JP2015230251A - 光学非破壊検査方法及び光学非破壊検査装置 - Google Patents
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Abstract
Description
●[測定対象物の例(図1〜図3)]
図1を用いて測定対象物の例について説明する。図1は、測定対象物である基板90に形成されたスルーホール91、及びプレスフィットピン92の外観の例を示している。本実施の形態の説明では、このスルーホール91とプレスフィットピン92が、測定対象物である2つのワークに相当している。そしてスルーホール91は、基板90に形成された貫通孔に対して、貫通孔の内壁部分である内壁91B、及び貫通孔の縁部に設けられたランド91Aを有している。またランド91Aは、基板90の表と裏に設けられて内壁91Bと接続されており、例えば基板90上における他の電子部品取り付け用のランド等に、基板上にプリントされた配線にて接続されている。また内壁91B、ランド91Aは導電部材(例えば銅箔やハンダメッキ等)で形成されている。なお、本実施の形態では、内壁91Bがスルーホール91における圧接部に相当している。
図4は光学非破壊検査装置1の構成の例を示している。図4に示す光学非破壊検査装置1は、集光コリメート手段10、加熱用レーザ光源21、加熱用レーザコリメート手段41、加熱レーザ用選択反射手段11A、第1赤外線検出手段31(熱線検出手段に相当)、第1赤外線用選択反射手段12A、第1赤外線集光手段51、第2赤外線検出手段32(熱線検出手段に相当)、第2赤外線用選択反射手段13A、第2赤外線集光手段52、制御手段50、記憶手段60等にて構成されている。
次に図5に示すフローチャートを用いて、図4に示す光学非破壊検査装置1の制御手段50の処理手順の例について説明する。図5に示す処理は、図4に示す内壁91Bと弾性変形部92Bとの圧接状態の検査を行う際、制御手段50にて実行される。以下、図5に示すフローチャートの各処理の詳細を順に説明する。
次に、ステップS20にて測定スポットの温度を求める手順の詳細について説明する。例えば図6は、照射された光を完全に吸収及び放射する黒体の温度が各温度(M1、M2・・M6)の場合において、黒体から放射される赤外線の波長(横軸)と、各波長の赤外線のエネルギー(縦軸)の関係を示す赤外線放射特性の例を示している。例えば測定スポットが黒体である場合であって、第1赤外線波長(λ1)の位置が図6中に示す(λ1)の位置であり、第2赤外線波長(λ2)の位置が図6中に示す(λ2)の位置であるとする。
圧接部における接触面積の大きさの違いや接触圧力の大きさの違いによって熱伝導量が変化するので飽和温度が異なることを既に説明したが、それぞれの測定対象物で飽和温度が異なっている状態で圧接状態の良否を判定するのは、あまり好ましくない。そこで、以下に説明するように、測定対象物毎の飽和温度が同じとなるように、測定した温度上昇特性を正規化することで、飽和温度の違いを排除する。
次に、ステップS40の表示の例を図12に示す。図12に示す例は、制御手段50の表示手段50Gの画面50Mに、制御手段の判定結果に関する情報を表示した例を示している。この例では、判定結果は「良好」であり、圧接部における接触面積及び接触圧力が所望する範囲内であったと判定した場合を示している。また図12の例では、画面50Mの一部に、測定対象物の正規化温度上昇特性(画面50M中に実線にて示す)と、正規化下限温度上昇特性(画面50M中に一点鎖線にて示す)と、正規化上限温度上昇特性(画面50M中に二点鎖線にて示す)と、正規化理想温度上昇特性(画面50M中に点線にて示す)と、を重ねた温度上昇特性グラフも表示した例を示している。この温度上昇特性グラフを見るだけで、作業者は、測定対象物の圧接状態は許容範囲に収まってはいるが、上限側に少しずれていると容易に判断することができるので、品質管理等を行う際に非常に便利である。
以上の説明では、スルーホール91の内壁91Bにプレスフィットピン92の弾性変形部92Bが挿通された圧接部の圧接状態の良否を判定した。この圧接部は、溶着されることなく圧接にて結合されているが、上記の判定の結果、圧接状態が良品であると判定した場合、さらに、以下のようにして溶着することで、より確実に所望する導電率を確保することができる。なお、以下に説明する溶着ステップは、図5に示すステップS35とステップS40との間で行うようにしてもよいし、省略してもよい。
10 集光コリメート手段
10A、10B (非球面)反射ミラー
11A 加熱レーザ用選択反射手段
12A 第1赤外線用選択反射手段
13A 第2赤外線用選択反射手段
21 加熱用レーザ光源
31 第1赤外線検出手段(熱線検出手段)
32 第2赤外線検出手段(熱演検出手段)
41 加熱用レーザコリメート手段
50 制御手段
50G 表示手段
51 第1赤外線集光手段
52 第2赤外線集光手段
60 記憶手段
90 基板
91 スルーホール
91A ランド
91B 内壁(圧接部)
92 プレスフィットピン
92A 先端部
92B 弾性変形部(圧接部)
92C ベース部
L11 第1測定光
L12 第2測定光
L13 第3測定光
SP 測定スポット
Claims (5)
- 溶着されることなく圧接にて結合された2つのワークの圧接部であって一方のワークにおける前記圧接部と他方のワークにおける前記圧接部とが互いに導電部材で構成された前記圧接部、における圧接状態を判定する光学非破壊検査方法であって、
前記圧接部の近傍における一方のワークの表面であって前記圧接部を含む導電部材の表面に測定スポットを設定し、
所定レーザ波長の加熱用レーザを出射する加熱用レーザ光源と、
熱線を検出可能な少なくとも1つの熱線検出手段と、
前記加熱用レーザ光源を制御するとともに前記熱線検出手段からの検出信号を取り込む制御手段と、を用い、
前記制御手段から前記加熱用レーザ光源を制御して、前記測定スポットに、前記ワークを破壊することなく加熱する熱量に調整された前記加熱用レーザを照射して、前記測定スポットを加熱する、加熱ステップと、
前記加熱ステップによる加熱を行いながら、前記制御手段にて前記測定スポットから放射される熱線を前記熱線検出手段を用いて検出して前記測定スポットの温度を求め、加熱時間に応じた前記測定スポットの温度上昇状態である温度上昇特性を得る、温度上昇特性取得ステップと、
熱伝導量の影響を受ける加熱点である前記測定スポットの前記温度上昇特性に基づいて、前記制御手段にて前記2つのワークの前記圧接部における接触面積及び接触圧力を含む圧接状態の良否を判定する、判定ステップと、を有する、
光学非破壊検査方法。 - 請求項1に記載の光学非破壊検査方法であって、
前記2つのワークにおける前記圧接部の少なくとも一方には、前記2つのワークの前記圧接部の導電部材のそれぞれの融点よりも低い融点の合金または金属がメッキされており、
前記加熱ステップでは、前記制御手段から前記加熱用レーザ光源を制御して、前記ワークを破壊することなく加熱する熱量であるとともに前記メッキの融点未満となる熱量に調整された出力の前記加熱用レーザを前記測定スポットに照射し、
前記判定ステップにおいて良品であると判定した場合、前記制御手段にて前記加熱用レーザ光源の出力を前記ワークを破壊することなく加熱する熱量であるとともに前記メッキの融点以上となる熱量に調整された出力である新たな加熱用レーザへと上昇させた後、前記測定スポットに前記新たな加熱用レーザを所定時間照射することで前記メッキを溶融させて前記圧接部において前記2つのワークを溶着させる、溶着ステップ、を有する、
光学非破壊検査方法。 - 請求項1に記載の光学非破壊検査方法であって、
前記2つのワークにおける前記圧接部の少なくとも一方には、前記2つのワークの前記圧接部の導電部材のそれぞれの融点よりも低い融点の合金または金属がメッキされており、
前記加熱ステップでは、前記制御手段から前記加熱用レーザ光源を制御して、前記ワークを破壊することなく加熱する熱量であるとともに前記メッキの融点以上となる熱量に調整された出力の前記加熱用レーザを前記測定スポットに照射する、
光学非破壊検査方法。 - 請求項1〜3のいずれか一項に記載の光学非破壊検査方法であって、
前記判定ステップでは、前記制御手段にて、前記測定スポットへの前記加熱用レーザの照射の開始時点から、前記温度上昇特性において時間の経過に対する温度の上昇状態が所定上昇状態以下となる熱平衡状態となるまでの時間が、予め設定した第1基準閾値と第2基準閾値との間に収まっていない場合に、前記接触面積が所望する大きさの面積の範囲から外れている不良品である、あるいは前記接触圧力が所望する圧力の範囲から外れている不良品である、と判定する、
光学非破壊検査方法。 - 請求項1〜4のいずれか一項に記載の光学非破壊検査方法を実行するための光学非破壊検査装置であって、
前記加熱用レーザ光源と、
光軸に沿って一方の側から入射された平行光を、焦点位置として設定した前記測定スポットに向けて集光して他方の側から出射するとともに、前記測定スポットから放射及び反射されて他方の側から入射された光を、光軸に沿った平行光である測定光に変換して一方の側から出射する集光コリメート手段と、
前記加熱用レーザを平行光に変換して前記集光コリメート手段の一方の側へと導く加熱用レーザ導光手段と、
少なくとも1つの前記熱線検出手段と、
前記測定光に含まれている熱線であって前記測定スポットから放射された熱に対応する熱線を前記熱線検出手段へと導く熱線導光手段と、
前記制御手段と、を備える、
光学非破壊検査装置。
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