(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コネクタを実装した基板同士を前記コネクタを接続した状態でコネクタ実装部分の応力を測定する応力測定器であって、
コネクタが固定された第１および第２の基板をそれぞれ支持する第１および第２の支持手段と、
前記第１および第２の支持手段の少なくとも一方を回転可能に支持する回転手段と、
前記第１および第２の支持手段の一方に取り付けられ、前記第１および第２の基板同士が接続する際に前記第１および第２の基板上のコネクタの角度方向の位置ズレに起因する捩じり応力を測定する捩じり歪測定手段と、
を具備することを特徴とする応力測定器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、基板上に実装した部品の接続部における応力を測定する応力測定器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コネクタ等の接続部材を搭載したプリント配線板同士をコネクタ間で電気的に接続する場合、プリント配線板を個々に別部材にネジ止め等により固定すると、プリント配線板やプリント配線板を固定する部材の組み立てずれ等により、接続部材にずれに起因する歪みが発生する。
【０００３】
接続部材に歪みが発生すると、接続部材が搭載しているプリント配線板の実装部分、例えば半田付け部分に応力が発生する。このように実装部分に応力が生じた状態で製品にすると、実装部分にクリープ疲労が発生し、電気的接続が不十分となり、製品不良となる恐れがある。
【０００４】
この実装部分に生じる応力を測定する方法として、プリント配線板同士の角度ずれを測定し、この角度ずれの値を実装部分に生じる応力を代表する値とする方法が従来から採用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この方法においては、角度ずれに接続部材の接合部のガタ等も含まれており、正確な応力の値を表わすことはできない。また、プリント配線板同士を接続した状態では、プリント配線板上に実装した部品等により、プリント配線板間の角度を正確に測定することができない。
【０００６】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、基板に部品を実装した状態で実装部分の応力を正確に測定することができる応力測定器を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を講じた。
本発明は、コネクタを実装した基板同士を前記コネクタを接続した状態でコネクタ実装部分の応力を測定する応力測定器であって、
コネクタが固定された第１および第２の基板をそれぞれ支持する第１および第２の支持手段と、
前記第１および第２の支持手段の少なくとも一方を回転可能に支持する回転手段と、
前記第１および第２の支持手段の一方に取り付けられ、前記第１および第２の基板同士が接続する際に前記第１および第２の基板上のコネクタの角度方向の位置ズレに起因する捩じり応力を測定する捩じり歪測定手段と、
を具備することを特徴とする応力測定器を提供する。
【０００８】
この構成によれば、基板同士が接続した状態における歪みを直接測定することができるので、接続部材の接合部のガタ等を除去した状態で基板上に実装した部品の接続部における応力を正確に測定することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る応力測定器を示す概略構成図である。
装置基台であるベース１６の中央には、回転軸１５が配置されている。ベース１６の周縁部には、回転軸１５の中央を中心として同心円上に３つのガイドボス９が設けられている（図においては２箇所示されている）。
【００１０】
ガイドボス９には、それぞれ穴が空いており、それぞれの穴内にガイドピン８が挿入自在に構成されている。このガイドピン８は、センタリングジグ７に取り付けられている。センタリングジグ７は、ベース１６の主面とほぼ平行になるように配置されており、ガイドボス９と対向する位置にガイドピン８が鉛直方向下向きにして取り付けられている。したがって、センタリングジグ７が昇降することにより、ガイドピン８がガイドボス９内に出し入れ可能になっている。また、センタリングジグ７の中央、すなわちガイドピン８の中心位置には、穴７’が形成されている。
【００１１】
回転軸１５上には、回転テーブル３１が設置されており、回転テーブル３１が回転軸１５を中心に回転可能に構成されている。回転テーブル３１上には、２つのクランプ１４が取り付けられている。このクランプ１４は、回転テーブル３１上の中央部に筐体１３を固定する。この筐体１３は、一方が閉塞し、他方が開口する形状を有しており、閉塞面が回転テーブル３１に面するようにして回転テーブル３１上に設置されている。
【００１２】
筐体１３内には、基板１’が設置されている。また、基板１’の中央には、接続部材であるコネクタ３’が搭載されている。この基板１’上方には、中心合わせジグ１０が配置されている。この中心合わせジグ１０は、上部に上方に向って径が小さくなるテーパ形状を有している。また、中心合わせジグ１０の下面には、コネクタ３’と接続可能であるコネクタ１１がその接続面を下向きにしてクランプ１２により固定されている。
【００１３】
また、ベース１６上であって、回転テーブル３１の周縁部下方には、固定ストッパー３２が取り付けられている。この固定ストッパー３２が回転テーブル３１と接触することにより、回転テーブル３１を固定することができるようになっている。
【００１４】
上記構成を有する測定器を用いて実際に組み立て状態での応力を測定する場合について説明する。
まず、上記基板１’と接続する基板１のセンタリングを行う。図２は、基板１のセンタリングを行う場合を説明するための図である。図２に示すように、回転テーブル３１上には、ホルダー３３が載置されている。また、回転テーブル３１上であって、ホルダー３３の外側には、ホルダー３３を仮固定するためのバネクランプ３６が取り付けられている。ホルダー３３上には、クランプ３４が取り付けられており、このクランプ３４に基板１が固定されている。この基板１上には、基板１’のコネクター３’と接続するコネクター３が搭載されている。
【００１５】
センタリングの手順としては、最初に基板１を回転テーブル３１上のホルダー３３上に載置する。次いで、回転テーブル３１に対してホルダー３３をバネクランプ３６で固定してセンタリングする。次に、基板１をクランプ３４で仮固定する。このとき、クランプ３４の取り付け位置は、基板１を装置中央に配置するように設定する。なお、回転テーブル３１に対して固定ストッパー３２が解除されている。
【００１６】
次いで、中心合わせジグ１０及びセンタリングジグ７を用いてセンタリングを行う。中心合わせジグ１０には、コネクター３の相手と同じ仕様のコネクター１１が、中心合わせジグ１０の中央でクランプ１２により固定されている。コネクター１１を基板１のコネクター３と接続させることにより、中心合わせジグ１０を回転テーブル３１と回転可能に一体化させる。このとき、クランプ３４とホルダー３３の仮固定を緩めておく。
【００１７】
べ一ス１６のガイドボス９にセンタリングジグ７をガイドピン８を介して挿入する。これにより、センタリングジグ７の穴７’に中心合わせジグ１０のテーパ部が嵌合する。その結果、中心合わせジグ１０、基板１、および筐体１３を一体として回転軸１５に対してセンタリングが行われる。回転軸１５に対するセンタリングが行われた後に、クランプ３４で基板１を固定する。また、中心合わせジグ１０及びセンタリングジグ７を取り去る。
【００１８】
次に、図１を用いて、筐体１３をセンタリングする手順をについて説明する。まず、図１に示すように、筐体１３に基板１’が組み込まれている状態を考える。筐体１３を回転テーブル３１上に載置する。このとき、クランプ１４で回転軸１５の中心に固定するため、回転テーブル３１に対しては固定ストッパー３２が解除されている。
【００１９】
また、クランプ１４は、まだ筐体１３を固定していない。クランプ１４の取り付け位置は、筐体１３を装置中心近くに配置するように設定する。また、中心合わせジグ１０には、コネクター３’の相手と同じ仕様のコネクター１１が、中心合わせジグ１０の中央でクランプ１２により固定されている。
【００２０】
このような状態において、コネクター１１を筐体１３内の基板１’のコネクター３’に接続することにより、回転テーブル３１と中心合わせジグ１０を回転可能に一体化する。
【００２１】
べ一ス１６のガイドボス９にセンタリングジグ７をガイドピン８を介して挿入する。これにより、センタリングジグ７の穴７’に中心合わせジグ１０のテーパ部が嵌合する。その結果、中心合わせジグ１０、基板１’、および筐体１３を一体として回転軸１５に対してセンタリングが行われる。回転軸１５に対するセンタリングが行われた後に、クランプ１４で基板１’を固定する。また、中心合わせジグ１０及びセンタリングジグ７を取り去る。
【００２２】
次に、図３を用いて、センタリングが完了した基板１および基板１’を接続し、その接続部分に発生する歪みを測定する場合を説明する。
図３は、基板１および基板１’の接続部分に発生する歪みを測定する場合を説明する図である。基板１を支持したホルダー３３は、基板１を基板１’と対面するように捩じり歪み計２０に取り付けられている。この捩じり歪み計２０は、クランプ１７により把持されており、このクランプ１７は、ユニバーサルジョイント台１８により連結されている。このユニバーサルジョイント台１８は、マグネットスタンドによりベース１６に固定されている。
【００２３】
一方、回転テーブル３１上に固定された筐体１３内には、ブラケット２１が取り付けられている。このブラケット２１には、穴が形成されている。そして、ホルダー３３を下降して基板１のコネクター３と基板１’のコネクター３’を接続する際に、ブラケット２１の穴とホルダー３３に固定された基板１に設けられた穴とをネジ４により固定するように構成されている。
【００２４】
このように、基板１および基板１’をコネクター同士で接続すると、図４に示すように、基板１’がネジ２で固定され、さらに基板１をネジ４で固定すると、コネクター同士の角度方向のマウントズレβとβ’があれば、捩じり力５がコネクターの実装部分である半田付け部分に加わることになる。この捩じり応力が加わったまま製品を使用すると、半田付け部分にクリープ疲労が発生し、製品の不良になる。この状態においては、基板組立状態における捩じり応力を再現したことになる。
【００２５】
上述したように、すでにセンタリングしてあるホルダー３３の裏面には、捩じり歪み計２０が取り付けられている。捩じり歪み計２０は、図５に示すように、下部構造体２０−２と、下部構造体２０−２の上部に回動可能に取り付けられた上部構造体２０−１と、上部構造体２０−１および下部構造体２０−２の間に設けられた歪みゲージ１９とから主に構成されている。
【００２６】
具体的には、下部構造体２０−２は、図６に示すように、下方に鍔部が形成され、上方に小径部が形成されている。また、上部構造体２０−１の中央には、穴部が形成されており、この穴部内に下部構造体２０−２の小径部が挿入されて、両者が相対的に回動可能となっている。また、歪みゲージ１９の一端が上部構造体２０−１に取り付けられ、歪みゲージ１９の他端が下部構造体２０−２に取り付けられている。したがって、図７に示すように、上部構造体２０−１および下部構造体２０−２が相対的に回動することにより、歪みゲージ１９が伸ばされるようになっている。また、ホルダー３３の裏側には、同心軸で取り付けられるボスがあり、図６に示す下部構造体２０−２の鍔部の下方にあるガイドと嵌合するようになっている。
【００２７】
この歪みゲージ１９は、図８に示すように、ブリッジ回路２３、歪みアンプ２４、およびレコーダー２５に電気的に接続されており、測定された捩じり応力を記録できるようになっている。
【００２８】
実際に、コネクターの実装部分における応力を測定する場合、図３に示すように、コネクター３および３’で接続することにより、基板１および基板１’を連結し、基板を固定した状態とする。すなわち、コネクター３を介してコネクター３’に取り付けることにより、ホルダー３３、捩じり歪み計２０、および基板１を一体化する。さらに、回転テーブル３１をストッパー３２で固定する。ここで、基板１を筐体１３側のブラケット２１にネジ４で固定することにより、実際の組立状態における捩じり応力を再現する。
【００２９】
このように捩じり応力が発生すると、基板を介してホルダー３３に回転力が伝わり、捩じり歪み計２０が図７に示すように回転し、歪みゲージ１９を伸ばすこととなる。したがって、この捩じり歪み計２０により、実際の歪み力を測定することができる。このため、半田付け部分のような実装部分における捩じり応力を正確に検出することができる。
【００３０】
また、上記のように基板同士を接続して捩じり応力を加えた状態で冷熱試験槽に入れることにより、耐久性を調べることができる。図９は、基板同士を接続して捩じり応力を加えた状態で冷熱試験槽に装入するためのジグを示す図である。図９においては、冷熱試験用捩じりジグでテスト基板２６および２６’をそれぞれ上ベース２７と下べース２９にネジ３０で取り付け、コネクター同士を接続した状態である。
【００３１】
このように、ベース２９をテーブル３１に取り付け、ベース２７をホルダー３３に取り付け、実際に組立状態の応力値を加えるようにテーブル３１を回してネジ２８を締め、これを冷熱試験槽に投入することにより、捩じり応力による寿命を試験することができる。
【００３２】
上記実施形態においては、コネクターを実装した基板同士の接続における捩じり応力を測定する場合について説明しているが、本発明は、他の接続部材を搭載した基板同士が接続している場合における捩じり応力を測定することもできる。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の歪測定器は、コネクタが固定された第１および第２の基板をそれぞれ支持する第１および第２の支持手段と、第１および第２の支持手段の少なくとも一方を回転可能に支持する回転手段と、第１および第２の支持手段の一方に取り付けられ、第１および第２の基板同士が接続する際に第１および第２の基板上のコネクタの角度方向の位置ズレに起因する捩じり応力を測定する捩じり歪測定手段と、を具備するので、基板に部品を実装した状態でコネクタ実装部分の応力を正確に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る応力測定器を示す概略構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る応力測定器においてセンタリングを行う場合を説明するための図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る応力測定器において基板同士を接続する場合を説明するための図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る応力測定器において基板同士を接続する状態を説明するための図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る応力測定器における捩じり歪み計を説明するための図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る応力測定器における捩じり歪み計の断面図である。
【図７】図６におけるＡ−Ａ断面図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る応力測定器における捩じり歪み計の回路構成図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る応力測定器において歪み応力寿命を調べる場合を説明するための図である。
【符号の説明】
１，１’…基板、３，３’，１１…コネクタ、４，２８，３０…ネジ、
５…捩じり力、７…センタリングジグ、７’…穴、８…ガイドピン、
９…ガイドボス、１０…中心合わせジグ、１２，１４，１７，３４…クランプ、
１３…筐体、１５…回転軸、１６…ベース、１８…ユニバーサルジョイント台、
１９…歪みゲージ、２０…捩じり歪み計、２０−１…上部構造体、
２０−２…下部構造体、２１…ブラケット、２３…ブリッジ回路、
２４…歪みアンプ、２５…レコーダー、２６，２６’…テスト基板、
２７…上ベース、２９…下べース、３１…回転テーブル、
３２…固定ストッパー、３３…ホルダー、３６…バネクランプ。
【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】
0003794134.tif 000008
【図８】
0003794134.tif 000009
【図９】
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