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挟みこまれた部品の応力について
- 上下の部品でねじで締め付け挟み込む予定の部品について、上部品の凹部溝深さを決定する方法について相談です。
- 部品の許容応力と安全率が規定されている場合、挟み込んだ後の変形量（縮み量）を上部品の隙間にすれば良いか相談です。
- 公差の設定やヤング率の規定が難しい場合でも、何かアドバイスがあれば助かります。
- 機械設計
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放熱が必要な素子なら、メーカは回答（３）のように必ず取付方法を詳細具体的に指定してるはずで、それに従うべきです。 ＞部品の 許容応力/安全率 メーカ側は計算をユーザ任せにするようなことをしないと思う。責任の所在が曖昧になってしまう。 メーカは指定条件での応力の解析はしてるだろうが、評価試験を必ず行う。 具体的条件で縛らず応力値だけ、なんて決め方では評価試験の委細が拡がりすぎて困難となってしまうから。
参考ＵＲＬの３４ページに大電力の平形素子の放熱器への取付構造が示されて います。皿ばねで圧力を与える構造であり、偏荷重とならないように調芯機構 まで要求しています。 この例はお問い合わせの内容より大電力かつ高信頼性を要求されるものと思い ますが、平面度、並行度、表面粗さなどの目安が記載されているので参考に できると思います。 お問い合わせの場合でも、半導体素子の厚さの公差を考慮すると、剛体の放熱 器で挟み込む構造では無理があると思います。バネ性を有する構造で圧力を かけるか、厚みのある放熱用のシリコーンラバー等※を挟み寸法公差を吸収 できるように設計する必要があるでしょう。 ※２番目の参考ＵＲＬ３ページのもので、厚さが比較的厚いもの
お礼
アドバイス頂き有難う御座います！ 教えて頂いた資料を早速拝見させていただきましたが、 とても参考になりそうです。 仰る通り、素子の厚みがかなり薄いため 厚いシリコンラバーを挟む事を考えてはおりました。 しかしながら更に凹部溝寸法を決定し難く、悩んでいた次第です。 公差を吸収できるという意味であまり厳密に考えなくても良いのかもですね。 ばね構造のほうですが、探してみるとCPU等を冷却するヒートシンク用の ばね部品が販売されておりましたので、こちらも使用できるかもしれません。 参考になりました、ご丁寧に有難う御座いました。
つhttp://nattokude.gozaru.jp/studioxps8000/bodyditail2.html CPUファンがそのままずばりの構造だと思う 公差もくそもない 圧は締め付けトルクで設定するわけでなくバネ圧管理になるので ばらつきも少なく 素人が絞めても十分効果が出るように作られている ねじ＆バネ ねじ＆バネ ↓ ↓ ┌──────────┐ │ ファン │ ├──────────┤ │ ヒータコア │ │ │ └─┬──────┬─┘ ┃│ CPU │┃ ──┴──────┴── ← 基盤 ──────────── ┌──────────┐ ← ねじ座 これがいる └──────────┘ リーテルファンの取り付けはそれなりにうまく作られてるので 量産時の参考にはなるが 素人組みつけ向きではない http://shop.tsukumo.co.jp/special/070313a/#t01 スナップフィットで工具レスだが 基盤が各社ばらばらだと組みつかない スナップフィット ↓ ↓ ┌──────────┐ │ ファン │ ├──────────┤ │ ヒータコア │ │ │ └─┬──────┬─┘ ┃│ CPU │┃ ──┴──────┴── ← 基盤 ──────────── ぐるっと回すと 広がって基盤に引っ掛かる 自作マシンだと 各メーカ 基盤がばらばらなので CPU上面から基盤の裏までの寸法 穴の大きさが ばらつきうまく付かない http://www.tadachi-net.com/desktop_pc/bki810/v16/images/v16_480/0042.jpg 旧世代の板ばね方式は基盤を痛める場合があるので衰退していった ついき http://www.micforg.co.jp/jp/c_pushpinj.html リンク先抜粋 チップに許容される荷重 チップのメーカーによっては、チップの仕様として、 最大許容応力が示されている場合があります。 ヒートシンク取付け時には、その荷重を超えないようにする必要があります。 冷却方法については 発熱量と最高動作温度 が だいたい 表記されているので http://www.geocities.co.jp/SiliconValley-Bay/8521/ TDP http://e-words.jp/w/TDP.html それに見合った冷却方法を各メーカ独自に開発する N○Cの水冷や ← 静音 メーカ品の水冷はここだけ？ S○NYのヒートパイプなんか有名 自作マシンだと 水空ハイブリッド http://japanese.engadget.com/2006/07/11/cpu-silver-knight/ ファンレス ← 巨大ヒートシンク http://www.scythe.co.jp/cooler/orochi.html デザイン的に凝ったヒートパイプ などいっぱいある http://www.clevery.co.jp/eshop/c/c2140101/ 各社見えないところで凝ってますよ 3端子レギュの放熱板でも以外に凝ってるよ ちなみに あんまりやかましかったのでつい4日前に交換した http://www.scythe.co.jp/cooler/alpha1.html ばかりです ファンコントロール できないタイプですが ねじが届かず 初期不良で交換しようかと思ったが ギリギリひと山届いた 以前の轟音より静かです 980円 対応ソケット：intelソケット775（TDP65Wまで） しまった うちのマシン PEN-D 爆熱仕様だった orz Pentium D 930 3GHz 2 800MHz 2MB×2 95W LGA775 来年の夏がやばいか 現在44度
お礼
色々な情報を頂き有難う御座いました。 早速調べてみると、お話いただいたような ねじ＆バネ 部品が販売されておりました。 放熱器に溝加工をしなくても良いという意味でも、良さそうですね。 チップの最大許容応力が規定されている場合もあるんですね。 それにしてもPC関係に詳しい方はファン・ヒートシンクが複雑で性能も良いようなのでやはり良くご存知ですね。 見た目もかなりカッコよく作られていたり。 色々ととても参考になりました。 有難う御座いました。
締付で生じる力により発生する応力が、ICの許容応力(圧力)以下に設定す べきです。この場合構成部品のたわみ性が問題となります。 締付で発生する力は設定トルクで締め付けたときのねじの軸力(標準軸力)の 合計になります。ICはブロック体なのでたわみ性はIC＜凹体(上)＜座板(下) と考えるのが自然でしょう。座板のたわみを許容値内になるように決めれば 良いと思います。ねじの軸力については下記参照下さい。
お礼
なるほど．．． ご回答頂き誠に有難う御座います。 ねじの軸力が挟みこむ力であり、 締め付けていくと最もたわみ性が高い底板(基板ですので仰る通りだと思います） が破壊する。ということですね。 確かにICが壊れる前にそうなるかもしれません。 大変参考になりました。有難う御座いました。
お礼
そうですね・・確かに仰るとおりまずはメーカに問い合わせるべきですね。 詳細な取り付け条件を聞いてみます。 ありがとうございました！