JP5589551B2 - 加速度センサの試験装置及び加速度センサの試験方法 - Google Patents

Description

本発明は、加速度センサを内蔵した電子装置、及び、加速度センサ試験方法に関する。

ハードディスクドライブ、パソコン、ビデオカメラ、携帯電話機などの電子装置には、電子装置の構造によって定まる固有の共振周波数が存在する。例えば、ハードディスクドライブに固有の共振周波数の振動が印加された場合、磁気ヘッドが正しくデータを読み書きできないことや、磁気ヘッドがディスクを傷付けることがある。ハードディスクドライブに印加される振動からハードディスク装置を保護するために、ハードディスクドライブに印加される振動を検知し、共振周波数の振動が印加された際に磁気ヘッドを退避させることが望ましい。このような振動を検知するため、これらの電子装置には加速度センサが搭載されている。
また、共振周波数による影響だけでなく、落下などの外力を検知するために電子装置に加速度センサを搭載することもある。

電子装置の共振周波数は、機器によって異なる。そのため、振動を検知するために電子装置に搭載されている加速度センサには、様々な電子装置の共振周波数を含む広い周波数領域をカバーすることが求められる。

従来、検査対象物としての半導体装置に周波数を変化させながら振動を印加し、半導体装置に誤動作が生じるか否かを測定し、振動が印加された状態における半導体装置の特性を評価する装置が知られている。しかし、検査対象物に振動を印加する際、検査対象物が十分に固定されていない状態で振動が印加されると、正しく検査が行われないことがある。

また、検査対象物をバネで支持した状態で、検査対象物に振動を印加する検査治具が知られている。

特開平６−２１３９６０号公報 特開２００５−２４９６１６号公報

加速度センサの固定方法によっては、共振によって、加速度センサが正確な加速度を検知できないことがある。

加速度センサが正しい加速度を検出することができる電子装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、開示の電子装置は、基板と、前記基板に搭載された加速度センサと、前記加速度センサを前記基板に固定する支持部と、前記支持部と前記加速度センサとの間に配置された第１部材と、前記支持部と前記加速度センサとの間に配置され、前記第１部材と弾性定数が異なる第２部材と、を備えることを特徴とする。

開示の電子装置によれば、加速度センサが正しい加速度を検出することができる。

電子装置の一例を示す概略構成図である。 （ａ）は、加速度センサの一例を示す斜視図あり、（ｂ）は、保持部の一例を示す斜視図である。 支持部の一部を示す概略構成図である。 支持用プレートの一例を示す平面図である。 振動検査方法の一例を示すフローチャートである。 弾性部材の固有振動数を示す図である。 支持部の一部を示す概略構成図である。 （ａ），（ｂ）は、支持用プレートの一例を示す平面図である。 支持部の一部を示す概略構成図である。 支持部の一部を示す概略構成図である。

＜実施形態＞
以下、加速度センサに振動を印加し、加速度センサが検知する電子装置について、実施形態に基づいて説明する。
まず、図１、図２を参照して、本実施形態の電子装置の構成を説明する。図１は、本実施形態の電子装置の一例を示す概略構成図である。図１に示されるように、本実施形態の電子装置は、振動印加部１０と、制御部１２と、支持部２０と、検査部１００と、を備える。支持部２０は、台座２２と、保持部３０と、基板５０と、カバー６０と、支持用プレート７２と、第１バネ（第１弾性部材）７４と、第２バネ（第２弾性部材）７６と、を備える。

また、図２（ａ）は、加速度センサ４０の一例を示す斜視図であり、図２（ｂ）は、保持部３０の一例を示す斜視図である。本実施形態の加速度センサ４０の形状は直方体であり、図２（ａ）に示されるように、加速度センサ４０の１つの面（第一面）には、複数の端子４２が設けられている。図２（ａ）に示される例では、加速度センサ４０に１４個の端子４２が設けられている。
また、保持部３０には、加速度センサ４０を保持するための凹部３２が設けられている。凹部３２の内部には、加速度センサ４０の端子４２と対応する複数の端子３４が設けられている。図２（ｂ）に点線で示される部分に加速度センサ４０が保持される。
加速度センサ４０が検知した加速度を示す信号は、加速度センサ４０の端子４２から保持部３０の端子３４に入力される。

図１に戻り、振動印加部１０は、加速度センサ４０の検査のために加速度センサ４０が支持される支持部２０に振動を印加する。また、振動印加部１０には制御部１２が接続されている。本実施形態の振動印加部１０は、制御部１２からの制御信号に応じた周波数の振動を図１の上下方向に生じさせるアクチュエータ（不図示）を含む。なお、制御部１２は、振動印加部１０を制御するための信号を、振動印加部１０だけではなく検査部１００にも出力する。

振動印加部１０の上には、台座２２が固定されている。台座２２には、保持部３０、基板５０がネジで固定されている。そのため、振動印加部１０によって印加された振動により、台座２２、保持部３０、基板５０は一体となって振動する。また、加速度センサ４０が保持部３０の凹部３２に保持される側の面（第一面）には、台座２２、保持部３０を介して、振動印加部１０から振動が印加される。
基板５０は、例えば、プリント基板である。基板５０は、保持部３０の端子３４と電気的に接続されている。また、基板５０は、検査部１００に接続されている。基板５０は、保持部３０の端子３４に入力された信号を、加速度センサ４０の検査のための検査部１００に出力する。

また、カバー６０が台座２２に取り付けられる。カバー６０の両端には、カバー６０を台座２２に固定するためのピン６２を挿入するための孔が設けられている。カバー６０の両端に設けられた孔にピン６２を挿入することにより、カバー６０は台座２２に固定される。カバー６０が台座２２に固定された状態では、振動印加部１０によって印加された振動により、台座２２、保持部３０、基板５０、カバー６０は一体となって振動する。
なお、カバー６０の両端に設けられた孔に挿入されたピンを抜くことによって、保持部３０の凹部３２に保持された加速度センサ４０を容易に取り出すことができる。

以下、図３を参照して、加速度センサ４０の第二面（第一面と反対側の面）から加速度センサ４０を支持する支持機構について詳細に説明する。図３は、本実施形態の支持部２０の一部を示す概略構成図である。図３に示されるように、カバー６０には、第１バネ７４の一端が固定されている。また、支持用プレート７２には、第１バネ７４の他端が固定されている。第１バネ７４は、例えば、コイルバネである。また、支持用プレート７２は、例えば、樹脂によって形成される。

カバー６０には、ピン９０を挿入するための孔が２つ設けられている。本実施形態では、２つのピン９０がカバー６０に設けられた孔に挿入された状態で、ピン９０の端部が支持用プレート７２に固定されている。
カバー６０と支持用プレート７２との間には、ピン９０の軸と同軸となるように、各ピン９０の周囲に第２バネ７６が設けられている。第２バネ７６は、例えば、コイルバネである。第２バネ７６の一端はカバー６０に固定されており、他端は支持用プレート７２に固定されている。
ここで、第１バネ７４の弾性定数と第２バネ７６の弾性定数とは、互いに異なる。また、本実施形態では、カバー６０と支持用プレート７２との間に、２つの第２バネ７６が設けられているが、２つの第２バネ７６の弾性定数は、互いに等しい。

第１バネ７４と第２バネ７６が伸縮することにより、支持用プレート７２とピン９０は、図３の上下方向に一体に移動することができる。図１に示されるようにカバー６０を台座２２に固定すると、保持部３０や保持部３０に保持された加速度センサ４０に支持用プレート７２が接触し、第１バネ７４と第２バネ７６が縮む。そのため、第１バネ７４と第２バネ７６による下向きの弾性力が支持用プレート７２に印加され、加速度センサ４０は、振動印加部１０からの振動が印加される側の面（第一面）とは反対側の面（第二面）から支持される。

次に、図４を参照して、支持用プレート７２の面内において、第１バネ７４、第２バネ７６が配置される位置について説明する。図４は、支持用プレート７２の一例を示す平面図である。図４に示されるように、本実施形態の第１バネ７４は、支持用プレート７２の中心に配置される。また、本実施形態の２つの第２バネ７６は、第１バネ７４の両側に間隔Ｌだけ離れた位置に配置される。なお、図４には示されていないが、加速度センサ４０の中心と支持用プレート７２の中心が一致するように、支持用プレート７２が配置される。

図１に戻り、検査部１００について説明する。検査部１００は、加速度センサ４０が検知した加速度を示す信号に基づき、振動印加部１０により印加された振動を加速度センサ４０が正常に検知したか否かを検査する。検査部１００は、例えば、コンピュータである。
検査部１００は、振動印加部１０を制御するために制御部１２が出力した信号の入力を受ける。また、検査部１００は、基板５０を介して、加速度センサ４０が検知した加速度を示す信号の入力を受ける。検査部１００は、制御部１２から入力された信号と、基板５０から入力された信号とが一致するか否かを判別することにより、振動印加部１０により印加された振動を加速度センサ４０が正常に検知したか否かを検査する。
以上が本実施形態の電子装置の概略構成である。

次に、図５を参照して、本実施形態の電子装置を用いて、振動検査を行う方法について説明する。図５は、本実施形態の電子装置を用いた振動検査方法の一例を示すフローチャートである。本実施形態では、例えば、１０Ｈｚ〜３ｋＨｚの周波数領域において、加速度センサ４０の検査を行う。

まず、振動印加部１０が加速度センサ４０に周波数ｆ_１の振動を印加するように、制御部１２が振動印加部１０を制御する（ステップＳ１０１）。また、検査部１００は、振動印加部１０により印加された周波数ｆ_１の振動を加速度センサ４０が正常に検知したか否かを検査する（ステップＳ１０２）。

次に、振動印加部１０が加速度センサ４０に周波数ｆ_２（ｆ_１＜ｆ_２）の振動を印加するように、制御部１２が振動印加部１０を制御する（ステップＳ１０３）。また、検査部１００は、振動印加部１０により印加された周波数ｆ_２の振動を加速度センサ４０が正常に検知したか否かを検査する（ステップＳ１０４）。

以後、振動印加部１０が加速度センサ４０に周波数をｆ_３，ｆ_４，…，ｆ_ｎ（ｆ_３＜ｆ_４＜…＜ｆ_ｎ）の振動を順次印加するように、制御部１２が振動印加部１０を制御する。また、検査部１００は、振動印加部１０により印加された周波数ｆ_３，ｆ_４，…，ｆ_ｎの振動を加速度センサ４０が正常に検知したか否かを順次検査する。

第１バネ７４、第２バネ７６の弾性定数は、バネの線径、バネの直径、バネの巻数などによって定まる。本実施形態の第１バネ７４は、例えば、バネの線径が１ｍｍ、バネの直径が９ｍｍ、バネの巻数が１０回である。また、本実施形態の第２バネ７６は、例えば、バネの線径が０．５ｍｍ、バネの直径が３．７ｍｍ、バネの巻数が１６回である。また、第１バネ７４、第２バネ７６の材質は、ステンレスである。ここで、ＪＩＳ Ｂ ２７０４（２０００）によって求められる第１バネ７４の固有振動数Ｆ_１，Ｆ_２，…、第２バネ７６の固有振動数Ｆ′_１，Ｆ′_２，…、を図６に示す。図６の横軸は周波数である。第１バネ７４の固有振動数、第２バネ７６の固有振動数の位置は、縦軸に示される。

上述したように、本実施形態の第１バネ７４の弾性定数と第２バネ７６の弾性定数は、互いに異なる。そのため、図６に示されるように、本実施形態によれば、検査を行う周波数の範囲内（１０Ｈｚ〜３ｋＨｚ）において、第１バネ７４の固有振動数Ｆ_１，Ｆ_２，…を第２バネ７６の固有振動数Ｆ′_１，Ｆ′_２，…と異ならせることができる。
その結果、例えば、振動印加部１０が周波数Ｆ_１の振動を印加することで第１バネ７４が共振し、第１バネ７４が加速度センサ４０を十分に支持することができない場合においても、第２バネ７６が加速度センサ４０を十分に支持することができる。また、例えば、振動印加部１０が周波数Ｆ′_１の振動を印加することで第２バネ７６が共振し、第２バネ７６が加速度センサ４０を十分に支持することができない場合においても、第１バネ７４が加速度センサ４０を十分に支持することができる。そのため、本実施形態の電子装置によれば、第１バネ７４又は第２バネ７６のいずれか一方が共振した場合にも、加速度センサ４０を十分に支持することができる。

なお、図５を参照して説明した振動検査方法においては、振動印加部１０が周波数ｆ_１，ｆ_２，…，ｆ_ｎの振動を順次印加する例について説明したが、本実施形態の振動検査方法はこれに限定されるものではない。例えば、周波数ｆ_１〜ｆ_ｎの範囲において、周波数を掃引させながら振動印加部１０が振動を印加してもよい。

＜変形例１＞
次に、変形例１の電子装置について説明する。変形例１の電子装置の概略構成は、図１を参照して説明した実施形態と同様である。本変形例の電子装置は、バネや支持用プレートの構成が上述した実施形態とは異なる。以下、図７を参照して、加速度センサ４０の第二面から加速度センサ４０を支持する支持機構について詳細に説明する。図７は、本変形例の支持部２０の一部を示す概略構成図である。本変形例のカバー６０には、ピン９０を挿入するための孔が４つ設けられている。本変形例では、各ピン９０がカバー６０に設けられた孔に挿入された状態で、各ピン９０の端部が４つの支持用プレート７２の各々に固定されている。

また、カバー６０と支持用プレート７２との間には、ピン９０の軸と同軸となるように、各ピンの周囲に第１バネ７４、第２バネ７６、第３バネ７８、第４バネ８０が設けられている。第１バネ７４、第２バネ７６、第３バネ７８、第４バネ８０の一端はカバー６０に固定されており、他端は支持用プレート７２に固定されている。第１バネ７４、第２バネ７６、第３バネ７８、第４バネ８０は、例えば、コイルバネである。
ここで、第１バネ７４の弾性定数、第２バネ７６の弾性定数、第３バネ７８の弾性定数、第４バネ８０の弾性定数は、互いに異なる。

本変形例のように、複数の支持用プレートの各々に弾性定数が異なるバネが固定されている場合においても、上述した実施形態と同様、検査を行う周波数領域において、各バネの固有振動数を異ならせることができ、正しい検査結果を得ることができる。

＜変形例２＞
次に、変形例２の電子装置について説明する。変形例２の電子装置の概略構成は、図１を参照して説明した実施形態と同様である。本変形例の電子装置は、各バネの配置が上述した実施形態とは異なる。以下、図８を参照して、本変形例の各バネの配置について説明する。図８（ａ），（ｂ）は、支持用プレート７２の一例を示す平面図である。

図８（ａ）に示される例では、支持用プレート７２には、２つの第１バネ７４と、２つの第２バネ７６が固定されている。図８（ａ）に示されるように、２つの第１バネ７４は、支持用プレート７２の対角線上に配置される。また、２つの第２バネ７６は、支持用プレート７２の異なる対角線上に配置される。２つの第１バネ７４は、支持用プレート７２の中心から等距離だけ離れた場所に位置する。また、２つの第２バネ７６も、支持用プレート７２の中心から等距離だけ離れた場所に位置する。
ここで、第１バネ７４の弾性定数と第２バネ７６の弾性定数は、互いに異なる。

図８（ｂ）に示される例では、支持用プレート７２には、２つの第１バネ７４と、２つの第２バネ７６と、１つの第３バネ７８が固定されている。図８（ｂ）に示されるように、２つの第１バネ７４は、支持用プレート７２の対角線上に配置される。また、２つの第２バネ７６は、支持用プレート７２の異なる対角線上に配置される。また、第３バネ７８は、支持用プレート７２の中心に配置される。２つの第１バネ７４は、支持用プレート７２の中心から等距離だけ離れた場所に位置する。また、２つの第２バネ７６も、支持用プレート７２の中心から等距離だけ離れた場所に位置する。
ここで、第１バネ７４の弾性定数、第２バネ７６の弾性定数、第３バネ７８の弾性定数は、互いに異なる。

本変形例のように複数のバネを配置した場合においても、上述した実施形態と同様、検査を行う周波数領域において、各バネの固有振動数を異ならせることができ、正しい検査結果を得ることができる。

なお、本変形例では、弾性定数が等しい２つのバネ（例えば、２つの第１バネ７２）が支持用プレート７２に固定される例について説明したが、弾性定数が等しい３つ以上のバネが支持用プレート７２に固定されてもよい。その場合、弾性定数が等しい３つ以上のバネが固定される位置の重心が、加速度センサ４０の重心に位置するように、３つ以上のバネが配置されることが好ましい。

＜変形例３＞
次に、変形例３の電子装置について説明する。変形例３の電子装置の概略構成は、図１を参照して説明した実施形態と同様である。本変形例の電子装置は、第２バネ７４の構成が上述した実施形態とは異なる。以下、図９を参照して、本変形例の支持部２０の一部の構成を説明する。図９は、本変形例の支持部２０の一部を示す概略構成図である。図９に示されるように、本変形例の２つの第２バネ７６の各々は、加速度センサ４０が支持される平面に対して傾斜する方向に弾性力を印加する。また、本変形例の２つの第２バネ７６が印加する弾性力の合力は、加速度センサ４０が支持される平面と直交する方向に作用する。

本変形例のように、加速度センサが支持される平面に対して傾斜する方向に、各バネが弾性力を印加する場合においても、上述した実施形態と同様、検査を行う周波数領域において、正しい検査結果を得ることができる。

＜変形例４＞
次に、変形例４の電子装置について説明する。変形例４の電子装置の概略構成は、図１を参照して説明した実施形態と同様である。以下、図１０を参照して、本変形例の支持部２０の一部の構成を説明する。図１０は、本変形例の支持部２０の一部を示す概略構成図である。図１０に示されるように、本変形例のカバー６０には、第１ゴム８２と、第２ゴム８４と、第３ゴム８６と、第４ゴム８８の一端が固定されている。第１ゴム８２、第２ゴム８４、第３ゴム８６、第４ゴム８８の形状は、例えば、ブロック形状である。また、第１ゴム８２、第２ゴム８４、第３ゴム８６、第４ゴム８８の弾性定数は、互いに異なる。

図１０に示される例では、第１ゴム８２、第２ゴム８４、第３ゴム８６、第４ゴム８８が、加速度センサ４０を直接支持する。なお、第１ゴム８２、第２ゴム８４、第３ゴム８６、第４ゴム８８の他端が支持用プレート７２に固定され、支持用プレート７２が加速度センサ４０を支持する構成としてもよい。

本変形例のように、ゴムを用いて加速度センサを支持する場合においても、上述した実施形態と同様、検査を行う周波数領域において、正しい検査結果を得ることができる。

以上、本発明の電子装置について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。また、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。例えば、検査対象物が加速度センサ以外の素子である場合にも、同様に、検査を行う周波数領域において、正しい検査結果を得ることができる。
本実施形態では、加速度センサの検査のことを考慮して、振動印加部１０および検査部１００を搭載しているが、これら構成は、検査時以外は省略可能である。

１０ 振動印加部
１２ 制御部
２０ 支持部
２２ 台座
３０ 保持部
３２ 凹部
３４ 端子
４０ 加速度センサ
４２ 端子
５０ 基板
６０ カバー
６２ ピン
７２ 支持用プレート
７４ 第１バネ
７６ 第２バネ
７８ 第３バネ
８０ 第４バネ
８２ 第１ゴム
８４ 第２ゴム
８６ 第３ゴム
８８ 第４ゴム
９０ ピン
１００ 検査部

Claims (3)

1. 電子機器に搭載される加速度センサの試験装置であって、
   基板と、
   前記加速度センサを前記基板に固定する支持部と、
   前記支持部と前記基板に固定された加速度センサとの間に配置された第１部材と、
   前記支持部と前記基板に固定された加速度センサとの間に、前記第１部材に対して所定の傾斜方向に傾けて配置され、前記第１部材と弾性定数が異なる２つの第２部材と、
   前記支持部に振動を印加する振動印加部と、
   前記振動印加部が印加する振動の周波数を制御する制御部と、
   前記振動印加部により振動が印加された後に、前記基板に固定された加速度センサの出力を検査する検査部と、を備え、
   前記加速度センサが支持される平面に対する一方の第２部材の傾斜方向は、前記平面に対する他方の第２部材の傾斜方向の反対方向であり、
   前記２つの第２部材が印加する弾性力の合力は、前記平面と直交する方向に作用することを特徴とする加速度センサの試験装置。
2. 前記平面において、前記第１部材の重心が前記加速度センサの重心に位置し、かつ、前記第２部材の重心が前記加速度センサの重心に位置するように、前記第１部材と前記第２部材とが配置される、請求項１に記載の加速度センサの試験装置。
3. 電子機器に搭載される加速度センサの試験方法であって、
   支持部と前記加速度センサとの間に第１部材を配置し、前記支持部と前記加速度センサとの間に、前記第１部材に対して所定の傾斜方向に傾けて、前記第１部材と弾性定数が異なる２つの第２部材を配置することで、前記加速度センサを基板に固定し、
   前記基板に振動を印加し、
   前記振動の周波数を制御し、
   前記基板に固定された加速度センサの出力を検査することを含む加速度センサの試験方法であって、
   前記加速度センサが支持される平面に対する一方の第２部材の傾斜方向は、前記平面に対する他方の第２部材の傾斜方向の反対方向であり、
   前記２つの第２部材が印加する弾性力の合力は、前記平面と直交する方向に作用することを特徴とする加速度センサの試験方法。