(57)【要約】【課題】ねじりにより生じる対象物の縮みの影響を受けることなく、対象物を適切に保持してねじり疲労試験を行う。【解決手段】ねじり試験装置１は、回路基板９の両端部を両主面から挟持する第１把持部２１ａおよび第２把持部２１ｂ、シャフト３１を介して第２把持部２１ｂを回転およびスライド自在に支持するリニアロータリブッシュ３２、モータから回動が伝達されるプーリ３４１、および、シャフト３１をプーリ３４１と共に回動させつつシャフト３１に沿ってプーリ３４１をスライド可能とするリニアウェイ３３を備える。ねじり試験装置１では、回路基板９の両端部が挟持されるため、フレキシブルプリント基板であっても適切に保持することができ、ねじりにより回路基板９が縮んでも第２把持部２１ｂがスライド移動して縮みの影響を受けることなくねじり疲労試験を行うことができる。【選択図】図１
2006214795.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物のねじりに対する疲労を試験するねじり試験装置であって、
対象物の一方の端部を把持する第１把持部と、
前記対象物の他方の端部を把持する第２把持部と、
回動駆動源と、
前記第１把持部から前記第２把持部へと向かう所定の中心軸方向に関して前記一方の端部に対する前記他方の端部の相対的な移動をほぼ自由に許容するスライド機構と、
前記回動駆動源からの回動を伝達して前記中心軸を中心に前記第２把持部を前記第１把持部に対して相対的に回動させる回動伝達機構と、
を備えることを特徴とするねじり試験装置。
【請求項２】
請求項１に記載のねじり試験装置であって、
前記スライド機構が、前記対象物の表面と前記第２把持部との間に設けられた複数の転がり部材を備え、前記複数の転がり部材の転がり方向が前記中心軸に平行な方向に拘束されることを特徴とするねじり試験装置。
【請求項３】
請求項２に記載のねじり試験装置であって、前記対象物が薄板状であり、
前記複数の転がり部材のそれぞれが球形であり、前記複数の転がり部材が前記対象物の両主面に沿って前記中心軸に垂直な方向に配列されることを特徴とするねじり試験装置。
【請求項４】
請求項１に記載のねじり試験装置であって、
前記第１把持部および前記第２把持部に対して前記対象物の前記一方の端部および前記他方の端部が固定され、前記第１把持部および前記第２把持部により前記一方の端部および前記他方の端部の間に互いに離れる方向に微小な力が与えられることを特徴とするねじり試験装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載のねじり試験装置であって、
前記対象物に与えられたトルクの反力を計測するセンサと、
前記センサからの出力に基づいて前記対象物に生じる異常を検出する異常検出部と、
をさらに備えることを特徴とするねじり試験装置。
【請求項６】
請求項１ないし４のいずれかに記載のねじり試験装置であって、
前記対象物に与えられたトルクの反力を計測するセンサと、
前記センサからの出力に基づいて前記対象物に与えられるトルクの最大値が一定になるように前記回動駆動源を制御するフィードバック制御部と、
をさらに備えることを特徴とするねじり試験装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載のねじり試験装置であって、前記対象物が薄板状であり、
前記対象物の主面の法線が水平方向を向くことを特徴とするねじり試験装置。
【請求項８】
請求項７に記載のねじり試験装置であって、
前記中心軸が鉛直方向を向くことを特徴とするねじり試験装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれかに記載のねじり試験装置であって、
前記第１把持部および前記第２把持部に把持された前記対象物を観察する顕微鏡をさらに備えることを特徴とするねじり試験装置。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれかに記載のねじり試験装置であって、前記対象物が、電子部品が表面に実装された、または内蔵された回路基板であり、
前記回路基板に接続された配線を介して試験途上の前記回路基板を電気的に検査する回路検査部をさらに備えることを特徴とするねじり試験装置。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれかに記載のねじり試験装置であって、
前記対象物の主要部が、フレキシブルプリント基板であることを特徴とするねじり試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物のねじりに対する疲労を試験するねじり試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣカードは、使用者が常時携帯することが想定されており、常にねじれによる外力にさらされる状態にある。普段の人の生活により無意識に、あるいは意図的にＩＣカードが何度もねじられることにより、外観上では変形、亀裂等の不具合、電気的にはリーダライタとの通信不能等の不具合の発生が予想される。一方、電気回路を有するとともに曲げられたりねじられたりする部材として、フレキシブルプリント基板がプリンタといった往復運動を高速にて繰り返す部位を有する電子機器の配線材料として、あるいは、ハードディスク駆動装置、デジタルカメラ、液晶パネル等の組み立て時に柔軟性が求められる部位における高密度配線部材として多用されている。そこで、ＩＣカードや回路基板等のねじり疲労に対する信頼性を確保するために、様々な試験装置が提案されている。
【０００３】
特許文献１には、回路基板アセンブリのはんだ接合を評価するためのねじり試験を行う装置が開示されており、この装置では回路基板アセンブリの両端部がクランプにより強固に保持された上でねじり試験が行われる。ＩＣカードに対するねじり試験としては、例えば、非特許文献１に記載されたものが知られている。非特許文献１に記載された装置では、ＩＣカードの長手方向の両端部が保持部の溝に固定されることなくはめ込まれて（いわゆる、すきまばめにて）ＩＣカードが起立姿勢で保持される。そして、保持部が回動することにより試験が行われる。
【特許文献１】特許第２８５９５４９号公報
【非特許文献１】“ＩＣカードの普及等によるＩＴ装備都市研究事業製造実現性に関する研究報告書（テーマ５）”、３５−３７頁、［online］、財団法人ニューメディア開発協会、［平成１６年１２月２０日検索］、インターネット＜URL:http://www.itcity.jp/itsoubi/pdf/report/kaihatsu/matsushita/matsushita04.pdf＞
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、一般に試験の対象物にねじりを加えると、対象物がねじりの回動軸方向に関して縮むという現象が生じる。したがって、特許文献１のように間隔調整後に固定された２つのクランプで回路基板アセンブリの両端部を強固に固定すると、ねじりと同時に引張変形が生じてしまう。すなわち、特許文献１の装置では、純粋なねじりに対して試験を行っているのではなく、ねじりと引っ張りとの合成試験が行われる。
【０００５】
また、非特許文献１に記載の装置では、ＩＣカードの両端部が強固には固定されず、溝内にて滑ることができるため、ＩＣカードはねじりに伴って自然に縮むことができ、回動軸方向の引っ張りは生じない。しかしながら、疲労試験が進行するに伴ってＩＣカードと溝との間に摩耗が生じるおそれがあり、さらに、対象物がフレキシブルプリント基板のようにシート状の場合は、対象物が重力により変形して保持具から外れたりずれたりしてしまうおそれも考えられる。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、ねじりにより生じる対象物の縮みの影響を受けることなく、対象物を適切に保持してねじり疲労試験を行うことを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、対象物のねじりに対する疲労を試験するねじり試験装置であって、対象物の一方の端部を把持する第１把持部と、前記対象物の他方の端部を把持する第２把持部と、回動駆動源と、前記第１把持部から前記第２把持部へと向かう所定の中心軸方向に関して前記一方の端部に対する前記他方の端部の相対的な移動をほぼ自由に許容するスライド機構と、前記回動駆動源からの回動を伝達して前記中心軸を中心に前記第２把持部を前記第１把持部に対して相対的に回動させる回動伝達機構とを備える。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のねじり試験装置であって、前記スライド機構が、前記対象物の表面と前記第２把持部との間に設けられた複数の転がり部材を備え、前記複数の転がり部材の転がり方向が前記中心軸に平行な方向に拘束される。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のねじり試験装置であって、前記対象物が薄板状であり、前記複数の転がり部材のそれぞれが球形であり、前記複数の転がり部材が前記対象物の両主面に沿って前記中心軸に垂直な方向に配列される。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載のねじり試験装置であって、前記第１把持部および前記第２把持部に対して前記対象物の前記一方の端部および前記他方の端部が固定され、前記第１把持部および前記第２把持部により前記一方の端部および前記他方の端部の間に互いに離れる方向に微小な力が与えられる。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載のねじり試験装置であって、前記対象物に与えられたトルクの反力を計測するセンサと、前記センサからの出力に基づいて前記対象物に生じる異常を検出する異常検出部とをさらに備える。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載のねじり試験装置であって、前記対象物に与えられたトルクの反力を計測するセンサと、前記センサからの出力に基づいて前記対象物に与えられるトルクの最大値が一定になるように前記回動駆動源を制御するフィードバック制御部とをさらに備える。
【００１３】
請求項７に記載の発明は、請求項１ないし６のいずれかに記載のねじり試験装置であって、前記対象物が薄板状であり、前記対象物の主面の法線が水平方向を向く。
【００１４】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載のねじり試験装置であって、前記中心軸が鉛直方向を向く。
【００１５】
請求項９に記載の発明は、請求項１ないし８のいずれかに記載のねじり試験装置であって、前記第１把持部および前記第２把持部に把持された前記対象物を観察する顕微鏡をさらに備える。
【００１６】
請求項１０に記載の発明は、請求項１ないし９のいずれかに記載のねじり試験装置であって、前記対象物が、電子部品が表面に実装された、または内蔵された回路基板であり、前記回路基板に接続された配線を介して試験途上の前記回路基板を電気的に検査する回路検査部をさらに備える。
【００１７】
請求項１１に記載の発明は、請求項１ないし１０のいずれかに記載のねじり試験装置であって、前記対象物の主要部が、フレキシブルプリント基板である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明では、ねじりにより生じる対象物の縮みの影響を受けることなく、対象物を適切に保持してねじり疲労試験を行うことができる。請求項２および３の発明では、対象物と把持部との間に転がり部材を設けることにより、把持部への回動を伝達する機構を簡素化することができる。
【００１９】
また、請求項４の発明では、対象物が極めて撓みやすい場合であっても、適切にねじり疲労試験を行うことができ、請求項５の発明では、自動的に対象物の異常を検出することができ、請求項６の発明では、最大トルクを一定とする試験を行うことができる。
【００２０】
また、請求項７の発明では、対象物に加わる重力の影響を低減することができ、請求項８の発明では、対象物が極めて撓みやすい場合であっても把持および試験を容易に行うことができ、請求項９の発明では、試験中に対象物を観察することができ、請求項１０の発明では、対象物である回路基板の異常を自動的に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１は、本発明の一の実施の形態に係るねじり試験装置１の構成を示す正面図であり、図２は、ねじり試験装置１の平面図である。ねじり試験装置１は、試験の対象物である電子部品が表面に実装された回路基板や電子部品が内蔵された回路基板（以下、「回路基板」という。）９のねじりに対する疲労を試験する装置である。
【００２２】
ねじり試験装置１は、回路基板９の（Ｘ方向に関して）両側の端部を把持する把持部（以下、（−Ｘ）側の把持部を「第１把持部」２１ａ、（＋Ｘ）側の把持部を「第２把持部」２１ｂという。）を備える。図１および図２に示すように、第１把持部２１ａは、Ｚ方向に伸びる第１回動軸２２ａを中心に回動可能に支持部２３ａに取り付けられており、支持部２３ａはスタッドボルト２４を介して固定ブロック１１に取り付けられる。固定ブロック１１はさらに基台１０に固定される。
【００２３】
第２把持部２１ｂは、第１回動軸２２ａに平行な第２回動軸２２ｂを中心に回動可能に支持部２３ｂに取り付けられており、支持部２３ｂはシャフト３１を介してリニアロータリブッシュ３２に支持される。シャフト３１はリニアロータリブッシュ３２により、シャフト３１がＸ方向（すなわち、第１把持部２１ａから第２把持部２１ｂへと向かう方向）にスライド可能とされるとともにシャフト３１の中心軸Ｊを中心として回動可能とされる。リニアロータリブッシュ３２はブラケット１２１を介して基台１０に固定される。
【００２４】
シャフト３１には、第２把持部２１ｂとリニアロータリブッシュ３２との間にリニアウェイ３３が取り付けられ、リニアウェイ３３にはプーリ３４１が固定される。プーリ３４１はリニアウェイ３３により、シャフト３１に沿って滑らかにスライド可能とされる。一方、シャフト３１の表面には、シャフト３１の伸びる方向に沿って溝（図示省略）が形成されており、リニアウェイ３３内のボールがこの溝に係合している。したがって、プーリ３４１が回動すると、シャフト３１がプーリ３４１と共にシャフト３１の中心軸Ｊを中心として回動する。
【００２５】
図１では図示を省略しているが、図２に示すようにプーリ３４１の（−Ｙ）側にはもう１つのプーリ３４２が配置され、プーリ３４１とプーリ３４２との間にはタイミングベルト３４３が架けられる。プーリ３４２はシャフト３５に固定され、シャフト３５はトルクセンサ３６を介してねじり試験の回動の駆動源となるステッピングモータ３７のシャフトに取り付けられる。モータ３７はブラケット１２２を介して基台１０に固定される。
【００２６】
図３は、第１把持部２１ａおよび第２把持部２１ｂ近傍を拡大して示す図である。図３および図２に示すように、第１把持部２１ａおよび第２把持部２１ｂはそれぞれ、第１回動軸２２ａおよび第２回動軸２２ｂを介して支持部２３ａおよび支持部２３ｂに対して回動可能に取り付けられる把持本体２１１、並びに、把持本体２１１にねじ止めされる把持板２１２を備える。
【００２７】
回路基板９は、Ｘ方向の両端部において第１回動軸２２ａおよび第２回動軸２２ｂに平行な方向（すなわち、Ｚ方向）に伸びるエッジを有する薄板状（シート状を含む。）の部材であり、（−Ｘ）側の端部が第１把持部２１ａにより把持され、（＋Ｘ）側の端部（すなわち、第１回動軸２２ａおよび第２回動軸２２ｂに垂直なＸ方向において、第１把持部２１ａに把持される端部とは反対側の端部）が第２把持部２１ｂにより把持される。
【００２８】
具体的には、図２に示すように、回路基板９の（−Ｘ）側および（＋Ｘ）側の端部において、回路基板９の（＋Ｙ）側を向く主面に当接する把持本体２１１に、回路基板９の（−Ｙ）側を向く主面に当接するように把持板２１２が取り付けられることにより、回路基板９の（−Ｘ）側および（＋Ｘ）側の端部が、第１把持部２１ａおよび第２把持部２１ｂにより両主面から強く挟持される。これにより、回路基板９が主面の法線を水平方向（Ｙ方向）に向けて把持される。
【００２９】
以上の構造により、ねじり試験装置１では、図２に示すモータ３７に回転量を示すパルス信号が入力されてモータ３７のシャフトが一定角度回動すると、トルクセンサ３６を介しつつプーリ３４２が回動し、さらにタイミングベルト３４３を介してプーリ３４１が回動する。そして、プーリ３４１の回動はシャフト３１に伝えられて第２把持部２１ｂが回動し、回路基板９の第２把持部２１ｂ側の端部がＺ方向に平行な姿勢から所定の角度だけ中心軸Ｊを中心に回動する。すなわち、プーリ３４１，３４２およびタイミングベルト３４３による回動伝達機構により、モータ３７からの回動が伝達されて、中心軸Ｊを中心に第２把持部２１ｂが第１把持部２１ａに対して相対的に回動する。
【００３０】
このとき、ねじりにより回路基板９は僅かにシャフト３１の中心軸Ｊ（回動の中心軸でもある。）の方向に関して縮むが、リニアロータリブッシュ３２がシャフト３１をスライドさせることによりリニアロータリブッシュ３２が中心軸Ｊ方向に関して回路基板９の一方の端部に対する他方の端部の相対的な移動を自由に許容するスライド機構としての役割を果たすため、回路基板９に中心軸Ｊ方向の引張応力が不必要に発生することが防止される。その結果、回路基板９の縮みの影響を受けることなく回路基板９を適切に保持してねじり疲労試験を行うことができる。また、プーリ３４１はリニアウェイ３３によりシャフト３１に対してスライド可能であることから、回路基板９の中心軸Ｊ方向の縮みはシャフト３１への回動の伝達には影響を与えない。
【００３１】
さらに、既述のように、第１把持部２１ａおよび第２把持部２１ｂが第１回動軸２２ａおよび第２回動軸２２ｂを中心に回動可能とされることから、回路基板９の両端部が強固に把持される場合であっても回路基板９においてねじりとは関連しない余計な応力の発生を低減することができる。
【００３２】
なお、第１回動軸２２ａおよび第２回動軸２２ｂは回路基板９の曲げ疲労試験にも利用することができる。この場合、例えば、基台１０内にX方向に伸びるボールねじ機構を設け、そのナットに第２把持部２１ｂを取り付け、これにより、第２把持部２１ｂよりも（＋X）側のリニアロータリブッシュ３２やモータ３７等の構造が、第２把持部２１ｂをX方向に往復移動する機構に置き換えられる。そして、第２把持部２１ｂの往復移動に伴って回路基板９を曲げる曲げ疲労試験が行われる。このとき、第１回動軸２２ａおよび第２回動軸２２ｂの回動を利用して、回路基板９全体に一様な曲げ応力を発生させることが実現される。
【００３３】
図２に示すように、ねじり試験装置１は制御部７も備え、制御部７には専用のインターフェイス回路や演算回路等により実現される回路検査部７１および異常検出部７２が設けられる。回路検査部７１は、回路基板９に接続された図示省略の配線を介して試験途上の回路基板９を電気的に検査し、異常検出部７２は、トルクセンサ３６からの出力に基づいて回路基板９に生じる異常（例えば、ねじり疲労による強度低下）を検出する。また、回路基板９の脇には回路基板９の主面を観察するための顕微鏡８も配置される。
【００３４】
図４は、ねじり試験装置１による回路基板９のねじり疲労試験の動作の流れを示す図である。回路基板９のねじり疲労試験が行われる際には、回路基板９が第１把持部２１ａおよび第２把持部２１ｂに強固に把持された後、制御部７によりモータ３７が駆動されて回路基板９の第２把持部２１ｂ側の端部（以下、「回動側端部」と呼ぶ。）がＺ方向から所定の角度だけ傾くように回動され、回路基板９にねじりが与えられる（ステップＳ１１）。次に、モータ３７が反対方向に回動し、回路基板９の回動側端部がステップＳ１１の場合とは反対方向にＺ方向から所定の角度だけ傾くまで回動され、回路基板９に反対方向のねじりが与えられる（ステップＳ１２）。その後、往復のねじりが設定回数だけ繰り返される（ステップＳ１３）。なお、ステップＳ１１〜Ｓ１３は高速に繰り返される。制御部７はプログラムにより動作が管理されており、モータ３７の回動角は自在に変更可能とされる。また、ねじりの回数に代えて疲労試験時間が所定時間を超えた時点で疲労試験が自動的に停止してもよい。
【００３５】
ねじり試験装置１では、回路基板９に対して所定回数の往復のねじり動作が行われる間、トルクセンサ３６により回路基板９に与えられたトルクの反力が継続的に計測されて制御部７の異常検出部７２に送られる。異常検出部７２では、第２把持部２１ｂがＺ方向に対して最大角度まで回動して停止したとき、すなわち、回路基板９のねじり角が最大となったときに、トルクセンサ３６による計測値と、予め異常検出部７２に記憶されているトルクのしきい値とが比較され、計測値がしきい値を下回るか否かが確認される。計測値がしきい値を下回る場合には、回路基板９にねじり疲労により亀裂が生じている可能性が高いため、異常検出部７２が所定の表示部に回路基板９の異常が検出された旨を表示する。そして、異常検出から所定回数ねじりを行った後にねじり試験装置１の動作が停止される（ステップＳ１４）。
【００３６】
図５は、ねじりの繰返による最大トルクの変化の例を示す図である。図５に示すように、回路基板９に亀裂が生じると最大トルクが大きく低下してしきい値ＴＨを下回る。ねじり試験装置１では、このような最大トルクの変動をトルクセンサ３６を用いてねじり疲労試験中に継続的に計測することができるため、疲労試験中に異常が生じた時点を正確に検出することができる。また、目視等により回路基板９の亀裂等の異常を検出する場合に比べて、より確実に、かつ、自動的に回路基板９の異常を検出することができる。
【００３７】
また、疲労試験中は、回路基板９に別途接続された配線を介して回路基板９に形成された配線に所定の電圧が付与され、回路基板９の配線抵抗が制御部７の回路検査部７１により継続的に計測される。そして、回路検査部７１により回路基板９の配線の抵抗が所定のしきい値を超えるか否かが確認され、配線に生じる亀裂がリアルタイムに自動的に検査される。計測値がしきい値を超える場合には、配線にねじり疲労による亀裂が生じている可能性が高いため、回路検査部７１が所定の表示部に回路基板９の異常が検出された旨を表示する。
【００３８】
異常が検出されると、異常検出から所定回数ねじりを行った後にねじり試験装置１の動作が停止される（ステップＳ１５）。なお、検査対象は配線の亀裂には限定されず、例えば、回路基板９に実装または内蔵されている電子部品の実装状態、電子部品の動作等、回路の様々な部位が正常であるか否かが電気的に検査されてよい。
【００３９】
また、疲労試験中は、必要に応じて顕微鏡８を用いてねじり疲労試験中の回路基板９の表面が観察されて亀裂の発生等の異常が確認されてもよく、顕微鏡８にカメラを接続して画像処理により異常が自動的に検出されてもよい。
【００４０】
以上に説明したように、ねじり試験装置１では、回路基板９の両端部が第１把持部２１ａおよび第２把持部２１ｂによって両主面側から強固に挟持されることにより、回路基板９がねじられる際に回路基板９の端部が把持部からずれることが防止され、薄板状の回路基板９のエッジを摩耗させることなくねじり疲労試験を行うことができる。また、第２把持部２１ｂが第１把持部２１ａに対して回動の中心軸Ｊの方向に自由にスライド可能であることから、ねじりによる回路基板９の縮みの影響を受けないために不要な応力の発生が抑制された理想的なねじりを回路基板９に与えることができる。
【００４１】
さらには、回路基板９の両端部が確実に把持されるため、回路基板９の主要部が剛性の小さいフレキシブルプリント基板であっても適切にねじることができ、ねじり試験装置１はこのような対象物のねじり疲労試験に特に適しているといえる。また、主面の法線を水平方向に向けて回路基板９を把持することにより、重力による回路基板９の撓みの影響を低減しつつねじり疲労試験を行うことも実現される。
【００４２】
なお、ねじり試験装置１では回路基板９に純粋なねじりのみを与えることを目的としているため、回動角は回路基板９が不自然に曲がらない程度の小さなものとして設定される。しかしながら、実際の回路基板９の使用状況を想定して純粋なねじり以外の若干の曲げが生じる程度まで第２把持部２１ｂを回動して試験が行われてもよい。さらに、実際には回路基板９の把持される部位の上下の部分にはねじりに伴う応力集中が生じるが、ねじり試験装置１では両把持部の先端の回路基板９側のエッジには円筒面状の面取りが施され、応力集中の影響を緩和するようにしている。
【００４３】
図６は制御部７の他の例を示す図であり、図７は図６の制御部７によるねじり試験装置１の動作の流れを示す図である。図６に示す制御部７では図２に示す回路検査部７１に代えてフィードバック制御部７３が設けられ、フィードバック制御部７３にはトルクセンサ３６からの出力が入力される。フィードバック制御部７３では、トルクセンサ３６からの出力が所定のトルクを示すようになるまでモータ３７を回動する制御信号が生成され、その結果、回路基板９の回動側端部に与えられるトルクが所定の値になるまで第２把持部２１ｂが回動する。すなわち、ねじりの際に回路基板９に与えられるトルクの最大値を一定に維持するフィードバック制御がフィードバック制御部７３により行われる。
【００４４】
図６に示す制御部７を備えるねじり試験装置１では、図７に示すように、フィードバック制御部７３の制御に従って一方向側へと第２把持部２１ｂを所定のトルクとなるまで回動し（ステップＳ２１）、続いてステップＳ２１の場合とは反対方向へと第２把持部２１ｂを所定のトルクが与えられるまで回動し（ステップＳ２２）、これらの往復の回動動作が設定回数行われるまで繰り返される（ステップＳ２３）。
【００４５】
ねじり試験装置１では、回路基板９に対して往復のねじり動作が行われている間、フィードバック制御部７３からのモータ３７への制御信号が異常検出部７２にも入力され、ねじり角が継続的に計測される。異常検出部７２では、ねじり角が異常に大きくなったと確認された場合には、回路基板９にねじり疲労により亀裂が生じている可能性が高いため、異常検出部７２が所定の表示部に異常が検出された旨を表示する。そして、異常検出から所定回数ねじりを行った後にねじり試験装置１の動作が停止される（ステップＳ２４）。
【００４６】
以上のようにねじり試験装置１では最大トルクを一定に維持するねじり疲労試験が行われてもよい。
【００４７】
図８は回路基板９の主面の法線を鉛直方向に対して垂直にしつつ回路基板９の水平方向の両端部を把持する第１把持部２１ａおよび第２把持部２１ｂの他の例を示す正面図であり、図９は平面図である。また、図１０は傾いた第２把持部２１ｂを第１把持部２１ａ側からみた様子を示す図である。図８ないし図１０に示す把持部が利用される場合、図１および図２に示すねじり試験装置１においてリニアロータリブッシュ３２が回転のみをガイドする回転軸受に置き換えられ、リニアウェイ３３が省略されてプーリ３４１がシャフト３１に直接固定される。したがって、第２把持部２１ｂは中心軸Ｊ方向に関して移動不能とされる。
【００４８】
第１把持部２１ａおよび第２把持部２１ｂは同構造となっており、図８および図９中において第２把持部２１ｂ側に符号を付すように、これらの把持部は、横断面が略Ｕ字状の把持本体２１３、把持本体２１３の内側に取り付けられたゴム等の１対の弾性部材２１４、および、弾性部材２１４の内側に取り付けられた１対のガイド部材２１５を備える。ガイド部材２１５の内側（回路基板９側）の面には複数の溝２１５ａが回動の中心軸Ｊに垂直な上下方向に配列して形成されており、各溝２１５ａは中心軸Ｊに平行な方向（すなわち、第１把持部２１ａから第２把持部２１ｂへと向かう方向）へと伸びる。回路基板９の両表面と把持部の各溝２１５ａとの間には複数の転がり部材として金属にて形成された球形のボール２５が挟まれ、複数のボール２５が回路基板９の両主面に沿って中心軸Ｊに垂直な方向に配列される。複数の溝２１５ａにより複数のボール２５の転がり方向がそれぞれ中心軸Ｊに平行な方向に拘束される。
【００４９】
ガイド部材２１５は着磁されており、回路基板９が存在しない場合であってもボール２５がガイド部材２１５から脱落しないようにされる。もちろん、ボール保持部材を別途設ける等の他の手法によりボール２５の脱落が防止されてもよい。回路基板９が把持される際には、一方の把持部のボール２５が他方の把持部側へと寄せられた上で回路基板９が他方の把持部側からボール２５の間に挿入され、このとき、弾性部材２１４が僅かに圧縮されることによりボール２５が回路基板９の両主面に押圧され、図９および図１０に示すように回路基板９が把持される。
【００５０】
図８ないし図１０に示す把持部の場合もねじり試験装置１の動作は図４や図７に示す動作と同様に行われる。このとき、既述のように第２把持部２１ｂは回動の中心軸Ｊの方向に関して固定されるが、図８ないし図１０に示す把持部ではボール２５を介して回路基板９が把持されるため、回路基板９がねじりにより縮んでもボール２５が転がって回路基板９に中心軸Ｊに平行な引張応力が生じることが防止される。すなわち、図８ないし図１０に示す把持部の場合、ガイド部材２１５および複数のボール２５が中心軸Ｊ方向に関して回路基板９の一方の端部に対する他方の端部の相対的な移動を自由に許容するスライド機構となっている。また、ある程度の径を有するボール２５により、ねじる際に把持部近傍に生じる応力集中も効率よく緩和される。その結果、ねじりにより生じる回路基板９の縮みの影響を受けることなく、回路基板９を適切に保持してねじり疲労試験を行うことができる。
【００５１】
図３に示す把持部と図８に示す把持部とを比較した場合、図３の把持部では回路基板９のＸ方向側のエッジ（端面）が常に回動の中心軸Ｊに垂直な直線に維持されるのに対し、図８の把持部ではエッジの歪みが許容されるという点で大きく相違する。既述のように回路基板９はねじりにより若干縮むが、回路基板９の上端および下端近傍ではねじりにより大きく引張応力が生じるため、図８の把持部により把持される場合は、Ｘ方向にのみ注目すると回路基板９の左右両端部の上下部は中央部よりも把持部から引き抜かれる方向に歪むこととなる。このように、図８の把持部では回路基板９の端部の上下方向の各部分が独立して中心軸Ｊに沿う方向に自由にスライド可能とされる。
【００５２】
以上の相違から、図８に示す把持部は不要な拘束が全くない状態で回路基板９がねじられる際の疲労試験を行う場合に適しているといえる。一方、図３に示す把持部（およびスライド機構）では回路基板９の両端部の一体的なスライドのみが許容されるため、回路基板９が中心軸Ｊに沿って無限に長く存在する場合と同様のねじりを与えることができ、中心軸Ｊ方向に関して均一なねじりを回路基板９に与える疲労試験を行う場合に適しているといえる。
【００５３】
図１１はさらに他の第１把持部２１ａおよび第２把持部２１ｂを示す正面図であり、図１２は傾いた第２把持部２１ｂを第１把持部２１ａ側からみた様子を示す図である。なお、把持部の平面図は図９とほぼ同様となる。
【００５４】
図１１および図１２に示す把持部では図８に示すボール２５に代えて、上下方向に長い１対の円筒部材２５ａが転がり部材として把持部と回路基板９の両表面との間に当接するように設けられる。これに合わせて図１１に示すようにガイド部材２１５の溝２１５ｂが上下方向に長い形状とされ、円筒部材２５ａの転がり方向は中心軸Ｊに平行な方向に拘束される。その他の構成は図８の場合と同様であり、同様の符号を付している。また、回動機構側も図８の場合と同様に、図１および図２からリニアウェイ３３を省略し、リニアロータリブッシュ３２に代えて回転のみをガイドする回転軸受が設けられる。
【００５５】
図１１および図１２に示す把持部の場合も、ガイド部材２１５が着磁される等の手法により円筒部材２５ａの脱落が防止され、一方の把持部の円筒部材２５ａが他方の把持部側へと寄せられた上で回路基板９の端部が１対の円筒部材２５ａの間に挿入されることにより、円筒部材２５ａが回転しつつ回路基板９の端部が円筒部材２５ａに挟まれて保持される。このとき弾性部材２１４が変形することにより、安定した把持が行われる。
【００５６】
図４や図７に示す動作と同様にねじり疲労試験が行われる場合は、図８の場合と同様に第２把持部２１ｂは回動の中心軸Ｊの方向に関して固定されるが、図１１に示す把持部では円筒部材２５ａを介して回路基板９が把持されるため、回路基板９がねじりにより縮んでも円筒部材２５ａが転がって回路基板９に中心軸Ｊに平行な引張応力が生じることが防止される。すなわち、図１１の示す把持部ではガイド部材２１５および１対の円筒部材２５ａが回路基板９の一方の端部に対する他方の端部の相対的な中心軸Ｊ方向の移動を自由に許容するスライド機構となっている。
【００５７】
図１１および図１２に示す把持部の場合、円筒部材２５ａと回路基板９との間に滑りが生じない限り回路基板９のエッジ（端面）は回動の中心軸Ｊに対して垂直な直線に維持されることから、ねじりの特性は図３に示す把持部の場合に近くなる。また、ある程度の径を有する円筒部材２５ａにより、ねじる際に把持部近傍にて生じる応力集中も効率よく緩和される。
【００５８】
また、図８や図１１に示す把持部の場合、リニアウェイ３３を省略したり、リニアロータリブッシュ３２を通常の回転軸受に変更できるため、把持部へ回動を伝達する機構を簡素化することができる。
【００５９】
図８および図１１では、第１把持部２１ａおよび第２把持部２１ｂの双方が、転がり部材であるボール２５や円筒部材２５ａを介して回路基板９を把持するが、一方が図３に示す把持部とされ、回路基板９の一方の端部が固定されるように把持されてもよい。この場合であっても、他方の端部は転がり部材を介して把持されるため、回路基板９における中心軸Ｊ方向の引っ張りの発生が防止される。
【００６０】
図１３は、第１把持部２１ａが図３に示す把持部とされ、第２把持部２１ｂが図８に示すものとされたねじり試験装置１ａを示す正面図である。なお、図１の場合と同様に手前側のモータ３７等の図示を省略している。また、図１からリニアウェイ３３が省略され、リニアロータリブッシュ３２に代えて回転のみをガイドする回転軸受３２ａが設けられる。
【００６１】
ねじり試験装置１ａでは、第１把持部２１ａが上側に配置され、第２把持部２１ｂが下側に配置され、回路基板９の法線方向が重力に対して垂直にされるとともに回動の中心軸Ｊが鉛直方向を向く。これにより、例えば、回路基板９が非常に薄いシート状のフレキシブルプリント基板であっても、まず、回路基板９の上端部を上側の第１把持部２１ａにて強固に把持することにより、重力により回路基板９に微小な張力が生じて回路基板９が垂れた状態とされ、その後、第２把持部２１ｂ内のボール２５を専用の治具を用いて僅かに上側に持ち上げた状態で回路基板９の下端部がボール２５の間に挿入される。これにより、極めて撓みやすい回路基板９を容易かつ安定して保持することができ、試験も安定して行うことができる。
【００６２】
図１４は図１に示すねじり試験装置１の改良例を示す図である。図１４では第２把持部２１ｂよりも（＋Ｘ）側の部位のみを示しており、他の部位は図１と同様であり、以下の説明にて同符号を付す。図１４に示すねじり試験装置１では、シャフト３１の（＋Ｘ）側の末端を（＋Ｘ）側に引っ張るバネ３１ａが設けられ、これにより、第１把持部２１ａおよび第２把持部２１ｂに対して回路基板９の両端部が固定された状態で第１把持部２１ａおよび第２把持部２１ｂにより回路基板９の両端部の間に互いに離れる方向に微小な力が与えられる。この微小な力は試験に影響を与えないように自由状態の第２把持部２１ｂを移動させる最小限の大きさに近いものとされ、回路基板９の一方の端部に対する他方の端部の相対的な移動は、図１の場合と同様にほぼ自由に許容される。
【００６３】
第１把持部２１ａおよび第２把持部２１ｂの間に互いに離れる方向の微小な力を与えることにより、回路基板９が極めて撓みやすく自然に元の形状に戻ることができない場合であっても、ねじりを与えた後に両側から引っ張って元の形状に戻すことが実現される。その結果、このような極めて撓みやすい回路基板９であっても適切にねじり疲労試験を行うことができる。なお、微小な力の付与はバネ３１ａを利用する手法には限定されず、例えば、第２把持部２１ｂを第１把持部２１ａに対して下側に位置するようにねじり試験装置１の姿勢が変更されることにより力の付与が行われてもよい。
【００６４】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
【００６５】
例えば、ねじり試験装置では、回路基板９の端部を初期の向きから両側にねじる試験（ねじり角（−θ）〜（＋θ））以外にも、例えば、片側のみにねじる試験（ねじり角０〜（＋θ））が行われてもよい。また、回路基板９を複数回だけ一方側にねじった後に１回だけ他方側にねじることを繰り返す試験等、回路基板９のねじり方向を選択的に決定して試験が行われてもよい。
【００６６】
また、図１のねじり試験装置１ではリニアウェイ３３が設けられるが、回路基板９のねじりによる縮みが極めて小さい場合には、リニアウェイ３３は省略されても回動の伝達には影響は生じない。
【００６７】
ねじり試験装置の異常検出部７２では、トルクセンサ３６からの出力に基づく以外の他の方法によりねじり疲労試験中の回路基板９に生じる異常が検出されてもよい。例えば、回路基板９を一定のトルクとなるまでねじる試験を行う場合には、回路基板９上に歪ゲージが設けられ、計測された歪みに基づいて回路基板９の異常が検出されてもよい。
【００６８】
本実施の形態に係るねじり試験装置は、回路基板９のねじり疲労試験以外にも、例えば、ＩＣカードや電子部品が実装されていない配線基板等の薄板状の対象物、さらには、棒状の対象物等、様々な形状および材質の対象物のねじり疲労試験に利用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明は、様々な対象物のねじりに対する疲労を試験するねじり試験装置に利用可能であり、特に、回路基板やＩＣカード等の薄板状の、あるいは、フレキシブルプリント基板等のシート状の対象物の試験に適している。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】ねじり試験装置の構成を示す正面図
【図２】ねじり試験装置の構成を示す平面図
【図３】第１把持部および第２把持部近傍を示す拡大図
【図４】ねじり試験装置の動作の流れを示す図
【図５】ねじり疲労試験におけるねじり回数と最大トルクとの関係を示す図
【図６】制御部の他の例を示す図
【図７】ねじり試験装置の動作の流れを示す図
【図８】他の把持部の正面図
【図９】他の把持部の平面図
【図１０】他の把持部の側面図
【図１１】さらに他の把持部の正面図
【図１２】さらに他の把持部の側面図
【図１３】ねじり試験装置の他の例を示す正面図
【図１４】ねじり試験装置の改良例の一部を示す正面図
【符号の説明】
【００７１】
１，１ａ    ねじり試験装置
８    顕微鏡
９    回路基板
２１ａ    第１把持部
２１ｂ    第２把持部
２５    ボール
２５ａ    円筒部材
３１ａ    バネ
３２    リニアロータリブッシュ
３３    リニアウェイ
３６    トルクセンサ
３７    モータ
７１    回路検査部
７２    異常検出部
７３    フィードバック制御部
２１５    ガイド部材
３４１，３４２    プーリ
３４３    タイミングベルト
Ｊ    （回動の）中心軸
【図１】
2006214795.tif 000003
【図２】
2006214795.tif 000004
【図３】
2006214795.tif 000005
【図４】
2006214795.tif 000006
【図５】
2006214795.tif 000007
【図６】
2006214795.tif 000008
【図７】
2006214795.tif 000009
【図８】
2006214795.tif 000010
【図９】
2006214795.tif 000011
【図１０】
2006214795.tif 000012
【図１１】
2006214795.tif 000013
【図１２】
2006214795.tif 000014
【図１３】
2006214795.tif 000015
【図１４】
2006214795.tif 000016