JP2014239105A - 電源回路基板及びシャーシとの取付構造 - Google Patents

Abstract

【課題】取り付ける際の作業性がよく、取り付けた状態で一定以上の強い固定強度が得られる電源回路基板とシャーシとの取付構造を提供する。【解決手段】底板部１０及び底板部１０の端部からＬ字状に起立した側板部１２を有するシャーシ３０を備える。プリント基板１８に回路素子２０が実装された電源回路基板２２を備える。電源回路基板２２は、シャーシ３０の内側に、プリント基板１８と底板部１０とが対向する向き取り付けられる。プリント基板１８の端部が、側板部１２の一部を切り起こした第一支持片３２と底板部１０の一部を切り起こした第二支持片３４との間に差し込んで挟まれ、底板部１０に対する垂直方向の位置決めされる。【選択図】図１

Description

本発明は、プリント基板に回路素子が実装された電源回路基板とシャーシとの取付構造に関する。

従来から、電源装置の一形態として、略矩形の底板部１０及び底板部１０の端部からＬ字状に起立した２つの側板部１２，１４を有するシャーシ１６と、略矩形のプリント基板１８の上下面に回路素子２０が実装された電源回路基板２２とを備え、図４に示すように、電源回路基板２２が、シャーシ１６の内側に、プリント基板１８と底板部１０とが対向する向きに取り付けられる電源装置２４がある。シャーシ１６の材質は、例えばアルミ等の金属である。

この種の電源装置は、電子機器（負荷）の内部に設置されるとき、シャーシの特定の面を電子機器の筺体の壁面に当接させ、ネジ等で固定される。すなわち、シャーシは、電子機器に設置する際の取付部の働きをするので、使用者の側からすると、シャーシの面の数が多いほど、取り付け方向の選択肢が多くなって都合がよい。しかし、電源回路基板は、内部の回路素子の中に電力損失の大きいパワー半導体やトランス等があるので、周囲をシャーシで取り囲まれると、熱がこもってしまうので好ましくない。

そこで、電源装置２４のシャーシ１６は、電子機器への取り付け易さと回路素子に対する通風性を考慮して、互いに直角な３つの面（底板部１０、側板部１２，１４）から成るシャーシとなっている。また、電力損失が大きい回路素子は、プリント基板１８の上面側のシャーシ１６が広く開放している部分に実装される。

従来、電源回路基板２２とシャーシ１６との取付構造として、例えば、図５に示すように、底板部１０にかしめナット２５を圧入し、プリント基板１８をかしめナット２５の上端面にネジ２６で固定する取付構造があった。かしめナット２５は、プリント基板１８の下面の配線パターン及び回路素子２０が底板部１０に接触しないようにするスペーサの働きをする。

また、特許文献１に開示されている直流安定化電源装置は、底板部を切り起こして水平面を形成し、その水平面にプリント基板をネジで固定する取付構造（特許文献１に開示された図２の符号２５）を有している。また、側板部を加工して底板部と略平行な２本の爪片を形成し、その間にプリント基板の端部を差し込んで支持する取付構造（特許文献１に開示された図２の符号６２、又は符号６３）を有している。さらに、底板部の端部を起立させ、起立部分に底板部と略平行な切り込みを設け、その切り込みにプリント基板を差し込んで支持する取付構造（特許文献１に開示された図２の符号２７）を有している。

特開２０００−２８７４４８号公報

電源回路基板２２とシャーシ１６とを取り付ける構造は、取り付け作業が容易であることと、取り付け後に十分な固定強度（耐振動性、耐衝撃性）が得られることが重要である。電源回路基板２２は、通常、トランスや配線用銅バー等の大型で重い回路素子が実装されるので、十分な固定強度を確保するためには、プリント基板１８の複数箇所をシャーシ１６に固定する必要がある。したがって、その複数箇所のうち、できるだけ多くの箇所が取り付け易い構造であることが求められる。

図５に示す従来の取付構造の場合、プリント基板１８がしっかりした構造物（かしめナット２５）を介してシャーシ１６に固定され、強い強度が得られる。しかし、かしめナット２５をシャーシ１６に圧入し、さらにネジ２６を締め付けるという面倒な作業を伴う構造なので、部材費だけでなく工賃も高くなる。

特許文献１の符号２５の取付構造の場合、かしめナットが省略され、底板部を切り起こした水平面にプリント基板がネジで固定されるので、一定の固定強度が得られる。ただし、ネジ締めという面倒な作業が必要である。

特許文献１の符号６２，６３の取付構造の場合、かしめナット２５とネジ２６の両方が省略されるので、取り付け作業は比較的容易である。しかし、プリント基板１８が、側板部から延設された２本の細い爪片の間に支持されているので、特に底板部に対して垂直方向の振動が加わると、爪片の基端部に応力が集中して変形又は破損するおそれがある。したがって、ネジで固定する上記２つの取付構造に比べて、プリント基板１８を固定する強度が弱い。しかも、プリント基板と底板部との間隔が短いので、底板部に近い方の爪片は、あまり太くすることができない。

符号２７の取付構造の場合も同様に、取り付け作業は比較的容易であるが、振動が加わると、底板部の端部を起立させて切り込みを設けた部分が変形又は破損するおそれがある。なお、この起立させる部分を大きくして変形しにくい形状にすると、シャーシを定尺の金属板から打ち抜いて形成する場合、シャーシを平面に展開した外形が外側に広がることになるので、板取りの効率が悪くなってシャーシのコストが高くなる可能性がある。

電源回路基板は、上記のように大型で重い回路素子が実装されるので、シャーシに取り付けた後に十分な固定強度を得るためには、ネジによる固定を全く使用しないということは難しい。しかし、取り付け作業の全体工数を短縮するため、面倒なネジ締め等を行う箇所はできるだけ少なくしたいという要請があり、プリント基板をシャーシの一部で支持又は固定し、しかも所定の固定強度が得られる新しい取付構造が求められていた。

本発明は、上記背景技術に鑑みて成されたものであり、取り付ける際の作業性がよく、取り付けた状態で一定以上の固定強度が得られる電源回路基板とシャーシとの取付構造を提供することを目的とする。

本発明は、底板部及び前記底板部の端部からＬ字状に起立した側板部を有するシャーシと、プリント基板に回路素子が実装された電源回路基板とで構成され、前記プリント基板が前記底板部と対向する向きに取り付けられる電源回路基板とシャーシとの取付構造であって、前記プリント基板の端部が、前記側板部の一部を切り起こした第一支持片と前記底板部の一部を切り起こした第二支持片との間に差し込んで挟まれ、前記底板部に対する垂直方向の位置決めが行われる電源回路基板とシャーシとの取付構造である。

前記第一支持片は、前記第二支持片よりも前記側板部寄りの位置に設けられ、前記プリント基板の端部を、前記底板部に対して斜めの方向から差し込むことができる構造にすることができる。

また、前記シャーシは金属板から打ち抜いて一体に形成され、前記側板部は放熱面及び屈曲部を有し、前記放熱面は、前記側板部の前記プリント基板よりも先端側の部分に設けられ、その下端部分が前記プリント基板の端部を逃げるように形成された前記屈曲部により前記底板部の端部に連続し、前記プリント基板に実装された特定の前記回路素子が、前記放熱面に固定されて熱伝導により放熱される構造にすることができる。

本発明の電源回路基板とシャーシとの取付構造は、プリント基板の端部が側板部の一部（第一支持片）と底板部の一部（第二支持片）との間に挟まれて上下方向に位置決めされる構造である。したがって、側方からプリント基板を差し込むことにより容易に取り付けることができ、面倒なネジ締めの作業が不要である。また、第一支持片及び第二支持片の大きさや形状を適宜調節することによって、従来のネジ締めしない取付構造（例えば、２本の細い爪片の間に挟む構造など）よりも、プリント基板の固定強度を強くすることができる。

本発明の電源回路基板とシャーシとの取付構造の第一実施形態を示す斜視図（ａ）、側面図（ｂ）である。 第一実施形態の一変形例を示す側面図（ａ）、他の変形例を示す側面図（ｂ）である。 本発明の電源回路基板とシャーシとの取付構造の第二実施形態を示す斜視図（ａ）、側面図（ｂ）、断面図（ｃ）である。 一般的な電源装置の組み立て状態の外観を示す斜視図（ａ）、電源回路基板を説明する斜視図（ｂ）、シャーシを説明する斜視図（ｃ）である。 従来の電源回路基板とシャーシとの取付構造を示す斜視図（ａ）、側面図（ｂ）である。

以下、本発明の電源回路基板とシャーシとの取付構造の第一実施形態について、図１に基づいて説明する。ここで、従来の取付構造を有する上述の電源装置２４と同様の構成は、同一の符号を付して説明を省略する。

第一実施形態の取付構造を備えた電源装置２８は、略矩形の底板部１０及び底板部１０の端部からＬ字状に起立した２つの側板部１２，１４を有する金属製のシャーシ３０と、上記と同様の電源回路基板２２とで構成され、組み立て状態の外観は、図４（ａ）のようになる。シャーシ３０は、ここではアルミなどの金属板を打ち抜いて形成されている。

シャーシ３０の側板部１２には、図１（ａ）に示すように、側板部１４と反対側の側端部を切り起こして第一支持片３２が設けられている。第一支持片３２は、第一側板部１２の基端部（底板部１０との境界部）から中央付近までの部分が内向きにＬ字状に切り起こされ、その先端部３２ａが底板部１０に向かってほぼ垂直に延びている。

底板部１０には、第一支持片３２に対応する側端部を切り起こして第二支持片３４が設けられている。第二支持片３４は、第一側面板１２との境界部から内側に向かう所定長さの部分が内向き折り曲げられ、その先端部３４ａが底板部１０からほぼ垂直に延びている。

そして、第一及び第二支持片３２，３４は、図１（ｂ）に示すように、互いの先端部３２ａ，３４ａが、プリント基板１８の板厚とほぼ等しい距離だけ離れて対向する。

電源回路基板２２を取り付けるときは、先端部３２ａと先端部３４ａの間に、プリント基板１８の端部を横から差し込む。この操作により、差し込まれた部分について、底板部１０に対する垂直方向の位置決めが行われる。プリント基板１８を差し込んだ後、抜けないようにする位置決めは、第一及び第二支持片３４，３４以外の箇所でネジ締め等することによって行われる。

以上説明したように、第一実施形態の電源回路基板とシャーシとの取付構造は、プリント基板１８の端部が側板部１２の一部（第一支持片３２）と底板部１０の一部（第二支持片３４）との間に挟まれて上下方向に位置決めされる構造である。したがって、側方からプリント基板１８を差し込むことにより容易に取り付けることができ、面倒なネジ締めの作業が不要である。

図１（ｂ）から分かるように、各支持片３２，３４は、切り起こした深さ（内側に切り起こす高さ、又は基端部からの長さ）がシャーシ３０の板厚に対してあまり深くないので、多少の外力が加えられてもほとんど変形しない。例えば、シャーシ３０が板厚1mmのアルミ板であれば、上側及び第二支持片３４の切り起こす深さを2〜10mm程度にするとよい。

各支持片３２，３４がプリント基板１８に接触するのは先端部３２ａ，３４ａの端面なので、各支持片３２，３４による固定強度を確保しつつ、先端部３２ａ，３４ａの接触面積を小さくすることが可能である。したがって、プリント基板１８上の回路素子２０（及び配線パターン）の実装スペースを広くすることができる。

第一及び第二支持片３４，３４の構造は、変形例として図２（ａ）に示すように、第一支持片３２の先端部３２ａを、第二支持片３４の先端部３４ａよりも側板部１２寄りの位置に設け、プリント基板１８の端部を、底板部１０に対して斜めの方向から差し込むことができるようにしてもよい。この取付構造によれば、取り付け作業をよりスムーズに行うことができ、取り付け状態の固定強度もさほど低下しない。

また、その他の変形例として、図２（ｂ）に示すように、第一支持片３６を上記の第二支持片３４のように切り起こし、第二支持片３８を上記の第一支持片３２のように切り起こし、第一及び第二支持片３６，３８の間にプリント基板１８を差し込んで位置決めする構造にしてもよい。この取付構造によれば、プリント基板１８の端部を各支持片３６，３８の広い面でしっかり挟んで支持するので、特に、プリント基板１８の外形が大きい場合に有利である。

次に、本発明の電源回路基板とシャーシとの取付構造の第二実施形態について、図３に基づいて説明する。ここで、上記の電源装置２４，２８と同様の構成は、同一の符号を付して説明を省略する。

第二実施形態の取付構造を備えた電源装置３６は、略矩形の底板部１０及び底板部１０の端部からＬ字状に起立した２つの側板部１２，１４を有する金属製のシャーシ３８と、上記と同様の電源回路基板２２とで構成されている。シャーシ３８は、ここではアルミなどの金属板を打ち抜いて形成されている。

シャーシ３８の側板部１２は、図３（ａ）に示すように、放熱面１２ａと屈曲部１２ｂを有している。放熱面１２ａは、側板部１２のプリント基板１８よりも先端側の平坦な部分であり、プリント基板１８の端部よりも内側に入り込んだ位置に底板部１０に対してほぼ垂直に配されている。放熱面１２ａの下端部分は、プリント基板１８の端部を逃げるように外向きに屈曲する屈曲部１２ｂに連続し、屈曲部１２ｂの反対側の端部が底板部１０の端部に連続している。

屈曲部１２ｂは、側板部１４と反対側の側端部が内向きに切り起こされ、放熱面１２ａの下端部分から連続する第一支持片４０(1)が設けられている。第一支持片４０(1)は、その先端部４０ａ(1)が底板部１０に向けてほぼ垂直に延びている。

底板部１０には、第一支持片４０(1)に対応する側端部を切り起こして第二支持片４２(1)が設けられている。第二支持片４２(1)は、底板部１０の第一側面板１２側の端部から内側に向かう所定長さの部分が内向き折り曲げられ、その先端部４２ａ(1)が底板部１０からほぼ垂直に延びている。

そして、第一及び第二支持片４０(1)，４２(1)は、図３（ｂ）に示すように、互いの先端部４０ａ(1)，４２ａ(1)が、プリント基板１８の板厚とほぼ等しい距離だけ離れて対向している。ここでは、図２（ａ）に示す変形例と同様に、先端部４０ａ(1)が、先端部４２ａ(1)よりも屈曲部１２ｂに寄りの位置に設けてある。

側板部１２の中央からやや側板部１４寄りの位置にも、第一及び第二支持片４０(1)，４２(1)とほぼ同じ形状の第一及び第二支持片４０(2)，４２(2)が設けられ、先端部４０ａ(2)と先端部４２ａ(2)とが互いに対向している。

電源回路基板２２は、プリント基板１８の端部よりも内側の位置に、放熱が必要な特定の回路素子２０ａが実装されている。回路素子２０ａは、例えばパワー半導体であり、半導体チップを樹脂モールドした板状本体を有し、その下端部から突出するリード端子の先端部がプリント基板１８のスル―ホールにハンダ接続され、プリント基板１８に対してほぼ垂直に起立している。

電源回路基板２２を取り付けるときは、先端部４０ａ(1)と先端部４２ａ(1)の間、及び先端部４０ａ(2)と先端部４２ａ(2)の間に、プリント基板１８の端部を、底板部１０に対して斜めの方向から差し込む。この操作により、差し込まれた２つの部分について、底板部１０に対する直角方向の位置決めが行われる。プリント基板１８を差し込んだ後、抜けないようにする位置決めは、第一及び第二支持片４０(1)，４２(1)，４０(2)，４２(2)以外の箇所でネジ締め等することによって行われる。

次に、回路素子２０ａを放熱面１２ａに接触させて固定する。ここでは、回路素子２０ａの板状本体を、熱伝導性のよい絶縁シート４４を介して放熱面１２ａにしっかりとネジ固定することにより、回路素子２０ａの発熱が放熱面１２ａに伝導放熱される構造にしている。回路素子２０ａを放熱面１２ａに固定する方法は自由であり、例えば、弾性クリップ等の金具を用いて固定してもよいし、放熱用のシール材等で接着固定しても構わない。

以上説明したように、第二実施形態の電源回路基板とシャーシとの取付構造は、上記の第一実施形態と同様の作用効果を得ることができる。さらに、プリント基板１８の端部よりも内側に配置された回路素子２０ａについてもシャーシ３８を利用した放熱が可能になるので、回路素子２０ａに独立した放熱フィンを取り付ける必要がなくなる。また、回路素子２０ａを無理にプリント基板１８の端部に配置しなくてもシャーシ放熱ができるので、回路素子２０全体の配置設計や配線パターンのレイアウト設計の自由度が高くなる。

なお、本発明の電源回路基板とシャーシとの取付構造は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記の実施形態では、発明の取付構造がシャーシ３０，３８が有する一方の側板部１２と底板部１０の部分に設けられているが、他方の側板部１４と底板部１０の部分に設けることも可能である。取り付け作業が容易であれば、何箇所に設けよい。

上記の電源装置２８，３６は、シャーシ３０，３８の開口部分から電源回路基板２２の上面側が露出しているが、電子機器のメンテナンス作業者が触って感電しないようにするため、シャーシ３０，３８の開口部分を覆うカバー部材を取り付けてもよい。この場合、カバー部材に通風用の孔を設け、内部に熱がこもらないようにすることが好ましい。

回路素子をシャーシで放熱する必要がなければ、シャーシの素材を金属から合成樹脂等の他の素材に置き換えてもよい。また、第一及び第二支持片がプリント基板に接触する部分の大きさや形状は、プリント基板の大きさや実装される回路素子の重さ等などに応じて、適宜変更することができる。

１０ 底板部
１２，１４ 側板部
１２ａ 放熱面
１２ｂ 屈曲部
１８ プリント基板
２０ 回路素子
２０ａ 回路素子（パワー半導体）
２２ 電源回路基板
２８，３６ 電源装置
３０，３８ シャーシ
３２，４０(1)，４０(2) 第一支持片
３２ａ，４０ａ(1)，４０(2) 先端部
３４，４２(1)，４２(2) 第二支持片
３４ａ，４２ａ(1)，４２(2) 先端部

Claims (3)

1. 底板部及び前記底板部の端部からＬ字状に起立した側板部を有するシャーシと、プリント基板に回路素子が実装された電源回路基板とで構成され、前記プリント基板が前記底板部と対向する向きに取り付けられる電源回路基板とシャーシとの取付構造において、
   前記プリント基板の端部が、前記側板部の一部を切り起こした第一支持片と前記底板部の一部を切り起こした第二支持片との間に差し込んで挟まれ、前記底板部に対する垂直方向の位置決めが行われる電源回路基板とシャーシとの取付構造。
2. 前記第一支持片は、前記第二支持片よりも前記側板部寄りの位置に設けられ、前記プリント基板の端部を、前記底板部に対して斜めの方向から差し込むことができる請求項１記載の電源回路基板とシャーシとの取付構造。
3. 前記シャーシは金属板から打ち抜いて一体に形成され、
   前記側板部は放熱面及び屈曲部を有し、前記放熱面は、前記側板部の前記プリント基板よりも先端側の部分に設けられ、その下端部分が前記プリント基板の端部を逃げるように形成された前記屈曲部により前記底板部の端部に連続し、
   前記プリント基板に実装された特定の前記回路素子が、前記放熱面に固定されて、熱伝導により放熱される請求項１又は２記載の電源回路基板とシャーシとの取付構造。
   

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