JP2002541452A - キッシングアンボンド欠陥検出方法および装置 - Google Patents
キッシングアンボンド欠陥検出方法および装置Info
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
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- G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
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Abstract
(57)【要約】
試料の表面下の欠陥、特に、キッシングアンボンド欠陥を検出するためのアクティブサーモグラフ方法であって、試料を加熱し、試料の表面に力を加えることで、欠陥の内壁を移動・分離させ、試料のサーモグラフ画像を経時的に得ることで、試料からの熱の流れをモニターし、熱的な不連続を検出する。キッシングアンボンド欠陥は通常、物理的に接触しているので、内壁間の熱伝導がよく、従来のアクティブサーモグラフ方法では検出することができなかった。試料の表面を変形させることによりキッシングアンボンド欠陥を拡張し、欠陥に十分な熱コントラストを生成し、熱サーモグラフ画像を顕在化させる。
Description
【０００１】
本発明は、試料の表面下の欠陥を検出する方法および装置に関し、特に、キッ
シングアンボンド欠陥(kissing unbond defect)を検出する方法および装置に関
する。
シングアンボンド欠陥(kissing unbond defect)を検出する方法および装置に関
する。
【０００２】
アクティブサーモグラフ方法（active thermographic methods）は、試料の表
面から見ても容易に確認できない欠陥である、分析試料の表面下の欠落を検出す
る方法として、しばしば用いられている。アクティブサーモグラフ方法は、非破
壊検査ができ、且つ、検査表面の面積が広い場合であっても短時間で表面下の欠
陥の検出ができるため好まれている。このような方法では、通常、試料の表面を
加熱し、試料から発せられる熱を赤外線カメラなどにより測定することでその温
度変化を画像表示する。テストされた試料の表面下の空隙は周囲の材料に比べ熱
伝導率がよく、欠陥と欠陥の周囲の領域との間の熱の流れが異なるために連続的
なサーモグラフ画像に熱的な不連続が高コントラストに現れる。
面から見ても容易に確認できない欠陥である、分析試料の表面下の欠落を検出す
る方法として、しばしば用いられている。アクティブサーモグラフ方法は、非破
壊検査ができ、且つ、検査表面の面積が広い場合であっても短時間で表面下の欠
陥の検出ができるため好まれている。このような方法では、通常、試料の表面を
加熱し、試料から発せられる熱を赤外線カメラなどにより測定することでその温
度変化を画像表示する。テストされた試料の表面下の空隙は周囲の材料に比べ熱
伝導率がよく、欠陥と欠陥の周囲の領域との間の熱の流れが異なるために連続的
なサーモグラフ画像に熱的な不連続が高コントラストに現れる。
【０００３】
しかしながら、欠陥の内壁を構成する面の一部が互いに機械的に接触している
場合には熱が伝導してしまうため、表面下の欠陥がサーモグラフ画像に現れない
場合がある。このような欠陥は、しばしば“キッシングアンボンド”欠陥と呼ば
れ、これを図１Ａに示す。図１Ａに示すように、欠陥１００は、上面１０６と下
面１０８とが互いに接触している。従来のアクティブサーモグラフ方法では、欠
陥による熱伝導の不連続よりも大きい、欠陥の内壁の機械的接触部分からの熱伝
導により、サーモグラフ画像上に熱コントラストが現れず、このような欠陥を検
出することができなかった。このような問題は、接合部が非結合（unbonded）、
部分結合または積層領域のような結合または積層構造でも、完全に結合されてい
るサーモグラフ画像が現れる。 したがって、アクティブサーモグラフ技術を介して非破壊で表面下のキッシン
グアンボンドを検出することができる装置および方法の確立が望まれている。
場合には熱が伝導してしまうため、表面下の欠陥がサーモグラフ画像に現れない
場合がある。このような欠陥は、しばしば“キッシングアンボンド”欠陥と呼ば
れ、これを図１Ａに示す。図１Ａに示すように、欠陥１００は、上面１０６と下
面１０８とが互いに接触している。従来のアクティブサーモグラフ方法では、欠
陥による熱伝導の不連続よりも大きい、欠陥の内壁の機械的接触部分からの熱伝
導により、サーモグラフ画像上に熱コントラストが現れず、このような欠陥を検
出することができなかった。このような問題は、接合部が非結合（unbonded）、
部分結合または積層領域のような結合または積層構造でも、完全に結合されてい
るサーモグラフ画像が現れる。 したがって、アクティブサーモグラフ技術を介して非破壊で表面下のキッシン
グアンボンドを検出することができる装置および方法の確立が望まれている。
【０００４】
このため、本発明は、加熱中あるいは加熱直後に欠陥を変形させた試料のキッ
シングアンボンドタイプの欠陥を検出する。欠陥を検出するために、試料の表面
の温度を経時的に測定する。より詳細には、本発明は赤外線カメラなどの画像生
成器の他に、 応力負荷および応力非負荷で試料表面上の圧力を変化させる手段を有する。この
圧力変化により、キッシングアンボンド欠陥の内壁が相互に変化し、欠陥の内壁
を分離、移動させることで、試料に熱的な不連続を生じさせ、欠陥の周囲の材料
の熱コントラストを顕在させる。圧力の変化は、真空作用により試料のキッシン
グアンボンド欠陥に対応する領域の試料表面に張力を加えたり、超音波、音波、
または機械的エネルギーなどの加えてもよい。欠陥の内壁の接触の程度により試
料からの熱の流れについて、連続的なサーモグラフ画像のサンプルが経時的に得
られ、従来の方法では検出できなかった欠陥を顕在化させることができる。
シングアンボンドタイプの欠陥を検出する。欠陥を検出するために、試料の表面
の温度を経時的に測定する。より詳細には、本発明は赤外線カメラなどの画像生
成器の他に、 応力負荷および応力非負荷で試料表面上の圧力を変化させる手段を有する。この
圧力変化により、キッシングアンボンド欠陥の内壁が相互に変化し、欠陥の内壁
を分離、移動させることで、試料に熱的な不連続を生じさせ、欠陥の周囲の材料
の熱コントラストを顕在させる。圧力の変化は、真空作用により試料のキッシン
グアンボンド欠陥に対応する領域の試料表面に張力を加えたり、超音波、音波、
または機械的エネルギーなどの加えてもよい。欠陥の内壁の接触の程度により試
料からの熱の流れについて、連続的なサーモグラフ画像のサンプルが経時的に得
られ、従来の方法では検出できなかった欠陥を顕在化させることができる。
【０００５】
図１Ａおよび１Ｂは、試験される試料１０４の表面１０２上に、張力を加える
前とその間のキッシングアンボンド欠陥(kissing unbond defect)１００を例示
する。上記で説明し、そして、図１Ａに示すように、キッシングアンボンド１０
０の内壁は、欠陥１００を介した部分的な熱の移動を許すことがあり、これによ
り、周囲の材料に対してわずかな熱コントラストを示すこととなり、そして、欠
陥１００を従来の方法によっては実質的に検出不可能とする。
前とその間のキッシングアンボンド欠陥(kissing unbond defect)１００を例示
する。上記で説明し、そして、図１Ａに示すように、キッシングアンボンド１０
０の内壁は、欠陥１００を介した部分的な熱の移動を許すことがあり、これによ
り、周囲の材料に対してわずかな熱コントラストを示すこととなり、そして、欠
陥１００を従来の方法によっては実質的に検出不可能とする。
【０００６】 図１Ｂは、張力が、欠陥１００の上方の試料表面１０２に直接加えられたとき
に、キッシングアンボンド欠陥１００に何が起こるか、を例示する。もし、張力
の加えられる領域に欠陥が存在しなければ、張力は、ほとんどまたは全く表面の
変位をもたらさない。しかし、もし、欠陥１００の上方の試料表面１０２に直接
加えられれば、図１Ｂに示すように、力は欠陥１００の内壁１０６、１０８が分
離し、また、さもなければ、接触の程度が変化するような著しい表面変位を形成
し、これにより、試料１０４中に、周囲の材料よりも異なる熱特性を有する空隙
または封止された真空領域を形成する。
に、キッシングアンボンド欠陥１００に何が起こるか、を例示する。もし、張力
の加えられる領域に欠陥が存在しなければ、張力は、ほとんどまたは全く表面の
変位をもたらさない。しかし、もし、欠陥１００の上方の試料表面１０２に直接
加えられれば、図１Ｂに示すように、力は欠陥１００の内壁１０６、１０８が分
離し、また、さもなければ、接触の程度が変化するような著しい表面変位を形成
し、これにより、試料１０４中に、周囲の材料よりも異なる熱特性を有する空隙
または封止された真空領域を形成する。
【０００７】 欠陥１００の存在を示す試料１０４中の熱コントラストを検出するため、本発
明の１つの実施の形態は、応力が加えられない試料の画像中の各画素の温度対時
間のトレースと、応力が加えられた試料の画像中の各画素の温度対時間のトレー
スと、を比較することを含む。２つのトレース中のいかなる違いも、試料１０４
を冷却するときの応力が加えられてた試料中の動的な熱の流れ特性における変化
を示し、表面下の欠陥の存在を示す。このような比較の例が図１Ｃに示され、こ
れは、力が加えられたときの、応力が加えられている試料の温度対時間のトレー
スにおける著しい変化を例示している。この例では、表面下の欠陥は、応力が加
えられていないサンプルよりも、試料１００を欠陥領域において経時的に著しく
速く冷却させる。もし、欠陥が存在しなかったならば、応力負荷および応力非負
荷の試料の両方に関するトレースは、同一であったであろう。
明の１つの実施の形態は、応力が加えられない試料の画像中の各画素の温度対時
間のトレースと、応力が加えられた試料の画像中の各画素の温度対時間のトレー
スと、を比較することを含む。２つのトレース中のいかなる違いも、試料１０４
を冷却するときの応力が加えられてた試料中の動的な熱の流れ特性における変化
を示し、表面下の欠陥の存在を示す。このような比較の例が図１Ｃに示され、こ
れは、力が加えられたときの、応力が加えられている試料の温度対時間のトレー
スにおける著しい変化を例示している。この例では、表面下の欠陥は、応力が加
えられていないサンプルよりも、試料１００を欠陥領域において経時的に著しく
速く冷却させる。もし、欠陥が存在しなかったならば、応力負荷および応力非負
荷の試料の両方に関するトレースは、同一であったであろう。
【０００８】 図２は、本発明の１つの実施の形態を例示する。図２に示す装置は、シールさ
れた囲い２００と、ヒータ、例えば、フラッシュランプ２０２と、赤外線カメラ
２０４と、を含む。囲いは、これが気圧の変化を一定にして測定可能なように保
持するよう、気密状態にシールされるべきである。図は、囲い２００が、カメラ
２０４のレンズ２０８のための、好適にはパッキングされた開口２０６を備えて
いるように示すが、囲い２００は、それを通してレンズ２０８および／またはフ
ラッシュランプ２０２が試料１０４上に投射することができる、窓を備えて構成
してもよい。ここで、正確なモニタに許されるレベルの赤外および可視波長の両
方を通す窓材料を見つけるのが難しいことがあるので、囲い２００内にフラッシ
ュランプ２０２を配置することが望ましい。可能な窓材料は、硫化亜鉛、セレン
化亜鉛、ゲルマニウム、シリコン、そして、カメラの波長域内で透明な他のいか
なる材料をも含む。選ばれる特定の材料は、赤外線カメラ２０４の波長と、試料
を加熱するのに用いられるヒータの種類と、による。つまり、窓材料は、カメラ
の波長域内で透明であり、真空圧力に耐えうる十分な剛性を備え、加熱サイクル
に耐える能力を有し、長期に退色に耐えるいかなる材料であってもよい。
れた囲い２００と、ヒータ、例えば、フラッシュランプ２０２と、赤外線カメラ
２０４と、を含む。囲いは、これが気圧の変化を一定にして測定可能なように保
持するよう、気密状態にシールされるべきである。図は、囲い２００が、カメラ
２０４のレンズ２０８のための、好適にはパッキングされた開口２０６を備えて
いるように示すが、囲い２００は、それを通してレンズ２０８および／またはフ
ラッシュランプ２０２が試料１０４上に投射することができる、窓を備えて構成
してもよい。ここで、正確なモニタに許されるレベルの赤外および可視波長の両
方を通す窓材料を見つけるのが難しいことがあるので、囲い２００内にフラッシ
ュランプ２０２を配置することが望ましい。可能な窓材料は、硫化亜鉛、セレン
化亜鉛、ゲルマニウム、シリコン、そして、カメラの波長域内で透明な他のいか
なる材料をも含む。選ばれる特定の材料は、赤外線カメラ２０４の波長と、試料
を加熱するのに用いられるヒータの種類と、による。つまり、窓材料は、カメラ
の波長域内で透明であり、真空圧力に耐えうる十分な剛性を備え、加熱サイクル
に耐える能力を有し、長期に退色に耐えるいかなる材料であってもよい。
【０００９】 シールされた囲い２００は、好適には、可撓性材料、例えば、ゴムまたはエラ
ストマーポリマーからなり、試料１０４の表面１０２上の真空シールを形成する
ための、スカート２１０を備える。スカート２１０は、囲い２００の内部に通じ
る穴２１１を含んでいてもよい。シールされた囲い２００に取り付けられたポン
プ取り付け具２１２は、囲い２００の内側の気圧を増減するためのポンプ（図示
しない）に接続されている。
ストマーポリマーからなり、試料１０４の表面１０２上の真空シールを形成する
ための、スカート２１０を備える。スカート２１０は、囲い２００の内部に通じ
る穴２１１を含んでいてもよい。シールされた囲い２００に取り付けられたポン
プ取り付け具２１２は、囲い２００の内側の気圧を増減するためのポンプ（図示
しない）に接続されている。
【００１０】 囲い２００の気密性を維持するため、すべての開口、例えば、赤外線カメラの
レンズ２０８のための開口は、シールされ、または、パッキングが取り付けられ
るべきである。ポンプは、囲い２００に気体を送り込み、または、囲い２００か
ら気体を引くことにより、囲い２００の内側の気圧を変化させることができ、こ
れにより、試料１０４の表面１０２は歪められ、そして、キッシングアンボンド
欠陥１００の内壁を変位させる。キッシングアンボンド欠陥を検出するため、フ
ラッシュランプ２０２は、試料１０４の表面１０２を加熱し、ポンプは、囲い２
００の内側の圧力を変化させ、もし、１つが囲い２００の位置に存在すれば、キ
ッシングアンボンド欠陥１００の内壁１０６、１０８の間の接触の程度を変化さ
せる。
レンズ２０８のための開口は、シールされ、または、パッキングが取り付けられ
るべきである。ポンプは、囲い２００に気体を送り込み、または、囲い２００か
ら気体を引くことにより、囲い２００の内側の気圧を変化させることができ、こ
れにより、試料１０４の表面１０２は歪められ、そして、キッシングアンボンド
欠陥１００の内壁を変位させる。キッシングアンボンド欠陥を検出するため、フ
ラッシュランプ２０２は、試料１０４の表面１０２を加熱し、ポンプは、囲い２
００の内側の圧力を変化させ、もし、１つが囲い２００の位置に存在すれば、キ
ッシングアンボンド欠陥１００の内壁１０６、１０８の間の接触の程度を変化さ
せる。
【００１１】 赤外線カメラ２０４は、非加圧および／または加圧画像の経時的な、一連のサ
ーモグラフ画像を生成し、試料１０４が冷却するときの試料を流れる熱エネルギ
ーの流れについての情報を捉える。図１Ａおよび１Ｂに関して上記で説明したよ
うに、真空状態は、欠陥１００の上方の表面１０２を、欠陥１００の周囲の材料
の表面１０２よりも大きく歪めるため、キッシングアンボンド欠陥は、囲い２０
０が非加圧であると拡大する傾向にあり、これにより、熱的な不連続性が作り出
される。カメラ２０４により生成されたサーモグラフ画像のシリーズは、必要で
あれば、さらなる分析のため、ディスプレイモニタまたはコンピュータ（図示せ
ず）に送られる。真空圧力の使用は、表面１０２を歪めるために好適な方法であ
ると思われるが、表面１０２を歪めるための他の技術、例えば、試料に物理的な
負荷を（張力、圧縮力、剪断力等を介して）与える、または、試料を（例えば、
超音波手段を介して）振動させるといった方法も考えられる、ことに留意するこ
とは重要である。
ーモグラフ画像を生成し、試料１０４が冷却するときの試料を流れる熱エネルギ
ーの流れについての情報を捉える。図１Ａおよび１Ｂに関して上記で説明したよ
うに、真空状態は、欠陥１００の上方の表面１０２を、欠陥１００の周囲の材料
の表面１０２よりも大きく歪めるため、キッシングアンボンド欠陥は、囲い２０
０が非加圧であると拡大する傾向にあり、これにより、熱的な不連続性が作り出
される。カメラ２０４により生成されたサーモグラフ画像のシリーズは、必要で
あれば、さらなる分析のため、ディスプレイモニタまたはコンピュータ（図示せ
ず）に送られる。真空圧力の使用は、表面１０２を歪めるために好適な方法であ
ると思われるが、表面１０２を歪めるための他の技術、例えば、試料に物理的な
負荷を（張力、圧縮力、剪断力等を介して）与える、または、試料を（例えば、
超音波手段を介して）振動させるといった方法も考えられる、ことに留意するこ
とは重要である。
【００１２】 図３は、囲い２００の内側に赤外線を透過する窓３００を含み、囲い２００を
第１の部分３０２と第２の部分３０４とに分ける、上記で説明した装置の変形を
例示する。窓３００は、第２の部分３０４がその気圧の変化を維持できるよう、
第１および第２の部分３０２、３０４の間に気密な分離を形成する必要がある。
第１の実施の形態におけるように、カメラ２０４およびフラッシュランプ２０２
は、囲い２００の外側に配置されているか、または代わりに、カメラレンズ２０
８および／またはフラッシュランプ２０２は、図３に例示するように、囲い２０
０の第１の部分３０２の内側に配置されてもよい。ポンプ（図示せず）は、第１
の部分３０２内の気圧を変化させることなく、ポンプ取り付け具２１２を介して
第２の部分３０４だけに空気を注入し、および／または、第２の部分３０４だけ
から空気を引くように配置されている。第２の部分３０４を減圧することにより
、試料表面は引っ張られ、表面の下方のいかなるキッシングアンボンド欠陥１０
０の内壁も変位され、これにより、赤外線カメラ２０４によって検出可能な熱コ
ントラストがもたらされる。本実施の形態では、ポンプは、囲い２００の全体か
らというより、第２の部分３０４に、および、第２の部分３０４からのみ空気を
注入し、かつ。除去する必要があり、第２の部分３０４の容積の低減により、圧
力の変化はより速く、かつ、より小さいポンプで行われることが可能である。
第１の部分３０２と第２の部分３０４とに分ける、上記で説明した装置の変形を
例示する。窓３００は、第２の部分３０４がその気圧の変化を維持できるよう、
第１および第２の部分３０２、３０４の間に気密な分離を形成する必要がある。
第１の実施の形態におけるように、カメラ２０４およびフラッシュランプ２０２
は、囲い２００の外側に配置されているか、または代わりに、カメラレンズ２０
８および／またはフラッシュランプ２０２は、図３に例示するように、囲い２０
０の第１の部分３０２の内側に配置されてもよい。ポンプ（図示せず）は、第１
の部分３０２内の気圧を変化させることなく、ポンプ取り付け具２１２を介して
第２の部分３０４だけに空気を注入し、および／または、第２の部分３０４だけ
から空気を引くように配置されている。第２の部分３０４を減圧することにより
、試料表面は引っ張られ、表面の下方のいかなるキッシングアンボンド欠陥１０
０の内壁も変位され、これにより、赤外線カメラ２０４によって検出可能な熱コ
ントラストがもたらされる。本実施の形態では、ポンプは、囲い２００の全体か
らというより、第２の部分３０４に、および、第２の部分３０４からのみ空気を
注入し、かつ。除去する必要があり、第２の部分３０４の容積の低減により、圧
力の変化はより速く、かつ、より小さいポンプで行われることが可能である。
【００１３】 図２および３に示す装置は、囲い２００を試料１０４の全体の表面領域を覆う
のに数回動かせばよいので、より小さい試料１０４を評価するのに特に適当であ
る。しかし、より大きい表面領域を有する試料に対しては、赤外線カメラ２０４
が新しい位置でサーモグラフ画像のシリーズを生成するときに、囲い２００は新
しい位置それぞれで再び配置され、かつ、再びポンプ駆動されなければならない
ので、試料１０４の小部分を個別に試験することは時間の無駄となりうる。図４
は、本発明の別の実施の形態を例示し、これでは、試料１０４全体を包囲する空
気の圧力は、個々の小部分におけるよりも、すぐに変化させられ得る。この実施
の形態は、試料１０４を囲うのに十分な大きさの、シールされたチャンバ４００
を含む。もし、カメラ２０４およびヒータ、例えば、フラッシュランプ２０２が
、両方ともチャンバ４００の内側に位置するならば、電源コードおよびコネクタ
は、チャンバ４００の気密性を損なうことなく、パッキング部分（図示せず）か
らチャンバ４００の外側に通すことができる。また、図４に示すように、チャン
バは、透明な窓４０２を備え、カメラ２０４またはフラッシュランプ２０２のい
ずれか、または両方が、チャンバ４００の外側に配置されてもよい。上記で説明
したように、窓４０２の材料は、カメラの波長および使用するヒータの種類に基
づいて選択される。本実施の形態では、ポンプ（図示せず）は、ポンプ取り付け
具２１２を介して、チャンバ４００の全体を加圧し、および／又は、非加圧とし
、これにより、実質的に同時に試料１０４内のすべてのキッシングアンボンド欠
陥を閉じ、および／又は、開く。前述の実施の形態のように、フラッシュランプ
２０２は、圧力変化前または変化中の試料の表面を加熱し、カメラ２０４は、ア
クティブサーモグラフ画像を生成し、試料１０４を通って流れる熱の流れをモニ
タする。試料１０４および／またはカメラ２０４は、試料１０４の全表面のサー
モグラフ画像のシリーズを得るために、再配置してもよい。
のに数回動かせばよいので、より小さい試料１０４を評価するのに特に適当であ
る。しかし、より大きい表面領域を有する試料に対しては、赤外線カメラ２０４
が新しい位置でサーモグラフ画像のシリーズを生成するときに、囲い２００は新
しい位置それぞれで再び配置され、かつ、再びポンプ駆動されなければならない
ので、試料１０４の小部分を個別に試験することは時間の無駄となりうる。図４
は、本発明の別の実施の形態を例示し、これでは、試料１０４全体を包囲する空
気の圧力は、個々の小部分におけるよりも、すぐに変化させられ得る。この実施
の形態は、試料１０４を囲うのに十分な大きさの、シールされたチャンバ４００
を含む。もし、カメラ２０４およびヒータ、例えば、フラッシュランプ２０２が
、両方ともチャンバ４００の内側に位置するならば、電源コードおよびコネクタ
は、チャンバ４００の気密性を損なうことなく、パッキング部分（図示せず）か
らチャンバ４００の外側に通すことができる。また、図４に示すように、チャン
バは、透明な窓４０２を備え、カメラ２０４またはフラッシュランプ２０２のい
ずれか、または両方が、チャンバ４００の外側に配置されてもよい。上記で説明
したように、窓４０２の材料は、カメラの波長および使用するヒータの種類に基
づいて選択される。本実施の形態では、ポンプ（図示せず）は、ポンプ取り付け
具２１２を介して、チャンバ４００の全体を加圧し、および／又は、非加圧とし
、これにより、実質的に同時に試料１０４内のすべてのキッシングアンボンド欠
陥を閉じ、および／又は、開く。前述の実施の形態のように、フラッシュランプ
２０２は、圧力変化前または変化中の試料の表面を加熱し、カメラ２０４は、ア
クティブサーモグラフ画像を生成し、試料１０４を通って流れる熱の流れをモニ
タする。試料１０４および／またはカメラ２０４は、試料１０４の全表面のサー
モグラフ画像のシリーズを得るために、再配置してもよい。
【００１４】 また、本発明の他の実施の形態を図５Ａおよび５Ｂに示す。この実施の形態で
は、熱は、好適には、試料表面１０２に熱を連続的に照射する、少なくとも１つ
の低電力ランプ６０２によって与えられる。結果として、試料１０４が応力を与
えられていない状態にあると、試料１０４の表面温度は、安定した状態、または
、ゆっくりと単調に上昇する。試料１０４が安定状態の温度に達すると、ランプ
６０２からの熱エネルギーは、エネルギーが吸収されるのと同じ速度で、試料１
０４を通って散逸する。さらに、十分に厚い試料１０４に関しては、試料１０４
は、一般に、加熱表面から試料１０４のより温度の低い裏の部分へのスムーズな
熱の伝導により冷却される。試料１０４に外部の力を加えることは、キッシング
アンボンド欠陥１００の周辺のこの平衡を乱し、これにより、サーモグラフとし
て検出可能な、欠陥１００に関する十分な熱コントラストを生成する。図５Ａに
示すように、非結合領域に応力を加えることは、試料表面１０２に連結した付属
部材６０４を介して超音波、音波、または、機械的エネルギーによって行うこと
ができる。さらに、図６Ｂよりわかるように、個別の、システム化された方法で
経時的に外部の力を加えることにより、試料１０４を通る熱エネルギーの流れを
阻害する表面下のポケットを外力が形成するときに、試料１０４の温度対時間の
トレースにおける、著しい不連続が生み出される。図５Ａおよび５Ｂに例示する
実施の形態は、塗布された金属製の試料の調査に特に適しており、金属製の試料
は、塗布物よりも良い熱伝導体である傾向がある。いかなる塗布物と基体との間
の薄片化または弱い結合領域も、キッシングアンボンド欠陥として機能する傾向
があり、外力により応力を加えることにより、これらを赤外線カメラ２０４によ
り検出可能とすることができる。
は、熱は、好適には、試料表面１０２に熱を連続的に照射する、少なくとも１つ
の低電力ランプ６０２によって与えられる。結果として、試料１０４が応力を与
えられていない状態にあると、試料１０４の表面温度は、安定した状態、または
、ゆっくりと単調に上昇する。試料１０４が安定状態の温度に達すると、ランプ
６０２からの熱エネルギーは、エネルギーが吸収されるのと同じ速度で、試料１
０４を通って散逸する。さらに、十分に厚い試料１０４に関しては、試料１０４
は、一般に、加熱表面から試料１０４のより温度の低い裏の部分へのスムーズな
熱の伝導により冷却される。試料１０４に外部の力を加えることは、キッシング
アンボンド欠陥１００の周辺のこの平衡を乱し、これにより、サーモグラフとし
て検出可能な、欠陥１００に関する十分な熱コントラストを生成する。図５Ａに
示すように、非結合領域に応力を加えることは、試料表面１０２に連結した付属
部材６０４を介して超音波、音波、または、機械的エネルギーによって行うこと
ができる。さらに、図６Ｂよりわかるように、個別の、システム化された方法で
経時的に外部の力を加えることにより、試料１０４を通る熱エネルギーの流れを
阻害する表面下のポケットを外力が形成するときに、試料１０４の温度対時間の
トレースにおける、著しい不連続が生み出される。図５Ａおよび５Ｂに例示する
実施の形態は、塗布された金属製の試料の調査に特に適しており、金属製の試料
は、塗布物よりも良い熱伝導体である傾向がある。いかなる塗布物と基体との間
の薄片化または弱い結合領域も、キッシングアンボンド欠陥として機能する傾向
があり、外力により応力を加えることにより、これらを赤外線カメラ２０４によ
り検出可能とすることができる。
【００１５】 ここで、上記で開示したすべての実施の形態について、本発明の範囲を逸脱す
ることのない、試料１０４を加熱し、試料１０４の上および周辺の圧力を変化さ
せ、サーモグラフ画像のシリーズを生成するための多くの方法およびシーケンス
が存在する。例えば、ポンプは、加熱前または加熱中、囲い２００またはチャン
バ４００内に真空を生成し、すべてのキッシングアンボンド欠陥１００を変位さ
せ、一方、カメラ２０４は試料１０４が加熱、冷却されるときのサーモグラフ画
像の連続を生成する。また、囲い２００またはチャンバ４００の内側の圧力を変
化させるか、または、力の付与を開始および停止することより、キッシングアン
ボンド欠陥１００には、応力の負荷と、非負荷とを交互に行うことができ、応力
が負荷された試料および加えられない試料の能動的なサーモグラフ画像が比較さ
れうる。それゆえ、本発明は、単に欠陥１００の上方の表面１０２をずらして欠
陥１００と周囲の材料との間の熱コントラストを増大させる従来のアクティブサ
ーモグラフ方法では通常検出できない、キッシングアンボンド欠陥１００を有効
に検出することができる。さらに、熱の供給量もまた可変であり、パルス状、階
段状、変調または連続的に加えられる形で送られうる。加熱、応力の負荷、そし
て、画像生成工程が行われる特定のシーケンスは、応力がキッシングアンボンド
欠陥の少なくとも１次元を変化させ、アクティブサーモグラフ方法により可視と
なる限りであれば、本発明では問題ではない。
ることのない、試料１０４を加熱し、試料１０４の上および周辺の圧力を変化さ
せ、サーモグラフ画像のシリーズを生成するための多くの方法およびシーケンス
が存在する。例えば、ポンプは、加熱前または加熱中、囲い２００またはチャン
バ４００内に真空を生成し、すべてのキッシングアンボンド欠陥１００を変位さ
せ、一方、カメラ２０４は試料１０４が加熱、冷却されるときのサーモグラフ画
像の連続を生成する。また、囲い２００またはチャンバ４００の内側の圧力を変
化させるか、または、力の付与を開始および停止することより、キッシングアン
ボンド欠陥１００には、応力の負荷と、非負荷とを交互に行うことができ、応力
が負荷された試料および加えられない試料の能動的なサーモグラフ画像が比較さ
れうる。それゆえ、本発明は、単に欠陥１００の上方の表面１０２をずらして欠
陥１００と周囲の材料との間の熱コントラストを増大させる従来のアクティブサ
ーモグラフ方法では通常検出できない、キッシングアンボンド欠陥１００を有効
に検出することができる。さらに、熱の供給量もまた可変であり、パルス状、階
段状、変調または連続的に加えられる形で送られうる。加熱、応力の負荷、そし
て、画像生成工程が行われる特定のシーケンスは、応力がキッシングアンボンド
欠陥の少なくとも１次元を変化させ、アクティブサーモグラフ方法により可視と
なる限りであれば、本発明では問題ではない。
【００１６】 応力が負荷された画像と、応力が負荷されていない画像と、を評価する方法は
、種々の方法から選択することができる。応力負荷の画像と応力非負荷の画像の
合計の間の差を計算／検討することは、２つの画像を比較する１つの方法である
。また、応力負荷および応力非負荷の画像のヒストグラムは、例えば、共に係属
中の特許出願番号第08/608,901号、タイトル「非破壊評価のためのサーモグラフ
データの解釈方法」（本明細書に参照として含まれる）に記載されている方法に
従うように、比較することができる。他の方法には、数学的な相関関数を適用し
て２つの画像の組を相関させ、応力負荷および応力非負荷の画像の間の比率を表
示する画像を検討し、付加的な計算を行うことなく応力負荷および応力非負荷の
画像を視覚的に比較する、ことが含まれる。
、種々の方法から選択することができる。応力負荷の画像と応力非負荷の画像の
合計の間の差を計算／検討することは、２つの画像を比較する１つの方法である
。また、応力負荷および応力非負荷の画像のヒストグラムは、例えば、共に係属
中の特許出願番号第08/608,901号、タイトル「非破壊評価のためのサーモグラフ
データの解釈方法」（本明細書に参照として含まれる）に記載されている方法に
従うように、比較することができる。他の方法には、数学的な相関関数を適用し
て２つの画像の組を相関させ、応力負荷および応力非負荷の画像の間の比率を表
示する画像を検討し、付加的な計算を行うことなく応力負荷および応力非負荷の
画像を視覚的に比較する、ことが含まれる。
【００１７】 試料への応力の付与と除去は、一回の加熱サイクル中に数回繰り返されること
ができる。また、個々の加熱サイクルは、応力負荷および応力非負荷の画像を生
成するときに行われうる。ここで、試料に応力を負荷／非負荷し、試料を通る熱
の流れをモニタするために用いられる特定の方法および装置にかかわらず、従来
のアクティブサーモグラフ方法により検出可能な他の欠陥は、応力負荷および応
力非負荷の画像においてはっきりと現れ、このため、２つの画像が比較されたと
きに互いにうち消されてしまうので、方法および装置はキッシングアンボンド欠
陥のみを明らかにする。
ができる。また、個々の加熱サイクルは、応力負荷および応力非負荷の画像を生
成するときに行われうる。ここで、試料に応力を負荷／非負荷し、試料を通る熱
の流れをモニタするために用いられる特定の方法および装置にかかわらず、従来
のアクティブサーモグラフ方法により検出可能な他の欠陥は、応力負荷および応
力非負荷の画像においてはっきりと現れ、このため、２つの画像が比較されたと
きに互いにうち消されてしまうので、方法および装置はキッシングアンボンド欠
陥のみを明らかにする。
【００１８】 本明細書に記載されている本発明の実施の形態の種々の変形は、本発明の実施
に用いることができることは理解されるべきである。以下に続くクレームは、本
発明の範囲を定義し、これらのクレームの範囲にある方法および装置ならびにこ
れらの等価物は、これに包含される。
に用いることができることは理解されるべきである。以下に続くクレームは、本
発明の範囲を定義し、これらのクレームの範囲にある方法および装置ならびにこ
れらの等価物は、これに包含される。
【図１】 図１Ａ、１Ｂ、１Ｃは、キッシングアンボンド欠陥と、欠陥の上方の試料表面
に張力が加えられる前と加えられている間との温度対時間のトレースを示すもの
である。
に張力が加えられる前と加えられている間との温度対時間のトレースを示すもの
である。
【図２】 図２は、本発明の第１の実施の形態にかかるキッシングアンボンド欠陥検出装
置を示すものである。
置を示すものである。
【図３】 図３は、本発明の第２の実施の形態にかかるキッシングアンボンド欠陥検出装
置を示すものである。
置を示すものである。
【図４】 図４は、本発明の第３の実施の形態にかかるキッシングアンボンド欠陥検出装
置を示すものである。
置を示すものである。
【図５】 図５Ａ、５Ｂは、本発明の第４の実施の形態にかかるキッシングアンボンド欠
陥検出装置を示すものである。
陥検出装置を示すものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＪＰ
Claims (28)
- 【請求項１】 試料に熱を伝える工程と、 前記試料の表面に力を加える工程と、 表面下の欠陥の存在を検知するために赤外線の画像を生成する工程と、を備え
、 前記試料の表面に力を加えることで前記表面下の欠陥の近傍での熱的な不連続
性を増大させる、ことを特徴とする試料の非破壊検査方法。 - 【請求項２】 請求項１において、前記力を加える工程は、前記試料の周囲の気圧を低減し、
前記表面下の欠陥の少なくとも一つの寸法を変えることを含む、ことを特徴とす
る試料の非破壊検査方法。 - 【請求項３】 請求項１において、前記力を加える工程は、超音波、音波、又は機械的なエネ
ルギーを用いて試料に外乱を与えることを含む、ことを特徴とする試料の非破壊
検査方法。 - 【請求項４】 請求項１において、前記力を加える工程は、前記試料をチャンバ内に配置し、
該チャンバを真空にして前記表面下の欠陥の少なくとも一つの寸法を変えること
を含む、ことを特徴とする試料の非破壊検査方法。 - 【請求項５】 請求項１において、前記力を加える工程は、前記試料の表面上にシールされた
囲いを配置し、前記シールされた囲い内を真空にして前記表面下の欠陥の少なく
とも一つの寸法を変えることを含む、ことを特徴とする試料の非破壊検査方法。 - 【請求項６】 請求項５において、前記シールされた囲いは二つの区域に分割されており、前
記真空にする工程は、前記二つの区域のうち一つの区域内を真空にする、ことを
特徴とする試料の非破壊検査方法。 - 【請求項７】 請求項１において、前記力を加える工程は、前記試料の表面上の圧力を増加ま
たは減少させることを含み、前記画像を生成する工程は、増加された圧力におい
て第１のサーモグラフ画像を生成し、減少された圧力において第２のサーモグラ
フ画像を生成することを含み、前記表面下の欠陥を検知するために前記第１及び
第２のサーモグラフ画像を比較する工程をさらに備える、ことを特徴とする試料
の非破壊検査方法。 - 【請求項８】 請求項７において、前記画像を生成する工程は、複数の第１のサーモグラフ画
像と複数の第２のサーモグラフ画像とを経時的に生成し、前記画像を比較する工
程は、前記第１のサーモグラフ画像の総和と前記第２のサーモグラフ画像の総和
との差異を計算することを含む、ことを特徴とする試料の非破壊検査方法。 - 【請求項９】 請求項７において、前記画像を生成する工程は、複数の第１のサーモグラフ画
像と複数の第２のサーモグラフ画像とを経時的に生成し、前記画像を比較する工
程は、前記複数の第１及び第２のサーモグラフ画像に対応するヒストグラムを生
成し、前記複数の第１のサーモグラフ画像のヒストグラムと前記複数の第２のサ
ーモグラフ画像のヒストグラムとを比較することとを含む、ことを特徴とする試
料の非破壊検査方法。 - 【請求項１０】 請求項７において、前記画像を生成する工程は、複数の第１のサーモグラフ画
像と複数の第２のサーモグラフ画像とを経時的に生成し、前記画像を比較する工
程は、前記複数の第１のサーモグラフ画像と前記複数の第２のサーモグラフ画像
との数学的な相関をとることを含む、ことを特徴とする試料の非破壊検査方法。 - 【請求項１１】 請求項７において、前記画像を生成する工程は、複数の第１のサーモグラフ画
像と複数の第２のサーモグラフ画像とを経時的に生成し、前記画像を比較する工
程は、前記複数の第1のサーモグラフ画像と前記複数の第２のサーモグラフ画像
との比率を示した画像を検討することを含む、ことを特徴とする試料の非破壊検
査方法。 - 【請求項１２】 請求項７において、前記画像を生成する工程は、複数の第１のサーモグラフ画
像と複数の第２のサーモグラフ画像とを経時的に生成し、前記画像を比較する工
程は、前記複数の第１のサーモグラフ画像と前記複数の第２のサーモグラフ画像
とを視覚的に比べることを含む、ことを特徴とする試料の非破壊検査方法。 - 【請求項１３】 請求項７において、前記力を加える工程は、前記画像を生成する工程の前に前
記チャンバ内に前記試料を配置することを含む、ことを特徴とする試料の非破壊
検査方法。 - 【請求項１４】 請求項７において、前記力を加える工程は、前記画像を生成する工程の前に前
記試料の表面上に前記シールされた囲いを配置することを含む、ことを特徴とす
る試料の非破壊検査方法。 - 【請求項１５】 試料に熱を伝える工程と、 前記試料の表面上にシールされた囲いを配置する工程と、 前記シールされた囲い内の気圧を低減し、前記試料の表面の少なくとも一部を
真空にする工程と、 表面下の欠陥の存在を検知するために赤外線の画像を生成する工程と、を備え
、 前記真空にする工程による真空で前記表面下の欠陥の少なくとも一つの寸法が
増大し、熱的に不連続な部分が形成されることを特徴とする試料の非破壊検査方
法。 - 【請求項１６】 請求項１５において、前記シールされた囲いは二つの区域に分かれており、前
記真空にする工程では、前記二つの区域のうち一つの区域内を真空にすることを
特徴とする試料の非破壊検査方法。 - 【請求項１７】 請求項１５において、前記真空にする工程は、前記シールされた囲い内の気圧
を増加させる工程をさらに含み、前記画像を生成する工程は、増加された圧力に
おいて第１のアクティブサーモグラフ画像を生成し、低減された圧力において第
２のアクティブサーモグラフ画像を生成することを含み、前記第１及び第２のア
クティブサーモグラフ画像を比較して表面下の欠陥を検知する工程をさらに備え
る、ことを特徴とする試料の非破壊検査方法。 - 【請求項１８】 サーモグラフ画像を生成する感熱画像生成器と、 試料の温度を上昇させるヒータと、 前記試料の表面に力を加える手段と、を備え、 前記力を加える手段は、前記試料の表面下の欠陥の少なくとも一つの寸法を変
え、熱的な不連続性を生じさせる、ことを特徴とする試料の非破壊検査装置。 - 【請求項１９】 請求項１８において、前記ヒータは、前記試料の表面に熱を伝える少なくとも
一つのフラッシュランプを有することを特徴とする試料の非破壊検査装置。 - 【請求項２０】 請求項１８において、前記変形手段は、前記試料の表面に配置されたシールさ
れた囲いと、前記シールされた囲いの内部を真空にする真空ポンプとを含む、こ
とを特徴とする試料の非破壊検査装置。 - 【請求項２１】 請求項２０において、前記シールされた囲いは二つの区域に分かれており、前
記シールされた囲いの前記二つの区域の一つの区域の内部が前記真空ポンプによ
り真空にされる、ことを特徴とする試料の非破壊検査装置。 - 【請求項２２】 請求項２０において、前記ヒータは、前記シールされた囲いの内部に配置され
た前記試料の表面に光を照射するフラッシュランプである、ことを特徴とする試
料の非破壊検査装置。 - 【請求項２３】 請求項１８において、前記変形手段は、前記試料を保持するチャンバと、前記
チャンバの内部を真空にする真空ポンプとを含む、ことを特徴とする試料の非破
壊検査装置。 - 【請求項２４】 請求項２３において、前記チャンバは窓を有しており、前記ヒータは前記チャ
ンバの外部に設けられ、前記窓から光を照射して前記試料を加熱するフラッシュ
ランプであり、前記画像生成器の少なくとも一部は前記チャンバの外部に設けら
れている、ことを特徴とする試料の非破壊検査装置。 - 【請求項２５】 請求項２３において、前記チャンバは窓を有しており、前記ヒータは前記チャ
ンバの内部に設けられた、前記試料に光を照射して前記試料を加熱するフラッシ
ュランプであり、前記画像生成器の少なくとも一部は前記チャンバの外部に設け
られている、ことを特徴とする試料の非破壊検査装置。 - 【請求項２６】 請求項２３において、少なくとも前記ヒータと前記画像生成器のいずれか一つ
が前記チャンバの内部に設けられている、ことを特徴とする試料の非破壊検査装
置。 - 【請求項２７】 請求項１８において、前記ヒータは連続的に試料を加熱するランプであり、前
記力を加える手段は、前記試料の表面に連結されて力を加えるアタッチメントを
有する、ことを特徴とする試料の非破壊検査装置。 - 【請求項２８】 請求項２７において、前記アタッチメントは超音波、音波、又は機械的なエネ
ルギーを用いて力を加える、ことを特徴とする試料の非破壊検査装置。
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US12803199P | 1999-04-06 | 1999-04-06 | |
| US09/453,319 | 1999-12-02 | ||
| US60/128,031 | 1999-12-02 | ||
| US09/453,319 US7083327B1 (en) | 1999-04-06 | 1999-12-02 | Method and apparatus for detecting kissing unbond defects |
| PCT/US2000/009175 WO2000060337A1 (en) | 1999-04-06 | 2000-04-06 | Method and apparatus for detecting kissing unbond defects |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002541452A true JP2002541452A (ja) | 2002-12-03 |
Family
ID=26826204
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000609779A Pending JP2002541452A (ja) | 1999-04-06 | 2000-04-06 | キッシングアンボンド欠陥検出方法および装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7083327B1 (ja) |
| EP (1) | EP1175612A4 (ja) |
| JP (1) | JP2002541452A (ja) |
| WO (1) | WO2000060337A1 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
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| US7591583B2 (en) * | 2005-05-18 | 2009-09-22 | Federal-Mogul World Wide, Inc. | Transient defect detection algorithm |
| US8220991B2 (en) * | 2006-05-12 | 2012-07-17 | The Boeing Company | Electromagnetically heating a conductive medium in a composite aircraft component |
| DE102006061794B3 (de) * | 2006-12-21 | 2008-04-30 | Thermosensorik Gmbh | Verfahren zur automatischen Prüfung einer Schweißverbindung |
| US20090011803A1 (en) * | 2007-07-03 | 2009-01-08 | Douglas Weber | Method and Systems for Qualifying Glass Windows Using a Thermal Shock |
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