JP2012103170A - 酸化インジケーター - Google Patents

Abstract

【課題】簡単に被検査対象物の酸化度を確認することができる酸化インジケーターを提供すること。
【解決手段】表面が酸化によって変化する材料からなる酸化表示部材１１に対し、酸素透過性を有する透明樹脂からなる酸化調整部材１２が表面に貼り付けられたものであり、酸化調整部材１２は、酸化表示部材１１の表面からの厚みが一定の変化をもって形成された酸化インジケーター１。
【選択図】 図１

Description

本発明は、目視によって簡単に被検査対象物の酸化度を確認することができる酸化インジケーターに関する。

電子部品などでは金属同士を半田付けやロウ付けした接合が行われるが、その接合に当たっては、被接合部材（ワーク）の接合面に存在する酸化膜が接合品質に大きな影響を及ぼしてしまう。そのため、ワークは、真空保管や恒温恒湿保管などの保管方法によって品質管理が行われている。しかし、保管庫内であっても長い間置かれていれば徐々に酸化が生じる。その際、同じ保管庫内であっても、開閉が頻繁に行われる扉付近は、扉から遠い位置よりも酸化し易く、保管されたワークに酸化のバラツキが生じてしまう。そのため、各々のワークについて酸化度を正確に把握することが求められている。

酸化したワークは還元処理し、酸化による接合不良を回避する方法が採られている。しかし、ワーク毎の酸化のバラツキが把握できない場合、十分に還元できずに不良品を出してしまう。そこで、酸化度を確認するためには、従来からサンプリングによる確認が行われている。例えば、半田付け試験や元素分析などである。しかし、こうしたサンプリング検査は、検査用のワークが必要になるため、各箇所のバラツキを正確に把握するためには多くのワークが必要になり、無駄が多くコスト高になってしまう。また、検査に時間や手間がかかるため負担も大きかった。

ところで、金属表面の酸化測定や酸化を利用した検査手段が開示されている。例えば、下記特許文献１には、古くなって障害の可能性があるリチウムイオン電池などの期限管理を行う管理用タイマー素子が開示されている。具体的には、酸化反応によって変色する金属からなる変色層の表面を、酸素の進入を抑制する酸素透過性樹脂膜で覆い、大気中の酸素の浸透によって酸化反応した変色層の色変化によって期限管理を行うものである。また、下記特許文献２には、金属表面に形成された酸化膜の厚さを測定する方法が開示されている。具体的には、酸化膜の厚さに対応する輝度を有する複数のスケールを用意し、それとワーク表面の輝度とを照合して酸化膜の厚さを検出するものである。

特開２０１０−１０１８２５号公報 特開２００６−３３７３１０号公報

前記特許文献１の発明は、被検査対象物の所定の期限管理を行うために、酸化を利用して一定時間の経過を確認することはできるものの、タイマー素子の酸化であって、ワーク自体の酸化度を把握することはできない。また、これをワーク自体に適応したとしても、酸化現象が確認できるだけで酸化の程度を確認することはできない。この点、特許文献２の方法は、酸化の程度を確認することができるが、複数種のスケールを作成し、そのスケールと被検査対象物とを同時に撮影した後、演算装置によって輝度を評価してデータベースから酸化膜の厚さを検出する必要がある。従って、手間のかかる検査であるため、更に簡単に酸化度の確認が可能な手段が求められている。

本発明は、かかる課題を解決すべく、簡単に被検査対象物の酸化度を確認することができる酸化インジケーターを提供することを目的とする。

本発明の酸化インジケーターは、表面が酸化によって変化する材料からなる酸化表示部材に対し、酸素透過性を有する透明樹脂からなる酸化調整部材が前記表面に貼り付けられたものであり、前記酸化調整部材は、前記酸化表示部材の表面からの厚みが一定の変化をもって形成されたものであることを特徴とする。
また、本発明の酸化インジケーターは、前記酸化調整部材の厚みが、階段状に変化したもの、又は傾斜して変化したものであることが好ましい。
また、本発明の酸化インジケーターは、前記酸化表示部材が、酸化度を確認する金属よりも酸化し易い金属で形成されたものであることが好ましい。
また、本発明の酸化インジケーターは、前記酸化表示部材が、シリカゲルで形成されたものであることが好ましい。
また、本発明の酸化インジケーターは、前記酸化表示部材の表面が予め酸化された状態のものであることが好ましい。

本発明によれば、酸化度を知りたい被検査対象物と一緒に置いておくことで、酸化調整部材の厚みの違いに応じて酸化表示部材の表面の酸化範囲が異なるため、その酸化範囲を目視することで簡単に酸化度を確認することができる。

酸化インジケーターの第１実施形態を示した側面図である。 第１実施形態の酸化インジケーターによる酸化度の表示状態を示した平面図である。 酸化インジケーターの第２実施形態を示した側面図である。 第２実施形態の酸化インジケーターによる酸化度の表示状態を示した平面図である。 酸化インジケーターの第３実施形態を示した側面図である。 第３実施形態の酸化インジケーターによる還元度の表示状態を示した平面図である。

次に、本発明に係る酸化インジケーターの実施形態について図面を参照しながら以下に説明する。図１は、本実施形態の酸化インジケーターを示した側面図である。この酸化インジケーター１は、平らな表面を有する板状の酸化表示部材１１と、その表面に貼り付けられた酸化調整部材１２とから構成されている。この酸化インジケーター１は、例えばニッケルメッキが施された金属板を被検査対象物とし、その被検査対象物の酸化度合いを示すものである。

そこで、酸化インジケーター１を構成する酸化表示部材１１は、ニッケルよりも酸化し易い金属が使用され、例えばアルミニウムや亜鉛などが選択される。一方、酸化調整部材１２には、酸素透過性が既知の樹脂が使用されるが、酸化透過性が良いと酸化表示部材１１全体が酸化してしまい、酸化度の比較できなくなってしまう。そこで、酸化調整部材１２には、ある程度酸素が通り難いものが使用され、例えばアクリル樹脂、ポリオレフィン樹脂、あるいはウレタン樹脂などが選択される。また、酸化表示部材１１の酸化度が目視で確認できるように透明な樹脂が使用される。

酸化調整部材１２は、図示するように階段状に形成され、酸化表示部１１表面からの厚みが段階的に厚くなるように、４段のステップ１２１〜１２４が形成されている。すなわち、本実施形態の酸化インジケーター１は、酸化調整部材１２の厚みによって酸化表示部材１１の表面に達する酸素や水分の透過量を変化させ、酸化表示部材１１の表面に生じる酸化に差が生じるようにしたものである。

前述した被検査対象物、すなわちニッケルメッキが施された金属板は、例えばメッキ工程を経た後、真空保管や恒温恒湿保管が可能な保管庫内に置かれ、必要に応じて電子部品の製造工程へ搬送される。その際、酸化の度合いが設定した基準を超えてしまっている場合には、その被検査対象物は廃棄処分となる。これまで、酸化の度合いが正確に把握できなかったため、製造工程で行われる半田付けによって初めて不良を確認するという状況であったが、本実施形態では、製造工程へ搬送する段階で酸化度の確認が可能になる。

この被検査対象物は、例えば一定量毎に一つの容器に入れられて保管され、その容器内へ酸化インジケーター１が一緒に入れられる。その後、保管庫内で一定期間置かれて製造工程へと搬送される際、容器に被検査対象物が使用されるため、一緒に入れられていた酸化インジケーター１による酸化度の確認が行われる。ここで、図２は、酸化インジケーター１（１Ａ，１Ｂ）による酸化度の表示状態を示した図であり、酸化調整部材１２側から見た平面図である。図２（ａ）に示す酸化インジケーター１Ａと、図２（ｂ）に示す酸化インジケーター１Ｂは、酸化の度合いによって酸化表示部材１１に生じる酸化範囲Ｓ（ドットで表示した範囲）が異なった場合を示している。

酸化インジケーター１は、ステップ１２１〜１２４の厚さに従って各々酸素や水分の透過量が異なるため、厚さの薄いステップ１２１側から酸化が始まり、時間の経過に伴ってステップ１２２，１２３，１２４へと順に酸化範囲Ｓが広がる。酸化インジケーター１は、酸化調整部材１２のステップ１２１〜１２４が目盛りになっており、どの段階まで酸化範囲Ｓが広がったか、確認が可能になる。なお、酸化した酸化表示部材１１は、酸化膜の厚さ、つまり酸化度によって色が変化する。そのため、図２では区別して記載していないが、酸化が進んだ箇所の確認は容易であるのに対し、酸化の度合いが小さい箇所では酸化の見極めが難しい。そこで、酸化範囲Ｓの確認には、ステップ１２１〜１２４のどこまで酸化範囲Ｓが広がっているかを見極めるために色見本が使用される。

作業者は、容器から取り出した酸化インジケーター１に色見本を突き合わせ、酸化調整部材１２のどの段階にまで酸化表示部材１１表面の酸化、すなわち変色が広がっているかを確認する。それによって、例えば図２（ａ）に示す酸化インジケーター１Ａは、ステップ１２２まで酸化範囲Ｓが広がり、図２（ｂ）に示す酸化インジケーター１Ｂは、ステップ１２３まで酸化範囲Ｓが広がっていることが分かる。そして、この酸化インジケーター１は、酸化表示部材１１が被検査対象物よりも酸化し易い金属を使用しているため、どの段階まで酸化範囲Ｓが広がった場合に同じ空間で酸化した被検査対象物が不良品とすべきか、その対応関係が予め決められている。

例えば、ニッケルメッキが施された被検査対象物に対して酸化インジケーター１を使用した場合、ステップ１２３の位置まで酸化範囲Ｓが広がってしまっていれば、その被検査対象物は、接合不良を引き起こす程度に酸化していると判断する。これは、酸化表示部材１１及び酸化調整部材１２に使用する材料や、酸化調整部材１２の各ステップ１２１〜１２３の厚さを考慮して決定される。そこで、被検査対象物を使用する時点で酸化インジケーター１を確認し、ステップ１２２までしか酸化していない酸化インジケーター１Ａの場合には、同じ容器に入れられていた被検査対象物は使用可能であると判断される。一方、ステップ１２３まで酸化してしまった酸化インジケーター１Ｂの場合には、同じ容器に入れられていた被検査対象物は使用不可と判断される。

よって、本実施形態によれば、被検査対象物の酸化度を酸化インジケーター１に現れた酸化範囲Ｓを見ることで容易に確認することができる。そして、酸化インジケーター１自体の構成が非常に簡単であるため、低コストで酸化度を確認することができる。しかも、被検査対象物の酸化度を、酸化インジケーター１における酸化範囲Ｓの広がりであって、しかも目視で確認することもできるため、非常に簡単に確認することができる。

（第２実施形態）
次に、図３は、第２実施形態の酸化インジケーターを示した側面図である。この酸化インジケーター２は、平らな表面を有する板状の酸化表示部材２１と、その表面に貼り付けられた酸化調整部材２２とから構成されている。そして、第１実施形態と同様に、ニッケルメッキが施された金属板（被検査対象物）を対象にしており、酸化表示部材２１にはアルミニウムや亜鉛など、被検査対象物より酸化し易い金属が使用され、酸化調整部材２２には、適度な酸素透過性を有する透明なアクリル樹脂などが使用される。

酸化インジケーター２は、酸化調整部材２２の上面が傾斜面であって、その厚みが連続的に厚くなるように形成されている。すなわち、本実施形態でも、酸化調整部材２２の厚みによって酸化表示部材２１の表面に達する酸素や水分の透過量を変化させ、酸化表示部材２１の表面に生じる酸化の度合いに差が生じるように形成されている。そして、酸化による接合不良を示す酸化度の目印として小さい溝を切ったライン２２１が形成されている。

図４は、酸化インジケーター２（２Ａ，２Ｂ）による酸化度の表示状態を示した図であり、酸化調整部材２２側から見た平面図である。そして、図４（ａ）と図４（ｂ）は、ドットで表示するように、酸化度の違いにより酸化表示部材２１に生じる酸化範囲Ｓが異なった場合を示している。酸化インジケーター２は、透過した酸素などが酸化表示部材２１に達しやすい図面左側から酸化が始まり、図面右側へと酸化範囲Ｓが広がっていく。そうした酸化範囲Ｓの広がりによって酸化度の確認が可能である。ここでも、酸化範囲Ｓの確認を見極めるために色見本が使用される。

作業者は、容器から取り出した酸化インジケーター２に色見本を突き合わせ、酸化による変色がどの程度であるかを確認する。それによって、例えば図２（ａ）に示すように、酸化範囲Ｓがライン２２１まで達していない酸化インジケーター２Ａの場合は、同じ容器に入れられていた被検査対象物は使用可能であると判断される。一方、図２（ｂ）に示すように、酸化範囲Ｓがライン２２１を超えている酸化インジケーター２Ｂの場合には、同じ容器に入れられていた被検査対象物は使用不可と判断される。

よって、本実施形態によれば、被検査対象物の酸化度を酸化インジケーター２に現れた酸化範囲Ｓを見ることで容易に確認することができる。そして、酸化インジケーター２自体の構成が非常に簡単であるため、低コストで酸化度を確認することができる。しかも、被検査対象物の酸化度を、酸化インジケーター２における酸化範囲Ｓの広がりであって、しかも目視で確認することもできるため、非常に簡単に確認することができる。

（第３実施形態）
ところで、前記実施形態では、酸化度を確認する酸化インジケーター１，２について説明したが、本実施形態では、酸化した被検査対象物を還元処理する際の還元能力を確認するものについて説明する。被検査対象物が、製造工程で半田付けされる場合、水素などの還元ガス中に入れられて酸化表面の還元処理が行われる。しかし、還元が十分でなければ、半田付けしても接合不良を引き起こしてしまうため、還元処理工程での還元能力を把握することが重要である。図５は、そうした還元能力を把握するための酸化インジケーター示した側面図である。

酸化インジケーター３は、第１実施形態と同様に、平らな表面を有する板状の酸化表示部材３１と、その表面に貼り付けられた上面が階段状の酸化調整部材３２とから構成され、酸化表示部材３１にはアルミニウムや亜鉛などが使用され、酸化調整部材３２には透明のアクリル樹脂などが使用されている。そして、この酸化インジケーター３は、酸化表示部材３１の表面に酸化処理が施され、予め酸化膜３３がつくられている。酸化膜３３は、例えば酸化表示部材３１を酸素やハロゲン系の酸化性のあるガスを含む酸化ガス中に置いた酸化処理によって生成する。そして、その上に酸化調整部材３２が貼り付けられて酸化インジケーター３が形成される。或いは、酸化調整部材３２を貼り付けた後に酸化表示部材３１の表面を酸化させるようにしてもよい。

図６は、酸化インジケーター３（３Ａ，３Ｂ）による還元度の表示状態を示した図であり、酸化調整部材３２側から見た平面図である。そして、図６（ａ）と図６（ｂ）は、ドットで示すように、還元度の違いによって酸化表示部材３１に生じるドットの無い還元範囲Ｋが異なった場合を示している。酸化インジケーター３は、表面全体にあった酸化膜３３の範囲（酸化範囲）Ｓ（ドットで表示した部分）が、酸化調整部材３２を透過した還元ガスによって還元される。還元は、酸化調整部材３２のない図面左側から始まり、厚さの薄いステップ３２１から図面右側へと還元範囲Ｋが広がる。そうした還元範囲Ｋの広がりによって還元度の確認が可能となる。

そこで、酸化インジケーター３は還元処理工程に置かれ、酸化表示部材３１表面の酸化膜３３に対して還元処理が行われる。そして例えば、図６（ａ）に示す酸化インジケーター３Ａのように、ステップ３２１までしか還元されていない場合には、当該還元処理工程の還元能力が低いと判断され、図６（ｂ）に示す酸化インジケーター３Ｂのように、ステップ３２２まで還元したような場合には還元能力が十分であると判断される。

よって、本実施形態では、被検査対象物に対して行う還元処理の還元能力を酸化インジケーター３に現れた酸化膜の還元範囲Ｋを見ることで容易に確認することができる。そして、酸化インジケーター３自体の構成が簡単で低コストで還元能力を確認することができる。しかも、酸化インジケーター３の還元度（還元範囲Ｋの広がり）すなわち還元処理工程の還元能力を目視で確認することもできるため、非常に簡単な作業で済ませることが可能である。

以上、本発明に係る酸化インジケーターの実施形態を説明したが、本発明は、これに限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、前記実施形態では酸化表示部材１１などにアルミニウムなどの金属を使用して構成したが、これは酸化による変化を見るために選択した部材である。この点、金属以外にも湿度によって変色を生じさせるものとしてシリカゲルがある。そこで、前記実施形態の酸化インジケーター１などに、酸化表示部材１１としてシリカゲルを選択するようにしてもよい。
また、酸化表示部材１１などには、被検査対象物より酸化し易いアルミニウムなどの金属を使用したが、被検査対象物と同じ金属であってもよい。
更に、前記第３実施形態では、酸化調整部材３２を階段形状にしたものを示したが、第２実施形態と同様に傾斜面であってもよい。

１ 酸化インジケーター
１１ 酸化表示部材
１２ 酸化調整部材

Claims (5)

1. 表面が酸化によって変化する材料からなる酸化表示部材に対し、酸素透過性を有する透明樹脂からなる酸化調整部材が前記表面に貼り付けられたものであり、
   前記酸化調整部材は、前記酸化表示部材の表面からの厚みが一定の変化をもって形成されたものであることを特徴とする酸化インジケーター。
2. 請求項１に記載する酸化インジケーターにおいて、
   前記酸化調整部材は、厚みが階段状に変化したもの、又は傾斜して変化したものであることを特徴とする酸化インジケーター。
3. 請求項１又は請求項２に記載する酸化インジケーターにおいて、
   前記酸化表示部材は、酸化度を確認する金属よりも酸化し易い金属で形成されたものであることを特徴とする酸化インジケーター。
4. 請求項１又は請求項２に記載する酸化インジケーターにおいて、
   前記酸化表示部材は、シリカゲルで形成されたものであることを特徴とする酸化インジケーター。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載する酸化インジケーターにおいて、
   前記酸化表示部材の表面が予め酸化された状態のものであることを特徴とする酸化インジケーター。

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