JPH0712710A

JPH0712710A - 粘着性試験装置

Info

Publication number: JPH0712710A
Application number: JP18201893A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Takemasa; 寛明武正
Original assignee: RESUKA KK; Rhesca Co Ltd
Current assignee: RESUKA KK; Rhesca Co Ltd
Priority date: 1993-06-28
Filing date: 1993-06-28
Publication date: 1995-01-17

Abstract

(57)【要約】【目的】粘着層の薄い試料に対して、高精度の測定を
可能にし、粘性をも測定可能とする。【構成】センサ１３からの応力信号がマイクロコンピ
ュータ３２に供給される。マイクロコンピュータ３２
は、応力信号を処理して、粘着力のデータ、試料の粘性
を求める。また、マイクロコンピュータ３２は、モータ
２１をドライブして、上下機構２０を介してセンサアー
ム１２を昇降させる。プローブ１４は、揺動自在に係止
され、試料面とプローブ面の平行度の自己補正機能を可
能とするフリープローブの構成とされている。よって、
試料台１６にセットされた試料に対して、プローブ１４
は平行に設置される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えばはんだペース
トの粘着性を正確に測定できる粘着性試験装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】各種はんだペーストの粘着性を自動的に
測定できる粘着性試験装置、所謂タッキング試験器が知
られている。種々の条件に依存しているはんだペースト
の粘着性特性を知ることは、ペーストの配合比の決定、
部品マウント時の機械的条件の設定、はんだ付け時期の
設定等を適切に行う上で、重要である。

【０００３】タッキング試験器は、粘着材、クリームは
んだ等の試料を測定の対象とし、測定ステージ上に一定
の厚さに置かれた試料に対して応力センサに取り付けら
れた測定プローブを一定速度で下降させ、設定された所
定の応力で所定の時間押しつけ、その後、一定の速度で
プローブを引き上げる（引き離す）時の引張応力を時間
経過（引上げ距離）に対してプロットし、通常、その最
大値を粘着力データとする構成を有している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、かかるタ
ッキング試験器の改良を目的とし、より正確な測定を可
能とするものである。従来のタッキング試験器における
問題点の一つは、測定対象試料の粘着層が薄い試料の場
合、試料と試験器のプローブの夫々の平行度が不十分な
ことからデータの再現性、信頼性を著しく損なってい
た。すなわち、試料面が傾いている場合、プローブ面と
の接触面積が小さくなり、測定されるタック値（粘着
力）はプローブ面の各微小部分に係るタック値のトータ
ルの値であるから測定値はそれに応じて小さな値となっ
てしまう問題があった。

【０００５】従って、この発明の目的は、プローブを固
定せずに浮動状態にする事によってプローブの自重によ
り試料面にプローブが自然に置かれる。すなわち、試料
面とプローブ面の平行度の自己補正機能を可能とする粘
着性試験装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、試料に対し
てプローブ先端を押しつけ、次に、プローブを試料から
引き上げる時、プローブに加わる応力から試料の粘着力
を測定するようにした粘着性試験装置であって、プロー
ブを昇降させるための機構部およびドライブ手段と、予
め設定された条件でプローブが昇降するように、機構部
およびドライブ手段に対して制御信号を供給する制御手
段と、プローブを揺動自在に取付けることにより、試料
とプローブの夫々の接触面の平行度を自己補正する手段
と、プローブに加わる応力を検出するために、プローブ
と結合されたセンサと、センサからの検出信号を処理し
て粘着力データを得るためのデータ処理手段と、試料を
置くための試料台とからなる粘着性試験装置である。

【０００７】

【作用】プローブの取付け部を自由にすることにより、
試料面とプローブ面の平行度を自己補正することがで
き、タック値のデータの再現性、信頼性を向上すること
ができる。

【０００８】

【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照して説明する。まず、この発明の理解の容易のため
に、装置の外観について図１を参照して説明する。図１
で１は、キーパネルであって、キーパネル１には、キー
ボード２、スタートスイッチ３、昇降スイッチ４、ＬＥ
Ｄ（あるいはＬＣＤ）ディスプレイ５等が設けられてい
る。また、装置内部には、制御およびデータ処理用のマ
イクロコンピュータ、電気回路が設けられている。

【０００９】１１が機構部であり、昇降自在のセンサア
ーム１２が突出される。アーム１２の先端部に応力セン
サ１３が取り付けられる。センサ１３の作動部に対して
軸状のプロープ１４が取り付けられる。センサ１３は、
プロープ１４の先端に加わる応力を検出する。センサ１
３およびプロープ１４の軸線が一致されている。プロー
プ１４は、ねじによって、センサ１３から簡単に取り外
すことができる。このプローブ１４は取付け部を自由に
した、フリープローブである。すなわち、後でより詳細
に説明するように、プローブ１４のコンタクト面１４ｃ
が試料台１６の面と適応良く平行となるようにされてい
る。これらと平行に設けられた支持軸の先端に板状部材
が固定され、その中心位置に試料押さえリング１５が取
り付けられる。

【００１０】試料は、プロープ１４の下方で、試料台１
６上に置かれる。試料台１６は、Ｘ方向およびＹ方向に
移動可能なステージである。押さえリング１５は、プロ
ープ１４の先端が試料を押しつけた後に、センサアーム
１２が上昇する時に、試料が浮き上がるのを防止する。
試料のタック値が比較的小さい場合、例えば試料がクリ
ームはんだ、ペースト等の場合、押さえリング１５が不
要である点を考慮して、押さえリング１５は、取外し可
能である。

【００１１】図２は、機構部１１をより詳細に示す。押
さえリング１５は、支持軸１７ａ、１７ｂで支持され
る。この支持軸１７ａ、１７ｂ（押さえリング１５）
は、ハウジング１８ａ、１８ｂ内のスプリングによっ
て、常に下方、すなわち、試料を押しつける方向に偏倚
されている。

【００１２】図２において、２１がセンサアームを昇降
させるためのステッピングモータである。その回転が伝
達されるボールねじ２２とセンサアーム１２とがねじ部
材２３を介して結合される。モータ２１が回転すると、
ボールねじ２２およびねじ部材２３によりセンサアーム
１２が昇降する。固定の支持板２４ａおよび２４ｂが垂
直方向に所定の間隔で設けられ、この間にガイド軸２５
ａおよび２５ｂが平行に設けられる。ガイド軸２５ａ、
２５ｂを上下にスライドする軸受２６ａ、２６ｂがセン
サアーム１２と一体に昇降するようになされる。この軸
受２６ａ、２６ｂとガイド軸２５ａ、２５ｂの間に設け
られたリニアブッシュ２７によって、センサアーム１２
が水平にその姿勢が保持される。

【００１３】上述の図１および図２に示すタッキング試
験器の動作の概略について、図３を参照して説明する。
図３は、布製の両面粘着テープの場合のデータを示して
いる。最初に、キーパネル１上のディスプレイ５の表示
を見ながら、キーボード２を操作し、種々の測定条件を
入力する。

【００１４】そして、試料台１６上に試料６をセットす
る。試料６は、クリームはんだ、粘着フィルム等であ
る。試料６がクリームはんだ、ペースト等の場合、押さ
えリング１５が不要であるため、これが取り外される。
試料６は、スライドガラス、金属板等の板上に厚さ０．
２mm〜０．３mm程度に印刷したものを試料台１６上に置
いて測定する。若し、試料６が粘着フィルム等の場合、
押さえリング１５を取付け、その下に試料６がその測定
面を上にして置かれる。押さえリング１５は、ハウジン
グ１８ａ、１８ｂ内のスプリングにより偏倚されている
ので、測定が終了するまで、試料６を試料台１６上に強
く押しつける。さらに、押さえリング１５の下面にはり
つける方法を使用しても良い。

【００１５】試料６が薄い粘着フィルム等の場合、測定
に先立つプリロード（予加圧）の段階で、試料６が均一
な圧力で押しつけられるように、試料台１６上に金属
板、ガラス板の代わりにシリコンゴム等の弾力性の板あ
るいはシートを置いて、測定がなされる。

【００１６】次に、昇降スイッチ４を用いてプロープ１
４の先端が試料６の数mm位の上方の位置まで来るよう
に、センサアーム１２を下降させる。ＬＥＤディスプレ
イ５の表示が「READY TO START」の状態の時に、昇降ス
イッチ４を操作すると、ステッピングモータ２１が回転
し、この回転によって、ボールねじ２２とねじ部材２３
を介してセンサアーム１２が昇降する。

【００１７】試料６の数mm上でプロープ１４を停止させ
たら、スタートスイッチ３が押される。初期設定された
条件に従い、マイクロコンピュータから制御された動作
で、図３に示すように、プロープ１４の昇降を自動的に
制御する。図３に示すように、最初にプロープ１４が試
料６に押しつけられ、所定時間その状態を継続し、次
に、プロープ１４を引き上げて行き、このプロセスでの
センサ１３の出力の変化、主として引き上げる時のタッ
ク値の変化がセンサ１３によって測定される。プロープ
１４が押しつける時の力もセンサ１３からの応力信号を
マイクロコンピュータが受け、測定された値で押しつけ
るように制御される。１回の測定が終了すると、プロー
プ１４が初期の位置に戻る。

【００１８】こうして測定された応力信号は、ディジタ
ル信号に変換され、マイクロコンピュータによって処理
される。測定終了後に、ディスプレイ５には、測定され
たタック値の最大値が表示される。これと同時に、プロ
ープ１４が試料６にもぐり込んだ距離（押し込み量）も
データとして表示される。この距離は、センサ１３に１
０〔gf〕を超える応力が働いた所からのプロープ１４の
移動量をコンピュータでカウントすることによって求め
られる。さらに、図３に示すようなプロープ１４の引上
げ開始からのタック値の時間（＝距離）変化がプロッタ
によってプロットされる。

【００１９】以上が１回の測定のプロセスであり、この
種の測定は、通常、かなりのデータのばらつきが避けら
れないため、一つの試料について、同一条件での測定を
数回から数十回繰り返して行い、得られたデータに統計
的処理を行って、タック値あるいは押し込み量のデータ
として採用される。

【００２０】図４は、この一実施例のシステムの概略的
構成を示す。センサ１３からの応力信号が増幅器３１を
介してマイクロコンピュータ３２に供給される。マイク
ロコンピュータ３２内には、Ａ／Ｄ変換器が設けられ、
応力信号をディジタル信号に変換する。上述のように、
マイクロコンピュータ３２と関連して、キーパネル１、
ＬＥＤディスプレイ５、プリンタ・プロッタ３３が設け
られている。

【００２１】マイクロコンピュータ３２がモータドライ
バ３４に対してモータ制御信号を供給し、モータドライ
バ３４からのドライブ信号がステッピングモータ２１に
供給される。ステッピングモータ２１によって、上下機
構２０（ボールねじ２２、ねじ部材２３等）が作動さ
れ、センサアーム１２が昇降する。さらに、マイクロコ
ンピュータ３２は、測定条件の設定、測定データの処理
を行う。

【００２２】測定に先立って、均一な圧力で試料を押し
つけるプリロードがなされる。このプリロードは、マイ
クロコンピュータ３２がセンサ１３からの応力信号を見
ながらセンサアーム１２の位置を制御することで可能で
ある。しかしながら、かかるフィードバック制御のみで
は、プリロードされる圧力を高精度に制御できない。そ
こで、この一実施例では、フィードバック制御のみなら
ず、機械的なプリロードを併用して制御の精度を高めて
いる。

【００２３】図５は、この発明の特徴とする構成であ
る、プローブ１４すなわち、フリープローブの機構の断
面図である。４０はプローブ固定部、４１は取付け穴、
４２はねじ穴、４３はプローブ保持部を夫々示す。

【００２４】プローブ１４の浮動連結部１４ｂの上端面
１４ａはプローブ長さと略等しい半径を有する球面状に
加工されている。プローブ１４の浮動連結部１４ｂはプ
ローブ保持部４３に設けられた収納スペース内に配置さ
れる。この収納スペースは、その開口部が括れており、
浮動連結部１４ｂが収納された時に揺動自在に係止され
る。プローブ保持部４３はプローブ固定部４０に取付け
られる。センサ１３の作動部の先端が取付け穴４１に挿
入され、ねじ穴４２を介して、ねじ止めされる。

【００２５】プローブ１４の支持機構が収納スペースの
開口の範囲で揺動自在とされているので、試料面に自由
な状態でプローブ１４を置くことができ、その後球面状
に加工されたプローブ１４の上端面１４ａを鉛直上方か
ら押し付けることで、試料面とプローブ面の平行度を自
己補正する。このフリープローブを使用したプリロード
過程では、厳密に言えば、試料面が僅かに傾いている場
合、その試料面に対して法線方向の力は分力となってい
る。しかし、この誤差は測定値の誤差に比して充分に小
さく、無視できる程度である。特に、この実施例では、
プローブ１４の高さと略等しい半径を上端面１４ａが有
しているので、傾きが存在する時でも、試料に関して軸
上の方向に力を加えることができ、誤差を少なくでき
る。

【００２６】プローブ１４を引上げ、タック値を測定す
る過程においては、プローブ１４の引上げは試料面の低
い部分から先に引き上げられる形となり、データは引上
げ距離に対してブロードに（ピーク値は小さく）測定さ
れる。このような場合、タック値のデータをコンピュー
タにて積分し、エネルギー量として取り扱えば試料面の
傾きによるデータへの影響は最小限におさえられる。

【００２７】

【発明の効果】この発明によれば、フリープローブを使
用することで、試料面とプローブ面との平行度の問題を
解決することができる。よって、特に粘着剤層の薄い試
料のタック値のデータの再現性、信頼性が著しく向上す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の外観を示す斜視図であ
る。

【図２】この発明の一実施例の機構部の断面図である。

【図３】この発明の測定動作の説明に用いる略線図であ
る。

【図４】この発明の一実施例のシステム構成を示すブロ
ック図である。

【図５】この発明のフリープローブの機構を示す断面図
である。

【符号の説明】

１キーパネル５ＬＥＤディスプレイ１１機構部１２センサアーム１３応力センサ１４プロープ１６試料台

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】試料に対してプローブ先端を押しつけ、
次に、上記プローブを上記試料から引き上げる時、上記
プローブに加わる応力から上記試料の粘着力を測定する
ようにした粘着性試験装置であって、上記プローブを昇降させるための機構部およびドライブ
手段と、予め設定された条件で上記プローブが昇降するように、
上記機構部およびドライブ手段に対して制御信号を供給
する制御手段と、上記プローブを揺動自在に取付けることにより、上記試
料と上記プローブの夫々の接触面の平行度を自己補正す
る手段と、上記プローブに加わる応力を検出するために、上記プロ
ーブと結合されたセンサと、上記センサからの検出信号を処理して粘着力データを得
るためのデータ処理手段と、上記試料を置くための試料台とからなる粘着性試験装
置。