JP2014238296A - 電子部品の落下衝撃試験方法およびその落下衝撃試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】試験対象物たる電子部品が搭載された基板に対して、実際の実装環境を再現することで、部品強度を再現よく評価することができる電子部品の落下衝撃試験方法およびその落下衝撃試験装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る電子部品の落下衝撃試験装置１０は、電子部品が搭載された基板１２ｂの裏面に錘１８を衝突させることにおり、基板１２ｂを歪ませて電子部品の不具合の有無を確認するための装置である。電子部品の落下衝撃試験装置１０は、電子部品が搭載された基板１２ｂを配置するためのステージ１４と、基板１２ｂの裏面に錘１８を落下させるための錘落下機構２０と、基板１２ｂに錘１８が落下して跳ね返った際に、再度基板１２ｂに錘１８が落下を防止するための錘バウンド防止機構２２とを備える。ステージ１４の下側基板支持部材３２には、下側基板支持部材３２に対して垂直になるように複数のピンが所望の位置に設けられる。
【選択図】図１

Description

この発明は、電子部品の落下衝撃試験方法およびその落下衝撃試験装置に関し、特にたとえば、基板に搭載された電子部品の耐落下衝撃強度を評価するための落下衝撃試験方法およびその落下衝撃試験装置に関する。

携帯電話機や携帯音楽プレイヤーなどの携帯電子機器に使用される電子部品は、はんだ等を用いて基板に実装されることで、電気的および機械的に接続されている。したがって、このような電子部品が実装された基板を含む携帯電子機器等について、その携帯電子機器等が落下することに対する電子部品の信頼性の確保が求められている。

そこで、このような電子部品が搭載された基板に対する耐落下衝撃強度を評価する手法として、たとえば、特許文献１のような衝撃試験方法および衝撃試験装置が提案されている。この衝撃試験装置は、試験対象物となる電子部品が搭載された基板の両端をステージに固定したうえで、特定の高さから試験対象物に対して衝突物（棒状の落下物）を落下させ、試験対象物の強度を評価するとした衝撃試験方法および衝撃試験装置である。

特開２００３−１９４６９０号公報

しかしながら、特許文献１に記載されるような衝撃試験方法および衝撃試験装置では、上述したように、ステージ上において、試験対象物となる電子部品が搭載された基板を固定する方法として、その基板の両端を固定することで行われており、実際に、試験対象物となる電子部品が搭載された基板が、携帯電子機器において実装されている環境を再現したものではない。そのため、衝撃試験装置における衝突物を試験対象物に衝突させたとしても、携帯電子機器等が落下する際に生じる基板の実際の歪みを再現することが困難となっている。したがって、部品強度が再現よく評価できない問題を有していた。

それゆえに、この発明の主たる目的は、試験対象物たる電子部品が搭載された基板に対して、実際の実装環境を再現することで、部品強度を再現よく評価することができる電子部品の落下衝撃試験方法およびその落下衝撃試験装置を提供することである。

この発明にかかる電子部品の落下衝撃試験方法は、電子部品が搭載された基板の裏面に錘を衝突させることにより、基板を歪ませて電子部品の不具合の有無を確認する電子部品の落下衝撃試験方法であって、基板に搭載された電子部品が下向きになるようにしてステージに基板を配置する工程と、ステージに配置された基板の裏面に対して、ステージの上方における所定の高さから垂直方向に錘を落下させる工程と、錘が基板に落下して跳ね返った際に、基板に前記錘が落下を防止するために、ステージと錘落下機構との間において、錘を静止させる工程と、を備え、ステージには、ステージに対して垂直となるように複数のピンが所望の位置に設けられており、基板を配置する工程において、基板を複数のピン上に配置することを特徴とする、電子部品の落下衝撃試験方法である。
また、この発明にかかる電子部品の落下衝撃試験方法では、基板を配置する工程において、基板を複数のピンで上下から挟み込むようにして配置することが好ましい。
さらに、この発明にかかる電子部品の落下衝撃試験方法では、基板を配置する工程において、基板を複数のピンで上下から挟み込む場合は、基板上にさらに複数のピンが設けられた基板支持部材を設けることにより、ステージに設けられたピンと基板支持部材に設けられたピンにより、基板を固定することが好ましい。
また、この発明にかかる電子部品の落下衝撃試験方法では、基板を配置する工程において、基板をステージと基板支持部材とを基板固定用ねじを用いて上下から挟み込むことが好ましい。
この発明にかかる電子部品の落下衝撃試験装置は、電子部品が搭載された基板の裏面に錘を衝突させることにより、基板を歪ませて電子部品の不具合の有無を確認する電子部品の落下衝撃試験装置であって、電子部品が搭載された基板を配置するためのステージと、ステージに配置される基板の裏面に、ステージの上方における所定の高さから錘を落下させるための錘落下機構と、錘が基板に落下して跳ね返った際に、基板に再度錘が落下することを防止するために、ステージと錘落下機構との間に設けられる錘バウンド防止機構と、を備え、ステージには、ステージに対して垂直になるように複数のピンが所望の位置に設けられており、複数のピン上に基板が配置されることを特徴とする、電子部品の落下衝撃試験装置である。
また、この発明にかかる電子部品の落下衝撃試験装置は、複数のピンで上下から挟み込むようにして、ステージに配置される基板を固定することが好ましい。
さらに、この発明にかかる電子部品の落下衝撃試験装置は、基板を複数のピンで上下から挟み込む場合は、基板上に複数のピンが設けられた基板支持部材を設け、ステージに設けられるピンと基板支持部材に設けられるピンとにより、基板を固定することが好ましい。
また、この発明にかかる電子部品の落下衝撃試験装置は、ステージと基板支持部材とを基板固定用ねじを用いて上下から挟み込むようにして固定して、前記ステージに配置される基板を固定することが好ましい。

この発明にかかる電子部品の落下衝撃試験方法およびその落下衝撃試験装置では、ステージに対して垂直となるように複数のピンが所望の位置に設けられており、そのピンの上に基板を配置した上で、電子部品が搭載された基板の裏面に錘を衝突させるので、実際に基板が固定されている状態と同じ環境を再現することができることから、電子部品の強度を再現良く評価することができる。
また、この発明にかかる電子部品の落下衝撃試験方法およびその落下衝撃試験装置では、基板を複数のピンで、その基板の上下から挟み込むように配置すると、錘が基板に衝突した際に、基板が跳ねることを防止することができる。
さらに、この発明にかかる電子部品の落下衝撃試験方法およびその落下衝撃試験装置では、基板を複数のピンで上下から挟み込む場合において、基板上にさらに複数のピンが設けられた基板支持部材を設け、ステージに設けられたピンと基板支持部材に設けられたピンとにより基板を固定すると、錘が基板に衝突した際に、基板が跳ねることを確実に防止することができる。
また、この発明にかかる電子部品の落下衝撃試験方法およびその落下衝撃試験装置では、基板を、ステージと基板支持部材とを基板固定用ねじを用いて上下から挟み込むようにして固定すると、錘が基板に衝突した際に、基板が跳ねることをより確実に防止することができる。

この発明によれば、試験対象物たる電子部品が搭載された基板に対して、実際の実装環境を再現することで、部品強度を再現よく評価することができる電子部品の落下衝撃試験方法およびその落下衝撃試験装置を提供することができる。

この発明の上述の目的、その他の目的、特徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明を実施するための形態の説明から一層明らかとなろう。

この発明にかかる電子部品の落下衝撃試験装置の一実施の形態についての斜視図である。 この発明にかかる電子部品の落下衝撃試験装置におけるステージを示す斜視図である。 この発明にかかる電子部品の落下衝撃試験装置における錘落下機構および錘バウンド防止機構を示した斜視図である。 （ａ）は、この発明にかかる電子部品の落下衝撃試験装置の模式図であり、（ｂ）は、Ａ部の詳細を示した模式図である。 この発明にかかる電子部品の落下衝撃試験装置におけるステージの他の例を示す斜視図である。 この発明にかかる電子部品の落下衝撃試験方法の手順を示すフロー図である。 各実験例において、基板を下側基板支持部に配置した場合に、基板に対する下側基板支持部におけるピンを取り付けた配置を示す。（ａ）ないし（ｆ）は、実験例１ないし実験例６にそれぞれ対応している。 実験例１において得られたＸ、Ｙ、Ｚ方向のそれぞれの衝突後の経過時間に対する歪量の基本波形を示す。 実験例２において得られたＸ、Ｙ、Ｚ方向のそれぞれの衝突後の経過時間に対する歪量の基本波形を示す。 実験例３において得られたＸ、Ｙ、Ｚ方向のそれぞれの衝突後の経過時間に対する歪量の基本波形を示す。 実験例４において得られたＸ、Ｙ、Ｚ方向のそれぞれの衝突後の経過時間に対する歪量の基本波形を示す。 実験例５において得られたＸ、Ｙ、Ｚ方向のそれぞれの衝突後の経過時間に対する歪量の基本波形を示す。 実験例６において得られたＸ、Ｙ、Ｚ方向のそれぞれの衝突後の経過時間に対する歪量の基本波形を示す。

本発明にかかる電子部品の落下衝撃試験装置の一実施の形態について説明する。図１は、本発明にかかる落下衝撃試験装置の一実施の形態の一例を示す斜視図である。図２は、この発明にかかる電子部品の落下衝撃試験装置におけるステージを示す斜視図であり、図３は、この発明にかかる電子部品の落下衝撃試験装置における錘落下機構および錘バウンド防止機構を示した斜視図である。また、図４（ａ）は、この発明にかかる電子部品の落下衝撃試験装置の模式図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）におけるＡ部の詳細を示した模式図である。

この電子部品の落下衝撃試験装置は、ステージ上に配置された試験対象物に対して錘を衝突させることにより試験対象物を歪ませて、試験対象物の歪みを計測することで試験対象物の強度を評価するための装置である。以下、本発明にかかる電子部品の落下衝撃試験装置の一実施の形態について説明する。

図１に記載の電子部品の落下衝撃試験装置１０は、試験対象物１２を配置するためのステージ１４と、支柱１６と、試験対象物１２に錘１８を衝突させるための機構である錘落下機構２０と、錘１８が衝突した後、再び試験対象物１２に錘１８が衝突することを防止するための錘バウンド防止機構２２とを備える。

ステージ１４は、試験対象物１２を配置するために設けられる。試験対象物１２は、たとえば、電子部品１２ａが搭載された基板１２ｂである。以下、試験対象物１２は、電子部品１２ａが搭載された基板１２ｂとして説明する。

ステージ１４は、ＸＹテーブル２４を有する。ＸＹテーブル２４は、錘１８の落下位置が所定の位置となるようにステージ１４の位置を合わせするために設けられる。ＸＹテーブル２４の位置合わせは、２つのハンドル２４ａ，２４ｂにより、電子部品の落下衝撃試験装置１０の正面に対して前後方向と左右方向に対して行われる。また、ステージ１４は、ベース部材２６と基板支持部材２８とから構成される。

ベース部材２６は、基板支持部材２８を支持するために設けられる。ベース部材２６は、２枚の矩形板状に形成されたベース板２６ａを所定の幅を設けて互いに対向して配置することにより形成される。ベース部材２６の一方辺側には基板支持部材２８が配置され、基板固定用ねじ３０により固定される。また、ベース部材２６の他方辺側は、ＸＹテーブル２４に固定される。

基板支持部材２８は、下側基板支持部材３２および上側基板支持部材３４を含む。
下側基板支持部材３２は、矩形板状に形成されている。そして、下側基板支持部材３２には、複数のピン用穴３２ａが形成されており、基板１２ｂを固定する複数のピン３２ｂが、下側基板支持部材３２の上面に対して垂直となるように取り付けられる。この複数のピン３２ｂはナット３２ｃによって複数のピン用穴３２ａに固定される。そして、複数のピン３２ｂの上に、電子部品１２ａが搭載された基板１２ｂが配置される。なお、電子部品１２ａが搭載された基板１２ｂを配置する場合、電子部品１２ａが下向きになるように配置される。したがって、錘１８が落下したときは、基板１２ｂにおける電子部品１２ａが搭載された側とは反対側の面（いわゆる裏面）が衝突するように配置される。

上側基板支持部材３４も下側基板支持部材３２と同様に、矩形板状に形成されている。そして、上側基板支持部材３４は、複数のピン用穴３４ａが形成されており、基板１２ｂを固定する複数のピン３４ｂが取り付けられる。この複数のピン３４ｂは、ねじ止めされて複数のピン用穴３４ｂに固定される。また、上側基板支持部材３４には、基板１２ｂの位置がずれることを防止するための基板固定用ピン３４ｃが形成されている。また、上側基板支持部材３４の中央部には錘１８が通過するシャフト用穴３４ｄが形成されている。シャフト用穴３４ｄは、少なくとも、錘１８が通過できる大きさの径を有する。

そして、複数のピン３２ｂ上に載せて配置された基板１２ｂに対して、上側基板支持部材３４を被せるように配置することにより、電子部品１２ａが搭載された基板１２ｂは、上側基板支持部材３４に取り付けられた複数のピン３４ｂと下側基板支持部材３２に取り付けられた複数のピン３２ｂによって、上下から挟みこむようにして固定される。さらに、基板１２ｂの端辺に接するように、基板固定用ピン３４ｃが配置される。この実施の形態においては、基板固定用ピン３４ｃは、基板１２ｂの長辺に接するように２ヵ所、短辺に接するように１ヵ所、配置されている。このように、この基板固定用ピン３４ｃが設けられているので、錘１８が基板１２ｂに衝突したときに基板１２ｂの位置がずれることをより防止することができる。

また、上側基板支持部材３４を配置する際には、下側基板支持部材３２の四隅に円柱状の支持体３６がねじ等により固定され、その支持体３６の上端側に上側基板支持部材３４が配置される。そして、基板固定用ねじ３８により、上側基板支持部材３４は支持体３６に固定される。なお、上側基板支持部材３４は、基板固定用ねじ３８により必ずしも固定されていなくてもよい。

この複数のピン３２ｂは、下側基板支持部材３４におけるピン用穴３２ａに対して所望の場所に取り付けられることにより、基板１２ｂに錘１８が落下した際に、基板１２ｂに発生する固有振動を可変させることができる。たとえば、実際の携帯電子機器等おいて固定される基板の位置と同じ位置に対応するようにピン３２ｂをピン用穴３２ａに取り付けた上で、そのピン３２ｂ上に基板１２ｂを配置させて試験を行うことができる。

支柱１６は、錘落下機構２０と錘バウンド防止機構２２とを支持するために設けられる。支柱１６は、ステージ１４側から鉛直上向きに矩形板状に形成された２枚の側面板４０，４０が所定の幅を設けて配置されている。側面板４０，４０の一方面側にはそれぞれガイドレール４２，４２が配置されている。ガイドレール４２，４２上には、錘落下機構２０が配置される。また、２枚の側面板４０，４０の中間部には、鉛直上向きに棒状に形成された高さ調整用シャフト４４ａが回転可能に配置されている。高さ調整用シャフト４４ａの端部には、ハンドル４４ｂが取り付けられている。そして、このハンドル４４ｂを回転することにより、錘落下機構２０が高さ方向の位置を調整することができる。

錘落下機構２０は、ステージ１４に配置される試験対象物１２に、ステージ１４の上方の所定の高さからから錘１８を落下させるために設けられる。錘落下機構２０は、ステージ１４の上方（鉛直方向）に設けられており、ステージ１４から上方（鉛直方向）に延びる支柱１６に接続されている。錘落下機構２０は、錘１８を保持するための錘保持部４６と、錘保持部４６を支持するためのホルダ４８，４８とを備える。そして、錘落下機構２０は、高さ調整用シャフト４４ａにより高さ方向の位置が調整可能に取り付けられる。

錘１８は、棒状のシャフト５０と、シャフト５０の一方端に取り付けられる先端錘５２ａと、シャフト５０の他方端に取り付けられる保持部材５４とからなる。先端錘５２ａは自由に取り外しが可能である。また、この先端錘５２ａの形状を変化させたり、必要に応じて追加錘５２ｂをシャフト５０に取り付けたりする事が可能であり、先端錘５２ａの形状や追加錘５２ｂの数を変えることにより、錘１８の条件を変化させることで、所望する落下衝撃ストレスを容易に再現することができる。保持部材５４は、円柱状に形成されており、その側面に別々の箇所に２ヵ所に直方体状の凸部５４ａ，５４ｂが形成されている。また、シャフト５０および保持部材５４は、磁性体の金属により形成される。

錘保持部４６は、錘１８を保持するために設けられる。錘保持部４６の下面側には錘支持用穴４６ａが形成されている。錘支持用穴４６ａは、錘１８の保持部材５４の断面形状に対応した形状となるように形成されている。錘保持部４６の内部であって、錘支持用穴４６ａの底面側には第１の電磁石４６ｂが配置されている。錘保持部４６は、支持板５６を介してホルダ４８，４８によって支持されている。支持板５６は、支柱１６のガイドレール４２，４２上に接するように配置されている。また、錘保持部４６は、ホルダ４８，４８によって、高さ調整用シャフト４４ａに固定される。ホルダ４８，４８は、高さ調整用シャフト４４ａによって、水平方向の位置のズレが生じないように固定される。ホルダ４８，４８は、高さ調整用シャフト４４ａをハンドル４４ｂにより回転させることにより、上下方向に可動することができる。これにより、錘１８の落下位置を変化させることができるので、衝撃の大きさを任意に設定することができることから、落下衝撃ストレスを自由に変化させることができる。また、落下衝撃ストレスを定量化でき、所望するレベルのストレスを容易に再現できる。なお、錘落下機構２０の高さ方向の位置を表示するための表示部５８が別途設けられている。

続いて、錘落下機構における制御について説明する。
第１の電磁石４６ｂには、図４に示すように、この第１の電磁石４６ｂのオン／オフを制御するためのスイッチＡ６０ａおよびリレー回路６２が接続されており、さらに第１の電磁石４６ｂに給電するための電源６４が接続されている。
錘落下機構２０において、錘１８の落下は、第１の電磁石４６ｂを用いて制御している。まず、第１の電磁石４６ｂに対するスイッチＡ６０ａをオンにして磁力を発生させることで、シャフト５０が錘保持部４６に吸着される。そして、第１の電磁石４６ｂに対するスイッチＡ６０ａをオンからオフにする事で第１の電磁石４６ｂの磁力が無くなり、錘１８を自由落下させることができる。この錘落下機構２０における制御により、錘１８の落下時の初速度を安定させる事ができる。このように、スイッチＡ６０ａのオン／オフにより、錘１８の保持と、その保持の解除が行われる。

錘バウンド防止機構２２は、ステージ１４と錘落下機構２０との間に、錘１８が試験対象物１２に衝突して跳ね返った際に、試験対象物１２に再度、錘１８が落下しないように錘１８を静止させるために設けられる。錘バウンド防止機構２２は、ステージ１４の上方（鉛直方向）に設けられており、ステージ１４と錘落下機構２０との中間部に位置している。また、錘バウンド防止機構２２は、ステージ１４から上方（鉛直方向）に延びる支柱１６に接続されている。錘バウンド防止機構２２は、再度、錘１８が衝突することを防止するためにシャフト５０を保持するための第１および第２のシャフト保持部７０ａ，７０ｂと、シャフト５０を挿通するための第１および第２のガイド７２ａ，７２ｂと、第１および第２のガイド７２ａ，７２ｂを支持するためのホルダ７４とを備える。

第１および第２のシャフト保持部７０ａ，７０ｂは、第１および第２のガイド７２ａ，７２ｂの間に配置され、錘１８が試験対象物１２に衝突した後に、再度、錘１８が衝突することを防止するために設けられる。第１のシャフト保持部７０ａは、それぞれ、第２の電磁石７６ａおよび板バネ７８ａを含み、第２のシャフト保持部７０ｂは、第２の電磁石７６ｂおよび板バネ７８ｂを含む。第１のシャフト保持部７０ａは、第１のガイド７２ａの正面側に取り付けられている。第１のシャフト保持部７０ａの板バネ７８ａの一方端側が第１のガイド７２ａに取り付けられ、他方端側に第２の電磁石７６ａが取り付けられている。
また、第２のシャフト保持部は、第２のガイド７２ｂの側端側に取り付けられている。第２のシャフト保持部７０ｂの板バネ７８ｂの一方端側が第２のガイド７２ｂに取り付けられ、他方端側に第２の電磁石７６ｂが取り付けられている。
第１および第２のシャフト保持部７０ｂは、それぞれの第２の電磁石７６ａ，７６ｂのスイッチＢ６０ｂをオンにすると、錘１８のシャフト５０を吸着し、シャフト５０を保持する。一方、第２の電磁石７６ａ，７６ｂのスイッチＢ６０ｂがオフとなると、第２の電磁石７６ａ，７６ｂによるシャフト５０に対する吸着が解除され、板バネ７８ａ，７８ｂが元に戻るように付勢されるので、シャフト５０から第２の電磁石７６ａ，７６ｂが離れるように作用する。

第１および第２のガイド７２ａ，７２ｂは、矩形板状に形成されており、上下方向に所定の間隔を設けて配置される。そして、第１および第２のガイド７２ａ，７２ｂは、錘１８の取り付けられているシャフト５０が通るシャフト用穴８０ａ，８０ｂが形成されている。すなわち、シャフト５０がこのシャフト用穴８０ａ，８０ｂを通る構造になっている。そして、第１および第２のガイド７２ａ，７２ｂにおけるシャフト用穴８０ａ，８０ｂには、摺動抵抗が小さいベアリング８２ａ，８２ｂが設けられており、シャフト５０に対して、上下２ヵ所に所定の間隔を隔てて挟み込むようにして設けられている。換言すれば、摺動抵抗の小さいベアリング８２ａ，８２ｂは、シャフト５０を挟みこむようにして設けられている。これにより、錘１８の落下位置がずれることなく、さらに、落下速度を安定させる事ができる。よって、試験時に発生する衝撃ストレスを再現性良く発生させる事が可能となる。
第１および第２のガイド７２ａ，７２ｂは、支柱１６に対してホルダ７４を介して高さ調整用シャフト４４ａに取り付けられる。すなわち、第１および第２のガイド７２ａ，７２ｂは、ホルダ７４を上下方向から挟むようにして固定されており、このホルダ７４によって、高さ調整用シャフト４４ａに固定される。ホルダ７４は、高さ調整用シャフト４４ａによって、水平方向の位置のズレが生じないように固定される。したがって、錘バウンド防止機構２２は、支柱１６に沿って自由に高さを変えることができるようになっている。

続いて、錘バウンド防止機構２２における制御について説明する。
第２の電磁石７６ａ，７６ｂには、図４に示すように、この第２の電磁石７６ａ，７６ｂのオン／オフを制御するためのスイッチＢ６０ｂおよびリレー回路６２が接続されており、さらに第２の電磁石７６ａ，７６ｂに給電するための電源６４が接続されている。なお、図４において、第２の電磁石７６ｂは図示していない点に留意されたい。
リレー回路６２は、第１の電磁石４６ｂのスイッチＢ６０ｂをオフにした後、所定の時間後に第２の電磁石７６ａ，７６ｂのスイッチＢ６０ｂをオンにする。したがって、第１の電磁石４６ｂが錘１８の保持を解除することによって、錘１８が試験対象物１２に１回のみ衝突した後に、第２の電磁石７６ａ，７６ｂが錘１８のシャフト５０を吸着することで、錘１８が複数回にわたって試験対象物１２に衝突することを防止することができる。これにより、複数回バウンドすることで発生する試験対象物１２にする衝撃ストレスを防止することができることから、衝撃を定量化することができる。

さらに、電子部品の落下衝撃試験装置１０は、歪ゲージ（図示せず）および歪ゲージにより計測された歪量を算出するためのひずみ計測ユニット８４を有する。歪ゲージは、たとえば、基板１２ｂにおける電子部品１２ａの搭載部分に貼り付けられる。ひずみ計測ユニット８４は、錘１８を基板１２ｂに落下させた際の抵抗変化を計測することにより、基板１２ｂの歪量を算出する。

なお、リレー回路６２による第１の電磁石４６ｂに対するスイッチＡ６０ａおよび第２の電磁石７６ａ，７６ｂに対するスイッチＢのオン／オフの制御は、時間を任意に設定することで容易に変更可能である。したがって、錘１８の落下の高さや錘の重さを変えた際に自由に制御が可能になる。

また、ステージ１４を構成する基板支持部材２８は、図５に示すように、下側基板支持部材３２のみにより構成されていてもよい。このとき、試験対象物１２は、複数のピン３２ｂに配置される。たとえば、試験対象物１２が、電子部品１２ａの搭載された基板１２ｂである場合、電子部品１２ａの搭載された側が下向きになるように配置される。したがって、錘１８が落下したときは、基板１２ｂにおける電子部品１２ａが搭載された側とは反対側の面が衝突するように配置される。

次に、上述した電子部品の落下衝撃試験装置１０を用いた落下衝撃試験方法について説明する。図６は、この発明にかかる電子部品の落下衝撃試験方法の手順を示すフロー図である。以下、詳細に説明する。

まず、ステップＳ１において、電子部品１２ａが基板１２ｂに実装され、試験対象物１２として、電子部品１２ａを搭載された基板１２ｂが準備される。

次に、ステップＳ２において、ステージ１４における下側基板支持部材３２に設けられている複数のピン３２ｂの位置を適宜設定することにより、実際に実装される装置内における基板の固定されている状態が再現される。ステージ１４には、ステージ１４における下側基板支持部材３２の上面に対して垂直になるように複数のピン３２ｂが設置される。

そして、ステップＳ３において、ステージ１４における下側基板支持部材３２に設置された複数のピン３２ｂの上に電子部品１２ａが下向きになるようにして基板１２ｂが配置される。そして、さらに、基板１２ｂに対して上側基板支持部材３４を被せるように配置して、上側基板支持部材３４に取り付けられた複数のピン３４ｂと下側基板支持部材３２に取り付けられた複数のピン３２ｂによって、上下から挟み込むようにして基板１２ｂが固定される。そして、上側基板支持部材３４は、基板固定用ねじ３８により支持体３６に固定される。

それから、ステップＳ４において、ＸＹテーブル２４を用いて、錘１８の落下位置が所定の位置になるように前後・左右方向の位置合わせが行われる。

そして、ステップＳ５において、錘落下機構２０を、所定の落下高さに固定する。続いて、錘１８の重さの調整が行われる。また、ステップＳ６において、リレー回路６２において、錘バウンド防止機構２２によって錘１８のシャフト５０の保持される時間が設定される。

それから、ステップＳ７において、スイッチＡ６０ａをオフにすることで、第１の電磁石４６ｂに対する通電をＯＦＦにし、第１の電磁石４６ｂで保持していた錘１８の保持を解除する。これにより、ステージ１４に設置された基板１２ｂの裏面に対して、ステージ１４の上方の所定の高さから垂直方向に錘１８を落下させる。

そして、ステップＳ８において、ステップＳ５において設定されたリレー回路６２の情報に基づいて、第１の電磁石４６ｂのスイッチＡ６０ａをオフにしてから所定の時間後に第２の電磁石７６ａ，７６ｂのスイッチＢ６０ｂはオンにされることで、保持を解除された錘１８が、基板１２ｂに１回のみ衝突し、跳ね返った後に、第２の電磁石７６ａ，７６ｂによりシャフト５０が吸着されることで、錘１８が静止する。このように、ステージ１４と錘落下機構２０との間に設けられた錘バウンド防止機構が有する第２の電磁石７６ａ，７６ｂにより、錘１８が複数回基板１２ｂに衝突することを防止することができることから、複数回バウンドする事で発生する試験対象物１２に対する衝撃ストレスを防止することができる。

そして、ステップＳ９において、基板固定用ねじ３８を緩めて上側基板支持部材３４を取り外し、ステージ１４から基板１２ｂを取り外す。
以降、繰り返して試験を行う際は、ステップＳ２以降の手順が行われる。

それから、ステップＳ１０において、電子部品１２ａの外観、内部の観察を行い、不具合（たとえば、亀裂や剥離等）の有無の確認が行われる。

この実施の形態にかかる電子部品の落下衝撃試験装置１０によると、ステージ１４における下側基板支持部材３２の上面に対して垂直になるように設けられている複数のピン３２ｂの位置を所望の位置に配置することで、実際の携帯電子機器等において固定される基板の状態と同じ環境を再現することができることから、その状態における基板１２ｂの振動（歪波形）を再現する事ができ、試験対象物となる電子部品の強度を再現性良く評価することができる。また、基盤１２ｂに対する歪量は、追加錘５２ｂの量を変化させることで重さを変更したり、錘落下機構２０の高さ方向の位置を調整した上で錘１８の落下させる位置を変更したりすることで、変化させることができる。

この実施の形態にかかる電子部品の落下衝撃試験装置１０では、基板１２ｂが、下側基板支持部材３２上の所望の位置に取り付けられた複数のピン３２ｂと上側基板支持部材３４に取り付けられた複数のピン３４ｂにより上下から挟み込んでいるので、錘１８が基板１２ｂに衝突した際に、基板１２ｂが跳ねたり、基板が配置されている位置から移動したりすることを防止することができる。さらに、上側支持部材３４に取り付けられた基板固定用ねじ３８により下側基板支持部材３２と上側基板支持部材３４とを上下から挟み込むように固定して、基板１２ｂを固定することにより、錘１８が基板１２ｂに衝突した際に、基板１２ｂが跳ねることをより確実に防止することができる。

ここで、従来の錘が取り付けられたシャフトを鉛直方向に落下させる際に、シャフトを筒状のガイドに通して落下させる方法があるが、この場合、シャフトとガイドが接触することによる摺動抵抗が大きいため、シャフトの落下速度が安定せず、さらに所望するエネルギーを与えることができない問題を有していた。また、シャフトとガイドとの間で隙間を有することにより、シャフトが鉛直方向に落下する際に斜めになる場合がある。そうすると、シャフトとガイドが衝突することで落下速度が安定せず、さらに落下位置も安定しない問題を有していた。この場合、ＣＳＰ（Ｃｈｉｐ ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）のような大型の部品では問題がないが、チップ部品のような小型の部品では、落下位置のズレが大きな問題となっていた。
そこで、この実施の形態にかかる電子部品の落下衝撃試験装置１０では、錘バウンド防止機構２２において、シャフト５０に対して上下２ヵ所に所定の間隔を隔てて、摺動抵抗の小さいベアリング８２ａ，８２ｂを設けている。したがって、このベアリング８２ａ，８２ｂを介してシャフト５０が、上下方向に自由に移動するので、錘１８の落下速度が安定し、かつ、落下位置のズレが生じることを抑制することができる。

また、この実施の形態にかかる電子部品の落下衝撃試験装置１０では、リレー回路６２を用いて、第１の電磁石４６ｂをオフし、第２の電磁石７６ａ，７６ｂをオンする制御を行うことから、錘１８における先端錘５２ａや追加錘５２ｂの量の条件あるいは錘落下機構２０の高さを調整することにより錘１８を落下させる高さを変更した際にも、任意の時間をリレー回路６２において設定することで対応することができる。また、リレー回路６２を用いて制御することにより、一回、試験対象物１２に衝突した後、錘１８が再度落下することを防止するための余分なセンサーを別途設置する必要がないことから、そのようなセンサーに対して他の物が遮ることにより、誤作動を生じることも防ぐことができる。

（実験例）
この発明にかかる電子部品の落下衝撃試験装置および電子部品の落下衝撃試験方法を用いて、試験対象物１２である電子部品１２ａの搭載された基板１２ｂに対して、ピン３２ｂの位置を変化させ場合における基板１２ｂの歪波形の変化を確認する実験を行った。

図７は、各実験例において、基板を下側基板支持部に配置した場合に、基板に対する下側基板支持部におけるピンを取り付けた配置を示す。図７（ａ）ないし図７（ｆ）は、実験例１ないし実験例６にそれぞれ対応している。ここで、図中における白丸は、基板１２ｂを下側基板支持部３２に配置した際の基板１２ｂに対する下側基板支持部３２におけるピン用穴３２ａの位置を示し、黒丸は、ピン３２ｂを取り付けた位置を示している。

また、図７（ａ）ないし図７（ｆ）に示す基板１２ｂに対する歪の測定方法としては、基板１２ｂの電子部品１２ａの搭載部分に歪ゲージを貼り付け、この歪ゲージをインターフェースユニット（ＫＥＹＥＮＣＥ社製：ＮＲ−５００）およびひずみ計測ユニット８４（ＫＥＹＥＮＣＥ社製：ＮＲ−ＳＴ０４）に接続し、錘１８を基板１２ｂに落下させた際の抵抗変化を測定することにより、図７（ａ）ないし図７（ｆ）に示す基板１２ｂの歪量を算出した。

図７（ａ）ないし図７（ｆ）に示すように基板１２ｂに対してピン３２ｂを配置した上で、本発明にかかる電子部品の落下衝撃試験装置１０を用いて実験を行うことにより得られた各基板１２ｂに対する歪量の基本波形の結果を、図８ないし図１３に示す。ここで、横軸は、経過時間（μｓｅｃ）を示し、縦軸は、歪量（μ ｓｔｒａｉｎ）をそれぞれ示している。

以上の結果より、本発明にかかる電子部品の落下衝撃試験装置１０を用いると、ステージ１４に対して垂直になるように設けられている複数のピン３２ｂの位置を任意に変更することで、基板１２ｂの波形を自由に変更することができることが確認された。したがって、本発明によれば、実際の携帯電子機器等において固定される基板の状態と同じ環境に基づく基板の歪波形を自由に再現できることから、試験対象物となる電子部品の強度を再現性良く評価することができることが示唆された。また、追加錘５２ｂの量を変化錘落下機構２０の高さ方向の位置を調整することで、基板に与えるエネルギーを所望のエネルギーとなるように調整することができる。

１０ 電子部品の落下衝撃試験装置
１２ 試験対象物
１２ａ 電子部品
１２ｂ 基板
１４ ステージ
１６ 支柱
１８ 錘
２０ 錘落下機構
２２ 錘バウンド防止機構
２４ ＸＹテーブル
２４ａ，２４ｂ ハンドル
２６ ベース部材
２６ａ ベース板
２８ 基板支持部材
３０ 基板固定用ねじ
３２ 下側基板支持部材
３２ａ ピン用穴
３２ｂ ピン
３２ｃ ナット
３４ 上側基板支持部材
３４ａ ピン用穴
３４ｂ ピン
３４ｃ 基板固定用ピン
３４ｄ シャフト用穴
３６ 支持体
３８ 基板固定用ねじ
４０ 側面板
４２ ガイドレール
４４ａ 高さ調整用シャフト
４４ｂ ハンドル
４６ 錘保持部
４６ａ 錘支持用穴
４６ｂ 第１の電磁石
４８ ホルダ
５０ シャフト
５２ａ 先端錘
５２ｂ 追加錘
５４ 保持部材
５４ａ，５４ｂ 凸部
５６ 支持板
５８ 表示部
６０ａ スイッチＡ
６０ｂ スイッチＢ
６２ リレー回路
６４ 電源
７０ａ 第１のシャフト保持部
７０ｂ 第２のシャフト保持部
７２ａ 第１のガイド
７２ｂ 第２のガイド
７４ ホルダ
７６ａ、７６ｂ 第２の電磁石
７８ａ、７８ｂ 板バネ
８０ａ、８０ｂ シャフト用穴
８２ａ、８２ｂ ベアリング
８４ ひずみ計測ユニット

Claims (8)

1. 電子部品が搭載された基板の裏面に錘を衝突させることにより、前記基板を歪ませて前記電子部品の不具合の有無を確認する電子部品の落下衝撃試験方法であって、
   前記基板に搭載された前記電子部品が下向きになるようにしてステージに前記基板を配置する工程と、
   前記ステージに配置された前記基板の前記裏面に対して、前記ステージの上方における所定の高さから垂直方向に前記錘を落下させる工程と、
   前記錘が前記基板に落下して跳ね返った際に、前記基板に再度前記錘が落下を防止するために、前記ステージと前記錘落下機構との間において、前記錘を静止させる工程と、
   を備え、
   前記ステージには、前記ステージに対して垂直となるように複数のピンが所望の位置に設けられており、
   前記基板を配置する工程において、前記基板を前記複数のピン上に配置することを特徴とする、電子部品の落下衝撃試験方法。
2. 前記基板を配置する工程は、前記基板を前記複数のピンで上下から挟み込むようにして配置することを特徴とする、請求項１に記載の電子部品の落下試験方法。
3. 前記基板を配置する工程において、前記基板を前記複数のピンで上下から挟み込む場合は、前記基板上にさらに複数のピンが設けられた基板支持部材を設け、前記ステージに設けられたピンと前記基板支持部材に設けられたピンとにより前記基板を固定することを特徴とする、請求項２に記載の電子部品の落下試験方法。
4. 前記基板を配置する工程は、前記基板を前記ステージと前記基板支持部材とを基板固定用ねじを用いて上下から挟み込むことを特徴とする、請求項３に記載の電子部品の落下試験方法。
5. 電子部品が搭載された基板の裏面に錘を衝突させることにより、前記基板を歪ませて前記電子部品の不具合の有無を確認する電子部品の落下衝撃試験装置であって、
   前記電子部品が搭載された前記基板を配置するためのステージと、
   前記ステージに配置される前記基板の前記裏面に、前記ステージの上方における所定の高さから前記錘を落下させるための錘落下機構と、
   前記錘が前記基板に落下して跳ね返った際に、前記基板に再度前記錘が落下を防止するために、前記ステージと前記錘落下機構との間に設けられる前記錘バウンド防止機構と、
   を備え、
   前記ステージには、前記ステージに対して垂直になるように複数のピンが所望の位置に設けられており、
   前記複数のピン上に前記基板が配置されることを特徴とする、電子部品の落下衝撃試験装置。
6. 前記複数のピンで上下から挟み込むようにして、前記ステージに配置される前記基板を固定することを特徴とする、請求項５に記載の電子部品の落下衝撃試験装置。
7. 前記基板を前記複数のピンで上下から挟み込む場合は、前記基板上に複数のピンが設けられた基板支持部材を設け、
   前記ステージに設けられるピンと前記基板支持部材に設けられるピンとにより、前記基板を固定することを特徴とする、請求項６に記載の電子部品の落下衝撃試験装置。
8. 前記ステージと前記基板支持部材とを基板固定用ねじを用いて上下から挟み込むようにして固定して、前記ステージに配置される前記基板を固定することを特徴とする、請求項７に記載の電子部品の落下衝撃試験装置。