(57)【要約】      （修正有）【課題】複数枚の基板を簡単かつ確実堅固に取り付けることができ、安定した耐振動性を確保できると共に、外部雑音の遮断性能を高めることができ、部品点数が大幅に減少してコスト低減を図ることができる基板取付構造を提供する。【解決手段】基板１〜３の複数枚を、それぞれの少なくとも一辺に沿った一方向サイズの比較で１枚の基板の一方向サイズに比べて他の基板のそれぞれの一方向サイズが順次小さくなる平面矩形状に形成すると共に、基板フレーム１０を筐体形状に形成し、当該基板フレームの対向内壁面には、各基板のそれぞれの一方向サイズに対応した間隔で対向する対称な階段状の基板実装用段差面１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂを形成し、当該基板実装用段差面に各基板の一方向サイズ側の端縁部を当該基板が平行するように載置して固定したものである。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気部品実装用の基板の複数枚を基板フレームで保持させる基板取付構造において、前記複数枚の基板を、それぞれの少なくとも一辺に沿った一方向サイズの比較で１枚の基板の一方向サイズに比べて他の基板のそれぞれの一方向サイズが順次小さくなる平面矩形状に形成すると共に、前記基板フレームを筐体形状に形成し、当該基板フレームの対向内壁面には、前記各基板のそれぞれの前記一方向サイズに対応した間隔で対向する対称な階段状の基板実装用段差面を形成し、当該基板実装用段差面に前記各基板の一方向サイズ側の端縁部を前記各基板が平行するように載置して固定したことを特徴とする基板取付構造。
【請求項２】
各基板は、１枚の基板に比べて他の基板の四辺が順次小さくなる平面矩形の相似形状に形成され、基板フレーム内壁面の基板実装用段差面は、前記各基板の大きさに対応した平面矩形枠状で断面が階段状に形成され、その基板実装用段差面に前記各基板の四辺を載置して固定したことを特徴とする請求項１記載の基板取付構造。
【請求項３】
基板フレームは、その外壁が内壁面の階段形状に対応した段差形状に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の基板取付構造。
【請求項４】
基板フレームは、基板実装後にカバーで一体的に覆われるようになっていることを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の基板取付構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば宇宙用電子機器、ロケット用電子機器など、特に外部雑音多発場所や振動発生場所で使用される電子機器の基板取付構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の分野に適用される電子機器の基板取付構造は、雑音防止対策および振動対策が強く要求される。
しかるに従来の基板取付構造では、複数枚の基板をそれぞれ同一サイズに形成し、その適当位置の基板間に補強板を、かつ全基板間にはスリーブ状のスペーサをそれぞれ介在させ、それらのスペーサおよび補強板を介して全部の基板を締結用ネジ部材で一括固定する構成としている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
また、他の従来例に係る基板取付構造として、複数枚の基板の少なくとも両端縁部に個別に基板フレームを取り付け、当該基板フレームを積み重ねて一体化することで、複数基板の振動対策および雑音対策としたものもある（例えば、非特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−３１５８７７公報（段落［００２４］、図２、図６参照）
【非特許文献１】
三菱電機技報、Ｖｏｌ．６２、Ｎｏ．１２、１９８８  宇宙用高信頼性計算機、ｐ．７４（１０８４）〜７９（１０８９）のｐ．７９左欄及び図６参照
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の基板取付構造は以上のように構成されているので、特許文献１の場合、複数基板間に介在させる多くのスペーサや補強板、および、それらを一括固定する締結用ネジ部材など、振動対策に要する部品点数が多くなり、組立作業が煩雑となって、コスト高になるなどの課題があった。また、非特許文献１にあっては、基板１枚ずつを基板フレームに実装し、当該基板フレームの複数を積み重ねて一体化することで振動対策および雑音対策としているが、積み重ねられた基板フレーム相互の接合面は平坦面となっているため、その平坦面を形成する切削精度をかなり高くしないと、前記接合面に粗面部位が生じ易くなって、その粗面部位に起因した隙間から外部雑音が装置内部に入り、電子機器誤動作の要因になるという課題があった。また、前記接合面の切削精度を高くしたとしても、その接合面は平坦面同士を当接しているにすぎないため、振動等によって前記接合面間に横ずれが生じて耐振動性を確保できなくなるという課題があった。
【０００６】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、複数枚の基板を簡単かつ確実堅固に取り付けることができ、安定した耐振動性を確保できると共に、外部雑音の遮断性能を高めることができ、その振動対策や雑音防止のために要する部品点数が大幅に減少してコスト低減を図ることができる基板取付構造を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る基板取付構造は、電気部品実装用の基板の複数枚を、それぞれの少なくとも一辺に沿った一方向サイズの比較で１枚の基板の一方向サイズに比べて他の基板のそれぞれの一方向サイズが順次小さくなる平面矩形状に形成すると共に、前記基板フレームを筐体形状に形成し、当該基板フレームの対向内壁面には、前記各基板のそれぞれの前記一方向サイズに対応した間隔で対向する対称な階段状の基板実装用段差面を形成し、当該基板実装用段差面に前記各基板の一方向サイズ側の端縁部を前記各基板が平行するように載置して固定したものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による基板取付構造を示すカバー取り外し状態の斜視図、図２は図１のカバーを除いた平面図、図３は図２の断面図である。なお、この発明の実施の形態では、３枚の基板を実装する場合について説明する。
図１〜図３に示すように、３枚の基板１，２，３は、それぞれの大きさが異なる平面矩形状に形成されている。さらに詳しく説明すると、前記各基板１，２，３は、それぞれの一辺に沿った幅寸法（一方向サイズ）の比較で最も大きな面積の１枚の基板３に比べて他の２枚の基板２，１の幅寸法が順次小さく、かつ前記各基板１，２，３のそれぞれの長さ寸法（他方向サイズ）が同一サイズとなるように形成されている。
【０００９】
このように形成された各基板１，２，３上には電気部品４が実装されている。また、前記各基板１，２，３には、それぞれの一辺に沿って基板側コネクタ５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ、７ａ，７ｂが実装されており、これらの基板側コネクタ５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ、７ａ，７ｂは外部との信号インタフェース用のものとなるものである。
【００１０】
上述のような基板１，２，３を所定の間隔で上下方向に複数段に組み付ける基板フレーム１０は、上面および対称側面（図１では前・後面）が開放された平面矩形で断面段付き凹状の筐体形状にアルミ等の軽量金属で一体形成されている。このような筐体形状の基板フレーム１０において、非開放端側の両側側壁の対向内壁面には階段状の基板実装用段差面１１ａ，１２ａ，１３ａと１１ｂ，１２ｂ，１３ｂとが対称形状となるように一体形成されている。ここで、前記基板実装用段差面１１ａ，１２ａ，１３ａと１１ｂ，１２ｂ，１３ｂはそれぞれ平坦面に形成されている。また、前記基板実装用段差面１１ａ，１２ａ，１３ａと１１ｂ，１２ｂ，１３ｂにおいて、最下段の基板実装用段差面１１ａと１１ｂの立上り面間は、前記最下段組付用の基板１の幅寸法（一方向サイズ）に対応した間隔長に設定され、中段の基板実装用段差面１２ａと１２ｂの立上り面間は、前記中段組付用の基板２の幅寸法に対応した間隔長に設定され、最上段の基板実装用段差面１３ａと１３ｂの立上り面間は、前記最上段組付用の基板３の幅寸法に対応した間隔長に設定されている。
【００１１】
このように形成された基板フレーム１０は、基板実装後にカバー２０で覆われるようになっている。このカバー２０は、前記基板フレーム１０の上面と開放側面を覆うように断面ほぼＵ字状に形成され、その一側壁部には、前記基板側コネクタ５ａ，５ｂ、６ａ，６ｂ、７ａ、７ｂとの対応位置で開口するコネクタ取付穴２１ａ，２１ｂ、２２ａ，２２ｂ、２３ａ，２３ｂが設けられている。
【００１２】
次に、基板フレーム１０に対する基板１，２，３の取り付けについて説明する。まず、幅方向のサイズが異なる３枚の基板１，２，３において、最も小サイズの基板１の両側縁部を、基板フレーム１０内の最下段の基板実装用段差面１１ａ，１１ｂ上に載置してネジＮ１，Ｎ２（図２，図３参照）で止着固定する。次いで、前記基板フレーム１０内の中段の基板実装用段差面１２ａ，１２ｂに中サイズの基板２の両側縁部を載置してネジＮ１，Ｎ２で止着固定した後、大サイズの基板３の両側縁部を前記基板フレーム１０内の最上段の基板実装用段差面１３ａ，１３ｂに載置してネジＮ１，Ｎ２で止着固定することにより、前記各基板１，２，３を前記基板フレーム１０内に多段に実装し、その基板実装後に前記基板フレーム１０をカバー２０で覆って当該カバー２０を前記基板フレーム１０のネジ止め固定することで組み付けが終了する。なお、前記カバー２０のコネクタ取付穴２１ａ，２１ｂ、２２ａ、２２ｂ、２３ａ、２３ｂにはコネクタ５ａ，５ｂ、６ａ，６ｂ、７ａ，７ｂが嵌め込み固定される。
【００１３】
以上説明した実施の形態１によれば、複数枚の基板１，２，３を、１枚の基板１との比較で他の２枚の基板２，３の幅寸法が順次小さく且つ長さ寸法が同一サイズとなる平面矩形状に形成し、それらの基板１，２，３を実装する基板フレーム１０の内壁対向面には、上述のように幅方向の大きさが異なる前記各基板１，２，３の幅寸法に対応した間隔で対向する階段状の基板実装用段差面１１ａ，１１ｂ、１２ａ，１２ｂ、１３ａ、１３ｂを形成し、当該基板実装用段差面１１ａ，１１ｂ、１２ａ，１２ｂ、１３ａ、１３ｂ上に前記各基板１，２，３の幅方向両端縁部を載せてネジ止め固定するように構成したので、特許文献１に記載のような数多くのスペーサや補強板を必要とせずに複数の基板１，２，３を簡単かつ確実堅固に実装することができて十分な耐振動性を確保できると共に、部品点数が減少してコスト低減を図ることができるという効果がある。また、基板実装後の前記基板フレーム１０にはカバー２０を被せてネジ止め固定するので、外部からの雑音を遮断することができ、その雑音に起因した電子機器の誤動作を防止できるという効果がある。
【００１４】
ここで、この発明の実施分野における振動対策において、基板１，２，３のサイズは、振動条件や基板の厚み、基板の材質、部品点数などの条件によって異なるが、大凡、縦１５ｃｍ、横１０ｃｍ程度まで適用可能である。但し、横サイズが短ければ、基板に生じる応力が減少するので、縦方向のサイズを増加させることにより、電気部品４の実装面積を増加させることは可能である。また、この発明の適用分野となる宇宙分野で使用する基板サイズは、大凡、上述したサイズが大半を占めるので、基板１，２，３と基板フレーム１０の組立手順が簡素化されると共に、課題の振動対策に対して充分な強度を確保できる。さらには、外部雑音の影響に関しても、基板フレーム１０が一体構造となっていて、基板実装後にカバー２０で一体的に覆われるため、外部雑音の侵入を確実に防止することが可能で雑音遮断性能を高めることができる。
【００１５】
実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２による基板取付構造を一部破断して示すカバー取り外し状態の斜視図、図５は図４のカバーを除いた平面図、図６は図５の断面図であり、図１から図３と同一または相当部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
上記実施の形態１では、各基板１，２，３を幅方向のサイズのみが異なる平面矩形状に形成し、基板フレーム１０には、前記各基板１，２，３の幅方向両端部を支持させる階段状の基板実装用段差面１１ａ，１１ｂ、１２ａ，１２ｂ、１３ａ，１３ｂを形成したが、この実施の形態２では、各基板１，２，３を、その１枚の基板３に比べて他の基板２，１の四辺が順次小さくなる平面矩形の相似形状に形成すると共に、基板フレーム１０は、上面のみが開放された平面矩形枠状の筐体構造とし、その内周壁面に平面矩形枠状で断面が階段状の基板実装用段差面１１，１２，１３を一体形成したものである。そして、前記各基板１，２，３のそれぞれの四辺（周縁部）を、当該基板１，２，３のそれぞれが平行するように前記基板実装用段差面１１，１２，１３上に載せてネジ止め固定した後、前記基板フレーム１０の上端面に平板状のカバー２０を被せてネジ止め固定するように構成したものである。
【００１６】
このように構成した実施の形態２によれば、上面のみが開放された筐体構造の基板フレーム１０内において、大きさが異なる相似矩形状をなした複数の基板１，２，３のそれぞれの四辺縁部が基板実装用段差面１１，１２，１３上に止着固定されるため、それぞれの基板サイズがさらに大きな基板１，２，３であっても、当該基板１，２，３の横方向の応力に対する耐振動性が増加して充分な基板実装強度を得ることができ、耐振動性をいっそう高めることができると共に、上述のような筐体構造の基板フレーム１０の上面開放端をカバー２０で密閉することにより、外部雑音を完全に遮断することができるという効果がある。
【００１７】
実施の形態３．
図７はこの発明の実施の形態３による基板取付構造を示す斜視図であり、図１から図３と同一または相当部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
この実施の形態３では、上記実施の形態１による基板フレーム１０の外壁部を、内壁部の形状（基板実装用段差面１１ａ，１１ｂ、１２ａ，１２ｂ、１３ａ，１３ｂ）に合わせて階段状に切除したものである。なお、図７の符号１０Ａ，１０Ｂはその切除部材を示すもので、この実施の形態３の構成要素となるものではない。また、この実施の形態３において、カバー２０の両側板部２０ａ，２０ｂは、基板フレーム１０の断面形状に合わせた形状に形成してある。
【００１８】
このような実施の形態３によれば、上記実施の形態１および実施の形態２と比べて基板フレーム１０を軽量化することができるという効果がある。その軽量化に加え、振動対策および外部雑音の防止対策に関しても、上記実施の形態１および実施の形態２の場合と同様の効果が得られる。
【００１９】
なお、上記実施の形態３において、基板フレーム１０は、その外壁部を上述のように切除加工したものに特定されるものではなく、アルミ材などの軽量金属板を曲げ加工して形成されたものであってもよく、要するに、基板フレーム１０の外側壁部が内側壁部の形状に合わせた階段状に形成されていればよい。また、上記各実施の形態では、３枚の基板１，２，３を対象とした基板取付構造について説明したが、その基板数は特定されるものでなく、複数枚の基板を対象とした基板取付構造であればよい。
【００２０】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、基板の複数枚を、それぞれの少なくとも一辺に沿った一方向サイズの比較で１枚の基板の一方向サイズに比べて他の基板のそれぞれの一方向サイズが順次小さくなる平面矩形状に形成すると共に、基板フレームを筐体形状に形成し、当該基板フレームの対向内壁面には、各基板のそれぞれの一方向サイズに対応した間隔で対向する対称な階段状の基板実装用段差面を形成し、当該基板実装用段差面に各基板の一方向サイズ側の端縁部を当該基板が平行するように載置して固定するように構成したので、特許文献１に記載のように振動対策のために数多くのスペーサや補強板を一切必要とせず、複数の基板を平行状態に簡単かつ確実堅固に実装することができて十分な耐振動性を確保できると共に、部品点数が減少してコスト低減を図ることができるという効果がある。また、筐体形状の前記基板フレームには基板実装後にカバーを被せて一体化することで、外部雑音の遮断性能を高めることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による基板取付構造を示すカバー取り外し状態の斜視図である。
【図２】図１のカバーを除いた平面図である。
【図３】図２の断面図である。
【図４】この発明の実施の形態２による基板取付構造を一部破断して示すカバー取り外し状態の斜視図である。
【図５】図４のカバーを除いた平面図である。
【図６】図５の断面図である。
【図７】この発明の実施の形態３による基板取付構造を示すカバー取り外し状態の斜視図である。
【符号の説明】
１，２，３  基板、４  電気部品、５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂ  コネクタ、１０  基板フレーム、１１，１１ａ，１１ｂ，１２，１２ａ，１２ｂ，１３，１３ａ，１３ｂ  基板実装用段差面、２０  カバー、２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂ  コネクタ取付穴、Ｎ１〜Ｎ４  ネジ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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