JP6658328B2 - Electrode, static electricity test device and static electricity test method - Google Patents
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Description
本発明は、電極、静電気試験装置及び静電気試験方法に関するものである。 The present invention relates to an electrode, an electrostatic test device, and an electrostatic test method.
従来、帯電した人体等からの静電気放電に対する電子機器のイミュニティ評価(静電気評価)を、先端が尖った電極や先端が小さな球形の電極(以下、先鋭形状の電極ともいう)を用いて実施している。このような先鋭形状の電極を用いた静電気試験に関する技術として、例えば、下記特許文献に開示される帯除電装置が知られている。この帯除電装置は、先端が先鋭形状となる放電電極針を備え、帯電時には、放電電極針を高電位にするとともに多孔電極板を低電位にすることにより放電電極針で生成されたイオンを対象物表面の所定の領域に導く一方、除電時には、放電電極針を逆極性の高電位にするとともに多孔電極板を低電位又は接地電位することにより放電電極針で生成されたイオンを対象物表面に導くように構成されている。これにより、対象物を一時的に帯電状態にするとともに、帯電状態が不要になったときには逆帯電させることなく簡単かつ確実に除電することができる。 Conventionally, immunity evaluation (electrostatic evaluation) of electronic devices with respect to electrostatic discharge from a charged human body or the like is performed using an electrode having a sharp tip or a spherical electrode having a small tip (hereinafter, also referred to as a sharp-shaped electrode). I have. As a technique relating to an electrostatic test using such a sharp electrode, for example, a band static eliminator disclosed in the following patent document is known. This band static eliminator is equipped with a discharge electrode needle whose tip is sharpened. When charging, the discharge electrode needle is set to a high potential and the porous electrode plate is set to a low potential to target ions generated by the discharge electrode needle. On the other hand, during discharge, the discharge electrode needle is set to a high potential of the opposite polarity and the porous electrode plate is set to a low potential or a ground potential, so that ions generated by the discharge electrode needle are applied to the target object surface. It is configured to guide. Thus, the object can be temporarily charged, and when the charged state becomes unnecessary, the charge can be easily and reliably removed without reverse charging.
ところで、新たに開発された電子機器等の被検査体の静電気評価を行う場合、その被検査体について静電気の影響を受けそうな位置を複数箇所予め設定し、被検査体の所定の動作モードについてその設定された印加箇所ごとに所定の印加回数にて段階的に印加電圧を直接印加する作業が行われる。例えば、所定の動作モードとして高消費電力モード及び低消費電力モードの2水準の動作モード、1箇所につき10回とする印加回数、正負の電荷にて2〜20kVまで2kVごとに増加させる18水準の印加電圧であり、印加箇所として50箇所が必要となる被検査体の静電気評価にて直接放電を行う場合、その被検査体に対する直接印加回数は、約2万回(=2×10×18×50回)となる。 By the way, when performing static electricity evaluation of a test object such as a newly developed electronic device, a plurality of positions likely to be affected by static electricity are set in advance for the test object, and a predetermined operation mode of the test object is set. An operation of directly applying an applied voltage is performed stepwise at a predetermined number of times for each of the set application locations. For example, there are two levels of operation modes of a high power consumption mode and a low power consumption mode as predetermined operation modes, an application frequency of 10 times per location, and 18 levels of 2 kV from 2 to 20 kV with positive and negative charges. When direct discharge is performed in the static electricity evaluation of the test object, which is an applied voltage and requires 50 places as an application point, the number of direct applications to the test object is about 20,000 times (= 2 × 10 × 18 × 50 times).
このように、1つの被検査体に対して直接印加する回数が多いために作業工数が増えてしまい、被検査体全体の評価に時間を要してしまうという問題がある。また、先鋭形状の電極を用いるため、決められた印加箇所からずれた位置に製品の弱点箇所が存在する可能性が有り、評価漏れが発生する可能性がある。これらの問題は、印加箇所が多くなる被検査体ほど顕著となる。 As described above, since the number of times of direct application to one test object is large, the number of work steps is increased, and there is a problem that it takes time to evaluate the entire test object. In addition, since a sharp-shaped electrode is used, there is a possibility that a weak point of the product exists at a position shifted from a predetermined application point, and there is a possibility that an evaluation omission may occur. These problems become more remarkable as the number of application sites increases.
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、被検査体に対する評価時間の短縮及び評価漏れの抑制を図り得る構成を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problem, and an object of the present invention is to provide a configuration capable of shortening the evaluation time for an object to be inspected and suppressing omission of evaluation.
上記目的を達成するため、特許請求の範囲の請求項1に記載の発明は、静電気試験装置用の放電ガン(12)に用いられる電極(20,20a)であって、試験時に電圧が供給される基部(30)と、前記基部の先端側に設けられる放電部(40,40a)と、を備え、前記放電部は、導電性の弾性材により構成されて、被検査体に面接触可能な放電面(43,43a)が設けられる。 In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 is an electrode (20, 20a) used for a discharge gun (12) for an electrostatic test apparatus, wherein a voltage is supplied during a test. A base portion (30), and a discharge portion (40, 40a) provided on the distal end side of the base portion, wherein the discharge portion is made of a conductive elastic material and can be in surface contact with the object to be inspected. Discharge surfaces (43, 43a) are provided.
また、請求項6に記載の発明は、第1の電極(20,20a)及び第2の電極(120)を用いた放電ガン(12)を利用して被検査体(100,110,111)に対して静電気を放電する静電気試験方法であって、前記第1の電極は、試験時に電圧が供給される基部(30)と、前記基部の先端側に設けられる放電部(40,40a)と、を備え、前記放電部は、導電性の弾性材から構成されて、前記被検査体に面接触可能な放電面(43,43a)が設けられ、前記第2の電極は、先鋭形状に形成される先端部(121)にて前記被検査体に対して局所的に接触するように形成され、前記被検査体には、前記第1の電極の前記放電面を接触させる第1の検査領域(A1)が複数設定されるとともに、前記第1の検査領域ごとに前記第2の電極の前記先端部を接触させる第2の検査領域(A2)が1又は2以上設定され、前記第1の検査領域ごとに、前記第1の電極の前記放電面を接触させて所定の電圧を前記基部に対して段階的に印加した状態で前記被検査体の異常動作の有無を検出する第1ステップと、前記複数の第1の検査領域のうち前記第1ステップにて前記異常動作が検出された第1の検査領域(A1a)に含まれる前記第2の検査領域ごとに、前記第2の電極の前記先端部を接触させて前記所定の電圧を前記基部に対して段階的に印加した状態で前記被検査体の前記異常動作の有無を検出する第2ステップと、を備えることを特徴とする。
なお、上記各括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a test object (100, 110, 111) using a discharge gun (12) using a first electrode (20, 20a) and a second electrode (120). A static electricity test method for discharging static electricity to the first electrode, wherein the first electrode comprises: a base (30) to which a voltage is supplied at the time of the test; and a discharge unit (40, 40a) provided at a tip end side of the base. The discharge portion is made of a conductive elastic material, provided with a discharge surface (43, 43a) that can make surface contact with the test object, and the second electrode is formed in a sharpened shape. A first inspection area formed to be in local contact with the object to be inspected at a tip end (121) to be contacted with the object to be inspected, the first surface being in contact with the discharge surface of the first electrode. (A1) is set in plurality and the second inspection area is set for each of the first inspection areas. One or more second inspection areas (A2) for contacting the tips of the electrodes are set, and for each of the first inspection areas, a predetermined voltage is applied by contacting the discharge surface of the first electrode. A first step of detecting the presence or absence of an abnormal operation of the inspection object in a state where the abnormal operation is applied to the base in a stepwise manner; and detecting the abnormal operation in the first step of the plurality of first inspection regions. The predetermined voltage was applied stepwise to the base by bringing the tip of the second electrode into contact with each of the second inspection areas included in the first inspection area (A1a). A second step of detecting the presence or absence of the abnormal operation of the test object in a state.
Note that the reference numerals in the parentheses indicate the correspondence with specific means described in the embodiments described later.
請求項1の発明では、基部の先端側に設けられる放電部は、導電性の弾性材により構成されて、被検査体に面接触可能な放電面が設けられる。このため、先鋭形状の電極を利用する場合と比較して、1度の印加工程にて被検査体に対して電圧を印加する面積が広くなることから、必要な印加箇所を減らすことができるだけでなく、製品の弱点を漏れなく検出することができる。特に、印加面積の増大に応じて広範囲に電荷移動が生じるために放射電界強度も向上するので、不具合等がある被検査体では低い印加電圧でも異常動作が検出されやすくなり、短時間で異常動作を検出することができる。このように、印加箇所の低減や製品の弱点検出、異常動作検出時の印加電圧の低下を図ることができるため、被検査体に対する評価時間の短縮及び評価漏れの抑制を図ることができる。 According to the first aspect of the present invention, the discharge portion provided on the distal end side of the base portion is made of a conductive elastic material, and is provided with a discharge surface that can make surface contact with the test object. For this reason, compared with the case where a sharp-shaped electrode is used, the area for applying a voltage to the object to be inspected in one application step is increased. And the weak points of the product can be detected without omission. In particular, the charge transfer occurs in a wide range as the applied area increases, and the radiated electric field strength also increases. Therefore, in a test object having a defect or the like, abnormal operation is easily detected even at a low applied voltage, and abnormal operation is performed in a short time. Can be detected. As described above, it is possible to reduce the number of application points, to detect weak points of the product, and to reduce the applied voltage at the time of detecting an abnormal operation. Therefore, it is possible to shorten the evaluation time for the test object and to suppress the omission of the evaluation.
請求項2の発明では、放電部は、放電面が円形となるように形成されるため、印加面積が広範囲となる場合でも均等に電圧が印加されることから印加電圧のばらつきが抑制されるので、被検査体に対する評価時間の短縮及び評価漏れの抑制を容易に図ることができる。 According to the second aspect of the present invention, since the discharge portion is formed so that the discharge surface is circular, even when the application area is wide, the voltage is applied uniformly, so that the variation in the applied voltage is suppressed. In addition, it is possible to easily shorten the evaluation time for the object to be inspected and suppress omission of the evaluation.
請求項3の発明では、放電部は、放電面に沿う平面で切断した断面積が基部における電圧供給側の断面積よりも大きくなるように形成される。このため、本願発明の電極を基部の電圧供給側にて放電ガンに取り付けることで、放電ガンへの取付けを考慮することなく放電部を大きくでき、放電面を容易に広くすることができる。 According to the third aspect of the present invention, the discharge portion is formed such that a cross-sectional area taken along a plane along the discharge surface is larger than a cross-sectional area of the base portion on the voltage supply side. For this reason, by attaching the electrode of the present invention to the discharge gun on the voltage supply side of the base, the discharge portion can be enlarged without considering attachment to the discharge gun, and the discharge surface can be easily widened.
請求項4の発明では、放電部は、基部に対して着脱可能に形成されるので、被検査体に対して弾性変形するように押し付けられて電圧が印加される状態が何度も繰り返されるために放電部が劣化してしまう場合であっても、その放電部だけを容易に交換することができる。 According to the fourth aspect of the present invention, since the discharge portion is formed detachably with respect to the base portion, a state in which a voltage is applied by being pressed against the test object so as to be elastically deformed is repeated many times. Even if the discharge part is deteriorated, only the discharge part can be easily replaced.
請求項5の発明では、静電気試験装置は、上述のように構成される本願発明の電極を用いた放電ガンを利用して被検査体に対して静電気を放電するため、被検査体に対する評価時間の短縮及び評価漏れの抑制を図り得る静電気試験装置を実現することができる。 According to the fifth aspect of the present invention, since the static electricity test apparatus discharges static electricity to the test object using the discharge gun using the electrode of the present invention configured as described above, the evaluation time for the test object is reduced. It is possible to realize an electrostatic test apparatus capable of shortening the evaluation time and suppressing evaluation omission.
請求項6の発明では、第1の電極は、試験時に電圧が供給される基部とこの基部の先端側に設けられる放電部とを備え、放電部は、導電性の弾性材から構成されて、被検査体に面接触可能な放電面が設けられている。また、第2の電極は、先鋭形状に形成される先端部にて被検査体に対して局所的に接触するように形成されている。そして、第1ステップとして、第1の検査領域ごとに、第1の電極の放電面を接触させて所定の電圧を基部に対して段階的に印加した状態で被検査体の異常動作の有無を検出し、第2ステップとして、複数の第1の検査領域のうち第1ステップにて異常動作が検出された第1の検査領域に含まれる第2の検査領域ごとに、第2の電極の先端部を接触させて所定の電圧を基部に対して段階的に印加した状態で被検査体の異常動作の有無を検出する。 In the invention according to claim 6, the first electrode includes a base to which a voltage is supplied at the time of a test, and a discharge unit provided on a tip side of the base, and the discharge unit is made of a conductive elastic material. A discharge surface capable of surface contact with the test object is provided. Further, the second electrode is formed so as to locally come into contact with the test object at a tip portion formed in a sharp shape. Then, as a first step, for each first inspection area, the presence or absence of abnormal operation of the inspection object is determined in a state where the discharge surface of the first electrode is brought into contact and a predetermined voltage is applied stepwise to the base. Detecting, as a second step, the tip of the second electrode for each second inspection area included in the first inspection area in which the abnormal operation was detected in the first step among the plurality of first inspection areas. The presence or absence of an abnormal operation of the object to be inspected is detected in a state in which a predetermined voltage is applied stepwise to the base by contacting the parts.
これにより、第1ステップが第1の電極を用いて異常動作が生じる範囲を絞り込むスクリーニングステップとして機能するので、第1ステップにて異常動作が生じる範囲が検出されない場合には第2の電極を用いた印加作業(第2ステップ)を行う必要もないので、被検査体に対する評価時間を短縮できる。また、第1ステップにて異常動作が生じる範囲が検出された場合には、その検出された第1の検査領域に含まれる第2の検査領域について第2の電極を用いた印加作業(第2ステップ)がなされる。このため、全ての第2の検査領域について第2の電極を用いた印加作業を行う場合と比較して、1度の印加工程にて被検査体に対して電圧を印加する面積が広くなることから、必要な印加箇所を減らすことができるだけでなく、製品の弱点を漏れなく検出することができる。特に、第1ステップにおいて、印加面積の増大に応じて広範囲に電荷移動が生じるために放射電界強度も向上するので、不具合等がある被検査体では低い印加電圧でも異常動作が検出されやすくなり、短時間で異常動作を検出することができる。このように、印加箇所の低減や製品の弱点検出、異常動作検出時の印加電圧の低下を図ることができるため、被検査体に対する評価時間の短縮及び評価漏れの抑制を図り得る試験方法を実現することができる。 Thus, the first step functions as a screening step of narrowing down the range in which the abnormal operation occurs using the first electrode. Therefore, if the range in which the abnormal operation occurs is not detected in the first step, the second electrode is used. Since there is no need to perform the applied operation (second step), the evaluation time for the object to be inspected can be reduced. When a range in which an abnormal operation occurs is detected in the first step, an application operation using the second electrode for the second inspection region included in the detected first inspection region (second operation) is performed. Step) is performed. For this reason, compared with the case where the application operation using the second electrode is performed for all the second inspection regions, the area for applying the voltage to the inspection object in one application step is increased. Therefore, it is possible not only to reduce the number of required application points, but also to detect the weak points of the product without omission. In particular, in the first step, the charge transfer occurs in a wide range in accordance with the increase in the applied area, so that the intensity of the radiated electric field also improves. An abnormal operation can be detected in a short time. As described above, since the number of application points can be reduced, the weak point of a product can be detected, and the applied voltage when an abnormal operation is detected can be reduced, a test method capable of shortening the evaluation time for an object to be inspected and suppressing omission of evaluation can be realized. can do.
[第1実施形態]
以下、本発明に係る電極を備える静電気試験装置及び静電気試験方法を具現化した第1実施形態について、図面を参照して説明する。
本実施形態に係る静電気試験装置10は、所定の動作モードにて作動している電子機器等の被検査体に対して静電気を印加することでその被検査体の静電気放電(ESD)に対するイミュニティ評価(静電気評価)を行う装置として構成されている。静電気試験装置10の構成については、後述する放電電極20を除き、公知の静電気試験装置と同様であって、国際標準規格IEC61000−4−2に準拠している。
[First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment embodying an electrostatic test apparatus and an electrostatic test method including electrodes according to the present invention will be described with reference to the drawings.
The static
図1に示すように、静電気試験装置10は、主に、静電気発生機11及び放電ガン12を備えており、静電気発生機11は、機内で発生させた静電気を放電ガン12に出力するように機能する。静電気試験装置用の放電ガン12は、携帯される作業者による所定の操作に応じて、静電気発生機11から出力された静電気を、放電電極20から放電して被検査体に直接印加するように機能する。
As shown in FIG. 1, the static
そして、静電気試験装置10を用いた静電気試験では、静電気の影響を受けそうな位置が印加箇所として複数設定された被検査体に対して、当該被検査体の所定の動作モードについてその設定された印加箇所ごとに所定の印加回数にて段階的に印加電圧を直接印加する作業を行う。本実施形態では、例えば、所定の動作モードとして高消費電力モード及び低消費電力モードの2水準の動作モード、1箇所につき10回とする印加回数、正負の電荷にて2〜20kVまで2kVごとに増加させる18水準の印加電圧が想定されている。
Then, in the static electricity test using the static
次に、本発明の特徴的構成である放電電極20について、図2〜図4を参照して説明する。図2に示すように、放電電極20は、試験時に電圧が供給される基部30と、この基部30の先端側に設けられる放電部40と、を備えている。図3に示すように、基部30は、ステンレス製であって径の異なる第1円柱部31及び第2円柱部32が一体となるように構成されている。第1円柱部31の電圧供給側端面には、放電ガン12に組み付けるためのねじ穴31aが所定の深さにて形成されている。
Next, the
第2円柱部32は、放電部40が着脱可能に組み付けられる丸型フランジとして機能するものであり、第1円柱部31と同軸であって外径が大きくなるように形成されている。この第2円柱部32には、先端側(放電側)の端面中央にねじ穴33が形成されており、外周面にねじ穴33に達する3つのねじ穴34が等間隔にて形成されている。なお、基部30は、ステンレスと同等の導電性を有する部材により構成されてもよい。
The second
図4に示すように、放電部40は、導電性の弾性材、具体的には、所定の硬度及び所定の導体抵抗値を有する導電ゴムからなり、径の異なる第1円柱部41及び第2円柱部42が同軸的に一体となるように構成されている。第1円柱部41は、その外径が基部30のねじ穴33にねじ込み可能となるように形成されている。第2円柱部42は、基部30の第2円柱部32とほぼ同じ外径であって、その先端側(放電側)の端面が、放電面43として、被検査体に面接触可能に所定の円形状となるように形成されている。
As shown in FIG. 4, the
このため、第2円柱部32が第2円柱部42に面接触するまで第1円柱部41が基部30のねじ穴33にねじ込まれた状態で、各ねじ穴34に対して平先の止めねじ等(図示略)をそれぞれねじ込むことで、放電部40と基部30とが同軸的に組み付けられて、図2に示す放電電極20が完成する。すなわち、放電部40は、基部30に対して組み付け容易であって着脱可能に形成される。このように組み付けられた放電電極20では、放電部40の第2円柱部42は、第1円柱部31と同軸的であって、放電面43に沿う平面で切断した断面積が、基部30において電圧供給側となる第1円柱部31の断面積よりも大きくなるように形成される。
For this reason, in a state where the first
次に、このように構成される放電部40の材料やその放電面の形状等について、以下に説明する。
放電部40として、被検査体に密着した状態で電圧を印加できるように導電性及び弾性を兼ね備えた導電ゴムが採用され、さらに最適な硬度や導体抵抗値を以下の様にして求めた。
Next, the material of the
As the
まず、放電部40に適した硬度として、人の指の硬さ程度(60°以下)を目安に、「20°」、「40°」、「60°」の3つの硬度を選定対象として設定した。そして、それぞれの硬度ごとに、φ20mm、厚さ5mmの円柱状の導電ゴム(Siベース、カーボンブラック)を用意して、LCDのような平面部とキーボードのような凹凸部とに対する密着性をそれぞれ検証した。具体的には、試験時の放電ガンから受ける荷重を想定した9Nにて、インクが塗布された導電ゴムを上記平面部及び凹凸部に対して白紙を介して押し付けた際に、その白紙に写ったインクの面積に基づいて密着性を検証した。白紙に写ったインクの面積が小さくなるほど密着性が低く、本願発明の放電部40として適さない可能性が有るからである。
First, three hardnesses of “20 °”, “40 °”, and “60 °” are set as selection targets, with the hardness suitable for the
図5に示す検証結果のように、硬度「20°」では、平面部、凹凸部に対して密着性が非常に高く、硬度「40°」では、平面部、凹凸部に対して密着性が適度に高くなった。これに対して、硬度「60°」では、平面部に対して密着性が適度に高くなる一方で、凹凸部に対して密着性が低くなった。これにより、硬度に関しては、「20°」、「40°」を選定した。 As shown in the verification results shown in FIG. 5, when the hardness is “20 °”, the adhesiveness is extremely high with respect to the flat portion and the uneven portion. Moderately high. On the other hand, when the hardness was “60 °”, the adhesion to the flat portion was appropriately increased, while the adhesion to the uneven portion was low. Thereby, regarding the hardness, “20 °” and “40 °” were selected.
次に、放電部40に適した導体抵抗値として、試験機の放電抵抗に関する許容誤差より算出した値(50Ω・cm以下)を目安に、「50Ω・cm」、「25Ω・cm」、「5Ω・cm」の3つの導体抵抗値を選定対象として設定した。なお、以下の選定条件では、導体抵抗値が50Ω・cmとなる導電ゴムD1aの硬度は、20°であり、導体抵抗値が25Ω・cmとなる導電ゴムD2aの硬度は、40°であり、導体抵抗値が5Ω・cmとなる導電ゴムD3aの硬度は、60°としている。そして、それぞれの導体抵抗値ごとの導電ゴムを放電ガンに取り付けた場合の電流波形について、図6に示すIEC規格波形(電流波形)に関して、ピーク値(P1)、立上り時間(P2)、30ns維持値(P3)、60ns維持値(P4)をそれぞれ検証した。なお、この検証では、放電面の径がφ20mmに設定されている。
Next, as a conductor resistance value suitable for the
図7に示す検証結果のように、立上り時間(P2)、30ns維持値(P3)、60ns維持値(P4)に関しては、全て良好な結果が得られた。これに対して、ピーク値(P1)に関しては、図8に示すように、導電ゴムD2a(導体抵抗値:25Ω・cm)では、ピーク値が30A±10%であって適している一方で、導電ゴムD1a(導体抵抗値:50Ω・cm)では、ピーク値が27A(30A−10%)未満となり、導電ゴムD3a(導体抵抗値:5Ω・cm)では、ピーク値が33A(30A+10%)よりも大きくなった。これにより、導体抵抗値に関しては、「25Ω・cm」を選定し、この選定に基づいて硬度について「40°」を選定した。 As in the verification results shown in FIG. 7, good results were obtained for the rise time (P2), the 30 ns sustain value (P3), and the 60 ns sustain value (P4). On the other hand, as for the peak value (P1), as shown in FIG. 8, the conductive rubber D2a (conductor resistance value: 25 Ω · cm) has a peak value of 30A ± 10%, which is suitable. In the case of the conductive rubber D1a (conductor resistance value: 50Ω · cm), the peak value is less than 27A (30A-10%), and in the case of the conductive rubber D3a (conductor resistance value: 5Ω · cm), the peak value is higher than 33A (30A + 10%). Has also grown. As a result, “25Ω · cm” was selected for the conductor resistance value, and “40 °” was selected for the hardness based on this selection.
次に、図9及び図10に示す放射電界シミュレーションによる電界強度分布に関して、放電面の形状として、「φ10mm」、「φ20mm」、「φ30mm」の3つの外径を選定対象として設定した。そして、放電面の外径がφ10mmとなる導電ゴムD1b、放電面の外径がφ20mmとなる導電ゴムD2b、放電面の外径がφ30mmとなる導電ゴムD3bのそれぞれを導体抵抗値が25Ω・cmとして、図9に示す配置にて、電界強度分布を検証した。また、従来の先鋭形状の放電電極(以下、単に、先鋭放電電極ともいう)に関しても同様に電界強度分布を検証した。 Next, regarding the electric field intensity distribution by the radiation electric field simulation shown in FIGS. 9 and 10, three outer diameters of “φ10 mm”, “φ20 mm”, and “φ30 mm” were set as selection targets as the shape of the discharge surface. The conductive rubber D1b having an outer diameter of the discharge surface of φ10 mm, the conductive rubber D2b having the outer diameter of the discharge surface of φ20 mm, and the conductive rubber D3b having the outer diameter of the discharge surface of φ30 mm have a conductor resistance of 25Ω · cm. The electric field intensity distribution was verified in the arrangement shown in FIG. In addition, the electric field intensity distribution was similarly verified for a conventional sharp discharge electrode (hereinafter, also simply referred to as a sharp discharge electrode).
なお、各導電ゴムD1b〜D3bを採用した厚さd(=6mm)の放電電極50がメイン基板51(長さL=149.6mm、幅W=44.5mm)に対して距離H1(=6mm)にて対向しており、さらに、メイン基板51がグランドプレーン52に対して距離H2(=28mm)にて対向しており、放電ガンのグランドワイヤ53がグランドプレーン端に接続されている状態として、放射電界シミュレーションを行っている。また、図10に示すように、放電ガンの静電容量C0は150pFであり、放電電極50−メイン基板51間の静電容量C1は導電ゴムD2bで2.37pFであり、メイン基板51−グランドプレーン52間の静電容量C2は6.67pFであるとして、放射電界シミュレーションを行っている。また、図11(A)では、先鋭放電電極での検証結果を符号D0にて示している。
The
図11(A)に示す検証結果のように、放電面の外径(放電面の面積)が大きくなるほど電界放射範囲(図11(A)のハッチング領域参照)が広がっていることがわかる。これに対して、図11(B)に示す検証結果のように、導電ゴムD3bでの最大電界強度は、先鋭放電電極D0での最大電界強度より高くなっている一方で、導電ゴムD2bでの最大電界強度だけでなく、導電ゴムD1bでの最大電界強度よりも低くなっている。この理由の一つとしては、放電面を介して印加される面積が大きくなることで静電容量が増える一方で、印加される電圧自体が下がることを想定することができる。これにより、放電面の外径に関しては、φ10mm以上φ30mm以下が適しており、本実施形態では、「φ20mm」を選定した。 As can be seen from the verification results shown in FIG. 11A, the larger the outer diameter of the discharge surface (the area of the discharge surface), the wider the field emission range (see the hatched area in FIG. 11A). On the other hand, as shown in the verification result shown in FIG. 11B, the maximum electric field intensity at the conductive rubber D3b is higher than the maximum electric field intensity at the sharp discharge electrode D0, while the electric field at the conductive rubber D2b is higher. Not only the maximum electric field strength but also lower than the maximum electric field strength of the conductive rubber D1b. As one of the reasons, it can be assumed that the capacitance applied by the area applied via the discharge surface increases, while the applied voltage itself decreases. Accordingly, the outer diameter of the discharge surface is preferably not less than φ10 mm and not more than φ30 mm. In the present embodiment, “φ20 mm” was selected.
このような検証結果に基づいて、本実施形態では、硬度「40°」、導体抵抗値「25Ω・cm」となる導電ゴムにて放電部40を構成し、その放電面43の外径を「φ20mm」に設定した。
Based on such verification results, in the present embodiment, the
次に、このように構成される放電部40を有する放電電極20を用いた静電気試験と従来の先鋭放電電極120を用いた静電気試験とに関して、印加電圧の違いについて、図12〜図15を参照して説明する。ここで、先鋭放電電極120は、従来の静電気試験装置にて用いられていたピン電極等であって、先鋭形状に形成される先端部121にて被検査体に対して局所的に接触するように形成されている。
Next, regarding the difference in applied voltage between the static electricity test using the
以下の説明では、被検査体として、キーボードや表示画面の無い比較的シンプルなコードスキャナ100と、キーボードや表示画面等を有するハンディーターミナル110と、キーボードや表示画面に加えて把持部やアンテナ部が外面に組み付けられたハンディーターミナル111とが想定されている。特に、コードスキャナ100は、図12(A)(B)に示すように、上ケース101a及び下ケース101bにより略箱状の外郭を構成する筐体101の上面に2つの操作ボタン102,103が設けられ、その上面のうち読取口104の近傍にLED等の発光部105が設けられ、読取口104から離れた位置にスピーカ106が設けられている。また、下ケース101bには、電池(図示略)を覆う電池カバー107が組み付けられている。
In the following description, a relatively
図13では、弱点個所がある被検査体に対して、先鋭放電電極120を用いてその弱点個所に起因する異常動作が検出された際の印加電圧をクロスハッチングにて示し、放電電極20を用いてその弱点個所に起因する異常動作が検出された際の印加電圧をハッチングにて示している。図13からわかるように、コードスキャナ100では、ある弱点個所について、先鋭放電電極120を用いることで18kVにて異常動作が検出される場合に、放電電極20を用いることで8kVにて異常動作が検出されている。また、ハンディーターミナル110では、ある弱点個所について、先鋭放電電極120を用いることで16kVにて異常動作が検出される場合に、放電電極20を用いることで8kVにて異常動作が検出されている。また、ハンディーターミナル111では、ある弱点個所について、先鋭放電電極120を用いることで14kVにて異常動作が検出される場合に、放電電極20を用いることで6kVにて異常動作が検出されている。この結果からわかるように、放電電極20を用いることで、先鋭放電電極120を用いるときよりも弱点個所に起因する異常動作を検出するための印加電圧をおよそ1/2程度まで低くでき、短時間で異常動作を検出することができる。
In FIG. 13, the voltage applied when an abnormal operation caused by the weak spot is detected using the
これは、図14に示すように、放電電極20を用いることで、先鋭放電電極120が用いられる図15の場合と比較して、電界強度が増加し電界放射範囲が広くなっているために、評価漏れが抑制されて弱点個所に起因する異常動作の検出精度(検出力)が向上しているからである。なお、図14及び図15では、弱点個所X1が存在するコードスキャナ100に対する放電状態を断面図にて概略的に示しており、弱点個所X1やCPU等の他の素子109が実装されるメイン基板を符号108にて示している。
This is because, as shown in FIG. 14, the use of the
次に、本発明に係る放電電極20を備える静電気試験装置10を用いて行う静電気試験方法について、図16〜図18を参照して詳述する。
本実施形態に係る静電気試験方法では、放電電極20を用いて被検査体の異常動作の有無を検出する第1ステップとして第1電圧印加工程と、第1電圧印加工程にて異常動作が検出された場合に先鋭放電電極120を用いて被検査体の異常動作の有無を検出する第2ステップとして第2電圧印加工程とが用意されている。すなわち、第1電圧印加工程は、放電面43が広い放電電極20を用いて異常動作が生じる範囲を絞り込むスクリーニングステップとして機能する。なお、放電電極20は、「第1の電極」の一例に相当し、先鋭放電電極120は、「第2の電極」の一例に相当し得る。
Next, an electrostatic test method performed using the
In the static electricity test method according to the present embodiment, as a first step of detecting the presence or absence of an abnormal operation of the inspection object using the
そして、予め、被検査体には、放電電極20の放電面43を接触させる第1の検査領域A1が複数設定されるとともに、この第1の検査領域A1ごとに先鋭放電電極120の先端部121を接触させる第2の検査領域A2が1又は2以上設定される。上記第1電圧印加工程では、このように設定された各第1の検査領域A1のそれぞれに対して放電面43を接触させた状態で印加作業がなされる。なお、被検査体によっては、各第2の検査領域A2は、第1の検査領域A1ごとに予め設定されることに限らず、被検査体の異常動作が検出された後にその第1の検査領域A1に対して1又は2以上設定されてもよい。
A plurality of first inspection areas A1 to be brought into contact with the
以下、図12に示すコードスキャナ100を例に、本実施形態に係る静電気試験方法を採用した静電気試験工程について、図16のフローチャートを参照して説明する。
まず、初期工程(図16のS101)として、被検査体として用意されたコードスキャナ100について、図17(A)(B)に示すように第1の検査領域A1が複数設定される。また、各第1の検査領域A1について、第2の検査領域A2が1又は2以上設定される。
Hereinafter, the static electricity test process employing the static electricity test method according to the present embodiment using the
First, as an initial step (S101 in FIG. 16), a plurality of first inspection areas A1 are set as shown in FIGS. 17A and 17B for the
続いて、第1電圧印加工程(S103)がなされ、上述のように設定された第1の検査領域A1ごとに、放電電極20の放電面43を接触させて所定の電圧を基部30に対して段階的に印加した状態で、被検査体の異常動作の有無が検出される。具体的には、各第1の検査領域A1ごとに、所定の動作モード(高消費電力モード及び低消費電力モード)について所定の印加回数(10回)にて一水準の印加電圧(例えば±8kV)が直接印加される。そして、このような電圧の印加時に被検査体の異常動作の有無が検出される。
Subsequently, a first voltage application step (S103) is performed, and a predetermined voltage is applied to the
そして、各第1の検査領域A1ごとに所定の動作モードについて所定の印加回数にて一水準の印加電圧が直接印加された際、いずれの印加時にも被検査体の異常動作が検出されなければ(S105でNo)、検出精度(検出力)が高い放電電極20を用いても被検査体の異常動作が検出されないために静電気放電に関して問題無しとして、本静電気試験工程を終了する。
When one level of applied voltage is directly applied at a predetermined number of application times for a predetermined operation mode for each first inspection area A1, unless an abnormal operation of the test object is detected at any application. (No in S105), even if the
このように第1電圧印加工程だけで本静電気試験工程が終了する場合には、放電面43が広い放電電極20を用いているために、従来の先鋭放電電極120を用いる場合よりも印加箇所が減るため、被検査体に対する評価時間を短縮することができる。
In this way, when the present static electricity test step is completed only by the first voltage application step, since the
一方、上記第1電圧印加工程において1箇所でも被検査体の異常動作が検出されると(S105でYes)、全ての第1の検査領域A1における被検査体の異常動作の有無の検出後に、上記第2電圧印加工程(S107)がなされる。以下、図18に示すように、複数の第1の検査領域A1のうちの1つ(図18の符号A1a参照)について被検査体の異常動作が検出された場合について説明する。 On the other hand, if an abnormal operation of the test object is detected even in one place in the first voltage application step (Yes in S105), after detecting the presence or absence of the abnormal operation of the test object in all the first inspection areas A1, The second voltage application step (S107) is performed. Hereinafter, as shown in FIG. 18, a case will be described in which an abnormal operation of the test object is detected in one of the plurality of first inspection areas A1 (see reference numeral A1a in FIG. 18).
上述のように第1の検査領域A1aについて被検査体の異常動作が検出されると、第2電圧印加工程がなされ、その第1の検査領域A1aに含まれる第2の検査領域A2のそれぞれに対して、先鋭放電電極120の先端部121を接触させて第1電圧印加工程と同様に所定の電圧を基部30に対して段階的に印加(±2〜20kV)した状態で、被検査体の異常動作の有無が検出される。この第1の検査領域A1aに含まれる各第2の検査領域A2に対する印加工程は、先鋭放電電極120を用いた従来の静電気試験方法に相当するものである。
As described above, when an abnormal operation of the object to be inspected is detected in the first inspection area A1a, a second voltage applying step is performed, and the second inspection area A2 included in the first inspection area A1a is applied to each of the second inspection areas A2. On the other hand, in the state where the
上記第1電圧印加工程にて被検査体の異常動作が検出されているので、その後に行われる第2電圧印加工程においても、少なくとも1箇所の第2の検査領域A2にて被検査体の異常動作が検出される。これにより、異常動作が生じる詳細な印加箇所を特定することができる。なお、その第1の検査領域A1について予め設定された全ての第2の検査領域A2にて被検査体の異常動作が検出されない場合には、その第1の検査領域A1内の他の箇所や当該第1の検査領域A1外縁近傍について先鋭放電電極120を用いて異常動作が生じる個所を検出することができる。
Since the abnormal operation of the inspection object is detected in the first voltage application step, the abnormality of the inspection object in at least one second inspection area A2 is also performed in the subsequent second voltage application step. Motion is detected. As a result, it is possible to specify a detailed application location where an abnormal operation occurs. If no abnormal operation of the object to be inspected is detected in all the second inspection areas A2 set in advance for the first inspection area A1, other parts in the first inspection area A1 or In the vicinity of the outer edge of the first inspection area A1, a point where an abnormal operation occurs can be detected using the
以上説明したように、本実施形態に係る放電電極20では、基部30の先端側に設けられる放電部40は、導電性の弾性材として所定の硬度及び所定の導体抵抗値を有する導電ゴムにより構成されて、被検査体に面接触可能な放電面43が設けられる。
As described above, in the
そして、本実施形態に係る静電気試験装置10では、上述のように構成される放電電極20を用いた放電ガン12を利用して被検査体に対して静電気を放電する。
Then, in the static
このため、単に、先鋭放電電極120を利用する場合と比較して、1度の印加工程にて被検査体に対して電圧を印加する面積が広くなることから、必要な印加箇所を減らすことができるだけでなく、製品の弱点を漏れなく検出することができる。特に、印加面積の増大に応じて広範囲に電荷移動が生じるために放射電界強度も向上するので、不具合等がある被検査体では低い印加電圧でも異常動作が検出されやすくなり、短時間で異常動作を検出することができる。このように、印加箇所の低減や製品の弱点検出、異常動作検出時の印加電圧の低下を図ることができるため、被検査体に対する評価時間の短縮及び評価漏れの抑制を図ることができる。
For this reason, compared with the case where the
そして、本実施形態に係る静電気試験方法では、第1電圧印加工程(第1ステップ)として、第1の検査領域A1ごとに、放電電極(第1の電極)20の放電面43を接触させて所定の電圧を基部に対して一水準電圧を印加した状態で被検査体の異常動作の有無を検出し、第2電圧印加工程(第2ステップ)として、複数の第1の検査領域A1のうち第1電圧印加工程にて異常動作が検出された第1の検査領域A1に含まれる第2の検査領域A2ごとに、先鋭放電電極(第2の電極)120の先端部121を接触させて所定の電圧を基部に対して段階的に印加した状態で被検査体の異常動作の有無を検出する。
In the static electricity test method according to the present embodiment, as the first voltage application step (first step), the
これにより、第1電圧印加工程が放電電極20を用いて異常動作が生じる範囲を絞り込むスクリーニングステップとして機能するので、第1電圧印加工程にて異常動作が生じる範囲が検出されない場合には先鋭放電電極120を用いた印加作業(第2電圧印加工程)を行う必要もないので、被検査体に対する評価時間を短縮できる。また、第1電圧印加工程にて異常動作が生じる範囲が検出された場合には、その検出された第1の検査領域A1に含まれる第2の検査領域A2について先鋭放電電極120を用いた印加作業(第2電圧印加工程)がなされる。このため、全ての第2の検査領域A2について先鋭放電電極120を用いた印加作業を行う場合と比較して、1度の印加工程にて被検査体に対して電圧を印加する面積が広くなることから、必要な印加箇所を減らすことができるだけでなく、製品の弱点を漏れなく検出することができる。特に、第1電圧印加工程において、印加面積の増大に応じて広範囲に電荷移動が生じるために放射電界強度も向上するので、不具合等がある被検査体では低い印加電圧でも異常動作が検出されやすくなり、短時間で異常動作を検出することができる。このように、印加箇所の低減や製品の弱点検出、異常動作検出時の印加電圧の低下を図ることができるため、被検査体に対する評価時間の短縮及び評価漏れの抑制を図り得る試験方法を実現することができる。
Accordingly, the first voltage application step functions as a screening step of narrowing down the range in which the abnormal operation occurs using the
また、放電部40は、放電面43が円形となるように形成されるため、印加面積が広範囲となる場合でも均等に電圧が印加されることから印加電圧のばらつきが抑制されるので、被検査体に対する評価時間の短縮及び評価漏れの抑制を容易に図ることができる。
In addition, since the
さらに、放電部40は、放電面43に沿う平面で切断した第2円柱部42の断面積が基部30における電圧供給側となる第1円柱部31の断面積よりも大きくなるように形成される。このため、放電電極20を第1円柱部31にて放電ガン12に取り付けることで、放電ガン12への取付けを考慮することなく放電部40を大きくでき、放電面43を容易に広くすることができる。
Furthermore, the
なお、放電部は、放電面に沿う平面で切断した断面積が、基部30における電圧供給側の断面積よりも大きくなるように形成されることに限らず、基部30における電圧供給側の断面積と同等かそれよりも小さくなるように形成されてもよい。例えば、図19に例示する放電電極20aのように、放電部40aが第2円柱部32とともに第1円柱部31よりも小径となるように形成されてもよい。この場合、放電部40aの放電面43aの外径は、例えば、φ10mmに設定することができる。
The discharge section is not limited to be formed so that the cross-sectional area cut by a plane along the discharge surface is larger than the cross-sectional area of the base 30 on the voltage supply side. It may be formed to be equal to or smaller than. For example, like the
また、放電部40は、基部30に対して止めねじ等のねじ部材を用いることで着脱可能に形成されるので、被検査体に対して弾性変形するように押し付けられて電圧が印加される状態が何度も繰り返されるために放電部40が劣化してしまう場合であっても、その放電部40だけを容易に交換することができる。
Further, since the
なお、放電部40は、ねじ部材を用いることで基部30に対して着脱可能に形成されることに限らず、例えば、係合片などの他の着脱構成を利用することで基部30に対して着脱可能に形成されてもよい。また、使用頻度等によっては、放電部40と基部30とが一体的に成形されるか接着剤等を利用して組み付けられることで、分離不能に構成されてもよい。
The
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下のように具体化してもよい。
(1)本発明に係る放電電極20,20aは、作業者が携帯可能な携帯型の放電ガン12に用いられることに限らず、例えば、定置式の試験装置に対して移動可能に組み込まれる放電ガン等に用いられてもよい。
The present invention is not limited to the above embodiment, and may be embodied as follows, for example.
(1) The
(2)放電電極20の放電部40は、硬度「40°」、導体抵抗値「25Ω・cm」となる導電ゴム(Siベース、カーボンブラック)にて構成されることに限らず、例えば、硬度が30°以上50°以下となる導電ゴムにて構成されてもよいし、導体抵抗値が20Ω・cm以上30Ω・cm以下となる導電ゴムにて構成されてもよい。また、放電部40は、硬度「40°」、導体抵抗値「25Ω・cm」程度(例えば、硬度が30°以上50°以下かつ導体抵抗値が20Ω・cm以上30Ω・cm以下)の材料特性を有する導電性の弾性材、例えば、天然ゴム、合成ゴム等の各種ゴム材料に金属粉末を配合した部材により構成されてもよい。
(2) The
(3)放電部40の放電面43は、φ20mmの円形状に形成されることに限らず、被検査体の形状等に応じて、例えば、φ10mm以上φ30mm以下となる円形状に形成されてもよいし、多角形状に形成されてもよい。また、放電部40の放電面43は、平面状に形成されることに限らず、例えば、被検査体の形状に合わせて凸面状に形成されてもよい。放電部40aの放電面43aに関しても同様である。
(3) The
10…静電気試験装置
12…放電ガン
20,20a…放電電極(電極,第1の電極)
30…基部
40,40a…放電部
43,43a…放電面
100…コードスキャナ(被検査体)
120…先鋭放電電極(第2の電極)
A1,A1a…第1の検査領域
A2…第2の検査領域
10
30
120: sharp discharge electrode (second electrode)
A1, A1a: first inspection area A2: second inspection area
Claims (6)
試験時に電圧が供給される基部と、
前記基部の先端側に設けられる放電部と、を備え、
前記放電部は、導電性の弾性材により構成されて、被検査体に面接触可能な放電面が設けられることを特徴とする電極。 An electrode used for a discharge gun for an electrostatic test device,
A base to which voltage is supplied during the test;
A discharge unit provided on the distal end side of the base,
The electrode, wherein the discharge unit is made of a conductive elastic material and is provided with a discharge surface capable of making surface contact with the test object.
前記第1の電極は、
試験時に電圧が供給される基部と、
前記基部の先端側に設けられる放電部と、を備え、
前記放電部は、導電性の弾性材から構成されて、前記被検査体に面接触可能な放電面が設けられ、
前記第2の電極は、
先鋭形状に形成される先端部にて前記被検査体に対して局所的に接触するように形成され、
前記被検査体には、前記第1の電極の前記放電面を接触させる第1の検査領域が複数設定されるとともに、前記第1の検査領域ごとに前記第2の電極の前記先端部を接触させる第2の検査領域が1又は2以上設定され、
前記第1の検査領域ごとに、前記第1の電極の前記放電面を接触させて所定の電圧を前記基部に対して段階的に印加した状態で前記被検査体の異常動作の有無を検出する第1ステップと、
前記複数の第1の検査領域のうち前記第1ステップにて前記異常動作が検出された第1の検査領域に含まれる前記第2の検査領域ごとに、前記第2の電極の前記先端部を接触させて前記所定の電圧を前記基部に対して段階的に印加した状態で前記被検査体の前記異常動作の有無を検出する第2ステップと、
を備えることを特徴とする静電気試験方法。 An electrostatic test method for discharging static electricity to a device under test using a discharge gun using a first electrode and a second electrode,
The first electrode is
A base to which voltage is supplied during the test;
A discharge unit provided on the distal end side of the base,
The discharge unit is made of a conductive elastic material, and is provided with a discharge surface that can make surface contact with the test object,
The second electrode is
It is formed so as to locally contact the object to be inspected at a tip portion formed in a sharp shape,
A plurality of first inspection areas for contacting the discharge surface of the first electrode are set on the inspection object, and the tip of the second electrode is contacted for each of the first inspection areas. One or more second inspection areas to be set are set,
For each of the first inspection regions, the presence or absence of abnormal operation of the inspection object is detected in a state in which the discharge surface of the first electrode is brought into contact with and a predetermined voltage is applied stepwise to the base. A first step;
For each of the second inspection regions included in the first inspection region in which the abnormal operation has been detected in the first step of the plurality of first inspection regions, the tip of the second electrode is A second step of detecting the presence or absence of the abnormal operation of the test object in a state where the predetermined voltage is applied stepwise to the base by contacting the base;
A static electricity test method comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016122246A JP6658328B2 (en) | 2016-06-21 | 2016-06-21 | Electrode, static electricity test device and static electricity test method |
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