JP2019516093A5 - - Google Patents

Description

この問題を解決するために、本発明は、請求項１の特徴を有するプローブを提供する。有利な発展形態は、従属請求項に明記されている。すべての請求項の文言は、参照により本明細書の内容とされる。
プローブは、縦方向およびこれに直交する横方向を定めるプローブハウジングを有する。縦方向は、動作中に検査方向に対して可能な限り平行に整列する方向である。横方向は、縦方向に垂直に伸び、それゆえ、検査動作中に検査方向に対して可能な限り垂直である。プローブは、複数の送信−受信ユニットを有しているため、超音波マルチプローブである。送信−受信ユニットのそれぞれは、送信素子と、割り当てられた受信素子と、を有する。その結果、検査対象が検査方向に沿ってプローブに対して相対的に移動している間に実効的な検査幅を有する検査軌跡

が送信−受信ユニットによって検査可能であるように、実効的な検査幅が横方向に定められる。送信−受信ユニットの感度が横方向端部の近傍で通常急激に低下するため、実効的な検査幅は、一般に横方向の送信−受信ユニットの物理的な広がりよりもいくぶん小さく、その結果、事実上わずかに小さな検査幅のみが使用可能である。送信−受信ユニットは、縦方向に前後して位置する、それぞれ横方向に伸びる少なくとも２つの列に配置されている。異なる列からの送信−受信ユニットは、互いに対してオフセットされた送信−受信ユニットの受信素子が重なり領域において互いに重なり合うように、横方向に互いに対してオフセットされ、それにより送信−受信ユニットが全体で間隙なしに実効的なプローブ検査幅をカバーする。送信−受信ユニットのすべてがプローブハウジング内に配置されている。

一部の受信素子またはすべての受信素子を電気的に接続し、それらを共通の受信ターミナル要素に接続することも可能である。しかしながら、受信素子のそれぞれがプローブの別々の受信ターミナル要素に電気的に接続されるものとするのが好ましい。その結果、個々の欠陥信号をある位置または狭い検査軌跡に正確に横方向に割り当てることが可能であり、それによって横方向の欠陥の位置特定性を改良することができる。
送信ターミナル要素および受信ターミナル要素は、共通のコネクタハウジングに収容されてもよく、その結果、プローブホルダーに取り付けた後のプローブの電気的接続が極めて容易に可能となり、さらに、既存の検査システムでの使用は、場合によっては、配線の適合を必要としない。

送信−受信ユニットのそれぞれは、横方向に測定された実効的な検査幅ＰＢ１などを有し、この検査幅は、送信素子Ｔ１および受信素子Ｒ１の横方向の物理的な広がりよりもいくぶん（約１０％〜２０％）小さい。第１の送信−受信ユニット１５０−１の実効的な検査幅について説明するために、図１は、基準欠陥ＦＢＨ−２に関して横方向Ｑに測定された、素子長にわたる典型的な信号振幅プロファイルを表わす曲線Ｅ１を示す。信号振幅は、感度の尺度である。この感度プロファイルの特徴は、比較的高い達成可能な信号振幅の、送信−受信ユニットの中央に対して対称な比較的広いプラトーであり、素子の中央における感度の浅い局所的な低下と、素子の外側縁部により近い２つの局大値Ｍ１、Ｍ２と、さらに横方向の端部のすぐ近傍の感度の急激な低下と、を有する。実効的な検査幅ＰＢ１は、例えば、信号振幅が局大値よりも例えば最大４ｄＢだけ低い領域を指すように規定される。他の送信−受信ユニットは、対応する実効的な検査幅ＰＢ２、ＰＢ３を有する。実効的な検査幅は、例えば、２０ｍｍ以上であってもよい。検査対象２９０が検査方向２９５に沿ってプローブに対して相対的に移動している間に、送信−受信ユニットのそれぞれが、それぞれの送信−受信ユニットの実効的な検査幅に対応する幅の検査軌跡を（横方向に）走査する。

送信−受信ユニットは、それらの実効的な検査幅と、送信−受信ユニットによって走査される３つの検査軌跡とが横方向に部分的に重なるように、互いに対して相対的に配置され、その結果、プローブの検査幅全体にわたって高感度で走査を行うことができる。この目的のために、送信−受信ユニットは、縦方向Ｌに前後して位置する、それぞれ横方向Ｑに伸びる２つのまっすぐな列１５１−１、１５５−２に配置されている。第１の送信−受信ユニット１５２−１および第３の送信−受信ユニット１５２−３は、この場合、それぞれの送信素子Ｔ１、Ｔ３と受信素子Ｒ１、Ｒ３との間の分割面が互いに一致するか、または一直線になるように、横方向Ｑに相互間隔ＤＱを介して第１の列１５５−１に設けられている。同じ列の２つの送信−受信ユニット間の横方向Ｑに測定された間隔ＤＱは、この方向に送信−受信ユニットのそれぞれの幅の４０％と６０％の間である。

第２の送信−受信ユニット１５０−２は、第２の列１５５−２に、すなわち第１および第３の送信−受信ユニットに対して縦方向にオフセットされて配置されている。第２の送信−受信ユニットは、第１の列の送信−受信ユニット間の間隙が完全にカバーされるように、他の送信−受信ユニットに対して対称である。第２の送信−受信ユニット１５２−２は、外側部分が、縦方向に見て、第１の列に位置する送信−受信ユニットの外側部分の後方に位置するように、横方向に両側に広がる。これによって、互いに対してオフセットされた送信−受信ユニットの受信素子、およびさらにはこれらの送信−受信ユニットによって走査される検査軌跡が重なり領域Ｕ１−２またはＵ２−３において重なり合うように、異なる列（第１の列、第２の列）の送信−受信ユニットが横方向Ｑに互い対してオフセットされ、それにより送信−受信ユニットが全体で間隙なしにかつ感度の著しい低下を伴わずに実効的なプローブ検査幅ＰＫＰＢをカバーするという効果が達成される。横方向Ｑに測定された重なり領域Ｕ１−２およびＵ２−３の幅は、個々の送信−受信ユニットの実効的な検査幅ＰＢ１、ＰＢ２、ＰＢ３の約１５％〜２０％である。これによって、一方では、検査対象の重なり領域でさえ高感度で検査を行うことができ、他方では、実効的なプローブ検査幅全体を比較的少数の３つの送信−受信ユニットのみでカバーできることが保証される。

４つに分割された従来の送信−受信プローブを用いた検査では、ＦＢＨ−３クラス（直径３ｍｍの平底穴）までの等価反射器に対しては実効的なプローブ検査幅全体にわたって十分な感度を有することが可能であることが示されている。しかしながら、ＦＢＨ−２以下の基準欠陥の検出は、しばしば十分な再現性では不可能であることが分かった。この感度が制限される原因と考えられる理由の１つは、列内の隣り合う受信素子間の当接部における感度の低い領域である。したがって、本発明の例示的な実施形態による、重なり合う検査軌跡または実効的な検査幅を有する、プローブ内部の送信−受信ユニットの新奇な配置によって、ＦＢＨ−２クラス以下の（例えば、ＦＢＨ−１．２またはＦＢＨ−１以下の）基準欠陥を再現性よく検出することができる。