JP7248018B2 - 接続治具 - Google Patents

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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 (3)

  1. 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。
  2. 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記載の接続治具。
  3. 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。
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