月: 2024年6月

計測器校正とは

計測器校正とは、計測器や測定機器の精度を確保するための校正作業です。

通常、計測器は時間の経過や使用状況によって精度が低下する可能性があります。また、外部要因や環境条件に影響を受けることも多いです。計測器校正サービスはこれらの要因による精度の変化を評価し、必要に応じて補正や調整を行うことで、計測器の正確性を確保します。

計測器校正サービスは専門の技術者やラボで行われることが一般的です。校正された計測器は信頼性が高く、規格や規制に準拠していることが保証されます。企業や研究機関など、様々な分野で広く利用されます。

計測器校正の使用用途

計測器校正サービスは様々な産業や分野で幅広く使用されています。以下はその一例です。

1. 製造業

製造業では、製造プロセスにおける機器・測定器の正確な測定が必要不可欠です。工場の生産ラインでは使用される温度計や圧力計などの校正が重要です。測定値の誤差は製品品質管理に直結するため、校正サービスが欠かせません。

2. 医療機器

医療機器の正確な測定は、患者の診断や治療に直接影響を与えます。したがって、血圧計や体温計などの医療機器は定期的に校正することが必要です。これにより、患者への正確な診断や治療が可能となります。

3. 研究機関

科学や技術の研究において正確な測定は不可欠です。校正サービスは実験や研究に使用される測定器や試験装置を構成することで、信頼性を確保するために活用されます。これにより、実験・試験結果の正確性を担保することが可能です。

4. 環境測定

地方自治体や政府によって、気象観測や大気・水質モニタリングなどが定期的に実施されています。これらの作業には多くの測定器が使用されます。測定器を構成することで、正確なデータ収集と環境保護活動を支援します。

計測器校正の原理

計測器校正の原理は測定器の正確性を確保するために基準と比較することです。より高い正確性を有する標準測定器を使用して、校正対象の計測器の測定値と比較します。これにより、校正対象の計測器の誤差を特定し、補正を行うための情報を得ることが可能です。

校正の際には同じ測定条件下で比較することが多いです。例えば、温度計の場合、特定の温度で両方の測定器の読みを比較します。この比較を通じて、校正対象計測器の正確性を評価します。

比較の結果、校正対象の計測器に誤差がある場合は、補正や調整を行います。これにより、計測器の誤差を最小限に抑え、正確な測定が可能です。

校正に使用される標準測定器は、国際的に認識された標準として確立された製品を使用します。これにより、校正結果のトレーサビリティが確保され、測定結果の信頼性を高めることが可能です。

測定器校正の種類

測定器校正には様々な基準に則った種類が存在します。

1. 一般校正

一般校正は特定の業界や規格に基づかない、一般的な校正の手法です。業界標準や国際規格に準拠しませんが、測定器の基本的な性能を確認するのに役立ちます。ただし、信頼性やトレーサビリティは業界標準や規格に基づく校正と比較して低い場合があります。

2. ISO/IEC 17025校正

ISO/IEC 17025は測定試験施設の能力を評価するための国際規格です。ISO/IEC 17025校正は、この規格に基づいて行われる校正のことを指します。一般的にJQAやJCSSなどの校正機関はこの基準に基づいていることが多いです。

ISO/IEC 17025校正を実行することで、高い品質管理と技術能力の要求を満たし、測定結果の信頼性とトレーサビリティを確保することが可能です。また、校正を行う施設やラボにはISO/IEC 17025の認定を取得する必要があります。

測定器校正の選び方

測定器校正サービスを選ぶ際は、以下のような要件を考慮します。

1. 適格性

サービス提供者がISO/IEC 17025の認定を有すること、または他の業界標準に準拠していることを確認します。適格な企業および団体を選定することで、高品質で信頼性の高い校正サービスが期待できます。

2. トレーサビリティ

使用する標準測定器や手法が、国際的に認識された基準に基づいていることを確認します。測定器の校正結果が信頼性のある基準にトレース可能であることが重要です。これにより、校正結果が正確であることが保証されます。

3. サービス範囲

校正サービスの範囲を確認することも重要です。対象となる測定器の種類に対応できることを確認します。また、校正後のデータ提供や報告書作成なども含まれていることも重要です。

二軸押出機とは

二軸押出機とは、シリンダー内で2本のスクリューを用いて樹脂などを溶融・混錬し、押し出す装置です。

 二軸押出機を用いて溶融した樹脂を押し出し、様々な形状で成形・冷却することでプラスチック製品を成型することができます。二軸押出機は単軸の押出機よりも混練性能が高く、二軸押出機を用いることで複数の樹脂や添加剤などをより均質に分散させることができます。二軸混練押出機と呼ばれる場合もあります。

二軸押出機の使用用途

二軸押出機は混練性能性能が特に優れていることから、押出成型の中でも難易度の高いポリマー加工 (流動性が低くて劣化しやすい樹脂素材など) などに使用されることが多いです。また、材料を着色したり、添加剤で改質したりするなど、複数の原料を配合・均一分散する用途に適しています。揮発分除去、化学反応などの処理操作にも使用されます。

主な用途はペレット造粒や、フィルム・シートの製造です。下記は具体的な使用例の一部です。

• コンパウンドペレット (添加剤や顔料などを練り込んだ樹脂) などの造粒
• 棒状の押出成形
• EVAシート成形
• 金型を使用する射出成型
• 重合、解重合、化学的改質などのリアクタ
• ABS湿粉など、ゴム関連の脱水乾燥

二軸押出機の原理

1. 二軸押出機の概要

押出機は、筒状のシリンダー (バレル) の中にスクリューが格納されている構造です。シリンダーは、周囲のヒーターによって熱せられており、機内に投入されたプラスチック原料が溶融します。二軸押出機は、スクリューが2本格納されています。このスクリューがモーターで回転することによって、樹脂がシリンダーのなかで溶融・混練させる仕組みです。シリンダーの回転によって樹脂材料は先端のダイス出口まで搬送され、押出によって成型されます。

2. 二軸押出機のスクリュー

スクリューには、二つの軸の回転が同じ方向の場合 (同方向) と、異なる場合 (異方向) があります。スクリューやバレル間の隙間を調整することで、剪断力や摩擦熱を調整したり、自己クリーニング性を高めたりすることが可能です。一般的に、スクリューの間の間隔が狭い方が剪断力や摩擦熱が上昇します。

二軸押出機のスクリューには、一般的に優れた耐摩耗性と耐腐食性を併せ持つ合金素材が使用されます。材質、形状、表面処理等は用途に合わせて設計されます。例えば腐食性の高い原料の生産にはステンレス鋼、コバルトやニッケル合金などです。ガラス繊維や金属粉によって摩耗が激しくなると予想される場合には、窒化処理などによる表面硬化処理や、合金工具鋼やハイス鋼など高硬度な材料が採用されます。

特に、二軸押出機の部材用に開発された特殊な合金素材を使用することにより、部品消耗が大きく改善し、部品の交換頻度を減少させることによってコストダウンを図ることが可能です。

3. 一軸押出機との違い

一軸押出機 (単軸押出機) と比較して、二軸押出機では、添加剤や充填剤 (炭素繊維、タルク、木粉など) などの異なる成分を均一に混練する操作に優れています。また、内部の材料流れが一軸押出機よりも複雑で、流れのパターンを数値シミュレーションで設計・計算することが難しいと言う特徴があります。

一般的に一軸押出機より二軸押出機の方が高価になります。

二軸押出機の種類

二軸押出機には様々な種類があります。例えば、スクリューだけでも、三条、二条、浅溝、深溝、超深溝と様々な形状の種類があり、用途に応じて使い分けることが可能です。スクリューの間隔も製品によって異なります。

動作機構による種類では、生産性を高めるために高トルクによる効果を取り入れた超高トルク型二軸押出機や、少量の材料開発に適している小型二軸混練などがあります。押出機内の複雑な流体挙動を解析する目的で、内部を可視化出来る押出機なども開発されています。

薪割り機とは

薪割り機とは、丸太を割る作業を効率的に行うために設計された機械です。

手作業で丸太を割るのに比べ、薪割り機は正確に丸太を割ることができ、作業も非常に簡単です。また、丸太割りのミスを減らすこともできます。

薪割り機の用途

薪割り機は、丸太から薪を製造するために使用されます。斧を使って手作業で丸太を割ることもできますが、薪割り機を使用することで、最小限の労力で効率的に丸太を割ることができます。

薪割り機の特徴

1. 薪割り機のメリット

薪割り機の最大のメリットは、短時間で大量の薪を生産できることです。斧を使った手作業での丸太割りは、時間がかかり肉体的にも負担がかかります。

薪割り機を導入することで、効率的に作業を行うことができます。

2. 薪割り機のデメリット

薪割り機のデメリットは、導入のコストがかかることです。薪割り機には様々な種類があり、価格も様々ですが購入費用がかかります。

また、電動式やエンジン式などの薪割り機は定期的なメンテナンスが必要な場合があり、購入時以外にも継続的なコストがかかります。

薪割り機の種類

薪割り機は大きく分けて、「手動式」、「電動式」、「エンジン式」の3つのタイプに分類できます。

1. 手動式

レバーを動かして丸太を刃に押し付けて割る手動式で、電源のない場所に最適です。また、電動式などに比べて音が静かなのも特徴です。

ただし、手作業のため、かなりの体力を必要とし、多量の丸太割りには、電動式やエンジン式を検討することをお勧めします

2. 電動薪割り機

電動薪割り機は短時間で大量の丸太を効率よく割るのに適しています。体力を必要としないので、さまざまな体力の人に適しています。

ただし、購入前に電源の仕様を確認することが重要です。

3. エンジン式薪割り機

エンジン式薪割り機は電源に依存しないため、場所の制約を受けずに使用できる。馬力も強く、素早く丸太を割ることができる。

しかし、重量が重く、移動や操作が困難な場合があります。特に据え置きで使用する場合に便利です。

薪割り機の選び方

薪割り機を選ぶ際には、「分割力」、「作業速度」、「分割方法 」などの要素を考慮することが不可欠です。

1. 分割力

丸太割り機を選ぶ際には、まず「割る力」を見極めることから始めましょう。直径30cm程度までの丸太であれば、6.5t程度の力で十分です。直径が30cmを超えるような大きな丸太の場合は、さらに大きな力を持つスプリッターを検討してください。

さらに、木材の硬さは種類や乾燥度によって異なるので、これらの要素も考慮してください。

2. 作業スピード

力だけでなく、作業スピードも重要です。それぞれの薪割り機には「サイクルタイム」と呼ばれる仕様があり、これは丸太を割るスピードを表しています。サイクルタイムが短いほど、効率よく丸太を割ることができます。

しかし、サイクルタイムが短いと、割る力が弱くなることがあるので、必要な力とサイクルタイムのバランスを取ることが重要です。

2. 作業スピード

力だけでなく、作業スピードも重要です。それぞれの薪割り機には「サイクルタイム」と呼ばれる仕様があり、これは丸太を割るスピードを表しています。サイクルタイムが短いほど、効率よく丸太を割ることができます。

しかし、サイクルタイムが短いと、割る力が弱くなることがあるので、必要な力とサイクルタイムのバランスを取ることが重要です。

3. 分割方法

薪割り機には通常、「縦割り」、「横割り」、または「縦割りと横割りを組み合わせた」方法があります。縦割りの場合、丸太を持ち上げずに割ることができ、肉体的負担が軽減されます。

一方、横割り機は丸太を持ち上げて置く必要がある。複合型は両方の機能を持つが、両方の機能を含むため重くなる傾向があります。

監修:株式会社国盛化学

樹脂パーツとは

樹脂パーツとは、狭義では自動車に用いられる樹脂製の部品を指しますが、広義では樹脂で作られた部品類一般を指します。

自動車で使用される樹脂パーツにはエアロパーツやバンパーなどの外装パーツや内装材があります。用いられる具体的な素材は、PP樹脂、ABS樹脂やAES樹脂などの熱可塑性樹脂や、ガラス繊維強化プラスチック (GFRP) 、炭素繊維強化プラスチック (CFRP) などです。可塑性や素材の安価さなどから、自動車の樹脂パーツ以外にも様々な用途・分野で樹脂製の部品は使用されています。

樹脂パーツの使用用途

自動車に用いられる樹脂パーツには、

• ワイパーの根本部分
• ワイパーやフロントガラスの周辺部
• タイヤハウスの周辺部
• ドアミラー
• バンパー
• ルーフレール
• スポイラー
• 内装材
• エンジンルームにおけるパワートレーン、エンジン、電子部品 (排ガス処理バルブ、キャブレータ、マニホールド
  、ECUケーブル、ランプソケットなど)

などの部品があります。これらの樹脂パーツは、車体の軽量化に貢献しています。

自動車以外では、樹脂パーツは各種機械部品、家電部品、電子部品、光学部品や、建築資材などの資材一般などに使用されています。樹脂の可塑性・加工しやすさや、素材の安価さが生かされる分野での使用が多い素材です。

樹脂パーツの原理

1. 加工性

樹脂パーツの原料素材であるプラスチックには、熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂があります。熱可塑性樹脂は加熱によって柔らかくなる性質を持ち、熱を加えれば何度でも成形加工可能です。一方、熱硬化性樹脂は最初の段階では加熱すると柔らかくなりますが、更に加熱すると硬くなります。そのため、熱硬化性樹脂は繰り返しの成形加工はできません。

2. 加工方法

樹脂パーツの製造・加工方法には、主に、成形加工・切削加工・3Dプリンターなどの方法があります。

成形加工とは、加熱によって溶融した樹脂を金型などに注入し、冷却や圧縮により固めて成形する方法です。

切削加工では、固めた樹脂を機械などで削って加工を行います。特に特殊な加工が必要な場合や何度も試作が必要な場合などに用いられる方法です。

3Dプリンタは、パソコンで作成した立体データをプリントする装置です。成形方法は複数有り、溶かした樹脂を吐出しながら積層したり、樹脂溶液をレーザーなどで硬化させたりする方法などがります。

3. 特性

プラスチックには、下記のような特性があります。樹脂パーツは、主にこうした特性を生かした用途で使用される素材です。特に軽量である特性を活かして、製品の軽量化を目的として採用される場合が多いです。

• 軽量
• 加工しやすく (可塑性) 、加工の方法も多い
• 電気絶縁性に優れている
• 腐食しにくい
• 断熱性が高い

樹脂パーツの種類

1. 自動車部品

自動車に用いられる樹脂パーツには「樹脂パーツの使用用途」で挙げた各種外装材・内装材・エンジンルーム内のパーツなどがあります。

使用される樹脂素材の種類は、PP樹脂、PPS樹脂、ABS樹脂、AES樹脂、炭素繊維強化プラスチック、ガラス繊維強化プラスチックなどです。熱可塑性プラスチックは加工が容易で熱による修復が可能であるという利点があり、強化プラスチックは強度と剛性に優れ、耐久性が高いという利点があります。

2. 自動車以外

自動車以外にも樹脂パーツは各種産業用途で部品として製造されています。ケーブル・ホースを保護するためのケーブルチェーンと呼ばれる部品や、各種パーテーション、コンテナなどの梱包資材やその部品などが挙げられます。樹脂成形されたケーブルチェーンは、複合連続一体成形品を採用することで滑らかで複雑な三次元方向の動きに対応する部品です。多関節ロボットや協働ロボットなど、ロボット配線に適しています。

家電部品では、電子レンジの部品、電磁調理器のコイルベース、ヘアドライヤーのノズルなどに活用されている部品素材です。電気・電子部品では、マイクロスイッチやコンデンサー、フォトインターラプターCDドライブやDVDドライブの光ピックアップベース、プリント基板、IC部品などにも樹脂パーツが使用されています。

本記事はワイヤーハーネス加工を行う株式会社国盛化学様に監修を頂きました。

株式会社国盛化学の会社概要はこちら

監修:ティビーアール株式会社

油吸着材とは

油吸着材とは、油による汚染が発生した場合に油を吸着させて清掃・除去を行うための清掃資材です。

油吸着材は、油を瞬時に吸着して内部に取り込み、水は吸着しません。土壌や河川、湖沼、海洋などにおいて油流出事故などが発生した場合に使用されます。ロープ状、マット状、粉状など、様々な形状の製品があります。

油吸着材の使用用途

油吸着材の主な用途の一つは、油による環境汚染時の清掃資材です。それ以外でも、油による転倒を防ぐ、排水に対して使用することで流出を防ぐなどの用途により、各種分野で使用されています。下記は、具体的な用途の一部です。

• 池、湖沼、油水分離槽に浮いた油の吸着・回収を行う
• 川や排水溝等流れてしまった油をせき止め、広範囲に拡散することを防ぐ
• 土壌や床面にこぼれてしまった油を吸着・回収する
• 工場内などにおける機械周りや床の油を拭き取る
• 工場、自動車整備工場、ガソリンスタンドなどの床にこぼれた油に対する滑り止め・転倒防止
• 事故や緊急事態の予防・準備としての備蓄在庫
• スーパーや飲食店において、靴裏、台車やカートの車輪などに付着した油を吸着し、拡散を防ぐ
• 飲食店などにおける調理場の油の飛散対策、天ぷら油の処理
• 飲食店などにおける厨房排水への対処

油吸着材の原理

油吸着材に使用される素材は、ポリプロピレンや、珪藻土、鉱物、石灰岩などです。その他にもセルロースや綿、樹皮、泥炭、おが屑、製紙用パルプなどの天然素材や、セラミックなどを加工して製造される場合もあります。油を吸着する素材は、親油的かつ疎水的な性質を持ち、油が水より優先して素材の表面に広がるような臨界表面張力を持つ物質です。毛細管現象によって吸い上げる場合もあります。

油のみを吸着する製品と、油以外にも水や溶剤など液体全般を吸着する製品とがあります。油のみを吸着する製品は、水上における浮上油の回収・吸着に使用されます。油以外の液体も吸着できる製品では、水以外にも硫酸や塩酸などの酸、苛性ソーダやアンモニアのようなアルカリ、不凍液、アルコール、なども吸着可能な場合があります。多くの油吸着材では油を吸着した後は産業廃棄物として処分しなければならないため、注意が必要です。

油吸着材の種類

油吸着材には、様々な形状の吸着材があります。用途に合わせて適切なものを選択することが重要です。

1. ロールタイプ

ロールタイプの油吸着材は、用途に合わせて必要な長さにカットして使用する油吸着材です。広い範囲に使用することができ、特に、大量の油を吸着させる場合に適した油吸着材です。予めミシン目が入っている製品もあります。

2. カットタイプ/シートタイプ

カットタイプやシートタイプの油吸着材は、正方形や長方形になどに予めカットされている製品です。機器のオイル漏れなど、比較的小規模な油や燃料の流出対処に適しています。また、ウエスとして使用することも可能です。

3. チューブタイプ

チューブタイプの油吸着材には、綿状の吸着剤や珪藻土などの粒状の吸着剤が詰められています。曲げ伸ばしが容易なため、現場に合わせた形状に変えることや、製品同士の接続によって長さを調整することも可能です。特に、油漏れ現場を囲んで堰き止めることで流出を止め、広い範囲に対処するための対策として使用することに特に向いています。

4. マットタイプ

マットタイプは、強度や耐久性の点で優れており、人や台車などの往来がある場所で特に適している油吸着材です。床や靴底の油を吸着する際に利用されます。裏面に滑り止め加工が施されている製品などもあります。

5. ロープタイプ

ロープタイプは、河川、水路、湖沼および海域など、流れのある場所で油を堰き止めながら吸着回収する用途に使用されます。両端を川岸などに固定することで、水流によって流されず回収作業が楽になります。水流が強い河川などでは、ロープタイプを斜めに展張するのが効果的です。形状としては、モール状、吹流し状、万国旗状などがあります。

6. 砂状・粉状

砂状・粉状の油吸着材は、タイルの目地やアスファルトの凹凸など、他の形状の油吸着材では対処しにくい形状の現場でも効率的に油を回収することができます。また、土壌に混ぜる使い方も可能です。素材には、珪藻土、鉱物、石灰岩、セラミックなどが多く用いられます。環境に優しく、使用後の処理も簡単です。

本記事は油吸着材を製造・販売するティビーアール株式会社様に監修を頂きました。

ティビーアール株式会社の会社概要はこちら

ウェハーケースとは

ウェハーケースとは、半導体ウェハーを保護し、運搬や保管中に損傷から守るための特殊なケースです。

半導体ウェハーは非常に薄くかつ繊細なため、非常に慎重に取り扱う必要があります。ウェハーケースはウェハーを保護するだけでなく、適切な温度や湿度の環境を維持するための機能も備えています。これにより、製造中のウェハーが品質を損なうことなく、効率的かつ安全に運搬・保管することが可能です。

また、静電気も半導体製造プロセスにおける大きな障害となることが多いです。ウェハーケースの中には静電気を帯びたり放電したりすることを防ぎ、ウェハーの品質を保つために静電気対策が施されている製品もあります。

ウェハーケースの使用用途

ウェハーケースは主に半導体産業で使用されます。以下は半導体産業での一般的な用途です。

1. 製造

ウェハーケースは半導体ウェハーの製造工程中に保護するために使用されます。半導体ウェハーは非常に繊細かつ微細な構造を有するため、損傷や汚染を防ぐためにケースに収められます。製造ラインの各段階でウェハーケースが使用され、ウェハーの品質を確保します。

2. 輸送

半導体ウェハーは製造工場から異なる場所へ輸送する際にも保護が必要です。ウェハーケースはウェハーを適切な環境条件で安全に輸送するための容器として使用されます。輸送中の衝撃や振動からウェハーを保護し、品質を維持します。

3. 保管

ウェハーを使用する工程でも一時的に保管することがあります。ウェハーケースはウェハーを適切な温度や湿度の環境で保管し、汚染や損傷から守ります。また、供給ラインへの導入をスムーズに行うためにウェハーの保管場所を整理し、追跡できるように工夫された製品も多いです。

ウェハーケースの原理

ウェハーケースは、一般的に高品質のプラスチックや金属などの耐久性のある素材で作られています。ポリプロピレンやポリカーボネートなどが代表的な材質です。これにより、ウェハーケースは耐久性があり、長期間使用することが可能です。

ウェハーケースにはウェハーを安定して固定するための金具や機構があります。これにより、ウェハーが移動中に動くことなく、摩耗や微細な傷から保護することが可能です。

また、ウェハーケースにはウェハーの識別や追跡が可能な識別情報が付与されていることも多いです。バーコードやRFIDタグなどの技術が使用されます。これにより、ウェハーの製造や品質管理の段階を追跡し、必要に応じて適切な処理を行うことが可能です。

ウェハーケースの選び方

ウェハーケースを選ぶ際は、以下の要素を考慮することが重要です。

1. 材質

ウェハーケースの材質は耐久性や静電気対策などの重要な要素に直結します。プラスチックや金属が一般的な材料であり、静電気が発生しづらい材質が好まれます。また、化学的に安定していることや耐衝撃性があることも重要です。

2. 適用ウェハー径

ウェハーケースは収納するウェハーの直径に合わせて選択する必要があります。ウェハーケースのウェハー径が実物と異なる場合、適切に収納できない可能性があります。使用するウェハーの直径を把握し、そのサイズに合ったウェハーケースを選ぶことが重要です。

3. 枚数

1つのウェハーケースに収納できるウェハーの枚数も重要な要素です。製造ラインでの効率を考えると、1つのケースに多くのウェハーを収納できることが望ましい場合があります。ウェハーの密度や製造プロセスに応じて選定する必要があります。

4. 洗浄

ウェハーケースが洗浄可能かも重要な要素です。一部の製造プロセスでは、ウェハーケース自体もクリーンルーム環境で洗浄する必要があります。そのため、洗浄が可能なウェハーケースを選択することが望ましい場合があります。

監修:キーコム株式会社

誘電率測定装置とは

誘電率測定装置とは、物質の分極のしやすさの指標である誘電率を測定するための装置です。

誘電率は蓄えられる電気の大きさを表す指標となっているため、誘電率の測定は、コンデンサ用の材料や絶縁体の性能を評価するシーンで利用されています。誘電率測定装置には、インピーダンスアナライザや、各種共振器が用いられます。共振器を用いる共振法には、様々な種類の共振器を用いた測定方法の種類があり、測定物に合わせて最適な方法が使用されます。

誘電率測定装置の使用用途

誘電体とは、電気伝導率が低い絶縁体でありながら分極性があり、低い周波数や 中程度の周波数領域では電荷を蓄えることができる物質です。下記のような製品に用いられています。

• 電子機器の絶縁材料
• コンデンサの電極間挿入材料
• 半導体素子のゲート絶縁膜
• 圧電素子
• 強誘電素子センサ
• トランスジューサ

信号の遅延・減衰・反射・クロストーク・放射などの信号伝送の品質は、材料のもつ電気特性によって大きく左右されます。優れた高周波特性を持つ材料を開発する上では、電気材料の特性を正確に把握することが必要です。誘電体の利用の上で、誘電率測定装置は下記のような用途で利用されます。

• コンデンサ用の誘電材料の評価
• 液晶材料に混入した不純物イオンの検出
• 有機半導体の移動度の測定
• 固体電解質の電導度評価
• 回路基板に使用される絶縁材料の評価

尚、誘電率測定装置で測定される誘導体には下記のようなものがあります。

• 高速ディジタル、マイクロ波回路の基板材料
• 通信用誘電体アンテナ、フィルタ用低損失誘電体、高誘電体
• 薄膜材料、多層構造材料、新素材
• 半導体向け絶縁材料
• 医用電子機器
• 化学薬品
• 各種粉体、液体
• ケーブル絶縁体
• 樹脂
• ガラスやセラミックス類

誘電率測定装置の原理

1. 概要

誘導率測定装置には、いくつかの種類があり、大きな分類では下記のように分けられます。

• 容量法 (集中定数法) : 測定試料を電極で挟んでコンデンサを形成し、キャパシタンスとコンダクタンスを測定して誘電率を得る方法 (インピーダンスアナライザ)
• 反射伝送法 (S パラメータ法) : 伝送線路に測定試料を設置し、電磁波をかけることでその反射特性や透過特性から誘電特性を評価する方法
• 共振法: 共振器内に微小な誘電体や磁性体を挿入した際に生じる、共振器内の共振周波数やQ値の変化量を測定して誘電率を測定する方法

上記の方法はそれぞれ、周波数範囲によって使い分けられます。数μHz～数100MHz範囲においては容量法を利用したインピーダンスアナライザが使用されることが多いです。それよりも高周波領域では、反射伝送法や共振法が利用されます。

誘電率測定装置の種類

誘導率測定装置には、測定対象物に合わせて様々な装置があります。下記は具体例の一部です。

　1. インピーダンスアナライザ

インピーダンスアナライザは、容量法の誘電率測定に使用されています。測定試料を2枚の電極に挟み、電圧または電流の交流を印加する仕組みです。測定したインピーダンス値から、誘電率や誘電損失を計算することができます。

固体液体を問わず物体の状態に合わせて状態に合わせてサンプルホルダを購入または製作することができるため、比較的測定が容易です。また、他の測定方法に比べて比較的コストが低いです。

2. 空洞共振器

空洞共振器とは、導体壁で囲まれた空間内に、その寸法及び形状で定まるある特定の波長の電磁界のみが成長する共振現象を生じさせることで、誘電率及び誘電損失を測定する装置です。

フィルム、板/シート状のサンプルを短冊状に一定の幅に切断して測定するタイプの装置や、共振器の間のギャップにシート状サンプルを挿入するタイプの装置などがあります。

3. 同軸共振器

同軸共振器とは、サンプルの平坦な面を共振器の上に置くだけで誘電率の測定が可能な共振器です。同軸共振器は、共振器上部に小径の開口部があり、そこからはみ出るわずかな近接場 (エバネッセント波) が測定サンプルに浸潤し、共振器全体の共振周波数、Q値がサンプルの複素誘電率に応じて変化する仕組みです。このQ値の変化量から誘電率を算出します。

携帯端末の筐体部品や、多ピンコネクタのモールド樹脂、各種素材開発品の測定に特に適している種類の共振器です。

本記事は誘電率測定装置を製造・販売するキーコム株式会社様に監修を頂きました。

キーコム株式会社の会社概要はこちら