が局部的にも変形させられる。更に、ブレーキ部５４と弾性樹脂材５２との間に摩擦力も発生する。これら、ブレーキ部５４が存在することによる弾性樹脂材５２の局部的な弾性変形及び摩擦力によって圧縮エネルギーを急速に吸収し、衝撃を緩和する。よって、従来の衝撃吸収スペーサよりも効率よく衝撃を緩和できる。

また、比較的弱い振動に対しては弾性樹脂材５２の弾性変形でこれを吸収し、大きな衝撃を受けた場合には主にブレーキ部５４の弾性反発力によってこれを吸収するので、防振及び緩衝の両機能を併せ持つ。
［ブレーキ部の形状変形例］
ブレーキ部の形状は様々にできるので、そのいくつかを図８に示す。

（ａ）は平板状のブレーキ部７１の例である。（ｂ）は波板状のブレーキ部７２の例である。（ｃ）はブレーキ部７３に穴７３ａを設けた例である。（ｄ）はブレーキ部７４の側端面に切欠７４ａを設けて凹凸状にした例である。（ｅ）はブレーキ部７５の側端面を波状の凹凸７５ａにした例である。（ｆ）ブレーキ部７６に返し状の突起７６ａ、７６ｂを設けた例である。（ｇ）はブレーキ部７７の先端７７ａを山状に尖らせた例である。

実施例の衝撃吸収スペーサの平面図（ａ）、正面図（ｂ）、底面図（ｃ）及び側面図（ｄ）である。 実施例の衝撃吸収スペーサの斜視図。 実施例の衝撃吸収スペーサをプリント基板に実装した状態の断面図。 変形例１の説明図。 変形例２の説明図。 変形例３の説明図。 実施例２の衝撃吸収スペーサの説明図。 ブレーキ部の形状変形例の説明図。 ブレーキ部の作用説明図。

符号の説明

１・・・衝撃吸収スペーサ、
１０・・・板材、
１１・・・ベース部、
１１ｂ・・・下面、
１２・・・開口、
１４・・・ブレーキ部、
１４ａ・・・基部、
１５・・・貫通口、
２０・・・弾性樹脂材、
２１・・・脚部、
２１ａ・・・下端面、
２３・・・橋部、
２３ａ・・・上端面、
３０・・・プリント基板。

Claims (10)

1. 平板状のベース部と、前記ベース部に基部を連接されて該ベース部の上面側に立設された１又は複数の板状のブレーキ部とを備える板材と、
   前記ブレーキ部を内包して前記ベース部の上面に当着される弾性樹脂材と
   からなることを特徴とする衝撃吸収スペーサ。
2. 請求項１記載の衝撃吸収スペーサにおいて、
   前記ブレーキ部は板状である
   ことを特徴とする衝撃吸収スペーサ。
3. 請求項１又は２記載の衝撃吸収スペーサにおいて、
   前記ブレーキ部の側端面は凹凸状である
   ことを特徴とする衝撃吸収スペーサ。
4. 請求項１、２又は３記載の衝撃吸収スペーサにおいて、
   前記ブレーキ部には、穴、切欠き又は突起が設けられている
   ことを特徴とする衝撃吸収スペーサ。
5. 請求項１記載の衝撃吸収スペーサにおいて、
   前記ブレーキ部は棒状である
   ことを特徴とする衝撃吸収スペーサ。
6. 請求項１ないし５のいずれか記載の衝撃吸収スペーサにおいて、
   前記ベース部はハンダ付け可能である
   ことを特徴とする衝撃吸収スペーサ。
7. 請求項１ないし５のいずれか記載の衝撃吸収スペーサにおいて、
   前記ベース部の下面に両面粘着テープが貼着されている
   ことを特徴とする衝撃吸収スペーサ。
8. 請求項１ないし５のいずれか記載の衝撃吸収スペーサにおいて、
   該衝撃吸収スペーサを他物体に固定するための固定部が前記ベース部の下面に連接されている
   ことを特徴とする衝撃吸収スペーサ。
9. 請求項１ないし８のいずれか記載の衝撃吸収スペーサにおいて、
   前記弾性樹脂材には、導電性フィラーが添加されている
   ことを特徴とする衝撃吸収スペーサ。
10. 請求項１ないし９のいずれか記載の衝撃吸収スペーサにおいて、
    前記弾性樹脂材には、熱伝導性フィラーが添加されている
    ことを特徴とする衝撃吸収スペーサ。

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