JP2014013194A - Thin plate inspection device, thin plate inspection method, and thin plate manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、薄板の反り量を簡易かつ短時間で不良率を高めずに検知する薄板検査装置、薄板検査方法、及び、薄板の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a thin plate inspection apparatus, a thin plate inspection method, and a thin plate manufacturing method that detect the amount of warpage of a thin plate in a short time without increasing the defect rate.
従来から、半導体基板等の薄板形状の測定対象物に振動を与えて、発生した音を解析することによってクラック(欠陥)を検知する技術がある。その一例として、セルに振動を与え、振動の状態から薄板のクラックを判断するようにした基板クラック検査装置がある(例えば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is a technique for detecting a crack (defect) by applying vibration to a thin plate-shaped measurement object such as a semiconductor substrate and analyzing the generated sound. As an example, there is a substrate crack inspection apparatus that applies vibration to a cell and determines a crack in a thin plate from the state of vibration (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1に記載されている基板クラック検査装置においては、測定対象物を保持した状態で、測定対象物に直接振動を与え、測定対象物のクラックの有無に基づく音響解析からクラックを検知するようにしている。測定対象物に振動を与える際、その振動の伝播や音の発生状況は、その測定対象物の状態に大きく左右される。しかしながら、特許文献1に記載されている基板クラック検査装置では、測定対象物の状態、つまり測定対象物の反りの状態を考慮することなく、基板のクラックを検知している。すなわち、測定対象物の製造公差によっては、必ずしも安定した検知精度が得られないといった課題がある。 In the substrate crack inspection apparatus described in Patent Document 1, a vibration is directly applied to a measurement object while the measurement object is held, and a crack is detected from an acoustic analysis based on the presence or absence of a crack in the measurement object. I have to. When vibration is applied to a measurement object, the propagation of the vibration and the state of sound generation are greatly affected by the state of the measurement object. However, the substrate crack inspection apparatus described in Patent Document 1 detects a crack in the substrate without considering the state of the measurement object, that is, the state of warping of the measurement object. That is, there is a problem that stable detection accuracy cannot always be obtained depending on the manufacturing tolerance of the measurement object.
特に、測定対象物が薄板(たとえばシリコン基板あるいは太陽電池用セル等の半導体ウェハ基板、金属材料等の薄い板状のもの等)であり、この薄板に印刷や塗工、焼成処理を行なったような場合、製造公差が検知精度に顕著に影響を及ぼす。すなわち、薄板に印刷や塗工、焼成処理を行なうと、薄板に反りが発生することになり、これが測定のバラツキ要因になってしまう。 In particular, the object to be measured is a thin plate (for example, a semiconductor wafer substrate such as a silicon substrate or a cell for solar cells, a thin plate-like material such as a metal material, etc.), and printing, coating, or baking treatment is performed on this thin plate. In such cases, manufacturing tolerances have a significant effect on detection accuracy. That is, when printing, coating, or baking is performed on a thin plate, the thin plate is warped, which causes measurement variation.
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、簡易かつ短時間で不良率を高めずに測定対象物となる薄板の反りを測定することが可能な薄板検査装置、薄板検査方法、及び、薄板の製造方法を得ることを目的とするものである。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and is a thin plate inspection apparatus capable of measuring the warp of a thin plate as a measurement object without increasing the defect rate in a short time. An object of the present invention is to obtain a thin plate inspection method and a thin plate manufacturing method.
本発明に係る薄板検査装置は、測定対象物が載置される支持手段と、前記測定対象物に振動を与える加振部と、前記測定対象物の振動の状態を検知する振動検知部と、前記加振部への入力条件及び前記加振部と前記測定対象物との距離のうち少なくとも1つにより前記測定対象物の加振力を調節する情報処理部と、を有し、前記情報処理部は、前記振動検知部での検知値と、前記加振部への入力条件及び前記加振部と前記測定対象物との距離のうちの少なくとも1つとから、前記測定対象物の反り量を算出するものである。 A thin plate inspection apparatus according to the present invention includes a support unit on which a measurement target is placed, a vibration unit that applies vibration to the measurement target, a vibration detection unit that detects a state of vibration of the measurement target, An information processing unit that adjusts an excitation force of the measurement object according to at least one of an input condition to the excitation unit and a distance between the excitation unit and the measurement object. The unit calculates a warpage amount of the measurement object from at least one of a detection value in the vibration detection unit, an input condition to the excitation unit, and a distance between the excitation unit and the measurement object. Is to be calculated.
本発明に係る薄板検査方法は、載置されている測定対象物に加振部から超音波を放射し、前記測定対象物と前記超音波の放射部材との距離により前記測定対象物の加振力を調節し、前記測定対象物の最大振動時の前記測定対象物と前記加振部との距離を記憶し、該記憶した距離とそのときの前記超音波の周波数との関係により、前記測定対象物の反り量を算出するものである。 In the thin plate inspection method according to the present invention, an ultrasonic wave is radiated from a vibration unit to a measurement object that is placed, and the vibration of the measurement object is determined by a distance between the measurement object and the ultrasonic radiation member. The force is adjusted, the distance between the measurement object and the excitation unit at the time of the maximum vibration of the measurement object is stored, and the measurement is performed according to the relationship between the stored distance and the ultrasonic frequency at that time. The amount of warping of the object is calculated.
本発明に係る薄板の製造方法は、上記の薄板検査装置を適用し、上記の薄板検査方法を用いて、太陽電池セル及び複数の太陽電池セルのモジュールを製造するものである。 The thin plate manufacturing method according to the present invention applies the above thin plate inspection apparatus, and manufactures a solar cell and a module of a plurality of solar cells using the above thin plate inspection method.
本発明によれば、測定対象物の反り量を、簡易かつ短時間で不良率を高めずに検知することが可能になる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to detect the curvature amount of a measurement object easily and without raising a defect rate in a short time.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の実施の形態に係る薄板検査装置100の概略構成図である。以下、図1を参照しながら、薄板検査装置100の構成について説明する。また、図1を含め、以下の図面においては、各構成部材同士の大きさの関係を限定するものではなく、実際のものとは異なる場合がある。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a thin
[薄板検査装置100の全体構成]
本実施の形態に係る薄板検査装置100は、少なくとも、薄板である測定対象物1に対して超音波を放射する超音波発生部20、測定対象物1を固定させずに設置させる支持手段30、超音波発生部20の高さ方向の位置を調整する加振高さ調節部40、超音波発生部20によって加振された測定対象物1から発生する振動を検知する振動検知部50、超音波発生部20、加振高さ調節部40、振動検知部50に接続され、全体の動作を制御する情報処理部60を有している。
[Overall configuration of thin plate inspection apparatus 100]
The thin
超音波発生部20は、少なくとも、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛)等の圧電素子10aが設けられた振動部10、その振動部10の一端側(紙面下側)に取り付けられ、円錐台形状に構成されたホーン11、そのホーン11の一端側(紙面下側)に固着され、金属板(剛体)で構成された振動板(放射部材)12、及び、振動部10の圧電素子10aにパルス電圧を印加する発振部13を有している。なお、超音波発生部20は、本発明の「加振部」に相当する。
The
支持手段30は、少なくとも、錐状の先端で測定対象物1を固定させずに支持する突起部31と、この突起部31が設置される棒状の突起部設置部32と、測定対象物1の位置決めを容易にする位置決定部33と、を有している。
The support means 30 includes at least a
加振高さ調節部40は、稼動ステージ41と、ステージ動力部42と、を有している。稼動ステージ41は、超音波発生部20を支持する機能を有している。ステージ動力部42は、稼動ステージ41を上下方向に移動させる機能を有している。よって、ステージ動力部42が動作することで、稼動ステージ41の上下方向の移動に伴い、超音波発生部20も上下方向に移動することになる。
The excitation
振動検知部50は、超音波発生部20から照射される超音波により支持手段30に支持された測定対象物1の振動状態を光や音から検知する検知部51と、その検知部51によって検知されたデータを解析する振動解析部52と、を有している。なお、振動検知部50は、本発明の「検知部」に相当する。
The
情報処理部60は、後段で詳述するが、超音波発生部20から超音波を発生させ、振動検知部50からの情報に基づいて、加振高さ調節部40を制御し、測定対象物1の加振力を調節し、測定対象物1の反りを検知するものである。また、図2で詳細に説明するが、情報処理部60には、測定対象物検知部65も接続されている。
As will be described in detail later, the
(測定対象物1)
測定対象物1は、薄板検査装置100の構成ではないが被検体であるのでここで詳しく説明しておく。測定対象物1は、たとえばシリコン基板あるいは太陽電池用セル等の半導体ウェハ基板、又は、金属材料等の薄い板状のもの、つまり薄板であるとする。また、測定対象物1の平面形状を特に限定するものではなく、たとえば平面形状が四角形状であってもよく、円形状であってもよい。この測定対象物1は、振動板12と検知部51との間の空気層において、振動板12におけるホーン11が設置された面とは反対側の面に対向するように、支持手段30における突起部31の上に固定されずに載置される。
(Measurement object 1)
The measurement object 1 is not a configuration of the thin
ここで、超音波発生部20、支持手段30、加振高さ調節部40、振動検知部50、及び、情報処理部60について更に詳しく説明する。
Here, the ultrasonic
(超音波発生部20)
振動部10は、15kHz〜45kHz帯域内に共振周波数f0を有する圧電素子10aを挟み込んで備えており、その圧電素子10aで発生した振動を伝播する金属(剛体)によって形成されている。
(Ultrasonic generator 20)
The
圧電素子10aは、正電極端子及び負電極端子を介して発振部13に接続され、その発振部13から印加されるパルス電圧によって振動する。このとき、圧電素子10aは、発振部13から共振周波数f0近傍のパルス電圧が印加されることによって、共振周波数f0近傍にピークを有する振動を発振する。
The
ホーン11は、圧電素子10aを備えた振動部10から発生する振動の振幅を増幅する機能を有している。このホーン11は、上下両端面が開口され、内部に振動部10から発振された振動を増幅して振動板12に伝播させる音響通路が形成されている。そして、ホーン11は、振動部10と振動板12との間に挟持されている。また、ホーン11は、略円錐台形状に構成され、振動部10側から振動板12に向けて徐々に縮径されているのが好ましい。ホーン11の形状には円錐台形状以外にもステップ型、指数型等の形状が一般的に存在するが、円錐台形状とし、振動部10側から振動板12に向けて徐々に縮径する方が、圧電素子10aとの周波数ずれを少なくすることができ、振動板12の振動の仕方を制御しやすい。
The
振動板12は、金属板(剛体)によって構成され、ホーン11の両端の開口部のうち、振動部10側に固定された一方の開口部の反対側の開口部にネジ止め又は接着等によって固着されている。また、振動板12は、振動部10から発生する振動の振動エネルギーがホーン11を介して伝播され、振動部10の振動と共振して強力な共振波を発生する。すなわち、振動板12は、振動部10の圧電素子10aが共振周波数f0で振動することによって、同様に共振周波数f0によって共振するように構成されている。
なお、正確には圧電素子10aの共振周波数f0と振動板12の共振周波数f0については、振動板12の接合方法やホーン11の形状により0.1kHz程度のずれが生じる場合がある。
The
More precisely, the resonance frequency f0 of the
発振部13は、圧電素子10aに接続され、圧電素子10aに共振周波数f0近傍のパルス電圧を印加する機能を有している。
The
振動板12は、振動によってその両面(ホーン11側の面及びその反対側の面)の全体から超音波の音響流を放射する。振動板12を、振動部10から発生する高周波数の振動の「腹」の部分に当たるように固着すれば、振動板12が特定の振動モードで振動することになり、振動板12と測定対象物1との間には、空気の疎密を繰り返す定在波による音響流が発生することになる。また、この振動板12の平面の面積である板面積は、測定対象物1の板面積と同等以上であることが望ましい。これによって、振動板12の振動によって、測定対象物1全体に縦波を主とする均一な振動による音波を与えることができ、測定対象物1の形状及び支持手段30の設置位置に関わらず、測定対象物1の反りの安定した測定が可能となる。
The
なお、図1で示されるように、振動部10と振動板12との間にホーン11が設置される構成としているが、これに限定されるものではなく、ホーン11を設けず、振動板12を振動部10に直接取り付けるものとしてもよい。たとえば、振動板12を密度が小さく弾性の高い素材であるアルミ等の軽量な素材によって構成し、さらに、圧電素子10aが、発振部13からより高電圧なパルス電圧を印加されることによって、ホーン11を設けなくても高周波数の音波を放射することが可能であり、ホーン11が必ずしも必要というわけではない。
As shown in FIG. 1, the
本実施の形態では、超音波発生部20を用いて測定対象物1を超音波によって加振させる場合を例に説明しているが、これに限定するものではない。測定対象物1を加振させるものであれば、例えば加振器などを用いて測定対象物1を加振させるようにしてもよい。ただし、測定対象物1を欠損させないためにも、超音波発生部20のように測定対象物1を非接触で加振できるものが望ましい。
In the present embodiment, the case where the measurement object 1 is vibrated by ultrasonic waves using the ultrasonic
(支持手段30)
突起部31は、小さな面積の先端で測定対象物1と接触し、測定対象物1を固定させずに支持するものである。このように、測定対象物1と突起部31との接触面積を小さくすることで、振動板12から放射される超音波によって測定対象物1の振動に対する支持手段30の影響を小さくしている。つまり、測定対象物1と突起部31との接触面積を小さくすることで、測定対象物1の振動を抑制しないようにしているのである。
(Supporting means 30)
The
また、突起部31の構成材料としては、シリコンゴム等の樹脂材料が望ましい。ただし、測定対象物1を超音波によって振動させる必要があるため、振動を吸収低減しないような剛性が要求される。さらに、突起部31は、測定対象物1の大きさや平面形状にもよるが、測定対象物1を下側から支持するために少なくとも2つ以上備えていればよい。突起部31は、先端面積が小さいほど好ましい。たとえば、先端部の直径を1mm程度にすればよい。なお、突起部31の先端部分が錐状、つまり測定対象物1との接触部分が点(点に近い形状)になっていればよく、その全体が錐状である必要はない。上記のような機能を発揮できればよく、突起部31の大きさや形状を特に限定するものではない。
Moreover, as a constituent material of the
ただし、突起部31の状態によって、測定対象物1の振動状態は大きく変動する。例えば突起部31の先端が磨耗する等の状態変化が、測定対象物1の振動状態に影響を及ぼす可能性が考えられる。そのため、突起部31の状態を常に確認できるようにしておくとともに、交換が容易な構成とするのが望ましい。
However, the vibration state of the measuring object 1 varies greatly depending on the state of the
突起部設置部32は、測定対象物1の外側から内側に向かって測定対象物1と略平行となるように延設された部分を有している。突起部設置部32の測定対象物1の外周外側に延びている一端はたとえば支持台(図示省略)に固定されている。そして、突起部設置部32の他端側に突起部31が設置されている。突起部設置部32を備えることによって、測定対象物1を可能な限り露出させることを可能にしている。すなわち、突起部設置部32は、測定対象物1の下面部分の露出を多くすることを可能にし、測定対象物1の下側空間を広くでき、測定対象物1を透過した超音波の反響を抑制し、振動の安定性を向上させることができる。また、突起部設置部32は、突起部31とともに、測定対象物1の振動を抑制しないようにしているのである。
The protruding
また、突起部設置部32の構成材料としては、たとえば、金属材料や樹脂材料、木材等が考えられる。ただし、振動板12から放射される超音波によって突起部設置部32が振動してしまうと、測定対象物1の振動に影響を与えることになってしまう。そこで、振動板12から放射される超音波の影響を受けやすい材料で突起部設置部32を構成した場合には、任意の振動低減部材を突起部設置部32に巻くようにするとよい。
Moreover, as a constituent material of the
さらに、突起部設置部32は、突起部31の個数に応じて設置個数を決定するとよい。なお、突起部設置部32は、先端側に突起部31を設置するとともに、測定対象物1を支持できるような形状であればよく、長さや太さ、断面形状等を特に限定するものではない。また、突起部設置部32を、まっすぐなものに限定するものではなく、途中で曲げるようにしてあってもよい。
Further, the number of the
位置決定部33は、予め決定されている測定対象物1の載置位置の外周のうち少なくとも2箇所に設置された棒状部材又は壁部で構成されている。なお、測定対象物1を検査する際に、測定対象物1が位置決定部33に接触してしまうと、測定対象物1の振動が抑制されてしまうことに留意しなければならない。そこで、位置決定部33は、測定対象物1の設置範囲よりも外側に設けるようにしている。
The
(加振高さ調節部40)
加振高さ調節部40は、上述した通り、稼動ステージ41及びステージ動力部42によって、超音波発生部20の高さ方向の位置を変更する機能を持っている。稼動ステージ41は、超音波発生部20を支持し、ステージ動力部42によって上下方向に稼動されるものである。ステージ動力部42は、情報処理部60からの指令によって稼動ステージ41を動作させるものである。例えば、加振高さ調節部40は、ステージ動力部42に特定の入力信号が与えられることで、一定速度で稼動ステージ41を動作させるように構成するとよい。このとき、超音波発生部20の位置を0.1mmよりも小さい精度で調節可能にしておくとよい。
(Excitation height adjustment unit 40)
As described above, the excitation
なお、ここにおいて超音波発生部20の位置制御の精度を0.1mmよりも小さい精度が望ましいとしているが、測定対象物1を加振させる手段によっては必ずしもこれに該当させる必要はない。ただし、図1に示すように、測定対象物1を強力超音波で加振させるものにおいては、強力超音波の波長が数mmとなり、少なくとも0.1mmの精度で高さ位置の調整ができなければ、測定対象物1の反り量を検知するのが困難となる。
Here, the accuracy of the position control of the ultrasonic
また、図1に示すように、稼動ステージ41及びステージ動力部42を支持する支持台43を設けておくとよい。そして、支持台43に支柱44を設置し、この支柱44を介してステージ動力部42が稼動ステージ41を駆動可能にしておくとよい。
Further, as shown in FIG. 1, a
(振動検知部50)
検知部51は、例えば、マイクロホン、音センサー、超音波センサー、赤外線センサー、光センサー又はこれらのいずれかを組み合わせたものによって構成され、測定対象物1の振動状態を、非接触にて検知するものである。この検知部51によって検知された情報は、振動解析部52に送信される。
(Vibration detector 50)
The
なお、図1で示されるように、検知部51は、1つだけ備えられる構成としているが、これに限定されるものではなく、複数備えられる構成としてもよい。また、検知部51を走査型としてもよい。いずれの方式においても、振動を複数個所で測定が可能となり、複数個所の測定を行うことで、単純な変位量のみではなく、測定対象物1の振動のモードを把握することが可能となる。すなわち、振動を複数個所で測定することにより、測定対象物1の反りの量だけではなく、測定対象物1の反りの形状まで3次元的に捉えることが可能となる。
As shown in FIG. 1, only one
振動解析部52は、検知部51から受信した測定対象物1からの情報に基づいて、その振動状態を解析するものである。検知部51が赤外線等を含む光線を検知するものである場合、反射率の変化から測定対象物1の変位量を計算、振動有無を判断する。あるいは、検知部51が音を検知するもので有る場合、測定対象物1を加振する超音波の透過波のゆらぎから、振動有無を判断する。薄板検査装置100では、測定対象物1の振動を検知することを目的としているため、検知部51が測定対象物1から得る信号の強度が一定以上で有れば、信号の強弱には依存しないという特性がある。従って、薄板検査装置100によれば、検知部51の設置位置を細かく定義せずとも精度の高い測定ができるといった利点が有る。
The
ただし、検知部51の位置を一度決定したら、動かさず、常に固定することが望ましい。検知部51を動かすことで、測定対象物1の状態に依存する音場環境や振動状態の変動の捉え方が変動してしまうことがある。そのため、検知部51を動かすと測定誤差が大きくなってしまう場合がある。
However, once the position of the
なお、このとき、振動解析部52は、いずれの検知手段を検知部51として用いたとしても、音情報を同時に取得可能にしておくとよい。この場合、たとえばその音情報に対してFFT(Fast Fourier Transform)処理を実施し、その音の音圧レベルを周波数の関数に変換し、その音の音響エネルギーを解析することによって、測定対象物1におけるクラックの有無も検知することが可能になる。そうすれば、薄板検査装置100にクラック検知機能をも併せ持たせることができる。振動解析部52によってクラックの有無を検知する場合、その検知結果を報知する報知手段を設けてもよい。
At this time, it is preferable that the
(情報処理部60)
図2は、薄板検査装置100の情報処理部60を構成する回路構成を示すブロック図である。図3は、薄板検査装置100の情報処理部60の制御処理の流れを示すフローチャートである。図2及び図3に基づいて、情報処理部60、つまり薄板検査装置100の制御体系について説明する。
(Information Processing Unit 60)
FIG. 2 is a block diagram showing a circuit configuration constituting the
まず、図2に基づいて情報処理部60の構成について説明する。図2に示すように、情報処理部60は、主制御部61及び主計算部62を主要な構成として備えている。主制御部61には、発振部13、ステージ動力部42及び制御パネル63が接続されている。主計算部62には、振動解析部52、表示部64、制御パネル63及び測定対象物検知部65が接続されている。
First, the configuration of the
情報処理部60は、測定対象物検知部65からの信号を受けて薄板検査装置100の動作を開始する。具体的には、主計算部62が、測定対象物検知部65の信号を受けて動作を開始し、振動解析部52の測定結果(検知値)に基づき結果を記憶、解析し、その結果に基づいて主制御部61に信号を発する。主制御部61は、主計算部62の発する信号に基づいて発振部13及びステージ動力部42に信号を送り、発振部13やステージ動力部42の動作を制御する。この一連の制御の完了後、主制御部61は主計算部62に制御結果を送り、再度、主計算部62は振動解析部52から測定対象物1の振動状態の情報を得るという動作を繰り返す。このような動作を数回〜数十回行うことで、主計算部62は測定対象物1の反り量を導き出す。導き出した結果は、表示部64にて出力される。
The
制御パネル63は、使用者からの指示を受け付ける操作部としての機能を果たす。ただし、制御パネル63は、必須なものではない。つまり、ここにおいては、主制御部61は主計算部62の信号によって動作を行っているが、制御パネル63にて信号を手動で送り、動作させるようにしてもよい。また、制御パネル63では、主計算部62に対して、どのような動作を行うかを指示する信号を送ることも可能にしておくとよい。表示部64は、画像や文字、色彩などにより、測定対象物1の反り量を表示するものである。測定対象物検知部65は、測定対象物1が支持手段30に載置されたことを検知するものである。例えば、測定対象物検知部65を光センサーや赤外線センサー等で構成するとよい。なお、さらに、報知手段を設け、導き出した反り量を報知するようにしてもよい。
The
次に、図3に基づいて情報処理部60の制御処理の流れについて説明する。まず、薄板検査装置100による検査対象である測定対象物1が、支持手段30に載置される。そうすると、測定対象物検知部65が測定対象物1の載置を検知する(ステップS101)。情報処理部60は、測定対象物検知部65が測定対象物1を検知したことにより動作を開始する。主計算部62は、測定対象物検知部65からの信号を受けると、その情報を主制御部61に伝達する(ステップS102)。主制御部61は、発振部13に信号を送る(ステップS103)。信号を受けた発振部13は、圧電素子10aに対して、圧電素子10a及び振動板12の共振周波数f0近傍のパルス電圧を印加する(ステップS104)。
Next, the flow of control processing of the
圧電素子10aは、印加されたパルス電圧によって、共振周波数f0近傍の周波数で振動し、この圧電素子10aを挟持した振動部10にその振動が伝播する。この振動部10の振動は、ホーン11によってその振幅が増幅され、振動板12に伝播する。そして、振動板12は、その全体が共振し、その共振に伴う高い音圧レベルを有する超音波が放射される(ステップS105)。これにより、測定対象物1は、その全体が加振され、振動する。
The
ここで、圧電素子10a及び振動板12の共振周波数f0は、以下の(1)及び(2)の理由によって、15kHz〜45kHz帯域内となるようにするとよい。
(1)15kHz未満だと人間の可聴領域となるため、人間の聴覚で感じ取ることが可能となり、使用者に不快感を与える可能性がある。
(2)45kHzを超えると周波数が大き過ぎて、十分な振幅が得られないため、音圧レベルが低下することになる。
Here, the resonance frequency f0 of the
(1) If it is less than 15 kHz, it becomes a human audible region, so that it can be sensed by human hearing, and there is a possibility that the user may feel uncomfortable.
(2) If the frequency exceeds 45 kHz, the frequency is too high and sufficient amplitude cannot be obtained, so that the sound pressure level is lowered.
測定対象物1の振動状態は、検知部51で検知され、振動解析部52を介して主計算部62に情報として伝達される(ステップS106)。主計算部62は、振動解析部52から送られてきた測定結果(検知値)を記憶、解析する(ステップS107)。主計算部62は、解析した結果に対応した信号を主制御部61に発信する(ステップS108)。主計算部62から発信された信号を受信した主制御部61は、受信した信号に基づいて発振部13及びステージ動力部42に信号を送る(ステップS109)。この信号によって、発振部13及びステージ動力部42が所定の動作を実行する。
The vibration state of the measurement object 1 is detected by the
それから、主制御部61は、発振部13及びステージ動力部42の制御結果を主計算部62に送る(ステップS110)。発振部13及びステージ動力部42の制御結果を受けた主計算部62は、再度、振動解析部52から送られてくる測定対象物1の振動状態の情報を記憶、解析する(ステップS111)。主計算部62及び主制御部61によって、ステップS102〜ステップS111が所定の回数繰り返される(ステップS112)。所定の回数が繰り返された後(ステップS112;YES)、主計算部62は、今まで記憶していた測定対象物1の振動状態から、測定対象物1の反り量を算出する(ステップS113)。最後に、主計算部62は、算出結果を表示部64を介して表示する(ステップS114)。
Then, the
[薄板検査装置100による振動検知動作]
図4は、測定対象物1と振動板12との距離Δhと、測定対象物1にかかる音圧レベルP及び測定対象物1の変位量Δrと、の関係を表すグラフである。図5は、測定対象物1と振動板12との距離Δhと、測定対象物1の反り量と、の関係を示すグラフである。図4及び図5を参照しながら、薄板検査装置100による測定対象物1の振動検知から反り量を算出する際の動作について説明する。
[Vibration detection operation by thin plate inspection apparatus 100]
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the distance Δh between the measurement object 1 and the
図3で説明したように、薄板検査装置100では、測定対象物1の全体を加振し、測定対象物1を変位量Δrで振動させる。測定対象物1によって振動するのに必要なエネルギーは異なるが、測定対象物1がたとえば半導体ウェハ又は太陽電池用セルである場合、その振動には130dB以上の音圧レベルが必要であることがわかっている。そこで、超音波発生部20は、130dB以上の音圧レベルの超音波が発生できるように構成されている。振動板12から放射される超音波は、空気中にゆらぎを発生させ、超音波の波長に伴って、空気中に音圧(気圧)の「疎」の部分(減圧される部分)と「密」の部分(加圧される部分)とを生成する。つまり、「疎」の部分から「密」の部分に向かって空気の移動が発生する。
As described with reference to FIG. 3, the thin
これによって、支持手段30上に載置された測定対象物1は、振動板12から放射される超音波の音圧によってその全体が振動することになる。ただし、その振動の状態は測定対象物1と振動板12との距離関係によって大きく異なる。図4に示す通り、測定対象物1は、超音波の音圧レベルにおいての疎と密の中間点(つまり、超音波の「節」となる部分)に設置されている時に最も強く振動する。逆に、疎や密と同じ点(つまり、超音波の「節」となる部分)に測定対象物1が設置された状態となる場合、振動はまったく起こらないことになる。
As a result, the entire measurement object 1 placed on the support means 30 is vibrated by the sound pressure of the ultrasonic waves radiated from the
超音波の音圧レベルにおいての疎と密の中間点に測定対象物1が設置されている時に最も強く振動することが分かっているが、測定対象物1の形の状態によって、測定対象物1の重心は異なる。測定対象物1を強く振動させるためには、重心に対して効率良く力をかける必要が有る。そのため、測定対象物1と振動板12との距離Δhは、測定対象物1の状態によって大きく異なるということが分かる。つまり、図5に示すように、測定対象物1の反り量によって、測定対象物1を振動させることが可能となる測定対象物1と振動板12との距離Δhは異なってくるのである。
It is known that the object to be vibrated most strongly when the object to be measured 1 is installed at a sparse and dense intermediate point in the sound pressure level of the ultrasonic wave. However, depending on the state of the object 1 to be measured, the object to be measured 1 The center of gravity is different. In order to vibrate the measurement object 1 strongly, it is necessary to efficiently apply force to the center of gravity. Therefore, it can be seen that the distance Δh between the measurement object 1 and the
以上のように、測定対象物1の反り量に応じた測定対象物1と振動板12との最適な距離Δhmaxが存在するということが分かる。このことから、測定対象物1の振動の有無を検知しつつ、測定対象物1と振動板12との距離Δhを変更することで、Δhmaxを検知し、そこから測定対象物1の反りの状態を判定することができるのである。
As described above, it can be seen that there is an optimum distance Δhmax between the measurement object 1 and the
より具体的には、薄板検査装置100は、情報処理部60にて超音波発生部20の入力、周波数及び初期位置を記憶し、測定対象物1と振動板12の距離を徐々に調節しながら、振動検知部50の情報に基づき、測定対象物1の振動の有無を検知する。こうすることで、薄板検査装置100では、測定対象物1が振動する時の測定対象物1と振動板12との距離Δhを記憶し、記憶したΔhと超音波発生部20の入力、周波数により測定対象物1の反り量を算出する動作を行う。これにより、薄板検査装置100は、測定対象物1の反り量の測定を簡単かつ正確に行うことができる。
More specifically, the thin
特に、上述したように超音波を利用するものにおいては、超音波を、測定対象物1を振動させることを目的として発生させているため、一般的な超音波の非破壊検査等による透過損失等は測定に対する影響が小さく、厚みムラ等の影響を大きく受けずに、測定ができるという利点がある。 In particular, in the case of using ultrasonic waves as described above, since the ultrasonic waves are generated for the purpose of vibrating the measurement object 1, transmission loss due to a general ultrasonic non-destructive inspection, etc. Has the advantage of being able to perform measurement without being greatly affected by thickness unevenness and the like.
以上より、薄板検査装置100は、測定対象物検知部65より測定対象物1が設置されたのを検知し、動作を開始し、超音波発生部20の高さを徐々に、例えば段階的に変更しながら、振動検知部50により変位量を測定する。こうすることで、薄板検査装置100は、測定対象物1と振動板12との最適な距離Δhmaxを把握し、Δhmaxより測定対象物1の反り量を計算し、検知することが可能となるのである。なお、ここでは、Δhを変更することで、測定対象物1の加振力を調節する場合を例に説明したが、超音波発生部20の入力条件、つまり発生させる超音波の周波数を変更することで、測定対象物1の加振力を調節してもよく、双方を変更することで、測定対象物1の加振力を調節してもよい。
As described above, the thin
このような薄板検査装置100を、振動により測定対象物1のクラックを検査するクラック検査装置の前工程に設置するとよい。そうすれば、測定対象物1の反り量に応じて測定対象物1を分別することができるので、事前に、クラック検査装置にて測定できない測定対象物1を除外したり、クラック検査装置の設定変更をしたりする等の対応を取ることができる。したがって、薄板製造工程におけるライン全体の検査の効率を飛躍的に向上することが可能になる。特に、薄板検査装置100にクラック検査の機能を持たせたり、他のクラック検査装置との連動機能を持たせることで、より検査効率が上がる。この場合、情報処理部60の結果をアウトプットできる出力ポートを情報処理部60に設けておくとよい。
Such a thin
測定対象物1が太陽電池セルであり、太陽電池セル又は複数の太陽電池セルのモジュールを製造する製造方法において、薄板検査装置100を適用すれば、太陽電池セルの反り量の測定、管理が高効率かつ簡易に実行できる。そのため、生産される太陽電池セル及び太陽電池セルのモジュールの品質が飛躍的に向上することになる。なお、薄板検査装置100に接続可能な機器を、クラック検査装置に限定するものではなく、他の測定機器(測定対象物1の最終工程で使用される電機的な特性を検査する装置や、測定対象物1の外観を検査する装置等)に接続させてもよい。この場合も、情報処理部60に設けた出力ポートを介して、接続した測定機器に情報を伝達可能にしておけばよい。
In the manufacturing method in which the measurement object 1 is a solar battery cell and a solar battery cell or a module of a plurality of solar battery cells is applied, if the thin
なお、薄板検査装置100については、測定対象物1を加振したり、その状態を把握する作業を非接触で行なっているため、測定対象物1を傷つけることなく、測定対象物1の反り量を測定することが可能である。したがって、薄板製造工程に薄板検査装置100を導入しても、反り量を検知する工程において、測定対象物1を不良品とするようなことはない。
In the thin
また、ここでは加振手段として超音波を用いた構成としているが、安定的に測定対象物1を加振することができるのであれば必ずしも超音波を用いる必要はない。ただし、前述するように、測定対象物1の反り量を測定するには空間内に安定的に疎密を作り出す必要があり、超音波が最も安定した数値を得るのに適している。 In addition, although the ultrasonic wave is used as the vibration unit here, the ultrasonic wave is not necessarily used as long as the measurement object 1 can be stably excited. However, as described above, in order to measure the amount of warping of the measurement object 1, it is necessary to stably create a density in the space, and ultrasonic waves are suitable for obtaining the most stable numerical value.
[薄板検査装置100効果]
薄板検査装置100では、超音波発生部20の高さを変更しながら、振動検知部50により変位量を測定するので、測定対象物1と振動板12との最適な距離Δhmaxを把握でき、Δhmaxから測定対象物1の反り量を計算、検知することが可能となる。したがって、薄板検査装置100によれば、測定対象物1の反り量を、簡易かつ短時間で不良率を高めずに検知することが可能になる。
[Thin
In the thin
特に表示部64や報知部を備えたものにおいては、測定対象物1の反りの状態を表示や報知でき、測定対象物1の製造ライン内にて発生する反り量を全数検査することができ、そのバラつき度合を容易に判断し、管理することが可能となる。
In particular, in the
上記実施の形態では、超音波発生部20が上、振動検知部50が下に設置されている状態を例に示しているが、これらが逆の位置関係になってもよい。測定対象物1を挟んで構成することで、超音波発生部20から発生する超音波が直接的に振動検知部50に放射されることを防ぎ、検知する音と超音波の干渉による雑音発生を抑制し、検知精度を更に高める効果がある。
In the above-described embodiment, an example is shown in which the ultrasonic
1 測定対象物、10 振動部、10a 圧電素子、11 ホーン、12 振動板、13 発振部、20 超音波発生部、30 支持手段、31 突起部、32 突起部設置部、33 位置決定部、40 加振高さ調節部、41 稼動ステージ、42 ステージ動力部、43 支持台、44 支柱、50 振動検知部、51 検知部、52 振動解析部、60 情報処理部、61 主制御部、62 主計算部、63 制御パネル、64 表示部、65 測定対象物検知部、100 薄板検査装置。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Measurement object, 10 Vibration part, 10a Piezoelectric element, 11 Horn, 12 Diaphragm, 13 Oscillation part, 20 Ultrasonic wave generation part, 30 Support means, 31 Projection part, 32 Projection part installation part, 33 Position determination part, 40 Excitation height adjustment unit, 41 operation stage, 42 stage power unit, 43 support base, 44 strut, 50 vibration detection unit, 51 detection unit, 52 vibration analysis unit, 60 information processing unit, 61 main control unit, 62 main calculation Part, 63 control panel, 64 display part, 65 measuring object detection part, 100 thin plate inspection apparatus.
Claims (11)
前記測定対象物に振動を与える加振部と、
前記測定対象物の振動の状態を検知する振動検知部と、
前記加振部への入力条件及び前記加振部と前記測定対象物との距離のうち少なくとも1つにより前記測定対象物の加振力を調節する情報処理部と、を有し、
前記情報処理部は、
前記振動検知部での検知値と、前記加振部への入力条件及び前記加振部と前記測定対象物との距離のうちの少なくとも1つとから、前記測定対象物の反り量を算出する
ことを特徴とする薄板検査装置。 A support means on which the measurement object is placed;
An excitation unit for applying vibration to the measurement object;
A vibration detection unit for detecting a state of vibration of the measurement object;
An information processing unit that adjusts an excitation force of the measurement object according to at least one of an input condition to the excitation unit and a distance between the excitation unit and the measurement object;
The information processing unit
Calculating a warpage amount of the measurement object from at least one of a detection value in the vibration detection unit, an input condition to the excitation unit, and a distance between the excitation unit and the measurement object. A thin plate inspection device.
前記情報処理部は、
前記加振部への入力、周波数及び初期位置を記憶した状態で、
前記測定対象物と前記加振部との距離により前記測定対象物の加振力を調節し、
前記測定対象物の最大振動時の前記測定対象物と前記加振部との距離を記憶し、
該記憶した距離と前記加振部の周波数との関係により、前記測定対象物の反り量を算出する
ことを特徴とする請求項1に記載の薄板検査装置。 The information processing unit adjusts the excitation force of the measurement object according to the distance between the excitation unit and the measurement object.
The information processing unit
With the input to the excitation unit, the frequency and the initial position stored,
Adjusting the excitation force of the measurement object according to the distance between the measurement object and the excitation unit;
Storing the distance between the measurement object and the excitation unit at the time of maximum vibration of the measurement object;
The thin plate inspection apparatus according to claim 1, wherein a warpage amount of the measurement object is calculated based on a relationship between the stored distance and the frequency of the excitation unit.
前記情報処理部は、
前記加振高さ調節部を制御して、前記測定対象物の加振力を調節する
ことを特徴とする請求項2に記載の薄板検査装置。 Driving the excitation unit side, provided an excitation height adjustment unit capable of changing the distance between the excitation unit and the measurement object,
The information processing unit
The thin plate inspection apparatus according to claim 2, wherein the excitation height adjustment unit is controlled to adjust the excitation force of the measurement object.
前記情報処理部は、
前記加振高さ調節部を制御して、前記測定対象物の加振力を調節する
ことを特徴とする請求項2に記載の薄板検査装置。 Driving the measurement object side, providing an excitation height adjustment unit capable of changing the distance between the excitation unit and the measurement object,
The information processing unit
The thin plate inspection apparatus according to claim 2, wherein the excitation height adjustment unit is controlled to adjust the excitation force of the measurement object.
非接触で前記測定対象物を加振する
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の薄板検査装置。 The excitation unit is
The thin plate inspection apparatus according to claim 1, wherein the measurement object is vibrated in a non-contact manner.
超音波にて前記測定対象物を加振する
ことを特徴とする請求項5に記載の薄板検査装置。 The excitation unit is
The thin plate inspection apparatus according to claim 5, wherein the measurement object is vibrated with ultrasonic waves.
非接触で前記測定対象物の振動を検知する
ことを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の薄板検査装置。 The vibration detection unit is
The thin plate inspection apparatus according to claim 1, wherein the vibration of the measurement object is detected in a non-contact manner.
前記情報処理部は、
前記測定対象物のクラック検知も可能としている
ことを特徴とする請求項7に記載の薄板検査装置。 In addition to having a sound detection function in the vibration detection unit,
The information processing unit
The thin plate inspection apparatus according to claim 7, wherein crack detection of the measurement object is also possible.
前記測定対象物の反り量をアウトプットする出力ポートを有し、
前記出力ポートを介して、他の測定機器と連動可能に構成された
ことを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の薄板検査装置。 The information processing unit
An output port for outputting the amount of warpage of the measurement object;
The thin plate inspection apparatus according to any one of claims 1 to 8, wherein the thin plate inspection apparatus is configured to be able to be interlocked with another measuring device via the output port.
前記測定対象物と前記超音波の放射部材との距離により前記測定対象物の加振力を調節し、
前記測定対象物の最大振動時の前記測定対象物と前記加振部との距離を記憶し、
該記憶した距離とそのときの前記超音波の周波数との関係により、前記測定対象物の反り量を算出する
ことを特徴とする薄板検査方法。 The ultrasonic wave is radiated from the excitation unit to the object to be mounted,
Adjusting the excitation force of the measurement object according to the distance between the measurement object and the ultrasonic radiation member;
Storing the distance between the measurement object and the excitation unit at the time of maximum vibration of the measurement object;
A method for inspecting a thin plate, comprising: calculating a warpage amount of the measurement object based on a relationship between the stored distance and the frequency of the ultrasonic wave at that time.
ことを特徴とする薄板の製造方法。 The thin plate inspection apparatus according to any one of claims 1 to 9 is applied, and the thin plate inspection method according to claim 10 is used to manufacture a solar cell and a module of a plurality of solar cells. A method for manufacturing a thin plate.
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