JP6861581B2 - 多層基板の信号取得構造、信号取得装置および電子装置 - Google Patents

Description

この発明は、ピンプローブを使用して多層基板から信号を取得する多層基板の信号取得構造、信号取得装置および電子装置に関する。

従来から、コネクタピンを多層基板のスルーホールに圧入して電気的に接続する構造が知られている。例えば、特許文献１には、回路パターン層が絶縁体層を介して積層一体化され、かつ、コンタクトピンを圧入挿着するスルーホールを備えてなる多層型プリント配線基板が記載されている。

特開平２−１９７１９１号公報

特許文献１に記載された構造は、多層基板を厚さ方向に貫通する垂直穴のスルーホールにコネクタピンをプレスフィット挿入することにより、コネクタピンが、スルーホールの内壁面から露出した回路パターンから信号を取得することができる。
しかしながら、コネクタピンをスルーホールに固定する接続構造であるため、外観から接続構造の用途が特定されやすいという課題があった。
例えば、動作確認用のＵＡＲＴ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｒｅｃｅｉｖｅｒ／Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ）は、コネクタピンの形状に特徴があるため、用途が特定されやすい。

コネクタピンをスルーホールに着脱可能にするためには、ピン径よりもスルーホール径が大きい寸法構成にする必要がある。ただし、ピン径よりもスルーホール径が大きいと、コネクタピンとスルーホールの内壁面から露出した回路パターンとの間に発生した隙間によって接触接点圧および電気的接続の信頼性が低下する。

この発明は上記課題を解決するものであり、外観から用途を特定されにくく、接触接点圧および電気的接続の信頼性を高めることができる多層基板の信号取得構造、信号取得装置および電子装置を得ることを目的とする。

この発明に係る多層基板の信号取得構造は、ピンプローブおよび電極凹部を備える。
ピンプローブは、先端部がテーパ状に窄まっており、軸方向に沿ってそれぞれ配置された複数の信号電極が先端部の外周面から露出している。
電極凹部は、電子装置の内部に配置された多層基板に設けられ、電子装置の表面にある複数の穴のいずれかに対応する位置に配置され、深さ方向にテーパ状に窄まっており、積層された複数の信号電極が内壁面から露出している。
この構成において、ピンプローブにおける複数の信号電極と電極凹部における複数の信号電極とは、電子装置の表面にある穴を通じて電極凹部に一時的に挿入されたピンプローブの先端部の外周面が電極凹部の内壁面に押し付けられた状態で電気的に接続される。

この発明によれば、ピンプローブを電極凹部に一時的に挿入されてピンプローブの先端部の外周面が電極凹部の内壁面に押し付けられた状態で、ピンプローブの信号電極と電極凹部の信号電極とが電気的に接続される。これにより、外観から用途を特定されにくく、接触接点圧および電気的接続の信頼性を高めることができる。

この発明の実施の形態１に係る信号取得装置および電子装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態１におけるピンプローブの先端部を示す図である。 実施の形態１における電子装置を下面から見た様子を示す図である。 図３のＡ部分を示す部分拡大図である。 実施の形態１における電極凹部を図４のＢ−Ｂ線で切った断面を示す断面矢示図である。 実施の形態１に係る信号取得構造の構成を示す図である。 図７Ａは、ピンプローブの先端部を電極凹部に挿入した状態を示す断面図である。図７Ｂは、ピンプローブの先端部の外周面を電極凹部の内壁面に押し付けた状態を示す断面図である。 実施の形態１における電極凹部の別の構成を示す断面図である。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る信号取得装置１および電子装置３の構成を示すブロック図である。図１に示すように、信号取得装置１はピンプローブ２を備えており、電子装置３は多層基板４を備えている。信号取得装置１は、ピンプローブ２を多層基板４の電極凹部５に一時的に挿入することで、ピンプローブ２および電極凹部５を介して基板信号を取得することができる。基板信号は、多層基板４に設けられた回路パターンの信号であり、例えば、電子装置３の動作確認用のＵＡＲＴ信号である。

図２は、ピンプローブ２の先端部を示す図である。図２に示すように、ピンプローブ２は、先端部がテーパ状に窄まっており、軸方向に沿ってそれぞれ配置された信号電極２ａ−１〜２ａ−４が先端部の外周面から露出している。すなわち、ピンプローブ２は、信号電極２ａ−１〜２ａ−４を有した多極ピンプローブである。

ピンプローブ２の先端部は、三角錐、四角錐といった多角錐形状であってもよいが、円錐形状が好ましい。これは、ピンプローブ２の先端部が多角錐形状であると、多角錐の稜線が電極凹部５の内壁面に接触してダメージを与える可能性があるからである。

信号電極２ａ−１〜２ａ−４のそれぞれは、絶縁体２ｂ−１〜２ｂ−３のそれぞれによって電気的に絶縁されている。例えば、信号電極２ａ−１と信号電極２ａ−２は、絶縁体２ｂ−１によって絶縁され、信号電極２ａ−２と信号電極２ａ−３は、絶縁体２ｂ−２によって絶縁され、信号電極２ａ−３と信号電極２ａ−４は、絶縁体２ｂ−３によって絶縁されている。

図３は、電子装置３を下面から見た様子を示す図である。図４は、図３のＡ部分を示す部分拡大図である。図５は、電極凹部５を図４のＢ−Ｂ線で切った断面を示す断面矢示図である。図６は、実施の形態１に係る信号取得構造の構成を示す図である。

電子装置３の下面には、図３に示すように、複数の穴３ａおよび複数の穴３ｂが設けられている。穴３ａは、電子装置３の下面を貫通した穴であり、例えば、多層基板４を電子装置３の内部に固定する固定用穴、もしくは、電子装置３を取り付けるときの位置決め用穴である。穴３ｂは、穴３ａと同様に電子装置３の下面を貫通した穴であり、図４に示すように、穴３ｂから多層基板４の電極凹部５が外部に露出している。

電極凹部５は、図５に示すように、深さ方向にテーパ状に窄まっており、積層された信号電極５ａ−１〜５ａ−４が内壁面から露出している。電極凹部５は、ピンプローブ２の先端部を受ける形になっている。例えば、ピンプローブ２の先端部が円錐形状であれば、電極凹部５は、すり鉢形状に形成される。また、ピンプローブ２の先端部が多角錐形状であれば、電極凹部５は、対応する多角形状で開口して深さ方向にテーパ状に窄まった穴とされる。

信号電極５ａ−１〜５ａ−４のそれぞれは、絶縁層を介して積層されている。例えば、図６に示すように、信号電極５ａ−１は、多層基板４の１層目の電極パターンであり、信号電極５ａ−２は、多層基板４の２層目の電極パターンであり、信号電極５ａ−３は、多層基板４の３層目の電極パターンであり、信号電極５ａ−４は、多層基板４の４層目の電極パターンである。信号電極５ａ−１〜５ａ−４のそれぞれを構成する銅箔の厚さは、例えば、１０〜３５μｍとする。

電極凹部５は、多層基板４の厚さ（電極凹部５の深さ）をＤとし、電極凹部５の開口径をＷとした場合、Ｗ／Ｄが２以下になるように形成される。例えば、多層基板４の厚さＤを１．０〜１．６ｍｍとし、Ｗ／Ｄ＝２とした場合、電極凹部５の開口径Ｗは、２．０〜３．２ｍｍとなる。このように構成することで、電極凹部５の開口側から見える信号電極５ａ−１〜５ａ−４のそれぞれの厚さは、１０〜３５μｍ以下となる。
通常の人間の肉眼の分解能は１００μｍ程度であるため、信号電極５ａ−１〜５ａ−４を視認することは困難である。

銅箔の厚さは、１ｏｚ（＝３５μｍ）を基準として、０．５ｏｚ、１ｏｚ、２ｏｚ、３ｏｚのうちのいずれかである場合が多い。この場合、電極凹部５の開口側から信号電極５ａ−１〜５ａ−４を視認しにくくするために、信号電極５ａ−１〜５ａ−４のそれぞれを構成する銅箔の厚さとして、０．５ｏｚまたは１ｏｚを採用する。

図７Ａは、ピンプローブ２の先端部を電極凹部５に挿入した状態を示す断面図である。図７Ａに示す矢印方向にピンプローブ２の先端部を電極凹部５に挿入しただけでは、ピンプローブ２の先端部の外周面と電極凹部５の内壁面との間に隙間ができ、信号電極２ａ−１〜２ａ−４と信号電極５ａ−１〜５ａ−４との電気的な接続は完全ではない。

図７Ｂは、ピンプローブ２の先端部の外周面を電極凹部５の内壁面に押し付けた状態を示す断面図である。図７Ａに示す状態から、矢印方向にピンプローブ２の先端部をさらに電極凹部５に押し込むことで、図７Ｂにおいて、破線の矢印で示すように、多層基板４が撓む。このとき、ピンプローブ２の先端部の外周面は、電極凹部５の内壁面に押し付けられた状態となる。これにより、信号電極２ａ−１〜２ａ−４と信号電極５ａ−１〜５ａ−４とが電気的に接続される。このようにピンプローブ２を電極凹部５に一時的に挿入することで、信号取得装置１は、ピンプローブ２および電極凹部５を介して、多層基板４から基板信号を取得することができる。

図８は、電極凹部５Ａの構成を示す断面図であり、電極凹部５Ａを、図４のＢ−Ｂ線と同様の線で切った断面を示している。電極凹部５Ａの底部５ｂは、多層基板４Ａの反対側まで貫通している。ピンプローブ２の先端部を電極凹部５Ａに押し込んだときの力の一部は、貫通した底部５ｂから逃げるため、底部５ｂに応力が集中しない。これにより、多層基板４Ａの破損を防ぐことができる。ただし、電極凹部５Ａは、ピンプローブ２の先端部を挿入して押し込んだときの撓み量が電極凹部５よりも少ない。

以上のように、実施の形態１に係る多層基板の信号取得構造は、ピンプローブ２および電極凹部５または電極凹部５Ａを備えている。ピンプローブ２は、先端部がテーパ状に窄まっており、軸方向に沿ってそれぞれ配置された信号電極２ａ−１〜２ａ−４が先端部の外周面から露出している。電極凹部５または電極凹部５Ａは、多層基板４に設けられ、深さ方向にテーパ状に窄まっており、積層された信号電極５ａ−１〜５ａ−４が内壁面から露出している。ピンプローブ２における信号電極２ａ−１〜２ａ−４と電極凹部５または電極凹部５Ａにおける信号電極５ａ−１〜５ａ−４とは、電極凹部５または電極凹部５Ａに一時的に挿入されたピンプローブ２の先端部の外周面が電極凹部５の内壁面に押し付けられた状態で電気的に接続される。
例えば、信号取得構造の用途が電子装置３の動作確認であると特定されると、電子装置３の機能を改竄して著作権保護を解除される虞がある。また、電子装置３の管理者になりすまされてセキュリティを侵される可能性もある。
これに対して、実施の形態１では、ピンプローブ２を電極凹部５または電極凹部５Ａに一時的に挿入して先端部の外周面を電極凹部５または電極凹部５Ａの内壁面に押し付けるだけで信号取得が可能であり、信号取得構造の用途が特定されにくい。このため、電子装置３の著作権保護およびサイバーセキュリティ対策に有効である。
さらに、ピンプローブ２の先端部の外周面が電極凹部５または電極凹部５Ａの内壁面に押し付けられた状態で信号電極２ａ−１〜２ａ−４と信号電極５ａ−１〜５ａ−４とが電気的に接続されるので、接触接点圧および電気的接続の信頼性を高めることができる。

実施の形態１に係る多層基板の信号取得構造において、ピンプローブ２の先端部は円錐形状であり、電極凹部５または電極凹部５Ａはすり鉢形状である。
このように構成することで、ピンプローブ２の先端部が電極凹部５または電極凹部５Ａの内壁面にダメージを与えることを防止できる。

実施の形態１に係る多層基板の信号取得構造において、電極凹部５Ａは、底部５ｂで多層基板４Ａが貫通されている。このように構成することで、ピンプローブ２の先端部を電極凹部５Ａに押し込んだときの力の一部が、貫通した底部５ｂから逃げる。このため、底部５ｂに応力が集中せず、多層基板４Ａの破損を防ぐことができる。

実施の形態１に係る信号取得装置１は、ピンプローブ２を備える。ピンプローブ２は、先端部がテーパ状に窄まっており、軸方向に沿ってそれぞれ配置された信号電極２ａ−１〜２ａ−４が先端部の外周面から露出しているので、上記効果が得られる信号取得装置を提供することができる。

実施の形態１に係る電子装置３は、電極凹部５を有した多層基板４または電極凹部５Ａを有した多層基板４Ａを備えている。電極凹部５または電極凹部５Ａは、深さ方向にテーパ状に窄まっており、積層された信号電極５ａ−１〜５ａ−４が内壁面から露出しているので、上記効果が得られる電子装置を提供することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。

１ 信号取得装置、２ ピンプローブ、２ａ−１〜２ａ−４，５ａ−１〜５ａ−４ 信号電極、２ｂ−１〜２ｂ−３ 絶縁体、３ 電子装置、３ａ，３ｂ 穴、４，４Ａ 多層基板、５，５Ａ 電極凹部、５ｂ 底部。

Claims (5)

1. 先端部がテーパ状に窄まっており、軸方向に沿ってそれぞれ配置された複数の信号電極が前記先端部の外周面から露出したピンプローブと、
   電子装置の内部に配置された多層基板に設けられ、前記電子装置の表面にある複数の穴のいずれかに対応する位置に配置され、深さ方向にテーパ状に窄まっており、積層された複数の信号電極が内壁面から露出した電極凹部と、
   を備え、
   前記ピンプローブにおける前記複数の信号電極と前記電極凹部における前記複数の信号電極とは、前記電子装置の表面にある穴を通じて前記電極凹部に一時的に挿入された前記ピンプローブの前記先端部の外周面が前記電極凹部の内壁面に押し付けられた状態で電気的に接続されること
   を特徴とする多層基板の信号取得構造。
2. 前記ピンプローブの前記先端部は、円錐形状であり、
   前記電極凹部は、すり鉢形状であること
   を特徴とする請求項１記載の多層基板の信号取得構造。
3. 前記電極凹部は、底部が貫通されていること
   を特徴とする請求項１または請求項２記載の多層基板の信号取得構造。
4. 先端部がテーパ状に窄まっており、軸方向に沿ってそれぞれ配置された複数の信号電極が前記先端部の外周面から露出したピンプローブを備え、
   前記ピンプローブにおける前記複数の信号電極は、
   電子装置の内部に配置された多層基板に設けられ、前記電子装置の表面にある複数の穴のいずれかに対応する位置に配置され、深さ方向にテーパ状に窄まっており、積層された複数の信号電極が内壁面から露出した電極凹部に対して、前記電子装置の表面にある穴を通じて前記ピンプローブが一時的に挿入されて、前記先端部の外周面が前記電極凹部の内壁面に押し付けられた状態で、前記電極凹部における前記複数の信号電極と電気的に接続されること
   を特徴とする信号取得装置。
5. 深さ方向にテーパ状に窄まっており、積層された複数の信号電極が内壁面から露出した電極凹部を有した多層基板が内部に配置され、
   表面には、複数の穴を有し、
   前記電極凹部は、複数の穴のいずれかに対応する位置に配置され、
   先端部がテーパ状に窄まっており、軸方向に沿ってそれぞれ配置された複数の信号電極が前記先端部の外周面から露出したピンプローブが、表面にある穴を通じて前記電極凹部に一時的に挿入されて、前記先端部の外周面が前記電極凹部の内壁面に押し付けられた状態で、前記ピンプローブにおける前記複数の信号電極と前記電極凹部における前記複数の信号電極とが電気的に接続されること
   を特徴とする電子装置。

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