JP2002048832A

JP2002048832A - セラミック部品検査方法及び検査装置

Info

Publication number: JP2002048832A
Application number: JP2000232311A
Authority: JP
Inventors: Koji Yamada; 浩司山田; Haruhide Kano; 治英鹿野
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 2000-07-31
Filing date: 2000-07-31
Publication date: 2002-02-15

Abstract

(57)【要約】【課題】不良品発生率を低減することができるセラミ
ック部品検査装置を提供すること。【解決手段】このセラミック部品検査装置１は、セラ
ミック質からなる絶縁層４内に導体層７，８を埋設した
セラミック部品２を検査するためのものである。本装置
１は、セラミック部品２を液体２３中で超音波処理する
超音波処理手段２１を備えている。セラミック部品２は
電解液３９に浸漬される。この状態で導体層７，８と電
解液３９との間に電圧を印加し、抵抗値を測定すること
により、絶縁層４の電気絶縁性の良否が検出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内部に導体層が埋
設されたセラミック部品を電気的に検査する方法及びそ
のための装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、セラミック基材中に発熱抵抗体を
埋設した構造のセラミックヒータが知られている。この
種のセラミックヒータは、自動車用の酸素センサやグロ
ーシステム等における発熱源、または半導体加熱用ヒー
タや石油ファンヒータ等の石油気化器用熱源等として、
広範囲に使用されている。

【０００３】この種のセラミックヒータは、円柱形状の
芯材にシート状のセラミック質絶縁層を巻き付けたもの
であって、全体的に棒状を呈している。芯材と絶縁層と
の界面には導体層（即ち発熱部及びリード部）が埋設さ
れている。リード部の両端部には一対の端子部がヒータ
外周面に露出するように形成されており、これらの端子
部にはリード線がろう付けされるようになっている。

【０００４】この種のセラミックヒータは、セラミック
材料や金属材料を印刷形成する工程、芯材へ絶縁層を巻
き付ける工程、乾燥工程、焼成工程、部品検査工程及び
ろう付け工程等を経て製造される。また、前記部品検査
工程では、セラミックヒータを電解液に浸漬し、この状
態で導体層と電解液との間に電圧を印加した状態で、抵
抗値が測定される。その結果、絶縁層に発生したピンホ
ール等の不良が電気的に検出されるようになっている。
具体的にいうと、抵抗値が所定値よりも大きければ、絶
縁層に特に問題がなく良品であると判断される。一方、
抵抗値が所定値を下回っていれば、絶縁層のピンホール
を介して電気が流れていることになるため、不良品であ
ると判断される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来におけ
る部品検査方法は、絶縁層に発生した不良を検出する精
度が必ずしも高くなかったため、検査を行ったとしても
それらを見落とす可能性があった。ゆえに、絶縁信頼性
が低いと考えられるセラミックヒータを含んだままろう
付け工程が実施されることがあり、不良品発生率が高く
なりやすいという問題があった。

【０００６】また、従来の部品検査方法では、ピンホー
ルを発見することはできても、内部欠陥を発見すること
は困難であった。本発明は上記の課題に鑑みてなされた
ものであり、その第１の目的は、不良品発生率を低減す
ることができるセラミック部品検査方法及び検査装置を
提供することにある。

【０００７】本発明の第２の目的は、内部欠陥の有無を
検出することができるセラミック部品検査方法及び検査
装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決すべく
本願発明者が鋭意研究を行ったところ、セラミック部品
の外表面には微細な気泡が付着しやすく、そのような気
泡の存在が検出精度を低下させる原因であることを知見
した。より具体的にいうと、気泡が付着していると、そ
れが測定ノイズとなって抵抗値が実際よりも見かけ上大
きくなってしまうことを知見した。そこで、本願発明者
はこの気泡を取り除いた状態で測定を行えば好結果が得
られるであろうとの仮説に基づき、さらにそれを発展さ
せて最終的に以下に示す本願発明を想到した。

【０００９】即ち、請求項１に記載の発明では、セラミ
ック質からなる絶縁層内に導体層を埋設したセラミック
部品を電解液に浸漬し、この状態で前記導体層と前記電
解液との間に電圧を印加して抵抗値を測定することによ
り、前記絶縁層の電気絶縁性の良否を検査する方法であ
って、前記セラミック部品をあらかじめ液体中で超音波
処理を施して外表面の気泡を除いた後に、前記抵抗値の
測定を行うことを特徴とするセラミック部品検査方法を
その要旨とする。

【００１０】請求項２に記載の発明は、請求項１におい
て、前記超音波処理は、前記セラミック部品を電解液に
浸漬する前に別の液体中で行われるとした。請求項３に
記載の発明では、セラミック質からなる絶縁層内に導体
層を埋設したセラミック部品を電解液に浸漬し、この状
態で前記導体層と前記電解液との間に電圧を印加して抵
抗値を測定することにより、前記絶縁層の電気絶縁性の
良否を検査する装置であって、前記セラミック部品を液
体中で超音波処理する超音波処理手段を備えたことを特
徴とするセラミック部品検査装置をその要旨とする。

【００１１】請求項４に記載の発明は、請求項３におい
て、前記超音波処理手段は、前記液体を溜めておくため
の処理槽と、前記セラミック部品の一部を前記液体に浸
漬した状態で支持する支持手段と、前記液体に超音波振
動を与える超音波発生源とを含むとした。

【００１２】以下、本発明の「作用」について説明す
る。請求項１に記載の発明によると、セラミック部品を
あらかじめ液体中で超音波処理することにより、セラミ
ック部品の外表面に付着している微細な気泡が除去され
る。そして、前記セラミック部品を電解液に浸漬し、こ
の状態で導体層と電解液との間に電圧を印加して抵抗値
を測定する際、気泡が測定ノイズとして現れなくなる。
ゆえに、絶縁層に発生した不良を検出する精度が高くな
り、ピンホールを見落とすことなく発見することができ
る。このため、不良品発生率を低減することができる。
また、気泡が測定ノイズとして現れなくなって、測定値
の信憑性が高くなる結果、絶縁層内にある内部欠陥を発
見することが可能となる。

【００１３】請求項２に記載の発明によると、セラミッ
ク部品を電解液に浸漬した状態で超音波処理を行った場
合、電解液が振動して飛散するおそれがある。しかし、
電解質に浸漬する前に別の液体の入った槽中で超音波処
理を行えば、このような問題は解消される。

【００１４】請求項３に記載の発明によると、超音波処
理手段によって、セラミック部品をあらかじめ液体中で
超音波処理することにより、セラミック部品の外表面に
付着している微細な気泡が除去される。そして、前記セ
ラミック部品を電解液に浸漬し、この状態で導体層と電
解液との間に電圧を印加して抵抗値を測定すれば、気泡
が測定ノイズとして現れなくなる。ゆえに、絶縁層に発
生した不良を検出する精度が高くなり、ピンホールを見
落とすことなく発見することができる。このため、不良
品発生率を低減することができる。また、気泡が測定ノ
イズとして現れなくなって、測定値の信憑性が高くなる
結果、絶縁層内にある内部欠陥を発見することが可能と
なる。

【００１５】請求項４に記載の発明によると、処理槽内
に溜められた液体にセラミック部品の一部を浸漬した状
態で、セラミック部品が支持手段によって支持される。
そして、超音波発生源を駆動させて液体に超音波振動を
与えることにより、微細な気泡がセラミック部品の外表
面から除去される。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施
形態のセラミック部品検査方法及び部品検査装置を図
1，図２に基づき詳細に説明する。

【００１７】図１（ａ），（ｂ）には、本実施形態のセ
ラミック部品検査装置１による検査を経て製造される棒
状のセラミックヒータ２が示されている。セラミック部
品としてのセラミックヒータ２は筒状であって、円柱形
状の芯材３にシート状の絶縁層４を接着剤層５を介して
巻き付けて乾燥・焼成したものである。セラミックヒー
タ２の中心には貫通孔６が設けられている。芯材３及び
絶縁層４は、アルミナ等のセラミック質材料に有機バイ
ンダを添加した材料を用いて形成されている。芯材３と
絶縁層４との界面には、導体層としての発熱部７及びリ
ード部８が埋設されている。セラミックヒータ２の一端
における外周面２ａには、一対の端子部９が形成されて
いる。これらの端子部９とリード部８の基端部とは、絶
縁層４に設けられたスルーホール１０を介して接続され
ている。そして、前記一対の端子部９には、給電用のリ
ード線１１がろう付けされている。

【００１８】次に、図２に基づいてセラミック部品検査
装置１及びそれによる検査方法を説明する。本実施形態
のセラミック部品検査装置１は、超音波処理手段２１及
び通電処理手段２２を備えている。

【００１９】超音波処理手段２１は、第１の処理槽２
４、支持手段２５及び超音波発生源２６によって構成さ
れている。第１の処理槽２４内には液体としての水２３
が溜められている。支持手段２５は第１の処理槽２４の
上方に配置されている。本実施形態の支持手段２５はセ
ラミックヒータ２の上端部（即ち一対の端子部９がある
側の端部）をカバーした状態で挟持する。このとき、セ
ラミックヒータ２は垂直に支持されるとともに、端子部
９以外の箇所が水２３に浸漬されるようになっている。
超音波発生源２６は第１の処理槽２４の底部に設置され
ている。従って、超音波発生源２６に対して給電を行う
と、発振子が超音波振動を開始し、水２３にその超音波
振動が与えられるようになっている。

【００２０】通電処理手段２２は、第２の処理槽３４、
支持手段３５、電極板３６、電源３７、抵抗値測定手段
３８及び図示しない送風手段によって構成されている。
第２の処理槽３４には電解液３９が溜められている。な
お、電解液３９としては、セラミックヒータ２のセラミ
ック質に対して悪影響を与えないものが選択されるべき
である。本実施形態において好適な電解液３９の具体例
としては、硝酸アンモニウム水溶液等がある。電解液３
９に代えて、実質的に電解液３９と同様の働きをする溶
液（例えばエタノール希薄水溶液等）を用いることもで
きる。

【００２１】支持手段３５は第２の処理槽３４の上方に
配置されている。本実施形態の支持手段３５はセラミッ
クヒータ２の上端部（即ち一対の端子部９がある側の端
部）をカバーした状態で挟持する。このとき、セラミッ
クヒータ２は垂直に支持されるとともに、端子部９以外
の箇所が水２３に浸漬されるようになっている。また、
支持手段３５の備える図示しないコンタクトは、このと
き端子部９に対して接触した状態となる。これらのコン
タクトは、電線４０を介して電源３７の一方の端子に電
気的に接続されている。また、電源３７の他方の端子
は、電線４１を介して、第２の処理槽３４内に設置され
た電極板３６に電気的に接続されている。なお、前記電
源３７からは高い電圧（本実施形態では１０００Ｖ）が
印加されるようになっている。また、抵抗値測定手段３
８は電源３７に対して並列に接続されている。

【００２２】送風手段は支持手段３５のさらに上方に配
置されており、第２の処理槽３４の液面に向けてダウン
フローの空気を吹き付けるようになっている。次に、上
記のセラミック部品検査装置１を用いたセラミックヒー
タ２の検査方法について説明する。

【００２３】まず、セラミック材料や金属材料を印刷形
成する工程、芯材３へ絶縁層４を巻き付ける工程、乾燥
工程、焼成工程を行って、セラミックヒータ２を製造し
ておく。

【００２４】そして、支持手段２５によってセラミック
ヒータ２の上端部をカバーした状態で挟持し、端子部９
以外の箇所を第１の処理槽２４内の水２３に浸漬させ
る。ここで超音波発生源２６に対して給電を行い、セラ
ミックヒータ２を所定時間超音波処理する。その結果、
セラミックヒータ２の外表面に付着しているミクロンオ
ーダーの気泡４２が確実に除去される。なお、このとき
超音波の周波数は２５ｋＨｚ〜４０ｋＨｚに設定される
ことがよい。

【００２５】次に、セラミックヒータ２を水２３から引
き上げて、支持手段２５を別の支持手段３５に取り換え
る。このとき、セラミックヒータ２の上端部を挟持する
支持手段３５のコンタクトを、端子部９に対して接触さ
せる。このとき、送風手段からダウンフローの空気が供
給されるため、電解液３９がセラミックヒータ２の外周
面２ａを這い上がりにくくなり、端子部９に対する電解
液３９の付着が回避される。従って、端子部９と電解液
３９との間のショートが未然に防止される。

【００２６】そして、この状態で端子部９を介して導体
層と電解液３９との間に電圧を印加し、抵抗値測定手段
３８によって抵抗値を測定することにより、セラミック
ヒータ２における絶縁層４の良否を検査する。

【００２７】測定によって得られた抵抗値が許容範囲内
に入っていれば、絶縁層４に十分な絶縁性が確保されて
いて、特に問題がないと判断される。即ち、そのセラミ
ックヒータ２は良品であると判断される。

【００２８】抵抗値が許容範囲の下限値を大幅に下回っ
ていれば、絶縁層４が存在しているにもかかわらず、導
体層−電解液３９間に大きな電流が流れていると判断さ
れる。従って、そのセラミックヒータ２は、絶縁層４の
内外を連通させてしまうようなピンホールを有する不良
品であると判断される。

【００２９】逆に、抵抗値が許容範囲の下限値を若干下
回っていれば、そのセラミックヒータ２は、内部欠陥４
３を有する不良品であると判断される。これは、絶縁層
４内に内部欠陥４３があると、見かけ上セラミック材料
の誘電率が低くなる結果、抵抗値が低下するからであ
る。なお、かかる不良品においてＳＥＭ観察を行ったと
ころ、内部にて気孔径５０μｍ程度の欠陥が確認され
た。

【００３０】従って、本実施形態によれば以下のような
効果を得ることができる。（１）本実施形態のセラミック部品検査装置１を用いた
検査方法では、超音波処理手段２１によって，セラミッ
クヒータ２の外表面に付着している微細な気泡４２が除
去される。そして、この状態で通電を行って抵抗値を測
定すれば、気泡４２が測定ノイズとして現れなくなる。
ゆえに、絶縁層４に発生した不良を検出する精度が高く
なり、ピンホールを見落とすことなく発見することがで
きる。このため、不良品発生率を低減することができ
る。

【００３１】また、気泡４２が測定ノイズとして現れな
くなって、測定値の信憑性が高くなる結果、いままで測
定ノイズにより隠れていた内部欠陥４３をも発見するこ
とが可能となる。従って、このことによっても不良品発
生率を低減することができる。

【００３２】（２）本実施形態のセラミック部品検査装
置１を用いた検査方法では、超音波処理は、セラミック
ヒータ２を電解液３９に浸漬する前に別の液体の入った
槽中で行われる。つまり、超音波処理は、電解液３９が
溜められている第２の処理槽３４内ではなく、水２３が
溜められている第１の処理槽２４内にて前もって行われ
る。従って、振動によって飛散した電解液３９が端子部
９に付着するようなことがなく、端子部９と電解液３９
との間のショートを未然に防止することができる。よっ
て、抵抗値の測定精度がより向上し、ひいては絶縁層４
に発生した不良の検出精度がより向上する。また、水２
３であれば高コスト化につながる心配もない。

【００３３】（３）本実施形態のセラミック部品検査装
置１では、第１の処理槽２４内に溜められた水２３にセ
ラミックヒータ２の一部を浸漬した状態で、セラミック
ヒータ２が支持手段２５によって支持される。従って、
端子部９のあるセラミックヒータ２の上端部を水２３で
濡らすことなく、それ以外の部分を確実に超音波処理す
ることができる。このため、引き続き通電処理を行う前
に水２３を除去する必要もなくなり、作業工程の簡略化
が図られる。なお、本実施形態の支持手段２５は、セラ
ミックヒータ２の上端部をカバーした状態で挟持するも
のであるため、そもそも端子部９が濡れにくい構造にな
っている。

【００３４】（４）そして本実施形態のセラミック部品
検査装置１を用いれば、絶縁層４におけるピンホール及
び内部欠陥４３といった不具合を、比較的簡単にかつ非
破壊で検査することができる。ゆえに、破壊試験や放射
線を用いた非破壊検査に比べて、検査作業が楽になりし
かも検査に要するコストが少なくて済む。

【００３５】なお、本発明の実施形態は以下のように変
更してもよい。・超音波処理において水２３以外の液体、例えばエチ
ルアルコール等のアルコール類などを使用してもよい。

【００３６】・第２の処理槽３４内に溜められた電解
液３９中で超音波処理を行うことも可能である。この場
合、第１の処理槽２４等の構成を省略することができ、
システム全体としてより簡単なものとなる。

【００３７】・被検査物としてのセラミック部品は、
実施形態で示したような棒状のセラミックヒータ２のみ
に限定されず、例えば板状のセラミックヒータ等であっ
てもよい。また、ヒータ以外のセラミック部品を被検査
物としてもよい。

【００３８】・支持手段２５，３５は、セラミックヒ
ータ２の上端部以外の箇所を挟持するものであっても構
わない。また、支持手段２５，３５は、セラミックヒー
タ２を挟持して支持するもののみに限定されず、例えば
上方から吊り下げて支持したり、下方から持ち上げるよ
うにして支持するもの等でもよい。

【００３９】・第１の処理槽２４における超音波発生
源２６の配設位置、第２の処理槽３４における電極板３
６の配設位置は、ともに任意に変更可能である。次に、
特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述
した実施形態によって把握される技術的思想をその効果
とともに以下に列挙する。

【００４０】（１）セラミック質からなる絶縁層内に
導体層を埋設したセラミック部品を電解液に浸漬し、こ
の状態で前記導体層と前記電解液との間に電圧を印加し
て抵抗値を測定することにより、前記絶縁層における内
部欠陥を検出する方法であって、前記セラミック部品を
あらかじめ液体中で超音波処理した後に前記抵抗値の測
定を行うことを特徴とするセラミック部品の内部欠陥検
出方法。従って、この技術的思想１に記載の発明によれ
ば、確実に内部欠陥を検出することができる。

【００４１】（２）アルミナセラミック質からなる絶
縁層内に発熱部及びリード部からなる導体層を埋設し、
かつその一端側外周面に前記リード部に接続される一対
の端子部が設けられた棒状のセラミックヒータを、垂直
にしてかつ前記端子部を除いて電解液に浸漬し、この状
態で前記端子部を介して前記導体層と前記電解液との間
に高圧電流を流して抵抗値を測定することにより、前記
絶縁層の電気絶縁性の良否を検査する方法であって、前
記セラミックヒータをあらかじめ電解液でない液体の入
った槽中で超音波処理した後に前記抵抗値の測定を行う
ことを特徴とするセラミックヒータ検査方法。従って、
この技術的思想２に記載の発明によれば、不良品発生率
を低減することができる。

【００４２】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１〜４に記
載の発明によれば、不良品発生率を低減することができ
るとともに、内部欠陥の有無を検出することができる。

【００４３】請求項２に記載の発明によれば、電解液の
飛散といった問題が解消されるため、測定精度がより向
上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明を具体化した一実施形態の検査
装置による検査を受けるセラミックヒータの斜視図、
（ｂ）はそのＡ−Ａ線断面図。

【図２】実施形態のセラミック部品検査装置を示す概略
図。

【符号の説明】

１…セラミック部品検査装置、２…セラミック部品とし
てのセラミックヒータ、４…絶縁層、７…導体層として
の発熱部、８…導体層としてのリード部、２１…超音波
処理手段、２３…液体としての水、２４…（第１の）処
理槽、２５…支持手段、２６…超音波発生源、３９…電
解液。

フロントページの続きＦターム(参考） 2G014 AA17 AB19 AC19 2G015 AA30 BA10 CA04 2G028 AA01 BB05 BE10 CG03 DH03 2G060 AA05 AA09 AE01 AF07 AG11 EA07 EB07 FB04 GA06 HC06 KA15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セラミック質からなる絶縁層内に導体層を
埋設したセラミック部品を電解液に浸漬し、この状態で
前記導体層と前記電解液との間に電圧を印加して抵抗値
を測定することにより、前記絶縁層の電気絶縁性の良否
を検査する方法であって、前記セラミック部品をあらかじめ液体中で超音波処理を
施して外表面の気泡を除いた後に、前記抵抗値の測定を
行うことを特徴とするセラミック部品検査方法。
【請求項２】前記超音波処理は、前記セラミック部品を
電解液に浸漬する前に別の液体の入った槽中で行われる
ことを特徴とする請求項１に記載のセラミック部品検査
方法。
【請求項３】セラミック質からなる絶縁層内に導体層を
埋設したセラミック部品を電解液に浸漬し、この状態で
前記導体層と前記電解液との間に電圧を印加して抵抗値
を測定することにより、前記絶縁層の電気絶縁性の良否
を検査する装置であって、前記セラミック部品を液体中で超音波処理する超音波処
理手段を備えたことを特徴とするセラミック部品検査装
置。
【請求項４】前記超音波処理手段は、前記液体を溜めて
おくための処理槽と、前記セラミック部品の一部を前記
液体に浸漬した状態で支持する支持手段と、前記液体に
超音波振動を与える超音波発生源とを含むことを特徴と
する請求項３に記載のセラミック部品検査装置。