JP7248018B2

JP7248018B2 - 接続治具

Info

Publication number: JP7248018B2
Application number: JP2020510726A
Authority: JP
Inventors: 清文久保
Original assignee: Nidec Read Corp
Current assignee: Nidec Read Corp
Priority date: 2018-03-30
Filing date: 2019-03-19
Publication date: 2023-03-29
Anticipated expiration: 2039-03-19
Also published as: JPWO2019188549A1; WO2019188549A1

Description

本発明は、電気特性の標準となる少なくとも静電容量を有する標準器を、外部装置に導通接続するために使用される接続治具に関する。

従来より、抵抗を測定する計測用回路を備えた基板検査装置において、計測用回路の較正に用いられる既知の抵抗を有する標準器（基準抵抗器）を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１には、計測部（計測用回路）は四端子法による電気抵抗値の測定が可能であること、標準器の一端にピン端子を接続し、標準器の他端にピン端子を接続すること、及びピン端子を介して計測用回路に標準器を接続して、その電気抵抗値を測定し、この測定値と既知の電気抵抗値との差を演算することにより、計測用回路の較正を行うことが記載されている。

特開２０１５―５５５１６号公報

ところで、上述の標準器は、検査対象に対応した所定の電気特性を有していなければ、検査装置（第一の外部装置）による基板の検査等を適正に行うことができない。このため、計測部及び表示部等を有する測定装置（第二の外部装置）に標準器を接続した状態で、その電気特性を予め正確に測定しておく必要がある。

このような標準器と、検査装置や測定装置からなる接続対象の装置とは、例えば同軸接続ケーブルを用いて接続されていた。しかしながら、同軸接続ケーブルを一本ずつ手作業で標準器及び接続対象の装置に脱着して接続作業を行うは煩雑である。

本発明の目的は、標準器を接続対象の装置に接続することが容易な接続治具を提供することである。

本発明の一例に係る接続治具は、同軸接続ケーブルを介して第一の外部装置と接続される接続部と、電気特性の標準となる少なくとも静電容量とを有する標準器を、第二の外部装置に導通接続するための接続治具であって、表面が面状パターンにより覆われた基板を備え、当該基板には、前記接続部と脱着可能な同軸コネクタと、キャパシタが実装される実装用パッドとが設けられ、前記実装用パッドと前記面状パターンとは、前記実装用パッドの幅寸法よりも細い幅寸法を有する接続パターンのみにより接続されている。

本発明に係る接続治具の構成を示す正面図である。図１に示す接続治具の要部の構成を示す底面図である。図１に示す接続治具に接続される標準器の構成を観念的に示す概念図である。図３に示す標準器のＩＶ－ＩＶ線断面図である。図３に示す標準器の電気回路を等価的に示す等価回路図である。本発明に係る接続治具の変形例を示す平面図である。

以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。

図１は、本発明に係る接続治具１の構成を示す正面図、図２は、図１に示す接続治具１の要部の構成を示す底面図、図３は、図１に示す接続治具１に接続される標準器１０の構成を簡略的に示す概念図、図４は、図３に示す標準器１０のＩＶ－ＩＶ線断面図、図５は、図３に示す標準器１０の電気回路を等価的に示す等価回路図である。

標準器１０は、図３及び図４に示すように、芯線１１と外部導体１２とを有する同軸ケーブル２０と、一端２ａが芯線１１に直列接続された抵抗器２と、芯線１１が挿通される開口部３１を有するベース板３と、同軸ケーブル２０、抵抗器２及びベース板３を収容する収容ケース４を備えている。

収容ケース４は、同軸ケーブル２０の設置方向に延びる所定幅の底板４１と、その側辺部に立設された一対の側板４２と、底板４１の両端部に立設された一対の端板４３とを有するケース本体と、その上面部を覆う図外の蓋体とを有している。

図３の右側に位置する底板４１の一端部には、同軸ケーブル２０の外部導体１２が接続された第一ＢＮＣコネクタ４５が設けられている。また、図３の左側に位置する底板４１の他端部には、抵抗器２の他端２ｂが後述の接続線１３を介して接続された第二ＢＮＣコネクタ４６が設けられている。なお、ＢＮＣコネクタとは、バイヨネットロック接続方式の同軸コネクタを意味している。

ベース板３は、収容ケース４の底板４１に沿ってスライド可能な幅寸法を有する電気絶縁性素材製の板状体からなり、収容ケース４の側板４２間に立設された状態で配設されている。ベース板３に形成された開口部３１は、芯線１１の外径よりも所定値以上大きい開口径を有している。これにより、開口部３１に挿通された芯線１１が、図３の矢印Ａに示すように、開口部３１内において芯線１１の軸心方向と直交する方向に変位可能に構成されている。

ベース板３の第一面３ａ、つまり図３の右側に位置する壁面には、真鍮パイプ等の導電体からなる導体管５の基端部が取り付けられている。この導体管５は、先端部が開口した筒状体からなり、導体管５の基端部に設けられた図略のフランジ部がベース板３の第一面３ａにボルト止めされる等の手段で取り付けられることにより、同軸ケーブル２０を囲繞するように設置されている。

同軸ケーブル２０は、銅線等からなる芯線１１と、小径の銅パイプ等からなる外部導体１２と、両者の間に配設されたフッ素樹脂等からなる絶縁体とを備えたセミリジッドケーブルからなっている。このセミリジッドケーブルは、例えば林栄精機株式会社製の商品名「ＳＵＣＯＦＬＥＸ１００シリーズ」等からなり、折り曲げ可能な柔軟性と、折り曲げられた形状を維持する剛性とを有している。

同軸ケーブル２０の芯線１１は、抵抗器２の一端２ａから収容ケース４内を底板４１の一端部側、つまりベース板３の第一面３ａ側に位置する端部側に向けて延びるように設置されている。そして、芯線１１の先端は、ベース板３の開口部３１を貫通して、ベース板３の第一面３ａ側に位置する後述の外部導体１２内に挿入されている。

抵抗器２は、抵抗器本体の両端からリード線が導出されたリード線タイプの抵抗器等からなり、ベース板３の第二面３ｂ側において芯線１１の基端に抵抗器２の一端２ａが直列接続されている。この抵抗器２により、予め定められた電気抵抗値Ｒを有する基準抵抗器が構成されている。また、抵抗器２の他端２ｂは、接続線１３を介して収容ケース４の他端部側に設けられた第二ＢＮＣコネクタ４６に接続されている。

同軸ケーブル２０の外部導体１２は、収容ケース４の底板４１の一端部側に設けられた第一ＢＮＣコネクタ４５から立ち上がる立上り部１２ａと、その上端部から収容ケース４の他端部側に向けて延びる延出部１２ｂとを有している。

そして、外部導体１２の延出部１２ｂは、導体管５の先端部側から導体管５内に導入されるとともに、ベース板３の第一面３ａ側に位置する芯線１１に外嵌されるように設置されている。この芯線１１と、外部導体１２とにより、一定の基準容量Ｃ１を有する第一キャパシタが構成されている。

また、ベース板３の第二面３ｂ、つまり図１の左側に位置する壁面には、開口部３１を囲繞する円環状の電極３２が設置されている。この電極３２は、接続線３３を介して回路グランドに接続されている。

そして、ベース板３の開口部３１を挿通するように設置された芯線１１と、円環状の電極３２とにより、静電容量Ｃ２を調節することができる第二キャパシタが形成されている。すなわち、キャパシタの静電容量は、対向距離に反比例するため、作業者が、芯線１１を、その軸心方向と直交する方向に変位させることにより、芯線１１と電極３２との間に生じる静電容量Ｃ２が調節可能に構成されている。

さらに、抵抗器２の他端２ｂには、接続線５１を介して導体管５が導通接続されている。そして、導体管５と、この導体管５内に挿入された外部導体１２の延出部１２ｂとにより、静電容量Ｃ３を調節可能な第三キャパシタが形成されている。また、導体管５と、芯線１１とにより、静電容量Ｃ４を調節可能な第四キャパシタが形成されている。

すなわち、キャパシタの静電容量は、対向面積に比例するため、作業者が、ベース板３を収容ケース４の内壁面に沿ってスライド変位させて、図３の矢印Ｂに示すように、導体管５を同軸ケーブル２０の軸心方向に変位させることにより、外部導体１２の延出部１２ｂと導体管５との間に生じる静電容量Ｃ３と、芯線１１と導体管５との間に生じる静電容量Ｃ４とが調節可能に構成されている。

例えばユーザの工場に設置された基板検査装置等の検査装置を較正する際には、標準器１０の接続部、つまり第一ＢＮＣコネクタ４５及び第二ＢＮＣコネクタ４６には、図５に示すように、同軸接続ケーブル６３，６４の一端部に設けられた同軸コネクタ６３ａ，６４ａがそれぞれ接続される。そして、同軸接続ケーブル６３，６４の他端部に設けられた同軸コネクタ６３ｂ，６４ｂが、図外の検査装置からなる第一の外部装置（以下、検査装置という）に接続されて、標準器１０と検査装置と導通接続されることにより、標準器１０を使用した検査装置の較正が行われるようになっている。

本発明に係る接続治具１は、図１に示すように、標準器１０の接続部（第一ＢＮＣコネクタ４５及び第二ＢＮＣコネクタ４６）と脱着可能な同軸コネクタ８が上面に設けられた基板９を有している。

基板９の底面には、図２に示すように、基板９の表面（底面）を覆う面状パターン９０と、同軸コネクタ８の芯線と接続された第一端子９１とが設けられている。また、第一端子９１の周囲には、同軸コネクタ８の外部導体と接続された複数個（図例では４個）の第二端子９２が設けられている。後述する測定装置からなる第二の外部装置（以下、測定装置という）に接続可能なコネクタ９３が設けられている。第一端子９１及び第二端子９２は、基板９に設けられた配線パターンを介してコネクタ９３に接続されている。これにより、第一端子９１及び第二端子９２は、コネクタ９３を介して測定装置にそれぞれ接続されように構成されている。

また、相隣接する第二端子９２，９２の間には、キャパシタ１４が実装される三組の実装用パッド１５が設けられている。この実装用パッド１５は、キャパシタ１４に設けられた電極の一方がはんだ付けされる第一パッド１５ａと、キャパシタ１４の電極の他方がはんだ付けされる第二パッド１５ｂとを有している。なお、図２では、キャパシタ１４を基板９から取り外した状態を示しており、キャパシタ１４はこれを仮想線で示している。

第一パッド１５ａは、その幅寸法Ｗ１より細い幅寸法ｗ１を有する接続パターン１６ａのみにより第一端子９１に接続されている。一方、第二パッド１５ｂは、その幅寸法Ｗ２より細い幅寸法ｗ２を有する接続パターン１６ｂのみにより面状パターン９０に接続されている。

キャパシタ１４は、標準器１０と検査装置とを導通接続する際に使用される上述の同軸接続ケーブル６３，６４の静電容量と、略同一の静電容量を有している。そして、キャパシタ１４の電極が、基板９に設けられた実装用パッド１５にはんだ付けされることにより、基板９の底面に取り付けられている。

次に、上述の接続治具１により標準器１０と、図略の交流電源及び電流計を備えた測定装置とを導通接続した状態で、標準器１０の電気特性を適正値とするための調節方法を、以下に説明する。

まず、第一，第二ＢＮＣコネクタ４５，４６からなる標準器１０の接続部を、図１に示すように、基板９の上面に設けられた同軸コネクタ８に接続する。この結果、標準器１０と、図外の測定装置とが、基板９を有する接続治具１により導通接続される。次に、測定装置に設けられた図略の交流電源から、一定電圧の交流信号を標準器１０に流すとともに、その電流値を図略の電流計により検出する。

そして、上述の交流信号の電圧と電流計の検出値に基づき、標準器１０と等価なＲＣ直列回路の電気抵抗値Ｒと、静電容量Ｃとを図略の測定部により測定し、その測定値を図略の表示部に表示する。上述の測定部は、例えば基板に設けられた導体パターンの抵抗や、導体パターン間の静電容量等の電気的特性を測定するインピーダンス測定器等から構成されている。

作業者は、例えば表示部に表示された静電容量Ｃを確認しつつ、この静電容量Ｃが、所望の値になるように、芯線１１をその軸心方向と直交する方向に変位させて静電容量Ｃ２を変化させたり、ベース板３を収容ケース４の内壁面に沿ってスライド変位させて静電容量Ｃ３，Ｃ４を変化させたりする。このようにして、標準器１０の電気特性を、所望の値に調節することができる。

標準器１０の電気特性が、所望の値となったら、作業者は、ベース板３を収容ケース４に接着、又はビス止めする等により、標準器１０の静電容量Ｃが変化しないように固定する。

上述の構成を有する接続治具１によれば、電気特性の標準となる少なくとも静電容量を有する標準器１０が、適正な電気的特性を有しているか否を正確に測定して、予め調節する作業を容易に行うことができる。

すなわち、同軸接続ケーブル６３，６４を介して第一の外部装置と接続される標準器１０を、測定装置に導通接続する際に使用される接続治具１において、第一ＢＮＣコネクタ４５及び第二ＢＮＣコネクタ４６からなる接続部と脱着可能な同軸コネクタ８を接続治具１の基板９に設けた。また、同軸接続ケーブル６３，６４の静電容量と接続治具１の静電容量との差を調節するためのキャパシタ１４を接続治具１の基板９に設けた。同軸接続ケーブル６３，６４の静電容量と、キャパシタ１４を含んだ接続治具１の静電容量との差を小さくすることにより、同軸接続ケーブル６３，６４の静電容量と、接続治具１の静電容量とが相違することに起因した測定誤差が発生するのを抑制することができる。したがって、同軸接続ケーブル６３，６４が有する静電容量を加味した正確な測定結果が得られるという利点がある。

なお、同軸接続ケーブル６３，６４により標準器１０を測定装置に導通接続した状態で、標準器１０の電気的特性を測定することも可能である。しかしながらこの場合には、作業者が、標準器１０と測定装置とを同軸接続ケーブル６３，６４により一本ずつ手作業で接続するという煩雑な作業が必要である。しかも、この接続作業を繰り返すことにより、同軸接続ケーブル６３，６４が断線して接続不良が発生する可能性がある。

これに対して、上述のように同軸コネクタ８を介して接続治具１の基板９と標準器１０と接続するとともに、基板９を介して標準器１０と測定装置とを導通接続するように構成した場合には、断線による接続不良が発生するおそれがないとともに、標準器１０の電気的特性を測定する作業を容易化できるという利点がある。

さらに、上述のように、キャパシタ１４が実装される実装用パッド１５の第二パッド１５ｂと、基板９の表面を覆う面状パターン９０とを、第二パッド１５ｂの幅寸法Ｗ２よりも細い幅寸法ｗ２を有する接続パターン１６ｂのみにより接続した構成としため、実装用パッド１５にキャパシタ１４をはんだ付けする際に、半田ごての熱が面状パターン９０側に移動するのを効果的に抑制することができる。この結果、半田ごてからキャパシタ１４に大きな熱負荷が与えられることが抑制され、キャパシタが過度に加熱されることに起因したキャパシタの特性劣化を効果的に抑制することができる。

また、上述のように、同軸コネクタ８の芯線と接続されるとともに、第二の外部装置に接続される単一の第一端子９１と、同軸コネクタ８の外部導体に接続されるとともに、第二の外部装置に接続される複数の第二端子９２とが基板９に設けられ、かつ実装用パッド１５が、複数の第二端子９２の間に配設された構成とした場合には、第一端子９１及び第二端子９２と実装用パッド１５とを、コンパクトにまとめて基板９上に効率よく配列できるという利点がある。

さらに、上述の実施形態に示すように、実装用パッド１５が、第一端子９１の周囲に複数配設された構成とした場合には、種々の静電容量を有する複数のキャパシタ１４を組み合わせることにより調整される接続治具１の静電容量と、同軸接続ケーブル６３，６４が有する静電容量とを正確に対応させることができる。この結果、電気特性の標準となる少なくとも静電容量を有する標準器１０が、適正な静電容量を有しているか否を、より正確に測定できるという利点がある。

図６は、本発明に係る接続治具１の変形例を示す平面図である。この接続治具１の基板９には、標準器１０と脱着可能な同軸コネクタ８の対が複数個所に設けられている。この構成によれば、基板９上に複数個の標準器１０を配列するとともに、各標準器１０を測定装置にそれぞれ導通接続した状態で、各標準器１０が適正な静電容量を有しているか否を連続的に測定することができる。そのため、標準器１０の測定作業を、より容易かつ迅速に行うことができるという利点がある。

上述のようにして電気的特性が予め調整された標準器１０は、例えばタッチパネル用の基板、プリント配線基板、フレキシブル基板、セラミック多層配線基板、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ用の電極板、及び半導体パッケージ用のパッケージ基板やフィルムキャリア等からなる基板の検査を行う検査装置からなる第一の外部装置を較正するために使用される。

そして、上述の構成を有する標準器１０によれば、種々の電気抵抗値を有する基準抵抗器と、種々の静電容量を有する基準キャパシタとを取り揃えて、これらを様々に組み合わせる等の試行錯誤を行うことなく、適正な電気抵抗値Ｒと静電容量Ｃとを有する標準器１０を容易に得ることができる。

すなわち、本発明の一例に係る接続治具は、同軸接続ケーブルを介して第一の外部装置と接続される接続部と、電気特性の標準となる少なくとも静電容量とを有する標準器を、第二の外部装置に導通接続するための接続治具であって、表面が面状パターンにより覆われた基板を備え、当該基板には、前記接続部と脱着可能な同軸コネクタと、キャパシタが実装される実装用パッドとが設けられ、前記実装用パッドと前記面状パターンとは、前記実装用パッドの幅寸法よりも細い幅寸法を有する接続パターンのみにより接続されている。

この構成によれば、同軸接続ケーブルが断線することに起因した接続不良が発生する等の問題を生じることなく、標準器の電気的特性を予め測定しておく作業を容易に行うことができる。さらに、実装用パッドにキャパシタをはんだ付けする際に、半田ごての熱が面状パターン側に移動するのを細幅の接続パターンにより抑制することができるため、半田ごてからキャパシタに大きな熱負荷が与えられるのを抑制しつつ、基板の実装用パッドにキャパシタを容易にはんだ付けすることができるという利点がある。したがって、キャパシタが過度に加熱されることに起因したキャパシタの特性劣化を効果的に抑制することができる。

また、前記基板には、前記同軸コネクタの芯線と接続されるとともに、前記第二の外部装置に接続される単一の第一端子と、前記同軸コネクタの外部導体に接続されるとともに、前記第二の外部装置に接続される複数の第二端子とが設けられ、前記実装用パッドは、前記複数の第二端子の間に配設されていることが好ましい。

この構成によれば、第一端子及び第二端子と実装用パッドとをコンパクトにまとめて、基板上に効率よく配列できるという利点がある。

また、前記実装用パッドは、前記第一端子の周囲に複数配設されていることが好ましい。

この構成によれば、種々の静電容量を有する複数のキャパシタを組み合わせる等により調整される接続治具の静電容量と、同軸接続ケーブルが有する静電容量とを正確に対応させることができる。この結果、電気特性の標準となる少なくとも静電容量を有する標準器が、適正な静電容量を有しているか否を、より正確に測定できるという利点がある。

また、前記基板には、前記同軸コネクタが複数個所に設けられていることが好ましい。

この構成によれば、基板上に複数個の標準器を配列するとともに、各標準器を第二の外部装置にそれぞれ導通接続した状態で、各標準器が適正な静電容量を有しているか否を連続的に測定することができる。そのため、標準器の測定作業を、より容易かつ迅速に行うことができるという利点がある。

このような構成の接続治具は、接続対象の装置に標準器を容易かつ適正に導通接続することができる。

この出願は、２０１８年３月３０日に出願された日本国特許出願特願２０１８－０６９９９７を基礎とするものであり、その内容は、本願に含まれるものである。なお、発明を実施するための形態の項においてなされた具体的な実施態様又は実施例は、あくまでも、本発明の技術内容を明らかにするものであって、本発明は、そのような具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではない。

１接続治具
２抵抗器
３ベース板
４収容ケース
５導体管
８同軸コネクタ
９基板
１０標準器
１１芯線
１２外部導体
１２ａ外部導体の立上り部
１２ｂ外部導体の延出部
１３接続線
１４キャパシタ
１５実装用パッド
１６ａ，１６ｂ接続パッド
２０同軸ケーブル
３１開口部
３２電極
３３接続線
４１底板
４２側板
４３端板
４５第一ＢＮＣコネクタ（接続部）
４６第二ＢＮＣコネクタ（接続部）
５１配線ケーブル
６３，６４同軸接続ケーブル
９０面状パターン
９１第一端子
９２第二端子

Claims

同軸接続ケーブルを介して第一の外部装置と接続可能な接続部と、電気特性の標準となる少なくとも静電容量とを有する標準器を、第二の外部装置に導通接続するための接続治具であって、
表面が面状パターンにより覆われた基板を備え、
当該基板には、前記接続部と脱着可能な同軸コネクタと、キャパシタが実装される実装用パッドと、前記同軸コネクタの芯線と接続されるとともに、前記第二の外部装置に接続される単一の第一端子と、前記同軸コネクタの外部導体に接続されるとともに、前記第二の外部装置に接続される複数の第二端子と、が設けられ、
前記実装用パッドと前記面状パターンとは、前記実装用パッドの幅寸法よりも細い幅寸法を有する接続パターンのみにより接続され、
前記実装用パッドは、前記複数の第二端子の間に配設されている接続治具。
前記実装用パッドは、前記第一端子の周囲に複数配設されている請求項１記載の接続治具。
前記基板には、前記同軸コネクタが複数個所に設けられている請求項１または２に記載の接続治具。