JP2003161741A - 電子部品の衝撃荷重測定方法およびその測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電子部品の衝撃試験において電子部品に対する
直接的な衝撃荷重を検出できるようにして、より精度の
高い衝撃測定を行うことができるようにする。 【解決手段】強誘電特性を有する電子部品１の端子間電
流を測定する測定手段１２を電子部品１に接続するとと
もに、電子部品１を、電圧印加手段Ｂからの印加電圧に
より予め分極させた状態にして、衝撃付与手段１７によ
って電子部品に外部から衝撃を与え、この衝撃を受けた
ときの電子部品１の端子間電流を測定手段１２で測定
し、この測定結果に基づいて電子部品１が受けた衝撃を
算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主として素子が電
圧印加により分極する性質を有するチップ部品などの電
子部品の衝撃荷重測定方法およびその測定装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】コンデンサや、圧電体素子などの強誘電
体特性を有する電子部品に対して、例えば測定プローブ
や、部品搬送などのためのノズルチャックを接触させる
ときに、その接触に伴う外力が衝撃荷重として作用す
る。

【０００３】この外力が部品に与える影響などを考察す
る上で、この外力の大きさを知る必要がある。そのため
の外力測定方法として、従来においては、次のような測
定方法が知られていた。

【０００４】すなわち、従来においては、電子部品に対
して作用する衝撃力を知るために、電子部品の代わりに
ロードセルなどの衝撃荷重を検出する荷重センサを設け
ていた。そして、衝撃荷重は、該荷重センサからの検出
信号に基づいて、間接的に測定していた。

【０００５】したがって、例えば検出信号を電流波形と
してオシロスコープで測定する場合、この荷重センサの
検出信号を電流波形の変化としてとらえて、その波形の
ピーク値や、波形周期に基づいて、電子部品に対する衝
撃力や、作用時間を推定していた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、衝撃荷
重は、衝突する双方の物体の剛性など機械的特性に依存
するものであるから、上記従来の荷重センサを用いる方
法では、あくまで荷重センサに対する衝撃荷重が測定で
きるのみであって、電子部品に対する実際の衝撃荷重は
不明である。例えば、電子部品の背面にラバーなどの衝
撃緩衝材を設置した場合、質量の大きい荷重センサを介
してはその効果は小さくなり、荷重センサでは精度の良
い測定が困難であった。

【０００７】本発明の目的は、電子部品の衝撃試験にお
いて電子部品に対する直接的な衝撃荷重を検出できるよ
うにして、より精度の高い衝撃測定を行うことができる
ようにすることにある。

【０００８】また、電子部品に対して直接衝撃を与え、
その与えられた衝撃荷重が例えば電子部品載置用の受け
台の相違に応じてどのように変わるか相対的に比較し、
あるいは、その衝撃荷重を直接測定できるようにするこ
とにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
電子部品の衝撃荷重測定方法は、強誘電体特性を有する
電子部品を、電圧印加により予め分極させた状態にし
て、前記電子部品に外部から衝撃を与え、この衝撃を受
けたときの前記電子部品を流れる電流を測定し、この測
定結果に基づいて前記電子部品が受けた衝撃荷重を検知
することを特徴とする。

【００１０】本発明の請求項１に係る構成によれば、分
極状態の電子部品が衝撃を受けると、その衝撃に応じて
電子部品を通して電流が流れるよう起電力が生じるた
め、そのときの電流を測定し、その端子間電流と衝撃荷
重との関係に基づく計算などを行うことによって、電子
部品に対する実際の衝撃荷重を求めることができる。な
お、本発明の請求項１に係る電子部品は、強誘電特性を
有するコンデンサやフィルタ等の回路部品であって、荷
重センサについては含まれない。

【００１１】本発明の請求項２に係る電子部品の衝撃荷
重測定方法は、強誘電体特性を有する電子部品を、電圧
印加により予め分極させた状態にして、前記電子部品に
外部から異なる条件で複数回衝撃を与え、この各衝撃を
受けたときの前記電子部品を流れる電流をそれぞれ測定
し、この測定結果に基づいて前記電子部品が受けた衝撃
荷重を相対的に比較することを特徴とする。

【００１２】本発明の請求項２に係る構成によれば、衝
撃荷重を受けたときの電子部品を流れる電流の測定結果
から、異なる条件での衝撃荷重をそれぞれ測定した上
で、その測定された衝撃荷重同士を比較することによっ
て、例えば、電子部品の衝撃を受ける台側の素材を変え
た場合における電子部品での衝撃荷重の相対的な比較を
行うことができ、その衝撃を受け止めるための台の衝撃
吸収性などの比較もできる。

【００１３】本発明の請求項３に係る電子部品の衝撃荷
重測定方法は、請求項１または２に記載の電子部品の衝
撃荷重測定方法において、前記電子部品の受ける衝撃を
検出する荷重センサと共に前記電子部品に外部から衝撃
を与え、該荷重センサによる検出結果と、前記電子部品
からの電流の検出結果とに基づいて、予め電流と衝撃荷
重の関係を求めた上で、測定対象ステージ上に前記電子
部品を載置して該電子部品に外部衝撃を与え、この衝撃
が与えられるときに該電子部品に流れる電流を測定し
て、この測定された電流値を衝撃荷重の値に換算するこ
とを特徴とする。

【００１４】本発明の請求項３にかかる構成によれば、
電子部品に流れる電流と、衝撃荷重の関係を予め求めて
おくことで、電子部品が部品装着装置などの実機におい
て受ける衝撃荷重を正確に値付けできることになる。

【００１５】本発明の請求項４に係る電子部品の衝撃荷
重測定方法は、請求項１から３のいずれかに記載の電子
部品において、２種以上の異なる質量の衝突部品を前記
電子部品に衝突させて衝撃を与え、それぞれの衝撃によ
って発生する前記電子部品に流れる電流の波形に基づい
て、それぞれの衝撃荷重の前記電子部品に作用した時間
を測定し、該測定結果に基づいて前記チップ部品の見か
け質量と剛性係数とを算出し、該算出された見かけ質量
と剛性係数とを係数とする単振動の運動方程式を予め立
て、所定の質量、速度を持った衝突物が前記電子部品に
衝突した際に前記電子部品が受ける衝撃荷重を、該運動
方程式を解くことにより推定する、ことを特徴とする。

【００１６】本発明の請求項４に係る構成によれば、部
品装着装置などの実機上における前記チップ部品と衝突
部品との間の衝撃荷重について予め数式化しておくこと
で、実際に衝突試験を行なうことなく、任意の衝突水準
に対する衝撃荷重の値を推定することができる。

【００１７】本発明の請求項５に係る電子部品における
衝撃荷重測定装置は、誘電体特性を有する電子部品の端
子間電流を測定する手段と、前記電子部品を分極状態に
する電圧を印加する電圧印加手段と、前記電子部品に衝
撃を与える衝撃付与手段と、分極状態となった前記電子
部品に対して前記衝撃付与手段から与えられる衝撃によ
って前記電子部品を流れる電流の前記測定手段による検
出結果に基づいて前記衝撃の大きさを検知する衝撃算出
手段とを備えていることを特徴とする。

【００１８】本発明の請求項５に係る構成によれば、電
子部品に衝撃を与えたときのその衝撃荷重を、その衝撃
に伴い電子部品で発生する電流の測定によって検出する
ことができるものとなり、荷重センサを利用して間接的
に衝撃荷重を検出していた従来に比較して実際の値に近
い衝撃荷重を測定できる。

【００１９】本発明の請求項６に係る電子部品における
衝撃荷重測定装置は、請求項５に記載の測定装置であっ
て、前記衝撃付与手段は、前記電子部品を固定設置する
鉛直壁面と、揺動自在に吊下げられる振子とで構成され
るとともに、前記鉛直壁面に固定した前記電子部品より
上位に引き上げられた前記振子が、円弧軌跡を描くよう
に振り下げられ、その軌跡の最下端位置で前記電子部品
に衝突することで衝撃を与えるように構成していること
を特徴とする。

【００２０】本発明の請求項６に係る構成によれば、円
弧軌跡を描いて振り下げられる振子はその最下端位置で
ほぼ水平方向に沿って運動するから、振子が電子部品へ
衝突する際には、ほとんど運動方向が変化しないほぼ等
速運動となっている状態で衝突することになって、複数
回試験を行う場合でもその衝突荷重はほぼ安定している
とともに、振子を引き上げた高さを用いて運動方程式を
解くことにより衝突時の振子の速度を簡易に知ることも
できて、与えた衝撃荷重と電子部品を流れる電流の対応
付けも正確にできる。

【００２１】本発明の請求項７に係る電子部品の衝撃荷
重測定装置は、請求項６に記載の測定装置であって、前
記振子の前記電子部品への衝突直前の速度を少なくとも
検出する速度検出手段を設けたことを特徴とする。

【００２２】本発明の請求項７に係る構成によれば、速
度検出手段によって、振子の実際の電子部品への衝突直
前の速度を精度良く知ることができるので、与えた衝撃
荷重と電子部品を流れる電流の対応付けが一層精度よく
できる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を用いて詳細に説明する。

【００２４】図１から図３は、本発明の実施の形態１を
示すものであって、図１は、衝撃測定手段の概略を示す
側面図、図２は、電流測定回路などを示す回路図、図３
は、衝撃を受けたときにおけるチップ型電子部品（以
下、チップ部品とする）の端子間電流のオシロスコープ
で示されるグラフである。

【００２５】図１は、本発明の方法による衝撃電流の測
定の様子を示している。

【００２６】この実施の形態の場合、誘電体特性を有す
るコンデンサのチップ部品１を実装基板１８に装着する
チップマウンタなどの実装機（全体を図示せず）におい
て、その実装機における吸着ノズル１７がチップ部品１
に接触する際の衝撃を測定できるようにしているもので
ある。

【００２７】チップ部品１は、予め実装基板１８の上に
接着剤で貼着して固定設置している。

【００２８】なお、このチップ部品１が固定設置された
状態で、チップ部品１に流れる電流の測定が行われるた
め、その端子間が短絡しないよう、実装基板１８上でチ
ップ部品１の端子間は絶縁された状態となっていなけれ
ばならない。

【００２９】チップ部品１の両端子電極には、電流測定
回路Ａへ接続するための信号伝送線３が接続される。こ
の信号伝送線３は、チップ部品１の形状や質量に接続に
よる影響が出ないよう、信号伝送線３は極細線材とし、
そのチップ部品１への取り付けは導電性ペーストを使用
している。

【００３０】この実装機で実際に使用される部品ハンド
リング用の吸着ノズル１７において、通常のそのハンド
リング動作と同様の動作をチップ部品１に対して行うよ
うにしている。ここで、吸着ノズル１７がチップ部品１
に衝撃を与える衝撃付与手段Ｓの衝突部品となってい
る。

【００３１】図２は、本方法に用いられる衝撃電流を測
定する電流測定回路Ａを示している。チップ部品１の一
端に電流制限抵抗７を介して直流電源８を接続し、チッ
プ部品１に直流バイアスを印加しておく。これにより、
誘電体であるチップ部品１は、分極状態となる。ここ
で、直流電源８および電流制限抵抗７は、チップ部品１
に対して分極するための電圧印加手段として直流電圧を
付与する電圧印加回路Ｂを構成するものである。なお、
図示していないが、スイッチング手段が電圧印加回路Ｂ
に回路の開閉を行えるように設けられている。

【００３２】チップ部品１のもう一端にはローパスフィ
ルタ９を介して増幅器１０を接続する。この増幅器１０
は、チップ部品１からの電気信号の微小変化を検出でき
るよう、電流帰還型の高周波タイプの増幅器である。増
幅器１０には、測定電流に対応させた帰還抵抗１１を接
続し、さらに、増幅器１０の出力端子には電流測定手段
としてのオシロスコープ１２を接続する。ここで、ロー
パスフィルタ９、増幅器１０、帰還抵抗１１、オシロス
コープ１２などは、電流測定回路Ａを構成するものであ
る。

【００３３】以上の構成によるチップ部品１に対する衝
撃測定方法を以下に説明する。

【００３４】（１）まず、電圧印加回路Ｂの直流電源８
から所定電圧の直流電圧をチップ部品１の両端子間に付
与することによって、チップ部品１を分極させる。

【００３５】（２）次に、この分極されたチップ部品１
に対して、図１に示すように、通常の部品吸着動作と同
様の動作により吸着ノズル１７を下降させるとともに、
吸着のため接触させる。

【００３６】（３）次いで、その吸着ノズル１７のチッ
プ部品１への接触に伴い回路に流れる電流をオシロスコ
ープ１２に表示して観測する。

【００３７】この実施の形態１の場合、実装機における
実際の吸着ノズルのチップ部品への接触の際の衝撃荷重
を測定できることになり、チップ部品に対する実際のハ
ンドリングと同じ条件でチップ部品が受ける衝撃荷重を
測定できるものとなっているから、きわめて精度の高い
測定ができることになり、その測定結果に基づいて吸着
ノズルの動作調整などが行える。

【００３８】次に、実装機とは別の専用に受け台として
の衝撃測定台２を設けた衝撃測定装置について、実施の
形態２として説明する。

【００３９】図４に示すように、誘電体特性を有するコ
ンデンサのチップ部品１を衝撃測定台２の上に接着剤で
貼着して固定設置する。

【００４０】衝撃測定台２の形状および材質は、評価対
象となる測定機や、実装機上でのチップ台に合わせて選
定する。具体的には、ＳＵＳ材、ガラス、ゴム、セラミ
ック及びこれらを組み合わせて貼着したものなどであ
る。ただし、この衝撃測定台２は、電流測定に供される
ため、絶縁処理してあることが必要条件である。

【００４１】チップ部品１の両端子電極には、それぞれ
電流測定回路Ａや電圧印加回路Ｂへ配線するための信号
伝送線３を接続する。この信号伝送線３は、チップ部品
１の形状や質量に接続による影響が出ないよう、信号伝
送線３は極細線材とし、そのチップ部品１への取り付け
は導電性ペーストを使用する。

【００４２】衝撃付与手段を構成する衝突部品４は、チ
ップ部品１上方に設置した筒状の落下ガイド５内に収納
してストッパ６で落ちないように保持待機しておく。な
お、その保持高さｈは、チップ部品１への落下衝突する
際の評価速度に基づいて予め設定することになる。

【００４３】具体的には、サイズが１．６ｍｍ×０．８
ｍｍで、０．１μＦのコンデンサのチップ部品１に対し
て、落下高さｈを３ｍｍ〜１０ｍｍの適宜高さに設定し
ている。

【００４４】そして、衝突部品４は、例えば、０．１６
ｇ，０．３ｇ，０．５ｇ，０．９ｇなどの所定の重量の
ものを適宜選択して用いられる。

【００４５】次に、この衝撃測定装置を用いた衝撃測定
方法について説明する。

【００４６】（１）まず、電圧印加回路Ｂの直流電源８
から所定電圧の直流電圧をチップ部品１の両端子間に付
与することによって、チップ部品１を分極させる。

【００４７】（２）次に、この分極されたチップ部品１
に対して、ストッパ６による規制を解除することによっ
て、衝突部品４を落下させ、その衝突部品４をチップ部
品１に衝突させる。

【００４８】（３）次いで、その衝突部品４のチップ部
品１への衝突に伴い回路に流れる電流をオシロスコープ
１２に表示して観測する。

【００４９】（４）次に、衝撃測定台２の構成を先の測
定の場合とは異なるものに変更して、チップ部品１、衝
突部品４および落下高さｈを共通として、上記（１）か
ら（３）の工程を再度行う。

【００５０】このときに得られたオシロスコープ１２に
表示された電流波形も、図５において示している。図５
において、波形ａは衝撃測定台２をセラミック板で構成
としたときの電流波形を示し、波形ｂは衝撃測定台２を
セラミック板とゴム板とを積層した構成としたときの電
流波形を示す。ゴム板をセラミック板に介在させること
によってチップ部品１が受ける衝撃がゴム板のない場合
と比較して約半分になっていることが判明した。

【００５１】また、それぞれ異なる条件で測定された衝
撃荷重同士をコンピュータにおいて自動的に比較し、そ
の比較結果を表示装置での表示、あるいはプリンタによ
る印刷などでオペレータに明示できるようにしている。

【００５２】したがって、材質ごとの衝撃の相対的な比
較を定量的に行うことが、本発明の測定方法では可能と
なる。

【００５３】次に、本発明に係る実施の形態３について
説明する。

【００５４】図６は、本発明の方法による衝撃電流と衝
撃荷重の同時測定状態を表している。これは、図４の衝
撃測定台２を水晶ロードセル１３に置き換えたものに相
当する。水晶ロードセル１３の出力は、ロードセルアン
プ（図示せず）によって電圧変換し、オシロスコープ１
２に入力する。図４に示される実施の形態と同様に、衝
突部品４を落下衝突させて、チップ部品１に生じる衝撃
電流をオシロスコープ１２で観測する。このとき、水晶
ロードセル１３の出力も同時に観測できるが、観測波形
例を図７に示す。

【００５５】図７において、波形ｃは衝撃電流波形を示
し、波形ｄは水晶ロードセルによる衝撃荷重波形であ
る。図７において、縦軸はチップ部品１を流れる電流
（単位ｍＡ）並びに水晶ロードセル１３の検出結果で得
られる衝撃の大きさ（単位Ｎ）を示し、横軸は時間軸
（単位ｍｓ）となっている。

【００５６】衝突部品４の落下速度水準を２以上の異な
る水準にしてそれぞれにおける波形を観測すれば、図８
に示すように、衝撃電流ピーク値と衝撃荷重ピーク値と
の関係をプロットできる。すなわち、衝突部品４の落下
高さｈを変えてそれぞれの場合で衝撃荷重測定を、チッ
プ部品１の電流値、水晶ロードセル１３の出力値のそれ
ぞれについて行い、その電流値をグラフの横軸にとり、
水晶ロードセル１３の出力値をグラフの縦軸にとって、
測定結果ごとにプロットすると、電流値と水晶ロードセ
ル１３の出力値との関係が図８において各プロット点を
つないで得られるグラフの関係にあることが判明する。

【００５７】上記チップ部品を流れる電流と荷重の関係
を明らかにした上で、前述の実施形態１または２を行な
えば、オシロスコープによって観測した電流値を荷重の
値に変換することができる。この衝撃荷重を算出する手
段としてコンピュータを利用してもよい。

【００５８】次に、本発明に係る実施の形態４について
説明する。

【００５９】図９は、本発明の方法によるチップ部品へ
の衝撃付与に伴うチップ部品を流れる電流の測定状態を
表している。誘電体特性を持つチップ部品１が鉛直壁面
を成す衝撃測定台２の上に接着剤による貼着で固定設置
されている。なお、衝撃測定台２の形状および材質は、
評価対象となる測定機や実装機上でのチップ台に合わせ
て選定するが、電流測定を行うため絶縁体であることが
必要である。

【００６０】チップ部品１には、電流測定回路Ａへ配線
するための信号伝送線３を接続する。この信号伝送線３
は、チップ部品１の形状や、質量に影響が出ないよう、
信号伝送線３は極細のものとし、その取付けには導電性
ペーストを利用する。

【００６１】衝突部品４は、前後それぞれ一対の糸材を
接続して天井から吊下げ支持する。そして、自然に静止
したときに衝突部品４の先端がチップ部品１の前面中央
に接する位置にしておく。衝突部品４は、その糸を張っ
たまま後方へ引き上げ、ストッパ６で保持待機してお
く。その保持高さは、チップ部品１へ落下衝突する際の
評価速度によって設定する。

【００６２】さらに、図９に示すように、透過型光電セ
ンサ１５，１６は衝突部品４が落下する円弧軌跡上のチ
ップ部品１直前に、水平方向で微小間隔Ｌを隔てて設置
する。

【００６３】ストッパ６による保持を解除すると、衝突
部品４が振子運動にて円弧軌跡を描いて落下し、円弧の
最下点で所定の速度でチップ部品１に衝突する。円弧軌
跡の最下点で衝突するため、衝突部品４は、上下方向で
の変位をほぼ無視できる水平方向に沿った等速運動とみ
なすことができる。また、ほぼ等速運動となるその領域
に設置した２個の光電センサ１５，１６がオンするタイ
ミングのずれ時間ｔをオシロスコープなどで観測すれ
ば、Ｌ／ｔによって衝突速度を測定できる。そして、測
定結果に基づき、設定した保持高さが、評価速度に対し
て適切であったか検証することができる。

【００６４】また、衝突後、衝突部品４が逆向きに戻る
際も前記２個の光電センサ１５，１６がオフするタイミ
ングのずれ時間Ｔをオシロスコープなどで観測すれば、
Ｌ／Ｔによって衝突直後の衝突部品４の速度を測定で
き、衝突前後の速度の差、衝突部品４の質量により、衝
突時にチップ部品１に作用した力積も求めることができ
る。

【００６５】本装置は、実施形態３の装置に比べ、衝突
部品４の保持高さやチップ部品１の位置による衝突速度
のバラツキの影響を受けにくく、再現性のある衝突試験
が可能となる。

【００６６】次に、本発明に係る実施の形態５について
説明する。

【００６７】本発明者は、強誘電体特性を有する電子部
品における測定プローブや吸引ノズルなどの接触に伴う
衝撃について、１自由度のバネ−マス系運動方程式に従
うことを見出した。すなわち、２水準以上の異なる質量
の衝突部材を分極状態の電子部品に衝突させて衝撃を与
えたときのそれぞれの場合における端子間電流の波形か
ら得られる衝撃の作用時間と、衝突部材それぞれの質量
と、衝突時の速度とから、前記運動方程式の係数が求め
られること、そして、その運動方程式により計算するこ
とで衝突部品の質量および衝突速度を基に衝撃荷重を推
定できることを見出した。

【００６８】まず、運動方程式について説明する。

【００６９】一般に単振動の運動方程式は、図１０をモ
デルとし、以下の微分方程式で表現できる。

【００７０】

【式１】 この時の解は（２）式のとおりである。

【００７１】

【式２】 物体同士の衝突についても、衝突した瞬間から再び物体
が離れるまでの期間は、上記式（２）の運動方程式に従
う。衝突する物体の一方を測定プローブまたは吸着ノズ
ルとし、他方を台に固定された電子部品とする。剛性が
より高い測定プローブまたは吸着ノズルを擬似的に完全
剛体とし、電子部品を弾性体とみなすことができるた
め、衝突状態での両物体は図１１のモデルで表現でき
る。

【００７２】ここで、衝撃荷重で対象とするのは最初の
振動の半周期分のみであるため、減衰項を決める粘性係
数ｃは無視してよい。したがって、（２）式に対し、ｍ
＝Ｍ＋ｍ、ｋ＝ｋ、ｃ＝０を代入すれば（３）式とな
り、変位ｘに剛性係数ｋを乗じれば、荷重を表す式
（４）となる。

【００７３】

【式３】

【００７４】

【式４】 なお、衝突前は、ＭがＶ₀の速度、ｍは静止状態である
から、衝突直後の両物体の速度Ｖは、運動量保存則から
以下の式（５）で求められる。

【００７５】ＭＶ₀＝（ｍ＋Ｍ）Ｖより、

【００７６】

【式５】 ここで、電子部品側の質量ｍ・剛性係数ｋは、電子部品
および衝撃測定台内部の組成が複雑に関連するので直接
測定することはできない。そこで、２水準の衝撃荷重作
用時間を実測し、みかけのｍ，ｋを算出する。ここで、
作用時間Δｔは次式で表される。

【００７７】

【式６】 前述の実施の形態２と同様に、分極を生じさせたチップ
部品１に衝撃を与えたときのチップ部品１を流れる電流
を測定するものであって、衝撃荷重を与える衝突部品４
は、異なる質量のものを２つ用意し、それぞれの衝突部
品４についてチップ部品１に対して衝撃を与え、そのと
きのチップ部品１を流れる電流の波形をオシロスコープ
１２で観測する。

【００７８】詳述すると、図４に示すように、強誘電体
特性を有するコンデンサのチップ部品１を衝撃測定台２
の上に接着剤により固定設置する。衝撃測定台２の形状
および材質は、評価対象となる測定機や実装機上でのチ
ップ部品１を載置しておく台に合わせて選定するが、電
流測定を行うため、少なくとも載置面が絶縁体であるこ
とが必要とされる。

【００７９】チップ部品１には、電流測定回路Ａへ配線
するための信号伝送線３を接続する。チップ部品１の形
状や質量に影響がでないよう、信号伝送線３は極細のも
のとし、そのチップ部品１への取り付けは、導電ペース
トを使用する。衝突部品４は、それぞれ、チップ部品１
の上方に配置した落下ガイド５内に収納してストッパ６
で保持待機しておく。保持高さｈは、チップ部品へ落下
衝突する際の評価速度により設定する。

【００８０】図２は、本発明の方法による衝撃電流の測
定回路を表している。チップ部品１の一端の電極に電流
制限抵抗７を介して直流電源８を接続し、チップ部品１
に直流バイアスをかける。これにより、強誘電体である
チップ部品１は分極状態となる。チップ部品１のもう一
端の電極には、ローパスフィルタ９を介して増幅器１０
を接続する。増幅器１０は、チップ部品１の微小な振動
が検出できるよう、電流帰還型などの高周波タイプを使
用する。増幅器１０には測定電流に合わせた帰還抵抗１
１を接続し、増幅器１０の出力端子にはオシロスコープ
１２を接続する。

【００８１】そして、上記構成の衝撃荷重測定装置を用
いて、異なる質量Ｍ₁，Ｍ₂の２水準の衝突部品４をそれ
ぞれチップ部品１に衝突させ、各場合において、チップ
部品１の端子間電流の波形を、オシロスコープ１２に表
示させて観測する。

【００８２】すなわち、ストッパ６を開放すると、衝突
部品４がガイド５に沿って落下し、分極状態のチップ部
品１に所定の速度で衝突する。この衝突による衝撃力に
よってチップ部品１からは電荷が発生し電流が生じる。
この衝撃による電流は帰還抵抗１１を通過し、オシロス
コープ１２において電圧値として表示させることでその
観測ができる。

【００８３】図１２は、この方法によるオシロスコープ
１２での衝撃電流の波形を表している。質量Ｍ₁の衝突
部品４に対する測定波形がｅ、質量Ｍ₂の衝突部品に対
する測定波形がｆである。ただし、Ｍ₁＞Ｍ₂である。測
定波形ｅにおける初回衝撃波形の作用時間をΔｔ₁、測
定波形ｆにおける初回衝撃波形の作用時間をΔｔ₂とす
る。

【００８４】実測された作用時間Δｔ₁，Δｔ₂を（６）
式に代入して連立方程式をたて、これを解いてｍ，ｋを
算出する。さらに、ｍ，ｋを（４）式に代入し、衝撃荷
重の運動方程式とする。本式により、衝突部品の質量
Ｍ、衝突速度Ｖを想定すれば、時間ｔにおける衝撃荷重
（初回衝撃波形）Ｆが推定できる。

【００８５】なお、この衝撃荷重の運動方程式から、衝
撃荷重Ｆを推定するのに、前述の実施の形態と同様に、
衝撃算出手段としてのコンピュータにより、実測された
作用時間や、チップ部品の端子間電流の測定による衝撃
荷重に対応するピーク値などに基いて自動的に算出、推
定できるようにしても良い。

【００８６】この方法により、荷重センサを用いること
なく、チップ部品そのものに対する衝撃荷重を推定でき
ることになる。また、実際の試験を行わなくても、ある
一定の条件で衝突させる場合の質量や速度の異なる衝突
部品のそれぞれにおける衝撃荷重を予め知ることができ
る。

【００８７】上述各実施の形態では、電流測定手段とし
て、電子部品の端子間電流の測定をオシロスコープを利
用して行ったものを示したが、これに限定されるもので
なく、各種電流計などにより、衝撃荷重を受けたときの
電子部品の端子間電流において衝撃の大きさに関連した
電流のピーク値などを電流値や波形として測定できるも
のであれば良い。

【００８８】なお、電子部品としてはチップ部品に限定
されるものでなく、例えばチップ部品でないセラミック
コンデンサなどの電子部品についても本発明を適用でき
る。

【００８９】

【発明の効果】本発明によれば、分極状態の電子部品が
衝撃を受けると、その衝撃に応じて電子部品に電流が流
れるよう電界の変化が生じるため、そのときの電流を測
定し、その電流と衝撃荷重との関係に基づく計算などを
行うことによって、電子部品に対する実際の衝撃荷重を
求めることができる。

【００９０】したがって、電子部品そのものに対する衝
撃荷重を直接測定できるものとなっているから、その測
定された衝撃荷重の精度が従来に比して高いものとな
り、ノズルなどが電子部品に接触させる際の受け台の設
定などを良好に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施の形態１に係る衝撃測定装置の概略を示
す説明図

【図２】 衝撃測定装置の要部を示す回路図

【図３】 実施の形態１においてオシロスコープで表示
された電子部品の衝撃による電流を示す図

【図４】 実施の形態２に係る衝撃測定装置の概略を示
す説明図

【図５】 実施の形態２においてオシロスコープで表示
された電子部品の衝撃による電流を示す図

【図６】 実施の形態３に係る衝撃測定装置の概略を示
す説明図

【図７】 実施の形態３においてオシロスコープで表示
された電子部品の衝撃による電流およびロードセルで検
出された衝撃荷重を示す図

【図８】 実施の形態３において検出された電子部品の
衝撃による電流とロードセルで検出された衝撃荷重との
関係を示すグラフ

【図９】 実施の形態４に係る衝撃測定装置の概略を示
す説明図

【図１０】 実施の形態５に係り、一般の単振動におけ
る運動状態のモデルを示す説明図

【図１１】 実施の形態５に係り、衝突状態での両物体
の運動状態のモデルを示す図

【図１２】 実施の形態５においてオシロスコープで表
示された電子部品の衝撃による端子間電流を示す図

【符号の説明】

１ チップ部品（電子部品） ２ 衝撃測定台（受け台） ４ 衝突部品（衝撃付与手段） １２ オシロスコープ（測定手段） １７ 吸着ノズル（衝撃付与手段） Ｂ 電圧印加回路（電圧印加手段）

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１３年１２月２７日（２００１．１２．
２７）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１５】本発明の請求項４に係る電子部品の衝撃荷
重測定方法は、請求項１または２に記載の電子部品の衝
撃荷重測定方法において、２種以上の異なる質量の衝突
部品を前記電子部品に衝突させて衝撃を与え、それぞれ
の衝撃によって発生する前記電子部品に流れる電流の波
形に基づいて、それぞれの衝撃荷重の前記電子部品に作
用した時間を測定し、該測定結果に基づいて前記電子部
品の見かけ質量と剛性係数とを算出し、該算出された見
かけ質量と剛性係数とを係数とする単振動の運動方程式
を予め立て、所定の質量、速度を持った衝突物が前記電
子部品に衝突した際に前記電子部品が受ける衝撃荷重
を、該運動方程式を解くことにより推定する、ことを特
徴とする。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 強誘電体特性を有する電子部品を、電圧
   印加により予め分極させた状態にして、 前記電子部品に外部から衝撃を与え、 この衝撃を受けたときの前記電子部品を流れる電流を測
   定し、 この測定結果に基づいて前記電子部品が受けた衝撃荷重
   を検知する、ことを特徴とする電子部品の衝撃荷重測定
   方法。
2. 【請求項２】 強誘電体特性を有する電子部品を、電圧
   印加により予め分極させた状態にして、 前記電子部品に外部から異なる条件で複数回衝撃を与
   え、 この各衝撃を受けたときの前記電子部品を流れる電流を
   それぞれ測定し、 この測定結果に基づいて前記電子部品が受けた衝撃荷重
   を相対的に比較する、ことを特徴とする電子部品の衝撃
   荷重測定方法。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の電子部品の衝
   撃荷重測定方法において、 前記電子部品の受ける衝撃を検出する荷重センサと共に
   前記電子部品に外部から衝撃を与え、 該荷重センサによる検出結果と、前記電子部品からの電
   流の検出結果とに基づいて、予め電流と衝撃荷重の関係
   を求めた上で、測定対象ステージ上に前記電子部品を載
   置して該電子部品に外部衝撃を与え、この衝撃が与えら
   れるときに該電子部品に流れる電流を測定して、この測
   定された電流値を衝撃荷重の値に換算する、ことを特徴
   とする電子部品の衝撃荷重測定方法。
4. 【請求項４】 請求項１または２に記載の測定方法にお
   いて、 ２種以上の異なる質量の衝突部品を、前記電子部品に衝
   突させて衝撃を与え、それぞれの衝撃によって発生する
   前記電子部品を流れる電流の波形に基づいて、それぞれ
   の衝撃荷重の前記電子部品に作用した時間を測定し、該
   測定結果に基づいて前記電子部品の見かけ質量と剛性係
   数とを算出し、該算出された見かけ質量と剛性係数とを
   係数とする単振動の運動方程式を予め立て、所定の質
   量、速度を持った衝突物が前記電子部品に衝突した際に
   前記電子部品が受ける衝撃荷重を前記運動方程式を解く
   ことにより前記電子部品に対する衝撃荷重を推定する、
   ことを特徴とする測定方法。
5. 【請求項５】 強誘電体特性を有する電子部品を流れる
   電流を測定する手段と、 前記電子部品を分極状態にする電圧を印加する電圧印加
   手段と、 前記電子部品に衝撃を与える衝撃付与手段と、 分極状態となった前記電子部品に対して前記衝撃付与手
   段から与えられる衝撃によって前記電子部品を流れる電
   流の前記測定手段による検出結果に基づいて前記衝撃の
   大きさを検知する手段とを備えている、ことを特徴とす
   る測定装置。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の測定装置であって、 前記衝撃付与手段は、前記電子部品を固定設置する鉛直
   壁面と、揺動自在に吊下げられる振子とで構成されると
   ともに、 前記鉛直壁面に固定した前記電子部品より上位に引き上
   げられた前記振子が、円弧軌跡を描くように振り下げら
   れ、その軌跡の最下端位置で前記電子部品に衝突するこ
   とで衝撃を与えるように構成している、ことを特徴とす
   る測定装置。
7. 【請求項７】 請求項６に記載の測定装置であって、 前記振子の前記電子部品への衝突直前の速度を少なくと
   も検出する速度検出手段を設けた、ことを特徴とする測
   定装置。