JP7433358B2 - 締結構造、スペーサ、基板ユニット及び電子装置 - Google Patents
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Description
実施の形態1.
図1は実施の形態1に係る締結構造3を含む基板ユニットの構成例を示す図である。
基板ユニットは、図1に示すように、基板1、被固定部品であるヒートシンク2,及び、締結構造3を備えている。
この基板1には、図3に示すように、貫通穴11が設けられている。この貫通穴11は、後述する固定ネジ33におけるネジ頭331の径よりも大きく構成されている。また、基板1には、図1に示すように、基板素子4が実装されている。基板素子4は、例えば、LSI(集積回路)部品である。
このヒートシンク2には、図2及び図3に示すように、取付け面(底面)に、タップ穴21が設けられている。
なお、実施の形態1に係る締結構造3では、第1のスペーサ31及び第2のスペーサ32が同一形状(略同一形状の意味を含む)且つ同一寸法(略同一寸法の意味を含む)に構成された場合、すなわち、第1のスペーサ31及び第2のスペーサ32が同一部品である場合を示している。
この第1のスペーサ31は、図4に示すように、筒部311、フランジ部312、及び、天面部313を有している。
また、筒部311には、切り欠き部315に通じ、且つ、軸心回りの方向に沿って延びた開口部316が設けられている。図4に示す第1のスペーサ31では、開口部316が、切り欠き部315に対して、軸心回りにおける左側と右側の両方に沿って延びて構成されている。すなわち、開口部316は、軸心回りにおいて、切り欠き部315よりも幅が広く構成されている。
なお、この凸部318は必須の構成ではなく、第1のスペーサ31に設けられていなくてもよい。
この第2のスペーサ32は、図5に示すように、筒部321、フランジ部322、及び、天面部323を有している。
また、天面部323は、第2のスペーサ32が第1のスペーサ31に挿入された場合に、上面が天面部313の下面に当接可能に構成されている。また、天面部323は、第2のスペーサ32に固定ネジ33が挿入された場合に、下面に固定ネジ33におけるネジ頭331の座面3311が当接可能に構成されている。
ここで、実施の形態1における第2のスペーサ32は第1のスペーサ31と同一部品である。そのため、第2のスペーサ32における凸部328は、軸心方向から見た場合に、第1のスペーサ31における切り欠き部315よりも小さく構成されていることになる。
なお、この切り欠き部325及び開口部326は必須の構成ではなく、第2のスペーサ32に設けられていなくてもよい。
例えば第1のスペーサ31及び第2のスペーサ32が同一部品である場合、図2に示すように、第1のスペーサ31及び第2のスペーサ32は、基板1の厚さ、フランジ部312の厚さ及びフランジ部322の厚さの合計寸法と、天面部313の上面3131から下面3132までの寸法とが同一(略同一の意味を含む)となるように構成されている。
また、T2は、フランジ部312の厚さを示している。
また、T3は、天面部313の厚さ(天面部313の上面3131と下面3132との間の距離)を示している。
また、T4は、凸部318の厚さを示している。
また、T5は、フランジ部312の上面と天面部313の下面3132との間の距離を示している。
また、T6は、天面部313の上面3131と凸部318との間の距離を示している。
また、T7は、リブ317の厚みを示している。
また、L2は、天面部313の上面3131の径を示している。
また、L3は、固定ネジ33を通す通し穴である貫通穴314の径を示している。
また、L4は、フランジ部312の上面の内径を示している。
また、L5は、軸心から凸部318の根元までの距離を示している。
また、L6は、軸心から凸部318の先端までの距離を示している。
また、L7は、凸部318の幅を示している。
また、L8は、切り欠き部315と凸部318との幅方向のそれぞれの隙間を示している。
また、θ1は、筒部311の傾斜角度(テーパ角度)を示している。
なお、筒部311及び筒部321は、第1のスペーサ31及び第2のスペーサ32が重ねられればよく、一定の傾斜があった方が重ねやすい場合もあるが、段差があってもよく、また、一定角度の傾斜でなくてもよい。
図2に示す固定ネジ33では、基板1とヒートシンク2との間の間隔(T1)に対し、ネジ頭331の座面3311からヒートシンク2までの長さが短く構成されている。
締結構造3による基板1及びヒートシンク2の締結では、例えば、まず、第2のスペーサ32における筒部321を、基板1の下面(ヒートシンク2とは反対側の面)側から、基板1における貫通穴11に挿入する。これにより、第2のスペーサ32における筒部321の上面側が基板1の上面から突出し、第2のスペーサ32におけるフランジ部322が基板1の下面に当接する。
そして、基板1における貫通穴11に挿入された第2のスペーサ32における筒部321に、第1のスペーサ31における筒部311を被せるように重ねる。これにより、第1のスペーサ31におけるフランジ部312が基板1の上面に当接する。その結果、第1のスペーサ31におけるフランジ部312及び第2のスペーサ32におけるフランジ部322が、基板1を挟み込む。
そして、基板1を挟み込むように重ねられた第1のスペーサ31及び第2のスペーサ32に対し、基板1の下面側から固定ネジ33を挿入する。この際、固定ネジ33は、テーパ形状に構成された筒部321の内壁によってガイドされながら挿入されていく。そして、この固定ネジ33を、ヒートシンク2におけるタップ穴21に固定する。これにより、ヒートシンク2及び固定ネジ33の座面3311により天面部313及び天面部323が挟み込まれ、第1のスペーサ31及び第2のスペーサ32がヒートシンク2に固定される。その結果、第1のスペーサ31及び第2のスペーサ32に挟み込まれた基板1が、ヒートシンク2に固定される。
これにより、実施の形態1に係る締結構造3では、図7に示すように、第1のスペーサ31及び第2のスペーサ32が重ねられた際に、凸部328を、切り欠き部315を介して、フランジ部312に干渉することなく、開口部316に挿入可能となる。そして、図8に示すように、実施の形態1に係る締結構造3では、第1のスペーサ31及び第2のスペーサ32が重ねられた後、第1のスペーサ31又は第2のスペーサ32が軸心回りの方向に回転されることで、凸部328の下面がフランジ部312の上面に対向する。これにより、第2のスペーサ32は、軸心方向における移動が規制され、第1のスペーサ31に仮固定される。このように、実施の形態1に係る締結構造3では、上記のように第1のスペーサ31及び第2のスペーサ32を仮固定することで、固定ネジ33による締結の際の作業方向を配慮せずに、組立を行うことができる。
図9では、基板素子4に、リード線41及び貫通穴42が設けられている。そして、リード線41がはんだ付け等によって基板1に取付けられることで、基板素子4が基板1に実装されている。そして、ヒートシンク2が基板素子4の上面に当接した状態で、ネジ5が、基板素子4における貫通穴42を介してヒートシンク2に固定されている。
このようにして、基板素子4に取り付けられたヒートシンク2は、基板素子4の動作による発熱を放熱する。これにより、基板ユニットは、基板素子4の機能が上記発熱により損なわれることを抑制可能となる。
これにより、実施の形態1に係る締結構造3では、フランジ部312及びフランジ部322のように広い面を有する部分で基板1が挟み込まれた状態で、基板1がヒートシンク2に強固に固定されるため、基板1に対してヒートシンク2が揺れ動くことを防止可能となる。よって、実施の形態1に係る締結構造3では、ヒートシンク2が揺れ動いて基板1に実装された基板素子4等の他の電子部品が破損する等の影響を防止可能となる。
実施の形態1に係る締結構造3では、スペーサとして、第1のスペーサ31及び第2のスペーサ32を用いた場合を示した。これに対し、実施の形態2に係る締結構造3では、スペーサとして、第1のスペーサ31及び第2のスペーサ32に加え、第3のスペーサ34を用いた場合について示す。
この第3のスペーサ34は、図11に示すように、筒部341、及び、天面部343を有している。
また、天面部343は、第3のスペーサ34が第1のスペーサ31に重ねられた場合に、下面が天面部313の上面に当接可能に構成されている。
なお、このフランジ部342、切り欠き部345、開口部346及び凸部348は必須の構成ではなく、第3のスペーサ34に設けられていなくてもよい。
これにより、実施の形態2に係る締結構造3では、基板1とヒートシンク2との間隔が異なる場合であっても、この第3のスペーサ34によって高さを調整可能となる。
この場合、天面部343は、第3のスペーサ34が他の第3のスペーサ34に重ねられた場合に、下面が当該他の第3のスペーサ34における天面部343の上面に当接する。
更に、図11に示すように、第3のスペーサ34に、切り欠き部345、開口部346及び凸部348が設けられることで、第3のスペーサ34が複数重ねられた場合に、当該第3のスペーサ34間でも仮固定が可能となる。
実施の形態1に係る締結構造3では、第1のスペーサ31に切り欠き部315及び開口部316が設けられ、第2のスペーサ32に凸部328が設けられた場合を示した。しかしながら、この切り欠き部315及び開口部316、並びに、凸部328は必須の構成ではなく、例えば図12に示すように設けられていなくてもよい。なお、図12では、第1のスペーサ31及び第2のスペーサ32が同一部品である場合を想定している。また、図12では実施の形態3における第1のスペーサ31の構成例について示しているが、第2のスペーサ32についても同様である。
実施の形態1に係る締結構造3では、第1のスペーサ31及び第2のスペーサ32が同一部品である場合を示した。しかしながら、これに限らず、第1のスペーサ31及び第2のスペーサ32は異なる部品であってもよい。以下では、図5に示す第2のスペーサ32に対して、一部の寸法を変更した場合について示す。
特に、ヒートシンク2は揺れ動いた場合、基板1から離れる方向に負荷が掛かると基板素子4への影響が出やすくなる。これに対し、これに対し、実施の形態4に係る締結構造3では、上記の負荷を広い面を有するフランジ部322で受けやすくなるため、上記の影響に対する防止効果がより大きくなる。
実施の形態1に係る締結構造3では、固定ネジ33がヒートシンク2におけるタップ穴21に固定される場合を示した。これにより、締結構造3の部品点数を少なくでき、安価に構成可能となる。しかしながら、固定ネジ33による固定方法はこれに限らない。
例えば図15に示すように、固定ネジ33は、ナット35により固定を行うように構成されていてもよい。この場合、ヒートシンク2には、上記のタップ穴21に代えて貫通穴22が設けられる。そして、図15では、固定ネジ33が、ヒートシンク2側から、貫通穴22、貫通穴314及び貫通穴324に挿入され、ナット35により固定される。なお、図15において、符号351はナット35の底面を示し、この底面が第2のスペーサ32における天面部323の下面に当接する。
実施の形態1に係る締結構造3では、被固定部品がヒートシンク2である場合を示した。しかしながら、被固定部品はヒートシンク2以外の部品でもよい。
例えば図16に示すように、被固定部品が基板6であり、締結構造3が基板1と基板6との締結を行うように構成されていてもよい。また、被固定部品としては、他にも、基板6以外の部品、又は、電子機器の壁面等が挙げられる。
ここで、ヒートシンク2は比較的に重量が大きいため、第1のスペーサ31,第2のスペーサ32及び固定ネジ33を用いた締結構造3によって、基板1に強固に取り付けられることによる効果は高い。一方で、被固定部品がヒートシンク2以外の部品であっても、第1のスペーサ31,第2のスペーサ32及び固定ネジ33を用いた締結構造3によって、基板1に強固に取り付けられることによる効果は得られる。
実施の形態3に係る締結構造3では、第1のスペーサ31にリブ317が設けられ、第2のスペーサ32にリブ327が設けられた場合を示した。しかしながら、このリブ317及びリブ327は必須の構成ではなく、例えば図17に示すように設けられていなくてもよい。なお、図17では、第1のスペーサ31及び第2のスペーサ32が同一部品である場合を想定している。図17では実施の形態3における第1のスペーサ31の構成例について示しているが、第2のスペーサ32についても同様である。
Claims (10)
- 円錐台形状に構成された筒部、当該筒部における大径部側の端面に設けられ、貫通穴を有する基板における被固定部品側の面に当接可能なフランジ部、及び、当該筒部における小径部側の端面に設けられ、貫通穴を有する天面部を有する第1のスペーサと、
円錐台形状に構成された筒部、当該筒部における大径部側の端面に設けられ、前記基板における前記被固定部品側とは反対側の面に当接可能なフランジ部、及び、当該筒部における小径部側の端面に設けられ、貫通穴を有する天面部を有する第2のスペーサと、
前記基板の貫通穴、前記第1のスペーサにおける天面部の貫通穴、及び、前記第2のスペーサにおける天面部の貫通穴に挿入され、前記基板を挟み込んで重ねられた当該第1のスペーサ及び当該第2のスペーサを前記被固定部品に固定することで、当該基板を当該被固定部品に固定する固定ネジとを備え、
前記第1のスペーサにおける天面部及び前記第2のスペーサにおける天面部は、当該第1のスペーサ及び当該第2のスペーサが前記基板を挟み込んで重ねられた際に当接する
ことを特徴とする締結構造。 - 前記固定ネジは、前記基板と前記被固定部品との間の間隔に対し、ネジ頭の座面から当該被固定部品までの長さが短く構成された
ことを特徴とする請求項1記載の締結構造。 - 前記第1のスペーサ及び前記第2のスペーサは、同一部品である
ことを特徴とする請求項1記載の締結構造。 - 前記第1のスペーサは、
前記フランジ部における内周に設けられた切り欠き部と、
前記筒部に設けられ、前記切り欠き部に通じ、且つ、軸心回りおいて当該切り欠き部よりも幅の広い開口部とを有し、
前記第2のスペーサは、
前記筒部に設けられ、前記第1のスペーサに重ねられた際に、前記切り欠き部を介して前記開口部に挿入可能な凸部を有する
ことを特徴とする請求項1記載の締結構造。 - 円錐台形状に構成された筒部、及び、当該筒部における小径部側の端面に設けられ、貫通穴を有する天面部を有する1つ以上の第3のスペーサを備え、
前記固定ネジは、前記基板の穴を介して前記基板を挟み込んで重ねられた前記第1のスペーサ及び前記第2のスペーサ、並びに、当該第1のスペーサに重ねられた前記第3のスペーサを、前記被固定部品に固定し、
前記第3のスペーサにおける天面部は、前記第1のスペーサに重ねられた際に、当該第1のスペーサにおける天面部又は他の前記第3のスペーサにおける天面部に当接する
ことを特徴とする請求項1記載の締結構造。 - 前記固定ネジは、前記基板側又は前記被固定部品側から挿入して締結可能である
ことを特徴とする請求項1記載の締結構造。 - 円錐台形状に構成された筒部と、
前記筒部における大径部側の端面に設けられ、貫通穴を有する基板における一方の面に当接可能なフランジ部と、
前記筒部における小径部側の端面に設けられ、貫通穴を有する天面部とを備えたスペーサにおいて、
2つの前記スペーサにおける前記天面部は、当該2つのスペーサが前記基板を挟み込んで重ねられた際に当接する
ことを特徴とするスペーサ。 - 基板と、
被固定部品と、
請求項1記載の締結構造と
を備えた基板ユニット。 - 前記被固定部品はヒートシンクである
ことを特徴とする請求項8記載の基板ユニット。 - 基板、被固定部品、及び、請求項1記載の締結構造を有する基板ユニット
を備えた電子装置。
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