(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象物に貼付されている歪みゲージと前記測定対象物に非接触の状態にあるレーザ変位計とで、前記測定対象物が落下衝撃を受けた際の歪み量と撓み量とを夫々測定する工程を具備する落下衝撃測定方法。
【請求項２】
前記測定対象物が前記落下衝撃を受けた後に前記測定対象物におけるはんだ接合部の抵抗値を測定する工程を具備する請求項１記載の落下衝撃測定方法。
【請求項３】
測定対象物に貼付されてこの測定対象物が落下衝撃を受けた際の歪み量を測定する歪みゲージと、
前記測定対象物に非接触の状態にあってこの測定対象物が前記落下衝撃を受けた際の撓み量を測定するレーザ変位計と
を具備する落下衝撃測定装置。
【請求項４】
前記測定対象物におけるはんだ接合部の抵抗値を測定する抵抗計を具備する請求項３記載の落下衝撃測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願の発明は、測定対象物が落下によって受けた衝撃を測定する方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、電子機器には、各種の部品がはんだ接合によって実装された基板が組み込まれており、電子機器が不慮の事故等による床面等への落下によって衝撃を受けると、基板自体の損傷や基板と部品とのはんだ接合部に発生するクラックによるはんだ接合部の抵抗値の増加によって、電子機器が動作不能になる場合がある。そこで、落下衝撃に対する基板等の信頼性を評価すると共に落下衝撃による基板等の損傷を防止するための対策を考えるために、落下衝撃試験が行われている。
【０００３】
従来の一般的な落下衝撃試験では、部品が実装されている基板を実際の使用状態で電子機器に組み込んで製品とし、床面から所定の高さにある回転板上にこの製品としての電子機器を載置し、回転板を回転させて電子機器を床面に自由落下させ、落下衝撃を受けた電子機器の動作状態を確認していた。
【０００４】
なお、落下衝撃試験としては、この他に、製品としての電子機器に加速度を与えて強制落下させ、落下衝撃を受けた電子機器の動作状態を確認する試験もある。しかし、この落下衝撃試験では製品としての電子機器の質量が落下衝撃に関係するのに対して、小型化してきている基板や部品のみでは質量が落下衝撃に及ぼす影響が非常に小さい。従って、強制落下を行わせるこの落下衝撃試験は、小型化してきている基板や部品のみについての試験としては適当ではない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、自由落下による衝撃を受けた電子機器の動作状態を確認する上述の一従来例では、基板等が受けた落下衝撃による歪み量と撓み量とを定量的に測定することができなかった。しかも、製品としての電子機器に落下衝撃を与える上述の一従来例では、製品としての電子機器のコストが高いために多数の電子機器に対しては試験を行うことができず、基板等によるばらつきが少ない正確な試験結果を得ることが困難であった。このため、上述の一従来例では、基板等が受ける落下衝撃を緩和させてこの基板等の損傷を防止するための対策を考えにくかった。
【０００６】
従って、本願の発明は、測定対象物が受けた落下衝撃による歪み量と撓み量とを定量的に測定することができ、しかも、測定対象物によるばらつきが少ない正確な落下衝撃による歪み量と撓み量とを測定することができるために、測定対象物が受ける落下衝撃を緩和させて測定対象物の損傷を防止するための対策を考え易い落下衝撃測定方法及び落下衝撃測定装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る落下衝撃測定方法では、測定対象物に貼付されている歪みゲージと測定対象物に非接触の状態にあるレーザ変位計とで、測定対象物が落下衝撃を受けた際の歪み量と撓み量とを測定する工程を具備するので、測定対象物が受けた落下衝撃による歪み量と撓み量とを定量的に測定することができる。
【０００８】
しかも、歪み量と撓み量とは測定対象物のみから直接的に測定することができるので、測定対象物が他の物品に組み込まれた状態で動作するものであっても、他の物品に組み込まれた状態の動作から間接的に落下衝撃による歪み量と撓み量とを測定する必要がない。このため、測定コストの増大を抑制しつつ多数の測定対象物に対して測定を行うことができ、測定対象物によるばらつきが少ない正確な落下衝撃による歪み量と撓み量とを測定することができる。
【０００９】
また、歪みゲージは一般に小型であるので、測定対象物に対する歪みゲージの貼付位置を選択することによって、測定対象物における歪み量の測定位置を選択することができる。しかも、歪みゲージは一般に軽量であるので、測定対象物に貼付されている歪みゲージで測定対象物の歪み量を測定しても、測定対象物が受ける落下衝撃は殆ど変化しない。これらのために、測定対象物が落下衝撃を受けた際の歪み量を正確に測定することができる。
【００１０】
また、落下衝撃を受けた際の測定対象物に対するレーザ光の照射位置を選択することによって、測定対象物における撓み量の測定位置を選択することができる。しかも、レーザ変位計は測定対象物に非接触の状態で測定対象物の撓み量を測定することができるので、レーザ変位計で測定対象物の撓み量を測定しても、測定対象物が受ける落下衝撃は全く変化しない。これらのために、測定対象物が落下衝撃を受けた際の撓み量を正確に測定することができる。
【００１１】
請求項２に係る落下衝撃測定方法では、測定対象物が落下衝撃を受けた後に測定対象物におけるはんだ接合部の抵抗値を測定する工程を具備するので、落下衝撃によって測定対象物のはんだ接合部に発生するクラックによるはんだ接合部の抵抗値の増加分から、測定対象物が受けた落下衝撃による影響を更に詳しく測定することができる。また、同一の測定対象物に対する落下衝撃とはんだ接合部の抵抗値の測定とを繰り返すことによって、落下衝撃の回数と落下衝撃によって測定対象物のはんだ接合部に発生するクラックによるはんだ接合部の抵抗値の増加分との関係を知ることができる。
【００１２】
請求項３に係る落下衝撃測定装置では、測定対象物に貼付されてこの測定対象物が落下衝撃を受けた際の歪み量を測定する歪みゲージと、測定対象物に非接触の状態にあってこの測定対象物が落下衝撃を受けた際の撓み量を測定するレーザ変位計とを具備するので、測定対象物が受けた落下衝撃による歪み量と撓み量とを定量的に測定することができる。
【００１３】
しかも、歪み量と撓み量とは測定対象物のみから直接的に測定することができるので、測定対象物が他の物品に組み込まれた状態で動作するものであっても、他の物品に組み込まれた状態の動作から間接的に落下衝撃による歪み量と撓み量とを測定する必要がない。このため、測定コストの増大を抑制しつつ多数の測定対象物に対して測定を行うことができ、測定対象物によるばらつきが少ない正確な落下衝撃による歪み量と撓み量とを測定することができる。
【００１４】
また、歪みゲージは一般に小型であるので、測定対象物に対する歪みゲージの貼付位置を選択することによって、測定対象物における歪み量の測定位置を選択することができる。しかも、歪みゲージは一般に軽量であるので、測定対象物に貼付されている歪みゲージで測定対象物の歪み量を測定しても、測定対象物が受ける落下衝撃は殆ど変化しない。これらのために、測定対象物が落下衝撃を受けた際の歪み量を正確に測定することができる。
【００１５】
また、落下衝撃を受けた際の測定対象物に対するレーザ光の照射位置を選択することによって、測定対象物における撓み量の測定位置を選択することができる。しかも、レーザ変位計は測定対象物に非接触の状態で測定対象物の撓み量を測定することができるので、レーザ変位計で測定対象物の撓み量を測定しても、測定対象物が受ける落下衝撃は全く変化しない。これらのために、測定対象物が落下衝撃を受けた際の撓み量を正確に測定することができる。
【００１６】
請求項４に係る落下衝撃測定装置では、測定対象物におけるはんだ接合部の抵抗値を測定する抵抗計を具備するので、落下衝撃によって測定対象物のはんだ接合部に発生するクラックによるはんだ接合部の抵抗値の増加分から、測定対象物が受けた落下衝撃による影響を更に詳しく測定することができる。また、同一の測定対象物に対する落下衝撃とはんだ接合部の抵抗値の測定とを繰り返すことによって、落下衝撃の回数と落下衝撃によって測定対象物のはんだ接合部に発生するクラックによるはんだ接合部の抵抗値の増加分との関係を知ることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、部品が実装されていて電子機器に組み込まれるべき基板の落下衝撃測定方法及び落下衝撃測定装置に適用した本願の発明の一実施形態を、図１〜３を参照しながら説明する。図１が、本実施形態の落下衝撃測定装置の全体を示している。この落下衝撃測定装置１１には鉛直板１２が備えられており、鉛直板１２の側面に一対の直線ガイド１３が設けられている。直線ガイド１３にはこの直線ガイド１３にガイドされて移動可能な可動部１４が取り付けられている。
【００１８】
可動部１４にはシリンダ１５とこのシリンダ１５による開閉によって基板１６を解放及び保持するチャック１７とが設けられており、可動部１４を直線ガイド１３の上端部近傍で停止させるためのレバー２１と外部スイッチの操作に基づいてレバー２１を動かすためのシリンダ２２とが調整ネジ２３によって鉛直板１２に取り付けられている。調整ネジ２３の調整によって、レバー２１及びシリンダ２２の高さを調整することができ、従って、直線ガイド１３の上端部近傍における可動部１４の停止位置を調整することができる。
【００１９】
直線ガイド１３の下端部近傍には落下してきた可動部１４を停止させるためのストッパ２４が取り付けられており、可動部１４の通過を検知しシリンダ１５を駆動させてチャック１７を開放させる検知部２５がストッパ２４よりも直線ガイド１３の上端部側に取り付けられている。可動部１４にはこの可動部１４と共に移動するケーブルガイド２６が取り付けられており、後述する電線が基板１６とケーブルガイド２６との間に接続されている。
【００２０】
鉛直板１２にはケーブルガイド２７が固定されており、ケーブルガイド２６はケーブルガイド２７に電気的に接続されている。鉛直板１２の下端部には水平板３１が固定されており、落下してきた基板１６を衝突させるためのプレート３２が水平板３１の上面に取り付けられている。プレート３２の両側の水平板３１上にはレーザ変位計３３が取り付けられており、このレーザ変位計３３は平行なレーザ光３４を物体に照射しその影の部分の大きさから物体の撓み量を測定する。水平板３１の側方には測定アンプ３５が備えられている。
【００２１】
図２は、基板１６及びレーザ変位計３３と測定アンプ３５との電気的接続関係を示している。基板１６には部品３６がはんだ接合部３７によって実装されており、部品３６の近傍の基板１６には歪みゲージ３８が接着によって貼付されている。歪みゲージ３８に接続されている電線４１は上述のケーブルガイド２６、２７及び歪みアンプ４２を介して測定アンプ３５に接続されている。
【００２２】
はんだ接合部３７からは基板１６上の配線パターンである測定ランド４３が延びており、測定ランド４３に接続されている電線４４が上述のケーブルガイド２６、２７、可変抵抗器４５及び歪みアンプ４６を介して測定アンプ３５に接続されている。歪みアンプ４６も本来は歪みアンプ４２と同様に歪みゲージ３８の抵抗値を測定するためのアンプであるが、可変抵抗器４５の抵抗値を調整してはんだ接合部３７と可変抵抗器４５との合計の抵抗値を歪みゲージ３８の初期抵抗値に等しくしておくことによって、歪みアンプ４６ではんだ接合部３７の抵抗値を測定することができる。
【００２３】
レーザ変位計３３に接続されている電線４７は電圧出力アンプ４８を介して測定アンプ３５に接続されている。なお、図２では一対ずつの歪みゲージ３８及び測定ランド４３のうちの一方の歪みゲージ３８及び測定ランド４３についてしか測定アンプ３５との電気的接続関係が示されていないが、他方の歪みゲージ３８及び測定ランド４３も測定アンプ３５に対して同様に電気的に接続されている。
【００２４】
以上の様な本実施形態の落下衝撃測定装置１１を用いて、基板１６が自由落下によって受けた衝撃を測定するためには、図２に示した様に電線４１、４４が接続されている基板１６を、図１に示した様にチャック１７によって可動部１４に保持させ、この可動部１４をレバー２１によって直線ガイド１３の上端部近傍に停止させる。そして、この状態から、外部スイッチの操作によるシリンダ２２の駆動でレバー２１を動かして、直線ガイド１３にガイドさせつつ可動部１４を自由落下させる。
【００２５】
可動部１４が直線ガイド１３の下端部近傍まで落下してきてストッパ２４に到達する直前に、検知部２５が可動部１４の通過を検知しシリンダ１５を駆動させてチャック１７を開放させる。この結果、基板１６が可動部１４から分離し単独で落下してプレート３２に衝突する。このため、基板１６が落下するプレート３２上の位置及び落下衝撃を受ける際の基板１６の姿勢が制御されており、複数回の落下衝撃を高い再現性で基板１６に与えることができる。しかも、基板１６がプレート３２上に落下する際に、可動部１４がストッパ２４から受ける衝撃の影響を基板１６は受けない。
【００２６】
図３は、基板１６がプレート３２上に落下した瞬間の状態を示している。基板１６がプレート３２上に落下した瞬間には歪み及び撓みが基板１６に生じており、歪みゲージ３８及び歪みアンプ４２によって歪み量が測定アンプ３５に記録されると共にレーザ変位計３３及び電圧出力アンプ４８によって撓み量が測定アンプ３５に記録される。レーザ変位計３３からのレーザ光３４は、基板１６のうちで最も大きく撓む中央部分に照射される。また、落下衝撃によって基板１６のはんだ接合部３７に発生するクラックによってはんだ接合部３７の抵抗値が増加するが、歪みアンプ４６によってはんだ接合部３７の抵抗値が測定アンプ３５に記録される。
【００２７】
以上の説明から明らかな様に、本実施形態では落下衝撃による基板１６の歪み量、撓み量及びはんだ接合部３７の抵抗値の増加分を測定することができるので、基板１６が受けた落下衝撃を定量的に測定することができる。また、同一の基板１６に対する落下衝撃とはんだ接合部３７の抵抗値の測定とを繰り返すことによって、落下衝撃の回数とはんだ接合部３７の抵抗値の増加分との関係を知って、落下衝撃によるはんだ接合部３７の寿命を予測することができる。
【００２８】
しかも、落下衝撃は基板１６のみから直接的に測定することができ、基板１６が組み込まれている製品としての電子機器に落下衝撃を与えてその動作から間接的に落下衝撃を測定する必要がない。このため、測定コストの増大を抑制しつつ多数の基板１６に対して測定を行うことができ、基板１６によるばらつきが少ない正確な落下衝撃を測定することができる。
【００２９】
なお、以上の実施形態は部品が実装されていて電子機器に組み込まれるべき基板１６の落下衝撃測定方法及び落下衝撃測定装置に本願の発明を適用したものであるが、本願の発明は製品としての携帯型電子機器や基板以外の物品を測定対象物にしてそれらの落下衝撃を測定することもできる。
【００３０】
【発明の効果】
請求項１に係る落下衝撃測定方法では、測定対象物が受けた落下衝撃による歪み量と撓み量とを定量的に測定することができ、しかも、測定対象物によるばらつきが少ない正確な落下衝撃による歪み量と撓み量とを測定することができ、更に、測定対象物が落下衝撃を受けた際の歪み量と撓み量とを正確に測定することができるので、測定対象物が受ける落下衝撃を緩和させて測定対象物の損傷を防止するための対策を考え易い。
【００３１】
請求項２に係る落下衝撃測定方法では、測定対象物が受けた落下衝撃による影響を更に詳しく測定することができるので、測定対象物が受ける落下衝撃を緩和させて測定対象物の損傷を防止するための対策を更に考え易い。また、落下衝撃の回数と落下衝撃によって測定対象物のはんだ接合部に発生するクラックによるはんだ接合部の抵抗値の増加分との関係を知ることができるので、落下衝撃によるはんだ接合部の寿命を予測することができる。
【００３２】
請求項３に係る落下衝撃測定装置では、測定対象物が受けた落下衝撃による歪み量と撓み量とを定量的に測定することができ、しかも、測定対象物によるばらつきが少ない正確な落下衝撃による歪み量と撓み量とを測定することができ、更に、測定対象物が落下衝撃を受けた際の歪み量と撓み量とを正確に測定することができるので、測定対象物が受ける落下衝撃を緩和させて測定対象物の損傷を防止するための対策を考え易い。
【００３３】
請求項４に係る落下衝撃測定装置では、測定対象物が受けた落下衝撃による影響を更に詳しく測定することができるので、測定対象物が受ける落下衝撃を緩和させて測定対象物の損傷を防止するための対策を更に考え易い。また、落下衝撃の回数と落下衝撃によって測定対象物のはんだ接合部に発生するクラックによるはんだ接合部の抵抗値の増加分との関係を知ることができるので、落下衝撃によるはんだ接合部の寿命を予測することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願の発明の一実施形態の全体的な斜視図である。
【図２】一実施形態の要部における電気的接続関係を示す平面図である。
【図３】測定対象物が落下した瞬間における一実施形態の要部の斜視図である。
【符号の説明】
１１…落下衝撃測定装置、１４…可動部、１６…基板（測定対象物）、２５…検知部、３３…レーザ変位計（撓み計）、３７…はんだ接合部、３８…歪みゲージ（歪み計）、４２…歪みアンプ（歪み計）、４５…可変抵抗器（抵抗計）、４６…歪みアンプ（抵抗計）、４８…電圧出力アンプ（撓み計）
【図１】
0003991255.tif 000002
【図２】
0003991255.tif 000003
【図３】
0003991255.tif 000004