(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料の表層に切り込むと共に試料の表面に沿って移動し試料の表層を捲り上げるための切刃と、前記切刃を保持する切刃保持手段と、前記捲り上げた試料の表層の端部を前記切刃または前記切刃保持手段に固定するための試料表層端部固定手段と、前記捲り上げた試料の表層の端部を前記試料表層端部固定手段に固定した状態で前記試料表層端部固定手段を前記試料に対し相対移動して前記試料の表層を剥離させながら生じた力を測定する力測定手段とを具備したことを特徴とする剥離試験装置。
【請求項２】
請求項１に記載の剥離試験装置において、前記試料表層端部固定手段は、バネと、通電発熱していない状態では前記捲り上げた試料の表層を前記バネの力で固定可能にする形状となり且つ通電発熱した状態では前記バネの力に抗する方向に変形する形状記憶合金とを含むことを特徴とする剥離試験装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の剥離試験装置において、前記力測定手段は、試料の表面に平行な方向の力および垂直な方向の力を測定することを特徴とする剥離試験装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の剥離試験装置において、設定された剥離角に応じて前記試料の表層を剥離させる時の試料の表面に平行な方向の相対移動速度および垂直な方向の相対移動速度を制御する剥離角制御手段を具備したことを特徴とする剥離試験装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の剥離試験装置において、前記試料の温度を調整するために前記試料の近傍に所定温度の気体を供給する気体供給手段を具備したことを特徴とする剥離試験装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の剥離試験装置を用いて、所定間隔を空けて平行に試料表層を切削除去した後、それら切削除去した部分の間に残った試料表層を捲り上げることを特徴とする剥離試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、剥離（ピール）試験装置および剥離試験方法に関し、さらに詳しくは、試料作成のための手間が掛からずに剥離試験を行うことが出来ると共に切削試験の用途にも使うことが出来る剥離試験装置および剥離試験方法、並びに、微小幅の剥離試験を行うことが出来る剥離試験方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、反対方向に回転する２つのドラムの一方のドラムにフレキシブルプリント基板の銅箔を巻き取ると共に他方のドラムにフレキシブルプリント基板のポリイミドフィルムを巻き取り、剥離力をロードセルで測定する剥離試験装置が知られている（例えば、非特許文献１参照。）。
また、試料表層の端部を保持した試料表層端部保持部を、傾斜させた案内柱体に沿って移動させて、所望の剥離角θで試料表層を剥離させる剥離試験装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
他方、試料の表層を切削するための切刃と、切刃を保持して試料の表面に沿った方向およびそれに垂直な方向に切刃を移動するための移動ヘッドを有する切刃移動手段と、移動ヘッドに伝わる試料の表面に沿った方向およびそれに垂直な方向の力を測定するセンサ手段とを具備した塗膜付着強度・せん断強度測定装置が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【非特許文献１】宮城善一、小池昌義、山本健太郎「フレキシブルプリント回路用銅張積層板の剥離試験条件の検討」材料試験技術、Vol.38、No.4、１９９３年１０月、第４８頁〜第５２頁
【特許文献１】特開平５−２４９０２７号公報特開２０００−４６７２６号公報
【特許文献２】特開２００６−３４９３９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の剥離試験装置では、所定幅の試料をセットする必要があり、はじめから所定幅の試料でない場合、作業者が所定幅の試料を作成しなければならない問題点があった。また、単機能であり、剥離試験以外の用途には使えない問題点があった。さらに、微小幅（例えば１００μｍ）の剥離試験を行うことが難しい問題点があった。
他方、従来の塗膜付着強度・せん断強度測定装置は、試料表層を切削してしまうものであり、剥離試験の用途には使えない問題点があった。
そこで、本発明の目的は、試料作成のための手間が掛からずに剥離試験を行うことが出来ると共に塗膜付着強度・せん断強度測定の用途にも使うことが出来る剥離試験装置および剥離試験方法、並びに、微小幅の剥離試験を行うことが出来る剥離試験方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
第１の観点では、本発明は、試料の表層に切り込むと共に試料の表面に沿って移動し試料の表層を捲り上げるための切刃と、前記切刃を保持する切刃保持手段と、前記捲り上げた試料の表層の端部を前記切刃または前記切刃保持手段に固定するための試料表層端部固定手段と、前記捲り上げた試料の表層の端部を前記試料表層端部固定手段に固定した状態で前記試料表層端部固定手段を前記試料に対し相対移動して前記試料の表層を剥離させながら生じた力を測定する力測定手段とを具備したことを特徴とする剥離試験装置を提供する。
上記第１の観点による剥離試験装置では、切刃によって所定間隔を空けて平行に試料表層を切削除去した後、それら切削除去した部分の間に残った試料表層を捲り上げて剥離試験を行うことが出来る。すなわち、はじめから所定幅の試料をセットする必要がないから、試料作成のための手間が掛からずに剥離試験を行うことが出来る。また、塗膜付着強度・せん断強度測定の用途にも使うことが出来る。さらに、切刃によって微小幅（例えば１００μｍ）を空けて平行に試料表層を切削除去することにより、微小幅の剥離試験を容易に行うことが出来る。
【０００５】
第２の観点では、本発明は、前記第１の観点による剥離試験装置において、前記試料表層端部固定手段は、バネと、通電発熱していない状態では前記捲り上げた試料の表層を前記バネの力で固定可能にする形状となり且つ通電発熱した状態では前記バネの力に抗する方向に変形する形状記憶合金とを含むことを特徴とする剥離試験装置を提供する。
上記第２の観点による剥離試験装置では、試料表層端部固定手段にバネと形状記憶合金線とを用いているため、安定に端部Ｓｄを挟んで固定することが出来る。また、小型に構成できる。
【０００６】
第３の観点では、本発明は、前記第１または第２の観点による剥離試験装置において、前記力測定手段は、試料の表面に平行な方向の力および垂直な方向の力を測定することを特徴とする剥離試験装置を提供する。
上記第３の観点による剥離試験装置では、試料の表面に沿った方向およびそれに垂直な方向の力をそれぞれ独立に測定できると共に、これらを合成することにより剥離方向の力を求めることも出来る。
【０００７】
第４の観点では、本発明は、前記第１から第３のいずれかの観点による剥離試験装置において、設定された剥離角に応じて前記試料の表層を剥離させる時の試料の表面に平行な方向の相対移動速度および垂直な方向の相対移動速度を制御する剥離角制御手段を具備したことを特徴とする剥離試験装置を提供する。
上記第４の観点による剥離試験装置では、試料の表面に沿った方向およびそれに垂直な方向の移動ヘッドの移動速度を制御することにより所望の剥離角とすることが出来る。
【０００８】
第５の観点では、本発明は、前記第１から第４のいずれかの観点による剥離試験装置において、前記試料の温度を調整するために前記試料の近傍に所定温度の気体を供給する気体供給手段を具備したことを特徴とする剥離試験装置を提供する。
上記第５の観点による剥離試験装置では、所望の試料温度での剥離試験を容易に行うことが出来る。
【０００９】
第６の観点では、本発明は、前記第１から第５のいずれかの観点による剥離試験装置を用いて、所定間隔を空けて平行に試料表層を切削除去した後、それら切削除去した部分の間に残った試料表層を捲り上げることを特徴とする剥離試験方法を提供する。
上記第６の観点による剥離試験方法では、切刃によって所定間隔を空けて平行に試料表層を切削除去した後、それら切削除去した部分の間に残った試料表層を捲り上げて剥離試験を行うので、剥離試験を行う試料幅の試料を予め作成する手間が掛からない。また、切刃によって微小幅（例えば１００μｍ）を空けて平行に試料表層を切削除去することにより、それらの間に残った微小幅の表層部の剥離試験を容易に行うことが出来る。さらに、電気回路パターンの場合、微小幅（例えば１００μｍ）のパターンを切削し、捲り上げて、剥離試験を容易に行うことが出来る。
【００１０】
第７の観点では、本発明は、所定間隔を空けて平行に試料表層を切削除去した後、それら切削除去した部分の間に残った試料表層の一部を捲り上げ、捲り上げた試料の表層の端部を把持して試料の表層を所定の剥離角の方向に引っ張り、試料の表層を剥離させながら生じた力を測定することを特徴とする剥離試験方法を提供する。
上記第７の観点による剥離試験装置では、はじめから所定幅の試料をセットする必要がないから、試料作成のための手間が掛からずに剥離試験を行うことが出来る。また、切刃によって微小幅（例えば１００μｍ）を空けて平行に試料表層を切削除去することにより、それらの間に残った微小幅の表層部の剥離試験を容易に行うことが出来る。さらに、電気回路パターンの場合、微小幅（例えば１００μｍ）のパターンを切削し、捲り上げて、剥離試験を容易に行うことが出来る。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の剥離試験装置および剥離試験方法によれば、試料作成のための手間が掛からずに剥離試験を行うことが出来る。また、本発明の剥離試験装置は、塗膜付着強度・せん断強度測定の用途にも使うことが出来る。さらに、本発明の剥離試験装置および剥離試験方法によれば、微小幅の剥離試験を容易に行うことが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図に示す実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００１３】
図１は、実施例１に係る剥離試験装置１００の構成説明図である。
この剥離試験装置１００は、基台１と、第１辺２１を水平（ｘｙ方向）に保って基台１に支持され且つ第２辺２２を第１辺２１と平行を保って弾性変形しうる水平用弾性平行リング２と、第１辺３１を垂直（ｚ方向）に保って水平用弾性平行リング２の第２辺２２にスペーサ１２を介して支持され且つ第２辺３２を第１辺３１と平行を保って弾性変形しうる垂直用弾性平行リング３と、水平用弾性平行リング２の第２辺２２の一端に水平ロッド６ａを介し水平力Ｆｈを加えて図３に示すように水平用弾性平行リング２を弾性変形させるための水平用フォースコイル６と、垂直用弾性平行リング３の第２辺３２の一端に垂直ロッド７ａを介して垂直力Ｆｖを加えて図３に示すように垂直用弾性平行リング３を弾性変形させるための垂直用フォースコイル７と、水平変位量を測定するための水平位置センサ９と、垂直変位量を測定するための垂直位置センサ１１と、垂直用弾性平行リング３の第２辺３２に取り付けられた移動ヘッド４と、その移動ヘッド４の下端に取り付けられた切刃５と、移動ヘッド４の下端に切刃５と並べて取り付けられた試料表層端部固定具５０と、水平面内および垂直方向に移動可能なＸＹＺステージ１４と、試料Ｓを固定するためにＸＹＺステージ１４に設置された真空チャック１５と、垂直力Ｆｖ＝０のときに移動ヘッド４や切刃５や試料表層端部固定具５０の重量で垂直用弾性平行リング３が弾性変形しないように移動ヘッド４や切刃５や試料表層端部固定具５０の重量を支えるための支点４１，天秤４２および重り４３と、試料Ｓの温度を調整するために試料Ｓの近傍に所定温度の気体（例えば液体窒素で冷却した空気やヒータで加熱した空気）を供給する気体供給装置６０と、出力インタフェース４０ａを介して水平用フォースコイル６，垂直用フォースコイル７，昇降機構１３および試料表層端部固定具５０を駆動すると共に入力インタフェース４０ｂを介して水平位置センサ９および垂直位置センサ１１の出力を読み込み且つ水平用フォースコイル６の駆動信号から水平力Ｆｈを取得し垂直用フォースコイル７の駆動信号から垂直力Ｆｖを取得するパソコン４０とを具備している。
【００１４】
図２は、試料表層端部固定具５０の側面図である。図３は、試料表層端部固定具５０の正面図である。
試料表層端部固定具５０は、移動ヘッド４の下端に切刃５と並べて取り付けられる支持部材５１と、シーソー状に揺動可能に支持部材５１に軸止された押え部材５２と、押え部材５２の上端を移動ヘッド４と反対方向へ付勢する（＝押え部材５２の下端を移動ヘッド４の方へ付勢する）バネ５３と、バネ５３の内部を通して支持部材５１と押え部材５２の上端を結合する形状記憶合金線５４とを具備している。
【００１５】
形状記憶合金線５４に出力インタフェース４０ａから通電加熱していない状態では、形状記憶合金線５４は室温であり、形状記憶合金線５４の長さは伸びており、バネ５３の弾性力により押え部材５２の下端が支持部材５１に着いた状態になる。
一方、形状記憶合金線５４に出力インタフェース４０ａから通電加熱した状態では、形状記憶合金線５４は高温になり、図４に示すように、形状記憶合金線５４の長さが縮み、バネ５３の弾性力に抗して押え部材５２の下端が支持部材５１から離れた状態になる。
【００１６】
剥離試験装置１００を用いた剥離試験は次の手順で行う。
（１）移動ヘッド４およびＸＹＺステージ１４の少なくとも一方により切刃５を試料Ｓに対して相対移動し、図５に示すように、切刃５で試料Ｓの表層に切り込み、図６に示す切削除去部Ｓａの部分を切削除去する。この時、必要に応じて、気体供給装置６０から冷風または温風を試料Ｓに吹き付けて試料Ｓの温調を行う。
（２）切刃５と試料Ｓを相対移動し、図６に示すように切削除去部Ｓａから所定間隔Ｗの切削除去部Ｓｂを切削除去する。所定間隔Ｗは、剥離試験を行う試料幅であり、例えば５ｍｍ〜５０μｍである。
（３）切刃５と試料Ｓを相対移動し、残留部Ｓｃに切刃５を切り込ませて、図７に示すように残留部Ｓｃの端部Ｓｄを捲り上げる。この時、必要に応じて、気体供給装置６０から冷風または温風を試料Ｓに吹き付けて試料Ｓの温調を行う。
（４）形状記憶合金線５４に通電加熱して図４に示すように押え部材５２を開くと共に、切刃５と試料Ｓを相対移動し、残留部Ｓｃの捲り上げた端部Ｓｄを支持部材５１の台部５１ａと押え部材５２の間に入れ、形状記憶合金線５４への通電加熱を止めて図８に示すようにバネ５３の弾性力で端部Ｓｄを支持部材５１の台部５１ａと押え部材５２の間に挟んだ状態で固定する。
（５）移動ヘッド４およびＸＹＺステージ１４の少なくとも一方により試料表層端部固定具５０と試料Ｓを相対移動し、図９に示すように、ｘ方向相対速度Ｖｘおよびｚ方向相対速度Ｖｚで試料表層端部固定具５０すなわち移動ヘッド４を相対移動し、試料Ｓの表層Ｓａを剥離しながら水平力Ｆｈおよび垂直力Ｆｖを収集する。
【００１７】
剥離角θは、試料表層端部固定具５０のｘ方向相対速度Ｖｘおよびｚ方向相対速度Ｖｚを制御することにより調整できる。例えば、図８の状態からＶｘ＞０とし且つＶｚ＝０とすればθ＝０゜となる。また、図８の状態からＶｘ＞Ｖｚ＞０とすれば０゜＜θ＜９０゜となる。また、図８の状態からＶｘ＝Ｖｚ＞０とすればθ＝９０゜となる。さらに、図８の状態からＶｚ＞Ｖｘ＞０とすれば９０゜＜θとなる。
【００１８】
実施例１の剥離試験装置１００によれば次の効果が得られる。
（ａ）はじめから所定幅Ｗの試料Ｓをセットする必要がないから、試料作成のための手間が掛からずに剥離試験を行うことが出来る。
（ｂ）残留部Ｓｃの幅Ｗを微小幅にすれば、微小幅（例えば１００μｍ以下）の試料幅の剥離試験を容易に行うことが出来る。
（ｃ）試料表層端部固定具５０にバネ５３と形状記憶合金線５４とを用いているため、安定に端部Ｓｄを挟んで固定することが出来る。また、試料表層端部固定具５０を小型に構成できる。
（ｄ）表層Ｓｅを剥離させる時に端部Ｓｄが切刃５に触れないので、端部Ｓｄによる切刃５の消耗や切刃５による端部Ｓｄの損傷を回避できる。
（ｅ）切刃５により試料Ｓの表層Ｓａを切削すれば、塗膜付着強度・せん断強度測定の用途にも使うことが出来る。
【実施例２】
【００１９】
試料表層端部固定具５０のバネ５３と形状記憶合金線５４の代わりに手動で螺合するネジを用いてもよい。この場合、構成を簡単化できる。
【実施例３】
【００２０】
切刃５の上に端部Ｓｄを挟んで固定するように、切刃５に試料表層端部固定具を設けてもよい。この場合、捲り上げた端部Ｓｄが切刃５に乗っているので、そのまま切刃５に固定でき、端部Ｓｄを固定する手間が掛からない。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
本発明の剥離試験装置は、例えばプリント基板の銅パターンの剥離試験に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施例１に係る剥離試験装置を示す構成説明図である。
【図２】実施例１に係る試料表層端部固定具（閉状態）の側面図である。
【図３】実施例１に係る試料表層端部固定具の正面図である。
【図４】実施例１に係る試料表層端部固定具（開状態）の側面図である。
【図５】実施例１に係る剥離試験装置で試料を切削する状態の説明図である。
【図６】所定間隔を空けて切削除去部を設けた試料の上面図である。
【図７】残留部の端部を巻き上げた試料の上面図である。
【図８】端部を挟んで固定した状態を示す側面図である。
【図９】試料の表層を剥離させている状態を示す側面図である。
【符号の説明】
【００２３】
４                  移動ヘッド
５                  切刃
６                  水平用フォースコイル
７                  垂直用フォースコイル
９                  水平位置センサ
１１                垂直位置センサ
４０                パソコン
５０                試料表層端部固定具
６０                気体供給装置
１００              剥離試験装置
Ｓ                  試料
Ｓｄ                端部
Ｓｅ                表層
Ｖｘ                ｘ方向相対移動速度
Ｖｚ                ｚ方向相対移動速度
【図１】
0004607935.tif 000002
【図２】
0004607935.tif 000003
【図３】
0004607935.tif 000004
【図４】
0004607935.tif 000005
【図５】
0004607935.tif 000006
【図６】
0004607935.tif 000007
【図７】
0004607935.tif 000008
【図８】
0004607935.tif 000009
【図９】
0004607935.tif 000010