(57)【要約】【課題】応力の大きさを正確に測定する。【解決手段】交流電圧印加回路５１によりコイル２３に交流電圧を印加すると、コイル２２、及び、櫛型電極４２と４３との間に交流電圧が発生し、圧電基板４１の櫛型電極４２と４３の間の部分が振動する。この振動は、反射器４４において反射して櫛型電極４２と４３との間の部分に戻ってき、櫛型電極４２と４３との間、及び、コイル２２に交流電圧が発生し、コイル２３に交流電圧が発生する。交流電圧検出回路５２はこの交流電圧を検出する。吸引ノズルにより基板に応力が付与されると、シャフトが圧縮されることにより圧電基板４１も圧縮されるため、応力の大きさに応じて、交流電圧印加回路５１により交流電圧が印加されてから、交流電圧検出回路５２において交流電圧が検出されるまでの時間が変化する。応力算出回路５３は、この時間から応力の大きさを算出する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
応力が加わることにより変形する変形部を有する被測定物に加わる応力を測定する応力測定装置であって、
前記変形部の表面に配置された圧電基板、前記圧電基板の一表面に配置されており、互いに対向するように配置された１対の櫛型電極、及び、前記圧電基板の前記一表面に配置されており、前記圧電基板の前記一表面を伝播してきた弾性表面波を反射させる反射器を有するＳＡＷセンサと、
前記１対の櫛型電極に接続された可動コイルと、
前記可動コイルと対向するとともに、前記被測定物と接触しないように配置された固定コイルと、
前記固定コイルに交流電圧を印加する交流電圧印加回路と、
前記固定コイルに発生した交流電圧を検出する交流電圧検出回路と、
前記交流電圧検出回路における検出結果から前記被測定物に加わる応力の大きさを算出する応力算出回路と、
を備えていることを特徴とする応力測定装置。
【請求項２】
前記被測定物に応力が加わっていない状態での前記交流電圧検出回路における検出結果と周辺温度との関係を記憶する第１記憶回路と、
複数の周辺温度における、被測定物に加わる応力と前記交流電圧検出回路における検出結果との関係を記憶する第２記憶回路と、
前記第１記憶回路に記憶された関係と前記被測定物に応力が加わっていない状態での前記交流電圧検出回路における検出結果とから、周辺温度を算出する周辺温度算出回路と、
前記周辺温度算出回路により算出された周辺温度と前記第２記憶回路に記憶された関係とから、前記応力算出回路における応力の算出方法の設定を行う算出方法設定回路と、
をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の応力測定装置。
【請求項３】
前記被測定物に応力が加わっていない状態での前記交流電圧検出回路における検出結果を、前記応力算出回路において応力を算出する際の基準として設定するオフセット設定回路をさらに備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の応力測定装置。
【請求項４】
前記ＳＡＷセンサが、前記反射器を１つ有しており、
前記応力算出回路が、
前記交流電圧印加回路により前記固定コイルにより交流電圧を印加してから、前記交流電圧検出回路によって交流電圧が検出されるまでの時間から、前記被測定物に加わる応力の大きさを算出するように構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の応力測定装置。
【請求項５】
前記ＳＡＷセンサが、前記圧電基板の前記一表面において、前記１対の櫛型電極を挟むように配置された２つの前記反射器を有しており、
前記固定コイルを含む発振回路をさらに備えており、
前記応力算出回路が、前記交流電圧検出回路によって検出された交流電圧の周波数から、前記被測定物に加わる応力の大きさを算出するように構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の応力測定装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の応力測定装置と、
外部に応力を加える応力付与部と、
前記応力付与部が外部に応力を加えたときの反作用により変形する前記変形部と、
を備えており、
前記変形部の表面に、前記応力測定装置の前記圧電基材が配置されていることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項７】
前記応力測定装置の前記応力算出回路によって算出された応力の大きさに応じて、前記応力付与部が外部に加える応力の大きさを制御する応力制御装置をさらに備えていることを特徴とする請求項６に記載のアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部からの応力を測定する応力測定装置、及び、応力測定装置を備えたアクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載のチップマウンタにおいては、リニアアクチュエータの本体のコイルに電流を流し、シャフトに推力を発生させることによりシャフトを移動させて、シャフトの先端に設けられた先端金具で基板を押圧することにより、先端金具に吸着させた半導体チップを基板に接着している。ここで、シャフトが移動すると、磁気ばね力によりシャフトには移動方向と反対方向に力が生じる。そこで、特許文献１のリニアアクチュエータにおいては、基板に所望の応力を付与するためにシャフトの位置に応じてコイルに流す電流を制御している。このとき、シャフトの先端金具と反対側の端に設けられた可動子と、リニアアクチュエータの本体に固定された固定子との位置関係からシャフトの位置を検出している。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３１８７６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、引用文献１に記載のチップマウンタにおいては、リニアアクチュエータにがたつきが生じた場合などにも可動子と固定子との位置関係が変化して、位置に応じた応力制御に影響を与える。また、リニアアクチュエータの軸受けには機械的損失があり、応力制御に影響を与える。一方、取り扱う部品が小型になった場合には、付与する応力も小さくなる。したがって、部品が小型になった場合には、付与した応力と、リニアアクチュエータのがたつきや機械的損失の影響との差が小さくなり、基板と部品に所望の応力を付与することができなくなってしまう虞がある。
【０００５】
本発明の目的は、応力を正確に検出することが可能な応力測定装置、及び、このような応力測定装置を備えたアクチュエータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の応力測定装置は、応力が加わることにより変形する変形部を有する被測定物に加わる応力を測定する応力測定装置であって、前記変形部の表面に配置された圧電基板、前記圧電基板の一表面に配置されており、互いに対向するように配置された１対の櫛型電極、及び、前記圧電基板の前記一表面に配置されており、前記圧電基板の前記一表面を伝播してきた弾性表面波を反射させる反射器を有するＳＡＷセンサと、前記１対の櫛型電極に接続された可動コイルと、前記可動コイルと対向するとともに、前記被測定物と接触しないように配置された固定コイルと、前記固定コイルに交流電圧を印加する交流電圧印加回路と、前記固定コイルに発生した交流電圧を検出する交流電圧検出回路と、前記交流電圧検出回路における検出結果から前記被測定物に加わる応力の大きさを算出する応力算出回路と、を備えている（請求項１）。
【０００７】
交流電圧印加回路により固定コイルに交流電圧を印加すると、可動コイル及び可動コイルに接続された１対の櫛型電極にも交流電圧が印加される。１対の櫛型電極に交流電圧が印加されると、圧電基板の１対の櫛型電極に挟まれた部分が振動し、この振動が反射器において反射して１対の櫛型電極に戻ってくる。この戻ってきた振動より１対の櫛型電極及び１対の櫛型電極に接続された可動コイルに交流電圧が発生し、これにより、固定コイルにも交流電圧が発生する。そして、交流電圧検出回路は、この交流電圧を検出する。
【０００８】
ここで、被測定物に応力が加わり、被測定物の変形部が変形すると、変形部の表面に配置された圧電基板も変形するため、変形部の変形量によって、交流電圧検出回路における検出結果が変化する。
【０００９】
したがって、本発明によると、交流電圧検出回路における検出結果から、被測定物に加わる応力の大きさを算出することができる。
【００１０】
また、交流電圧検出回路における検出結果は、変形部の変形量によって変化し、被測定物のがたつきなどによっては変化しないため、応力測定装置を小型にした場合にも、応力の大きさを正確に検出することができる。
【００１１】
なお、被測定物に応力が加わることには、被測定物に外部から応力が加えられることだけでなく、被測定物が外部に応力を加えたときの反作用により被測定物に応力が加わることも含まれる。
【００１２】
また、本発明の応力測定装置においては、前記被測定物に応力が加わっていない状態での前記交流電圧検出回路における検出結果と周辺温度との関係を記憶する第１記憶回路と、複数の周辺温度における、被測定物に加わる応力と前記交流電圧検出回路における検出結果との関係を記憶する第２記憶回路と、前記第１記憶回路に記憶された関係と前記被測定物に応力が加わっていない状態での前記交流電圧検出回路における検出結果とから、周辺温度を算出する周辺温度算出回路と、前記周辺温度算出回路により算出された周辺温度と前記第２記憶回路に記憶された関係とから、前記応力算出回路における応力の算出方法の設定を行う算出方法設定回路と、をさらに備えていることが好ましい（請求項２）。
【００１３】
ＳＡＷセンサは周辺温度によってその特性が変化するため、周辺温度が変化すると、被測定物に加わった応力と、交流電圧検出回路における検出結果との対応関係が変化してしまうが、周辺温度検出回路において周辺温度を検出し、算出方法設定回路により応力算出回路における応力の算出方法を設定することにより、周辺温度が変化した場合にも、応力の大きさを正確に検出することができる。
【００１４】
また、本発明の応力測定装置においては、前記被測定物に応力が加わっていない状態での前記交流電圧検出回路における検出結果を、前記応力算出回路において応力を算出する際の基準として設定するオフセット設定回路をさらに備えていることが好ましい（請求項３）。
【００１５】
ＳＡＷセンサは周辺温度によってその特性が変化するため、周辺温度が変化すると、被測定物に応力が加わっていないときの交流電圧検出回路における検出結果が変化してしまうが、オフセット設定回路により被測定物に応力が加わっていないときの交流電圧検出回路における検出結果を基準として設定するので、周辺温度が変化しても、応力算出回路において応力の大きさを正確に算出することができる。
【００１６】
また、本発明の応力測定装置においては、前記ＳＡＷセンサが、前記反射器を１つ有しており、前記応力算出回路が、前記交流電圧印加回路により前記固定コイルにより交流電圧を印加してから、前記交流電圧検出回路によって交流電圧が検出されるまでの時間から、前記被測定物に加わる応力の大きさを算出するように構成されていてもよい（請求項４）。
【００１７】
被測定物の変形部が変形することにより圧電基板が変形すると、１対の櫛型電極と反射器との距離が変化する。したがって、圧電基板の変形量によって、振動が櫛型電極から反射器に伝播し、再び櫛型電極に戻ってくるまでの時間が変化する。したがって、交流電圧印加回路により交流電圧が印加されてから、交流電圧検出回路により交流電圧が検出されるまでの時間から、被測定物に加わった応力の大きさを算出することができる。
【００１８】
又は、本発明の応力測定装置においては、前記ＳＡＷセンサが、前記圧電基板の前記一表面において、前記１対の櫛型電極を挟むように配置された２つの前記反射器を有しており、前記交流電圧検出回路と前記固定コイルとが発振回路を構成しており、前記応力算出回路が、前記交流電圧検出回路によって検出された交流電圧の周波数から、前記被測定物に加わる応力の大きさを算出するように構成されていてもよい（請求項５）。
【００１９】
これによると、ＳＡＷセンサが共振子を構成しており、被測定物に応力が加わり、変形部が変形すると、この共振子の回路定数が変化する。そして、この回路定数の変化により、発振回路の発振周波数も変化する。したがって、交流電圧検出回路により検出された交流電圧の周波数から、被測定物に加わった応力の大きさを測定することができる。
【００２０】
本発明のアクチュエータは、請求項１〜５のいずれか１項に記載の応力測定装置と、外部に応力を加える応力付与部と、前記応力付与部が外部に応力を加えたときの反作用により変形する前記変形部と、を備えており、前記変形部の表面に、前記応力測定装置の前記圧電基材が配置されている（請求項６）。これによると、アクチュエータにおいて応力付与部から外部に加えられた応力の大きさを応力測定装置によって正確に測定することができる。
【００２１】
また、本発明のアクチュエータにおいては、前記応力測定装置の前記応力算出回路によって算出された応力の大きさに応じて、前記応力付与部が外部に加える応力の大きさを制御する応力制御装置をさらに備えていることが好ましい（請求項７）。これによると、応力算出回路により算出された応力の大きさに応じて応力付与部から外部に付与する応力の大きさを制御することにより、応力付与部から外部に所望の大きさの応力を加えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明に係る実施の形態について説明する。
【００２３】
図１は、本実施の形態に係るリニアアクチュエータの概略構成図である。図１に示すように、リニアアクチュエータ１は、固定部１１、可動部１２、吸引ノズル１３、ＳＡＷセンサ２１、コイル２２、２３及び制御回路２４を備えている。そして、リニアアクチュエータ１においては、可動部１２の先端に取り付けられた吸引ノズル１３に半導体チップなどを吸い付けた状態で、後述するように可動部１２が固定部１１から推力を受けて図１の左右方向に移動することにより、吸引ノズル１３に吸い付けた半導体チップを基板に押し付ける。半導体チップ及び基板のいずれかに接着剤が塗布されており、これにより、半導体チップが基板に接着される。
【００２４】
このとき、後述するように、ＳＡＷセンサ２１、コイル２２、２３及び制御回路２４により半導体チップを基板に押し付けたときに、基板に付与される応力（リニアアクチュエータが外部に付与する応力）を測定するとともに、測定した応力に応じて基板に付与する応力の大きさを制御している。
【００２５】
次に、固定部１１及び可動部１２について詳細に説明する。図２（ａ）は図１の固定部１１及び可動部１２の構成を模式的に表した一断面図である。図２（ｂ）は図２（ａ）矢印Ｂの方向から見たときの断面図である。
【００２６】
図２（ａ）、（ｂ）に示すように、固定部１１は、ヨーク３１、コイル３３、３４及び永久磁石３５〜３８を有している。ヨーク３１は、金属製の薄板が積層されることによって構成されており、枠部３１ａ及び突出部３１ｂ、３１ｃを有している。枠部３１ａは、略矩形の筒状体であり、ヨーク３１の外周部を形成している。突出部３１ｂは、枠部３１ａの上端部から下方に突出している。突出部３１ｃは枠部の下端部から上方に突出している。突出部３１ｂと３１ｃとは互いに対向しており、その間を可動部１２の後述するシャフト３０が通過している。コイル３３、３４は、それぞれ、突出部３１ｂ、３１ｃに巻きつけられている。
【００２７】
永久磁石３５、３６は、突出部３１ｂの下面に固定されており、図２（ａ）において永久磁石３５の左側に永久磁石３６が位置するように互いに隣接して配置されている。永久磁石３５は図２の上端がＮ極となり下端がＳ極となるように配置されており、永久磁石３６は図２の上端がＳ極となり下端がＮ極となるように配置されている。
【００２８】
永久磁石３７、３８は、突出部３１ｃの上面に固定されており、図２（ａ）において永久磁石３７の左側に永久磁石３８が位置するように互いに隣接して配置されている。永久磁石３７は、図２の上端がＮ極となり下端がＳ極となるように配置されており、永久磁石３８は、図２の上端がＳ極となり下端がＮ極となるように配置されている。
【００２９】
そして、永久磁石３５〜３８が上述したように配置されていることによって、永久磁石３５と３６、及び、永久磁石３７と３８とにより、それぞれ、図２（ａ）の紙面上で反時計回りの磁界Ｍ１、Ｍ２が発生しているとともに、永久磁石３５と３７とにより図２（ａ）の紙面上で上向きの磁界Ｍ３が発生しており、永久磁石３６と３８とにより図２（ａ）の紙面上で下向きの磁界Ｍ４が発生している。
【００３０】
可動部１２は、シャフト３０及び金属部材２９を備えている。シャフト３０は図２（ａ）の左右方向に延びた棒状体であり、図２（ａ）の左右方向に延びて固定部１１の突出部３１ｂと３１ｃとの間を通過している。金属部材２９はシャフト３０の略中央部にシャフト３０を取り囲むように設けられている。
【００３１】
次に、固定部１１から推力を受けて可動部１２が移動する原理について説明する。図３は、可動部１２が固定部１１から推力を受ける原理を示す模式図である。
【００３２】
コイル３３、３４に電流が流れていないときには、前述したように、永久磁石３５〜３８により磁界Ｍ１〜Ｍ４が発生している。この状態で、コイル３３、３４に図３（ａ）に示す方向に電流を流すと、図３（ａ）に示すように、コイル３３、３４の右端部にそれぞれ紙面上で時計回りの磁界Ｍ１１、Ｍ１３が発生するとともに、コイル３３、３４の左端部にそれぞれ紙面上で反時計回りの磁界Ｍ１２、１４が発生する。
【００３３】
このとき、磁界Ｍ１１の突出部３１ｂを通過している部分の向き及び磁界Ｍ１３の突出部３１ｃを通過している部分の向きは、ともに図３（ａ）の上下方向に関して紙面上で上向きであり、前述した磁界Ｍ３の向きも図３（ａ）の紙面上で上向きであることから、磁界Ｍ１１、Ｍ１３が磁界Ｍ３に導かれて、全体として、突出部３１ｃから金属部材２９及びシャフト３０を通過して突出部３１ｂに達する磁界Ｍ１５となる。これにより、金属部材２９の右端部においては、磁束密度が増加する。なお、磁界Ｍ１５は、図示しない位置において、突出部３１ａから枠部３１ａを通過して突出部３１ｃに達しており、全体としてループ状の磁界となっている。
【００３４】
これに対して、磁界Ｍ１２の突出部３１ｂを通過している部分の向き及び磁界Ｍ１４の突出部３１ｃを通過している部分の向きは、ともに図３（ａ）の上下方向に関して紙面上で上向きであるのに対して、前述した磁界Ｍ４の向きは図３（ａ）の紙面上で下向きであることから、磁界Ｍ１２、Ｍ１４と磁界Ｍ４とは互いに打ち消しあう。これにより、金属部材２９の左端部においては、磁束密度が低下する。
【００３５】
その結果、金属部材２９及び金属部材２９が固定されたシャフト３０が図３（ａ）の右方に移動する。
【００３６】
一方、コイル３３、３４に図３（ａ）とは反対方向に電流を流すと、図３（ｂ）に示すように、コイル３３、３４の右端部にそれぞれ反時計回りの磁界Ｍ２１、Ｍ２３が発生するとともに、コイル３３、３４の左端部にそれぞれ時計回りの磁界Ｍ２２、２４が発生する。
【００３７】
このとき、磁界Ｍ２２の突出部３１ｂを通過している部分の向き及び磁界Ｍ２４の突出部３１ｃを通過している部分の向きは、ともに図３（ｂ）の上下方向に関して紙面上で下向きであり、前述した磁界Ｍ４の向きも図３（ａ）の紙面上で下向きであることから、磁界Ｍ２２、Ｍ２４が磁界Ｍ４に導かれて、全体として、突出部３１ｂから金属部材２９及びシャフト３０を通過して突出部３１ｃに達する磁界Ｍ２５となる。これにより、金属部材２９の左端部においては磁束密度が増加する。なお、磁界Ｍ２５は、図示しない位置において、突出部３１ｃから枠部３１ａを通過して突出部３１ｂに達しており、全体としてループ状の磁界となっている。
【００３８】
これに対して、磁界Ｍ２１の突出部３１ｂを通過している部分の向き及び磁界Ｍ２３の突出部３１ｃを通過している部分の向きは、ともに図３（ｂ）の上下方向に関して紙面上で下向きであるのに対して、前述した磁界Ｍ３の向きは図３（ｂ）の紙面上で上向きであることから、磁界Ｍ２１、Ｍ２３と磁界Ｍ３とは互いに打ち消しあう。これにより、金属部材２９の右端部においては、磁束密度が低下する。
【００３９】
その結果、金属部材２９及び金属部材２９が固定されたシャフトが図３（ｂ）の左方に移動する。以上のようにして、可動部１２は固定部１１から推力を受ける。
【００４０】
次に、ＳＡＷセンサ２１、コイル２２、２３及び制御装置２４について図１、図４を用いて詳細に説明する。図４は図１のＳＡＷセンサ２１、コイル２２、２３及び制御装置２４の回路図である。
【００４１】
図４に示すように、ＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）センサ２１は、圧電基板４１、１対の櫛型電極４２、４３及び反射器４４を備えている。圧電基板４１は、圧電材料からなる略矩形の板状体であり、可動部１２のシャフト３０の表面に固定されている。１対の櫛型電極４２、４３は略コの字の平面形状を有しており、圧電基板４１の一表面に互いに対向するように配置されている。反射器４４は圧電基板４１の一表面に設けられており、圧電基板４１の一表面に沿って伝播する振動（弾性表面波、ＳＡＷ）を反射させる。
【００４２】
コイル（可動コイル）２２は、シャフト３０に巻きつけられており、その両端がそれぞれ櫛型電極４２、４３に接続されている。コイル（固定コイル）２３は、コイル２２を取り囲むように配置されており、コイル２２とコイル２３とによって変圧器が構成されている。コイル２３は、図１における左右方向の長さがコイル２２よりも長くなっており、前述したようにシャフト３０が図１の左右方向に移動しても、コイル２３は、常にコイル２２の全体と対向するように構成されている。これにより、コイル２２と２３とによって構成される変圧器の特性は常に一定となる。
【００４３】
制御回路２４は、交流電圧印加回路５１、交流電圧検出回路５２、応力算出回路５３、オフセット設定回路５４、記憶回路５５、温度算出回路５６、算出方法設定回路５７、応力制御回路５８を備えている。なお、前述したＳＡＷセンサ２１、コイル２２、２３及び制御回路２４から応力制御回路５８を除いたものが本発明の応力測定装置に相当する。
【００４４】
交流電圧印加回路５１は、コイル２３に接続されており、コイル２３の両端に所定時間、交流電圧を印加する。交流電圧検出回路５２は、コイル２３に接続されており、コイル２３の両端の電圧を検出する。
【００４５】
ここで、交流電圧印加回路５１によりコイル２３に交流電圧を印加してから、交流電圧検出回路５２において交流電圧が検出されるまでの過程について説明する。
【００４６】
駆動電圧印加回路５１により、コイル２３に所定時間、交流電圧を印加すると、コイル２３と対向して配置されたコイル２２の両端に交流電圧が印加され、コイル２２の両端にそれぞれ接続された櫛型電極４２と４３との間に交流電圧が発生する。櫛型電極４２と４３との間に交流電圧が発生すると、圧電基板４１の櫛型電極４２と４３とに挟まれた部分が振動する。この振動は圧電基板４１の表面を伝播し、反射器４４において反射して圧電基板４１の櫛型電極４２と４３との間の部分に戻ってきて、圧電基板４１の櫛型電極４２と４３との間の部分が振動する。
【００４７】
圧電基板４１の櫛型電極４２と４３との間の部分が振動すると、櫛型電極４２と４３との間に交流電圧が発生し、櫛型電極４２及び４３に接続されたコイル２２の両端に交流電圧が印加される。これにより、コイル２２と対向して配置されたコイル２３にも交流電圧が印加され、交流電圧検出回路５２はこの交流電圧を検出する。
【００４８】
応力算出回路５３は、交流電圧検出回路５２に接続されており、前述したように、交流電圧印加回路５１によりコイル５３に交流電圧を印加してから、交流電圧検出回路５２において交流電圧が検出されるまでの時間（以下、検出時間とする）（交流電圧検出回路５２における検出結果）から基板を押圧している応力の大きさを算出する。
【００４９】
オフセット設定回路５４は、応力算出回路５３において応力を算出する際の基準を設定する。具体的には、基板に応力を付与していない状態での検出時間を、応力を測定する際の基準として設定する。そして、応力算出回路５３は、オフセット設定回路５４により設定された検出時間と、応力の測定時の検出時間との差から応力の大きさを算出する。
【００５０】
ＳＡＷセンサ２１は、周辺温度によってその特性が変化するため、周辺温度が変化すると検出時間が変化する。したがって、オフセット設定回路５４において基板に応力を付与していない状態における検出時間を、応力を測定する際の基準として設定することにより、応力算出回路５３において応力の大きさを正確に算出することができる。
【００５１】
記憶回路（第１記憶回路、第２記憶回路）５５には、基板に応力を付与していない状態における検出時間（交流電圧検出回路５２における検出結果）と周辺温度との関係が記憶されているとともに、各周辺温度における、基板に付与する応力と、検出時間との関係が記憶されている。
【００５２】
温度算出回路５６は、基板に応力を付与していない状態での検出時間と、記憶回路５５に記憶された関係とから周辺温度を算出する。算出方法設定回路５７は、温度算出回路５６において算出された周辺温度と、記憶回路５５に記憶された関係とから、応力算出回路５３における応力の算出方法を設定する。
【００５３】
ＳＡＷセンサ２１は、周辺温度によってその特性が変化するため、周辺温度が変化すると、検出時間が変化してしまう。このため、応力算出回路５３においては、周辺温度に応じて応力の算出方法を変更する必要がある。そこで、算出方法設定回路５７により周辺温度に応じて、応力算出回路５３における応力の算出方法を設定することにより、応力の大きさを正確に算出することができる。
【００５４】
応力制御回路５８は、応力算出回路５３において算出された応力の大きさと、ユーザによって入力された設定値（基板に付与したい応力の大きさ）とを比較し、比較した結果に応じて、コイル３３、３４に流す電流の値（駆動電流）を制御する。より詳細には、応力算出回路５３において算出された応力の大きさが設定値よりも大きい場合には、駆動電流の値を小さくし、応力算出回路５３において算出された応力の大きさが設定値よりも小さい場合には、駆動電流の値を大きくする。これにより、基板に所望の大きさの応力を付与することが可能となる。
【００５５】
次に、リニアアクチュエータ１を用いて、基板に加える応力を制御しつつ、半導体チップを基板に接着する方法について説明する。
【００５６】
リニアアクチュエータ１においては、半導体チップを基板に接着する前に、基板に応力を付与していない状態で、前述したように、交流電圧印加回路５１により、コイル２３に所定時間、交流電圧を印加するとともに、交流電圧検出回路５２においてコイル２３に印加された交流電圧を検出する。そして、前述したように、オフセット設定回路５４により、このときの検出時間を応力算出回路５３において応力を測定する際の基準として設定する。同時に、このときの検出時間から、温度算出回路５６により周辺温度を算出する。そして、算出した周辺温度に応じて、算出方法設定回路５７により、応力算出回路５３において応力を算出する方法を設定する。
【００５７】
次に、前述したように、半導体チップを吸い付けた吸引ノズル１３を基板に押し付けるとともに、交流電圧印加回路５１によりコイル２３に、所定時間、交流電圧を印加する。このとき、基板を押圧する力の反作用として吸引ノズル１３及びシャフト３０に応力が加わり、応力の大きさに応じてシャフト３０が圧縮される。これにより、シャフト３０の表面に固定された圧電基板３１も圧縮され、圧電基板４１の１対の櫛型電極４２、４３と反射器４４との距離が短くなる。なお、シャフト３０の圧電基板４１が固定された部分が本発明に係る変形部に相当する。
【００５８】
１対の櫛型電極４２、４３と反射器４４との距離が短くなると、櫛型電極４２と４３との間に発生した振動が反射器４４において反射して櫛型電極４２と４３との間に戻ってくるまでの時間が短くなり、その結果、検出時間が短くなる。応力算出回路５３は、交流電圧検出回路５２において検出された検出時間と、オフセット設定回路５４において設定された検出時間との差から、基板に付与された応力の大きさを算出する。
【００５９】
ここで、検出時間は、圧電基板４１の圧縮量によって変化し、リニアアクチュエータ１のがたつきなどによっては変化しないため、リニアアクチュエータ１が基板に半導体チップを接着するのに用いる小型のものである場合にも応力の大きさを正確に算出することができる。
【００６０】
そして、応力制御回路５８が、応力算出回路５３において算出された応力の大きさと、ユーザにより設定された応力の大きさ（設定値）とを比較して、前述したように駆動電流を制御する。以上のような動作を繰り返すことにより、基板にはユーザにより設定された大きさの応力を付与することができる。
【００６１】
以上に説明した実施の形態によると以下のような効果が得られる。
【００６２】
交流電圧印加回路５１によりコイル２３に交流電圧を印加すると、コイル２３と対向するコイル２２及びコイル２２に接続された櫛型電極４２、４３にも交流電圧が印加される。櫛型電極４２、４３に交流電圧が印加されると、圧電基板４１の櫛型電極４２、４３に挟まれた部分が振動し、この振動が反射器４４において反射して櫛型電極４２、４３に戻ってくる。この戻ってきた振動より櫛型電極４２、４３及び櫛型電極４２、４３に接続されたコイル２２に交流電圧が発生し、これにより、コイル２３にも交流電圧が発生する。そして、交流電圧検出回路５２が、この交流電圧を検出する。
【００６３】
ここで、基板を押圧することにより吸引ノズル１３及びシャフト３０に応力が加わるとシャフトが圧縮され、シャフト３０の表面に配置された圧電基板３１も圧縮される。これにより、圧電基板４１における櫛型電極４２、４３と反射器４４との距離が短くなり、これに伴って検出時間が短くなる。そして、この検出時間は基板を押圧する応力によって異なる。
【００６４】
したがって、検出時間から吸引ノズル１３が基板を押圧する応力大きさを算出することができる。
【００６５】
また、検出時間は、シャフト３０（圧電基板４１）の圧縮量により変化し、リニアアクチュエータ１のがたつきなどによっては変化しないため、リニアアクチュエータ１が基板に半導体チップを接着するのに用いる小型のものである場合にも応力を正確に検出することができる。
【００６６】
また、ＳＡＷセンサ１１は、周辺温度によってその特性が変化するため、周辺温度が変化すると、基板に付与している応力と、検出時間との対応関係が変化してしまう。しかしながら、周辺温度検出回路５６において周辺温度を算出し、算出方法設定回路５７において、算出した周辺温度に応じて応力算出回路５２における応力の算出方法を設定することにより、周辺温度が変化した場合にも、正確に応力を検出することができる。
【００６７】
また、ＳＡＷセンサ１１は、周辺温度によってその特性が変化するため、周辺温度が変化すると、基板に応力を加えていないときの検出時間が変化してしまうが、応力の検出を行う前に、オフセット設定回路５４により基板に応力を加えていないときの検出時間を、応力算出回路５３において応力を算出する際の基準として設定しているので、周辺温度が変化しても、基板に付与している応力の大きさを正確に検出することができる。
【００６８】
また、応力算出回路５３により算出された応力の大きさに応じてコイル３３、３４に流す電流の大きさを制御することによって、基板に付与する応力の大きさを制御することにより、基板に所望の大きさの応力を加えることができる。
【００６９】
次に、本実施の形態に種々の変更を加えた変形例について説明する。ただし、本実施の形態と同様の構成を有するものについては同じ符号を付し、適宜その説明を省略する。
【００７０】
一変形例では、図５に示すように、ＳＡＷセンサ６０が、実施の形態と同様の圧電基板４１、櫛型電極４２、４３及び反射器４４に加え、圧電基板４１の一表面に反射器６４を有しており、反射器６４は、反射器４４との間に櫛型電極４２、４３を挟むように配置されている。また、制御回路７０が、実施の形態と同様の回路５１〜５８に加え、コイル２３と並列に接続されているとともに互いに直列に接続された２つのコンデンサ７１、７２と、コイル２３と並列に接続されているとともに、コンデンサ７１と７２との間に接続されたトランジスタ７３とを有している。（変形例１）。
【００７１】
この場合には、コイル２３、コンデンサ７１、７２及びトランジスタ７３によりコルピッツ型の発振回路が構成されている。また、圧電基板４１の表面を伝播する振動（弾性表面波）は、反射器４４、６４において反射することにより、反射器４４と６４との間で共振し、このとき、櫛型電極４２と４３との間には、この共振周波数に対応する交流電圧が発生する。すなわち、ＳＡＷセンサ６０により発振回路と同様の電気的特性を示す共振子が構成される。
【００７２】
そして、この場合には、基板に応力を付与することにより、シャフト３０が圧縮され、シャフト３０に固定された圧電基板４１が圧縮されると、櫛型電極４２、４３と反射器４４、６４との間の距離が変化し、ＳＡＷセンサ６０（共振子）の共振周波数が変化する。これにより、コイル２２を介してＳＡＷセンサ６０に接続されたコイル２３、コンデンサ７１、７２及びトランジスタ７３により構成される発振回路の発振周波数も変化する。したがって、この場合には、交流電圧検出回路５２においてコイル２３に印加された交流電圧の発振周波数を検出し、検出した発振周波数（交流電圧検出回路５２における検出結果）から応力算出回路５３により、基板に付与している応力の大きさを算出することができる。
【００７３】
なお、変形例１の場合には、オフセット設定回路５４は、基板に応力を付与していない状態で、交流電圧検出回路５２において検出された発振周波数を、応力算出回路５３において応力を算出するための基準として設定する。また、記憶回路５５には、周辺温度と、基板に応力を付与していない状態で交流電圧検出回路５２において検出される発振周波数（交流電圧検出回路５２における検出結果）との関係、及び、各周辺温度における、基板に付与する応力の大きさと交流電圧検出回路５２において検出される発振周波数との関係が記憶されている。そして、温度算出回路５６は、基板に応力を付与していない状態で交流電圧検出回路５２において検出される発振周波数と、記憶回路５５に記憶された関係とから周辺温度を算出し、算出方法設定回路５７は、算出した周辺温度と検出した周辺温度と記憶回路５５に記憶された関係とから応力算出回路５３において応力を算出する方法を設定する。
【００７４】
また、変形例１においては、制御装置７０にコイル２３、コンデンサ７１、７２及びトランジスタ７３によりコルピッツ型の発振回路が形成されていたが、制御装置にコイル２３を含む他の種類の発振回路が形成されていてもよい。
【００７５】
本実施の形態においては、コイル２３の長さをコイル２２の長さよりも長くし、シャフト３０が移動しても常にコイル２２の全体がコイル２３と対向するように構成していたが、これとは逆に、図６に示すように、ＳＡＷセンサ２１に接続されたコイル（可動コイル）８２の長さを制御回路２４に接続されたコイル（固定コイル）８３の長さよりも長くして、シャフト３０が移動しても、コイル８３の全体が常にコイル８２と対向するように構成してもよい（変形例２）。この場合でも、コイル８２とコイル８３とにより構成される変圧器の特性は常に一定となる。
【００７６】
また、本実施の形態においては、シャフト３０にコイル２２を巻きつけ、コイル２２を取り囲むようにコイル２３を配置したが、シャフト３０が移動しても、常にコイル２２、２３のうちの一方の全体が、他方と対向するように配置されていれば、別の配置であってもよい。
【００７７】
また、本実施の形態においては、応力の測定を行う前に、オフセット設定回路５４及び算出方法設定回路５７により、周辺温度に応じた設定を行っていたが、常に一定の温度条件において使用されるような場合には、オフセット設定回路５４、記憶回路５５、温度算出回路５６及び算出方法設定回路５７が設けられていなくてもよい。
【００７８】
また、本実施の形態においては、応力制御回路５８により、応力算出回路５３において算出した応力の大きさとユーザにより設定された応力の大きさとを比較して、応力の大きさの制御を行ったが、応力制御回路５８が設けられておらず、ユーザが、応力算出回路５３において算出された応力の大きさを見ながら、手動で応力の調整を行ってもよい。
【００７９】
また、本実施の形態においては、リニアアクチュエータにおいて外部に付与する応力の大きさを検出し、応力の大きさの制御を行ったが、外部に応力を付与したときに変形する部分が存在するアクチュエータであれば、他の種類のアクチュエータに本発明を適用することも可能である。
【００８０】
また、以上の説明では、本発明に係る応力測定装置をアクチュエータに配置した場合について説明したが、外部から応力を加えられたときに変形する変形部を有するものであれば、アクチュエータ以外のものに、本発明に係る応力測定装置を設けることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明における実施の形態に係るリニアアクチュエータの概略構成図である。
【図２】（ａ）図１の固定部及び可動部を模式的に示した一断面図であり、（ｂ）が（ａ）を矢印Ｂの方向から見たときの断面図である。
【図３】図２における固定部及び可動部の動作を示す図である。
【図４】図１のＳＡＷセンサ、コイル及び制御回路の回路図である。
【図５】変形例１の図４相当の図である。
【図６】変形例２の図１相当の図である。
【符号の説明】
【００８２】
１  リニアアクチュエータ
２１  ＳＡＷセンサ
２２、２３  コイル
２４  制御回路
３０  シャフト
４１  圧電基板
４２、４３  櫛型電極
４４  反射器
５１  交流電圧印加回路
５２  交流電圧検出回路
５３  応力算出回路
５４  オフセット設定回路
５５  記憶回路
５６  温度算出回路
５７  算出方法設定回路
５８  応力制御回路
６０  ＳＡＷセンサ
６４  反射器
７１、７２  コンデンサ
７３  トランジスタ
８２、８３  コイル
【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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