CN105431744A - 静电分布测量装置以及静电分布测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供对测量对象物(200)的测量面上的静电分布进行测量的静电分布测量装置(1)，其具有：阵列天线(2)，其接收由振动在测量面上的多个区域(211)的每个区域内产生的电场；振动单元(3)，其使测量对象物(200)或阵列天线(2)振动；测量单元(4)，其对阵列天线(2)接收的多个区域(211)的每个区域内的电场的强度、频率以及相位的至少一个进行测量；计算单元(5)，其根据测量单元(4)的测量结果，对多个区域(211)的每个区域内的静电量进行计算；以及描绘单元(6)，其根据多个区域(211)的每个区域内的静电量，对测量面上的静电分布进行描绘，阵列天线(2)具有对应于多个区域(211)的每个区域的多个天线元件(21)。

Description

静电分布测量装置以及静电分布测量方法

技术领域

本发明涉及静电分布测量装置以及静电分布测量方法，在半导体制造、电子设备生产、精密机械生产、运输机械生产、化学品生产以及食品生产等各种生产现场中，对生产工序中使用的部件或产品的静电分布进行测量并可视化。

背景技术

我国拥有支撑产业根基的多种生产业，如半导体生产、电子设备生产、精密机械生产、运输机械生产、化学品生产以及食品生产等。在这样的生产业中的负责进行实际生产的工厂中，多数部件一边流过生产线，一边通过自动工序或人为工序被组装为产品。

这里，存在如下问题：一旦用于生产产品的部件发生问题或不良现象，或者在生产工序中发生问题或不良现象，当然也会导致所生产的产品发生问题或成为不良产品，生产的成品率下降。或者，即使部件没有问题，有时生产后的产品也会因为种种理由而产生问题或不良现象。作为前者和后者中的任意一个所涉及的问题，在自动化的生产工序中，产生各工序中的动作不良现象后，有时存在生产速度(生产效率)下降，或者产品的生产成品率下降的问题。

以往，多数是以大企业为中心，垂直统合地进行研究、开发、设计、生产、质量管理、直到销售为止的一系列流程。在这样的垂直统合型的企业中，生产现场能够发生的生产产品(完成品和半成品)的质量不足或成品率下降以及开发和设计上的应对是在同一企业内部容易进行反馈或前馈的环境下进行的。

另一方面，近年来，在同一企业中由于生产成本的问题或者使生产部门(即生产工厂)成为分公司，或者出现了只进行受托生产的生产企业。同样，以电气领域、信息通信领域等为中心，也兴起了一批只进行研究/开发，不进行生产的无工厂企业等。

这样，在现在的生产业中，进行开发和设计的部门与进行实际生产的部门出现了很多物理上、时间上、技术上、以及人员上的分离。在存在这样的分离的情况下，对于生产现场发生的质量不足和成品率恶化，在生产现场和开发现场之间很难进行反馈或前馈。这些问题会导致我国生产业(包括仅承包生产的受托生产公司、生产分公司、无工厂企业等)的生产能力下降。

生产现场中的质量和成品率的劣化原因有多种。虽然有设计和生产的容易性、生产现场的熟练程度、生产工序的流程、生产设备、人为技能等不可避免的原因，但容易被忽略的原因之一是静电。即，发生这样的部件、产品或生产工序中的问题或不良情况的原因有多种，静电被认为是其中之一。

在生产工厂中，考虑到这样的静电对于部件、产品、以及生产工序等的不利影响，因此在除电和放电方面，工厂的建筑物、地面、以及墙壁等的防静电方面，作业人员服装的防静电等方面采取了措施以便使静电不对部件、产品、以及生产工程产生影响。。在实际的生产工厂中，在作业开始之前，对地面、墙壁以及传送线等进行除电，或者设置除电用的接地线，以使在生产工厂内部不产生静电，或者在生产工序中使用的部件和产品不带静电。

另外，在生产工厂中，还对生产工序中使用的部件进行预先除电等作业。同样，作业人员也是在进行除电之后才开始工作。

这样，在生产工厂中，实施了多种用于抑制静电的不利影响的措施。尽管实施了这样的措施，但并没有完全解决在生产工序中使用的部件和产品带静电的问题。例如，生产工厂生产的电子设备、精密设备等的低功耗化不断发展。伴随这种低功耗化的发展，用于制造这些在电子设备和精密设备部件的静电放电能力被降低。因此，用于制造这些电子设备或精密设备的部件很容易因带静电而发生故障。

在这样的电子设备和精密设备的生产中使用的部件有很多种。例如，由树脂或乙烯树脂制造的部件(连接器、画面用罩、筐体等)也被大量使用。这些部件有固定的大小，一旦带静电，则有时会发生无法预测的现象。例如，多个部件进入到传送线并以固定的位置配置的工序，或者进入到基于图像处理的外观检查的工序。在这样的工序中，希望被放入到传送线的多个部件以保持放入间隔的方式流动于传送线。

然而，这样的部件一旦带静电后，在传送线上，部件彼此由于静电而产生靠近，或排斥并远离等的现象。在某种情况下，相邻的部件彼此会粘在一起。产生这样的现象后，在上述的配置工序或外观检查工序中，将无法进行应有的实施操作。

在配置工序和外观检查工序中，一旦部件产生这样的无法预测的现象，就需要暂时使传送线停止。这种现象虽然能够预测是由于静电导致的，但作为对策，只能对传送线和处于运转状态的设备甚至是放入到传送线的所有部件实施除静电。由于这样的除静电作业，导致传送线停止，在生产工厂中造成较大的损失。因为在除静电作业(根据不同情况，需要半天或一天)的过程中，生产作业被迫停止。

这里，虽然知道使这样的部件产生上述现象的原因在于静电，但导致实际现象产生的机理几乎没有被清晰阐明。特别是，既有示出部件彼此靠近或远离等的不同现象的情况，也有完全没有示出该现象的情况。因此，并不清楚部件中(被认为)带有的静电在部件中是如何分布的，从而很难清晰阐明导致发生这种现象的机理。如果很难清晰阐明机理，当然也无法找出用于防止上述现象的对策方案。

或者，安装于便携电话或智能电话等的画面上且由树脂或乙烯树脂等形成的外罩根据其材质和面积的大小，容易带静电。这样的部件在用于电子设备和精密设备的组装工序中的情况下，有时也会在部件带静电后，由于静电而导致设置位置轻易地偏离。这样，组装后的设备当然会成为不良产品。

在这种情况下，虽然也能够预料到其原因是部件带静电，但并不清楚该现象与带静电之间的关联性。如果不清楚这种关联性，则无法解决问题。即，明确地掌握部件等中发生了怎样的静电带电，是解决生产工序中产生问题的前提。换言之，能够确认在部件等中，静电以怎样的分布带电，是清晰阐释部件产生该现象的前提条件。

同样，在打印机这样的利用静电的设备中，需要确认利用静电带电的部件的静电分布。

这样，无论是将解决生产工序中被认为由静电导致的各种问题的作为前提，还是将确认利用静电的部件的性能和特性的作为前提，都期待能够测出部件等的静电分布，并将其可视化。

作为测量这样的静电分布的方法，提出了几种技术(例如，参考专利文献1和专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特表2001-522045号公报

专利文献2：日本特开昭63-138374号公报

发明内容

发明要解决的课题

这里，现有技术的静电测量主要提出了以下的5个方式。然而，每个方式在进行静电测量、尤其是测量生产现场的部件和产品的静电时，有以下记载的问题。

(方式1)法拉第笼

法拉第笼是将测量对象物放置到能够测量电荷的笼中，通过将测量对象物作为电容器计算其电荷量，由此，测出测量对象物的带电量。

然而，法拉第笼需要将测量对象物逐一地放置到笼中，在数万个乃至数百万个电子部件或机械部件通过生产线依次流动的生产现场中，法拉第笼的实际应用是不现实的。法拉第笼适用的是需要仔细地对数量较少的对象物的带电量进行测量的情况，在以大批量生产为前提的电子设备、运输设备、化学品以及食品等工厂并不适用。

(方式2)表面电位计

表面电位计使探针接近测量对象物的表面并对测量对象物的电场量进行测量，从而测量静电量。

然而，在使用表面电位计对静电分布进行测量的情况下，需要用传感器进行扫描，因此需要很多时间。另外，为了在短时间内进行静电分布的测量，可以将传感器并列放置，但由于无法实现1个传感器的小型化，因此存在无法获得较高的空间分辨率的问题。

(方式3)使用普克耳斯效应的方法

普克尔斯效应是在电介质的等向同性结晶中，从外部施加电场后，光的折射率与该电场成比例地变化的现象。利用此现象，在测量对象物的表面设置规定的介质(普克尔斯结晶体)，通过检测对该介质照射光时的反射光和透射光的折射率来测量静电。

然而，普克尔斯效应需要对结晶施加较强的电场，灵敏度较低，由此，在实际中无法与样品接触或者只能够测量高电位的样品，因此，在研究开发现场和生产现场的静电可视化的应用是不现实的。

(方式4)使用克尔效应的方法

克尔效应是从外部对物质施加电场后，光的折射率与该电场的2次方成比例地变化的现象，通过对该电光学特性进行测量，能够测量静电。

然而，克尔效应非常难以进行变化的检测，并且非常难以进行微小的电子部件等的静电量的检测，因此，在生产现场的应用是困难的。

(方式5)扫描型探针显微镜

扫描型探针显微镜在用探针对测量对象物进行扫描的同时，对静电量进行测量。

然而，扫描型探针显微镜存在作业花费工夫较大，装置较大的问题。

以这样的方式为基础，专利文献1公开了一种技术，该技术通过静电显微镜(探针显微镜)对静电进行测量。

然而，使用这样的静电显微镜进行的静电测量，其装置较大，且能够测量的对象物有限，能够测量的环境也有限。另外，在应用专利文献1的技术，想要测量对象物的静电分布的情况下，需要针对对象物进行扫描并测量。在必须进行扫描并测量的情况下，当然会花费较长作业时间，在生产工序中很难对流过传送线的实际的部件的静电分布进行测量。

另外，通过扫描的测量由于花费时间，从而产生无法应对在测量的过程中静电的带电情况发生变化的问题。因此，存在无法正确测量某一瞬间的静电分布的问题。

专利文献2是通过使用电极向对象物照射光并接收反射光，从而根据该变化测出对象物的静电。专利文献2公开的技术在应用于对象物的静电分布的测量时，由于也必须进行扫描，需要扫描时间，因此具有与专利文献1相同的问题。

另外，上述的表面电位计能够在隔离对象物的静电的状态下进行测量。然而，为了测量对象物的静电分布，与探针显微镜相同，需要对对象物的表面进行扫描并测量。因为需要扫描，因此具有与专利文献1和2相同的问题。另外，表面电位计很难缩小到对象物的细微区域进行测量。这是因为，表面电位计以拾取对象物的较广范围的方式进行电位的测量。具体而言，表面电位计以将对象物拓宽基础的方式进行电位的测量。

因此，表面电位计具有在测量中的分辨率较低的问题。如果分辨率较低，当然无法正确测量静电分布。

如上所述，在现有技术的静电测量方法以及应用该方法的技术中，很难以较高的空间分辨率且在短时间内进行静电分布的测量。

鉴于上述课题，本发明的目的在于，提供装置简便，并能以较高的空间分辨率为基础且在短时间内测量对象物的静电分布的静电分布测量装置。

用于解决课题的手段

鉴于上述课题，本发明的静电分布测量装置是对测量对象物的测量面上的静电分布进行测量的静电分布测量装置，其具有：阵列天线，其接收由振动在测量面上的多个区域的每个区域内产生的电场；振动单元，其使测量对象物或阵列天线振动；测量单元，其对阵列天线接收的多个区域的每个区域内的电场的强度、频率以及相位的至少一个进行测量；计算单元，其根据测量单元的测量结果，对多个区域的每个区域内的静电量进行计算；以及描绘单元，其根据多个区域的每个区域内的静电量，对测量面上的静电分布进行描绘，阵列天线具有对应于多个区域的每个区域的多个天线元件。

发明效果

本发明的静电分布测量装置虽然结构简单，但是能够对具有一定面积的部件或产品等的静电分布进行测量。并且，静电分布测量装置也能够将测量出的结果进行可视化以便于掌握。

另外，本发明的静电分布测量装置由于能够在短时间内进行测量，因此能够正确地测出静电分布的特性。静电会随着时间的变动而发生很大变化，但如果使用本发明，则能够减少由于测量时间中的变动导致的测量误差。其结果是，例如能够对生产现场的生产线上流动的部件或产品的静电分布在该地点进行实时地测量。

附图说明

图1是说明问题例的示意图。

图2是表示表面电位计对测量对象物200的静电分布进行测量的状态的示意图。

图3是扫描型探针测量装置对测量对象物200的静电分布进行测量的示意图。

图4是本发明的实施方式1的静电分布测量装置的框图。

图5是表示计算单元5计算出的测量面210上的多个区域211的每个区域内的静电量的示意图。

图6是表示本发明的实施方式1的描绘单元描绘出的静电分布的示意图。

图7是本发明的实施方式2的静电分布测量装置的框图。

图8是本发明的实施方式2的计算单元的内部框图。

图9是表示本发明的实施方式2的加权和计算的静电量的关系的表格。

图10是表示作为现有技术的代表例的表面电位计(静电感应型、振动电容型)与本发明的天线元件(单极型天线)在对测量对象物的测量面的电场进行测量的情况下的不同点的实验结果。

图11是表示本发明的实施方式2的静电分布的实验状态的说明图。

具体实施方式

本发明的第1发明的静电分布测量装置是对测量对象物的测量面上的静电分布进行测量的静电分布测量装置，其具有：阵列天线，其接收由振动在测量面上的多个区域的每个区域内产生的电场；振动单元，其使测量对象物或阵列天线振动；测量单元，其对阵列天线接收的多个区域的每个区域内的电场的强度、频率以及相位的至少一个进行测量；计算单元，其根据测量单元的测量结果，对多个区域的每个区域内的静电量进行计算；以及描绘单元，其根据多个区域的每个区域内的静电量，对测量面上的静电分布进行描绘，阵列天线具有对应于多个区域的每个区域的多个天线元件。

根据该结构，静电分布测量装置在测量对象物的测量面上，可以根据被精细地划分后的区域的每个区域上的静电量，模拟地进行静电分布的测量。

在本发明的第2发明的静电分布测量装置中，在第1发明的基础上，测量对象物是在生产现场使用的电子部件、电子元件、半导体集成元件、电子基板、电子设备、机械部件、运输用设备、化学品、食品、纸制品、陶瓷材料、塑料材料、高分子材料、薄膜产品、橡胶产品、树脂产品、金属产品、药品以及纤维产品中的任意一种产品要素。

根据该结构，静电分布测量装置能够对生产现场中使用的各种部件或产品中的静电分布进行测量。

在本发明的第3发明的静电分布测量装置中，在第1或第2发明的基础上，产品要素流动在生产现场的生产线上。

根据该结构，能够获得用于解决流过生产线的部件或产品的静电而导致的问题的信息。

在本发明的第4发明的静电分布测量装置中，在第1～第3中的任意一个发明的基础上，多个区域在测量对象物中被虚拟设置在与阵列天线相对的面即测量面上。

根据该结构，能够接收并检测阵列天线具有的天线元件的每个元件所对应的区域的电场。

在本发明的第5发明的静电分布测量装置中，在第4发明的基础上，多个区域的每个区域根据阵列天线具有的多个天线元件相对的区域被划分。

根据该结构，能够接收并检测阵列天线具有的天线元件的每个元件所对应的区域的电场。

在本发明的第6发明的静电分布测量装置中，在第5发明的基础上，多个区域的每个区域的面积根据天线元件的接收指向性被确定。

通过该结构，如果天线元件的指向性的聚集性较高，则能够接收非常精细的多个区域的电场。其结果是，静电分布测量装置能够根据较为精细的划分而对精度较高的静电分布进行测量。

在本发明的第7发明的静电分布测量装置中，在第1～6中的任意一个发明的基础上，多个天线元件排列为规定格子状，多个区域的每个区域在测量对象物中以对应于规定格子状的方式被划分。

根据该结构，静电分布测量装置根据规定格子状的多个区域的静电量，能够以较高精度进行静电分布的测量。

在本发明的第8发明的静电分布测量装置中，在第1～7中的任意一个发明的基础上，多个天线元件的每个天线元件具有集中于多个区域的面积的指向性。

根据该结构，静电分布测量装置根据较为精细的多个区域每个区域内的静电量，能够以较高的精度对静电分布进行测量。

在本发明的第9发明的静电分布测量装置中，在第1～8中的任意一个发明的基础上，振动单元通过在阵列天线固定的状态下使测量对象物振动，或者在测量对象物固定的状态下使阵列天线振动，由此，形成测量对象物与阵列天线相对振动的状态。

根据该结构，振动单元能够通过振动确保电场的产生。

在本发明的第10发明的静电分布测量装置中，在第1～9中的任意一个发明的基础上，计算单元根据测量对象物或前期阵列天线的振幅计算可靠性值，并对根据电场的强度计算出的静电量和根据电场的相位计算出的电极性进行可靠性值的加权，从而计算多个区域的每个区域的静电量。

根据该结构，计算单元能够较为正确地计算静电量。

在本发明的第11发明的静电分布测量装置中，在第10发明的基础上，可靠性值在测量对象物或阵列天线的振幅较小的情况下小，在测量对象物的振幅较大的情况下大。

根据该结构，计算单元能够有效地利用可靠性值来计算静电量。

在本发明的第12发明的静电分布测量装置中，在第1～11中的任意一个发明的基础上，计算单元对多个区域的每个区域的静电量进行计算并作为该区域的绝对值，描绘单元通过对多个区域的每个区域内的作为绝对值的静电量进行规定的插值处理来描绘测量对象物的测量面上的静电分布。

根据该结构，描绘单元能够将按照多个区域的每个区域计算出的静电量设为模拟的静电分布。

在本发明的第13发明的静电分布测量装置中，在第12发明的基础上，规定的插值包括线性插值。

根据该结构，描绘单元能够容易且可靠地进行插值处理。

在本发明的第14发明的静电分布测量装置中，在第1～13中的任意一个发明的基础上，静电分布测量装置还具有显示单元，其对描绘单元描绘的测量面的静电分布进行显示。

根据该结构，静电分布测量装置能够向作业人员示出描绘出的静电分布。

以下，使用附图对本发明的实施方式进行说明。

(参考说明)

首先，对各种部件或产品因带有静电而产生的问题例进行说明。图1是说明问题例的示意图。在图1中，示出了部件101A～101E在生产线100上的流动情况。在生产线100上部件101A～101E可以是用于某个生产工序的部件，也可以是作为外观检查的对象。此时，为了便于生产工序的正常操作或外观的检查，多个部件101的流动状态最好保持一定的间隔。

在图1(A)中示出了多个部件101A～101E的每个部件以保持一定间隔或与相近间隔的方式进行流动的情况。

然而，部件101A～101E有时会因为某种原因，如图1(B)所示那样改变其间隔。例如，在图1(B)中，部件101A和部件101B因相互排斥而分离。另一方面，部件101C和部件101D因相互吸引而接近。如果产生了这样的分离或接近，多个部件101之间的间隔当然会发生变化。这种间隔的变化不利于生产工序和外观检查。

这种部件101彼此的分离和接近等的原因被预想为静电。由于每一个部件101都带有静电，从而产生了相互的排斥或相互的接近等现象。然而，在实际中，并没有明确地确认到静电造成了怎样的影响。进一步而言，并不清楚每一个部件101是在怎样的状态下带有静电的。即，虽然能够推测出部件101带有静电，但是并没有确认到是以怎样的分布而带有静电。

解决这样的生产工序中的问题的前提是，需要测量部件101的静电分布。

(表面电位计的限度)

图2是表示表面电位计对测量对象物200的静电分布进行测量的状态的示意图。如现有技术部分所述，表面电位计300通过对来自测量对象物的电位进行测量，能够测量出测量对象物200的测量面上的静电。这里，假设将测量对象物200的测量面虚拟划分为多个区域201A～201D，表面电位计300对划分的多个区域201A～201D的每个区域内的静电进行测量。如果能测出该多个区域201A～201D的每个区域内的静电，则能够掌握测量面的静电分布。

然而，如图2所示，对于测量对象物200的测量面，表面电位计300，将其测量的面积呈八字形地扩散，并生成测量对象区域202。因此，测量对象区域202在测量面上会变得很大，并产生无法对收敛在多个区域201A～201D的每个区域上的静电进行测量的问题。

所以，本应该是对某一区域201上的静电进行测量，但表面电位计300却测量了包括相邻的区域201的静电。由于表面电位计是对作为标量值的静电量进行测量，因此，所测量出的静电量不仅是在指定的区域201中的值，还包含了相邻周围的区域201的静电量的值。在图2中，测量对象区域202不仅包括了区域201B(本来的目标是该201B)，还包括了相邻的区域201A、201C。

这样，表面电位计300无法按照每个区域201对静电分布的测量中所需的多个区域的每个区域的静电量进行正确地划分并测量。即，空间分辨率较低。其结果是，当然很难对测量对象物200进行正确的静电分布的测量。

(扫描型探针测量)

图3是扫描型探针测量装置对测量对象物200的静电分布进行测量的示意图。扫描型探针310通过依次对测量对象物200的表面进行探测，能够测出测量对象物200的测量面整体的每个位置的静电量。其结果是，能够测出测量对象物200的测量面的静电分布。

然而，依次对测量面整体进行探测非常花费时间。另外，也非常花费工夫。由于花费时间，因此无法测量某一瞬间的正确的静电分布。所以，即使通过扫描型探针测量装置，也很难测出测量对象物200的正确的静电分布。

(实施方式1)

对实施方式1进行说明。

(整体概要)

图4是本发明的实施方式1的静电分布测量装置的框图。静电分布测量装置1对测量对象物200的静电分布进行测量。

测量对象物200是如上说明那样的、有可能带有静电的各种部件或产品。例如，测量对象物200是在生产现场中使用的电子部件、电子元件、半导体集成元件、电子基板、电子设备、机械部件、运输用设备、化学品、食品、纸制品、陶瓷材料、塑料材料、高分子材料、薄膜产品、橡胶产品、树脂产品、金属产品、药品以及纤维产品中的任意一种。当然，这些只是示例，测量对象物200也可以是除此以外的部件或产品。

静电分布测量装置1具有：阵列天线2、振动单元3、测量单元4、计算单元5、以及描绘单元6。

振动单元3使测量对象物200和阵列天线2的至少一方振动。此时，测量对象物200和阵列天线2只需形成相对振动的状态即可，振动单元3既可以仅使测量对象物200产生振动，也可以仅使阵列天线2产生振动。或者，振动单元3还可以使测量对象物200和阵列天线2两者振动，从而形成相互相对振动的状态。

阵列天线2具有多个天线元件21。该阵列天线2通过该天线元件21接收测量对象物200的测量面210上的多个区域211的每个区域内产生的电场。测量对象物200的形状有多种，具有与阵列天线2相对的面即测量面210。

阵列天线2与该测量面210相对。并且，多个天线元件21的每个元件与多个区域211的每个区域相对，该多个区域211是将测量对象物200的测量面210任意且虚拟划分后得到的。即，多个区域211的每个区域以与天线元件21对应的方式被划分。

测量对象物200在与阵列天线2之间相对地振动。通过该振动产生电荷振动并产生电场。天线元件21的每个元件接收多个区域211的每个区域的并且其自身相对的区域211的电场。例如，多个天线元件21内的天线元件21接收相对的区域211的电场。

由于阵列天线2具有多个天线元件21，因此阵列天线2使用多个天线元件21，能够接收多个区域211的每个区域内产生的电场。即，阵列天线2在测量面210上，可以单独地接收以对应于天线元件21的方式被划分的多个区域211的每个区域内的电场。

阵列天线2将每个天线元件21接收的多个区域211的每个区域的电场发送到测量单元4。

测量单元4对多个区域211的每个区域内的电场的强度、频率以及相位的至少一个进行测量。电场具有强度、频率以及相位的至少一个要素。测量单元4至少能够测量从阵列天线2接收的电场所具有的这些要素中的一个要素。测量单元4将测量出的这些强度、频率以及相位的至少一个输出到计算单元5。

计算单元5根据接收到的电场的强度、频率以及相位的至少一个，对多个区域211的每个区域内的静电量或静电的电极性进行计算。例如，计算单元5根据电场的强度，能够计算多个区域211内的某个区域211的电位。该电位表示该区域211的静电量。即，根据该电位，计算单元5能够计算该区域211的静电量。

或者，也可以是：将电场的频率或相位作为表示静电量的参数之一，在此基础上，计算单元5计算区域211的静电量。

这样，通过多个天线元件21排列的阵列天线2，能够单独计算将测量对象物200的测量面210划分后得到的多个区域211的每个区域内的静电量。

计算单元5将计算出的多个区域211的每个区域内的静电量输出到描绘单元6。

描绘单元6根据多个区域211的每个区域内的静电量，对测量面210上的静电分布进行描绘。只是对计算单元5计算出的多个区域211的每个区域内的静电量进行单独计算。由于只是以标量值计算多个区域211的每个区域内的静电量，因此只能够将1个多个区域211作为1个值掌握。

描绘单元6使用计算出的相邻区域211的静电量，对某一区域211的静电量进行插值处理，由此，可以不把该区域211作为单一的值而是作为包含有变化的值进行掌握。

图5是表示计算单元5计算出的测量面210上的多个区域211的每个区域内的静电量的示意图。图5所示的图是将计算单元5计算的状态可视化后的图，表示测量对象物200的测量面210的多个区域211的每个区域内的静电量。色泽的不同表示静电量的值的大小。另外，图5是计算单元5的计算结果，并且图5是将计算单元5替换为测量对象物200后具有这样的静电的图，但图5不是测量对象物200的图。

由图5可知，计算单元5计算出的多个区域211的每个区域的静电量是多个区域211的每个区域内的单独的值。因此，在多个区域211的每个区域内，静电量处于被计算为单一的值的状态。

在该状态基础上，通过描绘单元6进行规定的插值等处理后，能够掌握模拟式的静电量的分布。图6是表示本发明的实施方式1的描绘单元描绘出的静电分布的示意图。如图6所示，从多个区域211的每个区域内的数字式的静电量的显示形式，变化为可清楚整体的模拟式分布的显示形式。

静电分布测量装置1根据描绘单元6描绘出的静电分布图，能够对测量对象物200的测量面210中的模拟式的静电分布进行测量。该模拟式的静电分布被认为示出了更符合实际的静电分布。即，图6所示的状态是由静电分布测量装置1测量出的测量对象物200的静电分布。

这样，静电分布测量装置1能够对在各种部件或产品等的生产线上流动的或有可能流动的产品要素的静电分布进行测量。

接着，对各部件进行详细说明。

(测量对象物)

测量对象物200是如上所述的被认为不宜受到静电影响的各种部件或产品。

静电分布测量装置1对该测量对象物200的静电分布进行测量。为了实现测量，测量对象物200通过振动单元3，在与阵列天线2之间进行相对振动。通过该振动，使得测量对象物200产生基于虚拟的电荷振动的电场。

不论测量对象物200具有何种形状，都具有与阵列天线2相对的面。该相对的面是作为测量的对象的测量面210。静电分布测量装置1的目的在于，将测量面210的静电分布作为模拟式的分布图进行显示。因此，阵列天线2以与测量面210相对的方式接收通过振动产生的电场。

此时，为了测量作为分布图的对静电分布，将测量面210划分为多个分区即多个区域210，之后，阵列天线2接收电场。因此，测量对象物200的测量面210被虚拟划分为多个分区即多个区域210。当然，该多个区域210是用于方便地进行静电分布测量的区域，因此实际上测量面210上并没有使用划分线。

该多个区域210越小，越能更加精确地测量测量面210的静电分布。然而，需要对该多个区域210的每个区域内的区域210的单独的静电量进行正确的计算。在实施方式1的静电分布测量装置1中，尝试通过测量对象物200的振动和阵列天线2解决上述课题。

因此，多个区域211的每个区域是根据阵列天线2具有的多个天线元件21相对的范围进行的划分。即，天线元件21的每个区域相对的范围是多个区域211中的一个区域211。因此，根据天线元件21的性能(主要是空间分辨率)来确定测量面210中被划分的多个区域211的每个区域的范围。

因此，多个区域211的个数由阵列天线2的天线元件21的个数确定。

另外，基于相同的理由，多个区域211的每个区域的面积根据天线元件21的接收指向性被确定。更详细而言，根据天线元件21的空间分辨率，确定多个区域211的每个区域的面积。

如上所述，根据相对的阵列天线2具有的天线元件的个数、间隔以及性能等，在测量面210中模拟地形成有多个区域211。

测量对象物200是想要接受静电量测量的对象物。测量对象物200是流动在工厂的生产线等上的各种部件或产品。尤其是，有可能带有静电的各种部件或产品。例如，测量对象物200是在生产现场中使用的电子部件、电子元件、半导体集成元件、电子基板、电子设备、机械部件、运输用设备、化学品、食品、纸制品、陶瓷材料、塑料材料、高分子材料、薄膜产品、橡胶产品、树脂产品、金属产品、药品以及纤维产品中的任意一种。当然，这些只是示例，测量对象物200也可以是除此以外的部件或产品。

例如，在半导体和液晶这样领域的生产现场中，测量对象物200是部件封装件、电子部件、半导体集成部件、半导体晶片、液晶玻璃材料等流动于生产线上的部件，或者是装置类、捆包材料、以及作业者这样的作业主体。另外，在电机/电子领域的生产现场中，测量对象物200是电子部件、电子元件、电子基板、电子设备，或者装置类或捆包材料。

另外，在化学品领域的生产现场中，测量对象物200是化学品、纤维产品、薄膜产品等。在食品和药品领域的生产现场中，测量对象物200是食品、药品、绝缘材料、装置等。在树脂和薄膜领域的生产现场中，测量对象物200包括以树脂产品、树脂部件、薄膜产品、薄膜部件等为代表的绝缘材料等。同样，在机械和运输设备的领域中，测量对象物200包括机械部件、运输用设备、导电材料以及封装件等。另外，在纸和纤维产品的领域的生产现场中，测量对象物200包括纸和纤维产品。在金属领域的生产现场中，测量对象物200包括金属产品、金属材料等。

(阵列天线)

阵列天线2是多个天线元件21的集合体。多个天线元件21与测量对象物200的测量面210相对。由于这种相对，天线元件21的每个元件分别与模拟划分的区域211的每个区域相对。

这里，天线元件21的每个元件具有向多个区域211的每个区域的面积集中的指向性。即，天线元件21具有较高收敛性的指向性，并集中于作为相对面的区域211，从而具有接收其电场的指向性。通过该指向性，天线元件21可在由测量对象物200的振动所产生的电场中，集中于相对的多个区域211的每个区域211的电场中并进行接收。

例如，如果天线元件21的直径较小且前端的导电体的突出较短，则天线21的指向性容易向相对的狭窄区域集中。通过这样的集中，天线21能够集中地接收某个区域211的电场。能够防止由于同时接收相对的某个区域211以外的区域211的电场而导致的接收精度的下降。

这样，通过作为多个天线元件21的集合体的阵列天线2，阵列天线2具有较高的空间分辨率。根据这样较高的空间分辨率，能够在测量对象物200的测量面210被划分为较小的区域211的状态下，接收到区域211的每个区域内的电场。通过被划分为这样较小的区域211的测量面210的电场接收，静电分布测量装置1能够测出测量面210中的更为详细的静电分布。

多个天线元件21的优选也为规定格子状的排列。即，阵列天线2是排列为规定格子状的多个天线元件21的集合体。在这种情况下，与排列为规定格子状的多个天线元件21对应地、测量面210的多个区域211的划分也被确定。

当然，多个天线元件21也能够以格子状以外的方式进行排列。即使在这样的情况下，多个区域211只要与多个天线元件21的排列方式相对应进行划分即可。

另外，阵列天线2既可以设置为与具有计算单元5等部件相独立的部件，也可以设置为包含在相同的部件内。

(振动单元)

振动单元3使阵列天线2与测量对象物200相对地振动。因此，可以是：振动单元3在阵列天线2固定的状态下，使测量对象物200振动。或者，也可以是：振动单元3在测量对象物200固定的状态下，使阵列天线2振动。或者，也可以是：振动单元3使测量对象物200和阵列天线2双方振动。振动单元3能够通过上述任意一种方式，振动单元3能够使阵列天线2和测量对象物200分别相对地振动。

(测量单元)

测量单元4对阵列天线2输出的电场的强度、频率以及相位的至少一个进行测量。电场具有强度、频率以及相位的要素。这些要素的每一个表示作为电场的根源的电荷(该电荷是通过带有静电而产生的电荷)的电位及其标号(正或负)。

测量单元4通过对接收的电场进行数据处理来测量其强度。根据需要，通过进行时间频率转换，也能够对频率和相位进行测量。测量单元4对强度、频率以及相位进行的测量使用公知技术即可，这里省略其详细说明。使用一般的信号处理即可。

测量单元4也可以对强度、频率以及相位全部进行测量，根据需要，也可以测量这些中的一个。当然，也可以对这些要素的多个进行测量。测量单元4将测量出的这些结果输出到计算单元5。因此，测量单元4和计算单元5电连接。电气连接通过有线或无线的网络连接实现即可。

(计算单元)

计算单元5根据测量单元4输出的测量结果的电场的强度、频率以及相位的至少一个，计算区域211的静电量。此时，计算单元5可以仅根据强度、频率以及相位中的任意一个进行静电量计算，也可以根据强度、频率以及相位的多个要素的组合对静电量进行计算。

不论哪一种，电场的强度、频率以及相位是用于表示产生的静电的状态的指标，计算单元5能够根据这些要素，对静电的电位及其标号进行推测。

(基于对应关系式的计算)

计算单元5也可以根据电场的强度和静电量的对应关系式，对区域211的静电量进行计算。例如，预先规定用于表示电场强度和静电量的对应关系的对应关系式。

计算单元5通过对该对应关系式放入电场的值来计算区域211的静电量。此时，可以根据多个区域211的每个区域的电场的值，对多个区域211的静电量进行计算。其结果是，能够计算在测量面210中被划分的多个区域211的每个区域内的静电量。该计算结果如图5所示的图像。

(使用关系表的计算)

另外，计算单元5也可以根据表示电场的强度和静电量的对应关系的关系表，计算静电量。虽然与对应关系式不同，是基于离散值进行计算，但具有处理电荷小的优点。关系表能够依照经验变更或更新，计算单元5根据使用的积累，可以进行更高精度的静电量的计算。

关系表与对应关系式相同，只要存储在计算单元5具有的存储器即可。存储器可以是计算单元5具有的存储器，也可以是计算单元5和其他要素共用的存储器。

另外，计算单元5只要根据对应关系式和关系表的至少一个计算静电量即可，根据测量对象物200的特性和测量现场的特性，适当选择使用哪一种即可。另外，根据不同情况，计算单元5也可以使用对应关系式和关系表这两者来计算静电量。

另外，这里的对应关系式和关系表用于表示的是电场的强度与静电量之间的关系，但也可以用于表示电场的频率或相位与静电量之间的关系。

另外，优选的是：计算单元5对强度进行基于频率的补正，之后，通过代入对应关系式和关系表来对取决于频率的要素进行补正，从而计算静电量。

另外，虽然说明了计算单元5基于电场的强度，根据对应关系式和关系表的至少一个计算静电量，但也可以是基于电场的频率，根据对应关系式和关系表的至少一个计算静电量。

另外，计算单元5也可以在进行基于频率的补正后计算静电量。

(描绘单元)

描绘单元6根据计算单元5计算出的多个区域211的每个区域内的静电量，对测量面210的静电分布进行描绘。计算单元5所计算出的多个区域211的每个区域内的静电量是作为区域211的每个区域内的单一的值的静电量。即，图5示出的状态。

这样只不过显示出了基于区域211的面积划分的每个分区的绝对值。既便如此，也能成为作为静电分布的一个例子的指针，但最终也只是停留在区域211的每个分区的数字式的离散值程度。因此，不能充分掌握较为模拟式的测量面210整体的静电分布。这是因为，图5示出的区域211的每个区域的静电量是区域211内的静电量的单一的绝对值。

描绘单元6根据每个区域211的静电量的值(图5的状态)进行规定的插补，从而描绘出如图6所示的覆盖测量面210整体的模拟且连续式的静电分布图。

规定的插补是将某个区域211的静电量以其周围的区域211的静电量进行插补，由此，对某一区域211的静电量的值进行补正。在该补正中，不仅是将区域211作为一个整体进行补正，也可以在将区域211进一步细致划分的状态下进行补正。通过这样的补正，实现了测量面210内的静电分布的较为连续的描绘。

插补例如使用线性插补即可。当然，也可以使用线性插补以外的多种插补的方式。通过使用插补，能够获得如图6那样的连续的静电分布图。

测量对象物200的测量面210中的这样的静电分布其结果表示的是测量对象物200的静电分布。这样，通过获得静电分布，可以找出如使用图1说明的那样的，被认为因部件或产品的静电带电所导致的无法解释的现象的原因。

例如，由于能够对图6那样的静电分布进行测量，因此，能够找到作为测量对象物200的部件或产品所发生的无法解释的现象的原因。如果能够找出发生这种现象的原因，则可以期待能够解决以如图1说明那样的问题为代表的、在生产工序和检查工序中的各种各样的问题。

如上所述，实施方式1中的静电分布测量装置1能够对测量对象物200的静电分布，以较高的精度正确地进行测量。可以认为，通过灵活地应用该测量结果，能够解决被认为是由于带有静电导致的部件或产品的无法解释的现象的问题。

(实施方式2)

接下来，对实施方式2进行说明。

(显示单元)

图7是本发明的实施方式2的静电分布测量装置的框图。除与图4相同的要素之外，还增加了显示单元7。对于与图4相同标号的要素，这里省略说明。

显示单元7对描绘单元5所描绘的静电分布图(例如图6)进行显示。通过该显示，作业者能够容易地在视觉上掌握测量对象物200的静电分布的状态。例如，显示单元7也可以是专用的监视器。或者，测量单元4～描绘单元6在通过常用的个人计算机被实现的情况下，该个人计算机所具有的监视器也可以承担该显示单元7的作用。

由于具有显示单元7，作业者不仅能够容易地在视觉上掌握静电分布，还能够以显示出的静电分布图为基础，进行各种分析。或者，也可以制定对策。

在实施方式1中说明的测量单元4～描绘单元6的每个单元可以通过专用的硬件来实现，也可以通过软件来实现。当然，也可以混合硬件和软件来实现。另外，简单来讲，也可以是：在测量单元4～描绘单元6的一部分中，只是所必要的部分通过专用的硬件来实现，剩余部分通过个人计算机来实现。在这种情况下，在测量单元4～描绘单元6中能够通过软件来实现的要素，作为能够在个人计算机上动作的软件被执行。

例如，对应于软件的计算机程序被存储在ROM或RAM，只需要通过个人计算机中的CPU执行即可。通过该CPU的执行，测量单元4～描绘单元6的动作被执行。之后，被描绘出的静电分布图显示在作为个人计算机的监视器的显示单元7上。

这样通过到显示为止的执行动作，静电分布测量装置1能够使操作者容易地掌握测量出的静电分布。

(基于权重的静电量的计算)

接着，对计算单元5进行的静电量的计算的工序进行说明。

如实施方式1中说明的那样，计算单元5根据电场的强度，对区域211的静电量进行测量。此时，根据天线元件21和区域211之间的位置关系和周围的环境，电场的强度有时候会受到影响。在这种情况下，由测量单元4测量出的电场的强度有可能不正确。

为了进一步排出这样的电场的接收中的环境依赖性，计算单元5利用基于测量对象物200(即区域211)的振幅的可靠性值，也能进一步提高静电量的计算精度。图8是本发明的实施方式2的计算单元的内部框图。图8示出了计算单元5使用可靠性值提高静电量的计算精度的情况下的结构。

计算单元5具有：可靠性值计算单元51、加权处理部52、以及静电量计算单元53。可靠性值计算单元51根据测量对象物200的振幅计算可靠性值。在振幅较大的情况下，可以认为：到达天线元件21的电场几乎没有受到周围的环境的影响。另一方面，在振幅较小的情况下，可以认为：到达天线元件21的电场受到了周围的环境的影响。这是因为在受到了周围的环境的影响的情况下，通过噪音和衰落等能够看出影响。

可靠性值计算单元51比较振幅和规定值，对作为可靠性值的指标的数值进行计算。例如，能够将振幅分类为4个阶段，从最低阶段到最高阶段，用值“0”～“3”进行分类。

可靠性值计算单元51将计算出的可靠性值输出到加权处理部52。加权处理部52将可靠性值与电场的强度相乘而进行加权。即，在可靠性值较大的情况下(值“3”等)，加权后的电场的强度增大。另一方面，在可靠性值较小的情况下(值“1”等)，电场的强度较小。电场的强度的大小根据可靠性值补正。

静电量计算单元53根据该加权后的强度计算静电量。图9是表示本发明的实施方式2中的权重与计算出的静电量之间的关系的表。计算单元5使用该表，通过基于可靠性值的权重，能够计算符合周边环境的静电量。

表的纵轴表示可靠性值，从高可靠性开始，依次显示值“3”、“2”、“1”、“0”。计算单元5在由电子电路、半导体集成电路以及软件构成的情况下，通过2比特的信号表示可靠性值。表的横轴是测量单元4测量出的加权之前的电场的强度，没有特别考虑其单位类型。加权处理部52对该强度进行基于可靠性值的加权。静电量计算单元53根据该加权后的强度计算静电量。分别记载在表的内部的值是通过静电量计算单元53计算出的静电量。另外，没有考虑单位类型。

如该表中所示，通过将基于测量对象物的振幅的可靠性值用于静电量计算的加权中，在可靠性值较低的情况下，所计算出的静电量较少(或者较多)。由此，考虑到周边环境的静电量由计算单元5计算。

另外，可靠性值计算单元51可根据测量对象物振幅计算可靠性值，但也可以根据其他要素计算可靠性值。使用振幅的平均值或分散等。另外，图9所示表中示出的是可靠性值较低时静电量变小的关系，与之相反，根据可靠性值较低时静电量较大的关系，计算单元5也可以计算静电量。

如上所示，实施方式2的静电量测量装置1通过基于电场的要素的可靠性值，能够在考虑了周边环境的基础上以较高精度对静电量进行测量。

(实验结果)

对发明人进行的实验结果进行说明。

(天线元件的空间分辨率的大小)

图10是表示作为现有技术的代表例的表面电位计(静电感应型、振动电容型)与本发明的天线元件(单极型天线)在对测量对象物的测量面的电场进行测量的情况下的不同点的实验结果。图10的实验是由发明人完成的。

图10的左上侧示出了用表面电位计测量的情况。图10的右上侧示出了使用本发明的天线元件的单极型天线进行测量的情况。无论距测量面的距离是2mm还是5mm，使用本发明的情况下的曲线图的倾斜都是急剧下降。即，由此可知很难受到测量面的规定区域以外的电场的影响。

与之相对，使用现有技术的表面电位计的情况下，可以看到倾斜度减缓，受到了测量面的规定区域(希望测量的区域)以外的电场的影响。在图10的右侧的表中，示出了传感器与测量面的距离相对于来自横方向的影响之间的比例。如图10的右侧的表所示，本发明的天线元件的单极型天线(图10中表示为本研究)的来自横向的影响即使换作为比例也非常小。即，由此可知很难受到测量面的规定区域以外的电场的影响。

这样，本发明的天线元件21能够接收将测量面210细致划分为区域211的每个区域内的正确的电场。

(计算单元和描绘单元的正确性)

图11是示出本发明的实施方式2的静电分布的实验状态的说明图。关于图11的实验是由发明人完成的。

这里，发明人为了确认静电分布测量装置1的正确性，如图11的左下方照片和附图所示，在测量对象物200上设置多个贯通孔250。贯通孔250当然处于没有部件的状态，因此没有带有静电。

对于具有这样的贯通孔250的测量对象物200，通过实施方式1、2中说明的方式处理，计算单元5首先计算每个区域211的静电量。由计算单元5计算出的结果是图11的右上的静电量结果500。

此后，描绘单元6通过对该静电量结果500进行线性补正，描绘最终的静电分布图600。这里，通过静电分布图600可以明显看出，贯通孔250的部分没有色泽(色泽越浓静电越大，色泽越薄静电越小)。即，示出了没有带有静电。如上所述，由于贯通孔250本身就没有带有静电，所以可知静电分布测量装置1在这一点上也能够毫无问题地进行测量。

如上所述，从实验结果也能够确认出静电分布测量装置1的精度和可靠性。

另外，实施方式1、2中说明的静电分布测量装置也可以作为静电分布测量方法进行掌握。

如上所述，实施方式1～2中说明的静电分布测量装置仅仅是用于说明本发明的主旨的一例，包括不脱离本发明的主旨范围内的变形和改造。

标号说明

1静电分布测量装置

2阵列天线

21天线元件

3振动单元

4测量单元

5计算单元

6描绘单元

7显示单元

200测量对象物

210测量面

211区域

Claims (15)

1.一种静电分布测量装置，其对测量对象物的测量面上的静电分布进行测量，其中，

所述静电分布测量装置具有：

阵列天线，其接收由振动在所述测量面上的多个区域的每个区域内产生的电场；

振动单元，其使所述测量对象物或所述阵列天线振动；

测量单元，其对所述阵列天线接收的所述多个区域的每个区域内的所述电场的强度、频率以及相位的至少一个进行测量；

计算单元，其根据所述测量单元的测量结果，对所述多个区域的每个区域内的静电量进行计算；以及

描绘单元，其根据所述多个区域的每个区域内的静电量，对所述测量面上的静电分布进行描绘，

所述阵列天线具有对应于所述多个区域的每个区域的多个天线元件。

2.根据权利要求1所述的静电分布测量装置，其中，

所述测量对象物是在生产现场使用的电子部件、电子元件、半导体集成元件、电子基板、电子设备、机械部件、运输用设备、化学品、食品、纸制品、陶瓷材料、塑料材料、高分子材料、薄膜产品、橡胶产品、树脂产品、金属产品、药品以及纤维产品中的任意一种产品要素。

3.根据权利要求2所述的静电分布测量装置，其中，

所述产品要素在生产现场的生产线上流动。

4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的静电分布测量装置，其中，

所述多个区域在所述测量对象物中被虚拟设置在与所述阵列天线相对的面即所述测量面上。

5.根据权利要求4所述的静电分布测量装置，其中，

所述多个区域的每个区域根据所述阵列天线具有的多个所述天线元件相对的区域被划分。

6.根据权利要求5所述的静电分布测量装置，其中，

所述多个区域的每个区域的面积根据所述天线元件的接收指向性被确定。

7.根据权利要求1～6中的任意一项所述的静电分布测量装置，其中，

所述多个天线元件排列为规定格子状，所述多个区域的每个区域在所述测量对象物中以对应于所述规定格子状的方式被划分。

8.根据权利要求1～7中的任意一项所述的静电分布测量装置，其中，

所述多个天线元件的每个天线元件具有集中于所述多个区域的面积的指向性。

9.根据权利要求1～8中的任意一项所述的静电分布测量装置，其中，

所述振动单元在所述阵列天线固定的状态下使所述测量对象物振动，或者在所述测量对象物固定的状态下使所述阵列天线振动，由此，形成所述测量对象物和所述阵列天线相对振动的状态。

10.根据权利要求1～9中的任意一项所述的静电分布测量装置，其中，

所述计算单元根据所述测量对象物或所述阵列天线的振幅计算可靠性值，并对根据所述电场的强度计算出的静电量和根据所述电场的相位计算出的电极性进行所述可靠性值的加权，从而计算所述多个区域的每个区域的静电量。

11.根据权利要求10所述的静电分布测量装置，其中，

所述可靠性值在所述测量对象物或所述阵列天线的振幅较小的情况下小，在所述测量对象物的振幅较大的情况下大。

12.根据权利要求1～11中的任意一项所述的静电分布测量装置，其中，

所述计算单元对所述多个区域的每个区域的静电量进行计算并作为该区域的绝对值，

所述描绘单元通过对所述多个区域的每个区域内的作为绝对值的静电量进行规定的插值处理来描绘所述测量对象物的所述测量面上的静电分布。

13.根据权利要求12所述的静电分布测量装置，其中，

所述规定的插值包括线性插值。

14.根据权利要求1～13中的任意一项所述的静电分布测量装置，其中，

所述静电分布测量装置还具有显示单元，其对所述描绘单元描绘出的所述测量面的静电分布进行显示。

15.一种静电分布测量方法，其对测量对象物的测量面上的静电分布进行测量，其中，

所述静电分布测量方法具有：

阵列天线，其接收由振动在所述测量面上的多个区域的每个区域内产生的电场；

所述方法包括以下步骤：

振动步骤，使所述测量对象物或所述阵列天线振动；

测量步骤，对所述阵列天线接收的所述多个区域的每个区域内的所述电场的强度、频率以及相位的至少一个进行测量；

计算步骤，根据所述测量步骤的测量结果，对所述多个区域的每个区域内的静电量进行计算；以及

描绘步骤，根据所述多个区域的每个区域内的静电量，对所述测量对象物的静电分布进行描绘，

所述阵列天线具有对应于所述多个区域的每个区域的多个天线元件。