JP2013131551A - 基板ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】基板間に形成されたわずかな隙間に水分が滞留せず、水分付着による不具合の発生を防止した基板ユニットを提供すること。
【解決手段】基板ユニットは、素子を実装した第１基板と、第１基板に近接して設けられた第２基板とを備える。第２基板には、素子に対向した、水除去部材が設けられている。水除去部材は、水除去部材を鉛直に配置した場合においても、水分が素子との間で滞留するような間隔幅で素子に近接して設けられている。更に水除去部材は、溝部を有している。溝部は、溝部の開口部に水滴を付着させると、水滴が有する表面張力で溝部内部に水滴が浸入する幅を有している。
【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、結露等によって生じた水分が基板の間に滞留せず、水分付着による不具合の発生を防止した基板ユニットに関する。

航空機などに搭載されるプリント配線板（以下、「基板」とする。）において、複数の基板を組み合わせて一つのユニットとしたものが多数開発されている。航空機に搭載される基板ユニットは、小型軽量化を達成するため、各基板間の距離が短く、隙間がほとんどない場合も少なくない。又、航空機のアンテナユニット等、使用環境が厳しい箇所に用いられる基板ユニットには、湿気による不具合の発生に対処するため、基板全体に防湿用の樹脂材を被覆することがある。

又、結露水を除去するために細かい溝部を板状部材に形成した発明も知られている。

特開平９−１４８６９０号公報 特開２０００−１４４９４１号公報

しかしながら航空機は、高度の変化や天候等により飛行中に周囲の気温が大きく変動する。例えば、高度を下げた場合には、零下の温度域から短時間のうちにプラスの温度域に移動することがある。すると、基板ユニットの表面に結露が生じることがあり、更に、結露により生じた水分が、基板ユニットに形成されているわずかな隙間に溜まることが考えられる。

基板の表面に被覆された防湿のため樹脂材は、基板や基板に実装されている素子を湿気から保護しても、水分が直接樹脂材の表面に付着した状態が続くと吸水作用を起こし、水分が浸透することがある。すると、樹脂材に浸透した水分により端子間を短絡させたり、マイグレーションを生じさせるなど、基板に不具合を発生させることが考えられている。

一方、基板ユニットに設けられたわずかな隙間に水分を滞らせないためには、基板の間を広く設定すればよいが、基板ユニットを大型化させてしまい、航空機に搭載する基板ユニットとしてふさわしくない状態が生じることがある。

本発明が解決しようとする課題は、基板間に形成されたわずかな隙間に水分が滞留せず、水分付着による不具合の発生を防止した基板ユニットを提供することである。

実施形態の基板ユニットは、素子を実装した第１基板と、第１基板に近接して設けられた第２基板と、素子に対向して第２基板に設けられ、素子に対向した面に溝部を形成してなる水除去部材とを備えている。そして、水除去部材と素子との隙間は、第１基板を鉛直に配置した際に隙間に表面張力で水分が滞留される間隔幅である。又、溝部は、溝部の開口部から、表面張力による毛管現象で、溝部の内部に水滴が浸入する幅である。

実施形態の基板ユニットの全体構成を示す斜視図。 同基板ユニットの上面を示す平面図。 同基板ユニットを、溝部を通る平面で破断した状態を示す縦断面図。

以下、実施形態の基板ユニットについて、図面を用いて説明する。図１は、本実施形態の基板ユニット１０の全体構成を示す斜視図であり、図２は、同基板ユニット１０の上面を示す平面図であり、図３は、同基板ユニット１０を、溝部３０を通る平面で破断した状態を示す縦断面図である。

基板ユニット１０は、図１に示すように第１基板としての電源基板１２と第２基板としてのアンテナ基板１４とを備えている。電源基板１２には、素子（電源用素子）としての電源用ＩＣ１６、コンデンサ１８、その他の素子類が搭載されている。

アンテナ基板１４には、素子（アンテナ素子）としての増幅用ＩＣ２０、その他の素子類が搭載されている。又、アンテナ基板１４には、実装された増幅用ＩＣ２０等の素子類を内部に配置する、覆い部材としてのシールドカバー２４が設けられている。

シールドカバー２４は、例えばアルミニウム製で、四方に設けられた図３に示す壁体２６と、水除去部材としての天井体２８を備え、アンテナ基板１４にねじ等で取り付けられている。

壁体２６は、所定の高さ幅を有し、壁体２６の基端部は、アンテナ基板１４に接触している。天井体２８は、平板状で、四方の壁体２６に連続して設けられている。シールドカバー２４は、アンテナ基板１４に取り付けると、増幅用ＩＣ２０等の素子類を覆って、これらを電磁的にシールドする。

更に天井体２８は、アンテナ基板１４と平行に設けられており、上面（天井体２８の外方に向いた面である。）に溝部３０を有している。溝部３０は、直線状で、図２に示すように天井体２８に複数平行に設けられている。各溝部３０は、天井体２８の一方の端部から他方の端部まで、連続して形成されている。

又、各溝部３０は、溝部３０の開口部に水滴を付着させると、仮に天井体２８が鉛直に立てられている状態であっても、水滴が備える表面張力等による毛管現象で、溝部３０の内部に水滴が浸入する間隔に形成されている。したがって、溝部３０は、単に重力で水滴が溝部３０内に落下するのとは異なる特徴点を有している。

更に溝部３０は、基板ユニット１０を例えば航空機のアンテナドーム内に据え付けたときに、機体の上下方向と平行に配置されるようにシールドカバー２４に形成してある。又、溝部３０は、溝部３０の開口部に水滴を付着させると、上述したように水分が溝部３０の内部に引き込まれるとともに、引き込まれた水分が溝部３０を通って下方に流れ落ちる間隔に形成してある。尚、溝部３０としては、内部を水分が流れ落ちることなく、少なくともシールドカバー２４の表面から溝部３０の内部に水滴が備える表面張力で浸入する幅に形成されていればよい。

更にシールドカバー２４は、天井体２８と電源基板１２上に実装された最大高さを有する電源用ＩＣ１６とが、仮に基板ユニット１０を鉛直に立てた状態で、天井体２８と電源用ＩＣ１６とで形成する隙間に水滴を付着させたとしても、付着させた水滴が、その水滴が備える表面張力で落下することなく隙間の間に留まる間隔で対向している。

更に、アンテナ基板１４は、増幅用ＩＣ２０等の素子が実装された面と反対の面に、冷却板２２を備えている。冷却板２２は、冷却液を通過させる冷却通路を内部に備え、冷却通路を通過させた冷却液でアンテナ基板１４を冷却する。尚、アンテナ基板１４は、冷却板２２による液冷式でなく、空冷式その他でもよい。

電源基板１２とアンテナ基板１４は、平行で、かつ近接した状態で、ねじ等により一体に組み付けられている。電源基板１２とアンテナ基板１４は、コネクタや配線等により電気的に接続してあり、両者でアンテナユニットを構成している。アンテナユニットとしての基板ユニット１０は、一端面にソケット４０を備え、送受信モジュールとして例えば航空機の機体の先端に設けられたアンテナドームの内部に取り付けられる。

送受信モジュールは、ソケット４０が設けられている面と逆側の面を航空機の先方に向け、基板ユニット１０を縦に配置し、更に縦に配置した基板ユニット１０を互いに平行にして、航空機の横方向に複数配置して構成されている。尚、送受信モジュールとしての基板ユニット１０の配列構成はこれに限るものではない。

次に、本実施形態にかかる基板ユニット１０の作用、及び効果について説明する。基板ユニット１０は、電源基板１２と電源基板１２にわずかな間隔で組み付けられたアンテナ基板１４とを備え、送受信モジュールを構成するアンテナユニットとして航空機のアンテナドーム内部に搭載されている。

例えば、航空機が飛行高度を下げ、気温がマイナスの温度域からプラスの温度域に上昇したとする。すると、物の表面に結露が生じる状態となり、湿度が所定以上あれば基板ユニット１０の表面に結露水が付着する。基板ユニット１０に付着した結露水は、結露の進行に伴い徐々に大きくなり、又、結露水どうしが集まる等により、図３に示すように、電源基板１２に実装された電源用ＩＣ１６と電源基板１２との隅に水滴Ｗ１が溜まる。

そして溜まった水滴Ｗ１が、振動や傾斜等により、電源用ＩＣ１６とアンテナ基板１４の隙間に流れこんだとする。すると、水滴Ｗ１は、シールドカバー２４に形成された溝部３０の開口部に接触し、開口部から溝部３０の内部に毛管現象により流入する。Ｗ２は、溝部３０の内部に流入した状態の水分である。

したがって、シールドカバー２４と電源基板１２に実装されている電源用ＩＣ１６との間の隙間が狭く、水の表面張力によりその間に水分が滞る状態であっても、水滴Ｗ１は、水除除去部材としての溝部３０に吸い込まれ、水分Ｗ２が溝部３０内に保持される。これにより、電源用ＩＣ１６の表面に長時間水分が付着した状態を生じさせることがなく、電源基板１２の表面に被覆されている樹脂材に水分が浸透して、端子間の短絡やマイグレーション等を発生させ、電源基板１２に不具合を生じさせることがない。

又、溝部３０内に表面張力で浸入した水分Ｗ２は、水分Ｗ３のように溝部３０の内部を通り、流れ落ちる。又は、溝部３０内から蒸発する。これにより、基板ユニット１０の内部に生じた水滴Ｗ１は、溝部３０を通って基板ユニット１０の外部に排出される。

以上述べたように、本実施形態の基板ユニット１０によれば、結露等により基板ユニット１０に形成されたわずかな間隙に水滴Ｗ１が付着しても、溝部３０により内部に吸引され、わずかな隙間に水分が滞った状態を発生させない。又、溝部３０の内部に引き込まれた水分Ｗ２は、溝部３０に沿って水分Ｗ３として流れ落ちる。

尚、本発明は、前記実施形態に限定されるものではない。例えば水除去部材としては、シールドカバー２４に形成された溝部３０に限るものではない。電磁的なシールド効果を備えていない、例えば、防塵や防湿などのために取り付けられたカバー、その他の板状部材等に溝部３０を設けてもよい。

更に、溝部３０は、シールドカバー２４に限らず、他の部材に形成してもよい。例えば基板ユニット１０を収容する筐体の壁体の内面等、基板や基板上に設けられた素子との間に狭い間隔で設けられた近接部材があるときは、かかる壁体等の近接部材に溝部を形成してもよい。すると、近接部材としての壁体と基板上の素子との狭い隙間に水分が付着しても、壁体に形成された溝部内に水分が浸入し、又、浸入した水分が溝部内部を通って流れ落ちる。これにより、素子等に水分が付着することによる不具合の発生を防止できる。

この他、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０…基板ユニット、１２…電源基板、１４…アンテナ基板、１６…電源用ＩＣ、２０…増幅用ＩＣ、２２…冷却板、２４…シールドカバー、２６…壁体、２８…天井体、３０…溝部、４０…ソケット、Ｗ１…水滴、Ｗ２…水分、Ｗ３…水分。

Claims (5)

1. 素子を実装した第１基板と、
   前記第１基板に近接して設けられた第２基板と、
   前記素子に対向して前記第２基板に設けられ、前記素子に対向した面に溝部を形成してなる水除去部材と、を備え、
   前記水除去部材と前記素子との隙間は、前記第１基板を鉛直に配置した際に前記隙間に表面張力で水分が滞留される間隔幅であり、
   前記溝部は、前記溝部の開口部から、表面張力による毛管現象で、前記溝部の内部に水滴が浸入する幅であることを特徴とする基板ユニット。
2. 前記第２基板は、素子を実装しており、
   前記水除去部材は、前記第２基板に設けられた、前記第２基板の前記素子を覆う覆い部材であることを特徴とする請求項１に記載の基板ユニット。
3. 前記覆い部材は、前記第２基板に実装された素子に対して電磁的遮蔽を行うシールドカバーであることを特徴とする請求項２に記載の基板ユニット。
4. 前記溝部は、直線状であり、かつ鉛直方向に沿って前記水除去部材に設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の基板ユニット。
5. 前記第１基板は、電源用素子を実装した電源用基板であり、前記第２基板は、前記第１基板を電源基板として接続された、アンテナ素子を実装したアンテナ基板である請求項１〜４のいずれか１項に記載の基板ユニット。

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