JP7281640B2

JP7281640B2 - 電気標準器

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Publication number: JP7281640B2
Application number: JP2020509848A
Authority: JP
Inventors: 清文久保
Original assignee: NIDEC ADVANCE TECHNOLOGY CORPORATION
Current assignee: NIDEC ADVANCE TECHNOLOGY CORPORATION
Priority date: 2018-03-30
Filing date: 2019-03-12
Publication date: 2023-05-26
Anticipated expiration: 2039-03-12
Also published as: JPWO2019188246A1; WO2019188246A1

Description

本発明は、基板の検査装置等を校正するために使用される電気標準器に関する。

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、計測用回路の校正に用いるために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、標準となる基準抵抗器の一端にピン端子を接続し、基準抵抗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基準抵抗器を接続して、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、計測用回路の校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、検査装置の検査対象が、画面に指で触れると発生する静電容量の変化をセンサーで感知して、タッチした位置を把握する静電容量方式のタッチパネルである場合や、基板内層にコンデンサが内蔵された部品内蔵基板である場合等には、検査対象の電気抵抗値に対応した電気抵抗値を有する基準抵抗器と、検査対象に対応した静電容量を有する基準キャパシタとを備えた電気標準器を用いる必要がある。

しかしながら、上述の基準抵抗器と基準キャパシタとを組み合わせることにより、検査対象に対応した電気抵抗値と静電容量とを有する電気標準器を作成するには、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予め取り揃えて、これらを様々に組み合わせる試行錯誤を行わなければならない。そのため、適正な電気抵抗値と静電容量とを有する電気標準器を作成することが極めて困難であった。

本発明の目的は、適正な電気抵抗値と静電容量とを得ることが容易な電気標準器を提供することである。

本発明の一例に係る電気標準器は、芯線と外部導体とを有する同軸ケーブルと、前記芯線に一端が直列接続された抵抗器と、前記芯線が挿通される開口部を有するベース板とを備え、当該ベース板の第一面側には、前記同軸ケーブルを囲繞する導体管が配設され、前記芯線は、前記ベース板の第二面側から前記開口部を挿通して前記導体管内に導入され、前記抵抗器は、前記ベース板の第二面側に配設され、前記導体管は、前記ベース板の第二面側に位置する前記抵抗器の他端に導通接続され、前記外部導体は、前記導体管の先端側から当該導体管内に導入されるとともに、前記ベース板の第一面側に位置する前記芯線に外嵌されるように設置され、前記ベース板及び導体管が、前記同軸ケーブルの軸線方向に沿って位置調整可能に構成されている。

本発明に係る電気標準器の構成を簡略的に示す斜視図である。図１に示す電気標準器の構成を簡略的に示す概念図である。図２に示す電気標準器のIII－III線断面図である。図２に示す電気標準器の電気回路を等価的に示す等価回路図である。

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、本発明に係る電気標準器の構成を簡略的に示す斜視図である。図２は、図１に示す電気標準器１０の構成を簡略的に示す概念図、図３は、図２に示す電気標準器１０のIII－III線断面図、図４は、図２に示す電気標準器１０の電気回路を等価的に示す等価回路図である。図２及び図４は、電気標準器１０の電気特性を測定するための測定装置１００が、電気標準器１０に対して接続されている状態を示している。

電気標準器１０は、芯線１１と外部導体１２とを有する同軸ケーブル１と、芯線１１に一端２ａが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１、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、図２及び図３に示すように、同軸ケーブル１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２の右側に位置する底板４１の一端部には、同軸ケーブル１の外部導体１２が接続される第一ＢＮＣコネクタ４５が設けられている。また、図２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を介して接続される第二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、電気絶縁性を有する素材により、収容ケース４の側板４２間に立設された状態で配設されるとともに、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している。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２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２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１を囲繞するように設置されている。なお、導体管５は、ベース板３から離間して配設され、例えば細い金属棒等でベース板３と導体管５とが接続されていてもよい。

同軸ケーブル１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１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１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の延出部１２ｂとにより、一定の静電容量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２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の延出部１１ｂ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２の矢印Ｂに示すように、導体管５を同軸ケーブル１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。

測定装置１００は、交流電源６１及び電流計６２を含む検出回路６と、測定部７とを備えている。測定部７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。

次に、電気標準器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、測定装置１００の検出回路６と、抵抗器２を備えた電気標準器１０とを、端部にＢＮＣコネクタが設けられたＢＮＣ同軸ケーブル６３，６４を介して接続する。次いで、交流電源６１から電気標準器１０の接続線１３と外部導体１２との間に所定電圧の交流信号を流すとともに、その電流値を電流計６２により検出する。

測定部７は、交流信号の電圧と電流計６２の検出値に基づき、電気標準器１０と等価なＲＣ直列回路の抵抗値Ｒと、静電容量Ｃとを測定し、その測定値を図略の表示装置に表示する。

作業者は、測定部７によって測定される電気抵抗値Ｒと、静電容量Ｃとが、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、電気標準器１０の電気特性を、所望の値に調節することができる。

電気標準器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、電気標準器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電気標準器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予め取り揃えて、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とを有する電気標準器１０を容易に得ることができる。

すなわち、芯線１１と外部導体１２とを有する同軸ケーブル１と、芯線１１に一端２ａが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とを設ける。ベース板３の第一面３ａ側には、同軸ケーブル１を囲繞する導体管５の基端部が取り付けられ、芯線１１が、ベース板３の第二面３ｂ側から開口部３１を挿通して導体管５内に導入された構造とする。

これにより、作業者が、ベース板３及び導体管５を、同軸ケーブル１の軸線方向に沿ってスライド変位させることにより、外部導体１２及び芯線１１と導体管５との間に生じる静電容量Ｃ３，Ｃ４を調節し得るように構成したため、電気標準器１０の静電容量Ｃを検査対象に適合した値に容易に調節することができる。したがって、所望の電気抵抗値Ｒと、静電容量Ｃとを有する電気標準器１０を容易に得ることができる。

また、上述のように開口部３１を囲繞する電極３２がベース板３に設置された構造とした。その結果、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を調節可能とされている。この静電容量Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４を変化させることで、電気標準器１０の静電容量Ｃを、より広範囲に調節できるという利点がある。

また、上述の実施形態のように、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するセミリジッドケーブルにより同軸ケーブル１を構成した場合には、作業者が、工具等を使用することなく手作業で、同軸ケーブル１を容易に折り曲げることができる。その結果、同軸ケーブル１の芯線１１と電極３２との間に生じる静電容量Ｃ２を容易に調節できるという利点がある。しかも、静電容量Ｃ２の調節後には、保形具等を使用した保形作業を要することなく、上述の折り曲げ形状を容易かつ適正に保持できるという利点もある。

さらに、ベース板３に形成された開口部３１の開口径を、芯線１１の外径よりも所定値以上大きい値に設定した場合には、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て静電容量Ｃ２を調節する際に、芯線１１の変位量を十分に確保することができる。その結果、芯線１１と電極３２との間に生じる静電容量Ｃ２を広範囲に調節することができる。

また、上述のように収容ケース４の内壁面に沿ってベース板３をスライド可能に支持した構成によれば、作業者が、ベース板３をスライド変位させることにより、外部導体１２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とを調節する作業を容易に行うことができる。しかも、静電容量Ｃ３，Ｃ４の調節後には、ベース板３を収容ケース４に固定することにより、静電容量Ｃ３，Ｃ４の値を安定して保持できるという利点がある。

上述の構成を有する電気標準器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等の、抵抗値と静電容量値とを有する測定対象の検査を行う検査装置や測定装置を校正するための基準器として、好適に用いることができる。

すなわち、本発明の一例に係る電気標準器は、芯線と外部導体とを有する同軸ケーブルと、前記芯線に一端が直列接続された抵抗器と、前記芯線が挿通される開口部を有するベース板とを備え、当該ベース板の第一面側には、前記同軸ケーブルを囲繞する導体管が配設され、前記芯線は、前記ベース板の第二面側から前記開口部を挿通して前記導体管内に導入され、前記抵抗器は、前記ベース板の第二面側に配設され、前記導体管は、前記ベース板の第二面側に位置する前記抵抗器の他端に導通接続され、前記外部導体は、前記導体管の先端側から当該導体管内に導入されるとともに、前記ベース板の第一面側に位置する前記芯線に外嵌されるように設置され、前記ベース板及び導体管が、前記同軸ケーブルの軸線方向に沿って位置調整可能に構成されている。

この構成によれば、作業者が、ベース板及び導体管を、同軸ケーブルの軸線方向に沿ってスライド変位させることにより、芯線等と導体管との間に生じる静電容量を調節することができる。その結果、電気標準器の静電容量を検査対象に適合した値に調節することができる。従って、上述の抵抗器に対応した電気抵抗値と、所定の静電容量とを有する電気標準器を容易に得ることができる。

また、前記ベース板には、前記開口部を囲繞する電極が設置され、前記芯線がその軸心方向と直交する方向に変位することにより、前記芯線と前記電極との間に生じる静電容量が調節可能に構成されていることが好ましい。

この構成によれば、作業者が、同軸ケーブルの芯線を、その軸心方向と直交する方向に変位させることにより、芯線とベース板の電極との間に生じる静電容量を調節することができる。従って、この静電容量と、芯線等と導体管との間に生じる静電容量との両方を変化させることで、電気標準器の静電容量を、より広範囲に調節できるという利点がある。

また、前記同軸ケーブルは、セミリジッドケーブルにより構成されていることが好ましい。

この構成によれば、作業者が、工具等を使用することなく手作業で、同軸ケーブルを容易に折り曲げることができる。従って、芯線と電極との間に生じる静電容量を容易に調節できるとともに、静電容量の調節後には、保形具等を使用した保形作業を要することなく、上述の折り曲げ形状を容易かつ適正に保持できるという利点がある。

また、前記開口部は、前記芯線の外径よりも所定値以上大きい開口径を有していることが好ましい。

この構成によれば、作業者が、芯線をその軸心方向と直交する方向に変位させて、芯線と電極との間に生じる静電容量を調節する際に、芯線の変位量を十分に確保することができる。従って、芯線と電極との間に生じる静電容量を広範囲に調節できるという利点がある。

また、前記同軸ケーブル、前記抵抗器及び前記ベース板を収容する収容ケースを、さらに備え、前記ベース板は、前記収容ケースの内壁面に沿ってスライド可能に支持されていることが好ましい。

この構成によれば、作業者が、ベース板を収容ケースの内壁面に沿ってスライド変位させることにより、芯線等と導体管との間に生じる静電容量を調節する作業を容易に行うことができる。しかも、静電容量の調節後には、ベース板を収容ケースに固定することにより、静電容量の値を安定して保持できるという利点がある。

このような構成の電気標準器は、その電気抵抗値と静電容量とを容易かつ適正に調節することができる。

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２０１８－０６９７１６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同軸ケーブル
２抵抗器
３ベース板
４収容ケース
５導体管
６検出回路
７測定部
１０電気標準器
１１芯線
１２外部導体
１３接続線
３１開口部
３２電極
３３配線ケーブル
４１底板
４２側板
４３端板
４５第一ＢＮＣコネクタ
４６第二ＢＮＣコネクタ
５１接続線
６１交流電源
６２電流計
６３，６４同軸ケーブル
１００測定装置

Claims

芯線と外部導体とを有する同軸ケーブルと、
前記芯線に一端が直列接続された抵抗器と、
前記芯線が挿通される開口部を有するベース板とを備え、
当該ベース板の第一面側には、前記同軸ケーブルを囲繞する導体管が配設され、
前記芯線は、前記ベース板の第二面側から前記開口部を挿通して前記導体管内に導入され、
前記抵抗器は、前記ベース板の第二面側に配設され、
前記導体管は、前記ベース板の第二面側に位置する前記抵抗器の他端に導通接続され、
前記外部導体は、前記導体管の先端側から当該導体管内に導入されるとともに、前記ベース板の第一面側に位置する前記芯線に外嵌されるように設置され、
前記ベース板及び導体管が、前記同軸ケーブルの軸線方向に沿って位置調整可能に構成されている電気標準器。
前記ベース板には、前記開口部を囲繞する電極が設置され、
前記芯線がその軸心方向と直交する方向に変位することにより、前記芯線と前記電極との間に生じる静電容量が調節可能に構成された請求項１記載の電気標準器。
前記同軸ケーブルは、セミリジッドケーブルにより構成されている請求項２記載の電気標準器。
前記開口部は、前記芯線の外径よりも所定値以上大きい開口径を有している請求項２又は３記載の電気標準器。
前記同軸ケーブル、前記抵抗器及び前記ベース板を収容する収容ケースを、さらに備え、
前記ベース板は、前記収容ケースの内壁面に沿ってスライド可能に支持されている請求項１～４のいずれか１項に記載の電気標準器。