JP2010177665A - 複数の回路基板を振動から分離するための装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電子機器を振動から分離するための装置を提供する。
【解決手段】剛体フレーム１０６と、複数の回路板１０８を備える回路板アセンブリ１０２とを有する。弾性を有する各分離器１０４−１〜１０４−４は、回路板アセンブリ１０２と剛体フレーム１０６との間で回路板アセンブリ１０２の縁部１１２と対向する剛体フレーム１０６の各側部に配置され、剛体フレーム１０６と回路板１０８とから等しく反対方向の力により所定位置に保持される。
【選択図】図１

Description

本発明は複数の回路基板を振動から分離するための装置に関する。

振動周波数に敏感な装置にとって、周囲の振動からの部品の隔離は重要である。たとえば、正確な測定値を得るために、測定装置を振動源から隔離することは有効である。さらに、振動周波数が機械的な部品に制御不能に共振させる場合に、機械的な部品を備える敏感な装置は動作しないかもしれない。

従来の振動分離装置は、分離される部品（被分離部品）と、分離される部品が連結されるいくつかの構造物（ベース構造物）との間に取り付けられる。これらの分離装置は、ベース構造物を通って伝播する有害なまたは望ましくない振動周波数を、振動が分離される部品に連結される前に減衰させる。たとえば、いくつかの用途において、分離される部品をフレームに接続する金属リングまたは他の剛体構造物は、剛体部品に沿って進行する振動を吸収するために柔軟な材料で形成される。これらの分離装置の剛体部品は、典型的には、分離部品およびベース構造物にネジまたはボルトにより取り付けられる。

産業界は装置のためのより小さな全体パッケージサイズを継続的に要望しているので、分離装置を小さくする必要がある。しかし、装置が小さくなれば、分離される部品上に分離装置を取り付けるための位置は限定的になる。さらに、装置が小さくなると、分離される部品の質量が小さくなる。これは、装置の固有振動数を変化させる原因となり、従来の分離装置で分離するのを困難にし得る。

一実施形態において、電子機器を振動から分離するための装置が提供される。この装置は、剛性フレーム、および複数の回路板を備える回路板アセンブリを含む。第１分離器が、回路板アセンブリと剛性フレームとの間で回路板アセンブリの第１側部に位置し、第１分離器は、剛性フレームおよび回路板からの等しく反対方向の力により所定位置に保持される。第２分離器が、回路板と剛性フレームとの間で回路板アセンブリの第２側部に位置する。第２分離器は、回路板アセンブリに関して実質的に第１分離器の反対側であり、第２分離器は、剛性フレームおよび回路板からの等しく反対方向の力により所定位置に保持される。第３分離器が、回路板アセンブリと剛性フレームとの間で回路板アセンブリの第３側部に位置し、第３分離器は、剛性フレームおよび回路板からの等しく反対方向の力により所定位置に保持される。第４分離器が回路板アセンブリと剛性フレームとの間で回路板アセンブリの第４側部に位置する。第４分離器は、回路板アセンブリに関して実質的に第３分離器の反対側であり、第４分離器は剛性フレームおよび回路板から等しく反対方向の力により所定位置に保持される。

以下に、例示的な実施形態が追加的な特徴および詳細とともに添付図面とともに説明される。本発明の例示的な実施形態を示す図面は、本発明の範囲を限定するものではないことを理解されたい。添付図面は以下の通りである。なお、従来からの慣習のように、説明される様々な特徴は、寸法のために図示されているのではなく、本発明の例示的な実施形態に関する特定の特徴を強調するために図示されている。

電子部品を分離するための手段を含む電子機器の一実施形態の分解図である。 図１の電子機器の断面斜視図である。 図１の電子機器の断面上面図である。 図３Ａの電子機器の拡大図である。 図１の電子機器の断面側面図である。 図１の電子機器の断面斜視図である。 電子部品を分離するための手段を含む電子機器の他の実施形態の分解図である。 図５の電子機器の断面側面図である。 図５の電子機器の断面図である。

本開示は電子部品を振動から分離するための装置に関する。本装置は、回路板アセンブリを収容する剛性の外側フレームを有する。フレーム内のおよび周囲の環境からの振動から回路板アセンブリを分離するために、複数の分離器が回路板アセンブリとフレームとの間に配置される。分離器は弾性体から形成され、また、回路板アセンブリの両側に配置される。分離器は、回路板アセンブリとフレームとの間で、フレームおよび回路板アセンブリから分離器への等しく反対方向の力により保持される。

図１は、振動から電子部品を分離するための手段を含む電子機器１００の一実施形態の分解図を示している。電子機器１００は、回路板アセンブリ１０２、複数の分離器１０４、およびフレーム１０６を有する。例示的な目的のために、分離器１０４は分離器１０４−１、１０４−２、１０４−３、１０４−４として個別的に符号が付され、また包括的に参照するためには「分離器１０４」のように言及される。

電子機器１００は、分離器１０４で外部振動を減衰させることにより回路板アセンブリ１０２を外部環境の振動から分離する。回路板アセンブリ１０２は複数の回路板１０８を有し、各回路板１０８は４つの縁部１１２および２つの面１１４を備えている。各回路板１０８は、複数の電子的および／または機械的な部品を有する。たとえば、一実施形態において、回路板アセンブリ１０２は、ジャイロスコープおよびジャイロスコープから測定値を得るための関連する電子部品を有する。電子機器１００は、それゆえ、フレーム１０６上に設けられた回路板アセンブリ１０２上のジャイロスコープを有する。電子機器１００は、所望の位置に他の構造物にフレーム１０６を取り付けることにより、ジャイロスコープで測定値を取得するための所望の位置に設けられる。一実施形態において、ジャイロスコープは微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）装置であり、電子機器１００は約３．６ｃｍの径である。

この実施形態において、フレーム１０６は本体部１１０およびカバー１１１を有し、また、フレーム１０６は、回路板アセンブリ１０２を収容する頂部および底部を備える中空円筒である。この実施形態において、フレーム１０６は３次元で回路板アセンブリ１０２を囲む。フレーム１０６は、回路板アセンブリ１０２および分離器１０４を十分に支持できる剛性材料で形成される。また、フレーム１０６は、フレーム１０６と他の構造物（図示せず）との間の堅固な接続を可能にする。一実施形態において、フレーム１０６は、アルミニウムで形成されるが、他の実施形態においては、フレーム１０６は鋼鉄またはプラスチックのような他の剛性材料から形成される。

図１に示されているように、フレーム１０６は回路板アセンブリ１０２を３次元で囲むが、他の実施形態において、フレーム１０６はリング形状、四角形状、または２つの軸に沿って回路板アセンブリ１０２を囲み且つ第３の軸に沿って開いた他の類似の構造物である。ここで、フレーム１０６は、分離器１０４の位置において回路板アセンブリ１０２を支持する。さらに、他の実施形態において、フレーム１０６は、フレーム１０６内の回路板アセンブリ１０２への電子的ケーブル等の接続のための開口部を除いて、回路板アセンブリ１０２を３次元で実質的に囲む。この実施形態において、フレーム１０６は円筒形状であるが、他の実施形態においては、他の形状を用いてもよく、立方体、直方体、および他の単純なまたは複雑な形状などを含む。

図２は、フレーム１０６内に取り付けられた回路板アセンブリ１０２を備える電子機器１００の一実施形態の断面斜視図を示している。複数の回路板１０８の各々は、回路板１０８の縁部１１２が互いに概ね同一平面になるように平行に位置決めされる。回路板アセンブリ１０２は、２つの回路板１０８を有し、これらは相互接続機構２０１により互いに連結される。代替実施形態において、回路板１０８は、可撓性ケーブルにより互いに連結される。ここで示す実施形態は２つの回路板１０８を有するが、他の実施形態においては、回路板アセンブリ１０２は、２つより多くの回路板１０８を有することができる。さらに、回路板１０８は四角形状を備えるように示されているが、他の実施形態においては、回路板１０８は円形または他の形状でもよい。

回路板１０８は基板で構成され、電子部品を回路板１０８上に機械的に支持しまた電気的に接続する。本技術分野における当業者に知られているように、回路板１０８は剛性構造であり、典型的にはシリコンで形成される。ここでは、電気部品の支持とともに、回路板１０８は、フレーム１０６内の電子部品の構造的支持に用いられる。

分離器１０４は回路板アセンブリ１０２とフレーム１０６との間に配置される。具体的には、分離器１０４は、回路板１０８の縁部１１２とフレーム１０６の内側表面３０４との間に配置される。分離器１０４は、回路板アセンブリ１０２およびフレーム１０６のそれぞれから分離器１０４上に作用する等しく反対方向の力により、回路板アセンブリ１０２とフレーム１０６との間に保持される。換言すれば、回路板アセンブリ１０２は、第１方向において分離器１０４上に力を与え、フレーム１０６は回路板アセンブリのこの力に等しく第１方向と反対方向に力を分離器１０４上に与える。これらの反対の力は、分離器１０４を、回路板アセンブリ１０２とフレーム１０６との間で所定位置に支持すように相殺される。さらに、分離器１０４から回路板アセンブリ１０２に戻る力は、回路板アセンブリ１０２をフレーム１０６内に支持する。図２に示される実施形態において、分離器１０４は、圧縮状態に保持され、回路板アセンブリ１０２は、（分離器１０４に対して）内側への力を分離器１０４上に与え、フレーム１０６は分離器１０４に内側への力を与える。代替実施形態において、分離器１０４は伸張状態で保持され、回路板アセンブリ１０２は（分離器１０４に対して）外側への力を分離器１０４に与え、フレーム１０６は分離器１０４に外側への力を与える。分離器１０４を保持する等しく反対方向の力は、図３−５とともに以下でより詳細に説明される。

分離器１０４は、分離器１０４の合力が回路板アセンブリ１０２を所定位置に保持するように、回路板１０８の縁部１１２上に位置する。換言すれば、各分離器１０４から回路板アセンブリ１０２上に作用する力は互いに相殺して、回路板アセンブリ１０２をフレーム１０２内の所定位置に保持する。これは、図３−５とともにより詳細に説明される。フレーム１０６の剛性構造および回路板アセンブリ１０２の剛性構造により、分離器１０４に力が与えられる。

図３Ａは、電子機器１００の一実施形態の断面上面図である。図示の分離器１０４−１は、回路板１０８の縁部１１２に位置し、分離器１０４−３は回路板１０８の反対側の縁部１１２に位置している。分離器１０４−１、１０４−３を回路板１０８の両側の縁部１１２に位置決めすることは、回路板アセンブリ１０２および分離器１０４−１、１０４−３上に等しく向きが反対の力が作用することを可能にする。これは、回路板アセンブリ１０２のフレーム１０６内への摩擦嵌めを生じさせ、これが回路板１０２および分離器１０４−１、１０４−３を所定位置に保持する。

図３Ａに示される実施形態において、分離器１０４−１、１０４−３は、フレーム１０６内に取り付けられるときに圧縮状態にある。平衡分離器１０４−１、１０４−３は、回路板アセンブリ１０２とフレーム１０６との間の空間よりもわずかに大きい。この大きなサイズは、フレーム１０６内に取り付けられたときに分離器１０４−１、１０４−３を圧縮状態にする。この圧縮により、分離器１０４−１、１０４−３は、等しく反対方向の力によりフレーム１０６と回路板アセンブリ１０２との間の所定位置に保持される。たとえば、フレーム１０６の剛性構造物は分離器１０４−１、１０４−３に内側の力を与え、回路板アセンブリ１０２は分離器１０４−１、１０４−３に外側の力を与える。

図３Ａに示されるように、分離器１０４−２は、回路板アセンブリ１０２の底部に位置し、対応する分離器１０４−４（図３Ａには図示せず）が回路板アセンブリ１０２の反対側（頂部）に位置する。分離器１０４−１、１０４−３に類似して、分離器１０４−２、１０４−４は、等しく反対向きの力により所定位置に保持される。

一実施形態において、分離器１０４および回路板アセンブリ１０２をフレーム１０６内に取り付けるために、分離器は取り付け前に圧縮される。ここでは、分離器１０４は、まず回路板アセンブリ１０２上に取り付けられる。回路板アセンブリ１０２上で分離器１０４は圧縮され、分離器１０４を備える回路板アセンブリ１０２がフレーム１０６内に配置される。分離器１０４は、その後、フレーム１０６に接触して力を与えるように拡張することができる。回路板アセンブリ１０２は、回路板アセンブリ１０２と分離器１０４との間の接触力による摩擦および分離器１０４とフレーム１０６との間の接触力による摩擦によりフレーム１０６内で所定位置に保持される。フレーム１０６は、フレーム１０６と分離器１０４との間の摩擦、および分離器１０４と回路板アセンブリ１０２の回路板１０８との間の摩擦を介して回路板アセンブリ１０２を支持する。

他の実施形態において、フレーム１０６の本体１１０は、本体１１０を形成するように互いに取り付けられる２つの半体を備える。ここで、分離器１０４は、回路板アセンブリ１０２上に取り付けられ、本体１１０の２つの半体は回路板アセンブリ１０２および分離器１０４の周りに位置する。本体１１０の２つの半体は、その後、互いに取り付けられて本体１１０を形成する。カバー１１がその後本体１１０上に配置されてフレーム１０６を完成させる。

一実施形態において、分離器１０４と回路板アセンブリ１０２との間に接着材が配置される。この接着材は、回路板アセンブリ１０２および分離器１０４をフレーム１０６に取り付けるときに、分離器を所定位置に保持するのを助ける。他の実施形態において、接着剤は、分離器１０４とフレーム１０６との間に配置され、分離器１０４を回路板アセンブリ１０２に対して保持する摩擦を助ける。

図３Ｂは、フレーム１０６内に取り付けられた回路板アセンブリ１０２上の分離器１０４−３の拡大図である。図示のように、分離器１０４−３は圧縮状態にあり、回路板アセンブリ１０２およびフレーム１０６からの等しく反対向きの力により所定位置に保持される。回路板アセンブリ１０２の剛性構造物は、分離器１０４−３に矢印３０６で示される方向に力を与える。同様にフレーム１０６の剛性構造物は、矢印３０８の方向に分離器１０４−３に等しい力を与える。この２つの力は分離器１０４−３を圧縮する。分離器１０４−３の圧縮により、分離器１０４−３は、回路板アセンブリ１０２およびフレーム１０６の両方に対して戻る力を与える。分離器１０４−３と回路板アセンブリ１０２との間、および分離器１０４−３とフレーム１０６との間の接触表面に作用する力により、分離器１０４−３を所定位置に保持する摩擦力が生じる。

さらに、回路板アセンブリ１０２は、分離器１０４−１と１０４−３との間に配置されるので、等しく反対方向の力および分離器１０４−１、１０４−３とフレーム１０６とにより生じる摩擦力は、回路板アセンブリ１０２をフレーム１０６内の所定位置に保持する。

分離器１０４−３は、フレーム１０６の内側表面３０４の外形に概ね一致するように形状つけられる。また、分離器１０４−３は、回路板アセンブリ１０２を受け入れるように形状つけられる。したがって、一実施形態において、分離器１０４−３は、回路板アセンブリ１０２のそれぞれの回路板１０８のための２つの溝部３０２を画定する。各溝部３０２は、分離器１０４が平衡状態にあるときに、回路板１０８の幅よりも僅かに小さい。これにより、分離器１０４が回路板１０８に取り付けられるときに力を与える。

代替実施形態において、分離器１０４−３は、回路板１０８のための溝部を備えず、また、フレーム１０６の内部形状に一致しない。代わりに、分離器１０４−３は、平衡状態で概ね矩形の形状を備え、図３Ｂに示されるような一般的な形状になるように回路板アセンブリ１０２とフレーム１０６との間の圧縮および圧力により力が与えられる。

一実施形態において、フレーム１０６および回路板アセンブリ１０２に接触する分離器１０４の縁部は滑らかである。滑らかな縁部は、分離器１０４と、回路板アセンブリ１０２およびフレーム１０６との間の接触表面積を増加させる。この増加して接触表面積は、摩擦を増加させ、したがって回路板アセンブリ１０２を所定位置により強固に保持する。

一実施形態において、フレーム１０６は、フレーム１０６の内側表面３０４上に、分離器１０４がフレーム１０６をつかむのを助ける複数の特徴を有する。一実施形態において、この複数の特徴は、内側表面３０４内の凹部であり、たとえば、溝または窪みである。他の実施形態において、複数の特徴は内側表面３０４からの突起部であり、たとえば、スパイクまたは隆起部である。これらの特徴は、回路板アセンブリ１０２が回転しないようにするのを助け、また、分離器１０４が回転振動を減衰させるのを助ける。

一実施形態において、分離器１０４は、分離素材のシートを所望の形状にたとえばレーザーにより切断することにより形成される。他の実施形態において、分離器シートは、ウォータージェット、ダイカット、または他の切断技術により切断される。他の実施形態において、分離器１０４は型成形される。

図４Ａおよび４Ｂは電子機器１００の断面図である。図４Ａは断面側面図であり、図４Ｂは断面斜視図である。各分離器１０４−１、１０４−２、１０４−３、１０４−４は、回路板アセンブリ１０２の回路板１０８の１つの縁部１１２に配置される。分離器１０４−１、１０４−２、１０４−３、１０４−４は、回路板アセンブリ１０２とフレーム１０６との間に配置される。このようにして、分離器１０４−１、１０４−２、１０４−３、１０４−４は、等しく反対方向の力を回路板アセンブリ１０２に発生させ、この力は、回路板アセンブリ１０２の回路板１０８の平面に平行な方向における回路板アセンブリ１０２の運動を制限する。また、分離器１０４−１、１０４−２、１０４−３、１０４−４は、回路板１０８の平面に垂直な方向における、回路板アセンブリ１０２の運動を制限する。フレーム１０６の円形の断面（図３Ａに図示される）は、回路板１０８の平面に垂直な方向における回路板アセンブリ１０２の運動を制限する。

分離器１０４−１は回路板アセンブリ１０２の第１縁部１１２に位置し、分離器１０４−３は、分離器１０４−１の反対側の回路板アセンブリ１０２の第２縁部１１２に位置する。分離器１０４−１、１０４−３は、回路板アセンブリ１０２を横断する仮想線を形成し、ここでは水平軸４０２と言及される。分離器１０４−３は、回路板アセンブリ１０２の分離器１０４−１の正反対に位置し、これは、回路板アセンブリ１０２の剛性構造物と組み合わされたときに、フレーム１０６に圧力を与える。同様に、分離器１０４−２は回路板アセンブリ１０２の１つの側部に位置し、また、分離器１０４−４は、分離器１０４−２の反対側の回路板アセンブリ１０２の他方の側部に位置する。分離器１０４−４および１０４−２は、回路板アセンブリ１０２を横断する仮想線を形成し、ここでは垂直軸４０４と言及される。

分離器１０４−１、１０４−２、１０４−３、１０４−４は、水平軸４０２および垂直軸４０４がほぼ、回路板アセンブリ１０２の重心で交わるように位置決めされる。水平軸４０２および垂直軸４０４が交わる位置は、ここでは分離中心と言及される。回路板アセンブリ１０２の重心で交わることは、分離器１０４−１、１０４−２、１０４−３、１０４−４を通って回路板アセンブリ１０２に伝達される周波数を減少させるのを助ける。この実施形態において、回路板アセンブリ１０２の重心は、回路板アセンブリ１０２の物理的中心である。したがって、水平軸４０２および垂直軸４０４は回路板アセンブリ１０２の中心で交わり、分離器１０４−１、１０４−２、１０４−３、１０４−４は回路板１０８の各縁上で中心に配置される。

分離器１０４−１、１０４−２、１０４−３、１０４−４は、回路板アセンブリ１０２を、振動を減衰させることで外部源からフレーム１０６に連結される振動から分離する。分離器１０４−１および１０４−３は、主に水平軸４０２に平行なベクトルの振動を減衰させる。同様に、分離器１０４−２および１０４−４は、主に、垂直軸４０４に平行なベクトルの振動を減衰させる。さらに、各分離器１０４−１、１０４−２、１０４−３、１０４−４は、フレーム１０６と回路板アセンブリ１０２との間に摩擦嵌めされているので、各分離器１０４−１、１０４−２、１０４−３、１０４−４は、回路板の平面に垂直な軸における振動を減衰させる。したがって、分離器１０４−１、１０４−２、１０４−３、１０４−４は、回路板アセンブリ１０２の３軸の分離を提供する。上述したように、分離器１０４は、直線振動の場合と同様に回転振動に対する分離を提供するので、３軸の回転および直線の分離を提供する。この実施形態において、回転分離および直線分離の両方のために３軸の分離が提供されるが、他の実施形態においては、回転または直線の分離は提供されなくてもよく、あるいは全てにおいて３軸の分離が提供されなくてもよい。

分離器１０４−１、１０４−２、１０４−３、１０４−４はそれぞれ固有振動数を備える。固有振動数においてまたはその付近（少し上または少し下）において、分離器１０４−１、１０４−２、１０４−３、１０４−４は振動エネルギーを増幅する。固有振動数よりも十分低い振動数の場合、分離器１０４−１、１０４−２、１０４−３、１０４−４は最小の効果を備え、ほとんどまたは全く減衰させず、また増幅させない。固有振動数よりもはるかに高い振動数の場合、分離器１０４−１、１０４−２、１０４−３、１０４−４は振動エネルギーを減弱（減衰）させる。

分離器１０４−１、１０４−２、１０４−３、１０４−４の固有振動数は、分離器１０４−１、１０４−２、１０４−３、１０４−４を構成する材料のタイプ、分離器１０４−１、１０４−２、１０４−３、１０４−４が受ける圧縮量、および分離器１０４−１、１０４−２、１０４−３、１０４−４とフレーム１０６との間の接触面積、に基づいて制御できる。分離器１０４−１、１０４−２、１０４−３、１０４−４に用いられる材料がより剛性になると、固有振動数は大きくなる。同様に、より圧縮された分離器１０４−１、１０４−２、１０４−３、１０４−４は、より大きな固有振動数を与える。最後に、分離器１０４−１、１０４−２、１０４−３、１０４−４とフレーム１０６との間の接触面積が大きくなると、固有振動数も大きくなる。それゆえ分離器１０４−１、１０４−２、１０４−３、１０４−４は、寸法、圧縮、および接触面積に関して、特定の用途のための所望の減衰を達成するように構成される。

一実施形態において、分離器１０４−１、１０４−２、１０４−３、１０４−４は、これらの固有振動数が、分離器１０４−１、１０４−２、１０４−３、１０４−４が減衰させる環境の周波数のところまたはその下になるように構成される。また、分離される装置（たとえば回路板アセンブリ１０２）の質量は、分離器１０４−１、１０４−２、１０４−３、１０４−４の固有振動数を決定するファクターである。たとえば、一実施形態において、電子機器１００は、４５０Ｈｚまたはそれ以上の周波数の振動が発生する環境におかれる。ここでは、分離器１０４−１、１０４−２、１０４−３、１０４−４は、４５０Ｈｚおよびそれ以上の周波数を減衰させるために、３５０Ｈｚの固有振動数を備えるように設定される。

上述のように、分離器１０４−１、１０４−２、１０４−３、１０４−４の固有振動数を制御するために、材料、圧縮、および接触面積は、所望の減衰基準に適合するように選択される。たとえば、一実施形態において、分離器１０４−１、１０４−２、１０４−３、１０４−４は、デュロメータの測定値２０を備えるエラストマー材料から形成される。デュロメータ測定値による材料の選択に加えて、材料は、温度範囲にわたる材料の性能に基づいて選択することができる。したがって、たとえば一実施形態において、分離が望まれる温度範囲が−４５℃から８５℃である場合、分離器１０４の材料はこの所望の温度範囲でデュロメータ測定値が僅かしか変化しないように選択される。たとえば、一実施形態において、分離器１０４−１、１０４−２、１０４−３、１０４−４は、Ｂａｒｒｙ Ｃｏｎｔｒｏｌｓ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ社により製造される２０９Ｅから形成される。

さらに、一実施形態において、分離器１０４−１、１０４−２、１０４−３、１０４−４は、５％から２５％の範囲の圧縮状態で配置される。各分離器１０４−１、１０４−２、１０４−３、１０４−４の圧縮を選択するために、各分離器１０４−１、１０４−２、１０４−３、１０４−４の寸法は取り付け前に選択される。取り付けられたときの寸法と比較した平衡状態の各分離器１０４−１、１０４−２、１０４−３、１０４−４の寸法が大きくなると、取り付けられたときに分離器１０４−１、１０４−２、１０４−３、１０４−４はより圧縮される。最後に、分離器１０４−１、１０４−２、１０４−３、１０４−４の寸法は、分離器１０４−１、１０４−２、１０４−３、１０４−４とフレーム１０６との間の所望の接触面積、および分離器１０４−１、１０４−２、１０４−３、１０４−４と回路板アセンブリ１０２との間の所望の接触面積を達成するように選択される。

分離器１０４は、特定の形状および寸法を備えるように図示および／または説明されているが、他の実施形態においては、分離器１０４は、用途に応じて他の形状および寸法とすることができる。たとえば、代替実施形態において、分離器１０４は各側部に沿って延び、また、回路板アセンブリ１０２の角部のところで接続し、回路板アセンブリの周りのリングを形成する。このリングは、フレーム１０６内に取り付けられたときに圧縮される。リングは回路板１０８の４つの全ての側部に沿って延びているので、このリングは、回路板アセンブリ１０２に３軸の分離を提供する。さらに、電子機器１００は４つの分離器１０４を備えるように図示および説明されているが、３軸分離を達成するために他の多くの分離器を用いてもよい。たとえば、上述したように、一実施形態において、単一の分離器１０４が回路板アセンブリ１０２の全ての側部の周りに延びるようにしてもよい。他の実施形態において、回路板１０８が三角形の形状である場合、３つの分離器１０４が用いられ、回路板１０８の各側部に１つの分離器１０４を配置する。

図５は、電子部品を振動から分離するための手段を含む電子機器５００の他の実施形態の分解図である。電子機器５００は、回路板アセンブリ５０２、複数の分離器５０４、およびフレーム５０６を有する。説明の目的のためとして、分離器５０４は、分離器５０４−１、５０４−２、５０４−３、５０４−４、５０４−５、５−４−６のように個別的に符号が付され、また包括的には分離器５０４と言及される。

電子機器５００は、減衰器５０４で外部振動を減衰させることにより回路板アセンブリ５０２を外部環境の振動から分離する。回路板アセンブリ５０２は、複数の回路板５０８を有し、各回路板は４つの縁部５１２と２つの面５１４とを有する。回路板アセンブリ５０２は、回路板５０８が複数のフック５１６を備えることを除いて概ね回路板１０２に類似している。フック５１６は、分離器５０４−２、５０４−３、５０４−４、５０４−６を回路板５０８に接続することを可能にする。一実施形態において、フック５１６は回路板５０８の機械加工された部分である。

フレーム５０６はフレーム１０６に類似しており、本体５１０およびカバー５１１を有する。フレーム５０６は、頂部および底部を備える、回路板アセンブリ５０２を収容する中空円筒である。したがって、この実施形態において、フレーム５０６は、回路板アセンブリ５０２を３次元で囲む。フレーム５０６は、回路板アセンブリ５０２および分離器５０４を支持するのに十分な剛性材料で形成される。また、フレーム５０６は、フレーム５０６と他の構造物（図示せず）との間の堅固な接続を可能にする。一実施形態において、フレーム５０６はアルミニウムで形成される。しかし、他の実施形態において、フレーム５０６は、鋼鉄またはプラスチックなどの他の剛性材料から形成される。

図５に示されるように、フレーム５０６は回路板アセンブリ５０２を３次元で囲むが、他の実施形態において、フレーム５０６は、２つの軸に沿って回路板アセンブリ５０２を囲み且つ第３の軸に沿って開いたリング、四角、または他の類似の構造とすることができる。ここで、フレーム５０６は、分離器５０４の位置するところで回路板アセンブリ５０２を支持する。さらに、他の実施形態において、フレーム５０６は、回路板アセンブリ５０６への電子ケーブル等の接続のためのフレーム５０６内の開口部を除いて、回路板アセンブリ５０２を実質的に３次元で囲む。この実施形態において、フレーム５０６は、円筒形状であるが、他の実施形態において、他の形状を用いることもでき、立方体、直方体、および他の単純なまたは複雑な形状を含む。

この実施形態において、分離器５０５−１、５０４−３は、個別的に回路板５０８の周りに延び、また、回路板５０８の端部でフレーム５０６に連結する。分離器５０４−２、５０４−４、５０４−５、５０４−６は、回路板５０８上でフック５１６とフレーム５０６との間に連結される。分離器１０４に類似して、分離器５０４は、等しく反対方向の力で所定位置に保持される。しかし、分離器５０４は伸張状態で保持される。同様に、回路板アセンブリ５０２は、分離器５０４およびフレーム５０６から回路板アセンブリ５０２上に作用する、等しく反対方向の力により、フレーム内５０６で所定位置に保持される。

図６は、フレーム５０６内に取り付けられた回路板アセンブリ５０２を備える電子機器５００の断面側面図を示す。分離器５０４は弾性材料から形成される。一実施形態において、分離器５０４は、金属を含まない弾性材料から本質的に形成され、または、分離器５０４の構造のために他の材料を用いてもよく、または、分離器５０４をフレーム５０６に取り付けるための構造を提供するために他の材料を用いてもよい。図示のように、分離器５０４−２、５０４−５は、回路板５０８の縁部５１２に位置し、分離器５０４−４、５０４−６は、回路板５０８の反対側の縁部５１２に位置する。分離器５０４−２、５０４−５を、分離器５０４−４、５０４−６に対して回路板５０８の反対側の縁部５１２に配置することで、回路板アセンブリ５０２と分離器５０４−２、５０４−４、５０４−５、５０４−６とに等しく反対方向の力が作用する。

分離器５０４は、回路板アセンブリ５０２とフレーム５０６との間で、またはフレーム５０６の対向する側部の間で伸張状態で保持される。分離器５０４−２、５０４−４、５０４−５、５０４−６は、回路板アセンブリ５０２とフレーム５０６との間に位置する。分離器５０４−２、５０４−４、５０４−５、５０４−６は、フック５１６により回路板アセンブリ５０２に連結される。フック５１６は、分離器５０４−２、５０４−４、５０４−５、５０４−６内に画定される開口部６０２内に位置する。同様に、分離器５０４−２、５０４−４、５０４−５、５０４−６は、フック６０４によりフレーム５０６に連結される。フック６０４は、分離器５０４−２、５０４−４、５０４−５、５０４−６内に画定される開口部６０２内に位置する。分離器５０４−２、５０４−４、５０４−５、５０４−６を伸張状態に配置するため、分離器は、電子機器５００内に取り付けられるときに占める空間よりも平衡状態において僅かに小さい。減少した寸法は、取り付けられたときに分離器５０４−２、５０４−４、５０４−５、５０４−６を伸張状態にする。引張り力により、分離器５０４−２、５０４−４、５０４−５、５０４−は等しく反対方向の力により所定位置に保持される。たとえば、フレーム５０６の剛体構造物は、分離器５０４−２、５０４−４、５０４−５、５０４−６上に外側の力を与え、回路板アセンブリ５０２は、分離器５０４−２、５０４−４、５０４−５、５０４−６上に内側の力を与える。

追加的に、分離器５０４−１、５０４−３は、フレーム５０６の対向する側部上でフック６０４に連結される。分離器５０４−１、５０４−３は、回路板５０８の周りを延び、フレーム５０６上のフック６０４に連結する。したがって、分離器５０４−１、５０４−３は、フレーム５０６上のフック６０４の間伸張状態に引き伸ばされる。分離器５０４−１、５０４−３は、回路板５０８を開口部６０６を介して所定位置に保持し、開口部６０６は回路板５０８を圧縮する。開口部６０６は、分離器５０４−１、５０４−３が取り付けられたときに回路板５０８を保持するように、回路板５０８の寸法よりも僅かに小さい。

一実施形態において、分離器５０４および回路板アセンブリ５０２をフレーム５０６に取り付けるために、分離器５０４−１、５０４−３は、図５に示すように回路板５０８上に取り付けられる。分離器５０４−１、５０４−３を備える回路板アセンブリ５０２は、フレーム５０６内に配置される。分離器５０４−１、５０４−３は、開口部６０２がフレーム５０６上のフックに連結するように伸張される。同様に、分離器５０４−２、５０４−４、５０４−５、５０４−６は、フレーム上のフック６０４および回路板５０８上のフック５１６に開口部６０２を連結するように伸張される。他の実施形態において、フレーム５０６は２つの半体を有し、これらが結合されてフレーム５０６を形成する。

一実施形態において、回路板５０８を分離器５０４内の所定位置に保持するのを支援するために、分離器５０４内の開口部６０６と回路板５０８との間に接着材が配置される。さらに、他の実施形態において、接着剤は、開口部６０２とフック５１６およびフック６０４との間にそれぞれ配置され、分離器５０４をフック５１６およびフック６０４に対して保持するのを支援する。

図７は、電子機器５００の一実施形態の断面図である。図示のように、分離器５０４−４、５０４−６は伸張状態にあり、回路板アセンブリ５０２およびフレーム５０６からの等しく反対方向の力により所定位置に保持される。回路板アセンブリ５０２の剛体構造は、分離器５０４―４、５０４−６に矢印７０２の方向に力を与える。同様にフレーム５０６の剛体構造は、矢印７０４の方向に分離器５０４−４、５０４−６に等しい力を与える。２つの力は分離器５０４−４、５０４−６を引張り状態にする。さらに、回路板アセンブリ５０２は、分離器５０４により生じる等しく反対方向の力により所定位置に保持される。特に、分離器５０４−４、５０４−６の張力は、分離器に、回路板アセンブリ５０２およびフレーム５０６の両方に対して戻る力を与える。分離器５０４−４、５０４−６の力および、分離器５０４−２、５０４−５の力は互いに相殺され、回路板アセンブリ５０２をフレーム５０６内の所定位置に保持する。

一実施形態において、分離器１０４に類似して、回路板アセンブリ５０２周りの分離器５０４の配置は、分離器５０４の分離中心を回路板アセンブリ５０２の重心付近にするように選択される。

分離器５０４は、それゆえ、回路板アセンブリ５０２の３軸の分離を提供する。分離器５０４は、線形振動と同様に回転振動に対する分離を提供し、回転および線形の３軸の分離を提供する。この実施形態において、回転および線形分離のために３軸の分離が提供されるが、他の実施形態において、回転分離または線形分離は提供されなくてもよく、あるいは、分離はかならずしも３軸全てにおいて提供されなくてもよい。

各分離器５０４はそれぞれ固有振動数を備える。固有振動数においてまたその付近（少し上またはすこし下）において、分離器５０４は振動エネルギーを増幅する。固有振動数よりもかなり小さい振動数において、分離器５０４は最小の効果になり、減衰がほとんどまたは全くなく、増幅を生じさせない。固有振動数よりもかなり大きい振動数において、分離器５０４は振動エネルギーを減弱（減衰）させる。

分離器５０４の固有振動数は、分離器５０４を構成する材料の種類、および分離器５０４が配置されるときの張力の大きさに基づいて制御できる。分離器５０４に用いられる材料がより剛性でれば固有振動数はより大きくなる。同様に、分離器５０４に作用する張力がより大きければ、固有振動数はより大きくなる。最後に、分離器５０４とフレーム５０６との間の接触面積の大きさは、固有振動数に影響を与える。それゆえ、分離器５０４は、寸法、張力、接触面積に関して特定の用途のための所望の減衰を達成するように構成される。

一実施形態において、分離器５０４は、固有振動数を、分離器５０４が減衰すべき環境の振動数またはそれより小さくなるように構成される。また、分離される装置の質量（たとえば回路板アセンブリ５０２）は、分離器５０４の固有振動数の決定に要因である。たとえば、一実施形態において、電子機器５００は、４５０Ｈｚおよびそれ以上の振動を生成する環境に置かれる。ここでは、分離器５０４は、所定の回路板アセンブリ５０２の質量において、４５０Ｈｚおよびそれ以上の振動数を減衰させるために、３５０Ｈｚの固有振動数を備える。

上述のように、分離器５０４の固有振動数を制御するために、材料、張力、接触面積は、所望の減衰基準に適合するように選択される。たとえば、一実施形態において、分離器５０４は、デュロメータ測定値２０を備えるエラストマー材料から形成される。さらに、デュロメータ測定値による材料の選択に加えて、材料は、温度範囲にわたる材料の性能に基づいて選択される。たとえば、一実施形態において、分離器に望まれる温度範囲は、−４５℃から８５℃であり、分離器５０４の材料は、この所望の温度範囲でのデュロメータ測定値の変化がわずかであるように選択される。たとえば、一実施形態において、分離器５０４は、Ｂａｒｒｙ Ｃｏｎｔｒｏｌｓ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ社の２０９Ｅで形成される。

さらに、一実施形態において、分離器５０４は、５％から２５％の伸張状態で配置される。各分離器５０４の張力を選択するために、各分離器５０４の寸法は、取り付け前に選択される。分離器５０４の寸法が平衡状態において取り付けられた寸法と比較して小さいほど、分離器５０４が取り付けられたときの張力が大きくなる。最後に、分離器５０４の寸法は、分離器５０４とフレーム５０６との間の所望の接触面積および分離器５０４と回路板アセンブリ５０２との間の所望の接触面積を達成するように選択される。

分離器５０４は、特定の形状および寸法を備えるように図示および説明されているが、他の実施形態において、分離器５０４は特定の用途に応じて所望の他の形状および寸法を備えることができる。たとえば、代替実施形態において、分離器５０４は、各側部に沿って延び、回路板アセンブリ５０２の角部で接触し、回路板アセンブリの周りのリングを形成する。このリングは、フレーム５０６に取り付けるときに、フックに連結させることにより位置決めされる。リングは、回路板アセンブリ５０２の回路板５０８の４つの側部の全て沿って延びるので、リングは回路板アセンブリ５０２に３軸の分離を提供する。さらに、電子機器５００は、６つの分離器５０４を備えるように図示および説明されているが、３軸分離を達成するために他の数の分離器を用いてもよい。たとえば、上述したように一実施形態において、単一の分離器５０４は、回路板アセンブリ５０２の全ての側部の周りに延びる。他の実施形態において、回路板５０８は、三角形の形状であり、三角形の分離器５０４が用いられ、回路板５０８の各側部に１つの分離器５０４が配置される。

図１および図５において、上述の実施形態は、それぞれ圧縮分離器または引張り分離器とともに説明されたが、代替実施形態において、単一の実施形態のなかで、圧縮分離器および引張り分離器の組み合わせを用いることができる。換言すれば、電子機器を分離するための１つまたはそれ以上の分離器は圧縮状態であり、また、電子機器を分離するための１つまたはそれ以上の分離器は引張り状態である。

本明細書において特定の実施形態が説明されたが、本技術分野における当業者は、同一の目的を達成するために、任意の構成を用いることができることを理解されたい。本開示は、本発明の任意の応用例および変形例をカバーすることを意図している。それゆえ、本発明は添付の特許請求の範囲およびその均等物によってのみ限定されることが明確に意図されている。

Claims (3)

1. 電子機器（１００）であって、
   フレーム（１０６）と、
   前記フレーム内の回路板アセンブリ（１０２）と、を有し前記回路板アセンブリは複数の回路板（１０８）を有し、
   前記電子機器は、前記回路板アセンブリと前記フレームとの間にエラストマー材料（１０４）を有し、前記エラストマー材料は等しく反対方向の力により所定位置に保持される、電子機器。
2. 請求項１に記載の装置であって、前記エラストマー材料は、前記回路板アセンブリと前記フレームとの間で圧縮状態にある、装置。
3. 請求項１に記載の装置であって、前記エラストマー材料は、前記回路板アセンブリと前記フレームとの間で伸張状態にある、装置。

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