JP3185893U - 電子回路測定用の電極部品 - Google Patents

Abstract

【課題】４端子測定を行うに当たり、大掛かりな装置を使用することなく径の小さなスルーホールに正確に接続することができる電子回路測定用の電極部品を提供する。
【解決手段】電極部品１０は、スルーホール２２の内部を分割する絶縁部材１１と、絶縁部材１１の表裏にそれぞれ配置される一対の導体部１２と、を備える。一対の導体部は、絶縁部材によって互いに絶縁されるとともに、それぞれ個別に電子回路測定装置に対して電気的に接続可能であり、電極部品をスルーホールに挿入したときに、前記一対の導体部がスルーホールの内壁２２ａと電気的に接続されるように形成されている。
【選択図】図１

Description

この考案は、電子回路測定に使用される電極部品に関し、特に、基板の厚み方向に貫通形成されたスルーホールに接続される電極部品に関する。

従来、電子回路形成に使用されるプリント基板に多数のスルーホールを設けることが行われている。こうしたスルーホールを設けることで多層基板において配線パターンが相互に接続可能となり、高度に複雑化した電子回路の実装密度を向上させることができる。具体的には、スルーホールを複数の基板を重ね合わせた多層基板の厚み方向に貫通形成するとともに、スルーホールの内周面をメッキ処理することで、複数の基板の所望の層にある配線パターンを相互に接続することができる。

また、こうしたスルーホールは、電子回路測定装置を使用して回路の理論上の動作値と実際の動作値とを測定比較する際に、電子回路測定装置を接続する接続部としても使用される。具体的には、電子回路測定装置に接続された探針などをスルーホール（または、スルーホールの周囲に形成されたランド）に圧接し、電子回路測定装置によって回路の動作値を測定することが行われている。

なお、こうした電子回路の測定においては４端子法を用いるのが原則である。その理由は、２端子測定の場合は測定リードそのものの導体抵抗が被測定抵抗に加算されるなどすることで誤差が発生するためである。一方、４端子測定であれば、こういった誤差を生じることなく正確に回路の動作値を測定することができる。

ところで、このような測定に使用する探針は、例えば特許文献１記載のような針状のものが用いられている。こうした探針は、測定器に接続されて先端側を測定対象物に圧接させて使用する。こうした探針をスルーホールに圧接して２端子測定を行う場合、スルーホールの孔内に探針を挿入して接触させればよい。

特開２０１１−１９１２８１号公報

しかし、上記したような従来の探針を使用して４端子測定を行う場合、スルーホールを使用して測定を行うのは容易ではない。

すなわち、２端子測定とは異なり、２つの探針をそれぞれ絶縁状態で同じスルーホールに接続しなければならないため、スルーホールの径が小さくなればなるほど精密な操作が必要となる。具体的には、スルーホールの周囲に設けられる細いリングパターン（ランド）面に２つの探針の先端を圧接して４端子測定の一方の電極としなければならない。

例えばスルーホールの内径が０．２ｍｍの場合、ランド径は０．４ｍｍ程度であり、この場合のランドの幅は０．１ｍｍしかない。このような微細なランド面に正確に探針を圧接するためには、高価な探針位置設定圧接装置を使用する必要があり、また、その探針位置設定圧接装置の操作も精密さが要求されるため作業負担が大きいものであった。

また、圧接した探針を保持する必要もあり、更に多数のランドに探針を接触させるためには大掛かりな作業も必要となり、作業コストや機械の導入コストなどが過大となるおそれがあった。

また、接近した複数のランド面には、装置が妨げとなって同時に探針を圧接させることができない場合がある。このため、測定対象となるランドの選択が制限されるという問題もあった。

そこで、本考案は、４端子測定を行うに当たり、大掛かりな装置を使用することなくスルーホールに接続することができる電子回路測定用の電極部品を提供することを課題とする。

本考案は、上記した課題を解決するためになされたものであり、以下を特徴とする。

（請求項１）
請求項１に記載の考案は、以下の点を特徴とする。
すなわち、請求項１に記載の電子回路測定用の電極部品は、基板の厚み方向に貫通形成されたスルーホールに接続されて電子回路測定に使用される電極部品であって、スルーホールの内部を分割する絶縁部材と、前記絶縁部材の表裏にそれぞれ配置される一対の導体部と、を備え、前記一対の導体部は、前記絶縁部材によって互いに絶縁されるとともに、それぞれ個別に電子回路測定装置に対して電気的に接続可能であり、前記電極部品をスルーホールに挿入したときに、前記一対の導体部がスルーホールの内壁と電気的に接続されることを特徴とする。

（請求項２）
請求項２に記載の考案は、上記した請求項１記載の考案の特徴点に加え、以下の点を特徴とする。
すなわち、前記一対の導体部は、前記板状の絶縁部材の表裏にそれぞれ固着されていることを特徴とする。

（請求項３）
請求項３に記載の考案は、上記した請求項１又は２記載の考案の特徴点に加え、以下の点を特徴とする。
すなわち、前記電極部品をスルーホールに挿入したときに、前記絶縁部材が弾性変形して前記一対の導体部をスルーホールの内壁に押し付けるように作用することを特徴とする。

（請求項４）
請求項４に記載の考案は、上記した請求項１〜３のいずれかに記載の考案の特徴点に加え、以下の点を特徴とする。
すなわち、前記電極部品をスルーホールに挿入しやすくするために、前記絶縁部材の挿入側の角部は丸み又は傾斜を有することを特徴とする。

請求項１に記載の考案は上記の通りであり、スルーホールの内部を分割する絶縁部材と、前記絶縁部材の表裏にそれぞれ配置される一対の導体部と、を備え、前記一対の導体部は、前記絶縁部材によって互いに絶縁されるとともに、それぞれ個別に電子回路測定装置に対して電気的に接続可能であり、前記電極部品をスルーホールに挿入したときに、前記一対の導体部がスルーホールの内壁と電気的に接続される。このため、電極部品をスルーホールに挿入するだけで４端子測定のための電極とすることができるので、大掛かりな装置を使用することなくスルーホールに接続することができる。よって、外部装置の導入コストが不要となり、また、作業コストも低減することができる。

また、スルーホールに挿入するだけで電極部品が保持されるため、外部装置で電極を保持する必要もない。よって、電極部品を設置するための面積を最小限とすることができるので、電極配置の自由度が格段に向上する。例えば、隣り合う多数のスルーホールのそれぞれに電極部品を挿入して、連続的に電位測定するようなことも可能となる。

また、請求項２に記載の考案は上記の通りであり、前記一対の導体部は、前記板状の絶縁部材の表裏にそれぞれ固着されているので、容易にスルーホールに対して挿入することができ、作業性が良い。

また、請求項３に記載の考案は上記の通りであり、前記電極部品をスルーホールに挿入したときに、前記絶縁部材が弾性変形して前記一対の導体部をスルーホールの内壁に押し付けるように作用する。すなわち、導体部がスルーホールの内壁に押し付けられて接触するので、必要電気接触抵抗を得るために必要な圧力を得ることができる。

また、請求項４に記載の考案は上記の通りであり、前記電極部品をスルーホールに挿入しやすくするために、前記絶縁部材の挿入側の角部は丸み又は傾斜を有するので、電極部品を容易にスルーホールに挿入することができ、作業性が良い。

（ａ）電極部品の外観図、（ｂ）電極部品をスルーホールに挿入した状態のイメージ図である。 電子回路測定のために電極を接続した状態を示す説明図である。 スルーホールに挿入した電極部品の断面図である。 本実施形態の変形例に係る図であって、（ａ）電極部品の外観図、（ｂ）電極部品をスルーホールに挿入した状態のイメージ図である。 従来の電子回路測定を説明するための図であって、（ａ）電子回路測定のために電極を接続した状態を示す説明図、（ｂ）探針位置設定圧接装置のイメージ図である。

本考案の実施形態について、図を参照しつつ説明する。

本実施形態に係る電極部品１０は、基板２０の厚み方向に貫通形成されたスルーホール２２に接続されて電子回路測定に使用されるものであり、図１（ｂ）に示すように、スルーホール２２に挿入されることでスルーホール２２と電気的に接続され、電子回路測定の端子として機能するようになっている。この電極部品１０は、図１に示すように、板状の絶縁部材１１と、前記板状の絶縁部材１１の表裏にそれぞれ固着された一対の導体部１２とを、備えて構成される。

絶縁部材１１は、一対の導体部１２が接触しないように（電気的に接続されないように）隔離するためのものであり、例えば合成樹脂やゴムなどの非導電性の材料で形成されている。なお、この絶縁部材１１の挿入側の角部１１ａは、図１（ａ）に示すように、丸みを帯びて形成されている。このため、電極部品１０をスルーホール２２に挿入する際に丸みを帯びた角部１１ａに沿って挿入できるので、電極部品１０をスルーホール２２に挿入しやすく形成されている。なお、本実施形態においては、絶縁部材１１の挿入側の角部１１ａが丸みを帯びるように形成しているが、本発明の実施形態としてはこれに限らず、例えば絶縁部材１１の挿入側の角部１１ａを傾斜させて形成してもよい。

一方、導体部１２は、電子回路測定の電極として使用される線状部材であり、金属などの導電性の材料で形成されている。この導体部１２は、例えば絶縁部材１１に接着剤等で固着されている。なお、導体部１２及び絶縁部材１１を一部だけで固着する場合には、挿入側の端部付近で固着することが望ましい。このように固着することで、スルーホール２２に挿入する際に導体部１２の先端がスルーホール２２の縁部に引っ掛かる可能性を低減することができる。

この一対の導体部１２の反挿入側の端部には、Ｌ字形の接続部１３が半田などで固定されており、図２に示すように、この接続部１３を介して電子回路測定装置２５に導線２６によって電気的に接続できるようになっている。そして、この一対の導体部１２は、絶縁部材１１によって互いに絶縁されており、それぞれ個別に電子回路測定装置２５に対して電気的に接続可能となっている。このような構成により、一対の導体部１２が互いに絶縁状態で同じスルーホール２２に接触可能となっており、一対の導体部１２によって４端子測定の一方の電極を構成できるようになっている。例えば、電子回路測定装置２５に接続した２つの電極部品１０を使用して、この２つの電極部品１０をそれぞれ異なるスルーホール２２に挿入することで、４端子測定を実行できるようになっている。

この電極部品１０をスルーホール２２に挿入すると、図３に示すように、前記一対の導体部１２がスルーホール２２の内壁２２ａに接触する。このように導体部１２がスルーホール２２の内壁２２ａに接触することで、電子回路測定装置２５とスルーホール２２の内壁２２ａに施されたメッキが電気的に接続され、電極部品１０を挿入したスルーホール２２を電位測定に使用することができる。

なお、本実施形態においては、電極部品１０をスルーホール２２に挿入したときに、絶縁部材１１が弾性変形して一対の導体部１２をスルーホール２２の内壁２２ａに押し付けるように作用する。すなわち、導体部１２がスルーホール２２の内壁２２ａに押し付けられて接触するので、必要電気接触抵抗を得るために必要な圧力を得ることができるようになっている。

具体的には、図３（ａ）に示すように、絶縁部材１１の厚みと一対の導体部１２のそれぞれの直径とを足した長さが、スルーホール２２の内径よりもやや大きくなるように寸法設定されている。このような寸法設定により、電極部品１０をスルーホール２２に押し込んだときに、一対の導体部１２がスルーホール２２の内壁２２ａに押し付けられるようになっている。この例では、一対の導体部１２が絶縁部材１１を挟んで互いに対向するように配置されている。このような態様によれば、絶縁部材１１及び一対の導体部１２が弾性変形することで、スルーホール２２の内径に収まるように電極部品１０が圧縮され、このときの弾力によって一対の導体部１２がスルーホール２２の内壁２２ａに押し付けられる。

なお、この図３（ａ）に示す寸法設定で電極部品１０を形成する場合、絶縁部材１１の幅はスルーホール２２の内径よりも小さくすることが望ましい。絶縁部材１１の幅をスルーホール２２の内径よりも小さくすることで、スムーズに電極部品１０の端部をスルーホール２２に挿入することができる。このとき、絶縁部材１１とスルーホール２２の内壁２２ａとの間に形成される間隙Ｓ（絶縁部材１１の幅とスルーホール２２の内径との差）は、導体部１２が通過できない大きさであればよい。間隙Ｓを導体部１２が通過できない大きさとすることで、２つの導体部１２が互いに絶縁した状態を保つことができる。

また、図３（ｂ）に示すように、絶縁部材１１の幅をスルーホール２２の内径よりも大きく設定してもよい。このような寸法設定とすれば、電極部品１０をスルーホール２２に押し込んだときに、絶縁部材１１が撓んで、一対の導体部１２がスルーホール２２の内壁２２ａに押し付けられるようにすることができる。図３（ｂ）の例では、一対の導体部１２が絶縁部材１１を挟んで互い違いとなるように配置されている。このような態様によれば、絶縁部材１１が撓んで弾性変形することで、スルーホール２２の内径に収まるように電極部品１０が撓み、このときの弾力によって一対の導体部１２がスルーホール２２の内壁２２ａに押し付けられる。

なお、上記した実施形態においては、導体部１２を線状部材として説明したが、これに限らず、図４に示すように、複数の線状部材を捩ったものを使用してもよい。このような態様によれば、導体部１２を太く形成できるので、スルーホール２２の内径に余裕がある場合でも確実に導体部１２をスルーホール２２の内壁２２ａに圧接させることができる。

また、上記した実施形態においては、スルーホール２２を円形としているが、これに限らず、スルーホール２２が例えば角孔形状であった場合でも同様の効果を得ることができる。

また、上記した実施形態においては、板状の絶縁部材１１の表裏にそれぞれ一対の導体部１２を固着することとしたが、本考案の実施形態としてはこれに限らない。例えば、板状の絶縁部材１１と一対の導体部１２とを別部材として構成し、板状の絶縁部材１１を先にスルーホール２２に挿入した後で、一対の導体部１２をそれぞれ板状の絶縁部材１１の表裏に差し込むような態様としてもよい。

また、上記した実施形態においては、絶縁部材１１及び導体部１２の弾性によって、導体部１２がスルーホール２２の内壁２２ａに押し付けられるようにしたが、本発明の実施形態としてはこれに限らない。例えば板バネなどの弾性部材を絶縁部材１１と導体部１２との間に設けることで、導体部１２を外側に向けて付勢し、導体部１２をスルーホール２２の内壁２２ａに圧接してもよい。また、板状の絶縁部材１１と一対の導体部１２とを別部材として構成した場合には、板状の絶縁部材１１を先にスルーホール２２に挿入した後で、導体部１２をスルーホール２２の内部を埋めるように押し込むことで、導体部１２をスルーホール２２の内壁２２ａに圧接してもよい。このとき、スルーホール２２の内部を埋めるように導体部１２を押し込んだ後で、スルーホール２２の開口部の両側から導体部１２を内側に押し込むようにすれば、確実に導体部１２をスルーホール２２の内壁２２ａに圧接させることができる。その他、導体部１２とスルーホール２２の内壁２２ａとの間に隙間がある場合には、ハンダボールなどを使用して隙間を埋めるようにしても、導体部１２とスルーホール２２の内壁２２ａとを電気的に接続することができる。

以上説明したように、本実施形態は、スルーホール２２の内部を分割する絶縁部材１１と、前記絶縁部材１１の表裏にそれぞれ配置される一対の導体部１２と、を備え、前記一対の導体部１２は、前記絶縁部材１１によって互いに絶縁されるとともに、それぞれ個別に電子回路測定装置２５に対して電気的に接続可能であり、前記電極部品１０をスルーホール２２に挿入したときに、前記一対の導体部１２がスルーホール２２の内壁２２ａと電気的に接続される。このため、電極部品１０をスルーホール２２に挿入するだけで４端子測定のための電極とすることができるので、大掛かりな装置を使用することなくスルーホール２２に接続することができる。よって、外部装置の導入コストが不要となり、また、作業コストも低減することができる。

また、電極部品１０はスルーホール２２に挿入するだけで保持されるため、外部装置で電極を保持する必要もない。よって、電極部品１０を設置するための面積を最小限とすることができるので、電極配置の自由度が格段に向上する。例えば、隣り合う多数のスルーホール２２のそれぞれから連続的に電位測定するようなことも可能となる。
なお、従来の探針２８を使用して４端子測定を行う場合、以下のような問題があった。

すなわち、図５に示すように、２つの探針２８をそれぞれ絶縁状態で同じスルーホール２２に接続しなければならないため、スルーホール２２の径が小さくなればなるほど精密な操作が必要となっていた。具体的には、スルーホール２２の周囲に設けられる細いリングパターン（ランド２１）面に２つの探針２８の先端を圧接して４端子測定の一方の電極としなければならなかった。

例えばスルーホール２２の内径が０．２ｍｍの場合、ランド２１径は０．４ｍｍ程度であり、この場合のランド２１の幅は０．１ｍｍしかない。このような微細なランド２１面に正確に探針２８を圧接するためには、高価な探針位置設定圧接装置２７を使用する必要があり、また、その探針位置設定圧接装置２７の操作も精密さが要求されるため作業負担が大きいものであった。

また、圧接した探針２８を保持する必要もあり、更に多数のランド２１に探針２８を接触させるためには大掛かりな作業も必要となり、作業コストや機械の導入コストなどが過大となるおそれがあった。

また、接近した複数のランド２１面には、装置が妨げとなって同時に探針２８を圧接させることができない場合がある。このため、測定対象となるランド２１の選択が制限されるという問題もあった。

しかしながら、本実施形態に係る電極部品１０を使用すれば、上記したような問題は発生せず、大掛かりな装置を使用することなく４端子測定が可能となる。

１０ 電極部品
１１ 絶縁部材
１１ａ 角部
１２ 導体部
１３ 接続部
２０ 基板
２１ ランド
２２ スルーホール
２２ａ 内壁
２５ 電子回路測定装置
２６ 導線
２７ 探針位置設定圧接装置
２８ 探針
Ｓ 間隙

Claims (4)

1. 基板の厚み方向に貫通形成されたスルーホールに接続されて電子回路測定に使用される電極部品であって、
   スルーホールの内部を分割する絶縁部材と、
   前記絶縁部材の表裏にそれぞれ配置される一対の導体部と、
   を備え、
   前記一対の導体部は、前記絶縁部材によって互いに絶縁されるとともに、それぞれ個別に電子回路測定装置に対して電気的に接続可能であり、
   前記電極部品をスルーホールに挿入したときに、前記一対の導体部がスルーホールの内壁と電気的に接続されることを特徴とする、電子回路測定用の電極部品。
2. 前記一対の導体部は、前記板状の絶縁部材の表裏にそれぞれ固着されていることを特徴とする、請求項１記載の電子回路測定用の電極部品。
3. 前記電極部品をスルーホールに挿入したときに、前記絶縁部材が弾性変形して前記一対の導体部をスルーホールの内壁に押し付けるように作用することを特徴とする、請求項１又は２記載の電子回路測定用の電極部品。
4. 前記電極部品をスルーホールに挿入しやすくするために、前記絶縁部材の挿入側の角部は丸み又は傾斜を有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の電子回路測定用の電極部品。

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