JP2006010468A - 密封封止検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】真空気密、大気圧気密、加圧気密の何れの間隙部でも、又、被検査物の大小、熱に対する耐久性の有無に関係なく適用することができ、更に秒単位の短時間で測定でき、生産ラインにも簡単に組み込むことができる密封封止検査方法を提供すること。
【解決手段】ペアガラス、真空コップ、積層型回折光学素子等の複層体や、ヒートシールによる密封包装された真空パックの密封封止検査を、被検査物表面の干渉縞を捉え、更に加圧又は減圧させることによる干渉縞の変化を観察することにより検査する。
【選択図】図１

Description

本発明は、真空複層ガラス及びそれに類する高い断熱性を有するガス入り複層ガラス、魔法瓶や真空コップ等の金属製真空断熱容器の真空断熱構造体の保温力や断熱性能、ヒートシールにより密封包装された真空パック、積層型回折光学素子等に用いる密封封止材の、透湿性能や封止の破れの検査方法に関するものである。

従来から、魔法瓶や各種保温容器等の真空断熱容器の断熱性能は、断熱容器内に加熱蒸気や空気を入れて、内部の温度降下を熱電対等の測温センサーで測定する方法、同様に断熱容器内に加熱蒸気や空気を入れて外壁の温度上昇を熱電対や赤外線センサーで測定する方法、外筒を加熱して内筒の温度上昇を各種センサーで測定する方法、断熱容器内に液体窒素を入れて、蒸発量を測定する方法、所定温度の湯を入れて、温度降下を測定する方法等により検査されている。

しかし、このような保温力の測定方法として、熱湯、加熱蒸気・空気、液体窒素等の準備が必要であり、測定に長時間を要するので、これに代わる種々の方法が提案されている。

例えば、特許文献１には、内部にサーミスタを挿入して密封した真空断熱びん体を加熱炉内に入れて加熱し、びん体の内部の温度変化をサーミスタによって検知することによって、びん体の保温効率を測定する方法が開示されている。

又、特許文献２には、断熱空間を形成する内筒又は外筒の何れか一方の底部に、所定の真空度に達したときに他方に当接するスペーサーを設けるとともに、内筒又は外筒の何れか一方のスペーサー対応部分に超音波発信器を、他方のスペーサー対応部分に超音波受信器を設けて、超音波発信器から発信された超音波が超音波受信器に受信されるまでの時間によって、目的の真空度に達したことを判定する方法が開示されている。

以上のような、主に断熱性能と遮音性能の向上を目的に、その間隙部を減圧した複層体は、これら性能は間隙部の真空度に依存するため、高い真空度が実現されていなければその機能を果たせない。

一方、ガラス基板上に、所謂レプリカ成形法で微細形状が転写成形された回折光学素子を、少なくとも２枚樹脂層が相対するように空気間隔を持たせ貼り合わせた積層型回折光学素子等の場合には、内部の樹脂層への水分の透湿により、樹脂層の膨張・変形が起き、これを抑えるために、外周部を封止材料を持って密封している。通常密封封止材の透湿性能の評価は、ＪＩＳＺ０２０８の所謂カップ法により、複層体内に充填した吸湿材の重量変化を測定したり、浸透性に優れた液剤内に浸漬させ、浸漬痕を観察することにより行う。但し、これらの方法は、破壊検査でもあるため、生産ラインに簡単に組み込むことは困難である。

特公昭４２−１９８７１号公報 特開平５−３３２８７０号公報

上記従来例の方法では、何れも高温の蒸気や空気、湯或は液体窒素を必要とするため、これらを準備するための費用が必要であり、又、測定に長時間を要する。更に、熱的耐久性の低い被検査物には応用できない。

又、超音波等を利用する場合、音波発信器、受信器、その他多くの音響関係装置を用意する必要があり、非常に手間が掛かる上、小型の被検査物の場合は、それら装置の取り付けさえ困難である。

更に、真空間隙部でなく、積層型回折光学素子等の大気圧気密間隙部を持つ複層体の場合は、有効な検査方法すらない。

そこで、本発明は、真空気密、大気圧気密、加圧気密の何れの間隙部でも、又、被検査物の大小、熱に対する耐久性の有無に関係なく適用することができ、更に秒単位の短時間で測定でき、生産ラインにも簡単に組み込むことができる密封封止検査方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の気密密封封止された複層体の試験方法は、該複層体を上部にガラス窓を設けたチャンバー内に入れ、ガラス窓を通して該複層体の表面のレーザー光反射波面の干渉縞を得られるように、フィゾー干渉計を設置する。更に、チャンバー内を加圧又は減圧させて被検査物の面変化を測定する。検査時に加圧又は減圧させるか、設置台に置かれた被検査物を加熱するかしないかは、被検査物の大きさ、耐熱性、耐圧性、真空又は加圧封止されているか等の検査条件により一様ではない。密封封止性能が良好な場合、加圧又は減圧により変化した面形状を維持するため、与圧前から変化した干渉縞に動きはない。ピンホール等がある場合は、経時的に面形状が初期状態に戻る。つまり、変化した干渉縞が与圧前の状態に戻る。更に、密封封止が破れている場合は、チャンバー内の圧力を変化させても、面形状に変化は見られない。

加圧、減圧量は被試験物の耐圧性能や、要求する密封封止性能によって変わるが、干渉縞の変化が読み取れれば良いため、厳密に設定する必要はない。又、被検査物はレーザー光を反射すれば検査が可能であるため、透明・不透明、色、形状、材質等の制約はない。

本発明によれば、複層体の密封封止性能やクリーン洗浄した部品を、酸化防止、防湿、防塵等の目的のため、ヒートシールによる密封包装した真空パックの密封包装性能を、被検査物表面の与圧による面変化を、干渉計によって検査を行うため、簡単な装置で短時間に行うことができる上、生産組み立てラインに組み込むことができる。更に、非破壊検査であるため、ＮＧ判定された不良品の手直し再生も可能である。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

＜実施の形態１＞
図１に、外周部を封止材１１によって密封封止した積層型回折光学素子の封止の破れを測定する方法及び装置を示す。被検複層体である積層型回折光学素子８は、真空・加圧チャンバー６内に設置された置き台９に載せられている。更に、置き台９には、ヒーター１０が挿入されており、被検複層体に加熱できるようにしてあり、場合によっては加熱を行い、低い与圧での検査を可能とし、更なる検査時間の短縮が図れるようになっている。

チャンバー６の上部には、ガラス窓１３が組み込まれており、その上部にフィゾー干渉計が設置されている。差圧発生装置１２はチャンバー内の圧力を加圧又は減圧させることができる。

本発明の試験方法は以下の通りである。

先ず、生産ラインに沿って順次製造される積層型回折光学素子を、チャンバー内の置き台に設置する。チャンバー上部にはフィゾー干渉計が設置されており、レーザー光源１から発せられたレーザービームは、発散レンズ２、ビームスプリッター３、コリメーターレンズ４を透過後に平行光となり、高精度に研磨された平面ガラス（基準板５）に到達する。一部の光は参照面１４で反射し、残りの光は基準板５を透過後、被検面７に到達して反射する。参照面１４からの反射光と被検面７からの反射光は元の光路を逆戻りし、干渉してビームスプリッター３により、撮像素子（ＣＣＤカメラ）１５へと導かれ、干渉縞画像が得られる。つまり、参照面１４が光の分割手段( 振幅分割) であり、重ね合わせの手段となっている。参照面１４は非常に高精度に研磨されており、波長の１／２０以下（３０ｎｎｍ以下）の凹凸しかない。参照面１４と被検面７の間には空気間隔があるだけで、参照面１４以前の光路は共通であり、参照面１４と被検面７の差が干渉縞となって捕らえられる。

このような原理で捉えられた干渉縞を、チャンバー内の圧力を差圧発生装置１２で加圧させて変化させる。差圧発生装置は１ＭＰａ以上に加圧させ得る能力を持つことが望ましいが、実際の検査においては、干渉縞が変化することが認められる加圧力で構わない。更に、干渉縞が変化した時点で加圧を止め、干渉縞の経時変化を観察する。即ち、干渉縞が徐々に加圧させる前の初期状態に戻るような場合は、封止が破れているものと考えられ、変化しない場合は、所望の密封封止状態が保たれていると判断する。又、完全に封止が破れている場合は、加圧させることによる干渉縞の変化が見られない。

＜実施の形態２＞
図２は本発明の装置によるヒートシールによる密封包装された真空パックの密封包装検査の実施の形態を示す図である。

前記実施の形態１の置き台９に、クリーン洗浄した部品１７を、酸化防止、湿度・ダストからの保護を目的に、真空包装機でヒートシール密封包装された、真空パック16が置かれている。この真空パック表面のレーザー干渉縞を、前記実施の形態１と同様の方法にて捕らえる。

更に、干渉縞を、チャンバー内の圧力を差圧発生装置１２で減圧させて変化させる。このとき、差圧発生装置によるチャンバー内の圧力は５Ｐａ以下まで減圧させられることが望ましいが、実際の検査においては、実施の形態１と同様に、干渉縞に変化が見られる圧力で構わない。部品１７が十分な耐熱性を持つ場合は試験時間短縮のため、低真空差圧での検査も可能とするため、ヒーター１０により、置き台９の温度を６０℃程度に加熱しても良い。干渉縞が変化した時点で、減圧を止め干渉縞の変化を観察する。即ち、膨らむ方向に変化した干渉縞が徐々に減圧される前の初期状態に戻るような場合は、ヒートシールによる密封包装が破れているか、包装材自体にピンホール等の欠陥があるものと考えられ、変化しない場合は、所望の密封包装状態が保たれていると判断する。

本発明の実施の形態１の積層型回折光学素子の密封封止検査の形態を示す説明図である。 本発明の実施の形態２の真空パックの密封包装検査の形態を示す説明図である。

符号の説明

１ レーザー光源
２ 発散レンズ
３ ビームスプリッター
４ コリメーターレンズ
５ 基準板
６ チャンバー
７ 被検面
８ 被検複層体
９ 置き台
１０ ヒーター
１１ 封止材
１２ 差圧発生装置（ポンプ）
１３ ガラス窓
１４ 参照面
１５ 撮像素子（ＣＣＤカメラ）
１６ 真空パック
１７ 部品

Claims (3)

1. 中空容器や２枚の板状体の間に間隙部を有し、Ｈ₂、Ｈｅ、Ｎｅ等の希薄気体で充満密封した複層体、２枚のガラス板の間に減圧密封した間隙部を有する複層ガラス等の周縁端部を封止材で密着させたり、魔法瓶、真空コップ等の溶接による気密間隙部を有する複層体、クリーン洗浄された部品を酸化防止、湿度、ダストからの保護を目的にヒートシールする密封包装等の密封封止や真空断熱性能を持たせた複層体や真空パックされた密封包装品を、上部にガラス窓を設けたチャンバー内に入れ、上部にフィゾー干渉計を設置し、当該被検査物表面のレーザー光反射波面の干渉縞画像を得、更にチャンバー内を増圧又は減圧させて、被検査物表面の面変化を測定することにより判定することを特徴とする密封封止検査方法。
2. 少なくとも２つのＵＶ硬化樹脂をガラス基板へレプリカ成形法で成形転写した回折型光学素子を、空気間隙部を持って相対させ密封封止して積層した、積層型回折光学素子の内部樹脂層への透湿封止性能を前記チャンバー内へ設置し、検査することを特徴とする請求項１記載の密封封止検査方法。
3. 上部にガラス窓を設けたチャンバーと、チャンバー内を増圧又は減圧させることが可能な差圧発生装置とチャンバー内に設置され、被検査物を加熱させ得る設置台と、設置台に設置された被検査物表面のレーザー光反射波面の干渉縞画像を、チャンバー上部に設けられたガラス窓を通して得られるフィゾー干渉計から構成され、密封封止検査を、干渉縞の変化から行うことができ、これにより気密性能、断熱性能、防音性能、透湿性能を判定できるようにしたことを特徴とする請求項１又は２記載の密封封止検査装置。

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