(57)【要約】【課題】被測定物を再利用可能な状態で簡便かつ良好に固定保持することができ、気温等の影響を受けることなく精度の高い変位の測定を行なうことができる積層電子部品の変位測定装置及び方法を提供する。【解決手段】被測定物５０をテーブル３０の吸引穴４０Ａ〜４０Ｄのいずれかに所望の向きで置くとともに、開閉弁２２Ａ〜２２Ｄを「開」として真空ポンプ１４で吸引すると、被測定物５０はテーブル３０上に吸着される。位置調整部６４でレーザ照射検出部６０の位置を調整し、レーザ光を被測定物５０に照射する。被測定物５０を横に置けばセラミックス積層体５２にレーザ光が当たり、被測定物５０を縦に置けば電極５４にレーザ光が当たる。この状態で、通電部６２から被測定物５０に対して所定の通電を行なうと、被測定物５０が変位し、レーザ光に周波数変化が生ずる。これをレーザ照射検出部６０で検出することで、被測定物５０の変位が測定される。【選択図】図１
2009250759.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層電子部品に通電したときの変位をレーザドップラ変位計で計測する積層電子部品の変位測定装置であって、
その一方の面に、前記積層電子部品を置くテーブル，
該テーブルの他方の面から真空吸引を行なって、前記積層電子部品を前記テーブルに吸着する真空吸引手段，
を備えたことを特徴とする積層電子部品の変位測定装置。
【請求項２】
前記テーブルに、真空吸引手段に通じる複数の吸引穴を形成するとともに、
各穴に開閉弁を設けたことを特徴とする請求項１記載の積層電子部品の変位測定装置。
【請求項３】
磁気保持可能な材料を含む積層電子部品に通電したときの変位をレーザドップラ変位計で計測する積層電子部品の変位測定装置であって、
その一方の面に、前記積層電子部品を置くテーブル，
該テーブルの他方の面から磁気保持を行なって、前記積層電子部品を前記テーブルに保持する磁気保持手段，
を備えたことを特徴とする積層電子部品の変位測定装置。
【請求項４】
前記テーブルを導体によって形成し、固定された複数の積層電子部品に通電する際の一方の共通電極として、該テーブルを利用することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の積層電子部品の変位測定装置。
【請求項５】
積層電子部品に通電したときの変位をレーザドップラ変位計で計測する積層電子部品の変位測定方法であって、
テーブルの一方の面に前記積層電子部品を置くとともに、前記テーブルの他方の面から真空吸引を行なって、前記積層電子部品を前記テーブルに吸着することを特徴とする積層電子部品の変位測定方法。
【請求項６】
磁気保持可能な材料を含む積層電子部品に通電したときの変位をレーザドップラ変位計で計測する積層電子部品の変位測定方法であって、
テーブルの一方の面に前記積層電子部品を置くとともに、前記テーブルの他方の面から磁気保持を行なって、前記積層電子部品を前記テーブルに保持することを特徴とする積層電子部品の変位測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層電子部品，例えば、低歪積層セラミックスキャパシタや積層セラミックスアクチュエータなどのセラミックス積層部品の変位測定装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザドップラ振動計は、公知のように、所定の周波数の光や電波を移動物体に当てると、その速度に比例して光や電波の周波数が変化するドップラ効果を利用したものである。例えば、下記特許文献１には、振動する膜面の単位時間当たりの振動数をレーザドップラ振動計により測定して、その最小固有振動数から膜面の張られている張力を演算により求めるようにした、膜面の張力測定方法が開示されている。
【特許文献１】特開平８−１５０６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、セラミックス積層部品の変位ないし歪（「変位」と総称する。）を非接触で計測するための方法の一つに、上述したレーザドップラ振動計を利用した測定法がある。この測定法では、基板あるいは試料台に半田もしくは接着剤によって被測定物を固定する方法が取られている。
【０００４】
しかしながら、このような固定方法では、次のような点が指摘されている。
（１）半田や接着剤の粘性により固着前に被測定物が僅かに動くことで、試料台と被測定物の隙間の距離がばらつくという固定度合いのばらつきが生じる。また、同じ理由で、被測定物の測定面の水平がずれる。このような固定度合いのばらつきや水平のずれは、積層キャパシタの電歪のような微小変位の測定においては、無視できない大きさの誤差となる。
（２）半田や接着剤で被測定物を固定してしまうと、繰り返し再現性を測定することが難しい。これは、半田や接着剤を完全に取り除いた初期状態に戻す処理（いわゆる洗浄）に手間と時間がかかるためである。
（３）同じ理由で、被測定物を測定後に製品として使用することは非常に難しい。これは、変位測定を製品検査工程に組み込むことが非常に難しいことを意味する。
（４）計測の度に毎回半田や接着剤で被測定物を固定するという測定前処理が必要である。
（５）固定の度合いが気温や湿度によってばらつく。これは、半田や接着剤の硬化速度が温度や湿度の影響を受けるためである。
（６）小型部品になるほど、その固定が困難となる。
【０００５】
かかる点を改善する手法として、脱着が容易で、かつ粘着成分が被測定物に残らない粘着テープを利用する方法が考えられる。しかし、粘着テープは、弾性及び剛性が低いので、測定しようとする変位をテープの変形で吸収してしまう，あるいは、被測定物の変位により被測定物自体が動いてしまうという恐れがあり、測定箇所がずれてしまうといった不都合がある。セラミックス積層部品の変位の測定においては、弾性と剛性が高い固体上に被測定物を固定することが必要である。
【０００６】
本発明は、以上のような点に着目したもので、被測定物を再利用可能な状態で簡便かつ良好に固定保持することができ、気温等の影響を受けることなく精度の高い変位の測定を行なうことができる積層電子部品の変位測定装置及び方法を提供することを、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するため、本発明は、積層電子部品に通電したときの変位をレーザドップラ変位計で計測する際に、テーブルの一方の面に前記積層電子部品を置くとともに、前記テーブルの他方の面から真空吸引を行なって、前記積層電子部品を前記テーブルに吸着することを特徴とする。他の発明は、磁気保持可能な材料を含む積層電子部品に通電したときの変位をレーザドップラ変位計で計測する際に、テーブルの一方の面に前記積層電子部品を置くとともに、前記テーブルの他方の面から磁気保持を行なって、前記積層電子部品を前記テーブルに保持することを特徴とする。本発明の前記及び他の目的，特徴，利点は、以下の詳細な説明及び添付図面から明瞭になろう。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、真空吸引もしくは磁気保持によって積層電子部品をテーブル上に吸着ないし保持することとしたので、被測定物を再利用可能な状態で簡便かつ良好に固定することができ、気温等の影響を受けることなく精度の高い変位の測定を行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１には、実施例１にかかる変位測定装置の構成が示されている。また、図２には、テーブルと被測定物の部分が拡大して示されている。これらの図において、真空チャンバ内に設けられた吸引用パイプ１０の吸引主面１２上には、絶縁板２０及びテーブル３０が順に重ねて設けられている。被測定物５０は、テーブル（試料台）３０上に固定されるようになっている。前記吸引用パイプ１０の吸引主面１２からテーブル３０にかけては、貫通穴である複数の吸引穴４０Ａ〜４０Ｄが設けられている。また、絶縁板２０には、各吸引穴４０Ａ〜４０Ｄに対応する開閉弁２２Ａ〜２２Ｄがそれぞれスライド可能に設けられている。
【００１１】
被測定物５０は、上述したテーブル３０上において吸引穴４０Ａ〜４０Ｄの位置に吸着されるようになっている。すなわち、開閉弁２２Ａ〜２２Ｄをスライドさせて「開」としたときは、吸引穴４０Ａ〜４０Ｄが真空ポンプ１４によって吸引され、被測定物５０が吸引穴４０Ａ〜４０Ｄに吸着する。逆に、開閉弁２２Ａ〜２２Ｄをスライドさせて「閉」とすると、かかる吸着が解除される。図１に示す状態では、開閉弁２２Ａが「閉」となっており、開閉弁２２Ｃが「開」となっている。開閉弁２２Ａ〜２２Ｄにより、被測定物５０を吸着していない吸引穴４０Ａ〜４０Ｄを塞ぐことで、被測定物５０を固定する吸引力を確保することができる。
【００１２】
被測定物５０としては、例えば積層セラミックスキャパシタがある。積層セラミックスキャパシタは、四角柱状のセラミックス積層体５２の両端に電極５４を形成した構造となっている。図１に示す状態では、吸引穴４０Ａにはセラミックス積層体５２の部位が吸着されるようになっており（水平方向）、吸引穴４０Ｃには電極５４の部位が吸着されるようになっている（垂直方向）。
【００１３】
テーブル３０としては、被測定物５０の配置形態に応じて、絶縁体もしくは導体が使用される。セラミックス積層体５２を水平方向に吸着している場合は、電極５４が両方ともテーブル３０に接触する。このため、テーブル３０を導体とすると、電極５４間が短絡してしまう。従って、テーブル３０を絶縁体とする。一方、セラミックス積層体５２を垂直方向に吸着している場合は、電極５４が短絡する恐れはないので、テーブル３０は導体としてもよいし、絶縁体としてもよい。しかし、導体することで、テーブル３０自体を通電部６２による通電のための一方の電極とすることができる。この場合、電気抵抗率の小さい材料，例えば銅が特に好ましい。また、複数の被測定物５０を垂直方向に吸着するときは、それらの複数の被測定物５０の共通電極（COM）としてテーブル３０を利用することができ、被測定物５０と通電部６２との接続配線を減らすことができる。なお、テーブル３０を導体としたときは、吸引用パイプ１０との絶縁を行なう必要があるので、絶縁板２０を設けている。
【００１４】
被測定物５０に対しては、レーザ照射検出部６０から変位検出用のレーザ光が照射されるようになっている。電極間には、通電部６２から所望の値の電圧もしくは電流が印加されるようになっている。更に、レーザ照射検出部６０とテーブル３０ないし被測定物５０との位置関係ないし距離は、位置調整部６４によって調整可能となっており、チャンバ内の温度は、温度制御部６６で制御可能となっている。これらの位置調整や温度制御は、公知の技術をそのまま適用してよい。
【００１５】
以上の各部の動作，すなわち、真空ポンプ１４のON／OFF動作，開閉弁２２Ａ〜２２Ｄの開閉動作，通電部６２による電圧値ないし電流値の設定やON／OFF動作，位置調整部６４によるレーザ照射検出部６０の位置調整，温度制御部６６によるチャンバ内の温度制御は、例えばチャンバ外に設けられたコンピュータを利用して制御できるように設計されている。
【００１６】
次に、本実施例の作用を説明すると、被測定物５０をテーブル３０の吸引穴４０Ａ〜４０Ｄのいずれかに所望の向きで置くとともに、開閉弁２２Ａ〜２２Ｄを「開」として真空ポンプ１４で吸引すると、被測定物５０はテーブル３０上に吸着される。一方、必要があれば、温度制御部６６でチャンバ内の温度を所望の値となるように制御するとともに、位置調整部６４でレーザ照射検出部６０の位置を調整し、レーザ光を被測定物５０に照射する。被測定物５０を横に置けばセラミックス積層体５２にレーザ光が当たり、被測定物５０を縦に置けば電極５４にレーザ光が当たる。この状態で、通電部６２から被測定物５０に対して所定の通電を行なうと、被測定物５０が変位し、レーザ光に周波数変化が生ずる。これをレーザ照射検出部６０で検出することで、被測定物５０の変位が測定される。
【００１７】
以上のように、本実施例によれば、真空吸引によって被測定物をテーブル上に吸着固定しているので、次のような効果が得られる。
（１）被測定物が直接テーブルに吸着固定されるため、半田や接着剤の粘性に由来する固定度のばらつきや測定面の水平ずれがない。
（２）半田や接着剤を使用しないため、繰り返し測定が可能であり、測定手法に由来する誤差を被測定物の特性と分離して評価することができる。
（３）被測定物に半田や接着剤が付かないので、測定後に製品として使用することができる。従って、本方法による変位測定を、製品検査工程に組み込むことが可能となる。例えば、積層セラミックス部品の製造工程において、その変位の検査を行なうことで、製品の品質管理に役立てることができる。
（４）半田や接着剤で固定するという測定前処理が不要であり、測定・評価の作業効率が向上し、コストも低減される。
（５）半田や接着剤を使用しないため、温度と湿度の変化に対して安定した評価結果を得ることができる。
（６）吸引穴４０Ａ〜４０Ｄの径を適切に選ぶことで、被測定物として小型品から大型品まで吸着固定することができる。
（７）本構造の治具では半田や接着剤を使用しないため、温度の影響を受けない。このため、温度制御可能なチャンバ内に本装置を設置し、温度を変化させて被測定物の変位を測定することができ、従来の手法では難しかった変位等の温度特性評価を行なうことも可能となる。このため、アクチュエータの開発，圧電もしくは電歪材料の材料特性評価，などに有用であり、研究開発用の測定機としても適している。
【実施例２】
【００１８】
次に、図３を参照しながら、本発明の実施例２について説明する。なお、前記実施例に対応する構成要素には同一の符号を用いることとする。上述した実施例は、真空吸引を利用して被測定物を固定したが、本実施例は磁石を利用して被測定物を固定している。なお、本実施例は、例えばニッケルや鉄のような磁性金属を内部電極，外部電極に利用した磁気的に吸引可能なものに限られる。
【００１９】
図３(A)において、チャンバ内に設けられた電磁石１００の吸引（ないし吸着）主面１０２上には、絶縁板１２０及びテーブル１３０，１３２が順に重ねて設けられている。被測定物５０は、テーブル１３０，１３２上に固定されるようになっている。
【００２０】
図３(B)はテーブル１３０，１３２の平面図であり、同図の＃３−＃３線に沿って矢印方向に見た断面が図３(C)に示されている。これらの図に示すように、テーブル１３０，１３２は、四隅に穴１３０Ａ，１３２Ａが形成されており、これを絶縁板１２０側に設けられたガイドピン１２０Ａが貫通するようにして、絶縁板１２０上に位置決めされる。
【００２１】
テーブル１３０，１３２は、被測定物５０の配置形態に応じて、異なる材料が使用される。まず、セラミックス積層体５２を水平方向に固定する場合は、電極５４が両方ともテーブル１３０に接触する。このため、テーブル１３０を導体とすると、電極５４間が短絡してしまう。従って、テーブル１３０の表面側を絶縁板１３０Ｂとする。一方、セラミックス積層体５２を垂直方向に固定する場合は、電極５４が短絡する恐れはないので、テーブル１３２は導体としてもよいし、絶縁体としてもよい。しかし、導体とすることで、テーブル１３２自体を通電部６２による通電のための一方の電極とすることができる。この場合、テーブル１３２の表面側を非磁性金属板１３２Ｂとする。この場合、電気抵抗率の小さい材料，例えば銅が特に好ましい。
【００２２】
テーブル１３０，１３２の裏面側は、いずれも磁性金属板１３０Ｃ，１３２Ｃを張り合わせた構造となっている。このようにすることで、テーブル１３０，１３２が電磁石１００に磁気的に吸引保持される。このような構造のため、電磁石１００に対する通電を停止することで、テーブル１３０，１３２を絶縁板１２０のガイドピン１２０Ａから簡単にはずして交換することができる。
【００２３】
なお、複数の被測定物５０を垂直方向に保持するときは、それらの複数の被測定物５０の共通電極（COM）としてテーブル１３２を利用することができ、被測定物５０と通電部６２との接続配線を減らすことができる。
【００２４】
次に、絶縁板１２０は、テーブル１３０，１３２側と電磁石１００の吸引主面１０２を絶縁するために設けられている。電磁石１００には、電磁石通電部１０４から通電が行われるようになっている。レーザ照射検出部６０，通電部６２，位置調整部６４，温度制御部６６については、前記実施例１と同様である。なお、本実施例の場合、真空に引くわけではないので、真空用のチャンバ内に設置する必要はないが、温度制御用のチャンバ内に設置することで、温度条件を設定した測定を行なうことができる。
【００２５】
次に、本実施例の作用を説明すると、被測定物５０をテーブル１３０又は１３２に所望の向きで置くとともに、電磁石通電部１０４によって電磁石１００に通電を行なう。すると、電磁石によって発生した磁界により、テーブル１３０，１３２の磁性金属板１３０Ｃ，１３２Ｃが電磁石１００に吸引されるとともに、被測定物５０も磁性金属を有しているため電磁石１００に吸引されてテーブル１３０，１３２に保持固定される。
【００２６】
一方、必要があれば、温度制御部６６でチャンバ内の温度を所望の値となるように制御するとともに、位置調整部６４でレーザ照射検出部６０の位置を調整し、レーザ光を被測定物５０に照射する。被測定物５０を横に置けばセラミックス積層体５２にレーザ光が当たり、被測定物５０を縦に置けば電極５４にレーザ光が当たる。この状態で、通電部６２から被測定物５０に対して所定の通電を行なうと、被測定物５０が変位し、レーザ光に周波数変化が生ずる。これをレーザ照射検出部６０で検出することで、被測定物５０の変位が測定される。
【００２７】
以上のように、本実施例によれば、被測定物５０がニッケルや鉄のような磁性金属を内部電極，外部電極，もしくはメッキに利用している場合に限られるが、磁気的に被測定物を保持することができ、上述した実施例１と同様の効果を得ることができる。
【００２８】
なお、本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることができる。例えば、以下のものも含まれる。
(1)実施例１のテーブル３０を、実施例２のように分割形成し、一方を導体，他方を絶縁体としてもよい。逆に、実施例２のテーブル１３０，１３２を、いずれか一方のみとしてもよい。
(2)実施例１では、テーブル３０に４つの吸引穴４０Ａ〜４０Ｄを設けたが、必要に応じて増減してよい。また、各吸引穴４０Ａ〜４０Ｄにそれぞれ開閉弁２２Ａ〜２２Ｄを設けたが、全ての吸引穴４０Ａ〜４０Ｄに被測定物５０を載せれば、開閉弁２２Ａ〜２２Ｄを設ける必要はない。また、被測定物５０を載せない吸引穴４０Ａ〜４０Ｄがあるときは、それを塞ぐ板ないしダミーの被測定物を載せることで、吸引力を確保するようにしてもよい。
(3)前記実施例で示したレーザの照射・検出方向，通電用のリード線の引き出し方向は一例であり、適宜設定してよい。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明によれば、真空吸引もしくは磁気保持を利用して被測定物を固定することとしたので、レーザドップラ振動計を用いた積層電子部品の変位測定に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施例１の全体構成を示す図である。
【図２】前記実施例におけるテーブルと被測定物との関係を示す図である。
【図３】(A)は本発明の実施例２の全体構成を示す図，(B)及び(C)はテーブルの平面図及び断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０：吸引用パイプ
１２：吸引主面
１４：真空ポンプ
２０：絶縁板
２２Ａ〜２２Ｄ：開閉弁
３０：テーブル
４０Ａ〜４０Ｄ：吸引穴
５０：被測定物
５２：セラミックス積層体
５４：電極
６０：レーザ照射検出部
６２：通電部
６４：位置調整部
６６：温度制御部
１００：電磁石
１０２：吸引主面
１０４：電磁石通電部
１２０：絶縁板
１２０Ａ：ガイドピン
１３０，１３２：テーブル
１３０Ａ，１３２Ａ：穴
１３０Ｂ：絶縁板
１３０Ｃ，１３２Ｃ：磁性金属板
１３２Ｂ：非磁性金属板
【図１】
2009250759.tif 000003
【図２】
2009250759.tif 000004
【図３】
2009250759.tif 000005