PCBエンクロージャを頑丈にするものは何か？

店頭やウェブで購入する製品はすべて、何らかの筐体の中に収められています。製品によっては、筐体が意図的に頑丈に作られており、厳しい環境や機械的衝撃に耐えることを目的としています。

では、筐体を頑丈にするとは具体的にどういうことでしょうか？軍用コンピューティングや産業システムからいくつかの例をまとめました。これらの分野の人々が何かを頑丈だと言うとき、本当に頑丈なのです！だから、自分の製品を頑丈にしたい場合は、これらの例に従ってください。

筐体を頑丈にするものは何か？

頑丈な電子機器の筐体には、熱、液体、振動、腐食、衝撃に耐えることを可能にする共通の特徴があります：

• 通常、押し出しアルミニウムから作られています
• コネクタインターフェースは密封されています
• コネクタのスタイルには、ロックと保持が含まれます
• 何らかの方法で密封され、内部への侵入を防ぎます
• PCBを固定するための取り付けポストとファスナー穴が含まれています
• 筐体は、垂直のボードスタックをサポートする必要がある場合があります

以下の例を見てみましょう。このエンクロージャーには、頑丈な組み込みコンピューティングシステムが含まれており、押し出しアルミニウムから製造され、熱、機械的損傷、高電圧に耐えることができる多くの工業用コネクタスタイルが含まれています。これらのエンクロージャーは市販されていないため、PCBとコネクタに合わせてカスタムデザインされており、PCB上に取り付けポイントが含まれています。

これらのエンクロージャーを開けると、下の画像のように見えるかもしれません。ここでは、スタンドオフで固定され、エンクロージャーの底に直接取り付けられたボードのスタックがあります。エンクロージャーの側面は、対応する部品を受け入れ、ネジ/ボルトで固定します。対応する部品には、パネルマウントコネクタ用の開口部も設けることができます。

エンクロージャーはヒートシンクです

頑丈なエンクロージャーは、多くの熱を発生するデバイスに使用されることがありますが、冷却のためのファンを取り入れることはできません。ここでヒートシンクが必要になり、コンポーネントを冷却するのに役立ちます。ボードがエンクロージャーに直接接合されている場合、エンクロージャーを大きなヒートシンクとして使用することができます。この接合は、標準の熱伝導パッドとエンクロージャーに直接取り付けるファスナーで行うことができます。

エンクロージャにヒートシンクを組み込む最良の方法は、大きな金属製のエンクロージャを使用し、その上部にフィンを構築することです。これにより、エンクロージャの表面全体が大きなヒートシンクになります。この種のエンクロージャでは熱シミュレーションが重要です。場合によっては、これらのエンクロージャは、人が触れるのに十分冷たいなど、全電力使用時に最大温度制限を持つことが求められます。

IPレーティング

エンクロージャが製造され、テストの準備が整ったら、重要な点の一つが製品の防塵防水等級、つまりIPレーティングです。エンクロージャのIPレーティングは、特定の条件下で観察される固体の破片の侵入または水分の侵入のレベルを決定します。電子機器に時々見られる「防水」分類は、これらのIPレーティングのカテゴリに基づいています。

では、エンクロージャが目指すべきIPレーティングは何であり、どのようにしてそこに到達しますか？エンクロージャ設計に取り組む機械エンジニアが、特定のIPレーティングの設計を主導する必要があります。幸いなことに、PCBデザイナーはプラグインを使用してMCADユーザーと直接協力することができます。こちらで詳細をご覧ください。

コネクタを忘れないでください！

耐塵性、耐液性、耐湿性が求められる筐体は、使用されるコネクタの安全性によってのみ保証されます。筐体に使用されるコネクタにもIP等級があり、コネクタのIP等級は製品全体に求める等級と一致しているべきです。必要であれば、コネクタインターフェースを過設計することにより、より高いIP値を選択することもできますが、製品の評価は筐体のコンポーネントの中で最も低い評価にデフォルトされることに注意してください。

イーサネットやUSBのようなインターフェースには、標準コネクタの頑丈なバージョンがあります。カスタムケーブルアセンブリやハーネスを使用する場合、コネクタメーカーにカスタムコネクタボディを製造してもらい、必要なIP等級を実現するべきです。または、高IP等級の標準化された産業用コネクタを見つけ、ケーブリングのための独自のピン配置を設計することもできます。

幸いなことに、頑丈な筐体内のPCBの形状やフィットを推測する必要はありません。Altium DesignerのECADとMCADのコラボレーション機能を使用することで、機械設計者と電気設計者はシームレスに協力することができます。今日の多分野にわたる環境でのコラボレーションを実装するために、革新的な企業はAltium 365プラットフォームを使用して、設計データを簡単に共有し、プロジェクトを製造に移行させています。

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