JPS6037421B2 - 硬度計における微小荷重負荷装置 - Google Patents
硬度計における微小荷重負荷装置Info
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- JPS6037421B2 JPS6037421B2 JP5766881A JP5766881A JPS6037421B2 JP S6037421 B2 JPS6037421 B2 JP S6037421B2 JP 5766881 A JP5766881 A JP 5766881A JP 5766881 A JP5766881 A JP 5766881A JP S6037421 B2 JPS6037421 B2 JP S6037421B2
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- load shaft
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- 238000007373 indentation Methods 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/40—Investigating hardness or rebound hardness
- G01N3/42—Investigating hardness or rebound hardness by performing impressions under a steady load by indentors, e.g. sphere, pyramid
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、硬度計において試料に微小荷重をかけること
ができるようにした装置に関する。
ができるようにした装置に関する。
従釆の硬度計におりる微４・荷重負荷装置では、上端を
板ばねで鉛直に支持された荷重軸に重錘を装着して、こ
の荷重軸を降下させることにより、その下端付きの圧子
を水平に配設された試料台上の試料へ押付けて、同試料
に微小荷重をかけることが行なわれている。しかしなが
ら、このような従来の微小荷重負荷装置では、最小ＩＱ
程度までの荷重しかかけることができないので、例えば
ＩＣ用ウェフアのごとき更に微小な荷重で試験を行ない
たいものについて、このような微小荷重をかけることが
でないという問題点がある。
板ばねで鉛直に支持された荷重軸に重錘を装着して、こ
の荷重軸を降下させることにより、その下端付きの圧子
を水平に配設された試料台上の試料へ押付けて、同試料
に微小荷重をかけることが行なわれている。しかしなが
ら、このような従来の微小荷重負荷装置では、最小ＩＱ
程度までの荷重しかかけることができないので、例えば
ＩＣ用ウェフアのごとき更に微小な荷重で試験を行ない
たいものについて、このような微小荷重をかけることが
でないという問題点がある。
本発明は、このような問題点を解決しようとするもので
、最小荷重１仇ｎ亀程度の、微小な荷重を試料にかける
ことがでるようにした硬度計における微小荷重負荷装置
を提供することを目的とする。
、最小荷重１仇ｎ亀程度の、微小な荷重を試料にかける
ことがでるようにした硬度計における微小荷重負荷装置
を提供することを目的とする。
このため、本発明は、硬度計において、重力方向に対し
懐斜した試料台をそなえるとともに、同試料台に直交す
る方向から微小荷重を負荷すべく、上記試料台に対し直
交する軸線に沿い２枚の平行ばねで支持されて移動可能
な荷重軸と、同荷重軸に装着された重錘と、上記荷重麹
に装着されて上記荷重鞠の自重による荷重作用を減少さ
せる方向に力を加える‘まねとが設けられるとともに、
上記荷重軸を試料方向へ移動させる荷重軸駆動機構が設
けられたことを特徴としている。
懐斜した試料台をそなえるとともに、同試料台に直交す
る方向から微小荷重を負荷すべく、上記試料台に対し直
交する軸線に沿い２枚の平行ばねで支持されて移動可能
な荷重軸と、同荷重軸に装着された重錘と、上記荷重麹
に装着されて上記荷重鞠の自重による荷重作用を減少さ
せる方向に力を加える‘まねとが設けられるとともに、
上記荷重軸を試料方向へ移動させる荷重軸駆動機構が設
けられたことを特徴としている。
以下、図面により本発明の、一実施例としての硬度計に
おける微小荷重負荷装置について説明すると、第１図は
その全体構成を示す模式図、第２図は第１図のロー０矢
視図、第３図はそのフオースモータの縦断面図、第４図
はそのフオースモータの磁場の分布状態を説明するため
の要部横断面図であり、支持枠１の傾斜面ｌａには、試
料２を固定しうる試料台３が設けられている。
おける微小荷重負荷装置について説明すると、第１図は
その全体構成を示す模式図、第２図は第１図のロー０矢
視図、第３図はそのフオースモータの縦断面図、第４図
はそのフオースモータの磁場の分布状態を説明するため
の要部横断面図であり、支持枠１の傾斜面ｌａには、試
料２を固定しうる試料台３が設けられている。
これにより試料台３は重力方向Ａに対し傾斜して設けら
れていることになる。また、支持枠１に基端を固定され
た一対の板はね４，４が、その各先端部を試料台３に対
し直交する軸線Ｂに沿い配設された荷重軸５の上端部と
下端部とに連結されている。
れていることになる。また、支持枠１に基端を固定され
た一対の板はね４，４が、その各先端部を試料台３に対
し直交する軸線Ｂに沿い配設された荷重軸５の上端部と
下端部とに連結されている。
なお、板ばね４としては、第２図に示すごとく、鞠線Ｂ
直角方向に荷重軸５が振れないようにするために二股状
のものが用いられている。
直角方向に荷重軸５が振れないようにするために二股状
のものが用いられている。
また、荷重軸５の下端には、圧子５ａが取り付けられる
ようになっている。さらに、荷重軸５の中間部に形成さ
れたつば部には、重錘１１が装着されるようになってい
る。
ようになっている。さらに、荷重軸５の中間部に形成さ
れたつば部には、重錘１１が装着されるようになってい
る。
なお、荷重軸５の上端部から両側方へ突設されたピン５
ｂ，５ｂと支持枠１との間には、それぞれ軸線Ｂに沿い
配設されて荷重軸５等の自重を相殺するばね５ｃが一対
並列的に介装されている。ところで、荷重軸５のピン５
ｂ，５ｂを下方から受ける受部６ａを先端部に有する駆
動部村６が、第１図に示すごとく、その基端を板ばね６
ｂを介して支持枠１に固定されている。なお、この駆動
部材６と支持枠１との間には引張ばね６ｃが介装されて
いる。
ｂ，５ｂと支持枠１との間には、それぞれ軸線Ｂに沿い
配設されて荷重軸５等の自重を相殺するばね５ｃが一対
並列的に介装されている。ところで、荷重軸５のピン５
ｂ，５ｂを下方から受ける受部６ａを先端部に有する駆
動部村６が、第１図に示すごとく、その基端を板ばね６
ｂを介して支持枠１に固定されている。なお、この駆動
部材６と支持枠１との間には引張ばね６ｃが介装されて
いる。
さらに、駆動部材６の中間部には、第１駆動ワイヤ７の
一端が連結されており、この第１駆動ワイヤ７の他様は
、支持枠１に枢着された伝達方向変換部材８の第１アー
ム８ａに連結されている。
一端が連結されており、この第１駆動ワイヤ７の他様は
、支持枠１に枢着された伝達方向変換部材８の第１アー
ム８ａに連結されている。
また、この伝達方向変換部材８の第２アーム８ｂには、
第２駆動ワイヤ９の一端が連結されており、この第２駆
動ワイヤ９の他端は支持枠１に取付けられた荷重軸駆動
機構としての電磁式のフオースモータ１０‘こ連結され
ている。このフオースモーター川ま、環状ギャップ１３
に放射状磁場（第４図参照）を形成すべく例えば永久磁
石１４ａ（この磁石は電磁石でもよい。
第２駆動ワイヤ９の一端が連結されており、この第２駆
動ワイヤ９の他端は支持枠１に取付けられた荷重軸駆動
機構としての電磁式のフオースモータ１０‘こ連結され
ている。このフオースモーター川ま、環状ギャップ１３
に放射状磁場（第４図参照）を形成すべく例えば永久磁
石１４ａ（この磁石は電磁石でもよい。
）やポールピース１４ｂやヨーク１４ｃから成る磁場形
成機構１４と、環状ギャップ１３内に鉄装されるコイル
部１５と、このコイル部１５有し且つ一対のダイアフラ
ムばね１６，１６によって鼠線方向以外の移動を拘束さ
れた連結部材１７とをそなえていて、更に連結部材１７
に第２駆動ワイヤ９の他端が連結されている。したがっ
て、コイル部１５に極性を考慮して連続的に変化する電
圧（電流）を供給すると、これにより電磁力が発生し、
連結部材ｉ７がダイアフラムばね１６，１６に抗して駆
動せしめられ、第２駆動ワイヤ９を矢印Ｃ方向へ引っ張
ることができるようになっている。
成機構１４と、環状ギャップ１３内に鉄装されるコイル
部１５と、このコイル部１５有し且つ一対のダイアフラ
ムばね１６，１６によって鼠線方向以外の移動を拘束さ
れた連結部材１７とをそなえていて、更に連結部材１７
に第２駆動ワイヤ９の他端が連結されている。したがっ
て、コイル部１５に極性を考慮して連続的に変化する電
圧（電流）を供給すると、これにより電磁力が発生し、
連結部材ｉ７がダイアフラムばね１６，１６に抗して駆
動せしめられ、第２駆動ワイヤ９を矢印Ｃ方向へ引っ張
ることができるようになっている。
このように第２駆動ワイヤ９を矢印Ｃ方向へ引っ張ると
、第１駆動ワイヤ７が矢印Ｄ方向へ引つ張れて、駆動部
材６が第１図中で端部の受部６ａ側が基端側に対して反
時計万向へ回動するため、荷重髄５は鞄線Ｂに沿い下降
し、圧子５ａが試料２に接触する。
、第１駆動ワイヤ７が矢印Ｄ方向へ引つ張れて、駆動部
材６が第１図中で端部の受部６ａ側が基端側に対して反
時計万向へ回動するため、荷重髄５は鞄線Ｂに沿い下降
し、圧子５ａが試料２に接触する。
駆動部村６が第１図中で先端部の受部６ａ側が基端側に
対して反時計方向へ回動するため、荷重軸５は軸線Ｂに
沿い下降し、圧子５ａが試料２に接触する。
対して反時計方向へ回動するため、荷重軸５は軸線Ｂに
沿い下降し、圧子５ａが試料２に接触する。
ここで、圧子５ａが試料２に及ぼす荷重Ｆは、荷重軸５
の中心軸方向（軸線Ｂ方向）に加わり、ｍ負荷機構の全
質量（部品５，５ａ，５ｂおよび１１の全質量）、ｇを
重力加速度、８を重力方向（Ａ矢印）と軸線Ｂ方向との
なす角度、ｆをばね５ｃの力とすると、次式で表わされ
る。
の中心軸方向（軸線Ｂ方向）に加わり、ｍ負荷機構の全
質量（部品５，５ａ，５ｂおよび１１の全質量）、ｇを
重力加速度、８を重力方向（Ａ矢印）と軸線Ｂ方向との
なす角度、ｆをばね５ｃの力とすると、次式で表わされ
る。
Ｆ＝ｍｇＣＯＳ８一ｆ
則ち、童錘１１の質量を変更すること以外にも、前述の
重力方向と軸線Ｂ方向とのなす角度によっても試験荷重
を変更することができる。
重力方向と軸線Ｂ方向とのなす角度によっても試験荷重
を変更することができる。
なお、前記の角度８を変えるとぶこは、第１図において
紙面に直角な髄（図示せず）に対して支持枠１を回転さ
せるようにする。即ち上記軸を回転駆動して支持枠１を
角度０が変化する方向へ傾斜できるように保持する従来
公知の傾斜保持装置を別に設けると、支持枠１の煩斜面
ｌａに設けられた試料台３の傾斜の度合も自由に変える
ことができ、このようにすればｃｏｓ８の変化により試
験荷重Ｆを自由に調整することができるのである。とこ
ろで、ＩＣ用のゥヱフアのごとき特殊な試料２に、１仇
ｈｇｆ程度の非常に小さい荷重をかけるには、いわゆる
負荷機構の運動に伴う動的荷重誤差があってはならず、
しかも荷重軸５を低速度で滑らかに移動させなければな
らないが、、本装置では、駆動源として電気的に細かい
制御がフオ−スモータ１０が用いられるので、フオース
モータ１０の連結部材１７を非常に遅い速度でしかも滑
らかに駆動させることができ、これにより上記動的荷重
誤差をなくし、しかも荷重軸５を円滑に移動させるとが
できるのである。なお、試料２の圧痕は非常に小さいの
で、本装置は走査型電子顕微鏡と組合わせ圧痕の計測を
行なう。
紙面に直角な髄（図示せず）に対して支持枠１を回転さ
せるようにする。即ち上記軸を回転駆動して支持枠１を
角度０が変化する方向へ傾斜できるように保持する従来
公知の傾斜保持装置を別に設けると、支持枠１の煩斜面
ｌａに設けられた試料台３の傾斜の度合も自由に変える
ことができ、このようにすればｃｏｓ８の変化により試
験荷重Ｆを自由に調整することができるのである。とこ
ろで、ＩＣ用のゥヱフアのごとき特殊な試料２に、１仇
ｈｇｆ程度の非常に小さい荷重をかけるには、いわゆる
負荷機構の運動に伴う動的荷重誤差があってはならず、
しかも荷重軸５を低速度で滑らかに移動させなければな
らないが、、本装置では、駆動源として電気的に細かい
制御がフオ−スモータ１０が用いられるので、フオース
モータ１０の連結部材１７を非常に遅い速度でしかも滑
らかに駆動させることができ、これにより上記動的荷重
誤差をなくし、しかも荷重軸５を円滑に移動させるとが
できるのである。なお、試料２の圧痕は非常に小さいの
で、本装置は走査型電子顕微鏡と組合わせ圧痕の計測を
行なう。
即ち圧痕形成後は、重力方向Ａに沿う電子ビームを圧痕
部分に照射して、この圧痕の寸法計測が行なわれる。ま
た、伝達力の方向転換用に、第１図に示した部材８を用
いる代りに、プーリ用いて、駆動ワィヤを１本にするこ
ともできる。
部分に照射して、この圧痕の寸法計測が行なわれる。ま
た、伝達力の方向転換用に、第１図に示した部材８を用
いる代りに、プーリ用いて、駆動ワィヤを１本にするこ
ともできる。
以上詳述したように、本発明の硬度計における微小荷重
負荷装置によれば、重力方向に対し額斜した試料台をそ
なえるとともに、同試料台に直交する方向から微小荷重
を負荷すべ〈、上記試料台に対し直交する鞠線に沿い２
枚の平行ばねで支持されて移動可能な荷重軸と、同荷重
軸に装着された車錘と、上記荷重軸に装着されて上記荷
重軸の自重による荷重作用を減少させる方向に力を加え
る‘まねとが設けられるとともに、上記荷重軸を試料方
向へ移動させる荷重軸駆動機構が設けられるという簡素
な構成で、従来は不可能とされているような非常に小さ
い荷重を試料にかけることができ、これによりＩＣ用ウ
ェフアのごとき特殊な試料についても硬さ試験を行なえ
る利点がある。
負荷装置によれば、重力方向に対し額斜した試料台をそ
なえるとともに、同試料台に直交する方向から微小荷重
を負荷すべ〈、上記試料台に対し直交する鞠線に沿い２
枚の平行ばねで支持されて移動可能な荷重軸と、同荷重
軸に装着された車錘と、上記荷重軸に装着されて上記荷
重軸の自重による荷重作用を減少させる方向に力を加え
る‘まねとが設けられるとともに、上記荷重軸を試料方
向へ移動させる荷重軸駆動機構が設けられるという簡素
な構成で、従来は不可能とされているような非常に小さ
い荷重を試料にかけることができ、これによりＩＣ用ウ
ェフアのごとき特殊な試料についても硬さ試験を行なえ
る利点がある。
また、本発明の装置によれば、荷重軸が傾斜した場合に
も、２枚の平行ばねによって、安定した荷重軸の支持を
行なうことができ、さらに、荷重軸を傾斜させることに
よって得られる微小荷重負荷の効果も合わせ持つ利点が
ある。
も、２枚の平行ばねによって、安定した荷重軸の支持を
行なうことができ、さらに、荷重軸を傾斜させることに
よって得られる微小荷重負荷の効果も合わせ持つ利点が
ある。
図は本発明の一実施例としての硬度計における微小荷重
負荷装置を示すもので、第１図はその全体構成を示す模
式図、第２図は第１図の０ーロ矢視図、第３図はそのフ
オースモータの縦断面図、第４図はそのフオースモータ
の磁場の分布状態を説明するための要部横断面図である
。 １・・・支持枠、ｌａ・・・傾斜面、２・・・試料、３
・・・試料台、４・・・板ばね、５・・・荷重軸、５ａ
・・・圧子、５ｂ・・・ピン、５ｃ・・・ばね、６・・
・駆動部材、６ａ・・・受部、６ｂ・・・板ばね、７・
・・第１駆動ワイヤ、８・・・伝達方向変換部材、８ａ
，８ｂ・・・アーム、９・・・第２駆動ワイヤ、１０・
・・荷重軸駆動機構としてのフオースモータ、１１・・
・童錘、１３・・・環状ギャップ、１４・・・磁場形成
機構、１４ａ・・・永久磁石、１４ｂ…ポールピース、
１４ｃ…ヨーク、１５…コイル部、１６・・・ダイアフ
ラムばね、１７・・・連結部材、Ａ・・・重力方向を示
す矢印、′Ｂ・・・試料台に対し直交する軸線。 第ｌ図 第２図 第３図 籍４図
負荷装置を示すもので、第１図はその全体構成を示す模
式図、第２図は第１図の０ーロ矢視図、第３図はそのフ
オースモータの縦断面図、第４図はそのフオースモータ
の磁場の分布状態を説明するための要部横断面図である
。 １・・・支持枠、ｌａ・・・傾斜面、２・・・試料、３
・・・試料台、４・・・板ばね、５・・・荷重軸、５ａ
・・・圧子、５ｂ・・・ピン、５ｃ・・・ばね、６・・
・駆動部材、６ａ・・・受部、６ｂ・・・板ばね、７・
・・第１駆動ワイヤ、８・・・伝達方向変換部材、８ａ
，８ｂ・・・アーム、９・・・第２駆動ワイヤ、１０・
・・荷重軸駆動機構としてのフオースモータ、１１・・
・童錘、１３・・・環状ギャップ、１４・・・磁場形成
機構、１４ａ・・・永久磁石、１４ｂ…ポールピース、
１４ｃ…ヨーク、１５…コイル部、１６・・・ダイアフ
ラムばね、１７・・・連結部材、Ａ・・・重力方向を示
す矢印、′Ｂ・・・試料台に対し直交する軸線。 第ｌ図 第２図 第３図 籍４図
Claims (1)
- １ 硬度計において、重力方向に対し傾斜した試料台を
そなえるとともに、同試料台に直交する方向から微小荷
重を負荷すべく、上記試料台に対し直交する軸線に沿い
２枚の平行ばねで支持されて移動可能な荷重軸と、同荷
重軸に装着された重錘と、上記荷重軸に装着されて上記
荷重軸の自重による荷重作用を減少させる方向に力を加
えるばねとが設けられるとともに、上記荷重軸を試料方
向へ移動させる荷重軸駆動機構が設けられたことを特徴
とする、硬度計における微小荷重負荷装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5766881A JPS6037421B2 (ja) | 1981-04-16 | 1981-04-16 | 硬度計における微小荷重負荷装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5766881A JPS6037421B2 (ja) | 1981-04-16 | 1981-04-16 | 硬度計における微小荷重負荷装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57172232A JPS57172232A (en) | 1982-10-23 |
| JPS6037421B2 true JPS6037421B2 (ja) | 1985-08-26 |
Family
ID=13062284
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5766881A Expired JPS6037421B2 (ja) | 1981-04-16 | 1981-04-16 | 硬度計における微小荷重負荷装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6037421B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210092186A (ko) | 2018-11-20 | 2021-07-23 | 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤 | 스퍼터링 타깃 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7121136B2 (en) * | 2002-12-25 | 2006-10-17 | Mitutoyo Corporation | Hardness testing apparatus |
-
1981
- 1981-04-16 JP JP5766881A patent/JPS6037421B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210092186A (ko) | 2018-11-20 | 2021-07-23 | 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤 | 스퍼터링 타깃 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57172232A (en) | 1982-10-23 |
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