(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサを吸着部材に吸着させる吸着工程と、
前記吸着部材を撓ませる撓み工程と、
前記吸着部材が撓むことによって撓む前記センサの出力を測定する測定工程と、
を含み、
前記撓み工程は、前記吸着部材の表面のうち、前記センサが吸着されている第１領域以外の第２領域を押圧する、センサ検査方法。
【請求項２】
請求項１に記載のセンサ検査方法。
前記センサは、圧電センサであり、
前記測定工程は、前記センサから出力される電圧を測定する、請求項１に記載のセンサ検査方法。
【請求項３】
前記センサの数は、複数である、請求項１または２に記載のセンサ検査方法。
【請求項４】
センサを吸着させる吸着部材と、
前記吸着部材を撓ませる撓み機構と、
前記吸着部材が撓むことによって撓む前記センサの出力を測定する測定部と、を備え、
前記撓み機構は、前記吸着部材の表面のうち、前記センサが吸着されている第１領域以外の第２領域を押圧するセンサ検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサの出力を検査するセンサ検査方法およびセンサ検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、センサの出力を検査するセンサ検査方法が各種提案されている。センサは、製造された後、電子機器に搭載される前に、適正な出力を行うかどうか検査する必要がある。例えば特許文献１には、ポリマー圧電体フィルム（以下、圧電体フィルムと称する。）の両面に第１電極と第２電極を設けた板状のセンサと、そのセンサの検査方法とが開示されている。
【０００３】
特許文献１の検査方法では、センサの下面の両端が固定され、センサの上面の中心が押圧される。これにより、圧電体フィルムが厚み方向に撓み、圧電体フィルムの第１電極と第２電極とに電荷が生じる。このセンサは、圧電体フィルムの第１電極と第２電極との間に生じる電圧を検出することで、押圧されたことや押圧量を検出する。
【０００４】
特許文献１の検査方法は、このセンサが出力する電圧を検出することで、適正な出力を行うかどうか検査できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−１０２５４８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の検査方法は、センサの上面の中心を押圧するため、センサが傷つくおそれがある。そのため、従来のセンサ検査方法では、センサが良品として製造されても、出力を検査することによって故障する場合がある。
【０００７】
本発明の目的は、センサを傷付けずに出力を検査できるセンサ検査方法およびセンサ検査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のセンサ検査方法は、吸着工程と撓み工程と測定工程とを含む。吸着工程は、センサを吸着部材に吸着させる。撓み工程は、吸着部材を撓ませる。測定工程は、吸着部材が撓むことによって撓むセンサの出力を測定する。
【０００９】
この撓み工程において吸着部材が撓むと、センサも撓む。センサは撓み量に応じた出力を行う。そのため、このセンサ検査方法は、センサを押圧しなくても、センサの出力を測定できる。
したがって、このセンサ検査方法は、センサを傷付けずに出力を検査できる。
【００１０】
また、本発明において撓み工程は、吸着部材の表面のうち、センサが吸着されている第１領域以外の第２領域を押圧することが好ましい。
【００１１】
この撓み工程において吸着部材の第２領域が押圧されると、センサも撓む。センサは撓み量に応じた出力を行う。そのため、このセンサ検査方法は、センサを押圧しなくても、センサの出力を測定できる。
したがって、このセンサ検査方法は、センサを傷付けずに出力を検査できる。
【００１２】
また、本発明においてセンサは、圧電センサであり、測定工程は、センサから出力される電圧を測定することが好ましい。
【００１３】
また、本発明においてセンサの数は、複数であることが好ましい。
【００１４】
この方法において吸着工程は、複数のセンサを吸着部材に吸着させる。測定工程は、吸着部材が撓むことによって撓む各センサの出力を測定する。そのため、このセンサ検査方法は、複数のセンサの出力を同時に検査できる。
【００１５】
また、本発明のセンサ検査装置は、吸着部材と撓み機構と測定部とを備える。吸着部材はセンサを吸着させる。撓み機構は吸着部材を撓ませる。測定部は、吸着部材が撓むことによって撓むセンサの出力を測定する。
【００１６】
この構成のセンサ検査装置は、前記センサ検査方法を行う。そのため、この構成のセンサ検査装置も、前記センサ検査方法と同様の効果を奏する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のセンサ検査方法およびセンサ検査装置は、センサを傷付けずに出力を検査できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態の第１検査方法で検査される圧電センサ１００の平面図である。
【図２】図１に示すＡ−Ａ線の断面図である。
【図３】図１に示す圧電センサ１００のセンサ部１６に備えられる圧電フィルム３１の平面図である。
【図４】本発明の実施形態の第１検査方法で用いられるセンサ検査装置１５の平面図である。
【図５】図４に示すＢ−Ｂ線の断面図である。
【図６】図４に示す吸着板１５０の一部を押圧している様子を示すＢ−Ｂ線の断面図である。
【図７】本発明の他の実施形態の第２検査方法で用いられる検査装置２５の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態の第１検査方法について説明する。まず、第１検査方法で検査される圧電センサについて説明する。
図１は、本発明の実施形態の第１検査方法で検査される圧電センサ１００の平面図である。図２は、図１に示すＡ−Ａ線の断面図である。図３は、図１に示す圧電センサ１００のセンサ部１６に備えられる圧電フィルム３１の平面図である。
【００２０】
図１に示すように、圧電センサ１００は、センサ部１６と、部品実装部３８と、回路部品３９と、を備えている。部品実装部３８は、フレキシブルプリント基板３０の一部である。フレキシブルプリント基板３０は、図１、図２に示すように、基板部３６及び基板部３７と部品実装部３８とからなる。フレキシブルプリント基板３０の材料は、ポリイミド等の樹脂である。
【００２１】
部品実装部３８の表主面には、導体パターンである、第１端子３２及び第２端子３３が形成されている。さらに、部品実装部３８の表主面には、回路部品３９及び出力端子３９０が実装されている。
【００２２】
図１、図２に示すように、第１端子３２の第１の端は、第１検出電極３４に接続されている。一方、第１端子３２の第２の端は、回路部品３９に接続されている。そして、第２端子３３の第１の端は、第２検出電極３５に接続されている。一方、第２端子３３の第２の端は、回路部品３９に接続されている。
【００２３】
したがって、回路部品３９は、図１、図２に示すように、第１端子３２及び第２端子３３を介して第１検出電極３４と第２検出電極３５とに接続されている。また、回路部品３９は、出力端子３９０に接続されている。
【００２４】
次に、センサ部１６は、図２に示すように、圧電フィルム３１、粘着剤層９１及び粘着剤層９２、第１検出電極３４、第２検出電極３５、基板部３６、及び基板部３７を備える。
【００２５】
図２に示すように、第１検出電極３４、第２検出電極３５、圧電フィルム３１、基板部３６、及び基板部３７は、それぞれ平板状で厚み方向に対向する表主面および裏主面を備える。なお、図２中の上側面を表主面、下側面を裏主面と称する。
【００２６】
図２に示すように、基板部３７、第２検出電極３５、粘着剤層９１、圧電フィルム３１、粘着剤層９２、第１検出電極３４、及び基板部３６は、この順に表主面側から裏主面側にかけて積層されている。
【００２７】
具体的には、圧電フィルム３１の表主面に第２検出電極３５が粘着剤層９１を介して積層され、第２検出電極３５の表主面にさらに基板部３７が積層されている。また、圧電フィルム３１の裏主面に第１検出電極３４が粘着剤層９２を介して積層され、第１検出電極３４の裏主面にさらに基板部３６が積層されている。
【００２８】
なお、第２検出電極３５、第１検出電極３４、圧電フィルム３１、基板部３７、および基板部３６は、それぞれの平面視した外形状が概略長方形状である。基板部３７および基板部３６の外形状は、圧電フィルム３１の外形状より若干大きい。
【００２９】
基板部３７の裏主面には、第２検出電極３５が形成されており、基板部３６の表主面には、第１検出電極３４が形成されている。そして、図２に示すように、第１検出電極３４の表主面には、圧電フィルム３１が粘着剤層９２によって貼付されている。また、第２検出電極３５の裏主面には、圧電フィルム３１が粘着剤層９１によって貼付されている。
なお、粘着剤層９１及び粘着剤層９２は、例えばアクリル系粘着剤で構成される。
【００３０】
次に、圧電フィルム３１の構成について詳述する。
【００３１】
図３に示すように、圧電フィルム３１は、長辺および短辺に対して約４５°を成す方向１９へ分子配向している。圧電フィルム３１は、Ｌ型ポリ乳酸（ＰＬＬＡ）を主材料とするフィルムである。ＰＬＬＡは、主鎖が螺旋構造を有するキラル高分子であり、所定の軸方向に配向させることで圧電性を発現する性質を有している。この圧電性は、フィルムの厚み方向を第１軸とし、ＰＬＬＡの分子が配向する方向を第３軸として圧電テンソル成分ｄ１４で表わされる。
【００３２】
この圧電テンソル成分ｄ１４を有する圧電フィルム３１においては、表主面および裏主面において長辺および短辺に対して交差する方向、具体的には長辺および短辺に対する約４５°方向を、ＰＬＬＡの分子が配向する方向とすることで、厚み方向からの押圧力を検出することができる。
【００３３】
ただし、圧電フィルム３１における方向１９の角度は、長辺および短辺に対して正確な４５°に限られることなく、４５°に近い任意の角度とすることができる。方向１９の角度が、長辺および短辺に対して４５°に近い角度であるほど、厚み方向からの押圧力を効率的に検出することができる。
【００３４】
したがって、本発明でいう略４５°とは、例えば４５°±１０°程度の４５°を中心とする所定範囲の角度をいう。これらの具体的な角度は、変位センサの用途や各部の特性などに基づいて全体の設計に応じて適宜決定するとよい。
【００３５】
なお、圧電フィルム３１は、ＰＬＬＡを主材料とするフィルムに限られず、Ｄ型ポリ乳酸（ＰＤＬＡ）や、ポリフッ化ビニルデン（ＰＶＤＦ）を主材料とするフィルムであってもよい。ただし、ＰＬＬＡやＰＤＬＡのようなキラル高分子を主材料とする圧電フィルム３１の圧電性は、ＰＶＤＦやＰＺＴ等の強誘電体のようにイオンの分極によって発現するものではなく、分子の特徴的な構造である螺旋構造に由来するものである。
【００３６】
したがって、キラル高分子は、ＰＶＤＦ等の他のポリマーや、圧電結晶薄膜を用いた圧電セラミックスのように、ポーリング処理によって圧電性を発現させる必要がなく、また、ＰＶＤＦ等は経時的に圧電定数の変動が見られ、場合によっては圧電定数が著しく低下する場合があるが、キラル高分子の圧電定数は経時的に極めて安定している。
【００３７】
さらには、キラル高分子は、他の強誘電性の圧電体で生じる焦電性が生じることがない。したがって、キラル高分子を主材料とする圧電フィルム３１は、押圧検出時に検出位置の温度に依存することなく押圧力のみに応じた検出電圧を得ることができる。
【００３８】
また、キラル高分子はポリマーであり、柔軟性を有するので、圧電セラミックスのように、大きな変位で破損することがない。したがって、キラル高分子を主材料とする圧電フィルム３１は、変位量が大きくても破損することがなく、確実に変位量を検出することができる。
【００３９】
以上の圧電センサ１００は、製造された後、電子機器に搭載される前に例えば、押圧されたときに適正な電圧を出力するかどうか（すなわち良品か不良品か）検査する必要がある。ここで、圧電センサ１００が押圧されたときに適正な電圧を出力した場合、その圧電センサ１００は良品と判定できる。
【００４０】
以下、圧電センサ１００の検査方法について説明する。圧電センサ１００の検査方法はセンサ検査装置１５を用いる。
図４は、本発明の実施形態の第１検査方法で用いられるセンサ検査装置１５の平面図である。図５は、図４に示すＢ−Ｂ線の断面図である。
【００４１】
まず、図４、図５に示すように、圧電センサ１００のセンサ部１６をセンサ検査装置１５にセットする。具体的には、圧電センサ１００のセンサ部１６を吸着板１５０上に載置し、圧電センサ１００の出力端子３９０を、センサ検査装置１５の測定部１５８に接続する。
【００４２】
センサ検査装置１５は、図４、図５に示すように、ピエゾアクチュエータ１２０と、吸着板１５０と、筐体１５２と、吸引ポンプ１５９と、測定部１５８と、を備える。
なお、吸着板１５０が本発明の吸着部材の一例に相当する。ピエゾアクチュエータ１２０が本発明の撓み機構の一例に相当する。
【００４３】
筐体１５２は、天面が開口する直方体形状からなる。筐体１５２には、図４、図５に示すように、筐体１５２の開口面を塞ぐよう吸着板１５０が載置されている。筐体１５２の材料は、例えばアルミニウムである。
【００４４】
吸着板１５０は、複数の孔１５１を有する。吸着板１５０の材料は、例えばＳＵＳ（ステンレススチール）である。吸着板１５０は、筐体１５２とともに真空室１５５を形成する。筐体１５２の側面には通気孔（不図示）が設けられている。真空室１５５は通気孔を介して吸引ポンプ１５９の吸引孔に接続する。
【００４５】
次に、センサ検査装置１５は、圧電センサ１００のセンサ部１６が複数の孔１５１を塞ぐよう載置された状態で吸引ポンプ１５９を駆動する。この結果、真空室１５５が吸引ポンプ１５９により減圧する。これにより、センサ部１６が複数の孔１５１に吸引され、吸着板１５０に吸着される。このとき、センサ部１６は、厚み方向に沿っていても、吸着板１５０に吸着されるため、平らな形状となる。
【００４６】
図６は、図４に示す吸着板１５０の一部を押圧している様子を示すＢ−Ｂ線の断面図である。なお、図６では、センサ部１６及び吸着板１５０が撓む様子を説明するため、これらの撓みを強調して示している。
【００４７】
次に、センサ検査装置１５は、図６に示すように、吸着板１５０の表面のうちセンサ部１６が吸着されている第１領域以外の第２領域を、ピエゾアクチュエータ１２０の先端部１２１で振動させる。これにより、吸着板１５０は、厚み方向に振動する。
【００４８】
ここで、吸着板１５０が厚み方向に撓むと、センサ部１６も厚み方向に撓む。すなわち、第１検出電極３４と第２検出電極３５との間に、押圧力の大きさ（圧電フィルム３１の伸長量）に応じた電圧値の検出電圧が、押圧力の方向に応じた電圧極性で生じる。この検出電圧は、押圧検出信号として第１端子３２及び第２端子３３を介して回路部品３９へ入力する（図１参照）。センサ検査装置１５の測定部１５８は、回路部品３９の出力端子３９０から検出電圧を測定する。
【００４９】
そのため、第１検査方法は、センサ部１６を押圧しなくても、センサ部１６の出力を測定できる。
したがって、第１検査方法は、圧電センサ１００を傷付けずに出力を検査できる。
【００５０】
また、センサ部１６は、厚み方向に沿っていても、吸着板１５０に吸着されるため、平らな形状となる。そのため、第１検査方法は、センサ部１６の個体差によらず、センサ部１６の出力を測定できる。
【００５１】
以下、本発明の他の実施形態の第２検査方法について説明する。
図７は、本発明の他の実施形態の第２検査方法で用いられる検査装置２５の平面図である。第２検査方法が前記第１検査方法と相違する点は、複数の圧電センサ１００の出力を同時に検査する点である。
【００５２】
第２検査方法は、吸着板２５０を備えるセンサ検査装置２５を用いる。吸着板２５０の孔１５１の数は、吸着板１５０の孔１５１の数より多い。また、センサ検査装置２５は２つの測定部１５８、２５８を備える。その他の構成に関しては同じである。
【００５３】
この構成においてまず、複数の圧電センサ１００をセンサ検査装置２５にセットする。具体的には、各センサ部１６を吸着板２５０上に載置し、各出力端子３９０を測定部１５８、２５８に接続する。
【００５４】
次に、センサ検査装置２５は、各センサ部１６が複数の孔１５１を塞ぐよう載置された状態で吸引ポンプ１５９を駆動する。これにより、各センサ部１６が複数の孔１５１に吸引され、吸着板２５０に吸着される。そして、センサ検査装置２５は、吸着板２５０の表面のうち複数のセンサ部１６が吸着されている第３領域以外の第４領域を、ピエゾアクチュエータ１２０の先端部１２１で振動させる。
【００５５】
これにより、吸着板２５０が撓み、各センサ部１６も撓む。そして、測定部１５８、２５８は、各センサ部１６の出力を測定する。そのため、第２検査方法は、複数の圧電センサ１００の出力を同時に検査できる。また、第２検査方法は、第１検査方法と同様の効果も奏する。
【００５６】
なお、前記実施形態では、圧電フィルム３１の平面形状は長方形状であるが、これに限るものではない。実施の際、圧電フィルムの平面形状は、正方形状、円形状、台形状、平行四辺形状、四角形以上の多角形状、楕円形状、長円形状等、他の平面形状であってもよい。
【００５７】
また、前記実施形態において吸着板１５０、２５０の材料は、ＳＵＳ（ステンレススチール）であるが、これに限るものではない。実施の際は、吸着板１５０、２５０の材料は、例えばガラス板でもよい。
【００５８】
また、前記実施形態では、圧電センサ１００を検査しているが、これに限るものではない。実施の際、その他のセンサ、例えば加速度センサなどを検査してもよい。
【００５９】
また、前記実施形態では、ピエゾアクチュエータ１２０を用いているが、これに限るものではない。実施の際、モータによって駆動する電動アクチュエータを用いてもよい。ただし、電動アクチュエータの押圧量は、ピエゾアクチュエータ１２０の押圧量に比べて細かく設定することができない。
【００６０】
逆に、ピエゾアクチュエータ１２０は、ピエゾ圧電効果によって駆動するため、ピエゾアクチュエータ１２０の押圧量は、ピエゾ素子に印加する電圧を変えることにより、電動アクチュエータの押圧量に比べて非常に細かく設定することができる。
【００６１】
最後に、前記各実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００６２】
１５…センサ検査装置
１６…センサ部
２５…センサ検査装置
３０…フレキシブルプリント基板
３１…圧電フィルム
３２…第１端子
３３…第２端子
３４…第１検出電極
３５…第２検出電極
３６、３７…基板部
３８…部品実装部
３９…回路部品
９１、９２…粘着剤層
１００…圧電センサ
１２０…ピエゾアクチュエータ
１２１…先端部
１５０…吸着板
１５１…孔
１５２…筐体
１５５…真空室
１５８…測定部
１５９…吸引ポンプ
２５０…吸着板
２５８…測定部
３９０…出力端子
【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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