(57)【要約】【課題】  電子部品を基板に搭載した状態の被試験物等の衝撃試験を行う衝撃試験装置に関し、被試験物に再現性のある衝撃力を加えることができ、正確な試験結果が得られる衝撃試験装置を実現する。【解決手段】  一端側が回転可能に支持され、他端側が重力により垂直面内で円弧を描いて降下可能な揺動アーム１と、揺動アーム１の長手方向に配置され、揺動アーム１の回転中心側に位置する端部が揺動アーム１の回転部に係止され、他方の端部には被試験物１０が係止される可撓性ワイヤ６，７と、揺動アーム１の降下動作時に被試験物１０が描く円弧状軌道上に配置され、被試験物１０に衝突する衝突面１５とで構成する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端側が回転可能に支持され、他端側が重力により垂直面内で円弧を描いて降下可能な揺動アームと、
前記揺動アームの長手方向に配置され、前記揺動アームの回転中心側に位置する端部が前記揺動アームの回転部に係止され、他方の端部には被試験物が係止される可撓性ワイヤと、
前記揺動アームの降下動作時に被試験物が描く円弧状軌道上に配置され、被試験物に衝突する衝突面と
を有した衝撃試験装置。
【請求項２】
前記可撓性ワイヤが前記揺動アームの回転平面と直交する方向に複数本配設されていることを特徴とする請求項１記載の衝撃試験装置。
【請求項３】
前記複数本の可撓性ワイヤの降下方向の背面側部位であって被試験物の近傍の部位に当接する降下姿勢安定化部材が、前記揺動アームに設けられていることを特徴とする請求項２記載の衝撃試験装置。
【請求項４】
前記揺動アームには、被測定物を拘束できる降下姿勢安定化機構が設けられ、該降下姿勢安定化機構は、前記揺動アームの降下時の回転速度が一定値以上になると被試験物の拘束を解くものであることを特徴とする請求項１又は２記載の衝撃試験装置。
【請求項５】
前記揺動アームの円弧状軌道上に設けられ、降下動作時の前記揺動アームに当接してその回転を規制するストッパを有し、該ストッパは前記揺動アームとの当接位置を調整可能に設けられ、前記衝突面はその位置及び傾斜角の少なくとも一方を調整可能に設けられていることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の衝撃試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品を基板に搭載した状態の被試験物等の衝撃試験を行う衝撃試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子部品の高密度実装が要望され、電子部品のパッケージの大型化、端子の微細ピッチ化が進み、ＢＧＡ，ＣＳＰ等のパッケージが増えてきている。これらＢＧＡ，ＣＳＰ部品は、従来使用されてきたガルウィング部品（ＱＦＰ，ＳＯＰ等）に比べて、大型化・微細ピッチ化が進んだために、衝撃に弱い傾向がある。
【０００３】
これらの電子部品に対して基板との接続信頼性を保証するため、電子部品を基板に搭載した状態のサンプル（被試験物）を用いて衝撃試験を実施している。この試験は、電子部品の端子と基板との接合部分における接続状態が衝撃を加えた後も正常な状態にあるどうかの試験である。
【０００４】
従来の衝撃試験装置の一つとして、落下ガイドレールを垂直に立設し、この落下ガイドレールに上下動可能にホルダを嵌合すると共に、衝撃試験の対象である被試験物をホルダにワイヤにて吊り下げ、実際の衝撃試験時には、上記状態のホルダを落下ガイドレールに沿って落下（摺動）させ、被試験物を衝突面に当接させるものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
又、他の衝撃試験装置として、複数のガイドレールを垂直に立設し、このガイドレールに、被試験物をワイヤで吊り下げた状態のアームを上下動可能に嵌合し、アームに吊り下げられた状態のまま被試験物をアームと共に落下させ、被試験物を衝突面に当接させる衝撃試験装置であって、被試験物の揺れを防止するために、被試験物の両側にスリット付き揺れ防止板を取り付け、このスリットにそれぞれ嵌合（摺接）する揺れ防止棒をアームに固着したものがある（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平２０００−６５６７７公報（図１〜図３）
【特許文献２】特開平２００２−３７２４８６公報（図１，図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の衝撃試験装置では、落下ガイドレールとホルダとの摺動状態が変化すると、衝突時の被試験物の速度が異なることになり、その結果、試験毎に被試験物が受ける衝撃力も変化し、得られる試験結果に再現性がなくなる。更に、落下時に被試験物が受ける空気抵抗により、被試験物に横揺れが生じて被試験物が傾き、衝突時の被試験物の姿勢が試験毎に異なることになり、その結果、被試験物が受ける衝撃力の向きも変化し、この点からも、試験結果に再現性がなくなる。よって、特許文献１に記載の衝撃試験装置では、正確な試験結果を得ることができないという問題がある。
【０００７】
特許文献２に記載の衝撃試験装置では、揺れ防止板及び揺れ防止棒でなる揺れ防止機構が設けられているため、特許文献１に記載の衝撃試験装置に比べて、被試験物の横揺れは減少するが、実際には揺れ防止板と揺れ防止棒との摺動抵抗が被試験物の両側において同一にならないため、この摺動抵抗のアンバランスに起因して被試験物が傾いてしまい、衝突時の被試験物の姿勢が試験毎に異なることになり、その結果、被試験物が受ける衝撃力の向きも変化し、試験結果に再現性がなくなる。
【０００８】
又、特許文献２に記載の衝撃試験装置では、ガイドレールとアームとの摺動状態だけでなく揺れ防止板と揺れ防止棒との摺動状態が変化しても、衝突時の被試験物の速度が異なることになり、その結果、被試験物が受ける衝撃力も変化し、試験結果に再現性がなくなる。よって、特許文献２に記載の衝撃試験装置でも、正確な試験結果を得ることができない。
【０００９】
更に、特許文献２に記載の衝撃試験装置では、衝突時の被試験物（特に基板）は揺れ防止機構により自由な変形を拘束されるため、被試験物が現実の使用状態で受ける衝撃と合致しない変形（拘束力）を受けることになり、この点でも、正確な試験結果を得ることができない。
【００１０】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、被試験物に再現性のある衝撃力を加えることができ、正確な試験結果が得られる衝撃試験装置を実現しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決する請求項１に係る発明は、本発明の第１の実施の形態例を示す図１を用いて説明すると、一端側が回転可能に支持され、他端側が重力により垂直面内で円弧を描いて降下可能な揺動アーム１と、揺動アーム１の長手方向に配置され、揺動アーム１の回転中心側に位置する端部が揺動アーム１の回転部に係止され、他方の端部には被試験物１０が係止される可撓性ワイヤ６，７と、揺動アーム１の降下動作時に被試験物１０が描く円弧状軌道上に配置され、被試験物１０に衝突する衝突面１５とを有した衝撃試験装置である。
【００１２】
この発明では、揺動アーム１が円弧を描きながら降下すると、被試験物１０は遠心力を受け、可撓性ワイヤ６，７を張った状態にし、揺動アーム１と共に回転する。その後、被試験物１０は、可撓性ワイヤ６，７に吊られた状態で衝突面１５に衝突する。
【００１３】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の衝撃試験装置において、可撓性ワイヤが揺動アームの回転平面と直交する方向に複数本配設されていることを特徴とするものである。この発明では、遠心力により、被試験物の姿勢が、可撓性ワイヤが張られた一定の状態になる。
【００１４】
請求項３に係る発明は、請求項２記載の衝撃試験装置において、複数本の可撓性ワイヤの降下方向の背面側部位であって被試験物の近傍の部位に当接する降下姿勢安定化部材が、揺動アームに設けられていることを特徴とするものである。この発明では、降下姿勢安定化部材により、衝突前の被試験物の姿勢が矯正される。
【００１５】
請求項４に係る発明は、請求項１又は２記載の衝撃試験装置において、揺動アームには、被測定物を拘束できる降下姿勢安定化機構が設けられ、該降下姿勢安定化機構は、揺動アームの降下時の回転速度が一定値以上になると被試験物の拘束を解くものであることを特徴とするものである。この発明では、降下姿勢安定化機構により、衝突前の被試験物の姿勢が矯正される。
【００１６】
請求項５に係る発明は、請求項１〜４の何れかに記載の衝撃試験装置において、揺動アームの円弧状軌道上に設けられ、降下動作時の揺動アームに当接してその回転を規制するストッパを有し、該ストッパは揺動アームとの当接位置を調整可能に設けられ、衝突面はその位置及び傾斜角の少なくとも一方を調整可能に設けられていることを特徴とするものである。この発明では、ストッパにより揺動アームの停止位置を調整したり、被試験物の衝突位置や衝突角度を調整できる。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１〜５に係る発明によれば、揺動アームが回転しながら降下すると、揺動アームに可撓性ワイヤで吊られた被試験物は、遠心力を受けながら揺動アームと共に回転しながら降下し、最終的には、衝突面に衝突する。この構成の場合、揺動アームの回転支持部に摺動部分があっても、その摺動抵抗による回転モーメントは小さく、揺動アームの回転支持部の摺動抵抗が揺動アームの回転速度に及ぼす影響は小さい。よって、衝突時の被試験物の速度をほぼ一定に保つことが可能になり、その結果、被試験物が受ける衝撃力も一定になり、試験結果に再現性があり、正確な試験結果を得ることができる。
【００１８】
更に、請求項２に係る発明によれば、遠心力により被試験物の姿勢が拘束されるため、降下時に被試験物の姿勢が試験毎に大きく異なることはなくなり、試験結果に再現性があり、一層正確な試験結果を得ることができる。
【００１９】
又、請求項３，４に係る発明によれば、それぞれ、降下姿勢安定化部材，降下姿勢安定化機構により、衝突前の被試験物の姿勢が矯正されるので、降下時に被試験物の姿勢が試験毎に異なることはなくなり、試験結果に再現性があり、一層正確な試験結果を得ることができる。
【００２０】
又、請求項５に係る発明によれば、ストッパにより揺動アームの停止位置を調整したり、被試験物の衝突位置を変えることにより、衝突時の被試験物の速度を調整でき、衝突面の傾斜角を変えることにより、衝突角度を調整できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を用いて本発明を実施するための最良の形態を説明する。
（第１の実施の形態例）
図１及び図２を用いて本発明の第１の実施の形態例を説明する。これら図において、揺動アーム１は、一端側がヒンジピン２でもって支柱３に垂直回転可能に取り付けられている。このため、揺動アーム１の他端側は、重力により垂直面内で円弧を描いて降下できる。揺動アーム１の回転部（ヒンジピン２を中心に回転する部位）には、図２に示すように回転方向から見て矩形状の枠部５が設けられており、この枠部５内に、２本の可撓性ワイヤ６，７が揺動アーム１の回転平面と直交する方向（図２における左右方向）に間隔をおいて配設されている。
【００２２】
２本の可撓性ワイヤ６，７は、図２においては、揺動アーム１の長手方向に向けて逆「ハ」の字状に傾斜配置され、揺動アーム１の回転中心側に位置する端部６ａ，７ａは、揺動アーム１の枠部５の上枠に係止され、他方の端部６ｂ，７ｂには、被試験物１０が係止されている。２本の可撓性ワイヤ６，７を逆「ハ」の字状に傾斜配置した理由は、被試験物１０の図２における左右方向の移動を低減させるためである。可撓性ワイヤ６，７としては、例えば、金属あるいは非金属の細線や、布等でなるひもが用いられる。尚、図１及び図２では、被試験物１０として、基板１０ａに電子部品１０ｂを搭載したものを示した。
【００２３】
支持部材１１は、揺動アーム１を降下開始位置（Ａ）にセットするために設けられたもので、揺動アーム１の回転部（枠部５）だけでなく、被試験物１０の下面をも支えており、スタンド１２に垂直回転可能に取り付けられている。そして、衝撃試験時には、支持部材１１は図１における時計方向に急速に退避し、揺動アーム１を解放し、フリー状態にするものである。支持部材１１の退避により、揺動アーム１は図１における反時計方向に回転し、降下開始位置（Ａ）から降下を開始する。
【００２４】
支柱３には、揺動アーム１の円弧状軌道上に位置するようにストッパ１３が設けられている。このストッパ１３は、降下動作時の揺動アーム１に当接してその回転を規制するものである。又、揺動アーム１の降下動作時に被試験物１０が描く円弧状軌道上には、被試験物１０に衝突する衝突面１５が設けられている。本形態例では、円弧を描いて降下する揺動アーム１が最初にストッパ１３に当接してその回転を規制され、その結果、揺動アーム１の枠部５内に可撓性ワイヤ６，７で吊された被試験物１０が、慣性力により、枠部５内から円弧を描いて飛び出し、衝突面１５にぶつかるようになっている。この衝突状態を示したのが降下位置（Ｂ）である。
【００２５】
上記のように、本形態例では、揺動アーム１が円弧を描いて回転しながら降下すると、被試験物１０は遠心力を受け、可撓性ワイヤ６，７を張った状態にして、揺動アーム１と共に回転する。そして、揺動アーム１がストッパ１３に当接してその回転を規制された後は、可撓性ワイヤ６，７に吊られた状態で、振り子のように円弧を描いて運動し、衝突面１５に衝突する。
【００２６】
この構成の場合、揺動アーム１の回転支持部（ヒンジピン２で支えられている部分）に摺動部分があっても、この摺動抵抗による回転モーメントは、揺動アーム１を回転させようとするモーメントに比べると格段に小さく、揺動アーム１の回転支持部の摺動抵抗が揺動アーム１の回転速度に及ぼす影響は小さい。よって、衝撃試験を繰り返しても、衝突時の被試験物１０の速度をほぼ一定に保つことが可能になり、その結果、被試験物１０が受ける衝撃力も一定になり、試験結果に再現性がある。よって、正確な試験結果を得ることができる。
【００２７】
更に、遠心力を受けた被試験物１０の姿勢は、可撓性ワイヤ６，７が張られた一定の状態になるため、降下時に被試験物１０の姿勢が試験毎に大きく異なることはなくなり、この点からも、一層正確な試験結果を得ることができる。
（第２の実施の形態例）
図３を用いて本発明の第２の実施の形態例を説明する。この図において、図１及び図２と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。本形態例と第１の実施の形態例との相異点は、揺動アーム１を降下開始位置（Ａ）にセットする機構部分の構成である。本形態例では、スタンド１２に傾斜ガイド１２ａを設け、この傾斜ガイド１２ａに沿って、揺動アーム１の回転部（枠部５）及び被試験物１０の下面をも支える支持部材１１を、直線スライドするようにしている。
【００２８】
本形態例では、衝撃試験時に、支持部材１１が図３における左斜め下方に急速に退避し、揺動アーム１を解放する。この支持部材１１の退避により、揺動アーム１は図３における反時計方向に回転し、降下開始位置（Ａ）から降下を開始する。本形態例でも、第１の実施の形態例と同様な作用効果が得られる。
（第３の実施の形態例）
図４及び図５を用いて本発明の第３の実施の形態例を説明する。これら図において、図１及び図２と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。本形態例と第１の実施の形態例との相異点は、揺動アーム１とストッパ１３との当接のタイミングより、被試験物１０と衝突面１５との当接のタイミングを先行させた点である。
【００２９】
本形態例では、円弧を描いて降下する揺動アーム１が回転しながら降下すると、被試験物１０は遠心力を受け、可撓性ワイヤ６，７を張った状態で、揺動アーム１と共に回転する。そして、最初に被試験物１０が衝突面１５にぶつかる。この衝突後も揺動アーム１は回転を続け、ストッパ１３に当接して停止する。これが図４における降下位置（Ｂ）である。本形態例でも、第１の実施の形態例と同様な作用効果が得られる。又、本形態例の場合、被試験物１０が揺動アーム１と共に回転している状態で、衝突面１５にぶつかるため、被試験物１０の姿勢制御は容易である。尚、本形態例における衝突面１５は、枠部５内の空間内に進入できる形状に選ばれている。
（第４の実施の形態例）
図６及び図７を用いて本発明の第４の実施の形態例を説明する。これら図において、図１及び図２と対応する部分には同一符号を付し、その説明は省略する。本形態例は、２本の可撓性ワイヤ６，７の降下方向の背面側部位であって被試験物１０の近傍の部位に当接する降下姿勢安定化部材２０が、揺動アーム１の枠部５の側枠間に設けられていることを特徴とするものである。ここでは、降下姿勢安定化部材２０として、円柱で構成されたものを示した。
【００３０】
本形態例によれば、降下開始位置（Ａ）から円弧を描いて揺動アーム１が降下する間は、図６に示すように、被試験物１０近傍の可撓性ワイヤ６，７上の部位は、降下姿勢安定化部材２０に接触し支持されている。このため、降下姿勢安定化部材２０により、衝突前の被試験物１０の姿勢が矯正されることになり、被試験物１０の姿勢が試験毎に異なることはなくなり、試験結果に再現性があり、一層正確な試験結果を得ることができる。
【００３１】
揺動アーム１がストッパ１３に当接してその回転が規制されると、揺動アーム１の枠部５内に可撓性ワイヤ６，７で吊された被試験物１０は、慣性力により、枠部５内から円弧を描いて飛び出し、衝突面１５にぶつかる。尚、この時点では、可撓性ワイヤ６，７は、降下位置（Ｂ）に示すように、降下姿勢安定化部材２０から離れるので、降下姿勢安定化部材２０が試験結果に悪影響を与えることはない。
（第５の実施の形態例）
図８及び図９を用いて本発明の第５の実施の形態例を説明する。これら図において、図１及び図２と対応する部分には同一符号を付し、その説明は省略する。本形態例では、揺動アーム１に、被試験物１０を拘束できる降下姿勢安定化機構２５が設けられている。この降下姿勢安定化機構２５は、揺動アーム１の降下時の回転速度が一定値以上になると被試験物１０の拘束を解くものである。
【００３２】
具体的には、図９の上下方向に移動できるように、枠部５の側枠に穿設したガイド穴に遊嵌されたスライダ２６で、ここでは、スライダ２６の回転を規制するために、矩形断面のスライダが用いられている。このスライダ２６の中間部には、被試験物１０の基板１０ａの下辺部に嵌合可能なスリット２７ａを有するロック片２７が固着されている。更に、一対のコンプレッションスプリング２８，２９が、スライダ２６を介して、ロック片２７を被試験物１０の基板１０ａの下辺部に嵌合する方向に付勢している。
【００３３】
この構成によれば、降下開始位置（Ａ）から円弧を描いて揺動アーム１が回転しながら降下する時、スライダ２６及びロック片２７に遠心力が働き、コンプレッションスプリング２８，２９の反発力に抗して、スライダ２６及びロック片２７が揺動アーム１の回転中心から離れる方向に移動する。
【００３４】
揺動アーム１の回転速度が一定値以上になると、スライダ２６及びロック片２７の移動量が増大し、被試験物１０の基板１０ａの下辺部とロック片２７のスリット２７ａとの嵌合が解かれ、フリー状態になる。この時点で、揺動アーム１がストッパ１３に当接してその回転を規制され、その結果、揺動アーム１の枠部５内に可撓性ワイヤ６，７で吊された被試験物１０が、慣性力により、枠部５内から円弧を描いて飛び出し、衝突面１５にぶつかる。
【００３５】
降下開始位置（Ａ）から円弧を描いて揺動アーム１が回転しながら降下する初期の間は、降下姿勢安定化機構２５により、被試験物１０は拘束されている。このため、降下姿勢安定化機構２５により、衝突前の被試験物１０の姿勢は矯正されることになり、被試験物１０の姿勢が試験毎に異なることはなくなり、試験結果に再現性があり、一層正確な試験結果を得ることができる。
【００３６】
揺動アーム１がストッパ１３に当接してその回転を規制される時点では、揺動アーム１の枠部５内に可撓性ワイヤ６，７で吊された被試験物１０は、降下位置（Ｂ）の状態が示すように、被試験物１０は降下姿勢安定化機構２５に拘束されていないので、慣性力により、枠部５内から円弧を描いて飛び出し、衝突面１５にぶつかる。よって、降下姿勢安定化機構２５が試験結果に悪影響を与えることはない。
【００３７】
尚、本形態例のコンプレッションスプリング２８，２９に代えて、図１０に示すように、テンションスプリング３１，３２を用い、このテンションスプリング３１，３２でもって、ロック片２７を、被試験物１０の基板１０ａの下辺部に嵌合するように付勢してもよい。
（その他の形態例）
本発明は上記形態例に限られるものではない。例えば、ねじ機構等を利用して、ストッパ１３や衝突面１５の突き出し量（あるいは高さ）を変更できるように構成し、図１１の実線位置や二点鎖線位置に示すように、揺動アーム１のストッパ１３との当接位置を調整可能にしたり、被試験物１０の衝突面１５との当接位置を調整可能にすれば、被試験物１０の衝突速度を調整でき、衝撃の強度を変更することができる。
【００３８】
又、図１２に示すように、衝突面１５を有する壁部材３５をベース部材３６にピン３７にて傾動可能に取り付け、この壁部材３５の傾斜角をベース部材３６に対して調整可能にすれば、衝突面１５の傾斜角を変えることにより、異なる態様の衝撃試験を行うことができる。
【００３９】
更に、上記形態例では、２本の可撓性ワイヤ６，７を用いたが、可撓性ワイヤは２本に限らない。但し、複数本使用する場合には、揺動アーム１の回転平面と直交する方向に並べて、衝突時の被試験物１０の回転方向の移動自由度を確保することが望ましい。又、揺動アーム１の回転部に矩形状の枠部５を設けた形態例を示したが、必ずしも枠部５を設ける必要はない。
【００４０】
又、単一の支柱３にストッパ１３と衝突面１５を設けたが、ストッパ１３と衝突面１５の内の一方で生じた衝撃が他方に伝わらないように、両者を機械的に分離・独立させれば（例えば、床に直接固定した部材に衝突面１５を設ける）、両者の干渉を無くすことができる。
【００４１】
更に、第２の実施の形態例に示したスライドタイプの支持部材１１を他の形態例における支持部材１１として用いてもよい。又、上記各形態例での支持部材１１の駆動は、手動であってもよいが、モータやソレノイド等の駆動手段を用いて行うようにしてもよい。
【００４２】
尚、第３の実施の形態例以外の形態例においても、揺動アーム１とストッパ１３との当接のタイミングよりも、被試験物１０と衝突面１５との当接のタイミングを先行させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第１の実施の形態例を示す概略構成図である。
【図２】図１中の揺動アーム周辺の構成図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態例を示す概略構成図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態例を示す概略構成図である。
【図５】図３中の揺動アーム周辺の構成図である。
【図６】本発明の第４の実施の形態例を示す概略構成図である。
【図７】図６中の揺動アーム周辺の構成図である。
【図８】本発明の第５の実施の形態例を示す概略構成図である。
【図９】図８中の揺動アーム周辺の構成図である。
【図１０】図８中の揺動アーム周辺の他の構成図である。
【図１１】本発明の第６の実施の形態例の主要部を示す概略構成図である。
【図１２】本発明の第７の実施の形態例の主要部を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００４４】
１ ： 揺動アーム
２ ： ヒンジピン
３ ： 支柱
５ ： 枠部
６，７ ： 可撓性ワイヤ
１０ ： 被試験物
１１ ： 支持部材
１２ ： スタンド
１３ ： ストッパ
１５ ： 衝突面
２０ ： 降下姿勢安定化部材
２５ ： 降下姿勢安定化機構
２６ ： スライダ
２７ ： ロック片
２７ａ ： スリット
２８，２９ ： コンプレッションスプリング
３１，３２ ： テンションスプリング
３５ ： 壁部材
３６ ： ベース部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005207873.tif 000009
【図８】
2005207873.tif 000010
【図９】
2005207873.tif 000011
【図１０】
2005207873.tif 000012
【図１１】
2005207873.tif 000013
【図１２】
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