JP4150479B2

JP4150479B2 - 電子部品用振動試験装置

Info

Publication number: JP4150479B2
Application number: JP31259999A
Authority: JP
Inventors: 公明伊藤; 孝久柴田
Original assignee: Mitutoyo Corp
Current assignee: Mitutoyo Corp
Priority date: 1999-11-02
Filing date: 1999-11-02
Publication date: 2008-09-17
Anticipated expiration: 2019-11-02
Also published as: JP2001133355A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、試験体に振動を与えることによりプリント基板等の電子部品の耐震性や耐久性を評価する電子部品用振動試験装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プリント基板等の電気・電子分野などの電子部品について、様々な振動条件の下で振動試験を行わせることにより、電子部品の耐震性や耐久性を評価する装置として、振動試験装置が知られている。
このような振動試験装置としては、例えば、図６に示す動電型のマイクロ振動試験装置が知られている。
【０００３】
図６に示すマイクロ振動試験装置１００は、外側磁極１０１、内側磁極１０２、励磁コイル１０３、可動コイル１０４、振動台１０５、ばね１０６などにより構成されている。
励磁コイル１０３は、電源部（図示省略）から入力される直流電流により励磁されて直流磁界を生成し、磁性体である外側磁極１０１、内側磁極１０２との間のギャップＧには、可動コイル１０４を横切る直流磁界が形成される。
可動コイル１０４には図示しない駆動回路によって生成される交流電流が印加されており、可動コイル１０４は前記ギャップＧに形成された直流磁界中を前記交流電流の周波数に基づく振動数で振動する。この可動コイル１０４は内側磁極１０２の上面に設置されたばね１０６によって支持される振動台１０５に固定されており、可動コイル１０４が振動することによって振動台１０５が振動する。
そして、振動台１０５に電子部品（図示省略）を載置して、振動台１０５の振動に伴って電子部品（図示省略）が振動し、この時の振動特性を測定するようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、電子部品の振動試験においては、実際に組み込まれるべき装置内に電子部品が組み込まれた状態に、より近い状態で試験を行いたいというニーズがあった。しかし、従来の振動試験装置では、電子部品を単に振動台に載置させるだけだったので、上記ニーズを満足するものとなっていなかった。
【０００５】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、より使用状態に近い状態で振動試験が出来て、より正確な試験結果を得ることが可能な電子部品用振動試験装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、
請求項１記載の発明は、例えば、図１〜５に示すように、電子部品用振動試験装置（１：例えば、振動試験装置）において、振動子（３１）を有し、当該振動子を振動させる振動発生手段（３：例えば、マイクロ振動発生機）と、
前記振動子に支持され、前記振動を伝達する振動板（４）と、
前記振動板に設けられ、電子部品を着脱自在に固着する固着手段（５：固着部）と、
前記振動板の一方の端部から離間して設けられた支持台（６）と、
を備え、
前記支持台と前記振動板の前記端部とが、板ばね（６１）を介して連結されていることを特徴としている。
【０００７】
請求項１記載の発明によれば、振動板の一方の端部が板ばねを介して支持台に支持されているので、振動発生手段によって振動板を振動させた場合、振動板に円弧運動が作用することとなって、実際の使用状態により近い状態での振動試験を行うことが出来て、より正確な振動試験結果を得ることが出来る。
即ち、実際の使用状態では、上下方向（或いは左右方向）の往復運動のみならず、モーメントが作用して円弧運動も電子部品に作用するが、従来の振動試験装置では、上下方向（或いは左右方向）の振動のみの振動試験しか出来なかった。これに対して、本発明によれば、円弧運動による電子部品への影響も試験することが出来ることとなって、より実際の状態に近いものとなる。
【０００８】
ここで、振動発生手段は、例えば、動電型のマイクロ振動発生機を使用する。この場合、直流磁界の形成する方式は、永久磁石を用いた方式のものであっても、或いは電磁石を用いた方式のものであってもよい。また、動電型以外の油圧式の振動発生機でもよい。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の電子部品用振動試験装置において、
前記固着手段は、前記電子部品が実装される取付手段（図示省略）と略等しくされていることを特徴としている。
【００１０】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明と同様の効果が得られることは無論のこと、特に、電子部品が固着される固着手段が、実際に電子部品が実装される取付手段と等しくされ、この状態で振動試験がなされることとなるので、実際の使用状態により近い状態での振動試験を行うことが出来ることとなって、より正確な振動試験結果を得ることが出来る。
即ち、取付手段がスロットに装着して固定するものであれば、固着手段もスロットにすることにより、従来の振動試験装置よりもより使用状態に近い状態での試験が出来る。
ここで、固着手段は、例えば、対向配置されたレールに電子部品を装着してねじ止めしたり、或いは電子部品の四隅をねじ止めするものなどがあるが、これに限らず電子部品が実際に取り付けられる実装置の取付手段と同じであれば、どのようなものでもよい。
また、電子部品が立てられた状態で取付手段に取り付けられる場合には、固着手段に対しても電子部品が立てられた状態で固着されることが望ましい。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の電子部品用振動試験装置において、
前記振動子は、当該振動子の振動方向に対して剛性を有し、他の方向に対して所定の力が作用した場合に可撓性を有する緩衝部材（３１ａ：例えば、ピアノ線）を有し、
前記振動板は、前記緩衝部材によって支持されていることを特徴としている。
【００１２】
請求項３記載の発明によれば、請求項１又は２記載の発明と同様の効果が得られることは無論のこと、特に、振動子の振動方向以外に所定の力が作用した場合に撓む緩衝部材によって振動板が支持されているので、振動板に円弧運動が作用した場合に、振動方向以外に作用する力が吸収されることとなって、振動発生手段に無理な力が作用することがなく装置の保護が図れる。
ここで、緩衝部材としては、例えば、ピアノ線等の鋼線を用いるが、これに限らず、軸方向に所定の剛性を有し、それ以外の方向に可撓性を有するものであればどのようなものであってもよい。
【００１３】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の電子部品用振動試験装置において、
前記電子部品に接続して、前記電子部品に通電するコネクタ（４２、６２：例えば、中継コネクタ、通電用コネクタ）を備えたことを特徴としている。
【００１４】
請求項４記載の発明によれば、請求項１〜３の何れかに記載の発明と同様の効果が得られることは無論のこと、特に、電子部品に接続して、電子部品に通電可能なコネクタにより電子部品を通電させた状態で振動試験を行うことが出来るので、更により実際の使用状態での振動試験が可能となるとともに、振動による電子部品の異常箇所の発見が容易に分かる。
また、既に振動試験装置にコネクタが具備された電子部品専用の振動試験装置なので、従来の振動試験装置のように、通電した状態で試験するためわざわざコネクタを準備する必要がなく使い勝手がよい。
【００１６】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４の何れかに記載の電子部品用振動試験装置において、
前記振動板の振動を抑止する振動抑止手段（７：クランプ装置）を備えたことを特徴としている。
【００１７】
請求項５記載の発明によれば、請求項１〜４の何れかに記載の発明と同様の効果が得られることは無論のこと、特に、振動抑止手段によって振動板の振動が抑止されるので、電子部品を固着手段に着脱するときの振動板の振動を抑止することが出来ることとなって、電子部品を固着手段へ着脱するのが容易となる。
ここで、振動抑止手段は、振動板の振動を一時的に抑止するものであれば、どのようなものであってもよい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明に係る電子部品用振動試験装置の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明に係る振動試験装置の要部構成を示した正面図であり、図２は、同平面図であり、図３は、同左側面図である。また、図４は、振動試験装置の振動を制御する振動制御部の要部構成を示したブロック図である。
図１〜３に示す振動試験装置１は、例えば、プリント基板１０などの電子部品等振動与えてその品質、耐久性等を調査するための装置である。
【００１９】
前記振動試験装置１は、矩形の板状のベース２と、前記ベース２に一部が貫通して設けられ、振動子３１が振動する動電型のマイクロ振動発生機３（振動発生手段）と、前記振動子３１に支持され、振動子３１の振動が伝達される矩形の振動板４と、前記振動板４の長辺側縁部４ａ、４ａに沿って対向配置され、前記プリント基板１０を着脱自在に前記振動板４に固着可能な固着部５（固着手段）と、前記振動板４の一短辺側端部４ｂから離間した位置に、前記ベース２から起立して設けられ、高さが振動板４に略等しい支持台６と、前記振動板４の長辺側の４つの角部に設けられ、振動板４の振動を抑止するクランプ装置７…（振動抑止手段）と、前記マイクロ振動発生機３の振動を制御する振動制御部８（図４参照）などを備えている。
【００２０】
前記振動試験装置１は、プリント基板１０を立てた状態で試験する装置であり、縦にして実際に取り付けられるプリント基板１０の振動試験に最適であり、実際の使用状態で振動試験を行うことが出来る。
前記ベース２には、二本の長尺な板状の足部２１、２１がとりつけられており、この足部２１、２１は図示しない収納部のレールと摺動可能に係合し、この振動試験装置１全体が足部２１、２１をレール（図示省略）にスライドさせることにより収納部（図示省略）からの出し入れが出来るようになっている。
前記マイクロ振動発生機３は、前記振動板４の短辺方向に並列して２台設置されており、前記振動子３１を有する他、図６に示したマイクロ振動発生装置１００と同様の構成となっている。
【００２１】
振動子３１には、その先端にピアノ線３１ａ（緩衝部材）が起立した状態で取り付けられている。その先端には、振動板４に取り付けられており、このピアノ線３１ａにより前記振動板４が支持されている。
前記ピアノ線３１ａは、振動子３１の振動方向に対しては振動を振動板４に伝達可能な剛性を有している。しかし、それ以外の方向に対して力が作用した場合には、ピアノ線３１ａが撓んで振動子３１と振動板４との間に無理な力がかからないようになっている。これにより、振動試験装置１の保護を図っている。
【００２２】
また、振動板４は、振動子３１のピアノ線３１ａによって支持されるとともに、前記支持台６に、振動板４の一方の短辺側端部４ｂが並列して設けられた２つの板ばね６１、６１を介しても支持され、更に、振動板４の前記板ばね６１、６１が取り付けられた短辺側端部４ｂと反対の短辺側端部４ｃ側のベース２側の面は、ベース２に設けられたＵ字ばね４１によって支持されている。
そして、振動板４がこの板ばね６１、６１によって短辺側端部４ｂが支持されているので、マイクロ振動発生機３、３により発生した振動により振動板４に円弧運動が生じる。即ち、振動板４と支持台６が板ばね６１、６１によってヒンジ結合された状態となり、振動板４に振動が伝えられると振動板４が円弧運動する。実際にプリント基板１０が実装置に取り付けられた場合にも、同様に円弧運動が生じる場合があるので、より使用状態に近くなる。
【００２３】
より具体的に説明すると、実際の使用状態では、上下方向（或いは左右方向）の往復運動のみならず、モーメントが作用して円弧運動もプリント基板１０に作用するが、従来の振動試験装置では、上下方向（或いは左右方向）の振動のみの振動試験しか出来なかった。これに対して、本振動試験装置は、円弧運動によるプリント基板１０への影響も試験することが出来ることとなって、より実際の状態に近いものとなっている。
更に、前記マイクロ振動発生機３、３は、振動板４の中央ではなく、板ばね６１、６１から離れた短辺側端部４ｃ近くに配置されているので、てこの原理により、少ない力でより大きな円弧運動を得ることが出来る構造となっている。
【００２４】
また、前記振動板４には、前記短辺側端部４ｂ側に、短辺方向に沿って長尺な中継コネクタ４２が設けられている。この中継コネクタ４２は、プリント基板１０の配線と接続可能となっているとともに、前記支持台６に設けられた通電用コネクタ６２に接続されている。そして、通電用コネクタ６２に通電することにより、中継コネクタ４２を介してプリント基板１０に通電することが出来るようになっている。
【００２５】
前記固着部５は、振動板４の長辺側縁部４ａ、４ａに沿って延在する断面がコ字状のスライドレール５１、５１が対向配置されている。前記スライドレール５１、５１には、所定間隔にねじ止め用のねじ穴５１ａ…が設けられ、このねじ穴５１ａにねじ５２挿入して止着することにより振動板４に固定される。
また、前記スライドレール５１、５１の挿入側の振動板４には、挿入側の面にねじ穴５２ａを有する基板固定部５３、５３が設けられている。そして、プリント基板１０の縁部１０ａをスライドレール５１、５１の凹部５１ｂに挿入した後、中継コネクタ４２にプリント基板１０の配線部（図示省略）を取り付け、図５に示すように、プリント基板１０に取り付けられた金具１１のねじ１１ａを基板固定部５３、５３のねじ穴５３ａにねじ１１ａを挿入して止着することにより、プリント基板１０を振動板４に固着することが出来るようになっている。
この固着部５は、いわゆるスロットタイプのものであり、当該プリント基板１０が実装される装置（図示省略）の取付部（図示省略）と同じタイプのもので構成されている。
【００２６】
前記クランプ装置７は、前記振動板４のベース２側の面に取り付けられ、係合穴７１ａを有する係合部７１と、前記ベース２に設けられたクランプ部７２と、を備えている。
クランプ部７２の上部には、前記係合穴７１ａに対向して設けられ、前記係合穴７１ａに出し入れ自在な棒状のクランプ軸７３と、このクランプ軸７３を軸方向に付勢するばね（図示省略）と、このばねの付勢を解除するアンクランプスイッチ７４などにより構成されている。そして、クランプ軸７３を係合穴７１ａに挿入することにより振動板４を固定して振動を抑止することが出来るようになっている。また、この状態でアンクランプスイッチ７４を押すと、ばね（図示省略）の付勢が解除され、クランプ軸７３が振動板４から離れる方向に移動して振動板４の拘束が解除される。このクランプ装置７によって、振動板４の振動を拘束することが出来るので、プリント基板１０を固着部５に着脱するのが容易となる。
【００２７】
前記振動制御部８は、発振器８１、可変ボリュームユニット８２、電力増幅器８３、などを備えている。
発振器８１は、直流を電源として所望の周波数をもった振動電圧を発生させて、可変ボリュームユニット８２に出力する回路である。
前記可変ボリュームユニット８２は、各マイクロ振動発生機３、３の振幅を制御する装置であり、振動電流の出力を調整するマスターゲイン調整部８２ａ、２つのマイクロ振動発生機３、３の各々の振幅を制御する振幅制御部８２ｂ、８２ｂと、を備えている。そして、発振器８１から出力された振動電圧を入力し、前記マスターゲイン調整部８２ａによって出力が調整された後、各々の振幅制御部８２ｂ、８２ｂの制御に応じた振幅の振動電圧を電力増幅器８３、８３に出力する。
【００２８】
前記電力増幅器８３、８３は、可変ボリュームユニット８２から出力された振動電圧を増幅してマイクロ振動発生機３、３に出力する装置であり、増幅された振動電圧に基づいた振動を発生させることが出来る。
即ち、二台のマイクロ振動発生機３、３を異なる振幅で振動させることが出来るので、例えば、振動板４のうち特定の部分を局部的に強く振動させることが出来る。
【００２９】
次に、上記電子部品用振動試験装置によるプリント基板１０の振動試験動作について説明する。
まず、電子部品用振動試験装置を収納部（図示省略）から足部２１、２１をレール（図示省略）にスライドさせて引き出す。
次いで、振動板４の四隅に設けられたクランプ装置７…のクランプ軸７３を振動板４に取り付けられた係合部７１の係合穴７１ａに挿入させて振動板４を拘束する。この状態で、固着部５のスライドレール５１の凹部５１ｂにプリント基板１０の縁部１０ａをスライドさせて装着したのち、基板固定部５３のねじ穴５３ａにプリント基板１０の金具１１のねじ１１ａを取り付けて止着する。次いで、プリント基板１０の配線部（図示省略）と中継コネクタ４２を接続させる。プリント基板１０の固着部５への取付終了後は、クランプ軸７３を係合穴７１ａから抜いて、振動板４の拘束状態を解除する。
【００３０】
次いで、発振器８１、可変ボリュームユニット８２、電力増幅器８３の電源をオンし、発振器８１による振動電圧の設定、可変ボリュームユニット８２による各マイクロ振動発生機３、３の振幅の設定とマスターゲイン調整部８２ａの出力をゼロにセットする。
次いで、発振器８１により設定された周波数を有する振動電圧を発生させ、この振動電圧が可変ボリュームユニット８２に出力される。
次いで、可変ボリュームユニット８２にて、振動電圧が設定された振幅にされた後、電力増幅器８３で増幅され、各マイクロ振動発生機３、３に出力される。そして、マスターゲイン調整部８２ａの出力を少しづつ上げることにより、各マイクロ振動発生機３、３は、設定された振幅で振動して振動試験がなされる。このとき、通電用コネクタ６２を介してプリント基板１０は通電され、実際の使用状態での振動試験がなされる。
【００３１】
試験終了後は、再び、振動板４の四隅に設けられたクランプ装置７のクランプ軸７３を振動板４に取り付けられた係合部７１の係合穴７１ａに挿入させて振動板４を拘束し、この状態で中継コネクタ４２から配線部（図示省略）を外し、基板固定部５３に止着された金具１１のねじ１１ａを緩めてプリント基板１０を外す。
【００３２】
以上説明した本発明に係る動電型振動発生機によれば、プリント基板１０が固着される固着部５が、実際にプリント基板１０が実装される取付部（図示省略）と等しくされ、この状態で振動試験がなされることとなるので、実際の使用状態により近い状態での振動試験を行うことが出来ることとなって、より正確な振動試験結果を得ることが出来る。
更に、プリント基板１０に接続して、プリント基板１０に通電可能な中継コネクタ４２と通電用コネクタ６２によりプリント基板１０を通電させた状態で振動試験を行うことが出来るので、より実際の使用状態での振動試験が可能となるとともに、振動によるプリント基板１０の異常箇所の発見が容易に分かる。
また、既に振動試験装置１に中継コネクタ４２と通電用コネクタ６２が具備された電子部品専用の振動試験装置なので、従来の振動試験装置のように、通電した状態で試験するためわざわざコネクタを準備する必要がなく使い勝手がよい。
【００３３】
加えて、振動板４の短辺側端部４ｂが板ばね６１、６１を介して支持台６に支持されているので、マイクロ振動発生機３、３によって振動板４を振動させた場合、振動板４に円弧運動が作用することとなって、より実際の使用状態に近い状態での振動試験が可能となる。
【００３４】
なお、本発明は上記実施の形態に限られるものではなく、適宜変更可能である。例えば、コネクタを中継コネクタと通電用コネクタの２つ設けた構成としたが、一つだけの構成としてもよい。
また、振動板拘束手段として、クランプ装置７を例示したが、機械的に振動板を拘束するものであっても、或いは電磁気などを利用して電気的に拘束するものであってもよい。
【００３５】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、振動板の一方の端部が板ばねを介して支持台に支持されているので、振動発生手段によって振動板を振動させた場合、振動板に円弧運動が作用することとなって、実際の使用状態により近い状態での振動試験を行うことが出来て、より正確な振動試験結果を得ることが出来る。
【００３６】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明と同様の効果が得られることは無論のこと、特に、電子部品が固着される固着手段が、実際に電子部品が実装される取付手段と等しくされ、この状態で振動試験がなされることとなるので、実際の使用状態により近い状態での振動試験を行うことが出来ることとなって、より正確な振動試験結果を得ることが出来る。
即ち、取付手段がスロットに装着して固定するものであれば、固着手段もスロットにすることにより、従来の振動試験装置よりもより使用状態に近い状態での試験が出来る。
【００３７】
請求項３記載の発明によれば、請求項１又は２記載の発明と同様の効果が得られることは無論のこと、特に、振動子の振動方向以外に所定の力が作用した場合に撓む緩衝部材によって振動板が支持されているので、振動板に円弧運動が作用した場合に、振動方向以外に作用する力が吸収されることとなって、振動発生手段に無理な力が作用することがなく装置の保護が図れる。
【００３８】
請求項４記載の発明によれば、請求項１〜３の何れかに記載の発明と同様の効果が得られることは無論のこと、特に、電子部品に接続して、電子部品に通電可能なコネクタにより電子部品を通電させた状態で振動試験を行うことが出来るので、更により実際の使用状態での振動試験が可能となるとともに、振動による電子部品の異常箇所の発見が容易に分かる。
また、既に振動試験装置にコネクタが具備された電子部品専用の振動試験装置なので、従来の振動試験装置のように、通電した状態で試験するためわざわざコネクタを準備する必要がなく使い勝手がよい。
【００３９】
請求項５記載の発明によれば、請求項１〜４の何れかに記載の発明と同様の効果が得られることは無論のこと、特に、振動抑止手段によって振動板の振動が抑止されるので、電子部品を固着手段に着脱するときの振動板の振動を抑止することが出来ることとなって、電子部品を固着手段へ着脱するのが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る振動試験装置の要部構成を示した正面図である。
【図２】本発明に係る振動試験装置の要部構成を示した平面図である。
【図３】本発明に係る振動試験装置の要部構成を示した左側面図である。
【図４】振動試験装置の振動を制御する振動制御部の要部構成を示したブロック図である。
【図５】固着部へのプリント基板の固着状態を説明するための固着部要部の側面図である。
【図６】従来のマイクロ振動発生機の構成を説明するための図である。
【符号の説明】
１振動試験装置（電子部品用振動試験装置）
３マイクロ振動発生機（振動発生手段）
４振動板
５固着部（固着手段）
６支持台
７クランプ装置（振動抑止手段）
３１振動子
３１ａピアノ線（緩衝部材）
４２中継コネクタ
６１板ばね
６２通電用コネクタ

Claims

振動子を有し、当該振動子を振動させる振動発生手段と、
前記振動子に支持され、前記振動を伝達する振動板と、
前記振動板に設けられ、電子部品を着脱自在に固着する固着手段と、
前記振動板の一の端部から離間して設けられた支持台と、
を備え、
前記支持台と前記振動板の前記端部とが、板ばねを介して連結されていることを特徴とする電子部品用振動試験装置。
請求項１記載の電子部品用振動試験装置において、
前記固着手段は、前記電子部品が実際に取り付けられる実装置における取付手段と略等しくされていることを特徴とする電子部品用振動試験装置。
請求項１又は２記載の電子部品用振動試験装置において、
前記振動子は、当該振動子の振動方向に対して剛性を有し、他の方向に対して所定の力が作用した場合に可撓性を有する緩衝部材を備え、
前記振動板は、前記緩衝部材によって支持されていることを特徴とする電子部品用振動試験装置。
請求項１〜３の何れかに記載の電子部品用振動試験装置において、
前記電子部品に接続して、前記電子部品に通電可能なコネクタを備えたことを特徴とする電子部品用振動試験装置。
請求項１〜４の何れかに記載の電子部品用振動試験装置において、
前記振動板の振動を抑止する振動抑止手段を備えたことを特徴とする電子部品用振動試験装置。