CN105136858A - 光学非破坏检查方法以及光学非破坏检查装置 - Google Patents

光学非破坏检查方法以及光学非破坏检查装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及光学非破坏检查方法以及光学非破坏检查装置。在光学非破坏检查方法中，在工件的表面设定测量部位(SP)，利用加热用激光光源(21)、热线检测器(31、32)和控制器(50)，并且具有：对测量部位照射加热用激光的加热步骤；对从测量部位放射的热线进行检测来求出测量部位的温度并得到与加热时间对应的测量部位的温度上升状态亦即温度上升特性的温度上升特性取得步骤；以及基于温度上升特性来判定压焊部(91B、92B)处的包括接触面积以及接触压力的压焊状态的良好与否的判定步骤。

Description

光学非破坏检查方法以及光学非破坏检查装置
在此援用2014年6月5日在日本提交的申请号为2014-116848的日本申请所公开的包括说明书、附图以及摘要的全部内容。
技术领域
本发明涉及对不是通过熔接而是通过压焊而被结合的2个工件的压焊部处的压焊状态进行判定的光学非破坏检查方法以及光学非破坏检查装置。
背景技术
近年，开发出了与汽车、家电产品等的用途对应的大小不同的控制单元。在该控制单元内使用各种电子电路基板，在该电子电路基板组装有各种接点等。例如如图1所示，存在如下情况：在基板90形成有具有铜箔、镀锡等的内壁91B的通孔91，在该通孔91中，被压入作为接点的压配销92。在该情况下，通孔91的内壁91B(压焊部)是铜箔、镀锡等导电部件，压配销92的弹性变形部92B(压焊部)也是导电部件。而且，压配销92的弹性变形部92B的外径被设定为比内壁91B的内径稍大。对于压配销92的弹性变形部92B而言，若被插入通孔91则发生变形从而外径缩径，通过弹性的复原力而相对于通孔91的内壁91B成为压焊状态。该压焊状态下的压焊部的接触面积和接触压力影响该压焊部处的导电率。在例如压配销92的弹性变形部92B成为异常的变形状态从而与通孔91的内壁91B的接触面积极小的情况或接触压力极低的情况下，存在导电率下降从而无法确保所希望的导电率的导通不良的情况。另外，在将压配销92插入通孔91时，也存在通孔91的内壁91B被削刮从而无法确保所希望的导电率的情况。于是，公开了对插入通孔91内的压配销92的插入状态和压焊状态进行检查的各种方法以及各种装置。
例如在日本专利第5175681号公报中，记载了一种压配销的插入状态检查装置，在该装置中，在压配销的一部分且插入至基板的插入孔时从基板突出的位置形成作为贯穿孔的检查孔，在向基板的插入孔插入压配销前和在向基板的插入孔插入了压配销后，检测检查孔的位置来判定插入状态的良好与否。另外，在进行检测时，从发光部对压配销照射光，对透过图像或反射图像进行摄像，从而根据插入前摄像得到的图像中的检查孔的位置和插入后摄像得到的图像中的检查孔的位置来检查压配销的插入状态。
另外，在日本特开2010-86868号公报中，记载了一种压配销的接合状态检查装置，在该装置中，将对插入至基板的插入孔中的压配销的前端抵接超声波振荡器的振子，并接收来自该压配销的前端的反射波的反射波接收器、和接收来自与在相对于插入孔位于与压配销的前端相反侧且压焊有压配销的插入孔连接的导电体(被插入压配销的通孔的焊盘)的传播波的传播波接收器进行连接。另外，在检查中，通过进行处于良好的接合状态的压配销的情况下的基准反射波波形和基准传播波波形的至少一方的比较，来判定良好与否。
在日本专利第5175681号公报所记载的发明中，虽然能够通过图像判定向基板的插入孔插入的压配销的插入状态，但无法检查压配销与插入孔的压焊状态，因此存在无法进行作为本来的目的的电导通状态的检查的可能性。即使压配销被插入至正确的位置，由于压配销的压焊部处的变形状态、基板的插通孔的内壁的削刮状态等，有可能电导通状态不是所希望的导通状态。
另外，在日本特开2010-86868号公报所记载的发明中，虽然能够检查压配销与插入孔的压焊状态，但是为了检查，必须在压配销的前端、压配销的附近，将超声波振荡器的振子、接收传播波的销等以所希望的状态固定于所希望的位置，因此检查并不容易。
发明内容
本发明的目的之一在于，提供一种能够更容易、更短时间、更适当地检查压焊部处的压焊状态的光学非破坏检查方法以及光学非破坏检查装置。
本发明的一个方式的光学非破坏检查方法判定压焊部处的压焊状态，上述压焊部是不通过熔接而是通过压焊而被结合的2个工件的压焊部，并且上述压焊部是一方工件的上述压焊部和另一方工件的上述压焊部相互由导电部件构成的压焊部。
在上述光学非破坏检查方法中，在是上述压焊部的附近的一方工件的表面且是包括上述压焊部的导电部件的表面设定测量部位，利用射出规定激光波长的加热用激光的加热用激光光源、能够检测热线的至少1个热线检测器、和控制上述加热用激光光源并且导入来自上述热线检测器的检测信号的控制器。上述光学非破坏检查方法包括：加热步骤，在该加热步骤中，由上述控制器对上述加热用激光光源进行控制，对上述测量部位照射被调整为不破坏上述工件地进行加热的热量后的上述加热用激光，从而对上述测量部位进行加热；温度上升特性取得步骤，在该温度上升特性取得步骤中，一边进行上述加热步骤中的加热，一边通过上述控制器利用上述热线检测器对从上述测量部位放射的热线进行检测来求出上述测量部位的温度，并得到与加热时间对应的上述测量部位的温度上升状态亦即温度上升特性；和判定步骤，在该判定步骤中，基于受到热传导量的影响的加热点亦即上述测量部位的上述温度上升特性，通过上述控制器判定上述2个工件的上述压焊部处的包括接触面积以及接触压力的压焊状态的良好与否。
根据上述方式，例如2个工件是压配销和通孔，在向通孔插通压配销，并且对通孔的内壁(导电部件)不是通过熔接而是通过压焊结合有压配销(导电部件)的状态下，在压配销的前端设定测量部位，对该测量部位照射加热用激光，并求出温度上升特性，由此能够适当地判定压焊部处的接触面积以及接触压力的异常的有无。另外，由于能够对2个工件以非接触的方式得到温度上升特性，因此能够更加容易地进行判定。另外，通过使用适当的输出的加热用激光，能够以非常短的时间得到所希望的温度上升特性。即，能够更容易、更短时间、更适当地检查是否是所希望的电导通状态(压焊状态)。
在上述方式的光学非破坏检查方法中，也可以：在上述2个工件的上述压焊部中的至少一方，电镀有熔点比上述2个工件的上述压焊部的导电部件的各自的熔点低的合金或金属；在上述加热步骤中，由上述控制器对上述加热用激光光源进行控制，将被调整为是不破坏上述工件地进行加热的热量且是小于上述电镀的熔点的热量后的输出的上述加热用激光向上述测量部位照射；还包括熔接步骤，在该熔接步骤中，当在上述判定步骤中判定为是良品时，通过上述控制器使上述加热用激光光源的输出上升至被调整为是不破坏上述工件地进行加热的热量且是上述电镀的熔点以上的热量后的输出亦即新的加热用激光，然后以规定时间向上述测量部位照射新的加热用激光，由此使上述电镀熔融来在上述压焊部处使上述2个工件熔接。
根据上述方式，在确认了不是通过熔接而是通过压焊而被结合的2个工件是所希望的压焊状态之后，能够通过熔接步骤适当地且容易地对压焊部进行熔接。另外，对基于电镀削刮部、锡等的细微晶须进行熔融，能够得到可靠性更高的压焊状态(电导通状态)。
在上述方式的光学非破坏检查方法中，也可以构成为，在上述2个工件的上述压焊部中的至少一方，电镀有熔点比上述2个工件的上述压焊部的导电部件的各自的熔点低的合金或金属，在上述加热步骤中，由上述控制器对上述加热用激光光源进行控制，将被调整为是不破坏上述工件地进行加热的热量且是上述电镀的熔点以上的热量后的输出的上述加热用激光向上述测量部位照射。
根据上述方式，由于能够同时进行加热步骤和熔接步骤，因此能够以更短时间进行压焊状态的检查。
在上述方式的光学非破坏检查方法中，也可以构成为，在上述判定步骤中，利用上述控制器，在从向上述测量部位照射上述加热用激光的开始时刻起至成为在上述温度上升特性中与时间的经过相对的温度的上升状态为规定上升状态以下的热平衡状态为止的时间未收敛于预先设定的第1基准阈值和第2基准阈值之间的情况下，判定为是上述接触面积超出了所希望大小的面积的范围的不良品或者是上述接触压力超出了所希望的压力的范围的不良品。
根据上述方式，通过基于至成为温度上升特性中的热平衡状态为止的时间进行判定，能够适当地判定接触面积或接触压力超出了所希望的面积的范围或所希望的压力的范围的情况。
作为本发明的另一方式的光学非破坏检查装置，用于执行上述方式的光学非破坏检查方法，上述光学非破坏检查装置具备：上述加热用激光光源；聚光准直器，其使沿光轴从一侧入射的平行光朝向设定为焦点位置的上述测量部位聚光并从另一侧射出，并且使从上述测量部位放射以及反射并从另一侧入射的光转换成沿光轴的平行光亦即测量光并从一侧射出；加热用激光导光器，其将上述加热用激光转换成平行光并导向上述聚光准直器的一侧；至少1个上述热线检测器；热线导光器，其将是上述测量光所包含的热线且是与从上述测量部位放射的热对应的热线导向上述热线检测器；以及上述控制器。
附图说明
关于本发明的上述以及进一步的特征以及优点，将在后述的结合附图对具体实施例进行的说明中得以明确，其中，对于相同元素赋予相同标记，其中，
图1是说明将作为测量对象物的2个工件(压配销和通孔)结合之前的各工件的外观的例子的立体图。
图2是在图1中在通孔插通压配销的情况下的II-II剖面图。
图3是图2中III部的放大图，是说明测量部位的位置以及热线(红外线)的放射、从测量部位向压焊部传导热的状态等的图。
图4是说明光学非破坏检查装置的构成的例子的图。
图5是说明光学非破坏检查方法的处理步骤的例子的流程图。
图6是说明红外线波长和红外线能量和温度的关系的图。
图7是说明温度和不同的2波长的红外线的能量之比(2波长比)的关系的图。
图8是说明测量出的温度上升特性的例子的图。
图9是说明将温度上升特性向温度方向进行压缩而标准化了的标准化温度上升特性的图。
图10是说明将温度上升特性向温度方向扩张而标准化了的标准化温度上升特性的图。
图11是表示将标准化理想温度上升特性、标准化下限温度上升特性和标准化上限温度上升特性重叠后的状态的例子的图。
图12是说明将与测量对象物的压焊状态的判定结果相关的信息显示于显示器的例子的图。
具体实施方式
以下利用附图对用于实施本发明的方式进行说明。
利用图1对测量对象物的例子进行说明。图1表示作为测量对象物的形成于基板90的通孔91以及压配销92的外观的例子。在本实施方式的说明中，该通孔91和压配销92相当于作为测量对象物的2个工件。并且，通孔91具有相对于形成于基板90的贯穿孔是贯穿孔的内壁部分的内壁91B、以及设置于贯穿孔的边缘部分的焊盘91A。另外，焊盘91A设置于基板90的表面和背面并与内壁91B连接，例如通过基板上所印刷的布线与基板90上的其他的电子部件安装用的焊盘等连接。另外，内壁91B、焊盘91A由导电部件(例如铜箔、镀锡等)形成。另外，在本实施方式中，内壁91B相当于通孔91的压焊部。
压配销92由导电部件形成，具有前端部92A、弹性变形部92B和基部92C等。弹性变形部92B的宽度被设定为比通孔91的内壁91B的内径稍大，若从压配销92的前端部92A至弹性变形部92B被插通至通孔91，则弹性变形部92B发生弹性变形，通过弹性变形的复原力压焊于内壁91B。由此，压配销92不被熔接地以压焊的状态与通孔91结合(参照图2、图3)。另外，在本实施方式中，弹性变形部92B相当于压配销92的压焊部。
在相对于通孔91的压焊部(内壁91B)，压配销92的压焊部(弹性变形部92B)不是适合的压焊状态的情况下，存在无法确保所希望的电导通状态，从而成为导通不良的情况。例如在压配销92在内壁91B内变形为异常形状从而压焊部的接触面积异常小的情况、压焊部的接触压力异常小的情况、内壁91B被弹性变形部92B大幅削刮的情况下等，存在发生电阻变得异常高等导通不良的情况。
在判定通孔91的内壁91B和压配销92的弹性变形部92B的压焊状态是否是所希望的状态(所希望的接触面积以及所希望的接触压力)时，能够通过热的传递状态来进行判定。例如在图3中，在成为压焊部的附近的一方工件的表面且包含压焊部的导电部件的表面的、压配销92的前端设定测量部位SP。并且，对测量部位SP照射加热用激光来对测量部位SP以非接触方式加热。这样，测量部位SP的温度逐渐上升，从测量部位SP经由压配销92以及内壁91B传播热。另外，从包含测量部位SP的压配销92、通孔91放射与上升的温度对应的热线(红外线)。并且，通过以非接触方式测量放射的热线(红外线)来求出测量部位SP的温度，能够间接地测量经由压焊部放出的热的传播状态(在图3中由虚线示出)，从而求出压焊部的接触面积以及接触压力。
另外，虽然测量部位SP的温度逐渐上升，但若达到加热量和放热量一致的饱和温度，则温度的上升停止，即使继续加热也成为大致恒定的温度。这里，在压焊部处的接触面积比较大的情况、接触压力比较大的情况下热传导量多，因此与加热时间对应的温度的上升比较缓慢，饱和温度比较低。另外，在压焊部处的接触面积比较小的情况、接触压力比较小的情况下热传导量少，因此与加热时间对应的温度的上升比较急，饱和温度比较高。因此，能够对测量部位SP照射加热用激光从而测量图8所示那样的温度上升特性，并基于温度上升特性，判定压焊部处的接触面积以及接触压力是否在允许范围内，从而判定压焊状态的良好与否。在以后的说明中，对能够判定上述的压焊状态的良好与否的光学非破坏检查装置的构成的例子以及光学非破坏检查方法的详细进行说明。
图4示出了光学非破坏检查装置1的构成的例子。图4所示的光学非破坏检查装置1由聚光准直器10、加热用激光光源21、加热用激光准直器41、加热激光用选择反射器11A、第1红外线检测器31(相当于热线检测器)、第1红外线用选择反射器12A、第1红外线聚光器51、第2红外线检测器32(相当于热线检测器)、第2红外线用选择反射器13A、第2红外线聚光器52、控制器50和存储器60等构成。
聚光准直器10将沿着自身的光轴从一侧(在图4的例中从上方)入射的平行光朝向作为焦点位置而设定于测量对象物上的测量部位SP聚光并从另一侧(在图4的例中从下方)射出。另外，聚光准直器10将从(作为焦点位置的)测量部位SP放射以及反射并从另一侧入射的光转换成沿着自身的光轴的平行光亦即第1测量光L11并从一侧射出。其中，聚光准直器10也能够由使光透过并折射的聚光透镜构成，但由于对不同的多个波长的光进行处理，因此产生色差的聚光透镜不被优选。于是，通过由(非球面)反射镜10A、10B构成聚光准直器，排除了色差的发生，与大范围的波长带对应。
加热用激光光源21基于来自控制器50的控制信号射出被调整为能够不破坏测量对象物地进行加热的输出的加热激光波长(λa)的加热用激光。例如加热用激光光源21是射出λ＝约450[nm]的蓝色激光的半导体激光光源。加热用激光准直器41配置于加热用激光光源21的附近(在激光射出位置的附近且是加热用激光的光轴上)，将从加热用激光光源21射出的加热用激光转换为平行光的加热用激光La。例如加热用激光准直器41仅将加热激光波长(λa)的光转换为平行光即可，因此是准直透镜即可。另外，若加热用激光光源21能够射出平行光的加热用激光，则可省略加热用激光准直器41。
加热激光用选择反射器11A配置于聚光准直器10的光轴上，将从加热用激光光源21射出并被转换成平行光的加热激光波长(λa)的加热用激光La朝向聚光准直器10的一侧反射，并且使从测量部位SP放射以及反射并从聚光准直器10的一侧射出的与加热激光波长(λa)不同波长的平行光亦即第2测量光L12透过。例如加热激光用选择反射器11A是对加热激光波长(λa)的光进行反射并使加热激光波长(λa)以外的波长的光透过的二向色镜。其中，将作为从测量部位SP放射以及反射并从聚光准直器10的一侧射出的平行光的测量光称为第1测量光L11，将从第1测量光L11取出了加热激光波长的光后的剩下的测量光称为第2测量光L12。并且，由加热用激光准直器41和加热激光用选择反射器11A构成加热用激光导光器，加热用激光导光器将从加热用激光光源21射出的加热用激光转换为平行光并导向聚光准直器10的一侧。
第1红外线检测器31能够检测从测量部位SP放射出的红外线(热线)的能量，例如第1红外线检测器31是红外线传感器。另外，来自第1红外线检测器31的检测信号被导入控制器50。第1红外线用选择反射器12A配置于从聚光准直器10的一侧射出并透过加热激光用选择反射器11A的平行光亦即第2测量光L12(与加热激光波长不同的波长的平行光)的路径上(此时，配置于聚光准直器10的光轴上)。并且，第1红外线用选择反射器12A从自聚光准直器10的一侧射出并透过加热激光用选择反射器11A的平行光亦即第2测量光L12中，将第1红外线波长(λ1)的红外线的平行光L1朝向第1红外线检测器31反射，并使与第1红外线波长(λ1)不同的波长的平行光亦即第3测量光L13透过。
因此，第1红外线检测器31仅检测第1红外线波长(λ1)的红外线的能量。例如第1红外线用选择反射器12A是反射第1红外线波长(λ1)的光，并使第1红外线波长(λ1)以外的波长的光透过的二向色镜。另外，第1红外线聚光器51配置于第1红外线检测器31的附近(检测位置的附近)，将由第1红外线用选择反射器12A反射的第1红外线波长(λ1)的平行光L1的红外线朝向第1红外线检测器31聚光。例如第1红外线聚光器51仅对第1红外线波长(λ1)的光聚光即可，因此是聚光透镜即可。并且，由加热激光用选择反射器11A、第1红外线用选择反射器12A和第1红外线聚光器51构成第1放射红外线导光器(相当于热线导光器)，第1放射红外线导光器从自测量部位SP放射并从聚光准直器10的一侧射出的平行光亦即第2测量光L12中，将第1红外线波长(λ1)的红外线导向第1红外线检测器31。
第2红外线检测器32能够检测从测量部位SP放射的红外线(热线)的能量，例如第2红外线检测器32是红外线传感器。另外，来自第2红外线检测器32的检测信号被导入控制器50。第2红外线用选择反射器13A配置于从聚光准直器10的一侧射出并透过加热激光用选择反射器11A以及第1红外线用选择反射器12A的平行光亦即第3测量光L13(与加热激光波长以及第1红外线波长不同波长的平行光)的路径上(此时，配置于聚光准直器10的光轴上)。并且，第2红外线用选择反射器13A从自聚光准直器10的一侧射出并透过加热激光用选择反射器11A以及第1红外线用选择反射器12A的平行光亦即第3测量光L13中，将第2红外线波长(λ2)的红外线的平行光L2朝向第2红外线检测器32反射，并使与第2红外线波长(λ2)不同波长的平行光亦即第4测量光L14透过。另外，由于不需要作为透过的平行光的第4测量光L14，因此例如由光吸收体等吸收。
因此，第2红外线检测器32仅检测第2红外线波长(λ2)的红外线的能量。例如第2红外线用选择反射器13A是反射第2红外线波长(λ2)的光，并使第2红外线波长(λ2)以外的波长的光透过的二向色镜。另外，第2红外线聚光器52配置于第2红外线检测器32的附近(检测位置的附近)，将由第2红外线用选择反射器13A反射的第2红外线波长(λ2)的平行光L2的红外线朝向第2红外线检测器32聚光。例如第2红外线聚光器52仅对第2红外线波长(λ2)的光进行聚光即可，因此是聚光透镜即可。并且，由加热激光用选择反射器11A、第1红外线用选择反射器12A、第2红外线用选择反射器13A和第2红外线聚光器52构成第2放射红外线导光器(相当于热线导光器)，第2放射红外线导光器从自测量部位SP放射并从聚光准直器10一侧射出的平行光亦即第2测量光L12中，将第2红外线波长(λ2)的红外线导向第2红外线检测器32。
控制器50是个人计算机等，一边控制加热用激光光源21来用加热用激光对测量部位SP进行加热，一边导入来自第1红外线检测器31的检测信号和来自第2红外线检测器32的检测信号，并基于来自第1红外线检测器31的检测值与来自第2红外线检测器32的检测值之比来测量测量部位SP的温度。另外，对温度的测量方法后述。并且，控制器50测量与加热时间对应的测量部位的温度上升状态亦即温度上升特性，基于测量出的温度上升特性来判定测量对象物的压焊状态。另外，对控制器50的动作的详细后述。
存储器60例如是硬盘等存储装置，在存储器60中，存储有根据要判定的测量对象物的压焊状态而不同的温度上升特性等。例如，存储有图11所示的标准化上限温度上升特性、标准化理想温度上升特性、标准化下限温度上升特性、标准化饱和温度、第1基准阈值、理想基准阈值和第2基准阈值等。另外，在存储器60中，也存储有从检测出的红外线(λ1)、(λ2)的能量E(λ1)、E(λ2)之比亦即E(λ1)/E(λ2)换算成温度的E(λ1)/E(λ2)特性(参照图7)。
并且，通过控制器50，在使用光学非破坏检查装置1对温度上升特性进行测量，且测量出的温度上升特性中的从加热开始时刻起至达到相对于时间变化的温度变化亦即斜率为规定斜率以下的饱和温度为止的时间没有收敛在预先设定的第1基准阈值和第2基准阈值之间的情况下(第1基准阈值、第2基准阈值也存储于存储器60)，判定为是测量对象物的压焊部处的接触面积超出了所希望大小的面积的范围的不良品或者是压焊部处的接触压力超出了所希望的压力的范围的不良品。以下，对基于控制器50的2个工件的压焊部处的压焊状态的判定方法的步骤进行说明。
接着使用图5所示的流程图，对图4所示的光学非破坏检查装置1的控制器50的处理步骤的例子进行说明。图5所示的处理在进行图4所示的内壁91B和弹性变形部92B的压焊状态的检查时由控制器50执行。以下，依次对图5所示的流程图的各处理的详细进行说明。
在步骤S10中，控制器50对加热用激光光源进行控制，从加热用激光光源射出加热用激光，进入步骤S15。加热用激光被导向测量部位，从测量部位放射的红外线被导向第1红外线检测器以及第2红外线检测器。另外，加热用激光的输出被预先调整为成为不破坏工件地进行加热的热量。步骤S10相当于由控制器对加热用激光光源进行控制，向设定在测量对象物上的测量部位照射被调整为不破坏工件地进行加热的热量后的加热用激光从而对测量部位进行加热的加热步骤。
在步骤S15中，控制器50导入基于来自第1红外线检测器的检测信号的第1红外线波长(λ1)的红外线(热线)的能量的检测值、基于来自第2红外线检测器的检测信号的第2红外线波长(λ2)的红外线(热线)的能量的检测值和在步骤S10中自开始加热用激光的照射起的时间(加热时间)，进入步骤S20。然后，在步骤S20中，控制器50基于来自第1红外线检测器的检测值与来自第2红外线检测器的检测值之比，求出与加热时间对应的测量部位的温度，进入步骤S25。然后，在步骤S25中，控制器50判定是否是测量结束时间点。控制器50在判定为求出的温度达到了饱和温度的情况下，判定为是测量结束时间点。例如控制器50在本次的在步骤S20中求出的温度相对于前一次的在步骤S20中求出的温度处于规定值以下的温度上升状态的情况下，判定为达到了饱和温度。另外，饱和温度是图8所示的温度上升特性的斜率在规定值以下的情况，且是温度大致恒定的热平衡状态的温度。控制器50在判定为达到了饱和温度(成为热平衡状态)从而是测量结束时间点的情况下(“是”)进入步骤S30，在判定为不是测量结束时间点的情况下(“否”)返回至步骤S15。另外，在返回步骤S15时，由于若在等待规定时间(例如1ms左右)后再返回，则能够以规定时间间隔求出温度，因此更加优选。另外，步骤S15～S25相当于一边通过控制器进行加热步骤的加热，一边通过控制器利用第1、第2红外线检测器检测从测量部位放射的红外线(热线)来求出测量部位的温度，并得到与加热时间对应的测量部位的温度上升状态亦即温度上升特性的温度上升特性取得步骤。另外，对于在步骤S20中求出测量部位的温度的步骤以及取得温度上升特性的步骤后述。然后，在进入步骤S30的情况下，控制器50对加热用激光光源进行控制，停止加热用激光的照射，并进入步骤S35。
在步骤S35中，控制器50求出基于在步骤S15～S25中求出的温度和加热时间的温度上升特性(图8)中的从加热开始时刻至达到饱和温度(相对于时间变化的温度变化亦即斜率在规定斜率以下的温度)为止的时间，判定压焊部处的压焊状态的良好与否，进入步骤S40。另外，步骤S35相当于基于受到热传导量的影响的加热点亦即测量部位的温度上升特性，由控制器判定2个工件的压焊部处的包括接触面积以及接触压力的压焊状态的良好与否的判定步骤。另外，对于进行步骤S35中的压焊状态的良好与否判定的步骤后述。
然后，在步骤S40中，控制器50将与判定步骤(步骤S35)的结果相关的信息显示于显示器并结束处理。另外，显示器用于显示基于来自控制器的输出信号的画面，例如是液晶显示器。另外，对于画面的显示的例子后述。
接着，详细说明在步骤S20中求出测量部位的温度的步骤。例如图6示出表示在将照射的光完全吸收以及放射的黑体的温度为各温度(M1、M2……M6)的情况下，从黑体放射的红外线的波长(横轴)与各波长的红外线的能量(纵轴)的关系的红外线放射特性的例子。例如假设为测量部位是黑体的情况，并且第1红外线波长(λ1)的位置是图6中所示的(λ1)的位置，第2红外线波长(λ2)的位置是图6中所示的(λ2)的位置。
并且，控制器50在加热时间T1的时间点导入的由第1红外线检测器检测出的第1红外线波长(λ1)的红外线能量的检测值是E1A，由第2红外线检测器检测出的第2红外线波长(λ2)的红外线能量的检测值是E2A的情况下(参照图6)，根据检测值之比亦即E1A/E2A和温度-2波长比特性(图7)的“E(λ1)/E(λ2)”特性，求出测量部位的温度，在该情况下求出是M5℃。另外，2波长比是不同的2波长的红外线的能量之比。另外图7的例子所示的温度-2波长比特性预先存储于存储器60。
这样，通过使用检测值之比，控制器能够不受测量部位的反射率(放射率)的影响地求出准确的测量部位的温度。另外，在加热时间T2、T3、T4的时间点取得的值(第1红外线波长的红外线能量、第2红外线波长的红外线能量)分别是(E1B、E2B)、(E1C、E2C)、(E1D、E2D)的情况下，根据温度-2波长比特性，可知加热时间T2、T3、T4的时间点的各自的温度是M4、M3、M2。并且，控制器根据照射开始后的时间(相当于加热时间)和与该时间对应的温度，求出图8的例子所示的温度上升特性。
虽然已经说明了由于压焊部处的接触面积的大小的不同或接触压力的大小的不同导致热传导量发生变化，因此饱和温度不同的情况，但在各自的测量对象物中饱和温度不同的状态下判定压焊状态的良好与否，并不优选。于是，如以下所说明的那样，以使得每个测量对象物的饱和温度相同的方式，将测量出的温度上升特性标准化，由此排除饱和温度的不同。
在步骤S35中，控制器50以使得基于在步骤S15～S25中求出的温度和加热时间的温度上升特性(图8)中的饱和温度成为预先设定的标准化饱和温度的方式，通过在温度方向以压缩或扩张的方式进行加工从而求出标准化温度上升特性(另外，在时间轴方向上没有特别地加工)。例如，将标准化饱和温度设定为压焊部处的接触面积的大小是理想的大小且接触压力的大小是理想的大小的测量对象物的温度上升特性中的饱和温度，将标准化饱和温度预先存储于存储器60。然后，控制器50在测量出的温度上升特性的饱和温度比标准化饱和温度高的情况下，如图9所示，以使得测量出的温度上升特性的饱和温度与标准化饱和温度一致的方式，将温度上升特性在温度方向进行压缩从而能够得到标准化温度上升特性。另外，控制器50在测量出的温度上升特性的饱和温度比标准化饱和温度低的情况下，如图10所示，以使得测量出的温度上升特性的饱和温度与标准化饱和温度一致的方式，将温度上升特性在温度方向进行扩张从而能够得到标准化温度上升特性。
图11示出了将对压焊部的接触面积的大小是理想的大小且压焊部的接触压力的大小是理想的大小的测量对象物的温度上升特性进行标准化后的标准化理想温度上升特性(图11中由虚线表示)、对压焊部的接触面积的大小是允许下限且压焊部的接触压力的大小是允许下限的测量对象物的温度上升特性进行标准化后的标准化下限温度上升特性(图11中由单点划线表示)、对压焊部的接触面积的大小是允许上限且压焊部的接触压力的大小是允许上限的测量对象物的温度上升特性进行标准化后的标准化上限温度上升特性(图11中由双点划线表示)重叠显示的例子。这样，通过进行使饱和温度与标准化饱和温度一致的标准化，能够以从加热开始(时刻)至达到标准化饱和温度为止的曲线图来表示压焊部的接触面积的大小的不同或接触压力的大小的不同。
在将测量对象物的温度上升特性标准化后的结果未收敛于图11所示的标准化上限温度上升特性和标准化下限温度上升特性之间的情况下，可以说该测量对象物的压焊部处的接触面积超出了所希望的范围，或者压焊部处的接触压力超出了所希望的范围。即，在将测量对象物的温度上升特性标准化后的结果收敛于图11所示的标准化上限温度上升特性和标准化下限温度上升特性之间的情况下，可以说该测量对象物的压焊部处的接触面积在所希望的范围内且压焊部处的接触压力在所希望的范围内。
另外，也可以将进行将求出的温度上升特性标准化后的结果是否处于图11所示的标准化上限温度上升特性和标准化下限温度上升特性之间的的判定设为进行从加热开始时刻至达到标准化饱和温度为止的时间是否收敛于第1基准阈值(在标准化上限温度上升特性中从加热开始至达到标准化饱和温度为止的时间)和第2基准阈值(在标准化下限温度上升特性中从加热开始至达到标准化饱和温度为止的时间)之间的判定。此时，在步骤S35中，在从向测量部位照射加热用激光的开始时刻起至成为在温度上升特性中相对于时间的经过的温度的上升状态为规定上升状态以下的热平衡状态为止的时间未收敛于预先设定的第1基准阈值和第2基准阈值之间的情况下，控制器判定为是接触面积超出了所希望大小的面积的范围的不良品或者是接触压力超出了所希望的压力的范围的不良品(在收敛于第1基准阈值和第2基准阈值之间的情况下，判定为是良品)。另外，标准化饱和温度、第1基准阈值和第2基准阈值预先存储于存储器。
在以上的说明中，将第1基准阈值设为在标准化上限温度上升特性中从加热开始至达到标准化饱和温度为止的时间，将第2基准阈值设为在标准化下限温度上升特性中从加热开始至达到标准化饱和温度为止的时间。但是，也可以将第1基准阈值设为在标准化上限温度上升特性中从加热开始至达到标准化饱和温度的90％为止的时间，将第2基准阈值设为在标准化下限温度上升特性中从加热开始至达到标准化饱和温度的90％为止的时间，并在将求出的温度上升特性标准化后的结果中至达到标准化饱和温度的90％为止的时间收敛于第1基准阈值和第2基准阈值之间的情况下判定为是良品。另外，压焊状态的良好与否的判定方法不限于以上说明的方法。例如，也可以在求出的温度上升特性中的饱和温度在规定的温度范围内的情况下判定为是良品，或不将求出的温度上升特性进行标准化而在至达到饱和温度为止的时间收敛于第1基准阈值和第2基准阈值之间的情况下判定为是良品，或在对求出的温度上升特性进行标准化后的标准化温度上升特性的曲线图所包围的面积在规定范围内的情况下判定为是良品。
步骤S40的显示的例子在图12中示出。图12所示的例子示出了在控制器50的显示器50G的画面50M显示与控制器的判定结果相关的信息的例子。在该例子中，示出了判定结果为“良好”且判定为压焊部处的接触面积以及接触压力在所希望的范围内的情况。另外，在图12的例子中，示出了在画面50M的一部分也显示将测量对象物的标准化温度上升特性(画面50M中由实线表示)、标准化下限温度上升特性(画面50M中由单点划线表示)、标准化上限温度上升特性(画面50M中由双点划线表示)和标准化理想温度上升特性(画面50M中由虚线表示)重叠后的温度上升特性曲线图的例子。仅通过观察该温度上升特性曲线图，操作者能够容易地判断出虽然测量对象物的压焊状态收敛于允许范围，但稍微向上限侧偏移，因此在进行品质管理等时非常便利。
在以上的说明中，对在通孔91的内壁91B中插通了压配销92的弹性变形部92B的压焊部的压焊状态的良好与否进行了判定。该压焊部不通过熔接而通过压焊而被结合，但在作为上述的判定的结果，判定为压焊状态是良品的情况下，能够进一步通过如以下那样进行熔接，来更加可靠地确保所希望的导电率。另外，以下说明的熔接步骤可以在图5所示的步骤S35和步骤S40之间进行，也可以省略。
首先，作为前提条件，在2个工件的压焊部的至少一方，电镀有熔点比2个工件的压焊部的导电部件的各自的熔点低的合金或金属(例如电镀焊锡或镀锡等)。例如，通孔91的内壁91B被电镀焊锡。并且在加热步骤中，由控制器对加热用激光光源进行控制，将被调整为是不破坏工件地进行加热的热量且是小于电镀的熔点的热量后的输出的加热用激光向测量部位照射。
并且，当在判定步骤中判定为是良品时，由控制器使加热用激光光源的输出上升至被调整为是不破坏工件地进行加热的热量且是电镀的熔点以上的热量后的输出，然后对测量部位以规定时间照射加热用激光，由此使电镀熔融，从而在压焊部使2个工件熔接。该进行熔接的步骤是熔接步骤。这样，在确认了不是通过熔接而通过压焊而被结合的2个工件是所希望的压焊状态后，能够适当且容易地对压焊部进行熔接，因此能够更加可靠地确保所希望的导电率。另外，将基于电镀削刮部、锡等的细微晶须等熔融，从而能够得到可靠性更高的压焊状态(电导通状态)。另外，也不需要除去电镀削刮片的工序。另外，在上述的说明中，在加热步骤之后，执行了熔接步骤，但也可以与加热步骤同时地进行熔接步骤。此时，在加热步骤中，由控制器对加热用激光光源进行控制，将被调整为是不破坏工件地进行加热的热量且是电镀的熔点以上的热量后的输出的加热用激光向测量部位照射即可。由此，与分别独立地进行加热步骤和熔接步骤的情况相比，能够以短时间结束检查。
以上，在本实施方式中说明的光学非破坏检查装置利用通过加热用激光开始加热后至达到饱和温度为止的数10ms左右的期间的温度上升特性来判定测量对象物的状态，因此检查时间非常短。另外，对于压焊部的压焊状态的检查，能够以非接触方式进行检查，因此无需将超声波振荡器的振子或传感器等固定于压焊部或压焊部的附近，能够容易且不复杂地以短时间进行检查。另外，通过判定热的传导状态来判定导电部件(通孔的内壁)与导电部件(压配销的弹性变形部)的压焊状态，因此能够适当地判定电导通状态。因此，与利用图像确认插入位置的方法相比，能够适当地检查本来要检查的电导通状态，能够以更高的可靠性进行检查。另外，即使各温度上升特性的饱和温度各自不同，以使得成为预先设定的标准化饱和温度的方式将温度上升特性在温度方向进行压缩或扩张来得到标准化温度上升特性，从而与饱和温度的不同无关地以统一成标准化饱和温度的方式将温度上升特性标准化后进行判定，因此能够进行更加准确的判定。
另外，通过具备用于实施以上说明的处理步骤的加热用激光光源21、聚光准直器10、加热用激光导光器、至少1个红外线检测器(热线检测器)、红外线导光器(热线导光器)和控制器50，当然也能够构成利用控制器判定作为测量对象物的2个部件的压焊部处的接触面积是否在允许范围内以及接触压力是否在允许范围内的光学非破坏检查装置。
本发明的光学非破坏检查方法以及光学非破坏检查装置的处理步骤、构成、构造、外观、形状等，能够在不变更本发明的要旨的范围内进行各种变更、追加、删除。例如也能够构成将红外线检测器设为1个，从反射率测量用的激光光源向测量部位照射反射率测量用激光，利用光传感器等检测从测量部位反射的反射率测量用激光，并基于算出的反射率来修正由红外线检测器检测出的检测值的光学非破坏检查装置等。即，具备至少1个红外线检测器(热线检测器)即可。
另外，在本实施方式中说明的红外线放射特性(图6)的例子和在该红外线放射特性中示出的第1红外线波长(λ1)、第2红外线波长(λ2)的位置是一个例子，并不限定于此。另外，以上(≥)、以下(≤)、大于(＞)、小于(＜)、在A和C之间具有B这样的表现(A＜B＜C)等，可以包含等号，也可以不包含等号。另外，本实施方式的说明中使用的数值是一例，并不限定于该数值。
另外，在本实施方式的说明中，以在通孔的内壁压焊压配销的弹性变形部后的压焊部为例进行了说明，但2个工件并不限定于此，能够适用于由导电部件构成的各种2个工件的压焊部的良好与否判定。另外，电镀的种类不限定于电镀焊锡和镀锡，能够使用各种的电镀。

Claims (5)

1.一种光学非破坏检查方法，对压焊部处的压焊状态进行判定，所述压焊部是不通过熔接而是通过压焊而被结合的2个工件的压焊部，并且所述压焊部是一方工件的所述压焊部和另一方工件的所述压焊部相互由导电部件构成的压焊部，所述光学非破坏检查方法的特征在于，
在所述光学非破坏检查方法中，在是所述压焊部的附近的一方工件的表面且是包括所述压焊部的导电部件的表面设定测量部位，利用加热用激光光源、至少1个热线检测器、控制器，所述加热用激光光源射出规定激光波长的加热用激光，所述至少1个热线检测器能够检测热线，所述控制器控制所述加热用激光光源且导入来自所述热线检测器的检测信号，
所述光学非破坏检查方法包括：
加热步骤，在该加热步骤中，由所述控制器对所述加热用激光光源进行控制，对所述测量部位照射被调整为不破坏所述工件地进行加热的热量后的所述加热用激光，来对所述测量部位进行加热；
温度上升特性取得步骤，在该温度上升特性取得步骤中，一边进行所述加热步骤中的加热，一边通过所述控制器利用所述热线检测器对从所述测量部位放射的热线进行检测来求出所述测量部位的温度，并得到与加热时间对应的所述测量部位的温度上升状态亦即温度上升特性；以及
判定步骤，在该判定步骤中，基于受到热传导量的影响的加热点亦即所述测量部位的所述温度上升特性，通过所述控制器判定所述2个工件的所述压焊部处的包括接触面积以及接触压力的压焊状态的良好与否。
2.根据权利要求1所述的光学非破坏检查方法，其特征在于，
在所述2个工件的所述压焊部中的至少一方，电镀有熔点比所述2个工件的所述压焊部的导电部件的各自的熔点低的合金或金属，
在所述加热步骤中，由所述控制器对所述加热用激光光源进行控制，将被调整为是不破坏所述工件地进行加热的热量且是小于所述电镀的熔点的热量后的输出的所述加热用激光向所述测量部位照射，
所述光学非破坏检查方法还包括熔接步骤，在该熔接步骤中，当在所述判定步骤中判定为是良品时，通过所述控制器使所述加热用激光光源的输出上升至被调整为是不破坏所述工件地进行加热的热量且是所述电镀的熔点以上的热量后的输出，然后用所述被调整后的输出向所述测量部位以规定时间照射加热用激光，从而使所述电镀熔融来在所述压焊部处使所述2个工件熔接。
3.根据权利要求1所述的光学非破坏检查方法，其特征在于，
在所述2个工件的所述压焊部中的至少一方，电镀有熔点比所述2个工件的所述压焊部的导电部件的各自的熔点低的合金或金属，
在所述加热步骤中，由所述控制器对所述加热用激光光源进行控制，将被调整为是不破坏所述工件地进行加热的热量且是所述电镀的熔点以上的热量后的输出的所述加热用激光向所述测量部位照射。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的光学非破坏检查方法，其特征在于，
在所述判定步骤中，利用所述控制器，在从向所述测量部位照射所述加热用激光的开始时刻起至成为热平衡状态为止的时间未收敛于预先设定的第1基准阈值和第2基准阈值之间的情况下，判定为是所述接触面积超出了所希望大小的面积的范围的不良品或者是所述接触压力超出了所希望的压力的范围的不良品，所述热平衡状态是在所述温度上升特性中与时间的经过相对的温度的上升状态成为规定上升状态以下的状态。
5.一种光学非破坏检查装置，用于执行权利要求1～3中任意一项所述的光学非破坏检查方法，该光学非破坏检查装置的特征在于，具备：
所述加热用激光光源；
聚光准直器，其使沿光轴从一侧入射的平行光朝向设定为焦点位置的所述测量部位聚光并从另一侧射出，并且使从所述测量部位放射以及反射且从另一侧入射的光转换成沿光轴的平行光亦即测量光并从一侧射出；
加热用激光导光器，其将所述加热用激光转换成平行光并导向所述聚光准直器的一侧；
至少1个所述热线检测器；
热线导光器，其将是所述测量光所包含的热线且是与从所述测量部位放射的热对应的热线导向所述热线检测器；以及
所述控制器。
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