JP2008102022A - 高速屈曲試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】所要のストロークで高速振動する可動板の摺動抵抗を低減してブレをなくし、試験装置自体の耐久性を向上させるとともに、試験片であるフレキシブルプリント配線板の取付姿勢と取付位置を正確かつ簡単に調整可能な高速屈曲試験装置を提供する。
【解決手段】屈曲されたフレキシブルプリント配線板１１の一端部を固定板１２に固定し、固定板１２に対して所定間隔で平行に配置された可動板１３にフレキシブルプリント配線板１１の他端部を固定するとともに、可動板１３を固定板１２に対して平行に高速振動させる高速屈曲試験装置１０において、可動板１３の一端部をエアベアリング１４にて摺動可能に支持し、可動板１３の他端部に保持具１５を取り付けて振動体１７に接続するとともに、保持具１５をエアベアリング１６にて摺動可能に支持した。
【選択図】図１

Description

本発明はフレキシブルプリント配線板のＩＰＣ屈曲試験を行なうための高速屈曲試験装置に関するものである。

フレキシブルプリント配線板の屈曲試験としては、屈曲箇所をずらしながら行なうＩＰＣ屈曲試験が知られている。光ピックアップなどに使用されるフレキシブルプリント配線板は、一定のストロークで１０８回以上の屈曲回数で試験を行なう必要がある。しかし、これにはあまりにも長時間を要し、しかも試験装置自体における作動系の摩耗などによる寿命があり、屈曲回数の増加すなわち高速化に反比例して寿命が短縮するという問題がある。

このため、所要のストロークで高速に稼動（振動）し、しかも試験装置自体の耐久性をも考慮した高速屈曲試験装置が必要とされ、従来から種々の提案がなされている。例えば特許文献１では、可動体（可動板）の上下にそれぞれスプリングを介装して振動子に結合させることにより、振動子の振幅を増幅して屈曲試験を高速で行なうことが可能となっている。

また、例えば特許文献２では、フレームに振動体（可動板）を同振動体の軸線方向に間隔がおかれた二カ所をそれぞれダンパーで支承し、電流が磁界中のコイルに流れるのに伴い、その電流の強さに応じた機械的な力がコイルに働いて運動を起こすように構成してある。これにより、振動体は振動軸線のブレが抑制されて高速振動し、振動体の固定部に接続される試験片（フレキシブルプリント配線板）も同速度で屈曲あるいは振動されるものである。
実開昭５７−２０５０４９号公報 特公平６−６３９５５号公報

特許文献１記載の発明は、上下のスプリングで可動体を挟持固定するので支持力が弱く、可動体が振動方向以外に大きくブレるおそれがある。また、特許文献２記載の発明は、コイルの電磁力にて振動体を支持するので、振動体が振動方向以外に大きくブレるおそれがある。

特に、特許文献２では、振動体を軽量化する必要があることから、振動体および固定部を薄くせざるをえず、固定部の両側にまったく同一の試験片をセットしなければ、固定部が反ってしまう。振動する固定部が１mm以上反れば試験結果にも大きく影響する。さらに、屈曲半径を小さくすれば、試験片の曲げ応力によって固定部のブレがより大きくなり、２１mm以上のストロークで振動させることに制約が出てくる。特に、３０００cpmといった高速域において長ストロークで振動させることは困難である。

また、従来の屈曲試験装置では、可動板の軸を摺動支持するために、モリブデンなどの耐摩耗材や機械式のベアリングを用いる方法がある。しかし、高速で振動しているときに摩擦による摩耗が発生し、さらに、摩擦熱による熱膨張で摩耗が大きくなるため、１０^８回以上の屈曲回数までに至らないか、あるいは、軸支持部の交換が必要となって、メンテナンスに手間がかかり、ランニングコストも上昇する。

そこで、本発明は、所要のストロークで高速振動する可動板の摺動抵抗を低減してブレをなくし、試験装置自体の耐久性を向上させるとともに、試験片であるフレキシブルプリント配線板の取付姿勢と取付位置を正確かつ簡単に調整可能な高速屈曲試験装置を提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、屈曲されたフレキシブルプリント配線板の一端部を固定板に固定し、該固定板に対して所定間隔で平行に配置された可動板に前記フレキシブルプリント配線板の他端部を固定するとともに、該可動板を前記固定板に対して平行に高速振動させる高速屈曲試験装置において、前記可動板の一端部を流体ベアリングにて摺動可能に支持し、前記可動板の他端部に保持具を取り付けて振動体に接続するとともに、該保持具を流体ベアリングにて摺動可能に支持したことを特徴とする高速屈曲試験装置を提供する。

この構成によれば、可動板の一端部が流体ベアリングにて支持され、可動板の他端部も保持具を介して流体ベアリングにて支持されているので、可動板が高速で振動しているときの摺動抵抗が極めて少なく、摺動による発熱も低く抑えられる。また、可動板の振動方向に対するブレも殆どなくなる。

請求項２記載の発明は、上記固定板は、差動ねじ機構によって上記可動板に対して間隔調整可能に設けられたことを特徴とする請求項１記載の高速屈曲試験装置を提供する。

この構成によれば、差動ねじ機構は、マイクロメータに設けられているように、外ねじの回転角に対して軸方向の変位が微小であるため、差動ねじ機構によって固定板が可動板に対して微小寸法単位で移動する。したがって、固定板と可動板の間隔を極めて正確に調整することができる。

請求項３記載の発明は、複数枚のフレキシブルプリント配線板を平行に取付治具に装着し、該取付治具にて前記固定板へ前記フレキシブルプリント配線板を所定の取付姿勢で固定するとともに、前記固定板と可動板との間隔をレーザ変位計にて測定しつつ、差動ねじ機構によって固定板の位置を調整することを特徴とする請求項１または２記載の高速屈曲試験装置を使用した高速屈曲試験方法を提供する。

この構成によれば、試験片であるフレキシブルプリント配線板を取付治具にて固定板へ固定するので、フレキシブルプリント配線板が正確な取付姿勢で固定される。また、差動ねじ機構により固定板と可動板の間隔は微小寸法単位で調整することができ、レーザ変位計にて測定することにより、屈曲試験半径を容易かつ高精度に調整することができる。

本発明は、上述したように、高速振動する可動板を流体ベアリングで摺動可能に支持しているので、摺動抵抗が極めて少なく、可動板の振動方向に対するブレが殆どない。したがって、高速振動でもストロークの制約なく振動を続けることができ、１０^８回以上の屈曲回数まで部品交換の必要がない耐久性の高い試験装置となった。そして、摺動による発熱も低く抑えられるため、試験室の恒温雰囲気が可能となる。

また、試験片であるフレキシブルプリント配線板は、取付治具を介して可動板の振動方向に正確かつ容易に固定できるとともに、差動ねじ機構により固定板と可動板の間隔を正確に調整して屈曲試験半径容易に調整できるなど、屈曲試験の精度向上ならびに試験の容易化を図ることができる。

以下、本発明に係る高速屈曲試験装置および該装置を使用した高速屈曲試験方法について、好適な実施例をあげて説明する。所要のストロークで高速振動する可動板の摺動抵抗を低減してブレをなくし、試験装置自体の耐久性を向上させるとともに、試験片であるフレキシブルプリント配線板の取付姿勢と取付位置を正確かつ簡単に調整可能な高速屈曲試験装置を提供するという目的を達成するために、本発明は可動板の一端部を流体ベアリングにて摺動可能に支持し、前記可動板の他端部に保持具を取り付けて振動体に接続するとともに、該保持具を流体ベアリングにて摺動可能に支持したことにより実現した。

図１は本発明に係る高速屈曲試験装置の全体構成図である。高速屈曲試験装置（以下、単に試験装置という）１０は、屈曲されたフレキシブルプリント配線板１１の一端部を固定した左右一対の固定板１２と、左右の固定板１２の間で固定板１２に対して所定間隔で平行に配置され、かつ前記フレキシブルプリント配線板１１の他端部を固定した可動板１３と、可動板１３の一端部（同図では上端部）１３ａを摺動可能に支持するエアベアリング１４と、前記可動板１３の他端部（同図では下端部）１３ｂに取り付けられた保持具１５と、この保持具１５を摺動可能に支持するエアベアリング１６と、保持具１５に接続された振動体１７などから構成されている。

前記固定板１２と可動板１３との間に屈曲して固定されたフレキシブルプリント配線板１１は恒温槽１８の中に収容されており、恒温槽１８の上部に前記可動板１３の一端部１３ａを摺動可能に支持しているエアベアリング１４が固定されている。また、恒温槽１８は下部フレーム１９の上に固定され、下部フレーム１９の内部に前記振動体１７が取り付けられている。そして、下部フレーム１９は防振ゴム２０を介して台座２１に固定されている。前記振動体１７は、電動モータ（図示せず）で駆動されるクランク機構２２にて構成されている。

図２はクランク機構２２の要部を示し、該クランク機構２２は、駆動軸２３に取り付けられたクランクプーリ２２ａと、クランクプーリ２２ａから上方へ突出して連結されたロッド２２ｂとからなり、ロッド２２ｂの両端部はそれぞれメタルベアリング２４を介してクランクプーリ２２ａと保持具１５にピン結合にて接続されている。

図３および図４は可動板１３の支持部分を示し、前記可動板の一端部１３ａは前後左右の４方向から挟持するように、エアベアリング１４にて上下方向へ摺動可能に支持されている。

一方、前記可動板の他端部１３ｂは前記保持具１５に取り付けられている。該保持具１５は中空円筒形であり、その上端部に前記可動板の他端部１３ｂを差し込んで固定できるようにスリット１５ａとプレート１５ｂが設けられている。また、該保持具１５の下端部にはピン２５が突設され、前述したように、メタルベアリング２４を介してクランク機構のロッド２２ｂが枢着されている。

そして、前記下部フレーム１９の上部に取り付けられたエアベアリング１６により、前記保持具１５の円筒部分が上下方向へ摺動可能に支持されている。

図５は固定板１２と可動板１３の間隔調整機構を示し、図１の全体構成図を参照しながら説明する。恒温槽１８の内部には下部フレーム１９に固定された支持部２６と、該支持部２６に差動ねじ機構２７を介してスライド部２８が水平方向へ移動可能に設けられ、このスライド部２８の上に固定板１２が取り付けられている。

前記差動ねじ機構２７は、マイクロメータに設けられているように、外ねじの回転角に対して軸方向の変位が微小であるため、差動ねじ機構２７のつまみを回転させると、固定板１２がごく僅かずつ移動する。したがって、固定板１２と可動板１３の間隔を微小寸法単位で調整でき、フレキシブルプリント配線板１１の屈曲試験半径の微調整が可能となる。

また、前記固定板１２の側方（可動板１３に対して離間する方向）には、固定板１２と一体にブラケット２９が設けられており、固定板１２と可動板１３の間隔を調整する際には、このブラケット２９にレーザ変位計３０を装着する。該レーザ変位計３０は固定板１２の表面から所定の寸法位置に正確に装着される。

レーザ変位計３０は、レーザ光３１の照射によって可動板１３までの距離を測定するものであり、前記固定板１２が移動すると、ブラケット２９に装着したレーザ変位計３０も固定板１２と一体に移動する。したがって、該レーザ変位計３０から照射するレーザ光３１により、可動板１３までの距離の変化を測定すれば、固定板１２の相対的な移動量が分かり、固定板１２と可動板１３との間隔を測定できる。

このように、前記差動ねじ機構２７による微小寸法単位での調整と、レーザ変位計３０による正確な寸法測定とにより、固定板１２と可動板１３との間隔を極めて正確に調整することができ、屈曲試験半径を容易かつ正確に調整することができる。

なお、図５には、ブラケット２９の上部位置にレーザ変位計３０を取り付けた場合と、ブラケット２９の下部位置にレーザ変位計３０を取り付けた場合の双方の状態を図示してある。また、符号３２は検査用の接点端子取付部であり、本実施例では、複数枚のフレキシブルプリント配線板１１を同時に検査できるように、複数個の接点端子取付部３２が並設されている。

図６は、フレキシブルプリント配線板１１を固定板１２へ装着するための取付治具３５である。本実施例では複数の試験片を同時に検査できるように、３枚のフレキシブルプリント配線板１１を所定位置に並列させて、それぞれの端部（同図で上端部）を試験片セット金具３６へ両面テープにて仮固定する。次に、図示しないチャックホルダにて、３枚のフレキシブルプリント配線板１１の試験片セット金具３６側の端部から任意に定められた寸法の場所にチャック３７を位置決めし、該チャック３７をフレキシブルプリント配線板１１に両面テープで貼り付ける。そして、チャックホルダを移動して、チャック３７と試験片セット金具３６に貼り付けられた３枚のフレキシブルプリント配線板１１を取付治具３５から取り外す。

この状態で、図５に示すように、フレキシブルプリント配線板１１を固定板１２へ装着するのであるが、その際に、接点端子取付部３２が邪魔にならないように、ブラケット２９側へ倒回された状態となっている。先ず、可動板１３の反対側から試験片ガイド金具３８のピンを差し込んで固定板１２側へ突出させ、前記試験片セット金具３６の穴に試験片ガイド金具３８のピンを差し込んで正確に位置決めし、フレキシブルプリント配線板１１の端部（試験片セット金具３６側の端部）を可動板１３に貼り付ける。フレキシブルプリント配線板１１を可動板１３に貼り付けた後は、試験片ガイド金具３８を取り外す。

次に、チャック３７を固定板１２側に装着し、チャック固定ねじ３９にて固定する。チャック３７を固定板１２に固定した後は、試験片セット金具３６を取り外す。そして、前記接点端子取付部３２を起立させてつまみねじ３３で固定する。かくして、複数枚のフレキシブルプリント配線板１１の一端部が正確に固定板１２に固定されるとともに、フレキシブルプリント配線板１１の他端部が正確に可動板１３に固定され、試験片の固定方向を容易かつ正確に調整して検査の精度を向上させることができる。

次に、図１〜図６に従って、本発明に係る高速屈曲試験装置１０を使用した高速屈曲試験方法について説明する。

先ず、複数枚のフレキシブルプリント配線板１１を平行に取付治具３５に装着し、試験片セット金具３６とチャック３７をフレキシブルプリント配線板１１の所定位置に貼り付ける。そして、試験片セット金具３６とチャック３７に貼り付けられたフレキシブルプリント配線板１１を取付治具３５から取り外して、前述した手順にて、フレキシブルプリント配線板１１の一端部をチャック３７とともに固定板１２に固定する。また、フレキシブルプリント配線板１１の他端部を可動板１３に固定する。

続いて、レーザ変位計３０により固定板１２と可動板１３との間隔を正確に測定しながら、差動ねじ機構２７のつまみを回転させて固定板１２を移動し、固定板１２と可動板１３の間隔を予め設定した寸法に調整して固定板１２を固定する。この状態で、試験片である複数枚のフレキシブルプリント配線板１１は、設定された所定の取付姿勢で試験装置１０へ正確にセットされる。

試験装置１０へフレキシブルプリント配線板１１をセットしたら、電動モータを回転してクランク機構２２を駆動し、振動体１７の稼動を開始する。振動体１７が稼動されると、保持具１５に取り付けられている可動板１３が上下方向へ高速で振動する。

前述したように、可動板１３の一端部（上端部）がエアベアリング１４にて支持され、可動板２０の他端部（下端部）は保持具１５を介してエアベアリング１６にて支持されているため、可動板１３が高速で振動しているときの摺動抵抗が極めて少なく、摺動による発熱も低く抑えられるとともに、可動板１３の振動方向に対するブレも殆どなくなる。また、振動体１７がクランク機構２２で構成されているので、大きなストロークで高速振動させることができる。

このように、ロングストロークでの高速振動が可能となり、かつ、耐久性に優れた高速屈曲試験機および試験方法を提供することができた。

なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。

本発明に係る高速屈曲試験装置の全体構成図。 図１に示すクランク装置の要部の説明図。 図１に示す可動板と保持具の支持部分の説明図。 （ａ）図３のＡ−Ａ矢視図。（ｂ）図４（ａ）のＢ−Ｂ矢視図。 図１に示す固定板１１と可動板１３の間隔調整機構の説明図。 フレキシブルプリント配線板の取付治具を示す説明図。

符号の説明

１０ 高速屈曲試験装置
１１ フレキシブルプリント配線板
１２ 固定板
１３ 可動板
１４ エアベアリング
１５ 保持具
１６ エアベアリング
１７ 振動体
２２ クランク機構
２７ 差動ねじ機構
３０ レーザ変位計

Claims (3)

1. 屈曲されたフレキシブルプリント配線板の一端部を固定板に固定し、該固定板に対して所定間隔で平行に配置された可動板に前記フレキシブルプリント配線板の他端部を固定するとともに、該可動板を前記固定板に対して平行に高速振動させる高速屈曲試験装置において、
   前記可動板の一端部を流体ベアリングにて摺動可能に支持し、前記可動板の他端部に保持具を取り付けて振動体に接続するとともに、該保持具を流体ベアリングにて摺動可能に支持したことを特徴とする高速屈曲試験装置。
2. 上記固定板は、差動ねじ機構によって上記可動板に対して間隔調整可能に設けられたことを特徴とする請求項１記載の高速屈曲試験装置。
3. 複数枚のフレキシブルプリント配線板を平行に取付治具に装着し、該取付治具にて上記固定板へ前記フレキシブルプリント配線板を所定の取付姿勢で固定するとともに、前記固定板と可動板との間隔をレーザ変位計にて測定しつつ、差動ねじ機構によって固定板の位置を調整することを特徴とする請求項１または２記載の高速屈曲試験装置。