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技術 電気的接続装置及び電気的接続方法

出願人 凸版印刷株式会社
発明者 石黒雅末本匠中島英実
出願日 2006年9月29日 (14年2ヶ月経過) 出願番号 2006-267311
公開日 2008年4月17日 (12年8ヶ月経過) 公開番号 2008-091991
状態 特許登録済
技術分野 圧電、電歪、磁歪装置 弾性表面波素子とその回路網
主要キーワード 二本一組 平面電極間 水晶球 導電体部材 高周波バースト信号 三次元基体 平面状電極 球状表面
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重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2008年4月17日)のものです。
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図面 (6)

課題

球状、もしくは円筒形状の部品電極を配置した電気的な機能部品を容易に保持し、電気的接続ができる電気的接続装置及び電気的接続方法を提供することを目的とする。

解決手段

少なくとも球状、もしくは円筒形状からなる電気的な機能部品を保持する平面電極10及び平面電極20と、電極位置調整機構30と、電極開閉機構40と、電極取り外し機構50と、電極取り外し機構60とを備えた電気的接続装置からなり、球状であってかつ球の中心軸の両端部に電極を配置した電気的な機能部品、もしくは円筒形状であってかつ転がる面上に対向して電極を配置した電気的な機能部品の電気的接続を行う。

概要

背景

近年、球状表面弾性波素子などの球形状の電気的な機能部品が知られている(例えば、特許文献1参照)。

この球状表面弾性波素子は、駆動信号として高周波バースト信号すだれ状電極印加されると、すだれ状電極から表面弾性波(Surface Acoustic Wave)が励起され、表面弾性波が基材表面の円環状領域多重周回する。

ここで、表面弾性波は、基材表面の状態に応じて多重周回する速度が変化する。同様に、表面弾性波は、基材表面への分子の付着等により、円環状領域の周長が表面弾性波の波長整数倍となるとき、共鳴周波数が変化する。

このため、球状表面弾性波素子は、基材表面の円環状領域に付着した分子や、円環状領域に成膜された反応膜環境ガス等との反応を検出する等の用途が提案されている。
国際公開WO01/045255号公報

概要

球状、もしくは円筒形状の部品電極を配置した電気的な機能部品を容易に保持し、電気的接続ができる電気的接続装置及び電気的接続方法を提供することを目的とする。少なくとも球状、もしくは円筒形状からなる電気的な機能部品を保持する平面電極10及び平面電極20と、電極位置調整機構30と、電極開閉機構40と、電極取り外し機構50と、電極取り外し機構60とを備えた電気的接続装置からなり、球状であってかつ球の中心軸の両端部に電極を配置した電気的な機能部品、もしくは円筒形状であってかつ転がる面上に対向して電極を配置した電気的な機能部品の電気的接続を行う。

目的

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、球状、もしくは円筒形状の部品に電極を配置した電気的な機能部品を容易に保持し、電気的接続ができる電気的接続装置及び電気的接続方法を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
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請求項1

少なくとも球状、もしくは円筒形状からなる電気的な機能部品を保持する平面電極(10)及び平面電極(20)と、電極位置調整機構(30)と、電極開閉機構(40)と、電極取り外し機構(50)と、電極取り外し機構(60)とを備えていることを特徴とする電気的接続装置

請求項2

前記平面電極(10)は透明な平面状電極からなることを特徴とする請求項1に記載の電気的接続装置。

請求項3

前記平面電極(20)は水平(前後左右)方向に可動できるようになっていることを特徴とする請求項1または2に記載の電気的接続装置。

請求項4

前記平面電極(10)もしくは前記平面電極(20)のいずれか一方の平面電極が垂直(上下)方向に可動できるようになっていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の電気的接続装置。

請求項5

前記平面電極(10)もしくは前記平面電極(20)のいずれか一方の平面電極が脱着可能になっていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の電気的接続装置。

請求項6

請求項1乃至5のいずれか一項に記載の電気的な機能部品を保持する電気的接続装置を用いて、球状であってかつ球の中心軸の両端部に電極を配置した電気的な機能部品、もしくは円筒形状であってかつ転がる面上に対向して電極を配置した電気的な機能部品の電気的接続を行うことを特徴とする電気的な機能部品の電気的接続方法

技術分野

0001

本発明は、球状もしくは円筒形状の電気的な機能部品を保持し、電気的接続を行うことができる電気的接続装置及び電気的接続方法に関する。

背景技術

0002

近年、球状表面弾性波素子などの球形状の電気的な機能部品が知られている(例えば、特許文献1参照)。

0003

この球状表面弾性波素子は、駆動信号として高周波バースト信号すだれ状電極印加されると、すだれ状電極から表面弾性波(Surface Acoustic Wave)が励起され、表面弾性波が基材表面の円環状領域多重周回する。

0004

ここで、表面弾性波は、基材表面の状態に応じて多重周回する速度が変化する。同様に、表面弾性波は、基材表面への分子の付着等により、円環状領域の周長が表面弾性波の波長整数倍となるとき、共鳴周波数が変化する。

0005

このため、球状表面弾性波素子は、基材表面の円環状領域に付着した分子や、円環状領域に成膜された反応膜環境ガス等との反応を検出する等の用途が提案されている。
国際公開WO01/045255号公報

発明が解決しようとする課題

0006

ところで、球状表面弾性波素子の基材表面上に多重周回する表面弾性波振動を発生させるために、駆動系回路から該素子のすだれ状電極に高周波バースト信号を印加するが、高周波バースト信号が印加されていないタイミングでは、該すだれ状電極には多重周回する表面弾性波振動が微弱ながらも電気信号として発生している。そして、該基材表面の状態や、該基材表面への分子の付着等により、表面弾性波振動が変化するので、これに応じて電気信号も変化する。
よって、高周波バースト信号が印加されていない時に、該すだれ状電極から微弱な電気信号を取り出し、増幅信号処理を行うことによって、球状表面弾性波素子の基材表面状態を推測することが可能となる。そして、この結果と周囲状況との関係が予め分かっていれば、各種センサとしての応用分野が期待される。

0007

しかしながら該球状表面弾性波素子は形状が球体であるため電気的接続および保持が容易ではない。特に、直径1mmの球状表面弾性波素子は小さいため該球状表面弾性波素子を保持しつつ電気的接続を実現することが容易ではない。たとえば、相対する二本一組の先端を凹面もしくはクラウン形状コンタクトプローブで挟む方法が考えられるが、直径1mmの球を掴み電極の位置を認識した上でコンタクトプローブに挟み込むのは大変困難である。

0008

なぜならば、まず直径1mmの小さな該球状表面弾性波素子を該コンタクトプローブ上に載せることが容易ではないからである。該球状表面弾性波素子をピンセットで掴んだ場合、相手が球体であるためわずかな不注意で弾け飛んでしまうことがあるので、現実的にはバキューム・ピンセットでハンドリングすることになるが、これでも該コンタクトプローブ上にうまく載せるのは難しい。

0009

さらに、仮に該球状表面弾性波素子を該コンタクトプローブ上に載せることが出来たとしても、該球状表面弾性波素子の電極部と該コンタクトプローブ電極部を電気的接続が出来るように正しく位置を合わせなければならない。
直径1mmの球状表面弾性波素子の電極を肉眼で認識するのは困難であるので、実体顕微鏡等の画像拡大手段をもって認識した上で、バキューム・ピンセットを使ってコンタクトプローブ上で球状表面弾性波素子の位置合わせをすることとなるが、現実的には大変難しい作業であった。

0010

また、該球状表面弾性波素子を前記コンタクトプローブで挟むのではなく、平面状の2枚一組の電極間に該球状表面弾性波素子を挟み込み、該球状表面弾性波素子の保持及び電気的接続を得る方法もある。

0011

上記方法であれば、該球状表面弾性波素子を該平面状電極上に載せるのは容易である。しかしながら、該球状表面弾性波素子が該平面状電極間に隠れてしまい、該球状表面弾性波素子の電極部と該コンタクトプローブ電極部を電気的接続が出来るように球状表面弾性波素子の電極を認識して正しく位置を合わせることができない。

0012

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、球状、もしくは円筒形状の部品に電極を配置した電気的な機能部品を容易に保持し、電気的接続ができる電気的接続装置及び電気的接続方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0013

本発明に於いて上記問題を解決するために、まず請求項1においては、少なくとも球状もしくは円筒形状の電気的な機能部品を保持する平面電極10及び平面電極20と、電極位置調整機構30と、電極開閉機構40と、電極取り外し機構50と、電極取り外し機構60とを備えていることを特徴とする電気的接続装置としたものである。

0014

また、請求項2においては、前記平面電極10は透明な平面状電極からなることを特徴とする請求項1に記載の電気的接続装置としたものである。

0015

また、請求項3においては、前記平面電極20は水平(前後左右)方向に可動できるようになっていることを特徴とする請求項1または2に記載の電気的接続装置としたものである。

0016

また、請求項4においては、前記平面電極10もしくは前記平面電極20のいずれか一方の平面電極が垂直(上下)方向に可動できるようになっていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の電気的接続装置としたものである。

0017

また、請求項5においては、前記平面電極10もしくは前記平面電極20のいずれか一方の平面電極が脱着可能になっていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の電気的接続装置としたものである。

0018

さらにまた、請求項6においては、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の電気的接続装置を用いて、球状であってかつ球の中心軸の両端部に電極を配置した電気的な機能部品、もしくは円筒形状であってかつ転がる面上に対向して電極を配置した電気的な機能部品の電気的接続を行うことを特徴とする電気的接続方法としたものである。

発明の効果

0019

本発明によれば、球状、もしくは円筒形状の部品に電極を配置した電気的な機能部品の電極位置合わせを行って容易に保持することができ、確実に電気的接続を行うことが可能
となる。

発明を実施するための最良の形態

0020

以下、本発明の実施形態につき図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の請求項1乃至5のいずれか一項に係る電気的接続装置の構成を示す模式構成図である。

0021

本発明の電気的接続装置100は、平面電極10と、平面電極20と、電極位置調整機構30と、電極開閉機構40と、電極取り外し機構50と、電極取り外し機構60とで構成されている。

0022

平面電極10は透明なガラスプラスチック等の平面状支持体の球状、もしくは円筒形状からなる電気的な機能部品に接する面に透明導電層を形成した平面状電極からなり、電極開閉機構40および電極取り外し機構50を備え、配線により電気的に接続されている。

0023

平面電極20はガラス、プラスチック等の平面状支持体に透明導電層を形成した平面状電極、もしくは金属等の導電体部材を平面状に加工した平面電極からなり、電極取り外し機構60を備え、配線により電気的に接続されているが、平面電極10とは電気的に絶縁されている。

0024

平面電極10と平面電極20に形成された透明導電層は、インジウム、錫、亜鉛チタンニオブセリウムアンチモン等の酸化物、および2種類以上の元素からなる複合酸化物が好適である。また、銀および銀合金を透明酸化物で狭支した多層膜使用可能である。形成方法としては、ドライ法として真空蒸着法イオンプレーティング法プラズマ活性化蒸着法、スパッタリング法CVD法などがあり、Wet法としてゾルゲル導電性を有する粒子を分散させ塗液塗布乾燥する方法などがある。
平面電極20の電極は、十分な導電性があれば、必ずしも透明導電層である必要はない。

0025

平面電極10と平面電極20は、球状もしくは円筒形状の電気的な機能部品を保持・固定するに十分な大きさを有する平面形状であればよいが、電極周囲土手形状のふちなどの球状もしくは円筒形状の電気的な機能部品が脱落するのを防止する機構を設けても良い。

0026

電極位置調整機構30は平面電極10を3次元(XYZ各軸)で自由に位置を調整させることのできる位置調整機構である。

0027

電極開閉機構40は平面電極10を上方または左右に移動することにより、平面電極10と平面電極20とによって保持されている球状もしくは円筒形状の電気的な機能部品を取り外しできるようにしたものである。

0028

電極取り外し機構50は平面電極10を取り外すことによって平面電極10と平面電極20とによって保持されている球状もしくは円筒形状の電気的な機能部品を取り外しできるようにしたものである。

0029

電極取り外し機構60は平面電極20を取り外すことによって平面電極10と平面電極20とによって保持されている球状もしくは円筒形状の電気的な機能部品を取り外しできるようにしたものである。

0030

以下、本発明の電気的接続装置100を用いて、球状もしくは円筒形状に電極を配置し
た電気的な機能部品の電気的接続方法について説明する。

0031

図2は、電気的接続装置100を用いた電気的接続方法に使用する電気的な機能部品の一例であって、球状であってかつ球の中心軸の両端部に電極を配置した球状表面波素子70の模式図である。

0032

球状表面弾性波素子70は、伝搬面71を有する球状部材72およびすだれ状電極73、接点パッド74、接点パッド75を備えている。伝搬面71は、連続した曲面からなる円環状の表面を有し、この円環状の表面の少なくとも一部に、すだれ状電極73により励起される互いに逆方向に伝搬する表面弾性波SAW1、SAW2を周回させるための周回経路を備えている。球状部材72は、一旦励起された表面弾性波が多重周回可能な伝搬面71を有する三次元基体である。

0033

球状表面弾性波素子70を用いた電気的接続方法の事例について説明する。
図3は、本発明の電気的接続装置100を用いて球状表面弾性波素子70を保持し、電気的接続を行っている状態を示す模式構成図である。
まず、平面電極10を電極開閉機構40によってはね上げておき、球状表面弾性波素子70をバキューム・ピンセット等を用いて、平面電極20上のできれば中央部に近い任意の場所に置き、電極開閉機構40によって平面電極10を閉じ、電極位置調整機構30を用いて平面電極10を上下方向に位置を調整し、球状表面弾性波素子70を平面電極10と平面電極20とで平行に挟み保持する。

0034

次に、球状表面弾性波素子70を平面電極10と平面電極20で保持した状態で、電極位置調整機構30を用いて球状表面弾性波素子70上の接点パッド74及び75がそれぞれ平面電極10または20と接触するように調整する。

0035

この動作を図4および図5を用いて詳しく説明する。
まず、球状表面弾性波素子70を平面電極10と平面電極20とで平行に挟んだ直後の状態を図4に示す。。
この状態では、球状表面弾性波素子70上の接点パッド74及び75は平面電極10と平面電極20とは電気的接続は行われていない。
ここで、電極位置調整機構30を用いて平面電極10を前後左右に動かすと、平面電極10と平面電極20とに挟まれた球状表面弾性波素子70は摩擦で平面電極10を動かした方向に回転する。

0036

ここで、平面電極10は透明であるので、平面電極10と平面電極20とに挟まれた球状表面弾性波素子70の接点パッド74及び75の位置を視覚的に確認することができる。
したがって、電極位置調整機構30を用いて平面電極10を前後左右に動かしながら、摩擦で球状表面弾性波素子70を転がし、接点パッド74及び75の位置を調整し位置合わせすることにより、平面電極10と平面電極20との電気的接続状態を得ることができる。
図5は、平面電極10と平面電極20と球状表面弾性波素子70の接点パッド74及び75との電気的接続状態が得られた状態示す説明図である。

0037

電極取り外し機構50は、平面電極10を取り外すことによって平面電極10と平面電極20によって保持されていた球状表面弾性波素子70の配置および取り外しを可能とし、また平面電極10を容易に洗浄および交換することが可能となる。

0038

電極取り外し機構60は平面電極20を取り外すことによって平面電極10と平面電極
20によって保持されていた球状表面弾性波素子70の配置および取り外しを可能とし、また平面電極20を容易に洗浄および交換することが可能となる。

0039

以下に、本発明の具体的実施例について説明する。

0040

本実施例では、球状の電気的な機能部品としては、直径1mmの水晶球表面弾性波素子70を使用した。中心軸の両端部の丁度北極南極に相当する部分に接点パッド74及び75が形成されている。
まず、ガラス基材上にITO膜を蒸着して透明導電層を形成した平面電極10を作製した。さらに、真鍮材にニッケルメッキ加工を行った電極からなる平面電極20を作製した。平面電極10は電極開閉機構40によって、一辺ヒンジ機構にしてあり、はね上げることができる。

0041

次に、平面電極20及び平面電極30の洗浄を行った。このとき、電極取り外し機構50及び電極取り外し機構60により平面電極10および平面電極20を簡単に装置より取り外すことができるため、容易に洗浄を行うことができた。

0042

次に、電極開閉機構40を動作させて平面電極10をはね上げておき、球状表面弾性波素子70をバキューム・ピンセットを用いて平面電極20上の中心付近に載置した。
さらに、電極開閉機構40にて平面電極10を閉じ、電極位置調整機構30を用いて平面電極10を上下方向に位置を調整し、球状表面弾性波素子70を平面電極10と平面電極20とで平行に挟み保持した。

0043

ここで、本実施例で使用した球状表面弾性波素子70は、直径が1mmであるため北極および南極に相当する部分に形成された接点パッド74及び75は肉眼での観察が困難であるので、透明な平面電極20越しに実体顕微鏡を配置して拡大、観察した。
この状態で、電極位置調整機構30を用いて平面電極10を前後左右に動かしながら、摩擦で球状表面弾性波素子70を転がし、接点パッド74及び75の位置を調整して平面電極10と平面電極20を球状表面弾性波素子70の接点パッド74及び75にそれぞれ接触させ、駆動計測装置と接続し動作させたところ良好な動作結果を得ることができた。

図面の簡単な説明

0044

本発明の電気的接続装置の一実施例を示す模式構成図である。
球状の電気的な機能部品の一例を示す説明図である。
本発明の電気的接続装置の平面電極間に球状表面弾性波素子70を保持した状態を示す模式構成図である。
球状表面弾性波素子70の接点パッド74及び75と平面電極10及び20との位置合わせができていない状態で平面電極10及び20間に保持されている状態を示す説明図である。
球状表面弾性波素子70の接点パッド74及び75と平面電極10及び20との位置合わせができた状態で平面電極10及び20間に保持されている状態を示す説明図である。

符号の説明

0045

10、20……平面電極
30……電極位置調整機構
40……電極開閉機構
50、60……電極取り外し機構
70……球状表面弾性波素子
71……伝搬面
72……球状部材
73……すだれ状電極
74、75……接点パッド
100……電気的接続装置

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