JP2013003039A - 静電気量計測装置、静電気量計測方法 - Google Patents

Abstract

【課題】計測の難しい状況にある製造現場に最適であって、簡便かつ高精度で電子部品・機械部品などの静電気量を計測する静電気量計測装置および静電気量計測方法を提供する。
【解決手段】本発明の静電気量計測装置１は、計測対象物１０に与えられた振動によって生じる仮想電磁波を受信する受信部２と、受信部２が受信した仮想電磁波の強度、周波数および位相の少なくとも一つを測定する測定部３と、測定部３の測定結果に基づいて、計測対象物１０の静電気量を算出する算出部４と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体製造、電子機器製造、精密機械製造、輸送機械製造、化学品製造および食品製造などの様々な製造現場において、製造工程において用いられる部品が有する静電気量を、製造工程における負荷や手間を増やすことなく、高い精度で計測できる静電気量計測装置に関する。

我が国は、半導体製造、電子機器製造、精密機械製造、輸送機械製造、化学品製造および食品製造など、産業の根幹を支える様々な製造業を有している。従来は大企業を中心に、研究、開発、設計、製造、品質管理、販売までの一連の流れが垂直統合的に行われていることが多かった。このような垂直統合型の企業においては、製造現場で生じうる製造品（完成品や半完成品）の品質不足や歩留まり低下と開発や設計での対応は、同一企業内部でフィードバック、フィードフォワードしやすい環境にあった。

一方で、近年においては、同一企業において製造コストの問題から製造部門（すなわち製造工場）が子会社化されたり、受託製造だけを行う製造企業が現れたりしている。同様に、研究・開発だけを行って、製造を行わないファブレス企業なども、電気分野、情報通信分野などを中心に興隆している。

このように、現在の製造業においては、開発や設計を行う領域と実際の製造を行う領域とに、物理的、時間的、技術的、人的な乖離があることが多くなってきている。このような乖離がある場合には、製造現場で生じる品質不足や歩留まり劣化について、製造現場と開発現場との間で、フィードバックやフィードフォワードすることが困難である。この困難によって、我が国の製造業（製造のみを請け負う受託製造会社、製造子会社、ファブレス企業などを含む）における製造力が低下している懸念がある。

製造現場における品質や歩留まりの劣化原因には様々なものがある。設計と製造の容易性、製造現場の熟練度、製造工程のフロー、製造設備、人的スキルなどの不可避の原因もあるが、見落とされがちな原因の一つは、静電気である。電子機器や精密機械分野の製造工程においては、複数の電子部品や機械部品を、製造ラインでアセンブリすることで、半完成品、完成品が製造される。この半完成品や完成品の製造に用いられる電子部品や機械部品は、様々な要因で静電気を帯電してしまうことが多い。このように帯電した電子部品や機械部品が、製造工程で完成品や半完成品のアセンブリに用いられると、この静電気の放電（ＥＳＤ）によって、帯電している部品はもとより、完成品や半完成品に実装される帯電していない他の部品や完成品や半完成品までをも故障や破壊に至らしめることがある。このような部品、完成品、半完成品の故障や破壊は、品質や歩留まりの劣化に直接的に繋がってしまう。

具体的な例としては、ＩＣやＬＳＩなどの半導体集積素子やこれらが実装される電子基板は、静電気の影響を非常に受けやすい。製造現場では、接触・剥離・プラズマなどによって、これらの素子や電子基板が、容易に静電気を帯電しやすく、他の素子や作業者との接触によって、簡単にＥＳＤ破壊が起こる。これよって、製造ラインを流れる電子素子が破壊されたり、電子素子が実装された電子基板の故障に繋がったりする。場合によっては、放電による火災が生じることもあり、製造現場における静電気は、様々な問題を引き起こす。

現状の製造現場では、これらの静電気問題に対して、防電作業着を用いたり、作業者にアース線を接続したりするなど、（１）予防、（２）除電の努力、の２つの対応が主に行われている。しかしながら、予防や除電の努力が行われたとしても、必ずしも静電気の帯電が防止できることはなく、静電気によって生じる故障や破壊を検出したり予測したりすることができない。これらの対応は、いずれの電子部品や機械部品が帯電しているかを測定した上での対応ではないからである。

加えて、製造現場では、様々な場面で静電気の帯電が生じうる。電子機器の製造ラインあれば、（１）リールやパッケージに収納されている電子素子や電子部品が、取り出されてライン上に流されるとき、（２）ライン上を流れてきた電子素子や電子部品が、機械や人力で取り出されるとき、（３）取り出された電子素子や電子部品が、電子基板に実装されるとき、（４）種々の電子部品が実装された電子基板が次の工程に送られるとき、（５）複数の電子基板が、筐体に組み込まれるとき、などである。電子部品や電子基板の帯電は、これらの（１）〜（５）のような複数の物が接触する環境であって、機械や装置との接触でも、人体との接触でも生じうる。このような静電気の帯電バリエーションの広さを考慮すると、防電作業着等での作業だけでは対応が不十分である。

加えて、これら（１）〜（５）のいずれで静電気による故障などが生じるか不明であることは、生産現場で最終製品（完成品、半完成品）の製造が終了した後での品質劣化や歩留まり劣化の原因を特定できないことに繋がる。すなわち、製造製品の品質や歩留まりの劣化の原因が、＜１＞静電気によるものなのか否か、＜２＞静電気に原因がある場合には、製造工程のいずれにおいて静電気が生じたことによるのか、の特定が困難である。

このため、製造現場において、電子部品や機械部品（もちろん、これらを実装した製品も含む）における静電気の帯電量を計測することが製造現場では必要となっている。

このような静電気の帯電量を計測するために、様々な手法が提案されている（例えば、特許文献１〜３、非特許文献１〜５参照）。

特表２００１−５２２０４５号公報 国際再公表 ＷＯ２００７−０５５０５７号公報 特表２００４−５１２５２８号公報

尾前宏: 鹿児島県工業技術センター研究報告,No.20,pp.57-63(2006) A. Kanno, K. Sasagawa, T.Shiozawa, and M. Tsuchiya: Optics Express 18 (2010) 10029-10035 A. Kumada, A. Iwata, K.Ozaki, M. Chiba, K. Hidaka： J. Appl. Phys. 92 (2002)2875 E. Eisenmenger, M. Haardt:Solid St. Comm. 41 (1982) 2769-2775 T. Maeda, Y. Oki, A.Nishikata, T. Maeno: Trans.Inst. Elect.Engnr.Jpn. A 126 (2006) 185-190

静電気量の測定には、従来の技術では主に次の５つの方式が提案されている。

（方式１）ファラデーケージ
ファラデーケージは、計測対象物を、電荷を測定できるケージの中に収容して、計測対象物をコンデンサと見立ててその電荷量を測定することで、計測対象物の帯電量を測定する。

しかしながら、ファラデーケージの場合には、計測対象物を一つずつケージの中に収容する必要があり、数万個から数百万個もの電子部品や機械部品が次々とライン上を流れる製造現場においては、実用には非現実的である。ファラデーケージは、少数の対象物の帯電量を、丁寧に計測しなければならない場合に適しており、大量生産を前提とする電子機器、輸送機器、化学品、食品などの工場においては、不適である。

（方式２）表面電位計
表面電位計は、計測対象物の表面にプローブを近接させて計測対象物の電界量を測定して、静電気量を計測する。例えば、非特許文献１は、表面電位計による静電気量の計測の技術を開示している。

しかしながら、表面電位計は、計測対象物にプローブを近接させる必要があり、作業者の手間を要する。作業者の熟練度の低さによっては、プローブの近接の際に計測対象物を物理的に破壊してしまう恐れもある。また、計測対象物の大きさと、プローブによる計測範囲との乖離がある場合には、計測される静電気量の精度が劣る問題もある。更には、工場のラインでは、様々な態様で電子部品等が流れるので、他の装置に邪魔されてプローブを正確に近接させることができない問題もある。

（方式３）ポッケルス効果を用いた方法
ポッケルス効果は、誘電体の等方性結晶において外部から電界をかけると、その電界に比例して光の屈折率が変わる現象である。これを利用して、計測対象物の表面に所定の媒体（ポッケルス結晶体）を設置し、この媒体に光を照射したときの反射光や透過光の屈折率を検出することで、静電気を計測する。例えば、非特許文献２は、このポッケルス効果を用いた静電気測定技術を開示している。

しかしながら、ポッケルス効果を用いる場合には、計測対象物の表面近傍に平らな媒体を設置する必要がある。これは、多数の電子部品や機械部品が様々な態様で流れている製造ラインに適用するには非現実的である。当然ながら、計測作業者の熟練も要する。また、照射する光と反射光の検出などの作業精度によって、計測される静電気量の精度が下がる問題もある。

（方式４）カー効果を用いた方法
カー効果は、物質に外部から電界をかけると、その電界に２乗に比例して光の屈折率が変化する現象であり、この電気光学特性を計測することで、静電気を測定することができる。例えば、非特許文献３では、ガスのカー効果を用いた静電気測定技術を開示している。

しかしながら、カー効果は、変化の検出が非常に難しく、微小な電子部品などの静電気量を計測することは非常に難しく、製造現場での適用は困難である。

（方式５）走査型プローブ顕微鏡
走査型プローブ顕微鏡は、計測対象物に対してプローブを走査させながら静電気量を計測する。例えば、特許文献１では、静電気力顕微鏡用のカンチレバーを備えた静電気力検出技術を開示している。

しかしながら、走査型プローブ顕微鏡は、作業の手間も大きく、装置も大掛かりになる問題がある。

（方式６）固体内の帯電分布を計測する技術
非特許文献４，５のそれぞれは、固体内の帯電分布を計測する技術を開示している。しかしながら、これらの技術は計測対象物に電極を当接させる必要があるため、製造現場での適用が困難であり、同じような問題を有している。

以上のように、従来技術において提案されている種々の手法は、次のような問題を有している。

（問題１）多くの装置や器具を必要とし、作業者の熟練を必要とする問題がある。特に、製造現場で製造に携る作業者以外に、静電気を計測する専任の作業者を必要とするので、製造コストを高めてしまう（歩留まり低減効果以上にコストが高まってしまう）問題がある。

（問題２）計測対象物に、プローブや媒体などを限定された角度や距離などで近接させる必要があり、ライン、装置などの様々な障害物のある製造現場では、適用が困難である問題がある。

（問題３）問題１、２によって、大量の電子部品や機械部品が流れる製造現場では、これら大量の電子部品などのそれぞれにおける静電気量の計測が困難である問題がある。

（問題４）周囲に他の帯電体やアースがない場合など、理想的でなくバランスが悪い計測環境の場合には、計測精度が悪くなる問題がある。

このような中で、静電気を計測することを目的とはしていないが、音波を利用した電気特性や機械特性を計測する技術として、特許文献２、特許文献３が提案されている。

特許文献２は、音波による電磁波を利用して対象物の電気特性・機械特性などを計測する技術を開示する。しかしながら、特許文献２は、医療や治療装置において、人体や生体を対象とすることを目的としている。医療や治療においては、対象となる人体や生体については、時間やコストをかけてその物性を計測できるので、装置や手間を大掛かりにできる。このため、特許文献２の技術は、製造現場に適用することは困難である。特に、特許文献２は、静電気を計測することを開示しておらず、電磁波を用いることでの電気特性を計測するおおまかな概念を開示するに過ぎない。このため、特許文献２に開示される技術も、従来技術の方式１〜方式５と同様に、（問題１）〜（問題４）を有している。

特許文献３は、計測対象物を流体内に配置して、音波によって流体に発生する電気信号を測定することで、対象物の物性を計測する技術を開示する。当然ながら、特許文献３に開示される技術は、流体の設置や対象物との電極配置などを必要とし、従来技術の方式１〜方式５と同様に、（問題１）〜（問題４）を有している。特許文献２、特許文献３のそれぞれは、大量の電子部品や機械部品が複雑な態様で流れる製造現場において、これらの電子部品などの静電気量を計測する技術、あるいはこれに応用できる技術を考慮しているものではない。

以上のように、従来技術は、大量の電子部品、機械部品が様々な態様で流れたり実装されたりする製造現場において、計測の手間・計測コストを生じさせず、高い精度で多くの電子部品・機械部品などの静電気量を計測することは、困難である問題があった。

本発明は、上記課題に鑑み、計測の難しい状況にある製造現場に最適であって、簡便かつ高精度で電子部品・機械部品などの静電気量を計測する静電気量計測装置および静電気量計測方法を提供することを目的とする。

上記課題に鑑み、本発明の静電気量計測装置は、計測対象物に与えられた振動によって生じる仮想電磁波を受信する受信部と、受信部が受信した仮想電磁波の強度、周波数および位相の少なくとも一つを測定する測定部と、測定部の測定結果に基づいて、計測対象物の静電気量を算出する算出部と、を備える。

本発明の静電気量計測装置は、電子部品や機械部品との距離、角度などを限定しつつ近接させたり当接させたりすること無く、電子部品などの静電気量を計測できる。このため、計測対象となる電子部品・機械部品の周囲の装置や器具などの影響が少なく、多くの対象物の静電気量を計測できる。

また、静電気量計測装置は、静電気を帯電している物体ごと振動させることによって発生する仮想電磁波で静電気量を計測できるので、計測精度が非常に高い。特に、仮想電磁波を生じさせる振動付与手段と、電磁波の計測手段とを、分離して装置を構成できるので、製造現場の物理的制約に対応しやすくなる。

これらの効果が相まって、本発明の静電気量計測装置は、製造現場に簡単に適用できると共に多くの対象物の静電気量を正確に計測できる。更に、製造現場における品質劣化や歩留まり劣化の原因の一つとしての静電気を特定しやすくなる。この結果、製造現場単独で、品質劣化や歩留まり劣化の原因と対策を特定でき、開発現場との乖離が進んでいる（受託製造会社、製造子会社、ファブレス企業などのため）製造工場の機能や生産能力の向上および改善が実現できる。

このような製造工場の品質・生産性向上は、製造工場にとってもメリットをもたらし、製造工場と乖離している開発や設計工程の独立性も高めるので、結果として、垂直統合型、水平分業型などの様々な製造業の技術基盤向上をももたらすことができる。

本発明の参考例としての表面電位計での静電気量計測を示す説明図である。 本発明の参考例としての表面電位計での静電気量計測を示す説明図である。 本発明の参考例としての表面電位計での静電気量計測を示す説明図である。 本発明の実施の形態１における静電気量計測装置のブロック図である。 本発明の実施の形態１における計測対象物の仮想電磁波発生を示す説明図である。 本発明の実施の形態１における静電気量計測装置１の設置状態を示す模式図である。 本発明の実施の形態１における測定された電磁波の強度と計測対象物１０の表面電位の関係を示すグラフである。 本発明の実施の形態１における測定された位相を示すグラフである。 本発明の実施の形態２における算出部の内部ブロック図である。 本発明の実施の形態２における重み付けと算出される静電気量との関係を示すテーブルである。 本発明の実施の形態３における静電気量計測装置のブロック図である。 本発明の実施の形態３における個別付与と全体付与とを示す模式図である。 本発明の実施の形態３における振動付与の状態を示す模式図である。 本発明の実施の形態３におけるスピーカによる音波照射の説明図である。 本発明の実施の形態３における振動付与の状態を示す模式図である。 本発明の実施の形態３の実施例での計測結果を示すグラフである。 本発明の実施の形態３の実施例での計測結果を示すグラフである。 本発明の実施の形態４における静電気除去装置のブロック図である。 本発明の実施の形態５における静電気量計測方法を示すフローチャートである。

本発明の第１の発明に係る静電気量計測装置は、帯電した計測対象物に与えられた振動によって生じる仮想電磁波を受信する受信部と、受信部が受信した仮想電磁波の強度、周波数および位相の少なくとも一つを測定する測定部と、測定部の測定結果に基づいて、計測対象物の静電気量を算出する算出部と、を備える。

この構成により、静電気量計測装置は、製造現場においても、周辺環境に縛られずに、部品や製品などの様々な要素の静電気量を容易かつ正確に計測できる。

本発明の第２の発明に係る静電気量計測装置では、第１の発明に加えて、計測対象物は、製造現場で使用される、電子部品、電子素子、半導体集積素子、電子基板、電子機器、機械部品、輸送用機器、化学品、食品、薬品および繊維製品のいずれかの製品要素である。

この構成により、静電気を有していることが問題となる様々な部品・製品の静電気量が事前に計測される。

本発明の第３の発明に係る静電気量計測装置では、第２の発明に加えて、製品要素は、製造現場における製造ラインを流れる。

この構成により、静電気量計測装置は、製造ラインを流れる計測対象物の静電気量を計測できる。

本発明の第４の発明に係る静電気量計測装置では、第１から第３のいずれかの発明に加えて、算出部は、仮想電磁波の強度と静電気量の対応関係式および仮想電磁波の強度と静電気量の関係テーブルの少なくとも一方に基づいて、計測対象物の静電気量を算出する。

この構成により、算出部は、計測対象物の大きさや形状に依存しないで、静電気量を算出できる。仮想電磁波は、計測対象物の大きさ、構造、形状などに依存せず一定の周波数、強度などを（振動に基づく大きさであるが）有するからである。

本発明の第５の発明に係る静電気量計測装置では、第４の発明に加えて、算出部は、計測対象物に与えられた振幅に基づいて信頼性値を算出し、仮想電磁波の強度に基づいて算出される静電気量に信頼性値を重み付けして、計測対象物の静電気量を算出する。

この構成により、算出部は、周辺環境による仮想電磁波への影響も考慮して、正確に静電気量を計測できる。

本発明の第６の発明に係る静電気量計測装置では、第５の発明に加えて、信頼性値は、計測対象物に与えられた振幅が小さい場合に小さく、計測対象物に与えられた振幅が大きい場合に大きい。

この構成により、信頼性による補正が有効となる。

本発明の第７の発明に係る静電気量計測装置では、第１から第６の発明に加えて、算出部は、仮想電磁波の位相に基づいて、計測対象物に帯電している静電気の正負を判別する。

この構成により、静電気の放電に必要な情報が得られる。

本発明の第８の発明に係る静電気量計測装置では、第１から第７のいずれかの発明に加えて、計測対象物に振動を付与する振動付与手段を更に備える。

この構成により、静電気量計測装置は、仮想電磁波の発生をも行える。

本発明の第９の発明に係る静電気量計測装置では、第８の発明に加えて、計測対象物が部品要素である場合に、振動付与手段は、製造ラインで送られる個々の計測対象物に振動を付与する個別付与および計測対象物が載っている製造ラインそのものに振動を付与する全体付与の少なくとも一方で、計測対象物に振動を付与する。

この構成により、計測対象物や製造現場の状況に合わせた、振動付与が可能となる。

本発明の第１０の発明に係る静電気量計測装置では、第８の発明に加えて、計測対象物が、複数の部品が実装された製品である場合に、振動付与手段は、製品へ振動を付与し、受信部は、製品の各領域へ指向する。

この構成により、静電気量計測装置は、製品に含まれる特定の部品等の静電気量を計測できる。

本発明の第１１の発明に係る静電気量計測装置では、第８から第１０のいずれかの発明に加えて、振動付与手段は、振幅および周波数の少なくとも一方を、受信部および測定部の少なくとも一方の仕様に基づいて定める。

この構成により、受信部や測定部の仕様に最適化された仮想電磁波が生じる。

本発明の第１２の発明に係る静電気量計測装置では、第８から第１１のいずれかの発明に加えて、振動付与手段は、計測対象物が載せられている支持台へ振動を付与する直接付与および計測対象物へ音波を付与する間接付与の少なくとも一方で、計測対象物へ振動を付与する。

この構成により、振動付与手段は、計測対象物の置かれている環境に最適化された振動を付与できる。

本発明の第１３の発明に係る静電気量計測装置では、第８から第１２のいずれかの発明に加えて、振動付与手段は、音波を発生する音波発生器を有し、計測対象物は、音波発生器により直接もしくは間接的に振動する。

この構成により、より容易に振動が付与される。

本発明の第１４の発明に係る静電気量計測装置では、第１３の発明に加えて、音波発生器は、計測対象物の大きさに合わせて、音波を収束させる収束機能を有する。

この構成により、振動付与手段は、計測対象物が小型である場合でも、確実に振動を付与できる。

本発明の第１５の発明に係る静電気量計測装置では、第８から第１４のいずれかの発明に加えて、振動付与手段は、計測対象物の端部に設置される振動子を有し、振動子の振動によって、計測対象物に振動を付与する。

この構成により、確実に振動が付与される。

本発明の第１６の発明に係る静電気除去装置は、第１から第１５のいずれかの静電気量計測装置と、静電気量計測装置で計測された静電気量を表示する表示手段と、計測対象物に帯電している静電気を除電する除電手段と、を備える。

この構成により、静電気を有している部品等の早期に除電でき、製造工程での不具合を防止できる。

以下、図面を用いて、本発明の実施の形態について説明する。

（実施の形態１）

実施の形態１について説明する。

（参考例）
まず、実施の形態１に対する参考例として、表面電位計による静電気量計測の問題点を説明する。表面電位計は、計測対象物にプローブを近接させ静電気量を計測し、現在の様々な場面において、静電気量の計測にもっとも多く用いられている。

（１）計測対象物とプローブとの面積の乖離依存性
図１は、本発明の参考例としての表面電位計での静電気量計測を示す説明図である。表面電位計は、プローブを計測対象物に近接させ、静電誘導により、帯電物からの静電界強度を検出電極に受けることで静電気量を計測する。このとき、計測対象物とプローブの距離によって静電気量を計測できる領域の面積（計測面積）が定まる。表面電位計は、この計測面積で得られた平均値を、静電気量として算出する。

図１（Ａ）のように、計測面積が計測対象物よりも小さい場合には、表面電位計は、計測対象物の一部測定領域の平均を静電気量として算出する。しかし図１（Ｂ）のように、計測面積が計測対象物よりも大きい場合には、表面電位計は、計測対象物以外も含んだ測定領域の平均を静電気量として算出するので、計測対象物に本来的に帯電している静電気量よりも小さい値を算出してしまう。

（２）計測対象物とプローブとの距離依存性
図２は、本発明の参考例としての表面電位計での静電気量計測を示す説明図である。図２より明らかな通り、プローブと計測対象物との距離によって、算出される静電気量は変動してしまう。工場などの製造現場においては、計測対象物とプローブとの距離を一定に保つことは困難である。工場のラインや設備の形状は、様々であるからである。

（３）電界方向への依存性
図３は、本発明の参考例としての表面電位計での静電気量計測を示す説明図である。図３（Ａ）は、計測対象物が接地面に近い状態を示しており、図３（Ｂ）は、計測対象物が接地面から遠い状態を示している。図３（Ａ）のように、計測対象物が接地面に近い場合には、電界が接地面に引き寄せられてしまい、表面電位計で計測される静電気量が小さくなり、逆に、図３（Ｂ）のように、計測対象物が接地面より遠い場合には、下の電界のみが接地面に引き寄せられるため表面電位計で計測される静電気量は大きくなる。このように、計測対象物の設置位置によっても、計測される静電気量は異なってしまう。

工場などの製造現場では、製造ラインの構造・形状、計測対象物の大きさ、形状などによって、表面電位計のプローブを当てる状況は様々である。このようにプローブを当てる状況に依存して、算出される静電気量が変動することは好ましくない。

（全体概要）
次に、本発明の実施の形態１における静電気量計測装置の全体概要について説明する。図４は、本発明の実施の形態１における静電気量計測装置のブロック図である。

静電気量計測装置１は、受信部２、測定部３および算出部４を備える。受信部２は、計測対象物１０に与えられた振動によって生じる仮想電磁波を受信する。測定部３は、仮想電磁波の強度、周波数および位相の少なくとも一つを測定する。算出部４は、測定部３の測定結果に基づいて（すなわち、測定された仮想電磁波の強度、周波数および位相の少なくとも一つに基づいて）、計測対象物１０の静電気量を算出する。静電気量計測装置１は、これら受信部２、測定部３および算出部４を備えることによって、計測対象物１０の静電気量を計測できる。

ここで、静電気量計測装置１が静電気量を計測するために用いる最初のデータは、受信部２が受信する仮想電磁波である。仮想電磁波は、計測対象物１０に付与される振動によって生じる。図５は、本発明の実施の形態１における計測対象物の仮想電磁波発生を示す説明図である。

計測対象物１０は、台１１の上に設置される。この台１１は、工場においては、計測対象物１０である電子部品や化学品が流れる製造ラインであってもよい。計測対象物１０は、この製造ラインを流れており、静電気量計測装置１は、この製造ラインを流れる計測対象物１０の静電気量を計測する。

図５は、左から（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の順で説明している。まず、図３（Ａ）に示されるように、台１１は、上下に振動する。例えば、振動を発生させる機構が台１１に組み込まれていたり、台１１の底面に振動発生装置が設置されていたり音波照射したりすることで、台１１は、上下に震動する。ここで、台１１に設置されている計測対象物１０は、何らかの理由で静電気を帯電しており、電荷１０１を有している。

この上下振動によって、計測対象物１０も、上下に移動する。この計測対象物１０の上下移動に合わせて、電荷１０１も上下に移動する。この電荷１０１の上下移動は、図５（Ｂ）に示されるとおりである。この電荷１０１の上下移動において、ある平面を基準（図５においては、破線で示されている）として考えると、電荷１０１は、基準より上（正の領域）に位置する状態と、基準より下（負の領域）に位置する状態とを繰り返す。この基準の正負を電荷１０１が行き来することは、図５（Ｃ）に示されるように、電荷１０１による仮想的な交流電流とみなすことができる。

この仮想的交流電流によって発生する電界の波が、受信部２が受信する仮想電磁波（または電磁界）である。

この仮想電磁波は、台１１（結果的には計測対象物１０）に加えられる上下移動の振動数と同じ周波数を有する。

この仮想電磁波は、受信部２と計測対象物１０との間の角度、距離、面積差分などの変動があっても、受信部２は、仮想電磁波を受信できる。

このように、計測対象物１０に振動が付与されて発生する仮想電磁波を、受信部２が受信して最終的な静電気量を算出することで、静電気量計測装置１は、設備や計測対象物によって困難となるプロービングなどに起因する測定結果の変動や誤差は生じにくい。受信部２は、図５で説明したメカニズムで発生する仮想電磁波を受信する。仮想電磁波は、強度、周波数および位相を有する。受信部２は、受信した仮想電磁波を測定部３に出力する。測定部３は、この仮想電磁波の強度、周波数および位相の少なくとも一つを測定する。この測定結果を、測定部３は、算出部４に出力する。算出部４は、例えば、この仮想電磁波の強度から、電荷１０１の電位を算出できる。この電荷１０１の電位は、計測対象物１０に帯電している静電気量を示している。

算出部４は、この仮想電磁波の強度と静電気量との対応関係から、計測対象物１０の静電気量を算出する。この静電気量は、受信部２での仮想電磁波の受信が、計測環境に依存していないので、極めて正確な値である。もちろん、仮想電磁波を生じさせる機構や仮想電磁波を受信する受信部２の機構も簡易であるので、工場などの製造現場に、静電気量計測装置１を組み込むことは容易である。このため、静電気量計測装置１は、製造ラインを流れる多量の電子部品や化学品の静電気量を、連続的に計測できる。

実施の形態１の静電気量計測装置１は、振動によって生じる仮想電磁波を用いることで、工場などの製造ラインであっても、大量の電子部品や化学品などの静電気量を正確に計測できる。

次に、各部の詳細について説明する。

（計測対象物）
計測対象物１０は、静電気量の計測を受けたい対象物である。工場のラインなどを流れる種々の部品や製品である。

例えば、半導体や液晶といった分野の製造現場では、計測対象物１０は、部品パッケージ、電子部品、半導体集積部品、半導体ウェハー、液晶ガラス材など、製造ラインを流れるものであったり、装置類、梱包材、作業者のような作業主体であったりする。また、電機・電子分野の製造現場では、計測対象物１０は、電子部品、電子素子、電子基板、電子機器であったり、装置類や梱包材であったりする。

また、化学品分野の製造現場では、計測対象物１０は、化学品、繊維製品、フィルム製品などである。食品や薬品分野の製造現場では、計測対象物１０は、食品、薬品、絶縁材料、装置などである。樹脂やフィルム分野の製造現場では、計測対象物１０は、樹脂製品、樹脂部材、フィルム製品、フィルム部材などを始めとして、絶縁材料などを含む。同様に、機械や輸送機器の分野では、計測対象物１０は、機械部品、輸送用機器、導電材料、パッケージなどを含む。また、紙や繊維製品の分野の製造現場では、計測対象物１０は、紙や繊維製品を含む。金属分野の製造現場では、計測対象物１０は、金属製品、金属材料などを含む。

これらの各分野におけるこれらの計測対象物１０は、いずれも静電気量の帯電が大きい場合には、製造不具合や製品の不具合を生じさせるからである。もちろん、作業者や作業用の器具なども、計測対象物１０の対象としても良い。これらの計測対象物１０は、製造ラインを流れている際に、振動が付与されて静電気量が計測されても良いし、計測エリアなどの特別な場所で計測されても良い。

（受信部）
受信部２は、仮想電磁波を受信する。仮想電磁波は、電界の波であるので、受信部２は、アンテナを備えることで、受信可能である。ここで、仮想電磁波は、計測対象物１０の上下振動の振動数と同等の周波数を有する。例えば、計測対象物１０の上下振動が１００Ｈｚであれば、仮想電磁波の周波数も１００Ｈｚである。受信部２は、この１００Ｈｚを受信可能なアンテナを備えることで、仮想電磁波を受信できる。また、受信した仮想電磁波に対して、必要に応じてアンプやフィルターなどを備えることで、仮想電磁波の強度を検出するのに必要なゲインを、得ることができる。

受信部２は、受信した仮想電磁波の情報（仮想電磁波を電気信号に変換したデータや、更に種々に加工したデータ、あるいは波形としてのデータなど）を、測定部３に出力する。測定部３および算出部４は、受信部２より出力される仮想電磁波に基づいて処理を実行すればよいので、測定部３および算出部４は、受信部２と離隔した位置に設置されても良い。これに対して、受信部２は、計測対象物１０から発せられる仮想電磁波を受信する必要があるので、計測対象物１０の近在に位置する必要がある。

受信部２と測定部３とは、有線若しくは無線でデータのやり取り可能に接続されていれば良い。このため、静電気量計測装置１は、図６のように受信部２とそれ以外の部分とに分割して設置されても良い。図６は、本発明の実施の形態１における静電気量計測装置１の接地状態を示す模式図である。

図６に示される静電気量計測装置１は、工場などの製造現場に設置されている。製造ライン２０の上を、電子部品、化学品、機械部品などの計測対象物１０が次々と流れている。受信部２は、この製造ライン２０のいずれかの場所において、計測対象物１０から発せられる仮想電磁波を受信する必要がある。このため、例えば製造ライン２０の先端に、受信部２は設置されて、仮想電磁波を受信する。受信部２は、製造ライン２０の先端に固定的に設置されていても、製造ライン２０上を次々と計測対象物１０が流れてくるので、次々と計測対象物１０の仮想電磁波を受信できる。

一方、測定部３と算出部４は、複数の計測対象物１０のそれぞれの静電気量を算出することになるので、仮想電磁波の発生現場と離隔した位置でも行なえる。特に、測定部３と算出部４は、専用の演算装置や汎用のコンピュータに実装されることが多いので、仮想電磁波の発生現場（すなわち、製造ライン２０に隣接する位置）より離隔した位置に設置されるほうが便利である。このことから、測定部３と算出部４は、図６のように、仮想電磁波の発生現場と離隔した位置に設置される。

このような状況の場合には、受信部２と測定部３とは、有線もしくは無線のネットワークで接続され、受信した仮想電磁波のデータを、受信部２は出力する。

このように、受信部２は、仮想電磁波の発生現場に近い場所に設置されることが好ましい。また、図６のように、受信部２は、ある場所に固定されて計測対象物１０が移動することでも良いし、計測対象物１０に対して、受信部２が移動することで、複数の計測対象物１０のそれぞれに対する仮想電磁波の受信を実行しても良い。

（測定部）
測定部３は、受信部２より出力された仮想電磁波の強度、周波数および位相の少なくとも一つを測定する。仮想電磁波は、強度、周波数および位相の要素を有している。これらの要素のそれぞれは、仮想電磁波の根源である電荷１０１（この電荷１０１は、静電気の帯電によって生じている電荷である）の電位やその符号（正か負）を示す。

このため、静電気量計測装置１は、これらの要素の少なくとも一つに着目することで、静電気量を計測できる。
測定部３は、受信した仮想電磁波をデータ処理することで、その強度を測定する。必要に応じて時間周波数変換することで、周波数や位相も測定できる。測定部３による強度、周波数および位相の測定は、公知の技術が用いられればよく、詳細の説明はここでは省略する。一般的な信号処理が用いらえればよい。

測定部３は、強度、周波数および位相の全てを測定しても良いし、必要に応じて、これらの一つを測定しても良い。もちろん、これら要素の複数を測定しても良い。測定部３は、測定したこれらの結果を、算出部４に出力する。このため、測定部３と算出部４とは、電気的に接続されている。電気的な接続は、有線もしくは無線によるネットワーク接続で実現されれば良い。

（算出部）
算出部４は、測定部３から出力された測定結果である、仮想電磁波の強度、周波数および位相の少なくとも一つに基づいて、計測対象物１０の静電気量を算出する。このとき、算出部４は、強度、周波数および位相のいずれか一つのみに基づいて、静電気量を算出しても良いし、強度、周波数および位相の複数の要素の組み合わせに基づいて、静電気量を算出しても良い。

いずれにしても、仮想電磁波の強度、周波数および位相は、発生している静電気の状態を示す指標であって、算出部４は、これらの要素に基づいて、静電気の電位やその符号を推定することができる。

（対応関係式に基づく算出）
算出部４は、仮想電磁波の強度と静電気量との対応関係式に基づいて、計測対象物１０の静電気量を算出することもできる。この強度は、計測対象物１０に帯電している電荷１０１の電荷量（すなわち計測対象物１０の有する静電気量）と、所定の対応関係を有している。図７は、本発明の実施の形態１における測定された電磁波の強度と計測対象物１０の表面電位の関係を示すグラフである。ここで表面電位は静電気量とみなすことができる。図７（１）は計測対象物１０が負に帯電している場合、図７（２）は計測対象物１０が正に帯電している場合を示している。図７（１）と（２）はともに計測対象物１０の静電気量が高ければ電磁波強度も高く、計測対象物１０の静電気量が低ければ電磁波強度も低い。また、電磁波強度と静電気量は直線関係であることから、計測対象物１０の振動、計測距離、周波数が一定であれば、その対応関係は次に示す比例関係式で表すことができる。
Ｖ＝Ａ×Ｉ （Ｖ：静電気量、Ａ：定数、Ｉ：電磁波強度）

算出部４は、得られた仮想電磁波の強度をこの対応関係式に代入する。この代入の結果、対応関係式の演算が行われて、算出部４は、結果としての静電気量を算出できる。算出部４が、この対応関係式を用いる場合には、経験則に応じて、適宜この対応関係式を変更すれば、より正確な静電気量を算出できるようになる。

（関係テーブルを用いた算出）
また、算出部４は、仮想電磁波の強度と静電気量との対応関係を示す関係テーブルに基づいて、静電気量を算出しても良い。対応関係式と異なり、離散値に基づく算出となるが、処理負荷が小さいメリットがある。関係テーブルは、経験的に変更やアップデートされることが可能であり、算出部４は、使用の積み重ねに応じて、より精度の高い静電気量の算出を行える。

関係テーブルは、対応関係式と同様に、算出部４が備えるメモリに記憶されれば良い。メモリは、算出部４が備えても良いし、算出部４や他の要素に共通となるメモリであってもよい。

また、算出部４は、対応関係式および関係テーブルの少なくとも一方に基づいて静電気量を算出すれば良く、計測対象物１０の特性や計測現場の特性に応じて、いずれを用いるかを適宜選択すればよい。また、場合によっては、算出部４は、対応関係式および関係テーブルの両方を用いて静電気量を算出しても良い。

また、ここでの対応関係式および関係テーブルは、仮想電磁波の強度と静電気量との関係を示すものであるが、仮想電磁波の周波数と静電気量との関係を示すものであってもよい。

また、算出部４は、強度を、周波数による補正を行ってから、対応関係式や関係テーブルに代入することで、周波数に依存する要素を補正した上で、静電気量を算出することも好適である。

また、算出部４が仮想電磁波の強度に基づいて、対応関係式および関係テーブルの少なくとも一つに基づいて静電気量を算出することを説明したが、仮想電磁波の周波数に基づいて、対応関係式および関係テーブルの少なくとも一つに基づいた静電気量を算出することでも良い。

また、算出部４は、周波数に基づく補正を行って静電気量を算出しても良い。

（位相による正負の算出）
算出部４は、仮想電磁波の位相から、計測対象物が有している静電気の正負を算出できる。仮想電磁波は、当然ながら位相を有しているが、この位相は、静電気の正負を示す。静電気の正負が判断されることで、計測対象物１０の静電気を除電する手段が判明するメリットがある。例えば、計測対象物１０が、正電位の静電気を帯電している場合には、負電荷を有するイオンなどをふきつけることで計測対象物１０の静電気を除電できる。逆に、計測対象物１０が、負電位の静電気を帯電している場合には、正電荷を有するイオンなどをふきつけることで、計測対象物１０の静電気を除電できる。

図８は、本発明の実施の形態１における測定された位相を示すグラフである。

図８（１）は、ある計測対象物１０からの仮想電磁波の位相を示しており、位相は、負の範囲に含まれている。すなわち、計測対象物１０は、負電位の静電気を有している。

一方、図８（２）は、ある計測対象物１０からの仮想電磁波の位相を示しており、位相は正の範囲に含まれている。すなわち、計測対象物１０が、正電位の静電気を有していることが分かる。

このように、算出部４は、仮想電磁波の位相に基づいて、計測対象物１０が有している静電気の正負を判断できる。算出部４は、以上のように算出した静電気量や静電気の正負を、静電気量計測装置１が備える表示部に出力して、使用者に結果を通知する。

以上のように、実施の形態１における静電気量計測装置１は、計測対象物１０の振動によって生じる仮想電磁波に基づいて、その静電気量を計測できる。仮想電磁波を受信できれば静電気量を計測できるので、計測対象物１０との近接が困難な工場や製造現場であっても、静電気量計測装置１は、容易に計測できる。このため、工場や製造現場の構造や特性に縛られること無く、電子部品、機械部品、食品および化学品といった、静電気量の計測が必要な対象物に対して、容易かつ確実に静電気量を計測できる。これらの結果、工場や製造現場における、部品や製品の故障、出荷後の完成品等の不具合を、未然防止でき、製造における歩留まりを高めることができる。

歩留まりが高まれば、当然ながら製造コストが下がり、日本国内の製造現場の海外流出を防止できる。

（実施の形態２）

次に実施の形態２について説明する。実施の形態２では、算出部４における静電気量の算出精度の向上について説明する。

算出部４は、実施の形態１にて説明したように、仮想電磁波の強度に基づいて、計測対象物１０の静電気量を計測する。このとき、受信部２と計測対象物１０との位置関係や周囲の環境によって、仮想電磁波の強度が影響を受けることがある。この場合には、測定部３で測定される仮想電磁波の強度が、正確でない可能性もある。

算出部４は、このような仮想電磁波の受信における環境依存性を更に排除するために、計測対象物の振幅に基づく信頼性値を用いて、静電気量の算出精度を更に向上させることもできる。図９は、本発明の実施の形態２における算出部の内部ブロック図である。図９は、算出部４が、信頼性値を用いて、静電気量の算出精度を向上させる場合の構成を示している。

算出部４は、信頼性値算出部４１、重み付け処理部４２、静電気量算出部４３を備える。信頼性値算出部４１は、計測対象物の振幅に基づいて、信頼性値を算出する。振幅が大きい場合には、受信部２に到達した仮想電磁波は、周囲の環境の影響を余り受けていないと考えられる。一方、その振幅が小さい場合には、受信部２に到達した仮想電磁波は、周囲の環境の影響を受けていると考えられる。周囲の環境の影響を受けている場合には、ノイズやフェージングなどによって、影響が出るからである。

信頼性値算出部４１は、振幅と所定値とを比較して、信頼性値の指標となる数値を算出する。例えば、振幅を４段階に分類できるようにし、一番低い段階から一番高い段階にかけて、値「０」〜値「３」で分類する。

信頼性値算出部４１は、算出した信頼性値を重み付け処理部４２に出力する。重み付け処理部４２は、信頼性値を仮想電磁波の強度に乗算して重み付けする。すなわち、信頼性値が大きい場合（値「３」など）には、重み付け後の仮想電磁波の強度は大きくなる。一方、信頼性値が小さい場合（値「１」など）の場合には、仮想電磁波の強度は小さくなる。仮想電磁波の強度は、信頼性値に従って、その大きさが補正されることになる。

静電気量算出部４３は、この重み付け後の強度に基づいて、静電気量を算出する。図１０は、本発明の実施の形態２における重み付けと算出される静電気量との関係を示すテーブルである。算出部４は、このテーブルを用いて、信頼性値に従った重み付けによって、周辺環境に合わせた静電気量を算出できる。

テーブルの縦軸は、信頼性値を示しており、信頼性の高いほうから、値「３」、「２」、「１」、「０」を表示している。算出部４が、電子回路、半導体集積回路およびソフトウェアで構成される場合には、２ビットの信号で、信頼性値が表される。テーブルの横軸は、測定部３で測定された重み付け前の仮想電磁波の強度であり、単位系は特に考慮していない。重み付け処理部４２は、この強度に対して、信頼性値による重み付けを行う。この重み付けされた強度に基づいて、静電気量算出部４３が静電気量を算出する。テーブルの内部の各々に記載された値は、静電気量算出部４３によって算出された静電気量である。なお、単位系は考慮されていない。

このテーブルに示されるように、計測対象物の振幅に基づく信頼性値を、静電気量算出の重み付けに用いることで、信頼性値が低い場合には、静電気量が少なく（あるいは多く）算出される。これにより、周辺環境を考慮した静電気量が、算出部４によって算出されることになる。

なお、信頼性値算出部４１は、計測対象物振幅に基づいて信頼性値を算出するが、その他の要素に基づいて信頼性値を算出しても良い。振幅の平均値や分散などが用いられる。また、図１０に示されるテーブルは、信頼性値が低いほうが、静電気量が小さくなる関係を示しているが、逆に信頼性値が低いほうが、静電気量が大きくなる関係に基づいて、算出部４は、静電気量を算出しても良い。

以上のように、実施の形態２における静電気量計測装置１は、仮想電磁波の要素に基づく信頼性値によって、周辺環境を考慮した高い精度で、静電気量を計測できる。

（実施の形態３）

次に、実施の形態３について説明する。実施の形態３では、計測対象物１０に振動を付与する種々の態様について説明する。

図１１は、本発明の実施の形態３における静電気量計測装置のブロック図である。図１１の静電気量計測装置１は、計測対象物１０に振動を付与する振動付与手段５を備えている。振動付与手段は、物理的な振動を台１１に与えて計測対象物１０に振動を与えたり、音波によって、計測対象物１０に振動を与えたりする機能を発揮する。

（個別付与と全体付与）

振動付与手段５は、計測対象物１０に直接的に振動を付与する場合もあり、台１１に振動を付与することもある。例えば、計測対象物１０が、電子部品、電気部品、機械部品、食品、化学品、金属部材、樹脂部材などの部品要素である場合には、振動付与手段５は、製造ラインで送られるこれらの部品要素に振動を付与する個別付与を行っても良い。あるいは、部品要素が乗っている製造ラインそのものに振動を付与する全体付与を行っても良い。

前者の場合には、製造ラインに振動が付与されるのではなく、振動付与手段５は、製造ラインと計測対象物１０の間に設置される台１１に振動を付与する。あるいは、製造ラインを流れる部品要素のそれぞれに対して、振動付与手段５は、音波を照射することで振動を付与する。部品要素のそれぞれに個別付与する場合には、受信部２が、計測対象以外の部品要素からの仮想電磁波を誤って受信しないで済むメリットがある。

後者の場合には、振動付与手段５は、製造ラインそのものを振動させる。このとき、振動付与手段５は、いわゆるバイブレータなどを用いて物理的に製造ラインを振動させても良いし、音波を照射して製造ラインを振動させても良い。

図１２は、本発明の実施の形態３における個別付与と全体付与とを示す模式図である。図１２（Ａ）は、製造ラインを流れる複数の部品要素のそれぞれに対して、振動付与手段５が振動を付与する状態を示している。図１２（Ｂ）は、製造ラインそのものに、振動付与手段５が振動を付与する状態を示している。

図１２（Ａ）では、製造ライン２０に、計測対象物１０が流れる。ここで、製造ライン２０の上に、ある瞬間においては、計測対象物１０Ａ，１０Ｂ、１０Ｃが流れている。計測対象物１０Ａ，１０Ｂ、１０Ｃのそれぞれは、台１１に乗っている。振動付与手段５は、計測対象物１０Ａの台１１のみに振動を付与する。これにより、計測対象物１０Ａのみが仮想電磁波を発生する。受信部２は、この計測対象物１０Ａの仮想電磁波を受信し、静電気量計測装置１は、計測対象物１０Ａの静電気量を計測する。なお、振動付与手段５は、物理的な振動を付与するだけでなく、音波を照射することでも良い。

図１２（Ｂ）では、製造ライン２０に、複数の計測対象物１０が流れている。このとき、振動付与手段５は、製造ライン２０そのものを振動させる。例えば、製造ライン２０の底面に、振動付与手段５が設置されて、振動付与手段は物理的な振動を製造ライン２０の底面に加える。この作用によって、製造ライン２０全体が振動し、結果的に計測対象物１０が振動する。なお、このとき、振動付与手段５が設置された領域を通過する計測対象物１０が最も振動することになるので、受信部２は、この付近に設置されれば良い。あるいは、製造ライン２０全体が振動されている場合に、受信部２が、設置の都合のよい場所に設置されて、流れてくる振動している計測対象物１０からの仮想電磁波を受信する構成でも良い。

（物理的な振動付与と音波照射）
上述の通り、振動付与手段５は、振動部材を用いた物理的な振動付与と、スピーカなどを用いた音波照射による振動付与とを用いることができる。図１３は、本発明の実施の形態３における振動付与の状態を示す模式図である。図１３（Ａ）は、振動部材５１によって、製造ライン２０に振動が付与される状態を示している。もちろん、製造ライン２０に振動が付与されることで、結果的に計測対象物１０に振動が付与される。

一方、図１３（Ｂ）は、スピーカ５２によって、計測対象物１０に振動が付与される状態を示している。スピーカ５２は、所定の振幅や周波数を有する音波を照射でき、この音波は空気振動となる。この空気振動は、当然に計測対象物１０を振動させる。

ここで、図１３（Ａ）に示すように、振動部材５１は、製造ライン２０の底面に設置可能である。工場などの製造現場では、製造ライン２０の上方には、カバーや他のラインなどの阻害空間が存在している。このため、この阻害空間を回避して振動を付与しなくてはならない。従来技術では振動の付与や振動から振幅などを検出する装置が大がかりであったので、このような阻害空間がある場合には、振動付与手段や計測装置を設置できなかった。しかし、振動部材５１は、製造ライン２０の底面に設置するだけで良く、静電気量計測装置１も、受信部２だけを、仮想電磁波の検出可能な範囲に設置するだけでよいので、このような阻害空間の影響を受けない。

同様に、図１３（Ｂ）に示すように、スピーカ５２は、製造ライン２０もしくは計測対象物１０に対して離隔した位置から音波を照射すればよいので、阻害空間の影響を受けない。

このように、振動付与手段５は、振動部材５１を用いて、計測対象物１０に対して（これは、台１１および製造ライン２０を含む）振動を直接的に付与する直接付与（図１３（Ａ））を行っても良いし、スピーカ５２を用いて、計測対象物１０に音波を付与することで振動させる間接付与（図１３（Ｂ））を行ってもよい。もちろん、直接付与と間接付与とを混在して用いても良い。いずれの場合であっても、帯電している計測対象物１０は仮想電磁波を発生する。受信部２は、仮想電磁波を、受信すればよいだけである。このため、振動付与手段５の設置位置および受信部２の設置位置に高い自由度が生じ、阻害空間の影響を受けない。すなわち、本発明の静電気量計測装置１は、装置、器具、その他の構造や特性によって設置空間に自由度が少ない製造現場において、好適に使用できる。この結果、本発明の静電気量計測装置１は、製造現場での様々な部品や製品の静電気量を、容易かつ確実に計測できる。

（製品中の一部の静電気量の計測）
計測対象物１０が、製造ライン２０を流れる部品要素である場合には、図１２、１３に示すように、振動する部品全体からの仮想電磁波を受信することで、静電気量を計測できる。また、計測対象物１０が製品である場合でも、振動する製品全体からの仮想電磁波を受信することで、製品全体の静電気量を計測できる。

しかしながら、製品の一部（例えば、複数の部品が実装された製品である場合に、この部品のいずれか）の静電気量を計測したい場合がある。この場合には、振動付与手段５は、製品全体へ振動を付与し、受信部２は、製品中の静電気量を計測したい領域に対して、受信指向を行う。この結果、受信部２は、製品中の一部の領域からの（すなわち、計測対象の部品からの）仮想電磁波を受信できるようになり、静電気量計測装置１は、この計測対象となる部品や領域の静電気量を計測できる。

（振動特性）
振動付与手段５は、計測対象物１０に振動を付与する。ここで、振動を付与された計測対象物１０は、この振動に応じた仮想電磁波を発信する。仮想電磁波は、受信部２によって受信された上で、静電気量計測装置１において静電気量の算出に用いられる。仮想電磁波の強度や周波数は、受信部２や測定部３での処理の容易さに関連する。

仮想電磁波の強度および周波数は、計測対象物１０に付与された振動の振幅と振動数に対応する。このため、振動付与手段５が付与する振動の振幅と振動数は、受信部２および測定部３の少なくとも一方の仕様に基づいて定められることが好ましい。受信部２および測定部３は、受信しやすさや測定のしやすい計測対象物の振幅や周波数を有していることが多いからである。

このため、静電気量計測装置１は、受信部２および測定部３の特性に対応した振動付与手段５を用いることが好適である。

（音波付与）
上述の通り、振動付与手段５は、スピーカ５２を用いて音波を照射して、計測対象物１０で振動を発生させることもできる。

スピーカ５２は、音波を発生する音波発生器の一つである。スピーカ５２は、音波を照射する振動板を有している。電気的な信号もしくは機械的な振動によって、この振動板が振動する。図１４は、本発明の実施の形態３におけるスピーカによる音波照射の説明図である。

音波発生器の一つであるスピーカ５２は、振動板５２１を備えている。振動板５２１が振動することで、音波５２２が発生し、この音波５２２が計測対象物１０に照射される。このとき、振動板５２１と計測対象物１０とが、直接的もしくは間接的に対向することが好ましい。図１４では、振動板５２１と計測対象物１０とが直接的に対向している。このような直接的な対向だけでなく、振動板５２１と計測対象物１０との間に、部材が介在するような間接的な対向でもよい。振動板５２１が、直接的もしくは間接的に計測対象物１０と対向することで、発生する音波５２２が、計測対象物１０に照射されやすくなるからである。照射されやすいことで、計測対象物１０が、確実に振動するようになり、仮想電磁波を送出する。特に、対向している場合には、音波５２２の周波数と同様の周波数で、計測対象物１０が振動するので、受信部２での受信調整が容易となる。

もちろん、完全な対向だけでなく、多少のねじれや角度がある状態での対向であっても良い。

また、スピーカ５２は、計測対象物１０の大きさに合わせて、音波を収束させる収束機能を有していることも好適である。音波を収束させることができると、計測対象物１０が小さい場合であっても、収束機能が音波を収束させて計測対象物１０に音波を照射できることで、小型部品のような計測対象物１０を、仮想電磁波を発生させるだけの振動を生じさせることができる。

また、振動付与手段５は、振動子を有しており、この振動子が計測対象物１０の端部に設置されることでも良い。計測対象物１０の端部に振動子が設置されることで、この振動子からの振動で計測対象物１０は、振動する。振動子が計測対象物１０の端部に設置されることで、計測対象物１０は、確実に振動を生じさせる。この振動が、仮想電磁波の発生に繋がるので、静電気量計測装置１は、確実に静電気量を計測できる。

（具体的な実施例）
次に、具体的な実施例について説明する。

図１５は、本発明の実施の形態３における振動付与の状態を示す模式図である。スピーカ５２は、音波を発生させ、スピーカ５２の振動面に直径６０ｍｍ、高さ１ｍｍ、厚さ５ｍｍのアクリル筒５３を設置し、その上面開口に計測対象物としてポリイミドフィルム５４を取り付ける。さらにファンクションジェネレータ５５を介して下面開口に取り付けたスピーカ５２を駆動して、２〜１０Ｈｚの周波数の音波を照射する。モノポールアンテナ２２、プリアンプ２３を介してオシロスコープ２５により、仮想電磁波の強度の時間依存性を計測した。なお、この実施例では、スピーカ５２の音圧を拡散させないために、アクリル筒５３を使用しており、スピーカ５２から発生させる２〜１０Ｈｚの音波をアクリル筒５３内部に照射して、ポリイミドフィルム５４を１〜３ｍｍ程度の振幅で振動させる。

図１６は、図１５の構成で２Ｈｚの音波をアクリル筒内に照射した場合の帯電していないポリイミドフィルム５４と帯電しているポリイミドフィルム５４の計測結果を示している。図１６は、本発明の実施の形態３の実施例での計測結果を示すグラフである。

図１６より明らかな通り、帯電が無い場合には、２Ｈｚの音波照射にも係らず、仮想電磁波の強度は変化しない。帯電がある場合には、音波の周波数に同調して、仮想電磁波の強度に、±２０ｄＢ程度の大きな変化が観測された。すなわち、計測対象物に音波による振動が付与されると、仮想電磁波の強度に計測対象物の静電気量が現れることが裏付けられた。

また、図１７は、本発明の実施の形態３の実施例での計測結果を示すグラフである。図１７は、スピーカ５２による音波の振動数を２Ｈｚから１０Ｈｚに順次変化させた場合を示している。図１７は、スピーカ５２の音波の振動数に追従して、仮想電磁波の強度が変化していることを示している。このように、振動付与手段の仕様によって、生じる仮想電磁波の特性が異なることが分かり、静電気量計測装置１は、この点を考慮して仕様が決定されるべきである。

モノポールアンテナ２２などの性能にもよるが、計測対象物がポリイミドフィルムである場合には、スピーカ５２による音波照射の振動数が数１０Ｈｚであれば、十分に仮想電磁波の強度を検出できる。すなわち、静電気量を検出できる。また、仮想電磁波の強度と静電気量とは比例関係にあり、静電気量計測装置１は、仮想電磁波の強度によって、計測対象物の静電気量を計測できる。

また、計測対象物の振幅が大きいことで、仮想電磁波の検出感度が上がる。たとえば、ポリイミドフィルムのように、計測対象物全体を振動させることで計測対象物全体の静電気量を計測する場合には、１μｍ以上の振幅が得られやすい数Ｈｚ〜数ｋＨｚの周波数の音波が用いられることが有効である。また、計測対象物によっては、計測対象物の上方にスピーカ５２を配置して、このスピーカ５２からの音波を計測対象物に直接的に照射することでも良い。

逆に、計測対象物が硬い材料であったり周囲が固定されていたりする場合には、計測対象物に部分的に音波を照射しても、十分な仮想電磁波が得られない。この場合には、計測対象物を載せている台を直接的に振動させるなどが適当である。

以上のように、計測対象物の振幅と照射される音波の振動数との関係は、計測対象物の特性に応じて変化する。このため、実際の静電気量計測の際には、これらの値を最適に調整すればよい。

以上のように、スピーカ５２を用いた振動付与手段は、静電気量の検出を容易とする仮想電磁波を生成できる。

（実施の形態４）
次に、実施の形態４について説明する。実施の形態４では、静電気除去装置について説明する。

静電気除去装置は、実施の形態１〜３で説明された静電気量計測装置１によって計測された、計測対象物１０の静電気を除去する。図１８は、本発明の実施の形態４における静電気除去装置のブロック図である。図１８に示されるように、静電気除去装置８は、実施の形態１〜３で説明した静電気量計測装置１、計測された静電気量を表示する表示手段６および帯電している静電気を除去する除電手段７を備えている。

表示手段６は、液晶画面、コンピュータ画面、ＬＥＤ画面などの表示機能を有しており、使用者に対して計測された静電気量を表示する。場合によっては音声で通知してもよい。この表示手段６の表示によって、使用者は対象物の静電気量を確認できる。

除電手段７は、接地やその他の公知の機能を用いて、計測対象物１０の静電気を除去する。特に、静電気量の正負および大きさに応じて、除去の特性を変えることができるので、確実に静電気を除去できる。このとき、計測対象物１０の静電気を直接的もしくは間接的に除去する。

以上のように、実施の形態４の静電気除去装置８は、計測された静電気量やその特性に合わせて、計測対象物１０の静電気を除去できる。

（実施の形態５）

実施の形態１〜３で説明した静電気量計測装置１は、電子回路、半導体集積回路、電子基板などのハードウェアで実現されても良いし、ソフトウェアで実現されても良い。また、ハードウェアとソフトウェアの混在によって実現されても良い。ハードウェアで実現される場合には、専用の演算装置で実現されても良いし、汎用のコンピュータで実現されても良い。専用の演算装置で実現される場合には、受信部２は、アンテナなどの高周波部材を備え、測定部３や算出部４は、電子回路や半導体集積回路で実現される。また、コンピュータで実現される場合には、中央演算処理装置が、測定部３や算出部４の機能を実現する。このとき、中央演算処理装置は、測定部３や算出部４の機能を実現するプログラムを読み出して実行することで、これらの機能を実現する。

実施の形態１〜３で説明された静電気量計測装置１は、コンピュータプログラムや専用装置による静電気量計測方法として把握することもできる。図１９は、本発明の実施の形態５における静電気量計測方法を示すフローチャートである。

静電気量計測方法は、まずステップＳＴ１の振動付与ステップにて、計測対象物１０に振動を付与する。振動の付与については、実施の形態２，３で説明した通りである。ついで、ステップＳＴ２の受信ステップにて、計測対象物１０に与えられた振動によって生じる仮想電磁波を受信する。次いで、ステップＳＴ３の測定ステップにて、仮想電磁波の、強度、周波数および位相の少なくとも一つを測定する。更に、ステップＳＴ４の算出ステップにて、測定ステップでの測定結果に基づいて、計測対象物１０の静電気量を算出する。最後に、ステップＳＴ５の表示ステップにて、算出された静電気量が表示される。

静電気量計測方法は、これらのステップによって、静電気量を算出できる。なお、ステップＳＴ１からステップＳＴ５の全てが必須の構成要件ではなく、いずれかのステップが、別途の方法の中で使用されても良い。また、これらのステップの全部もしくは一部がコンピュータ上で動作可能なプログラムとして提供されても良い。

以上、実施の形態１〜５で説明された静電気量計測装置は、本発明の趣旨を説明する一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲での変形や改造を含む。

１ 静電気量計測装置
２ 受信部
３ 測定部
４ 算出部
５ 振動付与手段
５１ 振動部材
５２ スピーカ
１０ 計測対象物
１１ 台
２０ 製造ライン
１０１ 電荷

Claims (20)

1. 計測対象物に与えられた振動によって生じる仮想電磁波を受信する受信部と、
   前記受信部が受信した仮想電磁波の、強度、周波数および位相の少なくとも一つを測定する測定部と、
   前記測定部の測定結果に基づいて、前記計測対象物の静電気量を算出する算出部と、を備える静電気量計測装置。
2. 前記計測対象物は、製造現場で使用される、電子部品、電子素子、半導体集積素子、電子基板、電子機器、機械部品、輸送用機器、化学品、食品、紙製品、フィルム製品、金属製品、薬品および繊維製品のいずれかの製品要素である、請求項１記載の静電気量計測装置。
3. 前記製品要素は、製造現場における製造ラインを流れる、請求項２記載の静電気量計測装置。
4. 前記算出部は、前記仮想電磁波の強度と静電気量の対応関係式および前記仮想電磁波の強度と静電気量の関係テーブルの少なくとも一方に基づいて、前記計測対象物の静電気量を算出する、請求項１から３のいずれか記載の静電気量計測装置。
5. 前記算出部は、前記計測対象物の振幅に基づいて信頼性値を算出し、前記仮想電磁波の強度に基づいて算出される静電気量に前記信頼性値を重み付けして、前記計測対象物の静電気量を算出する、請求項４記載の静電気量計測装置。
6. 前記信頼性値は、前記計測対象物の振幅が小さい場合に小さく、前記計測対象物の振幅が大きい場合に大きい、請求項５記載の静電気量計測装置。
7. 前記算出部は、前記仮想電磁波の位相に基づいて、前記計測対象物に帯電している静電気の正負を判別する、請求項１から６のいずれか記載の静電気量計測装置。
8. 前記計測対象物に振動を付与する振動付与手段を更に備える、請求項１から７のいずれか記載の静電気量計測装置。
9. 前記計測対象物が部品要素である場合に、前記振動付与手段は、製造ラインで送られる個々の前記計測対象物に振動を付与する個別付与および前記計測対象物が載っている前記製造ラインそのものに振動を付与する全体付与の少なくとも一方で、計測対象物に振動を付与する、請求項８記載の静電気量計測装置。
10. 前記計測対象物が、複数の部品が実装された製品である場合に、前記振動付与手段は、前記製品へ振動を付与し、
    前記受信部は、前記製品の各領域へ指向する、請求項８記載の静電気量計測装置。
11. 前記振動付与手段は、振幅および振動数の少なくとも一方を、前記受信部および前記測定部の少なくとも一方の仕様に基づいて定める、請求項８から１０のいずれか記載の静電気量計測装置。
12. 前記振動付与手段は、前記計測対象物が載せられている支持台へ振動を付与する直接付与および前記計測対象物へ音波を付与する間接付与の少なくとも一方で、前記計測対象物へ振動を付与する、請求項８から１１のいずれか記載の静電気量計測装置。
13. 前記振動付与手段は、音波を発生する音波発生器を有し、前記計測対象物は、前記音波発生器の有する振動板と直接もしくは間接的に対向するまたはある角度をもつ、請求項８から１２のいずれか記載の静電気量計測装置。
14. 前記音波発生器は、前記計測対象物の大きさに合わせて、音波を収束させる収束機能を有する、請求項１３記載の静電気量計測装置。
15. 前記振動付与手段は、前記計測対象物の端部に設置される振動子を有し、前記振動子の振動によって、前記計測対象物に振動を付与する、請求項８から１２のいずれか記載の静電気量計測装置。
16. 請求項１から１５のいずれか記載の静電気量計測装置と、
    前記静電気量計測装置で計測された静電気量を表示する表示手段と、
    前記計測対象物に帯電している静電気を除電する除電手段と、を備える静電気除去装置。
17. 計測対象物に与えられた振動によって生じる仮想電磁波を受信する受信ステップと、
    前記受信ステップで受信された仮想電磁波の、強度、周波数および位相の少なくとも一つを測定する測定ステップと、
    前記測定ステップでの測定結果に基づいて、前記計測対象物の静電気量を算出する算出ステップと、を備える静電気量計測方法。
18. 前記算出ステップは、前記仮想電磁波の強度と静電気量の対応関係式および前記仮想電磁波の強度と静電気量の関係テーブルの少なくとも一方に基づいて、前記計測対象物の静電気量を算出する、請求項１７記載の静電気量計測方法。
19. 前記計測対象物に振動を付与する振動付与ステップを更に備える、請求項１７又は１８記載の静電気量計測方法。
20. 前記算出ステップで算出された静電気量を表示する表示ステップを更に備える、請求項１７から１９のいずれか記載の静電気量計測方法。