JPH11108608A - 誘電体の膜厚測定方法及びその装置 - Google Patents
誘電体の膜厚測定方法及びその装置Info
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- JPH11108608A JPH11108608A JP27133297A JP27133297A JPH11108608A JP H11108608 A JPH11108608 A JP H11108608A JP 27133297 A JP27133297 A JP 27133297A JP 27133297 A JP27133297 A JP 27133297A JP H11108608 A JPH11108608 A JP H11108608A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】非破壊で曲面を有する誘電体の厚みを短時間に
高精度で測定する。 【解決手段】誘電体の静電容量及び誘電率を測定するこ
とにより誘電体の厚みを測定する方法であって、測定端
子２ａと電極３とで誘電体の厚み方向に電界をかける工
程と、ＲＣＬメータ５で静電容量Ｃ及び誘電率εr を測
定する工程と、測定端子と誘電体の接触面積Ｓを測定す
る工程とこれらの値から誘電体の厚みｄを求める工程
と、からなる誘電体の膜厚測定方法。
高精度で測定する。 【解決手段】誘電体の静電容量及び誘電率を測定するこ
とにより誘電体の厚みを測定する方法であって、測定端
子２ａと電極３とで誘電体の厚み方向に電界をかける工
程と、ＲＣＬメータ５で静電容量Ｃ及び誘電率εr を測
定する工程と、測定端子と誘電体の接触面積Ｓを測定す
る工程とこれらの値から誘電体の厚みｄを求める工程
と、からなる誘電体の膜厚測定方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、誘電体の厚みを静
電容量を測定により求める測定方法及びその装置に関す
る。例えば、プラスチックフィルムの厚さ、プラスチッ
クボトルの肉厚を測定するものである。
電容量を測定により求める測定方法及びその装置に関す
る。例えば、プラスチックフィルムの厚さ、プラスチッ
クボトルの肉厚を測定するものである。
【０００２】
【従来の技術】多様な産業において、高分子( プラスチ
ックやフィルム) 材料の応用分野が拡大している。これ
に伴い高精度で、迅速に膜厚測定をする要求も高まって
きている。誘電体の厚みを測定する方法には破壊測定法
と非破壊測定法がある。破壊測定法として、マイクロメ
ータにより測定する方法がある。この方法は対象物を小
片に切断する破壊測定法であるため、測定に時間を要す
る。
ックやフィルム) 材料の応用分野が拡大している。これ
に伴い高精度で、迅速に膜厚測定をする要求も高まって
きている。誘電体の厚みを測定する方法には破壊測定法
と非破壊測定法がある。破壊測定法として、マイクロメ
ータにより測定する方法がある。この方法は対象物を小
片に切断する破壊測定法であるため、測定に時間を要す
る。
【０００３】また、非破壊測定には光学的測定方法、超
音波による測定方法などがある。光学的測定方法では、
不透明な物や厚み方向に屈折率の分布の有る物や散乱粒
子等を含む物や曲面を有する物の高精度の測定はできな
い。
音波による測定方法などがある。光学的測定方法では、
不透明な物や厚み方向に屈折率の分布の有る物や散乱粒
子等を含む物や曲面を有する物の高精度の測定はできな
い。
【０００４】超音波による方法は非破壊で測定できるも
ののカップラを一般に必要とし、厚み方向に密度の分布
がある物や曲面を有する物の高精度の測定はできない。
ののカップラを一般に必要とし、厚み方向に密度の分布
がある物や曲面を有する物の高精度の測定はできない。
【０００５】また、現存する従来の静電容量の測定によ
る厚み測定装置には、平行に配置した二つの導電板間に
測定対象誘電体（平板) を挟み込み、静電容量の変化か
ら膜厚を求めるものがある。この方法では曲面を有する
物の膜厚測定には不向きである。
る厚み測定装置には、平行に配置した二つの導電板間に
測定対象誘電体（平板) を挟み込み、静電容量の変化か
ら膜厚を求めるものがある。この方法では曲面を有する
物の膜厚測定には不向きである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】この発明の目的は上述
した従来技術の不都合を解決し、非破壊で曲面を有する
誘電体の厚みを短時間に高精度で測定する測定方法及び
その装置を提供する。また、測定端子を工夫すること
で、測定対象物が曲面を有する物であっても膜厚測定を
可能にすることである。
した従来技術の不都合を解決し、非破壊で曲面を有する
誘電体の厚みを短時間に高精度で測定する測定方法及び
その装置を提供する。また、測定端子を工夫すること
で、測定対象物が曲面を有する物であっても膜厚測定を
可能にすることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の本発明
は、誘電体の静電容量及び誘電率を測定することにより
誘電体の厚みを測定する方法であって、誘電体の厚み方
向に電界をかける工程と、静電容量Ｃ及び誘電率εr を
測定する工程と、測定端子と誘電体の接触面積Ｓを測定
する工程とこれらの値から誘電体の厚みｄを求める工程
と、からなることを特徴とする誘電体の膜厚測定方法で
ある。
は、誘電体の静電容量及び誘電率を測定することにより
誘電体の厚みを測定する方法であって、誘電体の厚み方
向に電界をかける工程と、静電容量Ｃ及び誘電率εr を
測定する工程と、測定端子と誘電体の接触面積Ｓを測定
する工程とこれらの値から誘電体の厚みｄを求める工程
と、からなることを特徴とする誘電体の膜厚測定方法で
ある。
【０００８】請求項２記載の本発明は、誘電体の静電容
量及び誘電率を測定することにより誘電体の厚みを測定
する装置であって、誘電体の厚み方向に電界をかける手
段と、静電容量Ｃ及び誘電率εr を測定する手段と、測
定端子と誘電体の接触面積Ｓを測定する手段とこれらの
値から誘電体の厚みｄを求める手段と、を具備すること
を特徴とする誘電体の膜厚測定装置である。
量及び誘電率を測定することにより誘電体の厚みを測定
する装置であって、誘電体の厚み方向に電界をかける手
段と、静電容量Ｃ及び誘電率εr を測定する手段と、測
定端子と誘電体の接触面積Ｓを測定する手段とこれらの
値から誘電体の厚みｄを求める手段と、を具備すること
を特徴とする誘電体の膜厚測定装置である。
【０００９】請求項３記載の本発明は、前記測定端子の
電極が針状で、該電極の先端部が球状であることを特徴
とする請求項２に記載の誘電体の膜厚測定装置である。
電極が針状で、該電極の先端部が球状であることを特徴
とする請求項２に記載の誘電体の膜厚測定装置である。
【００１０】請求項４記載の本発明は、前記測定端子の
電極が板状で、複数の電極で構成されていることを特徴
とする請求項２に記載の誘電体の膜厚測定装置である。
電極が板状で、複数の電極で構成されていることを特徴
とする請求項２に記載の誘電体の膜厚測定装置である。
【００１１】請求項４記載の本発明は、電極の先端部が
球状であり、金属球を強誘電体で被覆し、更に強誘体を
導電体で被覆した測定端子を有する請求項２に記載の誘
電体の膜厚測定装置である。
球状であり、金属球を強誘電体で被覆し、更に強誘体を
導電体で被覆した測定端子を有する請求項２に記載の誘
電体の膜厚測定装置である。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明を図に基づいて説明する。
図１は、測定端子（２ａ）の電極が針状で、該電極の先
端部が球状である膜厚測定装置で被測定対象物としてプ
ラスチックフィルム（１ａ）の厚さ測定する場合を示し
たものである。電極（３）と測定端子（２ａ）の間に被
測定対象物であるプラスチックフィルムを挿み込み、測
定端子を徐々に近ずけ被測定対象物に接触させる。測定
端子が被測定対象物に接触すると静電容量が急激に変化
することで判断する。
図１は、測定端子（２ａ）の電極が針状で、該電極の先
端部が球状である膜厚測定装置で被測定対象物としてプ
ラスチックフィルム（１ａ）の厚さ測定する場合を示し
たものである。電極（３）と測定端子（２ａ）の間に被
測定対象物であるプラスチックフィルムを挿み込み、測
定端子を徐々に近ずけ被測定対象物に接触させる。測定
端子が被測定対象物に接触すると静電容量が急激に変化
することで判断する。
【００１３】測定端子（２ａ）は針状で先端が球状にな
っており、この球体と被測定対象物の接触部分が測定部
分となる。コントローラ（６）により制御されたＲＣＬ
メータ（５）を用いて被測定対象物の厚み（ｄ）方向に
電界をかけ、静電容量Ｃを測定する。
っており、この球体と被測定対象物の接触部分が測定部
分となる。コントローラ（６）により制御されたＲＣＬ
メータ（５）を用いて被測定対象物の厚み（ｄ）方向に
電界をかけ、静電容量Ｃを測定する。
【００１４】ＲＣＬメータとは、測定対象物に電圧を印
可し、電流（位相情報を含む）から抵抗値、容量、リア
クタンス等を求める装置である。
可し、電流（位相情報を含む）から抵抗値、容量、リア
クタンス等を求める装置である。
【００１５】このとき測定端子と被測定物の接触面積を
Ｓ，被測定物の誘電率をεr 、真空の誘電率をε0 とす
ると、次に示す関係式１が成り立つ。 Ｃ＝ε0 Ｓ・εr ／ｄ・・・・・・・関係式１
Ｓ，被測定物の誘電率をεr 、真空の誘電率をε0 とす
ると、次に示す関係式１が成り立つ。 Ｃ＝ε0 Ｓ・εr ／ｄ・・・・・・・関係式１
【００１６】静電容量Ｃは被測定物の厚み方向に電圧Ｖ
を印荷し、変位電流を測定することで求める。また、こ
の時の充電電荷Ｑは、次に示す関係式２が成り立つ。 Ｑ＝ＣＶ・・・・・・・・・・・・・関係式２ 関係式１、関係式２から厚さｄを算出する。ここで、被
測定物の誘電率εr はＲＣＬメータ（５）により測定す
る。
を印荷し、変位電流を測定することで求める。また、こ
の時の充電電荷Ｑは、次に示す関係式２が成り立つ。 Ｑ＝ＣＶ・・・・・・・・・・・・・関係式２ 関係式１、関係式２から厚さｄを算出する。ここで、被
測定物の誘電率εr はＲＣＬメータ（５）により測定す
る。
【００１７】この時、直流電圧による測定では、被測定
物の帯電等が問題となり充電電荷の測定精度不安定とな
るため交流電圧を使用する。被測定物が特に高分子の場
合、高分子鎖の内部運動に伴う特異点を避けるため、数
百ｋＨｚの高周波を使用することが好ましい。
物の帯電等が問題となり充電電荷の測定精度不安定とな
るため交流電圧を使用する。被測定物が特に高分子の場
合、高分子鎖の内部運動に伴う特異点を避けるため、数
百ｋＨｚの高周波を使用することが好ましい。
【００１８】図１に示す膜厚測定装置は、先端が球状の
測定端子（２ａ）と、この端子の動きを制御するコント
ローラ（６）と、測定端子（２ａ）及び電極（３）に接
続され測定対象物に対して電圧をかけ、誘電率を測定す
るＲＣＬメータ（５）と、測定端子の測定対象物との接
触部（４）と、接触部に接続された電圧増幅器（１０）
とオシロスコープ（１１）と、空気中に発散する電界を
収束させるための治具（１２）と、ＲＣＬメータ（５）
及びコントローラ（６）の制御及びデータを取り込む演
算装置（７）と、表示を行う表示装置（モニター）
（８）と、からなる。
測定端子（２ａ）と、この端子の動きを制御するコント
ローラ（６）と、測定端子（２ａ）及び電極（３）に接
続され測定対象物に対して電圧をかけ、誘電率を測定す
るＲＣＬメータ（５）と、測定端子の測定対象物との接
触部（４）と、接触部に接続された電圧増幅器（１０）
とオシロスコープ（１１）と、空気中に発散する電界を
収束させるための治具（１２）と、ＲＣＬメータ（５）
及びコントローラ（６）の制御及びデータを取り込む演
算装置（７）と、表示を行う表示装置（モニター）
（８）と、からなる。
【００１９】図２は、図１の測定端子（２ａ）と被測定
対象物（１ａ）の接触部の拡大図を示す。測定端子の球
体の半径は、接触面積を小さくするために被測定物の厚
さに対して十分小さくする。該測定端子は導電体の球
（１５）をポリフッ化ビニリデンのような高分子強誘電
体（１３）で被覆し、更にこれをメッキ或いは蒸着で導
電層（１４）で被覆したものである。
対象物（１ａ）の接触部の拡大図を示す。測定端子の球
体の半径は、接触面積を小さくするために被測定物の厚
さに対して十分小さくする。該測定端子は導電体の球
（１５）をポリフッ化ビニリデンのような高分子強誘電
体（１３）で被覆し、更にこれをメッキ或いは蒸着で導
電層（１４）で被覆したものである。
【００２０】電極（３）は被測定物が曲面を有し、電極
が被測定対象物と完全に密着できない場合には、被測定
対象物に蒸着やメッキで導電体を形成して電極とするこ
とが好ましい。
が被測定対象物と完全に密着できない場合には、被測定
対象物に蒸着やメッキで導電体を形成して電極とするこ
とが好ましい。
【００２１】図３は、図１の膜厚測定装置を用いてプラ
スチックボトルの肉厚を測定する場合を示す。ボトルが
曲面を有しており電極が被測定対象物と完全に密着させ
ることが出来なくボトルの内部側にメッキで導電体を設
けて電極とした場合を示したものである。
スチックボトルの肉厚を測定する場合を示す。ボトルが
曲面を有しており電極が被測定対象物と完全に密着させ
ることが出来なくボトルの内部側にメッキで導電体を設
けて電極とした場合を示したものである。
【００２２】図４は、測定端子として多点の測定を同時
に行なえるように碁盤の面状に複数の電極をパターン化
して配置したものである。このように複数の電極を配置
することで測定部分の厚みのバラツキ情報を得ることが
できる。この場合、端部の電極からの電界は図５に示す
ように乱れるので測定データから除外する。
に行なえるように碁盤の面状に複数の電極をパターン化
して配置したものである。このように複数の電極を配置
することで測定部分の厚みのバラツキ情報を得ることが
できる。この場合、端部の電極からの電界は図５に示す
ように乱れるので測定データから除外する。
【００２３】被測定物がフィルム等の場合には、電極
（３）と測定端子（２ｂ）との間に次々に挟み込むこと
で連続して厚さを測定することができる。前記電極
（３）と測定端子（２ｂ）を被測定物に密着させ、しか
る後厚み方向にＲＣＬメータ（５）により１００ｋＨｚ
の交流電圧Ｖをかける。このとき変位電流を測定するこ
とにより充電電荷Ｑを求め（ｉ＝dQ／dt）、更に静電容
量Ｃを求め、関係式１より厚さｄを算出する。
（３）と測定端子（２ｂ）との間に次々に挟み込むこと
で連続して厚さを測定することができる。前記電極
（３）と測定端子（２ｂ）を被測定物に密着させ、しか
る後厚み方向にＲＣＬメータ（５）により１００ｋＨｚ
の交流電圧Ｖをかける。このとき変位電流を測定するこ
とにより充電電荷Ｑを求め（ｉ＝dQ／dt）、更に静電容
量Ｃを求め、関係式１より厚さｄを算出する。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように本発明の膜厚測定方
法及び装置によれば、誘電体の静電容量、誘電率、被測
定対象物との接触面積を計ることにより誘電体の膜厚を
測定することができ、図１及び図４に示すような膜厚測
定装置では被測定対象物を切断せずに連続して短時間で
フィルム状の厚さを測定できる。
法及び装置によれば、誘電体の静電容量、誘電率、被測
定対象物との接触面積を計ることにより誘電体の膜厚を
測定することができ、図１及び図４に示すような膜厚測
定装置では被測定対象物を切断せずに連続して短時間で
フィルム状の厚さを測定できる。
【００２５】また、被測定対象物が曲面を有する場合
は、被測定対象物に蒸着或いはメッキ等で導電体の電極
を形成させることで厚さを測定することが可能である。
は、被測定対象物に蒸着或いはメッキ等で導電体の電極
を形成させることで厚さを測定することが可能である。
【図１】本発明の測定端子の先端部が球状である膜厚測
定装置でフィルムの厚さを測定することを説明する模式
図である。
定装置でフィルムの厚さを測定することを説明する模式
図である。
【図２】図１における測定対象物と測定端子の接触時の
拡大図である。
拡大図である。
【図３】本発明の測定端子の先端部が球状である膜厚測
定装置でプラスチックボトルの肉厚を測定することを説
明する模式図である。
定装置でプラスチックボトルの肉厚を測定することを説
明する模式図である。
【図４】本発明の測定端子が板状で複数の電極で構成さ
れている膜厚測定装置でフィルムの厚さを測定すること
を説明する模式図である。
れている膜厚測定装置でフィルムの厚さを測定すること
を説明する模式図である。
【図５】図４における測定対象物と測定端子の接触時の
拡大図である。
拡大図である。
【図６】板状測定端子の平面図である。
【図７】電極として測定対象物に胴電層を形成した場合
の厚さ測定のフローチャートである。
の厚さ測定のフローチャートである。
１ａ・・・ 測定対象物（プラスチックフィルム） １ｂ・・・ 測定対象物（プラスチックボトル） ２ａ・・・ 針状測定端子 ２ｂ・・・ 板状測定端子 ３・・・ 電極 ４・・・ 測定端子と測定端子の接触部 ５・・・ ＲＣＬメータ（静電容量、誘電率測定手段) ６・・・ コントローラ（制御手段) ７・・・ 演算装置（演算手段) ８・・・ 表示装置 １０・・・ 電圧増幅器 １１・・・ オシロスコープ １２・・・ 治具 １３・・・ 高分子強誘電体 １４・・・ 導電層 １５・・・ 導電体の球
Claims (5)
- 【請求項１】誘電体の静電容量及び誘電率を測定するこ
とにより誘電体の厚みを測定する方法であって、誘電体
の厚み方向に電界をかける工程と、静電容量Ｃ及び誘電
率ε r を測定する工程と、測定端子と誘電体の接触面積
Ｓを測定する工程とこれらの値から誘電体の厚みｄを求
める工程と、からなることを特徴とする誘電体の膜厚測
定方法。 - 【請求項２】誘電体の静電容量及び誘電率を測定するこ
とにより誘電体の厚みを測定する装置であって、誘電体
の厚み方向に電界をかける手段と、静電容量Ｃ及び誘電
率ε r を測定する手段と、測定端子と誘電体の接触面積
Ｓを測定する手段とこれらの値から誘電体の厚みｄを求
める手段と、を具備することを特徴とする誘電体の膜厚
測定装置。 - 【請求項３】前記測定端子の電極が針状で、該電極の先
端部が球状であることを特徴とする請求項２に記載の誘
電体の膜厚測定装置。 - 【請求項４】前記測定端子の電極が板状で、複数の電極
で構成されていることを特徴とする請求項２に記載の誘
電体の膜厚測定装置。 - 【請求項５】電極の先端部が球状であり、金属球を強誘
電体で被覆し、更に強誘体を導電体で被覆した測定端子
を有する請求項２に記載の誘電体の膜厚測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27133297A JPH11108608A (ja) | 1997-10-03 | 1997-10-03 | 誘電体の膜厚測定方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27133297A JPH11108608A (ja) | 1997-10-03 | 1997-10-03 | 誘電体の膜厚測定方法及びその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11108608A true JPH11108608A (ja) | 1999-04-23 |
Family
ID=17498586
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27133297A Pending JPH11108608A (ja) | 1997-10-03 | 1997-10-03 | 誘電体の膜厚測定方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11108608A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080088050A1 (en) * | 2004-11-22 | 2008-04-17 | Jun Yorita | Processing Method,Processing Apparatus And Microstructure Manufactured In Accordance With This Method |
| JP5718485B2 (ja) * | 2012-09-28 | 2015-05-13 | 日本山村硝子株式会社 | 肉厚検査装置 |
| WO2016176945A1 (zh) * | 2015-05-06 | 2016-11-10 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种膜厚测试装置及膜厚测试方法 |
| US10649016B1 (en) * | 2017-11-22 | 2020-05-12 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Dielectric measurement probe for curved surfaces |
| CN113405445A (zh) * | 2021-06-21 | 2021-09-17 | 北京理工大学 | 基于电容法测量活塞与缸套间油膜厚度的遥测装置及方法 |
-
1997
- 1997-10-03 JP JP27133297A patent/JPH11108608A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080088050A1 (en) * | 2004-11-22 | 2008-04-17 | Jun Yorita | Processing Method,Processing Apparatus And Microstructure Manufactured In Accordance With This Method |
| JP5718485B2 (ja) * | 2012-09-28 | 2015-05-13 | 日本山村硝子株式会社 | 肉厚検査装置 |
| EP2889574A1 (en) * | 2012-09-28 | 2015-07-01 | Nihon Yamamura Glass Co., Ltd. | Thickness inspection device |
| EP2889574A4 (en) * | 2012-09-28 | 2016-06-01 | Nihon Yamamura Glass Co Ltd | DICK TEST DEVICE |
| WO2016176945A1 (zh) * | 2015-05-06 | 2016-11-10 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种膜厚测试装置及膜厚测试方法 |
| US9879971B2 (en) | 2015-05-06 | 2018-01-30 | Boe Technology Group Co., Ltd. | Device for film thickness measurement and method for film thickness measurement |
| US10649016B1 (en) * | 2017-11-22 | 2020-05-12 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Dielectric measurement probe for curved surfaces |
| CN113405445A (zh) * | 2021-06-21 | 2021-09-17 | 北京理工大学 | 基于电容法测量活塞与缸套间油膜厚度的遥测装置及方法 |
| CN113405445B (zh) * | 2021-06-21 | 2022-07-12 | 北京理工大学 | 基于电容法测量活塞与缸套间油膜厚度的遥测装置及方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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