(57)【要約】【課題】基板表面上の被測定ワークに近接して配置される突起部の狭い隙間でも、シェア強度を測定可能なシェア強度測定方法、シェアツール、シェア強度測定装置を提供する。【解決手段】シェア強度測定方法は、シェアツール１５が、ツールホルダー２７に取付けられる根元軸部２１と、根元軸部２１から垂直方向に延伸された先端軸部２６を備え、先端軸部２６には、垂直方向に対して傾斜する斜面部２３を備えており、被測定ワーク１１の基板１３に接合部材１２を介して接合された面とは反対側の面の稜線２４に、斜面部２３を当接させた状態で、シェアツール１５によって被測定ワーク１１に対して基板１３に向かう略垂直方向の荷重をかけ、基板１３と被測定ワーク１１との接合部のシェア強度を測定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に接合部材を介して接合された被測定ワークに、シェアツールによって前記基板に対して平行な荷重をかけ、前記基板と前記被測定ワークとの接合部のシェア強度を測定するシェア強度測定方法であって、
前記シェアツールは、根元軸部と、先端軸部とを備え、
前記先端軸部には、前記根元軸部から前記先端軸部に向かう方向に対して傾斜する斜面部を備えており、
前記根元軸部から前記先端軸部に向かう方向を前記基板に対して略垂直に配置するとともに、前記被測定ワークの前記基板に前記接合部材を介して接合された面とは反対側の面の稜線に、前記斜面部を当接させた状態で、前記シェアツールによって前記被測定ワークに対して前記基板に向かう略垂直方向の荷重をかけ、前記基板と前記被測定ワークとの接合部のシェア強度を測定する、
ことを特徴とするシェア強度測定方法。
【請求項２】
請求項１に記載のシェア強度測定方法であって、
前記斜面部と前記稜線との当接位置から前記シェアツールの前記先端軸部の先端部までの垂直方向の距離が、前記当接位置から前記基板までの垂直方向の距離よりも短い、
ことを特徴とするシェア強度測定方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のシェア強度測定方法であって、
前記先端軸部には、前記斜面部と、前記斜面部に対し反対側の背面に前記傾斜部の逆方向に傾斜する第２斜面部と、が設けられている
ことを特徴とするシェア強度測定方法。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載のシェア強度測定方法であって、
前記先端軸部は、前記根元軸部から前記先端軸部に向かう方向と直交する平面で切断した面の形状が多角形の角錐形で構成されている、
ことを特徴とするシェア強度測定方法。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載のシェア強度測定方法であって、
前記先端軸部は、前記根元軸側に底面を有する円錐形で構成されている、
ことを特徴とするシェア強度測定方法。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のシェア強度測定方法であって、
前記斜面部が、前記根元軸部側から前記先端軸部の先端部に向かう曲面を備え、その曲面は、凸形状および凹形状のうちのどちらか一方を備えている、
ことを特徴とするシェア強度測定方法。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のシェア強度測定方法であって、
前記先端軸部の先端部が、前記斜面部の前記根元軸部から前記先端軸部に向かう方向と直交する平面に対する傾斜角度よりも鈍角となる部分を備え、前記鈍角となる部分は平面および曲面のうちの少なくとも一方を備えている、
ことを特徴とするシェア強度測定方法。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のシェア強度測定方法であって、
前記斜面部によって、前記被測定ワークに前記基板の表面に対して平行な荷重をさらに加える、
ことを特徴とするシェア強度測定方法。
【請求項９】
基板に接合部材を介して接合された被測定ワークのシェア強度を測定するためのシェアツールであって、
前記シェアツールは、根元軸部と、先端軸部とを備え、
前記先端軸部には、前記根元軸部から前記先端軸部に向かう方向に対して傾斜するとともに、前記被測定ワークに当接される斜面部を備えている、
ことを特徴とするシェアツール。
【請求項１０】
請求項９に記載のシェアツールを用いたシェア強度測定装置であって、
前記シェアツールに荷重を加える駆動部と、
前記駆動部の駆動を制御する制御部と、
前記シェアツールが前記被測定ワークの前記稜線から受ける前記基板に対して垂直方向の反力を測定する検出部と、
前記基板と前記被測定ワークとの接合部が破壊されたときの前記反力に基づいてシェア強度を算出する演算処理部と、を有する、
ことを特徴とするシェア強度測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シェア強度測定方法、シェアツールおよびこのシェアツールを用いたシェア強度測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基板に接合部材を介在させて接合された半導体チップなどの被測定ワークの接合部のシェア強度の測定は、シェアツールによって基板に対して平行な荷重を被測定ワークに加えて、接合部の破壊時の強度を測定する方法が一般的である。特許文献１には、基板に接合された半導体チップ等の被測定ワークの側面にシェアツールを当接させ、基板表面に対して平行な荷重を被測定ワークの側面に加え、接合部のシェア強度を測定するシェア強度測定方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１３０８１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載のシェア強度測定方法では、基板表面上の被測定ワークに近接して他の電子部品などのワークが配置されている場合や、被測定ワークに近接して基板から厚み方向の突起部が設けられているような場合には、これら他のワークや突起部と被測定ワークの隙間が狭くなってしまう可能性がある。そのため、かかる隙間にシェアツールを挿入できないことがあり、このような場合には、シェア強度が測定できないというような課題がある。また、たとえシェアツールが挿入できたとしても、シェアツールが細く（薄く）なり、シェア強度よりもシェアツールの強度の方が低くなってしまうこともある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］本適用例に係るシェア強度測定方法は、基板に接合部材を介して接合された被測定ワークに、シェアツールによって前記基板に対して平行な荷重をかけ、前記基板と前記被測定ワークとの接合部のシェア強度を測定するシェア強度測定方法であって、前記シェアツールは、根元軸部と、先端軸部とを備え、前記先端軸部には、前記根元軸部から前記先端軸部に向かう方向に対して傾斜する斜面部を備えており、前記根元軸部から前記先端軸部に向かう方向を前記基板に対して略垂直に配置するとともに、前記被測定ワークの前記基板に前記接合部材を介して接合された面とは反対側の面の稜線に、前記斜面部を当接させた状態で、前記シェアツールによって前記被測定ワークに対して前記基板に向かう略垂直方向の荷重をかけ、前記基板と前記被測定ワークとの接合部のシェア強度を測定する、ことを特徴とする。
【０００７】
ここで、シェア強度としては、被測定ワークと接合部材との剥離強度、基板と接合部材との剥離強度、および接合部材のせん断強度が含まれる。
【０００８】
本適用例によるシェア強度測定方法によれば、被測定ワークの稜線にシェアツールの斜面部を押し当てて垂直方向に荷重をかけることで、斜面部の斜面効果によって被測定ワークに基板に平行な荷重を加えることができ、基板と被測定ワークとの接合部のシェア強度を測定できる。
【０００９】
また、シェアツールの先端軸部に斜面部を設けることによって、斜面部と被測定ワークの稜線との当接部および先端部側が、先端軸部の根元部側よりも細く（薄く）なっている。このことから、被測定ワークに近接した電子部品などの他のワークまたは基板から突設された突起部が配置されている場合に、被測定ワークにシェアツールの基板に対して垂直な平面によって、基板に平行な荷重をかける特許文献１の測定方法に比べ、他のワークまたは突起部と被測定ワークとの隙間が小さくても、この隙間にシェアツールの先端軸部を挿入することができる。
【００１０】
また、シェアツールの根元軸部と、先端軸部の根元軸部側の太さは、被測定ワークにせん断力を加える位置の太さよりも太くすることが可能であることから、シェアツールは、シェア強度に対して十分な強度を確保できる。
【００１１】
［適用例２］上記適用例に係るシェア強度測定方法において、前記斜面部と前記稜線との当接位置から前記シェアツールの前記先端軸部の先端部までの垂直方向の距離が、前記当接位置から前記基板までの垂直方向の距離よりも短い、ことが好ましい。
【００１２】
このようにすれば、シェアツールの先端部が基板に達する前に、シェア強度を確実に測定できる。
【００１３】
［適用例３］上記適用例に係るシェア強度測定方法において、前記先端軸部には、前記斜面部と、前記斜面部に対し反対側の背面に前記傾斜部の逆方向に傾斜する第２斜面部と、が設けられている、ことが好ましい。
【００１４】
本適用例のシェアツールの先端軸部の形状は、斜面部の背面側に第２斜面部を設けることで、略くさび形状となる。先端軸部をこのような形状にすれば、シェア強度を測定する位置（被測定ワークとの当接位置）の先端軸部の厚さを、特許文献１のような、被測定ワークにシェアツールの基板に対して垂直な平面によって、基板に平行な荷重をかける測定方法のシェアツールの厚さよりも、小さくできる。このことから、他のワークまたは突起部と被測定ワークとの隙間が小さくても、この隙間にシェアツールの先端軸部を挿入し、シェア強度を測定できる。さらに、先端軸部を略くさび形状にすることで、シェアツールの強度を高めることができる。なお、第２斜面部は、先端軸部の先端部に達する範囲に形成しても、先端部まで達しない範囲に形成してもよい。
【００１５】
［適用例４］上記適用例に係るシェア強度測定方法において、前記先端軸部は、前記根元軸部から前記先端軸部に向かう方向と直交する平面で切断した面の形状が多角形の角錐形で構成されている、ことが好ましい。
【００１６】
シェアツールを三角錐、四角錐などの多角錐体で形成することで、被測定ワークの稜線に当接可能な斜面部を複数備えることになるため、稜線に当接させる斜面部を順次切り替えていくことで、シェアツールの寿命を伸ばすことができる。
【００１７】
［適用例５］上記適用例に係るシェア強度測定方法において、前記先端軸部が前記根元軸部側に底面を有する円錐形で構成されている、ことが好ましい。
【００１８】
シェアツールの先端軸部を円錐形にすることで、被測定ワークの稜線に当接可能な斜面部（実際には点接触となる）を周方向で任意の位置に設定することが可能となり、シェアツールの寿命を伸ばすことができる。また、被測定ワークの稜線が直線ではない凹凸を有する形状のものにも対応しやすくなる。
【００１９】
［適用例６］上記適用例に係るシェア強度測定方法において、前記斜面部が、前記根元軸部側から前記先端軸部の先端部側に向かう曲面を備え、その曲面は、凸形状および凹形状のうちのどちらか一方を備えている、ことが好ましい。
【００２０】
斜面部が備える曲面は、凸形状の曲面としても、凹形状の曲面としてもよい。このように、斜面部に曲面を備えることで、被測定ワークの形状が、直方体のような定形形状ではない場合にも適用範囲を広げることが可能となる。
【００２１】
［適用例７］上記適用例に係るシェア強度測定方法において、前記先端軸部の先端部が、前記斜面部の前記根元軸部から前記先端軸部に向かう方向と直交する平面に対する傾斜角度よりも鈍角となる部分を備え、前記鈍角となる部分は平面および曲面のうちの少なくとも一方を備えている、ことが好ましい。
【００２２】
斜面部の傾斜角度よりも鈍角となる面としては、たとえば、先端を半球状に丸めた形状や、先端軸部を側面方向から視認したときに台形となるような形状などを指す。このようにすることで、斜面部の傾斜角度が同じ場合に、シェアツールの先端が鋭角のままの形状よりも、斜面部と稜線との当接位置からシェアツールの先端部までの垂直方向距離と、当接位置から基板までの垂直方向の距離との差を大きくとることができる。また、シェアツールの先端部の強度を増すことができる。
【００２３】
［適用例８］上記適用例に係るシェア強度測定方法において、前記斜面部によって、前記被測定ワークに前記基板の表面に対して平行な荷重をさらに加える、ことが好ましい。
【００２４】
たとえば、シェアツールによって垂直方向に荷重をかけた状態において、垂直方向に加えた荷重の水平方向への分力がシェア強度の抗力に対して不十分な場合に、さらに水平方向（基板に対して平行方向）の荷重を加えることで、接合部のせん断力の抗力が大きい場合でもシェア強度の測定範囲を広くすることが可能となる。また、シェアツールの斜面部で被測定ワークに、基板に平行な荷重を加えるために、他のワークまたは突起部と被測定ワークとの隙間が小さくても、この隙間にシェアツールを挿入することができる。
【００２５】
［適用例９］本適用例に係るシェアツールは、基板に接合部材を介して接合された被測定ワークのシェア強度を測定するためのシェアツールであって、前記シェアツールは、根元軸部と、先端軸部とを備え、前記先端軸部には、前記根元軸部から前記先端軸部に向かう方向に対して傾斜するとともに、前記被測定ワークに当接される斜面部を備えている、ことを特徴とする。
【００２６】
本適用例によるシェアツールによれば、例えば、被測定ワークの稜線にシェアツールの斜面部を押し当てて垂直方向に荷重をかけることで、斜面部の斜面効果によって被測定ワークに基板に対して平行な荷重を加えることができ、基板と被測定ワークとの接合部のシェア強度を測定することができる。また、シェアツールの先端軸部に斜面部を設けることによって、例えば、斜面部と被測定ワークの稜線との当接部および先端部側が、先端軸部の根元部側よりも細く（薄く）なっている。このことから、被測定ワークに近接した電子部品などの他のワークまたは基板から突設された突起部が配置されている場合に、被測定ワークにシェアツールの基板に対して垂直な平面によって、基板に対して平行な荷重をかける特許文献１の測定方法に比べ、他のワークまたは突起部と被測定ワークとの隙間が小さくても、この隙間にシェアツールの先端軸部を挿入することができる。さらに、シェアツールの根元軸部と、先端軸部の根元軸部側の太さは、被測定ワークにせん断力を加える位置の太さよりも太くすることが可能であることから、シェアツールは、シェア強度に対して十分な強度を確保できる。
【００２７】
［適用例１０］本適用例に係るシェア強度測定装置は、上記適用例に係るシェアツールを用いたシェア強度測定装置であって、前記シェアツールに荷重を加える駆動部と、前記駆動部の駆動を制御する制御部と、前記シェアツールが前記被測定ワークの前記稜線から受ける前記基板に対して垂直方向の反力を測定する検出部と、前記基板と前記被測定ワークとの接合部が破壊されたときの前記反力に基づいてシェア強度を算出する演算処理部と、を有する、ことを特徴とする。
【００２８】
本適用例によるシェア強度測定装置によれば、シェアツールの先端側に斜面部を設けることで先端部側を細く（薄く）しているため、この被測定ワークに近接する他のワークなどが配置されている場合や、被測定ワークに近接する基板からの突起部が突設されているような場合にでも、他のワークまたは突起部と被測定ワークとの隙間にシェアツールを挿入し、シェア強度を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るシェア強度測定装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るシェア強度測定方法を説明する図である。
【図３】第１実施例に係るシェアツールを示す図であり、（Ａ）は側面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の矢印方向から視認した底面図である。
【図４】第２実施例に係るシェアツールを示す図であり、（Ａ）は側面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の変形例を示す側面図である。
【図５】第３実施例に係るシェアツールを示す図であり、（Ａ）は側面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の矢印方向から視認した底面図である。
【図６】第４実施例に係るシェアツールを示す側面図である。
【図７】第５実施例に係るシェアツールを示す図であり、（Ａ）は凸形状の曲面を有する場合の側面図であり、（Ｂ）は凹形状の曲面を有する場合の側面図である。
【図８】第６実施例に係るシェアツールの先端軸部を示す図であり、（Ａ）は先端部が平面の場合の側面図であり、（Ｂ）は先端部が曲面を有する場合を示す側面図の一部である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００３１】
（第１の実施の形態：シェア強度測定装置）
まず、本発明のシェア強度測定装置の構成について説明する。
図１は、本実施の形態に係るシェア強度測定装置１０の概略構成を示す図である。図１に示すように、シェア強度測定装置１０は、表面に被測定ワーク１１が接合部材１２を介して固定された基板１３を所定の位置に保持するテーブル１４を備える。さらに、シェア強度測定装置１０は、シェアツール１５によって基板１３の表面に対して垂直方向に荷重をかける駆動部１６と、シェアツール１５が被測定ワーク１１から受ける基板１３に対して垂直方向の反力を測定する検出部１７と、この反力に基づき基板１３（基板表面１３Ａ）に対して平行な力を算出する演算処理部１８と、演算結果を必要なデータ情報に変換して表示するインターフェース部１９と、を有する。
【００３２】
本実施の形態のシェア強度測定装置１０は、接合部材１２によって基板１３に固定された被測定ワーク１１の接合部のシェア強度（被測定ワーク１１と接合部材１２との剥離強度、基板１３と接合部材１２との剥離強度、および接合部材１２のせん断強度を含む）を測定する装置である。つまり、シェア強度測定装置１０は、シェアツール１５によって被測定ワークに１１に基板１３の表面１３Ａに対して平行な荷重を加えたときに、被測定ワーク１１と基板１３との接合部が破壊されたときのシェア強度を測定するものである。
【００３３】
被測定ワーク１１は、たとえば、半導体チップ、水晶振動片等の圧電効果により振動する振動片、及びＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）等の静電気により振動する振動片などの基板１３に接合される部材である。図１に示す被測定ワーク１１は、扁平な直方体の場合を例示している。接合部材１２は、接着剤（導電性接着剤または絶縁性接着剤等の樹脂を主成分とした接合材）、はんだ等の金属接合材、金属バンプ等の金属接合材（はんだバンプ、金バンプ等）、またはそれら接合材を複数使用している構成などであって特に限定されない。また、基板１３は、図１では回路基板のような平板な板部材を例示しているが、たとえば、被測定ワーク１１を内側底部に収容可能な側壁を備えたセラミックパッケージなどにも適用できる。
【００３４】
図１に示す例では、基板１３の表面１３Ａのうち、被測定ワーク１１の近接位置には突起部２０が設けられている。また、図１に示したシェアツール１５は、被測定ワーク１１と突起部２０との間の距離が、シェアツール１５の根元軸部２１の太さよりも小さく、被測定ワーク１１と突起部２０との間にはシェアツール１５の根元軸部２１を挿入させることはできないような関係にある。なお、本実施の形態のシェア強度測定装置１０は、突起部２０以外に基板１３に接合された電子部品など他のワークが配置される場合や、突起部２０が側壁を備えたセラミックパッケージなどの側壁であっても、上述の被測定ワーク１１と突起部２０と同様な位置関係にある場合などに好適である。
【００３５】
シェアツール１５は、超鋼合金などの高硬度材料で形成された柱状部材であって、不図示のツールホルダーに取付けられる根元軸部２１と、根元軸部２１から基板１３方向に延伸された先端軸部２６を備えている。先端軸部２６には、根元軸部２１側から先端軸部２６の先端部２２にかけて、被測定ワーク１１と突起部２０との間の幅が徐々に細く（薄く）なるように傾斜した斜面部２３が形成されている。先端軸部２６は、傾斜角度θで平面カットされたような形状をしている。図１では、斜面部２３は、被測定ワーク１１の基板１３と接合する面とは反対側の面の稜線（角部）２４に当接されている。この状態において、斜面部２３と稜線２４との当接位置からシェアツール１５の先端部２２までの垂直方向の距離Ｈ１は、この当接位置から基板１３までの垂直方向の距離Ｈ２よりも短くなるように設定されている。なお、先端軸部２６の斜面部２３とは反対側の背面部２５は、シェアツール１５が垂直方向に移動しても突起部２０に接触しない。ただし、シェアツール１５は、突起部２０に側圧がかからない範囲で接触してもよい。
【００３６】
駆動部１６は、不図示の駆動手段と、この駆動部１６（駆動手段）の駆動を制御する不図示の制御部を備える。駆動部１６は、制御部によって、シェアツール１５が被測定ワーク１１にかける垂直方向の荷重を制御する。シェアツール１５に荷重をかける手段としては、モーターや、エアーシリンダーまたは油圧シリンダーなどを用いて、空気圧や油圧を制御するものとすることが可能である。また、安全性を確保するためにブレーキシステムを設けることが好ましい。
【００３７】
検出部１７は、シェアツール１５が被測定ワーク１１から受ける垂直方向の反力を測定するものであって、ばね定数が既知のばねを用いたもの、荷重センサーなどや、駆動部１６がエアーシリンダーや油圧シリンダーを用いる場合には、圧力センサーなどを用いる。
【００３８】
演算処理部１８では、検出部１７によって検出した垂直方向の反力に基づき水平方向への力を算出し、その情報をインターフェース部１９に送出する。インターフェース部１９では、この情報を管理情報に変換して、ディスプレイなどに表示すると共に、管理情報を記憶する。
【００３９】
（シェア強度測定方法）
続いて、シェア強度測定装置１０を用いたシェア強度測定方法について、図１および図２を参照しながら説明する。
【００４０】
図２は、第１の実施の形態に係るシェア強度測定方法を説明する図である。まず、不図示のツールホルダーにシェアツール１５を取付け、駆動部１６によってシェアツール１５を基板１３に向かって垂直方向（下方）に移動させ、斜面部２３を被測定ワーク１１の稜線２４に当接させる。斜面部２３と稜線２４とは、ほぼ線接触となる。この状態から、駆動部１６を駆動し、シェアツール１５によって被測定ワーク１１に垂直方向の荷重をかけると、斜面部２３の斜面効果によって被測定ワーク１１には、基板１３に対して平行な力Ｗｈが働き、この力Ｗｈが被測定ワーク１１と基板１３との接合部の限界強度に達すると、接合部が破壊される。そして、接合部が破壊された瞬間を検出し、シェアツール１５にかかる垂直方向の力（反力）を検出部１７で検出する。なお、図２において、点線で示す力が、斜面部２３が受ける反力である。
【００４１】
検出部１７で測定した反力は、演算処理部１８で、以下に説明する数式を用いて水平方向の力Ｗｈを算出する。この水平方向の力Ｗｈの算出について図２を参照しながら説明する。ここで、シェアツール１５の垂直下方に加えた力をＦ０（反力Ｆ０に等しい）、斜面部２３に垂直方向の力をＷ、基板１３（表面１３Ａ）に平行な力（水平力）をＷｈ、斜面部２３の傾斜角度をθ、シェアツール１５と被測定ワーク１１との間の摩擦角をμとする。
【００４２】
まず、斜面部２３に対して垂直方向の力Ｗを算出する。
【００４３】
【数１】
2015087342.tif 000003
【００４４】
次に、上記垂直方向の力Ｗを用いて水平方向の力Ｗｈを算出する。
【００４５】
【数２】
2015087342.tif 000004
【００４６】
（２）式、（３）式に示すように垂直方向の反力Ｆ０を検出すれば、水平方向の力Ｗｈを求めることが可能であり、被測定ワーク１１と基板１３との接合部が破壊されたことを検出したときに算出される水平方向の力（基板に平行な力）Ｗｈをシェア強度とする。接合部が破壊されたことの検出は、斜面部２３を被測定ワーク１１の稜線２４に当接させてからさらに荷重をかけていくと、反力Ｆ０が徐々に増加していき、破壊段階で急激に反力Ｆ０が低下することを検出することで行われる。また、接合部の破壊を検出したところで、駆動部１６内に備えているブレーキシステムを作動させて、駆動部１６を停止させるか、シェアツール１５を初期状態に復帰させることで、シェアツール１５が基板１３に当たって、シェアツール１５が壊れてしまったり、シェア強度測定装置１０を故障させしまうことを防止できる。
【００４７】
なお、シェア強度の算出は、上記の（２）式、（３）式によるものには限られず、適宜の補正項目や所定の条件により定められる項目を付加した式としても良い。
【００４８】
演算処理部１８で算出されたシェア強度情報は、インターフェース部１９に送出される。インターフェース部１９では、この情報を管理情報に変換する。管理情報としては、たとえば、被測定ワーク１１、基板１３、接合部材１２、およびシェアツールの履歴と、シェア強度との対照表などがある。管理情報としては、単純に測定毎のシェア強度であってもよい。これら管理情報はディスプレイなどに表示すると共に、記憶媒体に記憶しておくことが望ましい。
【００４９】
なお、以上説明したシェア強度測定装置１０、およびシェア強度測定方法では、被測定ワーク１１の形状や、被測定ワーク１１に近接して配置される突起部２０や他のワークの構成によって、様々な形状のシェアツールを選択的に使用することが可能である。以下に、シェアツールの具体的な実施例をあげて説明する。
【００５０】
（第１実施例）
図３は、第１実施例に係るシェアツール１５を示す図であり、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は（Ａ）の矢印方向（基板１３側）から視認した底面図である。シェアツール１５は、超鋼合金などの高硬度材料によって形成された柱状部材であって、図３に示すように、根元軸部２１と根元軸部２１から延伸された先端軸部２６とから構成されている。根元軸部２１は、ツールホルダー２７に保持される部分である。先端軸部２６は、図３（Ｂ）に示すように根元軸部２１側の断面形状を四角形（長方形または正方形）としている。そして、先端軸部２６には、根元軸部２１側から先端部２２にかけて斜面部２３が形成されている。斜面部２３に対して反対側の背面部２５は、先端部２２を通り、基板１３に対して垂直な平面で形成されている。斜面部２３は、背面部２５に対して傾斜角度θで傾斜する平面で構成されている。
【００５１】
被測定ワーク１１の稜線２４にシェアツール１５を当接させたとき、この稜線２４と斜面部２３とは平行となるように、シェアツール１５の位置調整がされた状態で当該シェアツール１５が配置される。
【００５２】
根元軸部２１は、本実施例では、軸方向に対して直角な断面形状が略円形である。この根元軸部２１のうち斜面部２３が形成される方向の側面には、先端部２８から先端軸部２６側の端部にかけて平面カット部２９が形成されている。シェアツール１５の背面部２５は、突起部２０には接触しないか、側圧がかからないような接触状態とする。
【００５３】
ツールホルダー２７は、シェアツール１５を着脱可能な取付け機構（図示せず）を有している。ツールホルダー２７には、シェアツール１５の根元軸部２１を挿入する穴３０が設けられ、穴３０の内側側面に、シェアツール１５の平面カット部２９に沿う案内部３１が設けられている。このことにより、シェアツール１５の斜面部２３の周方向における位置が定まり、その斜面部２３が一定の方向に向くようになっている。シェアツール１５は、ツールホルダー２７に着脱可能としながら、軸方向に対して直角方向のクリアランスは極小に設定されることが望ましい。
【００５４】
なお、ツールホルダー２７によるシェアツール１５を保持する構造としては、シェアツール１５が鉄系金属で形成されている場合には、ツールホルダー２７の穴３０の底面に近接して永久磁石（図示せず）を配置して、磁気吸引力で吸着させることで保持させることができる。また、ツールホルダー２７の穴３０内部にばね（不図示）を配置し、このばねによってシェアツール１５の側面を穴３０の内側側面に押圧する構造としてもよい。さらに、ツールホルダー２７の側面を貫通するネジによってシェアツール１５の側面を固定する構造としてもよい。
【００５５】
以上説明したシェア強度測定方法、およびシェア強度測定装置１０によれば、被測定ワーク１１の稜線２４にシェアツール１５の斜面部２３を押し当てて基板１３に向かって垂直方向に荷重をかけることで、斜面部２３の斜面効果によって被測定ワーク１１にせん断力（基板１３に平行な荷重）を加えることができ、基板１３と被測定ワーク１１との接合部のシェア強度を測定できる。
【００５６】
また、シェアツール１５の先端軸部２６に斜面部２３を設けることによって、斜面部２３と被測定ワーク１１の稜線２４との当接部および先端部２２側が、先端軸部２６の根元部よりも細く（薄く）なっている。このことから、基板１３に平行な荷重をかける特許文献１の測定方法に比べ、他のワークまたは突起部２０と被測定ワーク１１との間の隙間が小さくても、この隙間にシェアツール１５の先端軸部２６を挿入することができる。
【００５７】
また、シェアツール１５の根元軸部２１、および先端軸部２６の根元軸部２１側の太さは、被測定ワーク１１にせん断力（基板１３に平行な荷重）を加える位置の太さよりも太くすることが可能であることから、シェアツール１５は、シェア強度に対して十分な強度を確保できる。
【００５８】
また、特許文献１に記載のシェア強度測定方法において、シェアツールによって基板１３に対して平行なせん断力を被測定ワークに加えるとき、シェアツールを、その先端部が基板に接触する（または、直近）まで下方に移動し、その後、所定の高さ位置まで上方に移動させて、せん断力を被測定ワークに加えるのが一般的である。そのことから、シェアツールの移動軌跡が長くなり、その分、測定に時間がかかってしまう。それに対して、本実施の形態（実施例１および以下に説明する各実施例を含む）では、シェアツール１５の斜面部２３を被測定ワーク１１の稜線２４に当接させ、その状態で被測定ワーク１１に荷重をかけることから、測定に係る時間を短縮できる。
【００５９】
また、第１実施例で示したシェアツール１５は、斜面部２３と稜線２４との当接位置からシェアツール１５の先端部２２までの垂直方向距離Ｈ１を、当接位置から基板１３までの垂直方向の距離Ｈ２よりも短くしている。このようにすれば、シェアツール１５の先端部２２が基板１３に達する前に、シェア強度の測定を実行できる。
【００６０】
（第２実施例）
次に本発明の第２実施例について説明する。図４は、第２実施例に係るシェアツール３５を示す図であり、（Ａ）は側面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の変形例を示す側面図である。図４（Ａ）に示すように、シェアツール３５の先端軸部３６には、第１実施例（図３参照）に相当する第１斜面部３７と、斜面部３７に対し反対側の背面に傾斜部３７に対して逆方向に傾斜する第２斜面部４０と、が設けられている。第２斜面部４０は、先端軸部３６の先端部３８を通り、基板１３に垂直な平面に対して傾斜角度θ２を有する平面で形成されている。なお、第２斜面部４０の傾斜角度θ２は、第１斜面部３７の傾斜角度θ１と同じか、小さく設定することが好ましい。
【００６１】
なお、根元軸部３９は、第１実施例（図３参照）の根元軸部２１と同様な形状をとることが可能で、ツールホルダー２７の構造、およびツールホルダー２７によるシェアツール３５の保持構造も第１実施例と同様な構造をとることができる。
【００６２】
第２実施例（図４（Ａ）参照）の変形例は、図４（Ｂ）に示すように、第２斜面部４０と先端部３８の間に、先端部３８を通り、基板１３に垂直な平面部４１を介在させた形状としている。平面部４１は、第１実施例の背面部２５の一部に相当し、第２斜面部４０および平面部４１は、突起部２０に接触しない。
【００６３】
以上説明した第２実施例のシェアツール３５の先端軸部３６の形状は、斜面部３７の背面側に第２斜面部４０を設けることで、略くさび形状となる。先端軸部３６をこのような形状にすれば、シェア強度を測定する位置（被測定ワーク１１との当接位置）の先端軸部３６の幅（厚さ）を、特許文献１のような、被測定ワーク１１にシェアツール３５の基板１３に対して垂直な平面によって、基板１３に平行な荷重をかける測定方法のシェアツールの幅（厚さ）よりも小さく（薄く）できる。このことにより、他のワークまたは突起部２０と被測定ワーク１１との隙間が小さくても、この隙間にシェアツール３５の先端軸部３６を挿入し、シェア強度を測定できる。さらに、先端軸部３６をこのような形状にすることで、先端軸部３６の根元部を太くでき、シェアツール３５の強度を高めることができる。
【００６４】
なお、シェアツール３５の形状を第２実施例の変形例（図４（Ｂ）参照）のようにしても上記と同様な効果が得られる。
【００６５】
（第３実施例）
次に、第３実施例に係るシェアツール４５について図面を参照しながら説明する。第３実施例は、シェアツール４５の先端軸部４６の底面が多角形の錐体（多角錐）であることを特徴としている。ここでは、多角錐の１例として正四角錐をあげ説明する。
【００６６】
図５は、本発明の第３実施例に係るシェアツール４５を示す図であり、（Ａ）は側面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の矢印（基板１３側）方向から視認した底面図である。図５に示すように、シェアツール４５は、先端軸部４６が正四角錐をしている。図５（Ｂ）に示すように、先端軸部４６の４つの側面４７Ａ，４７Ｂ，４７Ｃ，４７Ｄの各々は、第１実施例（図３参照）の斜面部２３に相当する。そこで、これら側面を斜面部４７Ａ，４７Ｂ，４７Ｃ，４７Ｄと表す。各斜面部は、先端軸部４６の先端部（頂点）４８を通り、基板１３に垂直な平面に対して傾斜角度θを備える。この傾斜角度θは、第１実施例（図３（Ａ）参照）の傾斜角度θに相当する。
【００６７】
なお、シェアツール４５の根元軸部４９の形状は、正四角柱であって、斜面部４７Ａ，４７Ｂ，４７Ｃ，４７Ｄの各々に連続する側面を備えている。
【００６８】
ツールホルダー５０には、シェアツール４５の根元軸部４９を挿入する穴５１が設けられている。したがって、穴５１の底面形状も正四角形である。このことにより、シェアツール４５の斜面部４７Ａ，４７Ｂ，４７Ｃ，４７Ｄのいずれかが被測定ワーク１１の稜線２４に向くように、ツールホルダー５０に取付け可能になっている。また、シェアツール４５が正四角錐であることから、シェアツール４５をツールホルダー５０に差し替えても、斜面部４７Ａ，４７Ｂ，４７Ｃ，４７Ｄのどれもが、被測定ワーク１１の稜線２４に同じ状態で当接可能である。たとえば、当接させる斜面部を斜面部４７Ａから４７Ｂに替えても、同じ条件でシェア強度を測定できる。なお、シェアツール４５は、ツールホルダー５０に着脱可能としながら、穴５１とのクリアランスは極小に設定されることが望ましい。なお、ツールホルダー５０によるシェアツール４５の保持構造は、前述した第１実施例と同様な構造をとることが可能である。
【００６９】
なお、シェアツール４５の先端軸部４６の形状は、正四角錐に限らず正三角錐や、正五角錐などでもよいが、その他、正多角形ではない四角錐であってもよい。また、根元軸部４９の底面形状も、正四角柱以外の多角柱であっても良い。
【００７０】
以上説明した第３実施例のシェアツール４５は、先端軸部４６を、三角錐、四角錐などの多角錐体で形成することで、被測定ワーク１１の稜線２４に当接可能な斜面部を複数備えることになるため、被測定ワーク１１の稜線２４に当接させる斜面部を順次切り替えていくことで、シェアツール４５の寿命を伸ばすことができる。なお、先端軸部４６が正多角錐ではない多角錐に形成されている場合には、斜面部４７Ａ〜４７Ｄの間で傾斜角度や面積が異なることにより、いずれの斜面部４７Ａ〜４７Ｄを使用するかにより、測定条件を変更することが可能となる。
【００７１】
（第４実施例）
次に、第４実施例に係るシェアツール５５について図面を参照しながら説明する。第４実施例は、シェアツール５５の先端軸部が円錐形であることを特徴としている。
【００７２】
図６は、第４実施例に係るシェアツール５５を示す側面図である。図６に示すように、シェアツール５５は、先端軸部５６が円錐形をしている。ただし、この円錐形は、先端軸部５６の先端部（頂点）５７を回転中心としたときに母線５８の長さが一定である。そして、頂角θ３の１／２が、第１実施例（図３参照）の傾斜角度θに相当し、円錐形の側面が斜面部６０に相当する。シェアツール５５の根元軸部５９は円柱である。
【００７３】
ツールホルダー６１には、シェアツール５５の根元軸部５９を挿入する穴６２が設けられている。したがって、穴６２の底面形状は円形である。先端軸部５６を円錐形にすることで、シェアツール５５が中心軸（頂点５７を通り基板１３に対して垂直な軸）回りに回転しても、被測定ワーク１１の稜線２４との当接条件は変わらない。また、斜面部６０と稜線２４とは点接触となる。なお、シェアツール５５は、ツールホルダー６１に着脱可能としながら、穴６２とのクリアランスは極小に設定されることが望ましい。ツールホルダー６１によるシェアツール５５の保持構造は、前述した第１実施例と同様な構造をとることが可能である。
【００７４】
以上説明した第４実施例によれば、シェアツール５５の先端軸部５６を円錐形にすることで、被測定ワーク１１の稜線２４に当接可能な斜面部６０（実際には点接触となる）を母線５８の周回方向において任意の位置に設定することが可能となり、シェアツールの寿命を伸ばすことができる。また、被測定ワーク１１の稜線２４が直線ではない異形状のものにも対応しやすくなる。
【００７５】
また、根元軸部５９を円柱にしているので、ツールホルダー６１の穴６２の内底面を円形にすることで、斜面方向を気にせずに、シェアツール５５をツールホルダー６１の穴６２に取付けることが可能となる。
【００７６】
（第５実施例）
次に、第５実施例に係るシェアツール６５ついて図面を参照しながら説明する。第５実施例は、シェアツール６５の被測定ワーク１１の稜線２４に当接する斜面部が、先端軸部２６の根元軸部２１側から先端部２２側に向かって凸形状または凹形状の曲面を備えていることに特徴を有している。
【００７７】
図７は、第５実施例に係るシェアツール６５を示す図であり、（Ａ）は凸形状の曲面を有する場合の側面図であり、（Ｂ）は凹形状の曲面を有する場合の側面図である。ここでは、第１実施例（図３参照）のシェアツール１５の斜面部２３に曲面を形成した場合を例示して説明する。なお、図７では、凸形状および凹形状の曲面を誇張して表している。また、第１実施例との共通部分には、第１実施例と同じ符号を附している。
【００７８】
図７（Ａ）に示すように、シェアツール６５の斜面部２３（元形状の一部を二点鎖線で表示している）の根元軸部２１側から先端軸部２６の先端部２２に向かう途中に円弧形状の凸状曲面６６が形成されている。この凸状曲面６６の範囲で、被測定ワーク１１の稜線２４が当接する。この凸状曲面６６は、円弧の中心６７を、稜線２４との当接位置よりも上方（根元軸部２１側）になるように設定している。なお、図７（Ａ）では、凸状曲面６６が斜面部２３よりも内側の範囲に形成されているが、斜面部２３全体を凸状曲面６６としてもよい。
【００７９】
また、図７（Ｂ）に示す構成では、シェアツール６５には、斜面部２３（元形状の一部を二点鎖線で表している）の根元軸部２１側から先端軸部２６の先端部２２に向かう途中に円弧形状の凹状曲面６８が形成されている。シェアツール６５は、この凹状曲面６８の範囲で、被測定ワーク１１の稜線２４に当接する。この凹状曲面６８は、円弧の中心６９を、稜線２４との当接位置よりも下方（基板１３側）になるように設定している。なお、図７（Ｂ）では、凹状曲面６８が斜面部２３よりも内側の範囲に形成されているが、斜面部２３全体を凹状曲面６８としてもよい。
【００８０】
なお、斜面部２３が、凸状曲面６６または凹状曲面６８を備えている場合には、これら曲面が稜線２４との当接位置における曲面の接線の傾斜角度をθとし、シェア強度（水平力）Ｗｈを計算すればよい。
【００８１】
また、本実施例を第２実施例に適合させる場合には、凸状曲面と、凹状曲面を、斜面部２３における位置によって組み合わせて構成することが可能である。たとえば、第２実施例（図４参照）の構成では、第１斜面部３７を凸状曲面または凹状曲面とし、第２斜面部４０を凹状曲面とするようにしてもよい。
【００８２】
以上説明した第５実施例のシェアツール６５は、図７（Ａ），（Ｂ）に示すように、斜面部２３が、根元軸部２１側から先端部２２側に向かって凸状曲面６６、または凹状曲面６８を備えている。このように、斜面部２３に凸状曲面６６、または凹状曲面６８を備えることで、被測定ワーク１１の形状が、たとえば、斜面部２３に当接する側の側面に凹凸があるような場合にも、シェア強度測定の適用範囲を広げることが可能となる。
【００８３】
（第６実施例）
次に、第６実施例に係るシェアツール１５について図面を参照しながら説明する。第６実施例は、シェアツール１５の先端部が、斜面部２３の傾斜角度よりも鈍角となる平面または曲面で形成されていることを特徴としている。なお、本実施例は、前述した第１実施例から第５実施例に示した各シェアツール１５，３５，４５，５５に適合可能であるが、ここでは、第１実施例（図３参照）のシェアツール１５を例示して説明する。
【００８４】
図８は、第６実施例に係るシェアツール１５の先端軸部２６を示す図であり、（Ａ）は先端部が平面の場合の側面図であり、（Ｂ）は先端部が曲面を有する場合を示す側面図の一部である。図８（Ａ）に示すように、シェアツール１５の先端軸部２６の先端部２２は、基板１３に平行な平面７０でカットされたような形状を有している。なお、平面７０は、傾斜角度θよりも鈍角であれば、一つの平面、または複数の平面の組み合わせとしてもよい。また、図８（Ｂ）に示す構成では、シェアツール１５の先端軸部２６の先端部２２は、先端部２２を曲面７１で丸められている。この曲面７１は、先端軸部が円錐形や多角錐の場合には、半球状の曲面となる。
【００８５】
シェアツール１５の傾斜角θ、および被測定ワーク１１の厚さが実施例１と同条件であれば、第６実施例では、斜面部２３と稜線２４との当接位置からシェアツール１５の先端（平面７０または曲面７１）までの垂直方向距離Ｈ３は、実施例１の同じ位置の距離Ｈ１より小さくなる。よって、シェアツール１５をこのような形状にすれば、第１実施例よりも薄い被測定ワーク１１にも測定可能となる。また、シェアツールの先端部の強度を増すことができる。
【００８６】
（第２の実施の形態）
続いて、第２の実施の形態に係るシェア強度測定方法について説明する。第２の実施の形態は、被測定ワーク１１に、基板１３に対して垂直方向の荷重をかけ、さらに、基板１３に平行な荷重をかけることを特徴としている。なお、本実施の形態では、第１実施例から第６実施例の各シェアツール１５，３５，４５，５５，６５に適合できるが、ここでは、第１実施例のシェアツール１５（図３参照）を例にあげ、図１を参照しながら説明する。
【００８７】
第１の実施の形態のシェア強度測定方法は、シェアツール１５によって、被測定ワーク１１の稜線２４に、基板１３に対して垂直方向の荷重をかけ、被測定ワーク１１と基板１３との接合部のシェア強度を測定している。第２の実施の形態は、垂直方向にかけた荷重によって発生する水平力がシェア強度（抗力）に対して不十分な場合に、斜面部２３を被測定ワーク１１の稜線２４に当接させた状態で、さらに、被測定ワーク１１に、基板１３に平行な荷重を加える方法である。
【００８８】
このような、シェア強度測定方法を用いたシェア強度測定装置では、駆動部１６が、基板１３に対して垂直方向の荷重をかける手段と、平行な荷重をかける手段とを備える。そして、検出部１７は、シェアツール１５が被測定ワーク１１から受ける垂直方向の反力を検出する手段と、平行方向の反力を検出する手段とを備える。検出された垂直方向の反力に基づき、演算処理部１８によって水平力を算出する。本実施の形態のシェア強度測定方法では、被測定ワーク１１と基板１３との接合部が破壊されたときの水平力と、平行方向の反力との和が、シェア強度である。
【００８９】
また、被測定ワーク１１に垂直方向の荷重をかけずに、シェアツール１５の斜面部２３を被測定ワーク１１の稜線２４に当接させて、この状態で、斜面部２３から基板１３に平行な荷重を被測定ワーク１１にかけ、シェア強度を測定することも可能である。
【００９０】
以上説明した本実施の形態によるシェア強度測定方法によれば、被測定ワーク１１に垂直方向の荷重に加え、さらに基板１３に平行な荷重を加えることで、基板１３と被測定ワーク１１との接合部の抗力が大きい場合でもシェア強度の測定範囲を広くすることが可能となる。また、本実施の形態では、シェアツール１５の斜面部２３で被測定ワーク１１に水平方向（基板１３に平行）の荷重をかける。したがって、先端軸部２６の幅（被測定ワーク１１との当接位置における厚さ）を、特許文献１のような、被測定ワーク１１にシェアツールの基板１３に対して垂直な平面によって、基板１３に平行な荷重をかける測定方法のシェアツールの幅（厚さ）よりも小さくできる。このことにより、他のワークまたは突起部２０と被測定ワーク１１との隙間が小さくても、この隙間に、例えば、第１実施例のシェアツール１５の先端軸部３６を挿入し、シェア強度を測定できる。
【００９１】
なお、本発明は前述の各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。例えば、前述した実施の形態では、テーブル１４に被測定ワーク１１を固定し、駆動部１６によって、シェアツール１５（または、シェアツール３５，４５，５５，６５）を介して被測定ワーク１１に垂直方向または平行方向に荷重をかける構成としているが、シェアツール１５を固定し、テーブル１４を駆動する構成としてもよい。または、シェアツール駆動とテーブル駆動の組み合わせ駆動としてもよい。
【００９２】
また、前述の各実施の形態では、シェアツールをツールホルダーに取付けていたが、シェアツールに取付け手段を設け、駆動部１６に直接取り付ける構成にしてもよい。
【００９３】
また、シェアツールの斜面部側と背面側の両側に被測定ワーク１１がある場合、両側の被測定ワーク１１のシェア強度を連続して測定することが可能である。このことについて、図３（Ａ）を参照して説明する。ここで、突起部２０を、被測定ワーク２０とする。まず斜面部２３を被測定ワーク１１の稜線２４に当接させて、垂直方向の荷重をかけ、被測定ワーク１１のシェア強度を測定する。続いて、その状態のシェアツール１５を被測定ワーク２０に向かって移動させ、被測定ワーク２０に水平方向（基板１３に平行）の荷重をかけて、被測定ワーク２０のシェア強度を測定する。このような測定方法を応用すれば、被測定ワーク１１と被測定ワーク２０を結ぶ直線に対して直角方向に配置される他の被測定ワークのシェア強度の測定も可能となる。
【符号の説明】
【００９４】
１０…シェア強度測定装置、１１…被測定ワーク、１２…接合部材、１３…基板、１５…シェアツール、１６…駆動部、１７…検出部、１８…演算処理部、１９…インターフェース部、２０…突起部、２１…根元軸部、２３…斜面部、２４…稜線、２６…先端軸部、２７…ツールホルダー。
【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】
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【図８】
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