JP5196587B2 - プリント配線基板用緩衝装置 - Google Patents

Description

本発明はプリント配線基板用緩衝装置、特に、ロケットや人工衛星等に搭載される機器に好適なプリント配線基板用緩衝装置に関する。

ロケットや人工衛星等に搭載される機器（搭載機器）において高速化と高機能化が進んでいる。高速化が進むにつれて集積回路等の発生熱量が増加するが、主に熱伝導で放熱を行っているロケットや人工衛星等の搭載機器においては、集積回路等を実装しているプリント基板の放熱経路の確保が重要な課題となっている。

また、高機能化により機器内に多様な機能が組み込まれているが、搭載機器は質量に厳しい制約を受けるため、高機能化に伴う搭載機器の大幅な形状拡大は抑え、搭載機器内に実装されるプリント基板内に多くの機能を持たせることが重要になる。

このため、プリント基板上に実装される電子部品の種類および数が増加するが、幾つかの機能を集約した電気部品の多様化などが進行する中、リレー、スイッチ、水晶発振器等プリント基板上に集約させることが困難な電気部品が存在する。これらの電気部品は耐衝撃性が低いのも拘わらずロケットや人工衛星等の厳しい衝撃条件下に晒される。

このような衝撃による電気部品の破損や異常を回避するため、リレー等の耐衝撃性の低い部品専用のプリント配線基板を用意し、プリント配線基板の両側に衝撃を吸収するゴム等のダンパーで挟み込むようにした緩衝支持構造が知られている（特許文献１）。この構造ではプリント配線基板上で発生した熱はダンパーを介して放熱されると思われる。

また、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）に対するものであるが、ダンパー部が金属薄板を波状に成型したバネ部とそのバネの凹部に配設された緩衝部材から構成された緩衝装置が公知である（特許文献２）。ここでは、金属薄板を緩衝材として使用しているため放熱性は優れているが、緩衝と放熱とを金属薄板を成型したバネ部で行っており、放熱性の向上を図るためバネ部の板厚を厚くしようとすると緩衝性が低下し、また、緩衝性の向上を図るためにバネ部の板厚を薄くしようとすると放熱性が低下する。

特開平9−89045号公報 特開2004−334959号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、ダンパーの熱伝導率が悪いため放熱性が優れず、高速化による高発熱部品と同一プリント基板上に集約することは望むべくもない。

また、特許文献２に記載の技術では、緩衝性と放熱性が相反する構造となっているので、放熱性を向上させるためにはダンパー部と発熱体間の接触面積を拡大して放熱を確保するしか方法ないが、ＨＤＤの構造上困難である。

本発明は、プリント配線基板と放熱板の間に、ダンパーと２つの放熱部材を同心状に密着して組み立て、緩衝と放熱の機能を阻害することなく使い分けることを最も主要な特徴とする。

本発明のプリント配線基板用緩衝装置は、プリント配線基板と放熱板の間に、ダンパーと、ダンパーを上下に挟み込む熱伝導率が高い２つダンパー固定用金具を同心状に組み立て、ダンパー固定用金具の重なっている箇所に放熱性に優れたフィラー材を充填することにより、コンパクトな構造でプリント配線基板の衝撃を緩衝すると共に、プリント配線基板の発熱を効率良く放熱することができるという利点がる。

本発明のプリント配線基板用緩衝装置の一実施例の斜視分解図である。 図１に示したプリント配線基板用緩衝装置の断面詳細図である。 図２の部分拡大図である。 ダンパー固定金具３の詳細斜視図である。

図１〜図４は本発明のプリント配線基板用緩衝装置の実施例１を示す。図１は組み立て時の斜視分解図、図２は組立後の断面詳細図、図３は図２の部分拡大図、図４はダンパー固定金具の詳細斜視図を上下逆に示す。

プリント配線基板６は、ロケットや人工衛星等に搭載され、厳しい衝撃条件下に晒される。また、高速・高集積の電子部品や電気部品を実装して多量の熱を発生する。従って、このプリント配線基板用緩衝装置は、プリント配線基板６に対する緩衝装置であると共に、プリント配線基板６の発熱を放熱板９へ放熱する装置でもある。

プリント配線基板６の上下には、円筒型のダンパー２，４が配されて、プリント配線基板６への衝撃を緩衝する。ダンパー２，４はウレタンコ゛ム等の弾性があり緩衝性のある材質でできている。放熱側（下側）のダンパー４は、金属製のダンパー固定金具３，５で挟まれる。ダンパー固定金具３は、プリント配線基板６の放熱側に接着剤８にて加圧接着される。接着剤８は構造的もしくは熱的に接合する。

図１に示すように、ダンパー２，プリント配線基板６，ダンパー固定金具３，ダンパー４およびダンパー固定金具５は、ネシ゛１にて放熱板９に共締めされる。即ち、ダンパー２，ダンパー固定金具３，ダンパー４およびダンパー固定金具５は、プリント配線基板６を挟んで、同心状に組み立てられる。

ダンパー固定金具３および５は、円盤の中央に円筒形に突起加工され、その中空をネシ゛１が通る構造となっている。円盤の外周に沿って、ダンパー４の厚さより0.1mm程度広い溝が設けられ、図２に示すように、ダンパー４がその溝に嵌る構造になっている。また、ダンパー固定金具３，５の円筒部分がダンパー４の内側にて向き合って入れ違う構造となっている。ダンパー固定金具３，５はアルミニウム等の熱伝導性の良い金属材料にてできている。なお、ダンパー固定金具３，５に設けられた突起形状は円筒形に限らず、多角形、四角形等の断面形状の構造でもよい。

図２に示すように、ダンパー固定金具３と５が重なった箇所のクリアランスT1およびT2は、ダンパー４が上下に緩衝挙動の際にダンパー固定金具３と５が接触せず、尚且つ放熱面積が十分確保される程度とされる。

図４に示すように、ダンパー固定金具３の中央部の円筒部は、４等分に分割されて外側に広がるように１回の曲げ形状のバネ性を有する構造になっている。一方、ダンパー固定金具５の円筒形内壁側の箇所は平らに加工されている。但し、曲げの回数や円筒形の分割数および平ら加工面の面積は放熱性および緩衝性を考慮し、曲げ回数や分割数および平ら加工部の面積を増減させてもよい。

ダンパー固定金具３の４分割部分の隙間には放熱性の優れたフィラー材７を充填する。フィラー材７は粘性があり、硬化しない材質でできている。その外側に図３に拡大表示するように、ダンパー４を挟むようにダンパー固定金具５を取付ける。従って、ダンパ−固定金具３，５間にフィラー材７が充填されるようになる。

ダンパー固定金具５の円筒形の内径T3と、ダンパー固定金具３のバネ性部の直径T4は、T3-T4=0.1〜0.2とされ、ダンパー固定金具３のバネ性部がダンパー固定金具５の円筒形の内壁に対して全周直接接触していない状態にする。ダンパー固定金具３，５間に充填されるフィラー材７の厚さをコントロールし、およびダンパー固定金具３と５が接触することによるダンパー４の挙動の抑制を防ぐ構造とするのである。

また、ダンパー固定金具３の円筒形部分にバネ性部を設けることにより、熱伝導効果を上げるためのフィラー材７の薄い部分によるダンパー４の緩衝性能の低下を補う効果を有している。

以上のように構成される本プリント配線基板用緩衝装置において、プリント配線基板６が上下に衝撃を受けても、プリント配線基板６と放熱板９の間に介在するダンパー４が、一体的に組み立てられたダンパー固定金具３，５を介しクッションとなって緩衝する。このとき、上述のように、ダンパー固定金具３と５の接触およびフィラー材７によるダンパー４の挙動の抑制を防ぐ。

プリント配線基板６で発生する熱は、プリント配線基板６から接着剤８にて加圧接着されるダンパー固定金具３へ、ダンパー固定金具３からフィラー材７を経て重なり合うダンパー固定金具５へ、ダンパー固定金具５から圧着される放熱板９へ発散される。そして、ダンパー４とダンパー固定金具３とダンパー固定金具５は、同心状に組み立てられるため、多くのスペースをとることなく、効率的な放熱が可能であってロケットや人工衛星等に好適である。このとき、ダンパー固定金具３のバネ性部が緩衝性能の低下を阻止する。

１ ネジ
２ ダンパー
３ ダンパー固定金具
４ ダンパー
５ ダンパー固定金具
６ プリント配線基板
７ フィラー材
８ 接着剤
９ 放熱板

Claims (4)

1. プリント配線基板と該プリント配線基板の発熱を放熱する放熱板の間に、前記プリント配線基板の衝撃を緩衝するダンパーと、該ダンパーを上下から挟むように固定する２つの放熱部材とを同心状に密着して組み立て、前記緩衝と前記放熱の各機能を相互に阻害しないことを特徴とするプリント配線基板用緩衝装置。
2. プリント配線基板と該プリント配線基板の発熱を放熱する放熱板の間に、前記プリント配線基板の衝撃を緩衝するダンパーと、該ダンパーを上下から挟むように固定する２つのダンパー固定金具が前記プリント配線基板を挟んでネシ゛により前記放熱板に同心状に共締めされ、
   前記ダンパーは弾性があり緩衝性のある材質であり、
   前記２つのダンパー固定金具は熱伝導性の良い金属であって、前記ダンパーの緩衝を阻害しないように前記ダンパーの内側にて向き合って入れ違う構造となっており、
   前記ダンパー固定金具の内の１つは前記プリント配線基板の放熱側に接着剤にて加圧接着され、
   前記ダンパー固定金具の内の他は前記放熱板に圧着されていることを特徴とするプリント配線基板用緩衝装置。
3. 前記ダンパー固定金具は中央部に突起形状が加工されて前記ダンパーの内側にて重なり、この重なる箇所に放熱性の高いフィラー材が充填されていることを特徴とする請求項１または２に記載のプリント配線基板用緩衝装置。
4. 前記重なる箇所の内で内側のダンパー固定金具の表面は、内側のダンパー固定金具の表面に向けて広がるように曲げ加工がされバネ性を有した構造であることを特徴とする請求項３に記載のプリント配線基板用緩衝装置。

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