JP2020170855A - 機械的衝撃耐性プリント回路基板（ｐｃｂ）への取り付けシステム - Google Patents

Abstract

【課題】プリント回路基板（ＰＣＢ）に取り付けられる構成要素、より具体的には、機械的衝撃に曝されるものの、加えられた力の影響を軽減するＰＣＢアセンブリを提供する。【解決手段】胴体の衝撃耐性システムは、それぞれが複数のガイドポスト１００６を有する第１及び第２の胴体側壁と、第１及び第２の胴体側壁の少なくとも１つに強固に取り付けられ、かつ複数のガイドスロット１００８を有するプリント基板（ＰＣＢ）と、ガイドスロット１００８によって第１の胴体側壁と第２の胴体側壁との間のＰＣＢの弾性変形が誘導されるように、複数のガイドスロット１００８の各１つにそれぞれ摺動可能に挿入されている複数のガイドポスト１００６とを具えている。【選択図】図１０

Description

本出願は、２０１５年３月１９日に出願された米国仮特許出願第６２／１３５，６１５号の優先権及び利益を主張するものであり、その内容があらゆる目的のために参照により本明細書に援用される。

本願発明の分野は、プリント回路基板（ＰＣＢ）に取り付けられる構成要素、より具体的には、機械的衝撃に曝されるＰＣＢアセンブリに関するものである。

プリント回路基板（ＰＣＢ）は、通常使用または事故を介して急加速する突然加えられた力によって、機械的衝撃を受けることがある。当該ＰＣＢに取り付けられる電気部品や接続部とうまく対応しないＰＣＢは、このような力により弾性変形する。

電気部品が取り付けられているＰＣＢには、突然加えられた力の影響を軽減する必要性が存在する。

図面における構成要素は、必ずしも寸法どおりではないが、その代わりに本発明の原理を例示することに重点が置かれている。また全図を通して対応する部分には同一の符号を付してある。実施例は例示手段として示されているものであり、添付される図面に制限されるものではない。
図１は、発射管から発射される無人航空機（ＵＡＶ）に使用され取り付けられた衝撃耐性プリント回路基板（ＰＣＢ）システムであり、発射前の実施例の側断面図を示している。 図２は、発射管から発射される無人航空機（ＵＡＶ）に使用され取り付けられた衝撃耐性プリント回路基板（ＰＣＢ）システムであり、発射中の実施例の側断面図を示している。 図３は、無人航空機（ＵＡＶ）の胴体内部衝撃耐性用に取り付けられたＰＣＢを用いたＵＡＶの上面図であり、内部の衝撃耐性ＰＣＢが破線で示されている。 図４は、（胴体の側壁のような）フレームに支持されるＰＣＢの異なる３つのうちの一実施例の上面断面図であり、軸方向負荷下でＰＣＢが弾性変形し衝撃耐性ＰＣＢシステムを形成している。 図５は、（胴体の側壁のような）フレームに支持されるＰＣＢの異なる３つのうちの一実施例の上面断面図であり、軸方向負荷下でＰＣＢが弾性変形し衝撃耐性ＰＣＢシステムを形成している。 図６は、（胴体の側壁のような）フレームに支持されるＰＣＢの異なる３つのうちの一実施例の上面断面図であり、軸方向負荷下でＰＣＢが弾性変形し衝撃耐性ＰＣＢシステムを形成している。 図７Ａは、ＰＣＢの部分上面図であり、破線で示された急加速中での、ＰＣＢの弾性圧縮を示している。 図７Ｂは、ＵＡＶ胴体上部及び下部が棚状になっているフレームの一実施例の分解斜視図であり、当該フレームは内部の機械的衝撃耐性ＰＣＢシステムを支持している。 図８は、ＵＡＶ胴体の左サイドレールと右サイドレールとの間に取り付けられた単一のＰＣＢを有する機械的衝撃耐性ＰＣＢシステムの一実施例の前面断面図である。 図９は、別の実施例の前面断面図であり、左サイドレールと右サイドレールとの間に積み上げ方向に取り付けられた２つのＰＣＢを有する、機械的衝撃耐性ＰＣＢシステムを示している。 図１０は、機械的衝撃耐性ＰＣＢシステムの一実施例の上面断面図であり、（矢印で示された）横方向の負荷力を示している。 図１１は、別の実施例である、ラップトップ型コンピュータのような家庭用電化製品に使用する機械的衝撃耐性ＰＣＢを示している。 図１２は、破線で示される負荷力により弾性変形する、多目的使用の機械的衝撃耐性ＰＣＢの一実施例の上面図である。 図１３は、ＰＣＢの別実施例であり、固定された取り付け点と、（矢印で示された）直角方向の急加速中、使用するガイドポストをそれぞれが受け取るガイドスロットとを有するＰＣＢの上面図である。 図１４Ａは、ＰＣＢ構成要素の配置に対する圧縮の可変を示したグラフである。 図１４Ｂは、遠位端部に２つの固定取り付け点があるＰＣＢにおける様々な構成要素の幅、長さ及びそれらのＰＣＢでの配置を示す斜視図である。図１４Ｃは、固定取り付け点からの距離に対する電気部品の幅Ｄ_ｗを表したグラフである。 図１４Ｃは、固定取り付け点からの距離に対する電気部品の幅Ｄ_ｗを表したグラフである。 図１５は、胴体の近位端部に強固に取り付けられ、かつ近位の配置から離れた複数の点に弾性的に取り付けられたＰＣＢＡ基板を示す、簡略上面図である。

胴体の衝撃耐性システムは、それぞれ複数のガイドポストを有する第１及び第２の胴体側壁と、第１及び第２の胴体側壁の少なくとも１つに強固に取り付けられ、かつ複数のガイドスロットを有するプリント回路基板（ＰＣＢ）と、それぞれがガイドスロットによって第１の胴体側壁と第２の胴体側壁との間のＰＣＢの弾性変形が誘導されるように、複数のガイドスロットの各１つに摺動可能に挿入されている複数のガイドポストとを具えている。第１の胴体側壁及び前記第２の胴体側壁は、胴体と一体化したクラムシェル型の第１の胴体側壁及び第２の胴体側壁である。複数のガイドスロットの各１つの縦方向主軸が、第１の胴体側壁及び第２の胴体側壁の縦方向主軸に平行に延在している。ＰＣＢは、ＰＣＢ基板の前方において第１の胴体側壁及び第２の胴体側壁の少なくとも１つに強固に取り付けられている。ＰＣＢは、ＰＣＢ基板の後方において第１の胴体側壁及び第２の胴体側壁の少なくとも１つに強固に取り付けられている。このシステムは、ＰＣＢに取り付けられた複数の電気部品も具えており、この複数の各電気部品は、第１の胴体側壁及び第２の胴体側壁の各縦方向主軸に垂直に配向した縦方向主軸を具えている。また、このシステムは、複数の電気部品の大部分が、ＰＣＢの後端部よりもＰＣＢの前端部に取り付けられるような、ＰＣＢに取り付けられた複数の電気部品を具えていてもよい。

衝撃耐性プリント回路基板（ＰＣＢ）取り付けシステムは、複数のガイドスロットを有するＰＣＢ基板と、ＰＣＢ基板に強固に結合され、かつ複数のガイドポストを有するフレームとを具え、ガイドスロットによってＰＣＢの弾性変形が誘導されるように、複数のガイドポストの各１つが、複数のガイドスロットの各１つに挿入されている。このような実施例においては、複数のガイドスロットの各１つの縦方向主軸が、ＰＣＢの縦方向主軸に平行に延在してもよい。いくつかの実施例では、フレームは、ＰＣＢの中央領域においてＰＣＢ基板と強固に結合されており、複数のガイドスロットの各１つの縦方向主軸は、ＰＣＢの中央領域に向かって放射状に延在している。その他の実施例では、フレームが、胴体と一体化したクラムシェル型の第１の胴体側壁及び第２の胴体側壁を具えていてもよい。

プリント回路基板（ＰＣＢ）衝撃耐久方法は、第１方向におけるＰＣＢの加速を誘導するステップと、加速中にＰＣＢの一端部でＰＣＢを強固に抑えるステップと、一端部から離れたＰＣＢ上の点においてピーク加速度が減少するように、第１方向に沿ってＰＣＢの弾性変形を誘導するステップと具える。一端部でＰＣＢを強固に抑えるステップは、ＰＣＢを無人航空機の胴体部分に結合させるステップを具えてもよい。

耐衝撃プリント回路基板（ＰＢＣ）は、複数のガイドポストを受け取る複数のガイドスロットと、ＰＣＢの弾性変形が複数のガイドスロットによって誘導されるように、少なくとも１つの固定ポストを受け取る少なくとも１つの取り付け孔とを具えている。このような実施例において、ＰＣＢは、ＰＣＢに取り付けられた複数の電気部品を具えており、ＰＣＢに取り付けられた複数の電気部品は、比較的大きな幅を有する電気部品が、少なくとも１つの取り付け孔から遠位に取り付けられるように配置されている。また、この実施例では、ＰＣＢに取り付けられた複数の電気部品は、比較的小さな幅を有する電気部品が、比較的大きな幅を有する電気部品よりも、少なくとも１つの取り付け孔の近くに取り付けられるように配置されている。ＰＣＢに取り付けられた複数の電気部品は、少なくとも１つの取り付け孔からの距離に対する部品密度に基づいて配置される。この実施例では、複数の電気部品のうちの有鉛集積回路（ＩＣ）部品は、複数の電気部品のセラミック部品よりも、少なくとも１つの取り付け孔の近くに配置されている。複数のガイドスロットは、受け取った複数のガイドポストが軸方向にのみスライドして直角方向へのスライドを抑えるように配置されている。複数のガイドスロットは、少なくとも１つの取り付け孔に向かって並べられている。少なくとも１つの取り付け孔は、ＰＣＢの中央取り付け点に配置されてもよく、ＰＣＢの重心に配置されてもよい。また、ＰＣＢは円形であってもよく、その場合、複数の各ガイドスロットはＰＣＢの周囲に配置された各主軸を有しており、少なくとも１つの取り付け孔の周囲にはＰＣＢのねじり変形が生じる。

機械的衝撃耐性プリント回路基板（ＰＣＢ）システムは、システムの急加速といったことによる、ＰＣＢ基板、取付け構成要素、及びＰＣＢを支持するフレームに突然加えられる力の影響を軽減することができる。ＰＣＢは、フレームの突発的負荷への応答を妨げる構造部材として作用する。より具体的には、衝撃耐性ＰＣＢシステムは、複数のガイドスロットを有するＰＣＢ基板と、ＰＣＢ基板に強固に取り付けられ、かつ複数のガイドポストを有するフレームを具えており、複数のガイドポストの各１つが、ガイドスロットによってＰＣＢの弾性変形が誘導されるように、複数のガイドスロットの各１つに挿入されている。

図１、２及び３は、発射管から発射される無人航空機（ＵＡＶ）で使用される衝撃耐性ＰＣＢシステムの一実施例を示している。ＵＡＶ１００は、発射準備段階ではＵＡＶ発射管１０４の内部１０２に挿入されて示されている。図示のＵＡＶ１００は、それらの格納位置にある翼１０６と、後方の水平安定板１０８と、ＵＡＶ１００の胴体１１４を集合的に形成する上部及び下部の胴体側壁（１１０、１１２）とを有している。上部及び下部の胴体側壁（１１０、１１２）は、ＰＣＢ１１６を支持するためのフレームとしても提供され、ＰＣＢ１１６は、上部及び下部の胴体側壁（１１０、１１２）のうちの１つから延在する少なくとも１つの後部ガイドポスト１１８に、強固に取り付けられている。また、ＰＣＢは、複数の各ＰＣＢガイドスロット３００を通って延在する複数の前部ガイドポスト１２０によって摺動可能に誘導される。ここで使用するとき、「前方」は、急加速方向である。

発射パック１２６の高圧側１２４で作動するガス発生装置１２２は、発射パック１２６を前に押し出す高圧ガス２００を発生し、ＵＡＶ１００及び関連する上部及び下部胴体側壁（１１０、１１２）は、常用負荷６００Ｇの接近とともに、その１０００倍の重力加速度（ｇ）がかかる過重力（ｈｉｇｈ−Ｇ）発射において内部１０２を通って上昇する。ＰＣＢ基板１１６も、後部ガイドポスト１１８に取り付けられているため、胴体内でＵＡＶとともに加速するよう誘導される。しかしながら、後部ガイドポスト１１８のＰＣＢの前方部分は、ＵＡＶにかかる加速力から部分的に切り離されており、複数のＰＣＢガイドスロット３００は、ＰＣＢが過重力発射によって弾性変形するように、各前部ガイドポスト１２０をスライドさせることができる。

発射後（図３を参照）、ＵＡＶ１００及びＰＣＢ１１６が顕著な加速力を受けることはなく、ＰＣＢ１１６は、前部ガイドポスト１２０によって支持され誘導されることにより僅かな弾性状態に戻る。

図４、５および６は、（胴体側壁のような）フレームによって支持されるＰＣＢの異なる３つの実施例を示しており、ＰＣＢは軸方向負荷下で弾性的に変形すると同時に、ＰＣＢを支持するフレームの耐負荷能力を高めることができる。図４では、ＰＣＢ４００は、フレーム（４０６、４０８）に強固に取り付けられた１組の中部ガイドポスト４０４によって、中央部４０２に強固に支持されている。フレーム（４０６、４０８）は、一体構造物または互いが強固に取り付けられた複数の構造物の形態であってもよい。複数のガイドスロット４１０は、ＰＣＢ４００の側部に形成されており、好適にはＰＣＢ４００の厚みを通って延在している。各ガイドスロット４１０は、フレーム（４０６、４０８）に強固に接続される複数の各ポスト４１２を受け取るための、ＰＣＢ４００の縦方向主軸（Ｘ軸）と一致する縦方向主軸を有している。ガイドポスト４１２及びガイドスロット４１０は、ガイドポストが軸方向に（すなわち、Ｘ軸に沿って）スライドのみできるようなサイズであり、直角方向（Ｙ軸）へのスライドが抑えられている。この方式では、軸方向（Ｘ軸）のフレーム（４０６、４０８）に急加速力がかかる時、軸方向の負荷は、１組のガイドポスト４０４を通ってＰＣＢ４００に伝達され、各ガイドスロット４１０の複数のガイドポスト４１２によって加速誘導された軸方向のそれぞれの圧縮及び伸長に伴って、前部及び後部セグメント（４１４、４１６）が軸方向に誘導される。（側部に強固に取り付けられた）ガイドポスト４１２のガイドスロット内での横方向の動きが制限されているため、フレームの２つの側部（４０６、４０８）は、そうでなければ軸方向の負荷によって発生する（Ｙ軸の）バックリングに対しても支持される。言い換えると、ポストはＰＣＢ４００のガイドスロット４１０によってＹ軸方向へ動くことができないため、フレーム（４０６、４０８）の横方向への展開が抑制される。図示の実施例では、ガイドスロットによってＰＣＢが軸方向に弾性変形する（伝達する）ため、ＰＣＢはフレームに作用する軸方向の加速力から部分的に切り離される。中部ガイドポスト４０４に強固に保持されたＰＣＢに、Ｘ軸の正方向への急加速力が起こると、前部セグメント４１４は弾性圧縮し、後部セグメント４１６は引張による弾性変形を受ける。

図５において、ＰＣＢ５００は、フレーム５０５に強固に取り付けられた１組の後部ガイドポスト５０４によって、遠位端部５０２に強固に支持されている。フレーム５０５は、ＵＡＶの胴体の上部または下部のうちの１つであるような、一体構造物であってもよい。複数のガイドスロット５０６は、ＰＣＢの側部に沿って延在する１組の後部ガイドポスト５０４の前方に形成されている。各ガイドスロット５０６は、ＰＣＢ５００の縦方向主軸（Ｘ軸）と一致する縦方向主軸を有しており、フレーム５０５に強固に接続された各ガイドポスト５０８を受け取ることができる。ガイドポスト５０８及びガイドスロット５０６は、ガイドポストが軸方向に（すなわち、Ｘ軸に沿って）スライドのみできるようなサイズであり、ガイドスロット５０６はガイドポスト５０８の横方向の動きを抑えている。運用中、フレーム（４０６、４０８）に軸方向（Ｘ軸）の急加速力がかかると、１組の後部（５０４を介してＰＣＢ４００に軸方向負荷が伝わり、各ガイドスロット５０６における複数のガイドポスト５０８によってそれぞれ加速誘導された軸方向の圧縮に伴って、中部セグメント及び後部セグメント（５１０、５１２）が軸方向に誘導される。フレーム５０５の２つの側部は、（Ｙ軸の）バックリングに対して支持される。

図６は、取り付けられた１組の強固な前部ガイドポスト６０４によって前端部６０２に強固に支持されるＰＣＢ６００を示している。図４及び５と同様に、ＰＣＢの縦軸側に沿って形成されたガイドスロット６０６は、ＰＣＢ６００の縦方向主軸と一致する各縦方向主軸を有し、軸方向の負荷下においてフレームのバックリンクを防止するとともに、ガイドスロット６０６に受け入れられるガイドポスト６０８がフレーム６１０によって受ける加速を部分的に切り離すことを保証する。前部ガイドポスト６０４に強固に抑えられたＰＣＢに、Ｘ軸の正方向への急加速力が起こると、前部、中部及び後部セグメント（６０２、６１２、６１４）は張力（伸張）の弾性変形を受ける。

図７Ａは、ＰＣＢに形成されたガイドスロットを通って延在する強固なガイドポストによって誘導された前方及び側方の弾性変形を伴う、急加速中のＰＣＢの弾性圧縮をより良く表す詳細図である。ＰＣＢ７００は、１組の強固な後部ガイドポスト７０２を通してフレーム（図示せず）に強固に取り付けられている。前部ガイドスロット７０４も、フレームに強固に接続されており、ＰＣＢの縦軸側７０８、７１０に沿って配置されるガイドスロット７０６を通って延在している。ガイドスロットの各主軸は、Ｘ軸に沿って配置されており（図７を参照）、このＸ軸は、急加速力の所定軸に一致している。安定的な状態でありフレームにかかる加速度が僅かであれば、ＰＣＢ７００、ガイドスロット７０６及び前部ガイドポスト７０４は実線で示される構造となる。強固な後部ガイドポスト７０２にＸ軸に加えられる正の力のような急加速力が加えられると、ＰＣＢは、破線７１２で示されるような弾性圧縮変形を受ける。ガイドスロット７０６は、前部ガイドポスト７０４周辺のＰＣＢの前端部の軸方向の圧縮を妨げないが、その一方で、ガイドポスト７０４に取り付けられたフレームがバックリングし始めるような、互いに接近するか互いが離れるガイドポスト７０４の如何なる横方向移動も制限されている。

図７Ｂは、内部の機械的衝撃耐性ＰＣＢシステムを支持する、ＵＡＶ胴体上部及び下部が棚状の形態であるフレームの一実施例の分解斜視図である。胴体下部の棚７００ａは、左サイドレール及び右サイドレール（７０２ａ、７０４ａ）を有し、それぞれが、それらから延在する複数のポスト７０６ａを有している。ＰＣＢ７０８ａは、胴体下部の棚７００ａの後部部分７２０ａから延在する相補的な１組のガイドポスト７１８ａを受け取るために、後部部分７１６ａを通って延在し対向する縦辺（７１２ａ、７１４ａ）にある１組の孔７１０ａを有している。複数のガイドスロット７２２ａは、複数の各ガイドポスト７０６ａを受け取るためにＰＣＢの縦辺（７１２ａ、７１４ａ）に沿って配置されている。複数のガイドスロット７２２ａのうちそれぞれ１つは、胴体下部の棚７００ａの主軸に沿って配置されるそれらの主軸を有している。胴体上部の棚７２４ａは、急加速中のＰＣＢ７０８ａの軸方向の弾性変形を妨げないように、胴体下部の棚７００ａに取り付けられるように構成されている。

図８は、ＵＡＶ胴体の左サイドレールと右サイドレールの間に取り付けられた単一のＰＣＢを有する、機械的衝撃耐性ＰＣＢシステムの一実施例を表している。ＰＣＢ８００は、対応するサイドレール（８０４、８０６）に強固に取り付けられそこから延在する複数の各ガイドポスト８０２を受け取るサイズの複数のガイドスロット（図示せず）を有している。各ガイドスロットは、サイドレールの主軸に一致する主軸を有している。各ガイドポスト８０２は、隣接するサイドレールに強固に取り付けられている。

図９は、左サイドレールと右サイドレールの間で積み上げ方向に取り付けられた２つのＰＣＢを有する、機械的衝撃耐性ＰＣＢシステムの別の実施例を表している。上面と底面のＰＣＢ（９００、９０２）は、間隔が空けられており、左サイドレールと右サイドレール（９０４、９０６）の間で略水平面に延在している。上部のガイドポスト９０８のセットは、左サイドレール及び右サイドレール（９０４、９０６）の各内側（９１０、９１２）から延在しており、上面のＰＣＢのガイドスロット（図示せず）に摺動可能に取り付けられている。底部のガイドポスト９１４のセットは、左サイドレール及び右サイドレール（９０４、９０６）の各内側（９１０、９１２）から延在しており、底面のＰＣＢ９０２のガイドスロット（図示せず）に摺動可能に取り付けられている。少なくとも２つのガイドポストが各サイドレールから延在しており、底面のＰＣＢに強固に取り付けられている。好適な実施例では、上面及び底面のガイドポストの残余のガイドポストは、上面及び底面のＰＣＢにそれぞれ摺動可能に係合されており、急加速中に、ＰＢＣ（９００、９０２）の誘導された弾性変形を可能にする。

図１０は、機械的衝撃耐性ＰＣＢシステムの別の実施例であり、左サイドレールと右サイドレールによって受ける横方向の力を示している。このようなサイドレールを有するＵＡＶが発射中に受けるような、サイドレール（１００２、１００４）の後方側部１０００から軸方向（Ｘ軸）に（力Ｆ_Ａで示される）正の力が加えられると、サイドレール（１００２、１００４）は、（Ｆ_Ｌで示される）横方向の力を受けるか、バックリングする傾向となる。その結果、（Ｙ軸に沿った）横方向の力Ｆ_Ｌがガイドポスト１００６に伝えられ、スロット１００８の側壁によって対抗されることとなる。

図１１は、別の実施例である、ラップトップ型コンピュータのような家庭用電化製品に使用する機械的衝撃耐性ＰＣＢを示している。ラップトップ型コンピュータ１１００は、ラップトップ型コンピュータ１１００のスクリーン部分内に設置された内側のＰＣＢ１１０２を有している。ＰＣＢ１１０２は、ＰＣＢをフレーム１１０６に強固に取り付けるための、取り付け孔を通って延在する固定ポスト１１０４を有している。ＰＣＢ１１０２は、複数のガイドポスト（１１１６、１１１８、１１２０、１１２２）のそれぞれを受け取るための複数のガイドスロット（１１０８、１１１０、１１１２、１１１４）を有する。各ガイドスロット（１１１６、１１１８、１１２０、１１２２）は、固定ポストに一致する縦方向主軸を有しており、対応するガイドスロットの縦方向主軸がなければ各ガイドポスト（１１０８、１１１０、１１１２、１１１４）の全方向への動きを制限するような大きさとなっている。

図１２は、多目的使用の機械的衝撃耐性ＰＣＢの一実施例を示している。ＰＣＢ１２００は、フレームまたはその他の固定支持物にＰＣＢ１２００を取り付ける中央取り付け点１２０２に固定されている。取り付け点は、好適には、挿入される電気部品（１２０４、１２０６、１２０８、１２１０）を組み付けた後に測定されるＰＣＢ１２００の重心に配置されてもよい。ガイドスロット（１２１２、１２１４、１２１６、１２１８）は、複数の各ガイドポスト（１２２０、１２２２、１２２４、１２２６）を受け取り、各ガイドポストは、固定されたポストに向かって並んだ縦方向主軸を具えている。受け取った複数の各ガイドポストは、対応するガイドスロットの縦方向主軸がなければ全方向への動きを実質的に制限するような大きさとなっている。この構成では、Ｘ軸における正の急加速によって、「上面」部分（破線１２２８で示される上周面）に沿ってＰＣＢが弾性変形して圧縮し、かつ「底面」部分（破線部分１２３０で示され底周面）に沿って弾性変形して伸張することとなる。急加速方向に対して「上部」と「下部」が規定されており、上部スロット１２１２と下部スロット１２１６によりＰＣＢがＸ軸で変形するが、中央取り付け点１２０２がＰＣＢ１２００をフレームに固定する（図示せず）と同時にＹ軸での変形は抑えられる。

図１３は、ＰＣＢの別の実施例を示しており、ＰＣＢは、固定された取り付け点と、急加速の際に使用されるガイドポストをそれぞれが受け取るガイドスロットとを有している。ＰＢＣ１３００は、ＰＢＣを１つの支持ポスト１３１８に取り付ける中央取り付け点（Ｐ）において固定されている。固定取り付け点は、ＰＢＣの重心に配置されている。各ガイドスロット（１３０２、１３０４、１３０６、１３０８）は、ＰＢＣ１３００の円周周囲に配置された各主軸を有しており、複数の各ガイドポスト（１３１０、１３１２、１３１４、１３１６）を受け入れることができる。ＰＢＣ１３００が（矢印Ａで示されるように）急回転し加速すると、ＰＢＣは重心の周囲でねじり変形しＰＢＣの外側周囲部に向かうピーク加速度が減少する。図１３で示されるＸ−Ｙ軸による実際のねじりモーメントに対する物質の変形は、破線Ｔによって表される。

図１４Ａ及び１４Ｂは、それぞれ、ＰＣＢの配置に対する圧縮変位を示したグラフと、ＰＣＢの実例とを示しており、Ｆ_Ａは、ＰＣＢの一実施例にかけられた力を示すものであり、ＰＣＢは、遠位端部に２つの固定取り付け点と、各ガイドスロットの主軸に垂直に向けられた各取付け電気部品の主軸とを有している。このような構成では、比較的大きな幅（Ｄｗ）を有する電気部品１４００が固定取り付け点１４０２から軸方向に離れた点において配置されるとともに、比較的小さな幅（Ｄｗ）を有する電気部品１４０４が、固定取り付け点１４０２の近くの点に配置される。このような方式で電気部品を配置することによって、狭幅の構成要素１４０４は、ＰＣＢ基板の変形に対する感度が広幅の構成要素１４００よりも比較的小さく、ＰＣＢ領域１４０６に配置されている。ＰＣＢ領域１４０６は、固定取り付け点１４０２（図１４Ａを参照）からさらに離れかつ比較的小さな変形を受けるＰＣＢ領域１４０８に配置された大きな構成要素１４００により受ける変形よりも、比較的大きく変形する。ここで使用されるように、「幅」はＸ軸、すなわち急加速に平行な予想方向で測定されている。実施例では、左サイドレールと右サイドレールにかけられた突発的で大きい力Ｆ_Ａにより、その力が固定取り付け点（図１４Ａを参照）に近づくにつれて、ＰＣＢ１４１０に大きな圧縮変形が起こる。同様に、ＰＣＢ１４１０には、固定取り付け点から離れた点で小さな圧縮変形が起こる。

代替的な実施例においては、固定取り付け点がＰＣＢの「前方」端部に配置され、正の急加速力によりＰＣＢの伸張変形が起こる（すなわち、急加速中に固定取り付け点により支持されるよりも、固定取り付け点から「吊り下がっている」）。このような設計では、前方の配置に近い点及び固定取り付け点に近い点が、固定取り付け点から離れた点よりも顕著な伸張変形を受ける。したがって、狭幅Ｄｗを有する電気部品は、広幅Ｄｗを有する電気部品よりも固定取り付け点の近くに取り付けられるかそうでなければ配置される。

図１４Ｃは、固定取り付け点からの距離に対する電気部品の幅Ｄｗを示すグラフである。より具体的には、Ｘ軸方向に測定された厚みを有する電気部品の配置は、固定取り付け点の近くに取り付けられた電気部品の厚さ（Ｄｔ）よりも、固定取り付け点からさらに離れた点に取り付けられた大きい電気部品の幅（Ｗｃ）に傾く又は寄るものであり、明瞭な分布となっている。

幅Ｄｗは、概して、ＰＣＢの変形に対する感度の代替として使用されているが、電気部品の材質も、固定取り付け点から遠位又は近位である配置に関して考慮され得る。例示的に、セラミック部品は、有鉛ＩＣ部品よりもＰＣＢの変形への耐性が一般的に低い。したがって、固定取り付け点からの距離に対する（ＰＣＢの変形の感度の代わりとしての）このような幅の部品の分布は、代替的には、固定取り付け点からの距離に対する「部品密度」を使用することができる。このスキームでは、セラミック部品が固定取り付け点から遠位に配置される一方で、有鉛ＩＣ部品のように急加速中のＰＣＢ変形に優良な耐性を有している部品は、固定取り付け点の近くに配置されることが理解される。

図１５は、近位端部では胴体に強固に取り付けられ、かつ近位部から離れた複数の点に弾性的に取り付けられたＰＣＢＡ基板を示す簡略上面図であり、ＰＣＢＡ基板は、過重力加速下でその長さに沿って実質的に同じような弾性変形を受ける。ＰＣＢ基板１５００は、ＰＣＢの近位端部１５０４で、剛性ピンＲ１及びＲ２を介して胴体１５０２に強固に取り付けられている。（所望される）ＰＣＢＡ（Ｘｐｃ）よりも胴体（Ｘｆ）が圧縮する場合には、Ｒ１及びＲ２はＰＣＢＡに強固に保持されるとともに、ＥＰ∞を介するポストＥＰ１は、ＰＣＢＡに亘って均等に負荷を分散する弾性ばね率を有するように特異的に設計されている。したがって、ＰＣＢＡは加速を受けるもののＸｐｃの変化は最小となる。言い換えると、胴体が簡易な巨大なばねとして作成された場合には、尾部が前方に向かって圧縮し、各弾性ポストはその大部分に比例してＰＣＢＡを徐々に持ち上げる。上記開示されたシステムを要約すると、胴体の衝撃耐性システムは、それぞれ複数のガイドポストを有する第１及び第２の胴体側壁と、第１及び第２の胴体側壁の少なくとも１つに強固に取り付けられ、かつ複数のガイドスロットを有するＰＣＢと、第１の胴体側壁と第２の胴体側壁との間のＰＣＢの弾性変形がガイドスロットによって誘導されるように、複数のガイドスロットの各１つにそれぞれが摺動可能に挿入されている複数のガイドポストとを具えている。第１の胴体側壁及び第２の胴体側壁は、胴体と一体化したクラムシェル型の第１の胴体側壁及び第２の胴体側壁であってもよい。複数のガイドスロットの各１つの縦方向主軸は、第１の胴体側壁及び第２の胴体側壁の縦方向主軸と平行に延在している。ある実施例においては、ＰＣＢは、ＰＣＢ基板の前方において第１の胴体側壁及び第２の胴体側壁の少なくとも１つに強固に取り付けられている。代替的には、ＰＣＢは、ＰＣＢ基板の後方において第１の胴体側壁及び第２の胴体側壁の少なくとも１つに強固に取り付けられてもよい。このシステムは、ＰＣＢに取り付けられる複数の電気部品も具えており、この複数の各電気部品は、第１の胴体側壁及び第２の胴体側壁それぞれの縦方向主軸に垂直に配向された、縦方向主軸を具えている。また、このシステムは、複数の電気部品の大部分がＰＣＢの後端部１５０６よりもＰＣＢの前端部１５０４に取り付けられるように、ＰＣＢに取り付けられた複数の電気部品を具えていてもよい。

別のＰＣＢ取り付けシステムは、複数のガイドスロットを有するＰＣＢ基板と、ＰＣＢ基板に強固に取り付けられかつ複数のガイドポストを具えるフレームとを具えており、複数のガイドポストの各１つが、ガイドスロットによってＰＣＢの弾性変形が誘導されるように複数のガイドスロットの各１つに挿入されている。このような実施例においては、複数のガイドスロットの各１つの縦方向主軸が、ＰＣＢの縦方向主軸に平行に延在してもよい。代替的には、フレームはＰＣＢの中央領域でＰＣＢ基板に強固に結合されており、複数のガイドスロットの各１つの縦方向主軸は、ＰＣＢの中央領域に向かって放射状に延在している。

ＰＣＢ衝撃耐久方法は、第１方向におけるＰＣＢの加速を誘導するステップと、加速中にＰＣＢの一端部でＰＣＢを強固に抑えるステップと、一端部から離れたＰＣＢのある点においてＰＣＢが受けるピーク加速度が減少するように、第１方向に沿ってＰＣＢの弾性変形を誘導するステップと具える。ＰＣＢの拘束は、ＰＣＢに無人航空機の胴体部分を結合させるステップを具えてもよい。

Claims (16)

1. 衝撃耐性プリント回路基板（ＰＣＢ）において、
   複数のガイドポストを受け取る複数のガイドスロットと；
   少なくとも１つの固定ポストを受け取る少なくとも１つの取り付け孔と；
   前記ＰＣＢに取り付けられた複数の電気部品であって、前記ＰＣＢに取り付けられた前記複数の電気部品が、比較的大きな幅を有する電気部品が前記少なくとも１つの取り付け孔から遠位に取り付けられるように配置されている、複数の電気部品と：
   を具え、
   前記ＰＣＢの弾性変形が、前記複数のガイドスロットによって誘導されることを特徴とするＰＣＢ。
2. 請求項１に記載のＰＣＢにおいて、前記ＰＣＢに取り付けられた前記複数の電気部品が、比較的小さな幅を有する電気部品が前記比較的大きな幅を有する電気部品よりも前記少なくとも１つの取り付け孔の近くに取り付けられるように配置されていることを特徴とするＰＣＢ。
3. 請求項１に記載のＰＣＢにおいて、前記複数の電気部品のうちの有鉛集積回路（ＩＣ）部品が、前記複数の電気部品のうちのセラミック部品よりも、前記少なくとも１つの取り付け孔の近くに配置されていることを特徴とするＰＣＢ。
4. 請求項１に記載のＰＣＢにおいて、前記複数のガイドスロットが、受け取った複数のガイドポストが軸方向にのみスライドし、かつ直角方向へのスライドを抑えるように配置されていることを特徴とするＰＣＢ。
5. 請求項１に記載のＰＣＢにおいて、前記少なくとも１つの取り付け孔が、前記ＰＣＢの中央取り付け点に配置されていることを特徴とするＰＣＢ。
6. 請求項１に記載のＰＣＢにおいて、前記少なくとも１つの取り付け孔が、前記ＰＣＢの重心に配置されていることを特徴とするＰＣＢ。
7. 請求項１に記載のシステムにおいて、前記ＰＣＢの弾性変形が、前記少なくとも１つの固定ポストに最も近い前記ＰＣＢの領域でより大きいことを特徴とするシステム。
8. 請求項１に記載のＰＣＢにおいて、前記ＰＣＢに取り付けられた前記複数の電気部品が、前記ＰＣＢの弾性変形に対する感度が小さい電気部品が、前記少なくとも１つの固定ポストに最も近い前記ＰＣＢの領域に配置されるように構成されていることを特徴とするＰＣＢ。
9. 衝撃耐性プリント回路基板（ＰＣＢ）において、
   複数のガイドポストを受け取る複数のガイドスロットと；
   少なくとも１つの固定ポストを受け取る少なくとも１つの取り付け孔と；
   を具え、
   前記少なくとも１つの取り付け孔は、前記ＰＣＢの中央取り付け点に配置される、及び前記ＰＣＢの重心に配置される、のうち少なくとも１つであり；
   前記ＰＣＢの弾性変形が、前記複数のガイドスロットにより誘導されることを特徴とするＰＣＢ。
10. 請求項９に記載のＰＣＢにおいて、
    前記ＰＣＢに取り付けられる複数の電気部品をさらに具えることを特徴とするＰＣＢ。
11. 請求項１０に記載のＰＣＢにおいて、前記ＰＣＢに取り付けられた前記複数の電気部品は、当該複数の各電気部品が、それらの縦方向主軸を前記複数の各ガイドスロットの縦方向主軸に垂直に向けた状態で取り付けられるように配置されていることを特徴とするＰＣＢ。
12. 請求項１０に記載のＰＣＢにおいて、前記ＰＣＢに取り付けられた前記複数の電気部品が、前記複数の電気部品の大部分の電気部品がＰＣＢの後端部よりもＰＣＢの前端部に取り付けられるように、前記ＰＣＢに取り付けられることを特徴とするＰＣＢ。
13. 請求項１０に記載のＰＣＢにおいて、前記ＰＣＢに取り付けられた前記複数の電気部品が、比較的大きな幅を有する電気部品が前記少なくとも１つの取り付け孔から遠位に取り付けられるように配置されていることを特徴とするＰＣＢ。
14. 請求項１０に記載のＰＣＢにおいて、前記ＰＣＢに取り付けられた前記複数の電気部品が、比較的小さな幅を有する電気部品が前記比較的大きな幅を有する電気部品よりも前記少なくとも１つの取り付け孔の近くに取り付けられるように配置されていることを特徴とするＰＣＢ。
15. 請求項１０に記載のＰＣＢにおいて、前記複数の電気部品のうちの有鉛集積回路（ＩＣ）部品が、前記複数の電気部品のうちのセラミック部品よりも、前記少なくとも１つの取り付け孔の近くに配置されていることを特徴とするＰＣＢ。
16. 請求項１０に記載のＰＣＢにおいて、前記ＰＣＢに取り付けられた前記複数の電気部品が、前記ＰＣＢの弾性変形に対する感度が小さい電気部品が、前記少なくとも１つの固定ポストに最も近い前記ＰＣＢの領域に置かれるように配置されていることを特徴とするＰＣＢ。
    

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