WO2006087771A1

WO2006087771A1 - バネ加圧ユニットおよび嵌合ワッシャ

Info

Publication number: WO2006087771A1
Application number: PCT/JP2005/002278
Authority: WO
Inventors: Hisao Anzai
Original assignee: Fujitsu Limited
Priority date: 2005-02-15
Filing date: 2005-02-15
Publication date: 2006-08-24
Also published as: JP4669507B2; US7717412B2; JPWO2006087771A1; US20080038082A1

Abstract

　本発明は、軸７１を有するネジ部材７１ａ，７１ｂでネジ止めすることによりネジ部材を柱のように立設しその軸７１のまわりのスプリング８０で部材を押圧するように構成したバネ加圧ユニット１１０、およびバネ加圧ユニットに用いるのに好適な、内ワッシャ９１と外ワッシャ９２とからなる嵌合ワッシャ９０に関し、互いに螺合する雌雄のネジの各一方がそれぞれに形成され締結完了時に所定長の軸７１が形成される一対のネジ部材７１ａ，７１ｂと、軸７１を巻回する状態に配置されるスプリング８０と、そのスプリング８０の一端に配置され一対のネジ部材の締結後にスプリング側に押されてそのスプリングを圧縮させる押圧部材９２と、押圧部材９２を、押圧部材９２がスプリング８０を圧縮させた状態に支持する支持部材９１とを備えた。

Description

バネ加圧ユニットおよび嵌合ヮッシャ

技術分野

[0001] 本発明は、所定長の軸を有するネジ部材でネジ止めすることによりネジ部材を柱のように立設しその軸のまわりにスプリングを配置してぉ、てそのスプリングで部材を押圧するように構成したパネ加圧ユニット、およびパネ加圧ユニットに用いるのに好適な嵌合ヮッシャに関する。

背景技術

[0002] 従来より、軸を有するネジ部材を柱のように立設しその軸まわりのスプリングで部材を押圧するように構成したパネ加圧ユニットが用いられて、る。

[0003] 図 1は、そのようなパネ加圧ユニットの一例を備えたパッケージユニットの概略図である。

[0004] このパッケージユニット 100は、システム基板 10上に、ハンダボール 20の溶解、固着により半導体パッケージ 30が搭載され、その半導体パッケージ 30上に熱接合材 4 0を介在させて冷却ユニット 50が配置された構造を有して、る。冷却ユニット 50は、基体 51とその基体 51上に立設した多数のフィン 52から構成されており、基体 51には柱状の雌ネジ部材 61が貫通する貫通孔 511が設けられてヽる。またシステム基板 10上には雄ネジ部材 62が立設している。雌ネジ部材 61は、その軸よりも太径の頭部 611を有し、その雌ネジ部材 61の軸でコイルスプリング 63を貫通し、さらにその雌ネジ部材 61の軸が冷却ユニット 50の基体 51の貫通孔 511を貫通し、コイルスプリング 63を雌ネジ部材 61の頭部 611と冷却ユニット 50の基体 51との間に挟んで雄ネジ部材 62と螺合により締結された状態にあり、コイルスプリング 63は、この螺合の間に、頭部 611と基体 51との間で収縮し、冷却ユニット 50がコイルスプリング 63によりシステム基板 10側に押圧され、冷却ユニット 50が熱接合部材 40を介在させて半導体パッケージ 30に密着し、半導体パッケージ 30の発熱が効率的に放熱される。

[0005] ここで、雄ネジ部材 62の高さ、雌ネジ部材 61の長さ、コイルスプリング 63の長さやパネ定数等はあら力じめ決められた値を有しており、冷却ユニット 50は、コイルスプリング 63により、あら力じめ決められた一定の押圧力で押圧されるようになつている。

[0006] この図 1に示す例では、雌ネジ部材 61と雄ネジ部材 62と、コイルスプリング 63とにより、パネ加圧ユニットの従来例が構成されている。

[0007] ここで、冷却ユニット 50を上に載せて雌ネジ部材 61を雄ネジ部材 62に螺合させると、その螺合の途中でコイルスプリング 63が徐々に収縮して冷却ユニット 50を押圧することになる。

[0008] このため、雌ネジ部材 61と雄ネジ部材 62のネジ山がコイルスプリング 63が伸びようとする方向に強い力を受けながら螺合することになり、それらのネジ山が削れて金属粉が発生する。また螺合のために雌ネジ部材 61を回すとコイルスプリング 63も一緒に回わり、コイルスプリング 63の、冷却ユニット 50の基体 51側の端がその基体 51を削り、ここでも金属粉が発生する。これらの金属粉は、システム基板 10上の他の回路部品や配線をショートさせるという事故の原因となる。

[0009] また、この雌ネジ部材 61を雄ネジ部材 62に螺合させる作業を人手で行なう場合、雌ネジ部材 61をコイルスプリング 63の収縮に伴う反力に杭して回わす必要があるため、その作業者の腕に負担力 Sかかるという問題もある。

[0010] ここで特許文献 1には、カムの回転によりバルブを直接押し下げて開弁させるようにしたダイレクト型動弁装置に関し、コイルスプリングを圧縮させる部材とその部材を押すカムが開示されているが、上記の課題の認識はなぐその解決手段も示されていない。

特許文献 1：特開平 11—148321号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0011] 本発明は、上記事情に鑑み、上記の問題を解決したパネ加圧ユニットおよびそのパネ加圧ユニットに用いられる嵌合ヮッシャを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0012] 上記目的を達成する本発明のパネ加圧ユニットは、

互いに螺合する雌雄のネジの各一方がそれぞれに形成され締結完了時に所定長の軸が形成される一対のネジ部材と、上記軸を卷回した状態に配置されるスプリングと、

上記スプリングの一端に配置され上記一対のネジ部材の締結後に上記スプリング側に押されてそのスプリングを圧縮させる押圧部材と、

上記押圧部材を、その押圧部材カスプリングを圧縮させた状態に支持する支持部材とを備えたことを特徴とする。

[0013] 本発明のパネ加圧ユニットの場合、押圧部材がネジ部材の締結後にスプリングを圧縮させるものであるため、ネジ部材を締結 (螺合)させている途中では、ネジ山などに強い力をかけずに済み、金属粉の発生が防止され、その金属粉の発生による事故も防止される。

[0014] ここで、上記本発明のパネ加圧ユニットにお、て、径を減じる方向に弾性変形する内ヮッシャと、その内ヮッシャが径を減じる方向に弾性変形した状態で嵌入する開口を有する外ヮッシャとからなる嵌合ヮッシャが上記スプリングの一端に配置され、上記一対のネジ部材の締結後に外ヮッシャがスプリング側に押されてそのスプリングを圧縮させることにより外ヮッシャが上記押圧部材として作用し、外ヮッシャがスプリング側に押された結果内ヮッシャが外ヮッシャの開口力外れて径を広げ外ヮッシャをスプリングを圧縮させた状態に支持することにより内ヮッシャが上記支持部材として作用するものであることが好ましい。この場合に、上記一対のネジ部材のうちの一方力嵌合ヮッシャが配置される部分に、径が縮小した嵌合ヮッシャ配置部を有することが好ましい。

[0015] あるいは、上記本発明のパネ加圧ユニットにおいて、上記スプリングの一端にキー穴付きのヮッシャが配置されるとともに、上記一対のネジ部材のうちの一方がそのヮッシャに隣接して上記軸よりも太径の頭部であってキー穴に嵌入する突部が形成された頭部を有し、上記一対のネジ部材の締結後にヮッシャがスプリング側に押されキー穴への突部の嵌入力解放されて上記軸の回りに回されることにより、上記ヮッシャが押圧部材として作用するとともに上記突部が支持部材として作用するものであることも好ましい形態である。

[0016] さらに、上記本発明のパネ加圧ユニットにおいて、上記押圧部材に隣接した位置に上記一対のネジ部材のうちの一方に回動自在に軸支され上記一対のネジ部材の締結後に回動されて押圧部材を押しその押圧部材を押した状態で安定する、上記支持部材として作用するレバー部材を備えた形態も好ましい形態である。

[0017] また、上記目的を達成する本発明の嵌合ヮッシャは、径を減じる方向に弾性変形する内ヮッシャと、その内ヮッシャが径を減じる方向に弾性変形した状態で嵌入する開口を有する外ヮッシャとを備えたことを特徴とする。

[0018] この嵌合ヮッシャにおいては、内ヮッシャ力外ヮッシャから外れた状態において、厚み方向に、その外ヮッシャの開口径よりも細径力その開口径よりも太径に至るテーパ状の外径を有するものであることが好まし、。

発明の効果

[0019] 本発明によれば、金属粉の発生が防止され、また作業性も向上する。

図面の簡単な説明

[0020] [図 1]従来のパネ加圧ユニットを備えたパッケージユニットの概略図である。

[図 2]本発明の第 1実施形態としてのパネ加圧ユニットの概念図である。

[図 3]嵌合ヮッシャの構造を示す図である。

[図 4]嵌合ヮッシャの変形例を示す図である。

[図 5]—対のネジ部材のうちの一方のネジ部材の変形例を示す図である。

[図 6]—対のネジ部材のうちの一方のネジ部材の、もう 1つの変形例を示す図である。

[図 7]本発明の第 2の実施形態のパネ加圧ユニットの概念図である。

[図 8]図 7に示すパネ加圧ユニットに用いられているヮッシャを示す図である。

[図 9]図 7に示すパネ加圧ユニットを構成する軸の頭部の下面を示す図である。

[図 10]本発明の第 3の実施形態のパネ加圧ユニットの概念図である。

発明を実施するための最良の形態

[0021] 以下、本発明の実施の形態について説明する。

[0022] 図 2は、本発明の第 1実施形態としてのパネ加圧ユニットの概念図である。

[0023] この図 2に示すパネ加圧ユニット 110は、例えば図 1に示す雌ネジ部材 61と雄ネジ部材 62のような一対のネジ部材 71a, 71bの締結 (螺合）が完了した後の状態を示したものであり、一対のネジ部材 71a, 71bの締結により形成された軸 71と、その軸 71 を卷回する状態に配置されたコイルスプリング 80と、そのコイルスプリング 80の一端に配置された嵌合ヮッシャ 90が示されている。この嵌合ヮッシャ 90は、コイルスプリング 80と太径の頭部 72とに挟まれている。また、コイルスプリング 80は、頭部 72基台 8 2とに挟まれている。

[0024] 図 3は、嵌合ヮッシャの構造を示す図である。

[0025] この嵌合ヮッシャ 90は、図 3 (A)に示す形状の内ヮッシャ 91と、図 3 (B)に示す形状の外ヮッシャ 92とから構成されて!、る。

[0026] 図 3 (A)に示すように、内ヮッシャ 91は、円環の一部を欠いて切欠部 91aが形成された形状を有し、矢印 C C方向、すなわちその切欠部 91aを狭めて円環の径を減じる方向に弾性変形させ、その状態で、図 3 (B)に示す円環形状の外ヮッシャ 92の開口 92aに嵌め込む。

[0027] 図 3 (C)は嵌合ヮッシャ 90を示しており、外ヮッシャ 92の開口 92aに、内ヮッシャ 91 が弾性変形したまま嵌入した状態となって、る。

[0028] 図 2に戻って説明を続ける。

[0029] 02 (A)は、一対のネジ部材 71a, 71bの締結が完了した直後の状態を示しており、この状態から、例えば図示しない治具等を用いて、内ヮッシャ 91を残したまま、外ヮッシャ 92を、矢印 A— A方向、すなわち、コイルスプリング 80側に押す。すると、図 2 ( B)に示すように、内ヮッシャ 91が外ヮッシャ 92の開口 92a (図 3 (B)参照）から外れて外側（矢印 B— B方向）に径を広げ、外ヮッシャ 92が内ヮッシャ 91に当たって元の位置に戻れなくなり、外ヮッシャ 92がコイルスプリング 80を押した状態のままとなる。

[0030] 従って、パネ加圧ユニット 110を（軸 71の長さ、コイルスプリング 80の長さ嵌合ヮッシャ 90の厚さやコイルスプリング 80のパネ定数等を設計、製造時に調節した上で）図 1に示すパッケージュ-ット 100に適用すると、締結作業中はコイルスプリングを圧縮させずに螺合させることができるため金属粉の発生や作業者への悪影響が低減され、嵌合作業終了後に所定の押圧力を発生させることができる。

[0031] ここで、図 1に示すパッケージユニット 100の場合、典型的には 4隅がネジ止めされており、図 1に示す従来技術の場合はネジ止め作業中にコイルスプリング 63の収縮による押圧が生じるためその 4隅にあるネジ部材を何回にも分けて少しずつ均等に縮めていく必要があり，作業性が悪い。 [0032] これに対し、図 2に示すパネ加圧ユニット 110を採用すると、ネジ部材の締結時にはコイルスプリング 80による押圧力は生じないため 4隅のネジ部材を 1つずつ順番に最後まで締めることができ、その後治具等を用いて、対角の 2つ、あるいは 4隅の 4つの嵌合ヮッシャ 90の外ヮッシャ 92を押し下げればよぐ作業性が大きく向上する。

[0033] 図 4は、嵌合ヮッシャの変形例を示す図である。

[0034] ここに示す嵌合ヮッシャ 90'を構成する内ヮッシャ 91 'の外径はテーパ状に形成されている。

[0035] ここでは、内ヮッシャ 91 'は外ヮッシャ 92の開口 92aに配置された状態が示されているが、内ヮッシャ 91 'まだ、その内ヮッシャ 91 'の外径を減じる方向に圧縮される前の状態にある。すなわち、この内ヮッシャ 91 'の外径は、外ヮッシャ 92の開口 92aの径よりも細径カもその開口 92aの径よりも太径に至るテーパ状となっている。図 3に示す構造の嵌合ヮッシャ 90の場合、図 2 (B)に示すようにして使用した後、例えば図 1 に示すパッケージュ-ット 100にお!/、て半導体パッケージ 30を交換する必要を生じた場合など、何らかの理由でネジ部材の締結をー且取り外すと、内ヮッシャ 91が外ヮッシャ 92から外れていて内ヮッシャ 91を外ヮッシャ 92に再度嵌合させるのは大変であるため再利用が難しく、結局 1回限りの使!、捨てとなる。

[0036] これに対し、図 4に示す構造の嵌合ヮッシャ 90'の場合、内ヮッシャ 91 'が外ヮッシャ 92から外れて、ても容易に再嵌合させることができ、再利用が可能となる。

[0037] 図 5は、一対のネジ部材のうちの一方のネジ部材の変形例を示す図である。

[0038] この図 5は、図 1に示す雌ネジ部材 61の変形例に相当するものであり、軸 71に嵌合ヮッシャ 90を嵌めた状態で、その軸 71が例えば榭脂製の筒 83が圧入されており、その結果、嵌合ヮッシャ 90が配置された部分に、径が縮小した嵌合ヮッシャ配置部 7 3が形成されている。コイルスプリングはその筒 83をの回わりに配置される。

[0039] この筒 83の外径は、嵌合ヮッシャ 90のうちの内ヮッシャ 91の内径よりも太ぐ外ヮッシャ 92の開口径よりも細くなつている。

[0040] このような、細径の嵌合ヮッシャ配置部 72を形成したことにより、 1つにはこのネジ部材をもう一方のネジ部材に締結する作業を行なう際に嵌合ヮッシャ 90がこのネジ部材カも抜け落ちるのが防止されて作業性が向上し、さらに、図 2 (A)に示すように外ヮッシャ 92を押し下げたときに内ヮッシャ 91が筒 83にぶつかってその位置に自動的にとどまり、この点でも作業性が向上する。

[0041] 図 6は、一対のネジ部材のうちの一方のネジ部材（図 1に示す雌ネジ部材 61に相当するネジ部材)の、もう 1つの変形例を示す図である。

[0042] この図 6に示すネジ部材は、そのネジ部材自体の、図 5に示すネジ部材の軸がに圧入された筒 83に相当する部分が、その筒 83に相当する分だけ太径となっている。このため、このネジ部材を用いた場合も、図 5に示すネジ部材と同一の作用が期待できる。

[0043] 尚、この図 6に示す構造において細径となっている嵌合ヮッシャ配置部 73に嵌合ヮッシャ 90を配置するには、例えば内ヮッシャ 91の内径を弹性的に押し広げてその内ヮッシャ 91のみ先に嵌合ヮッシャ配置部 73に配置し、その後、治具を用いて、内ヮッシャ 91の径を縮小する方向に押しながら外ヮッシャ 92を嵌合ヮッシャ配置部 73に配置すればよい。

[0044] 図 7は、本発明の第 2実施形態のパネ加圧ユニットの概念図である。

[0045] ここでは、図 2に示す第 1実施形態のパネ加圧ユニット 100の要素と同一の要素には同一の符号を付して示し相違点について説明する。

[0046] この図 7に示すパネ加圧ユニット 120には、コイルスプリング 80の一端に、キー穴 9

3b付きヮッシャ 93が配置されており、そのキー穴 93bには、頭部 72'の下部に形成された突部 72aが嵌入して、る。

[0047] 図 8は、図 7に示すパネ加圧ユニットに用いられているヮッシャ、図 9は、図 7に示すパネ加圧ユニットの頭部の下面を示す図である。

[0048] 図 8に示すヮッシャ 93には、図 7に示す軸 71が貫通する円形の開口 93aと、その開口 93aにつながるキー穴 93bが形成されており、図 7 (A)に示す状態では、キー穴 9

3bに、図 9に示す頭部 72'の下面に設けられた突部 72aが嵌入している。

[0049] 図 7に戻って説明を続ける。

[0050] 07 (A)は、一対のネジ部材の締結が完了した直後の状態を示しており、この状態から、例えば図示しない治具等を用いて、ヮッシャ 93を、矢印 A— A方向、すなわち、コイルスプリング 80側に押してキー穴 93b (図 8参照）と頭部 72'の突部 72aとの嵌合を外し、さらにこのヮッシャ 93を 90° 回転させる。すると、図 7 (B)に示すように、ヮッシャ 93が頭部 72'の突部 72aに当接して元の位置に戻れなくなり、ヮッシャ 93がコィルスプリング 80を押し縮めたままの状態となる。

[0051] したがって、図 2に示すパネ加圧ユニット 110の場合と同様、この図 7に示す構造のノネカロ圧ユニット 120を、（軸 71の長さ、コイルスプリング 80の長さ、その他のパラメータを設計、製造時に調節した上で図 1に示すパッケージュ-ット 100に適用すると、締結作業中はコイルスプリングを圧縮させずに螺合させることができるため金属粉の発生や作業者への悪影響が低減され、また作業性も向上する。

[0052] 尚、ここでは、図 8に示すように、ヮッシャ 93のキー穴 93bに対し 90° 回転した位置には何も設けられていないが、その位置にキー穴 93bから外れた頭部 72'の突部 72 aが軽く入り込む溝を形成し、ヮッシャ 93がその位置力も容易には回転しないようにしてもよい。

[0053] 図 10は、本発明の第 3実施形態のパネ加圧ユニットの概念図である。

[0054] ここでも、図 2に示す第 1実施形態のパネ加圧ユニット 110の要素と同一の要素には同一の符号を付して示し、相違点について説明する。

[0055] この図 10に示すパネ加圧ユニット 130には、コイルスプリング 80の一端に押圧部材 94が配置されており、その押圧部材 94の上には、軸 71に軸支されたレバー部材 95 が配置されている。ここで、押圧部材 94には軸 71が貫通する開口が形成されており、レバー部材 95は、図 10 (A)に示す姿勢と図 10 (B)に示す姿勢との間で回動自在となっている。ただし、このレバー部材 95は、図 10 (B)に示す姿勢で安定し、特に力を加えない限り、図 10 (B)に示す姿勢から図 10 (A)に示す姿勢に向けて回動しない形状となっている。

[0056] 図 10 (A)は、一対のネジ部材 71a, 71bの締結が終了した直後の状態を示しており、この状態力もレバー部材 95を矢印 D方向に回わすと押圧部材 94が矢印 E方向に移動しコイルスプリング 80を押して収縮させ、図 10 (B)に示す姿勢で安定する。

[0057] この図 10に示す構成によっても、図 2,図 7に示す第 1、第 2実施形態と同じ作用が期待できる。

Claims

請求の範囲

[1] 互いに螺合する雌雄のネジの各一方がそれぞれに形成され締結完了時に所定長の軸が形成される一対のネジ部材と、

前記軸を卷回した状態に配置されるスプリングと、

前記スプリングの一端に配置され前記一対のネジ部材の締結後に該スプリング側に押されて該スプリングを圧縮させる押圧部材と、

前記押圧部材を、該押圧部材が前記スプリングを圧縮させた状態に支持する支持部材とを備えたことを特徴とするパネ加圧ユニット。

[2] 径を減じる方向に弾性変形する内ヮッシャと、該内ヮッシャが径を減じる方向に弹性変形した状態で嵌入する開口を有する外ヮッシャとからなる嵌合ヮッシャが前記スプリングの一端に配置され、前記一対のネジ部材の締結後に該外ヮッシャが該スプリング側に押されて該スプリングを圧縮させることにより該外ヮッシャが前記押圧部材として作用し、該外ヮッシャが該スプリング側に押された結果該内ヮッシャが該外ヮッシャの開口力外れて径を広げ該外ヮッシャを該スプリングを圧縮させた状態に支持することにより該内ヮッシャが前記支持部材として作用するものであることを特徴とする請求項 1記載のパネ加圧ユニット。

[3] 前記一対のネジ部材のうちの一方力前記嵌合ヮッシャが配置される部分に、径が縮小した嵌合ヮッシャ配置部を有することを特徴とする請求項 2記載のパネ加圧ュ- ッ卜。

[4] 前記スプリングの一端にキー穴付きのヮッシャが配置されるとともに、前記一対のネジ部材のうちの一方が該ヮッシャに隣接して前記軸よりも太径の頭部であって該キー穴に嵌入する突部を有する頭部を有し、前記一対のネジ部材の締結後に前記ヮッシャが該スプリング側に押され該キ一穴への該突部の嵌入力解放されて前記軸の回りに回されることにより、該ヮッシャが前記押圧部材として作用するとともに前記突部が前記支持部材として作用するものであることを特徴とする請求項 1記載のパネ加圧ユニット。

[5] 前記押圧部材に隣接した位置に前記一対のネジ部材のうちの一方に回動自在に軸支され前記一対のネジ部材の締結後に回動されて前記押圧部材を押し該押圧部材を押した状態で安定する、前記支持部材として作用するレバー部材を備えたことを特徴とする請求項 1記載のパネ加圧ユニット。

[6] 径を減じる方向に弾性変形する内ヮッシャと、

前記内ヮッシャが径を減じる方向に弾性変形した状態で嵌入する開口を有する外ヮッシャとを備えたことを特徴とする嵌合ヮッシャ。

[7] 前記内ヮッシャ力前記外ヮッシャ力外れた状態において、厚み方向に、該外ヮッシャの開口径よりも細径力該開口径よりも太径に至るテーパ状の外径を有するものであることを特徴とする請求項 6記載の嵌合ヮッシャ。