(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023157440
(43)【公開日】2023-10-26
(54)【発明の名称】締結構造、スペーサ、基板ユニット及び電子装置
(51)【国際特許分類】
H05K 7/12 20060101AFI20231019BHJP
F16B 5/02 20060101ALI20231019BHJP
【FI】
H05K7/12 D
F16B5/02 Y
【審査請求】有
【請求項の数】10
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022067369
(22)【出願日】2022-04-15
(71)【出願人】
【識別番号】591036457
【氏名又は名称】三菱電機エンジニアリング株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110003166
【氏名又は名称】弁理士法人山王内外特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】中島 成巳
(72)【発明者】
【氏名】狩野 天広
(72)【発明者】
【氏名】桑原 敬史
【テーマコード(参考)】
3J001
4E353
【Fターム(参考)】
3J001FA03
3J001GB01
3J001HA02
3J001JA03
3J001JA10
3J001KB06
4E353AA15
4E353AA16
4E353AA30
4E353BB05
4E353BB20
4E353CC02
4E353CC12
4E353CC32
4E353DD08
4E353DR08
4E353DR23
4E353DR24
4E353DR27
4E353DR32
4E353DR34
4E353DR49
4E353EE03
4E353GG10
4E353GG16
(57)【要約】 (修正有)
【課題】基板と被固定部品をより強固に締結する。
【解決手段】ヒートシンク2を基板1に締結する締結構造3は、円錐台形状の筒部311、筒部311の大径部側の端面に設けられ基板1の被固定部品側の面に当接可能なフランジ部312及び筒部311の小径部側の端面に設けられ貫通穴を有する天面部313を有する第1のスペーサ31と、円錐台形状の筒部321、筒部321の大径部側の端面に設けられ基板1の被固定部品側とは反対側の面に当接可能なフランジ部322及び筒部321の小径部側の端面に設けられ貫通穴を有する天面部323を有する第2のスペーサ32と、貫通穴に挿入され、基板1を挟み込んで重ねられた第1のスペーサ31及び第2のスペーサ32をヒートシンク2に固定する固定ネジ33と、を備える。天面部313及び天面部323は、第1のスペーサ31及び第2のスペーサ32が基板1を挟み込んで重ねられた際に当接する。
【選択図】
図2
【特許請求の範囲】
【請求項1】
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。
【請求項2】
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。
【請求項3】
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。
【請求項4】
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。
【請求項5】
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。
【請求項6】
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。
【請求項7】
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
備えたスペーサ。
【請求項8】
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。
【請求項9】
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。
【請求項10】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、基板と被固定部品とを締結する締結構造、スペーサ、基板ユニット及び電子装置に関する。
【背景技術】
【0002】
基板とヒートシンクのような被固定部品とを締結する一般的な締結構造では、1つのスペーサを用いて、基板と被固定部品との締結を行っている(例えば特許文献1参照)。なお、このようなスペーサは、バネ部を有している。そして、この締結構造では、基板と被固定部品との締結において、スペーサにおけるバネ部の反力を利用して上下方向における移動の規制を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記のように、従来の締結構造では、スペーサにおけるバネ部の反力を利用して上下方向における移動の規制を行うことで、基板と被固定部品との締結を行っている。しかしながら、この場合、例えば、締結構造により締結された基板及び被固定部品の輸送において、バネ部の反力以上の負荷が掛った場合、基板又は被固定部品が上下左右方向に動いてしまい、基板に設けられた他の部品に過度の負荷が掛かる可能性がある。特に、海外への長距離輸送等における船の積み降ろし又はトラックの荷台での振動等のように大きな負荷が掛かる場合には、上記他の部品が破損する可能性がある。
【0005】
本開示は、上記のような課題を解決するためになされたもので、従来に対し、基板と被固定部品とをより強固に締結可能な締結構造を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示に係る締結構造は、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、基板における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、基板の貫通穴、第1のスペーサにおける天面部の貫通穴、及び、第2のスペーサにおける天面部の貫通穴に挿入され、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、第1のスペーサにおける天面部及び第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。
【発明の効果】
【0007】
本開示によれば、上記のように構成したので、従来に対し、基板と被固定部品とをより強固に締結可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【
図1】実施の形態1に係る締結構造を含む基板ユニットの構成例を示す外観斜視図である。
【
図2】
図1に示す基板ユニットにおけるA-A線拡大断面図である。
【
図3】実施の形態1に係る基板ユニットの構成例を示す分解斜視図である。
【
図4】実施の形態1における第1のスペーサの構成例を示す拡大斜視図である。
【
図5】実施の形態1における第2のスペーサの構成例を示す拡大斜視図である。
【
図7】実施の形態1における第1のスペーサ及び第2のスペーサを重ねた状態を示す拡大斜視図である。
【
図8】実施の形態1における第1のスペーサ及び第2のスペーサを仮固定した状態を示す拡大斜視図である。
【
図9】
図1に示す基板ユニットにおけるB-B線拡大断面図である。
【
図10】実施の形態2に係る締結構造を含む基板ユニットの構成例を示す断面図である。
【
図11】実施の形態2における第3のスペーサの構成例を示す拡大斜視図である。
【
図12】実施の形態3における第1のスペーサの構成例を示す拡大斜視図である。
【
図13】実施の形態4における第2のスペーサの構成例を示す拡大斜視図である。
【
図14】実施の形態4における第2のスペーサに実施の形態1における第1のスペーサを重ねた状態を示す拡大斜視図である。
【
図15】実施の形態5に係る締結構造を含む基板ユニットの構成例を示す拡大断面図である。
【
図16】実施の形態6に係る締結構造を含む基板ユニットの構成例を示す拡大断面図である。
【
図17】実施の形態7おける第1のスペーサの構成例を示す拡大斜視図である。
【
図18】実施の形態7に係る締結構造を含む基板ユニットの構成例を示す拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
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。
【0010】
基板1は、例えば、電子部品が搭載されたプリント基板である。この基板1は、例えば、インバータにより動作する電子機器等のような電子装置に実装される。
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。
【0011】
ヒートシンク2は、基板1に取付けられ、基板1に実装された基板素子4の熱を放熱するための部材である。このヒートシンク2は、通常、アルミ鋳造により押出加工で製作される。
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。
【0012】
締結構造3は、基板1とヒートシンク2とを一定の間隔を空けて締結するための構造である。この締結構造3は、
図2及び
図3に示すように、第1のスペーサ31、第2のスペーサ32、及び、固定ネジ33を備えている。
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。
【0013】
第1のスペーサ31は、基板1とヒートシンク2との間に配置されるスペーサである。この第1のスペーサ31は、例えば、樹脂材料により構成される。例えば、第1のスペーサ31が液晶ポリマーを使用して構成された場合、第1のスペーサ31は、高い剛性を持つことができ、強い負荷に耐えることができる。
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。
【0014】
筒部311は、円錐台形状(略円錐台形状の意味を含む)に構成された部位である。すなわち、筒部311は、軸心方向における一方(小径部)側が他方(大径部)側よりも狭くなるような筒に構成されている。この筒部311は、基板1における貫通穴11よりも小さく構成されている。
【0015】
フランジ部312は、筒部311における大径部側の端面に設けられた部位である。このフランジ部312は、基板1における貫通穴11よりも大きく構成され、基板1における上面(ヒートシンク2側の面)に当接可能である。
【0016】
天面部313は、筒部311における小径部側の端面に設けられた部位である。この天面部313には、軸心(略軸心の意味を含む)に、貫通穴314が設けられている。この貫通穴314は、後述する固定ネジ33におけるネジ部よりも大きく構成されている。
【0017】
また、フランジ部312には、内周に、切り欠き部315が設けられている。
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。
【0018】
また、天面部313には、軸心方向から見た場合に、貫通穴314に対して放射状に配されたリブ317が設けられている。このリブ317は、天面部313を補強するための部位である。
【0019】
また、実施の形態1における第1のスペーサ31は、第2のスペーサ32と同一部品である。そのため、第1のスペーサ31には、第2のスペーサ32が有する後述する凸部328と同一の凸部318が設けられている。
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。
【0020】
第2のスペーサ32は、基板1における貫通穴11を介して第1のスペーサ31に挿入されるスペーサである。この第2のスペーサ32は、例えば、樹脂材料により構成される。例えば、第2のスペーサ32が液晶ポリマーを使用して構成された場合、第2のスペーサ32は、高い剛性を持つことができ、強い負荷に耐えることができる。
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。
【0021】
筒部321は、円錐台形状(略円錐台形状の意味を含む)に構成された部位である。すなわち、筒部321は、軸心方向における一方(小径部)側が他方(大径部)側よりも狭くなるような筒に構成されている。この筒部321は、基板1における貫通穴11よりも小さく構成されている。
【0022】
フランジ部322は、筒部321における大径部側の端面に設けられた部位である。このフランジ部322は、基板1における貫通穴11よりも大きく構成され、基板1における下面(ヒートシンク2とは反対側の面)に当接可能である。
【0023】
天面部323は、筒部321における小径部側の端面に設けられた部位である。この天面部323には、軸心(略軸心の意味を含む)に、貫通穴324が設けられている。この貫通穴324は、後述する固定ネジ33におけるネジ部よりも大きく構成されている。
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。
【0024】
また、天面部323には、凸部328が設けられている。この凸部328は、軸心方向から見た場合に、切り欠き部325よりも小さく構成されている。
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。
【0025】
また、天面部323には、軸心方向から見た場合に、貫通穴324に対して放射状に配されたリブ327が設けられている。このリブ327は、天面部323を補強するための部位である。
【0026】
また、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には、第1のスペーサ31が有する切り欠き部315及び開口部316と同一の切り欠き部325及び開口部326が設けられている。
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。
【0027】
そして、この第1のスペーサ31及び第2のスペーサ32は、基板1を介して重ねられることで、基板1を挟み込むとともに、第1のスペーサ31における天面部313と第2のスペーサ32における天面部323とが当接可能に構成されている。
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。
【0028】
ここで、第1のスペーサ31及び第2のスペーサ32を同一部品とした場合での各部の寸法について、
図6を参照しながら、より詳細に説明する。以下では、
図6では第1のスペーサ31を例に説明を行うが、第2のスペーサ32についても同様である。
【0029】
図6において、T1は、第1のスペーサ31の高さを示している。このT1は、基板1とヒートシンク2との間の間隔と同一である。
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。
【0030】
また、L1は、フランジ部312の外径を示している。
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。
【0031】
なお、θ1は、第1のスペーサ31及び第2のスペーサ32を重ねることができる程度の角度であればよい。この筒部311の傾斜角度は、8~20度程度であると第1のスペーサ31を作りやすく、
図6では12度程度である場合を示している。筒部321についても同様である。
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。
【0032】
固定ネジ33は、基板1の貫通穴11、第1のスペーサ31における天面部313の貫通穴314、及び、第2のスペーサ32における天面部323の貫通穴324に挿入され、基板1を挟み込んで重ねられた第1のスペーサ31及び第2のスペーサ32をヒートシンク2に固定することで、基板1をヒートシンク2に固定するためのネジである。実施の形態1に係る締結構造3では、固定ネジ33は、ヒートシンク2におけるタップ穴21に取付けられることで、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をヒートシンク2に固定する。
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。
【0033】
次に、上記のように構成された締結構造3による基板1及びヒートシンク2の締結手順の一例について、
図1~5を参照しながら説明する。
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。
【0034】
このように、実施の形態1に係る締結構造3では、基板1をフランジ部312及びフランジ部322で挟み込むように第1のスペーサ31及び第2のスペーサ32が重ねられ、天面部313及び天面部323が当接された状態でヒートシンク2及び固定ネジ33で天面部313及び天面部323を挟み込むように固定される。これにより、実施の形態1に係る締結構造3では、従来に対し、基板1とヒートシンク2とを確実に締結することができ、また、基板1における貫通穴11が固定ネジ33におけるネジ頭331より大きい場合でも固定することができる。
【0035】
また、実施の形態1における第1のスペーサ31及び第2のスペーサ32のように、フランジ部312及びフランジ部322の面積を大きくすることで、フランジ部312及びフランジ部322が基板1を挟み込んだ際での、固定力を強化することができ、また、基板1への荷重を分散することができる。
【0036】
また、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が重ねられることで、基板1とヒートシンク2との間の間隔(T1)よりも長さが短い固定ネジ33で締結可能である。これにより、実施の形態1に係る締結構造3では、固定ネジ33による固定の際の組立作業時間の短縮化、及び、固定ネジ33のコストの低減を図ることができる。
【0037】
更に、実施の形態1に係る締結構造3では、固定ネジ33が第2のスペーサ32における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る。これにより、実施の形態1に係る締結構造3では、組立作業性の向上を図ることができる。
【0038】
また、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。これにより、実施の形態1に係る締結構造3では、組立作業の際に、部品の分別が不要となり、作業効率が上がることで作業時間が短縮され、作業コストを抑制することができる。すなわち、実施の形態1に係る締結構造3では、第1のスペーサ31と第2のスペーサ32とを区別することなく使用可能であり、第1のスペーサ31を第2のスペーサ32として用いることも可能であり、第2のスペーサ32を第1のスペーサ31として用いることも可能である。
【0039】
また、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が設けられている。また、切り欠き部315は、軸心方向から見て、凸部328によりも大きく構成されている。
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。
【0040】
なお、固定ネジ33が右ネジである場合には、
図8に示すように、第2のスペーサ32を固定ネジ33による固定の際と同じ回転方向に回転した際に凸部328の下面がフランジ部312の上面に対向するように構成されることで、仮固定し易くなる。
【0041】
また、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が設けられている。このリブ317及びリブ327により天面部313及び天面部323を補強することができる。また、第1のスペーサ31及び第2のスペーサ32を樹脂成型する場合、肉厚の部分があると、ひけ(少し凹む現象)を起こして形状が少し歪む場合がある。そのため、肉厚部である天面部313及び天面部323にリブ317及びリブ327を形成して肉盗みの部分を設けることが好ましい。また、このリブ317及びリブ327は、第2のスペーサ32に第1のスペーサ31が被せられる際に、ガイドとして機能する役割も果たす。なお、図では、リブ317及びリブ327がそれぞれ3本設けられた場合を示しているが、リブ317及びリブ327の数はこれに限らない。
【0042】
次に、ヒートシンク2による放熱構成の一例について、
図9を参照しながら説明する。
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。
【0043】
一方、ヒートシンク2は、放熱性を高めるためにアルミ等により形成されるため、比較的、重量が大きい。そのため、上記基板1が実装された電子装置を運搬又は輸送する際に振動等が加わると、ヒートシンク2が揺れて基板素子4等のような接触している電子部品等に影響が出る可能性がある。
【0044】
そこで、実施の形態1に係る締結構造3では、基板1とヒートシンク2とを、第1のスペーサ31、第2のスペーサ32及び固定ネジ33を用いて強固に締結することで、上記影響を軽減可能としている。
【0045】
すなわち、実施の形態1に係る締結構造3では、基板1を挟み込むように第1のスペーサ31及び第2のスペーサ32が重ねられ、当該第1のスペーサ及び第2のスペーサ32が固定ネジ33によりヒートシンク2に固定されることで、基板1及びヒートシンク2の締結を実現している。
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。
【0046】
また、実施の形態1に係る締結構造3では、基板1における貫通穴11の部分についても、フランジ部312及びフランジ部322のように広い面で押さえ込まれるため、当該貫通穴11の部分の破損も防止可能となる。
【0047】
なお、実施の形態1では、
図3に示すように、基板1における貫通穴11が、直径がほぼ一定に見える円形である場合を示した。しかしながら、この貫通穴11の形状はこれに限らず、貫通穴11を介して第1のスペーサ31及び第2のスペーサ32が重ねられることができ、フランジ部312及びフランジ部322によって基板1における貫通穴11の周囲を挟み込むことが可能な形状であればよい。例えば、貫通穴11は、楕円形状、又は、一部が直線形状であるDカット形状等ように、正確な円形状でなくてもよい。
【0048】
また、上記では、固定ネジ33は、基板1側から挿入して締結を行うように構成された場合を示した。しかしながら、これに限らず、固定ネジ33は、ヒートシンク2側から挿入して締結を行うように構成されていてもよい。
【0049】
また、上記では、ヒートシンク2を基板1に所定の間隔を空けて取り付けるため、ヒートシンク2のうちの、基板素子4との固定位置から離れた部分の1か所を、上記締結構造3によって固定した場合を示した。しかしながら、これに限らず、ヒートシンク2の形状又は大きさ或いは重さ等に応じて、ヒートシンク2のうちの複数の箇所を上記締結構造3によって固定するように構成されていてもよい。
【0050】
以上のように、この実施の形態1によれば、締結構造3は、円錐台形状に構成された筒部311、当該筒部311における大径部側の端面に設けられ、貫通穴11を有する基板1における被固定部品側の面に当接可能なフランジ部312、及び、当該筒部311における小径部側の端面に設けられ、貫通穴314を有する天面部313を有する第1のスペーサ31と、円錐台形状に構成された筒部321、当該筒部321における大径部側の端面に設けられ、基板1における被固定部品側とは反対側の面に当接可能なフランジ部322、及び、当該筒部321における小径部側の端面に設けられ、貫通穴324を有する天面部323を有する第2のスペーサ32と、基板1の貫通穴11、第1のスペーサ31における天面部313の貫通穴314、及び、第2のスペーサ32における天面部323の貫通穴324に挿入され、当該基板1を挟み込んで重ねられた当該第1のスペーサ31及び当該第2のスペーサ32をヒートシンク2に固定することで、当該基板1を当該ヒートシンク2に固定する固定ネジ33とを備え、第1のスペーサ31における天面部313及び第2のスペーサ32における天面部323は、当該第1のスペーサ31及び当該第2のスペーサ32が基板1を挟み込んで重ねられた際に当接する。これにより、実施の形態1に係る締結構造3は、従来に対し、基板1と被固定部品とをより強固に締結可能となる。その結果、実施の形態1に係る締結構造3では、従来に対し、基板1又は被固定部品が動いてしまって基板1に設けられた他の部品に過度の負荷が掛かることを抑制可能となる。
【0051】
実施の形態2.
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。
【0052】
図10は実施の形態2に係る締結構造3を有する基板ユニットの構成例を示す拡大断面図である。この
図10に示す実施の形態2に係る締結構造3では、
図2に示す実施の形態1に係る締結構造3に対し、第3のスペーサ34が追加されている。
図10に示す実施の形態2に係る締結構造3におけるその他の構成例は、
図2に示す実施の形態1に係る締結構造3における構成例と同様であり、異なる部分についてのみ説明を行う。
【0053】
なお、実施の形態2に係る締結構造3では、第1のスペーサ31、第2のスペーサ32及び第3のスペーサ34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、第2のスペーサ32及び第3のスペーサ34が同一部品である場合を示している。
【0054】
第3のスペーサ34は、基板1とヒートシンク2との間に配置され、第1のスペーサ31に重ねられるスペーサである。この第3のスペーサ34は、例えば、樹脂材料により構成される。例えば、第3のスペーサ34が液晶ポリマーを使用して構成された場合、第3のスペーサ34は、高い剛性を持つことができ、強い負荷に耐えることができる。
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。
【0055】
筒部341は、円錐台形状(略円錐台形状の意味を含む)に構成された部位である。すなわち、筒部341は、軸心方向における一方(小径部)側が他方(大径部)側よりも狭くなるような筒に構成されている。この筒部341は、基板1における貫通穴11よりも小さく構成されている。
【0056】
天面部343は、筒部341における小径部側の端面に設けられた部位である。この天面部343には、軸心(略軸心の意味を含む)に、貫通穴344が設けられている。この貫通穴344は、後述する固定ネジ33におけるネジ部よりも大きく構成されている。
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。
【0057】
また、天面部343には、軸心方向から見た場合に、貫通穴344に対して放射状に配されたリブ347が設けられている。このリブ347は、天面部343を補強するための部位である。
【0058】
また、実施の形態3における第3のスペーサ34は、第1のスペーサ31及び第2のスペーサ32と同一部品である。そのため、第3のスペーサ34には、第1のスペーサ31が有するフランジ部312、切り欠き部315及び開口部316並びに第2のスペーサ32が有する凸部328と同一のフランジ部342、切り欠き部345、開口部346及び凸部348が設けられている。
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。
【0059】
そして、実施の形態3に係る締結構造3では、
図10に示すように、第1のスペーサ31に対して、第3のスペーサ34が重ねられる。そして、固定ネジ33は、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,並びに、当該第1のスペーサ31に重ねられた第3のスペーサ34を、ヒートシンク2に固定する。
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。
【0060】
なお、
図10では、第1のスペーサ31に対して、1つの第3のスペーサ34が重ねられた場合を示した。しかしながら、これに限らず、第1のスペーサ31に対して、複数の第3のスペーサ34が重ねられてもよい。
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。
【0061】
また、
図11に示すように、第3のスペーサ34に、切り欠き部345及び開口部346が設けられることで、第1のスペーサ31と第3のスペーサ34との間でも仮固定が可能となる。
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。
【0062】
実施の形態3.
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。
【0063】
このように、実施の形態3における第1のスペーサ31及び第2のスペーサ32では、切り欠き部315及び開口部316、並びに、凸部328が設けられていない。そのため、この場合には、第1のスペーサ31及び第2のスペーサ32を仮固定できない。このように、実施の形態3における第1のスペーサ31及び第2のスペーサ32では、仮固定の機能は廃されているが、例えば、組立の際に仮固定が不要な場合には、切り欠き部315及び凸部328の位置又は方向に配慮する必要がなく組立できるため、作業効率が上がる。また、筒部311に開口部316を設ける必要がないため、第1のスペーサ31の強度を向上させることができる。
【0064】
なお、上記では、第1のスペーサ31に切り欠き部315及び開口部316が設けられず、第2のスペーサ32に凸部328が設けられない場合について示した。一方、第3のスペーサ34についても、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、設けられていなくてもよい。
【0065】
実施の形態4.
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。
【0066】
図13は実施の形態4における第2のスペーサ32の構成例を示す拡大斜視図である。この
図13に示す実施の形態4における第2のスペーサ32では、フランジ部322の径が、
図5に示す第2のスペーサ32におけるフランジ部322の径に対して大きく構成されている。
【0067】
この場合、第1のスペーサ31及び第2のスペーサ32は同一部品ではないため、作業コストを抑制できる効果はなくなる。しかしながら、
図14に示すように、第2のスペーサ32におけるフランジ部322の面積を大きくすることで、基板1と接する面積が大きくなり、基板1との固定力の強化及び基板1への荷重の分散の効果がより高くなる。
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。
【0068】
このように、実施の形態1に係る締結構造3のように、第1のスペーサ31及び第2のスペーサ32を同一部品とすれば、重ねる順序を気にする必要がなく、また、量産効果で安価にスペーサを作成可能となる。一方で、実施の形態4に係る締結構造3のように、第1のスペーサ31及び第2のスペーサ32の一部の形状又は寸法が異なっていてもよく、基板1及びヒートシンク2を強固に固定可能であるという効果は同様に得られる。
【0069】
なお、上記では、第1のスペーサ31及び第2のスペーサ32が異なる部品である場合について示した。一方、第3のスペーサ34についても、第1のスペーサ31又は第2のスペーサ32と異なる部品とされていてもよい。
【0070】
実施の形態5.
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。
【0071】
なお、上記では、実施の形態1に係る締結構造3に対し、固定ネジ33による固定方法を変更した場合について示した。しかしながら、これに限らず、実施の形態2-4に係る締結構造3に対し、固定ネジ33による固定方法を変更してもよい。
【0072】
実施の形態6.
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。
【0073】
なお、上記では、実施の形態1に係る締結構造3に対し、ヒートシンク2を別の被固定部品に変更した場合について示した。しかしながら、これに限らず、実施の形態2-5に係る締結構造3に対し、ヒートシンク2を別の被固定部品に変更してもよい。
【0074】
実施の形態7.
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。
【0075】
ここで、一般的な材料の樹脂成型の場合には、リブ形状により肉盗みを設け、ひけを防止することが好ましい。しかしながら、このリブ形状はなくても構成することは可能である。そして、
図18に示すように、このリブ317及びリブ327がない第1のスペーサ31及び第2のスペーサ32であっても、被固定部品を基板1に強固に取り付け可能とするという効果は得られる。
【0076】
なお、上記では、第1のスペーサ31にリブ317が設けられず、第2のスペーサ32にリブ327が設けられない場合について示した。一方、第3のスペーサ34についても、リブ347は必須の構成ではなく、設けられていなくてもよい。
【0077】
なお、各実施の形態の自由な組合わせ、或いは各実施の形態の任意の構成要素の変形、若しくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【0078】
1 基板、2 ヒートシンク(被固定部品)、3 締結構造、4 基板素子、5 ネジ、6 基板(被固定部品)、11 貫通穴、21 タップ穴、22 貫通穴、31 第1のスペーサ、32 第2のスペーサ、33 固定ネジ、34 第3のスペーサ、35 ナット、41 リード線、42 貫通穴、311 筒部、312 フランジ部、313 天面部、314 貫通穴、315 切り欠き部、316 開口部、317 リブ、318 凸部、321 筒部、322 フランジ部、323 天面部、324 貫通穴、325 切り欠き部、326 開口部、327 リブ、328 凸部、331 ネジ頭、341 筒部、342 フランジ部、343 天面部、344 貫通穴、345 切り欠き部、346 開口部、347 リブ、348 凸部、351 底面、3311 座面。