JP5564802B2 - 接合部検査方法及び接合部検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、垂直超音波による接合強度検査法において、検査用超音波を発生させてから接合部反射波ピーク強度が現れるまでの接合部反射時間を用いて接合強度、接合部の接合強度の適否を判定する接合部検査方法に関するものである。

従来、この種の技術として、下記の特許文献１乃至特許文献４に記載される垂直超音波探傷法がある。
特許文献１において、超音波を用いて、鋼板内部の欠陥からの反射波の強度と、表面反射波と欠陥部反射波との遅れ時間と、を用いることにより、欠陥部の大きさなどを判別する方法を記載されている。
特許文献２において、探触子により検出される欠陥エコー波形のパラメータと、欠陥近傍の底面反射エコーの波形のパラメータとの基づき、欠陥の種類と介在物、気泡を判別する方法を記載されている。
特許文献３において、照射されたバースト超音波の反射波または透過波を受信する手順と、受信された反射波または透過波を記録する手順と、探触子をスキャンする手順と、記録された全波形に対して欠陥領域に対する周波数解析を行う方法を記載されている。
特許文献４において、複数の振動子から時間をずらして順次前記スポット接合部に向けて発信された超音波の反射エコーの受信状態に基づいて、該スポット接合部のナゲット径を推測するナゲット径推測手段を記載されている。

特許文献１乃至特許文献４に記載されている検査方法は、単一物体における欠陥を判別する方法である。特許文献１乃至特許文献４に記載されている検査方法を活用して、接合される接合部材の接合部における空隙部分の大きさを測定することにより、非破壊で接合部材の接合強度を判別する方法となる。

特開平０９−１３８２２２号公報 特開平０９−１７１００５号公報 特開２００６−０８４３０５号公報 特開２００８−２０３０８２号公報

しかしながら、特許文献１乃至特許文献４の発明に基づいた接合強度の判別方法は、以下の問題があった。
特許文献１乃至特許文献４の発明に基づいた接合強度の判別方法は、超音波を用いて、接合される接合部材の接合部における空隙部分の大きさを判別することにより、接合強度を判別する方法である。また、空隙部分の大きさを判別するには、検査用超音波の反射波の反射強度等に基づいて行っている。
すなわち、特許文献１乃至特許文献４の発明に基づいた接合強度の判別方法において、検査用超音波の反射波の反射強度が強いと、接合部における空隙部分が大きく、接合部の接合強度が弱い。また、検査用超音波の反射波の反射強度が弱いと、接合部における空隙部分が小さく、接合強度が強いという判別基準に基づいて、接合部の接合強度を判別している。

しかしながら、接合される接合部材の接合部における空隙部分の大きさは、必ずしも接合部の接合強度と比例関係であるとは言えない。
たとえば、接合される両部材は、密着して、空隙がない場合、検査用超音波は当該空隙のない接合部材における透過性がよいため、空隙部分による反射波の反射波強度が弱いはずである。すなわち、特許文献１乃至特許文献４の発明に基づいた接合強度の判別方法によれば、当該接合部材の接合部に反射された反射波強度が弱く、接合部における空隙部分が小さいため、当該空隙のない接合部材の接合強度は強いはずである。
しかしながら、接合される両部材の間に空隙がないとしても、接合される両部材は、単に密着して、お互いしっかり溶着されていないと、接合部の接合強度は強くないはずである。
したがって、接合される接合部材の接合部における空隙部分の大きさは、接合部の接合強度と比例関係ではないため、接合部における空隙部の大きさを判別することにより、接合部の接合強度を判別する方法は、十分精確ではない。

そこで、本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、超音波接合により接合された接合部材の接合部において、検査用超音波を発生させてから接合部反射波ピーク強度が現れるまでの接合部反射時間を用いて接合強度を判定し、判定精度を向上することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る検査方法又は装置では、以下の構成を採っている。
（１）超音波発生装置により発生させた超音波を用いて、超音波接合による接合された接合部材の接合部から反射される反射波強度を計測し、接合部の接合強度の適否を判定する接合部検査方法において、前記超音波発生装置と前記接合部材との間に、前記接合部材よりも超音波の伝達速度が遅い接触媒質を介在させた状態で前記超音波発生装置が前記超音波を発生させてから、接合部反射波ピーク強度が現れるまでの接合部反射時間に基づいて前記接合部材の表面に残る前記超音波接合に用いるアンビルの形状痕の深さを推定し、それに基づいて前記接合強度の適否を判定することを特徴とする接合部検査方法。
（２）（１）に記載する接合部検査方法において、前記接合部反射波ピーク強度を加味して、前記接合強度の適否を判定することを特徴とする接合部検査方法。
（３）（１）または（２）に記載する接合部検査方法において、前記接合部が、リチウム電池の集電箔と端子との接合部であること、前記端子の表面に、前記超音波接合に用いるアンビルの形状痕があることを特徴とする接合部検査方法。

（４）超音波発生装置により発生させた超音波を用いて、超音波接合による接合された接合部材の接合部から反射される反射波強度を計測し、接合部の接合強度の適否を判定する接合部検査装置において、前記超音波発生装置と前記接合部材との間に、前記接合部材よりも超音波の伝達速度が遅い接触媒質を介在させた状態で前記超音波発生装置が前記超音波を発生させてから、接合部反射波ピーク強度が現れるまでの接合部反射時間に基づいて前記接合部材の表面に残る前記超音波接合に用いるアンビルの形状痕の深さを推定し、それに基づいて前記接合強度の適否を判定する判定手段を有することを特徴とする接合部検査装置。
（５）（４）に記載する接合部検査装置において、前記判定手段が、前記接合部反射波ピーク強度を加味して、前記接合強度の適否を判定することを特徴とする接合部検査装置。
（６）（４）または（５）に記載する接合部検査装置において、前記接合部が、リチウム電池の集電箔と端子との接合部であること、前記端子の表面に、前記超音波接合に用いるアンビルの形状痕があることを特徴とする接合部検査装置。

本発明は、超音波接合により接合された接合部材の接合部において、検査用超音波を発生させてから接合部反射波ピーク強度が現れるまでの接合部反射時間を用いて接合強度を判定し、判定精度を向上させることができる。

超音波を用いて行う接合工程において、接合される両部材は、超音波接合設備であるアンビル及びホーンにより、上下にはさみ込まれ、加圧される。そして、時間をかけて、超音波発生装置により発生された超音波の印加により摩擦され、接合される。
したがって、超音波接合による接合される両部材は、アンビル及びホーンによりはさみ込まれ、加圧され、さらに超音波の印加により摩擦されたため、アンビルとホーンと接触する各々の表面に、アンビルとホーンの形状痕が残る。また、超音波接合による接合される両部材は、超音波の印加による摩擦される時間が長ければ長いほど、接合部材の表面に残る形状痕が深くなる。すなわち、接合部材の表面に残る形状痕が深ければ深いほど、超音波接合による接合される両部材は、超音波の印加による摩擦される時間が長いことが推測される。

超音波接合により接合される両部材は、時間をかけて、超音波の印加による摩擦することにより、接合する工程が行われるため、超音波の印加による摩擦する時間が長ければ長いほど、両部材は固く接合されることができ、接合強度が強い。
したがって、超音波による接合される両部材の接合強度を非破壊で判別するには、超音波の印加による摩擦する時間の長短により判断することができる。また、超音波の印加による摩擦する時間の長短を判断するには、超音波により接合される両部材の表面に残されるアンビルとホーンの形状痕の深さから判断することができる。
すなわち、接合部材の表面に残されたアンビルとホーンの形状痕は深ければ深いほど、超音波の印加による摩擦する時間が長く、接合される両部材の接合強度が強いことが判断できる。

しかしながら、接合部材の表面に残るアンビルとホーン形状痕の深さは、微小であるため、測定するには手間がかかる。
それに対し、本発明は、従来技術である超音波検査法において、接合部から反射される接合部反射波ピーク強度を検出する際に、超音波発生装置が検査用超音波を発生させてから、接合部反射波ピーク強度が現れるまでの接合部反射時間も検出する。当該接合部反射時間により、接合部材の表面に残られる形状痕の深さを推定し、さらに接合強度を判別することができる。以下、検査用超音波を発生させてから、接合部反射波ピーク強度が現れるまでの接合部反射時間により、どのように形状痕の深さを推定し、さらに接合強度を判別することについて、詳細に説明する。

超音波検査法においては、探傷用超音波センサと接合部材表面との間に接触媒質を介在させている。
ここで、接合部材の表面には、アンビルの形状痕があるため、それに応じて接触媒質の厚みが変化している。すなわち、アンビルの形状痕が深ければ深いほど、介在される接触媒質が多く、当該接触媒質の厚さが厚くなる。

超音波は、接触媒質における伝達速度が、金属より遅い。したがって、接合部材の表面に残されるアンビルの形状痕は深ければ深いほど、すなわち、接合部材の表面に付着される接触媒質の厚さは厚ければ厚いほど、検査用超音波は、当該接触媒質を通過する距離が長くなるため、検査用超音波が発生されてから、接合部反射波ピーク強度が現れるまでの接合部反射時間は遅くなる。
すなわち、当該接合部反射時間は遅ければ遅いほど、接合部材の表面に残るアンビルの形状痕は深く、超音波の印加による摩擦する時間が長いことが推測でき、接合部材の接合強度が強いことが判別できる。

本発明は、超音波検査法において、接合部から反射される接合部反射波強度を検出する際に、超音波発生装置が検査用超音波を発生させてから、接合部反射波ピーク強度が現れるまでの接合部反射時間を検出する。当該接合部反射時間により、接合部材の表面に残られる形状痕の深さを推定することにより、接合強度を判別して、接合強度の判定精度を向上させることができる。

接合部検査装置主要部の外観図である。 アンビル形状痕の拡大図である。 検査用超音波の反射波ルートを示す図である。 反射波ピーク強度と反射時間の関係を示す図である。 従来の超音波接合設備を示す図である。 接合部反射時間に基づいた接合強度の判別方法を示すフローチャートである。 接合部反射時間と引張り試験による接合強度の関係を示す図である。 接合部反射時間及び接合部反射波ピーク強度に基づいた接合強度の判別方法を示すフローチャートである。 接合部反射時間及び接合部反射波ピーク強度により接合強度を判別する方法示す図である。

次に、本発明に係る非破壊で超音波による接合部検査方法の一実施の形態について図面を参照して説明する。

図１には、接合部検査装置１の主要部の外観図を示す。図１においては、本発明の本質部分である接合部検査装置１について詳しく説明する。それ以外の超音波発生装置等については省略する。
図１は、超音波により接合される接合部材２を示している。接合部材２は、端子３と集電箔４から構成されている。
端子３と集電箔４は、超音波により接合されるとき、図５に示しているように、超音波接合設備であるアンビル１１とホーン１２により上下に挟み込まれる。アンビル１１は、端子３の表面Ｕに当接し、ホーン１２は、集電箔４の底面Ｗに当接する。
そして、アンビル１１とホーン１２は、端子３と集電箔４に加圧しながら、超音波を印加するとともに、超音波による摩擦熱で、端子３と集電箔４を接合させる。

集電箔４は本来に薄いため、超音波の印加による摩擦の際に、集電箔４はホーン１２の形状に沿って、波状型が現われている。したがって、図１に示しているように、端子３と集電箔４からなる接合部材２の接合部において、波状な集電箔４の山部４１と端子３と接合される一方、波状な集電箔４の谷部４２と端子３との間に空隙部分がある。
また、図２は、図１における超音波センサである探触子５と端子３との接触する領域Ｘを拡大する図である。図２において、超音波の印加による摩擦の際に、端子３の表面Ｕに残されたアンビル１１の形状痕３１を示している。当該形状痕３１は逆三角形である。

図１に示しているように、接合部検査装置１のおける超音波センサである探触子５は、接合部材２の上部における端子３の表面Ｕに当接する。検査用超音波は、探触子５を介入して、接合部材２に反射される反射信号を検出する。
なお、検出される反射信号は、反射される部位により、主に３種類がある。
最初に検出されるのは、端子３の表面Ｕからの端子表面反射信号Ａである。当該端子表面反射信号Ａは、図３の（ａ）に示しているように、検査用超音波が探触子５を透過し、探触子５と端子３と当たる表面Ｕに反射され、探触子５に検出される。
次に検出されるのは、端子３と集電箔４との接合部からの接合部反射信号Ｂである。当該接合部反射信号Ｂは、図３の（ｂ）に示しているように、検査用超音波が探触子５及び端子３を透過し、端子３と集電箔４との接合部に到着する際、端子３と集電箔４との接合部における集電箔４の谷部４２である空隙部分を透過することできないため、端子３の底面Ｖに反射され、探触子５に検出される。通常、接合強度に関しては、主に当該接合部反射信号Ｂに基づいて判別する。
最後に検出されるのは、集電箔４の底面Ｗからの集電箔底面反射信号Ｃである。当該集電箔底面反射信号Ｃは、図３の（ｃ）に示しているように、検査用超音波が探触子５及び端子３を透過し、端子３と集電箔４との接合部に到着する際、集電箔４の山部４１の接合部も透過し、集電箔４の底面に反射され、探触子５に検出される。

図４は、探触子５により検出された反射波ピーク強度と反射時間との関係を示している。図４おいて、縦軸は、検査用超音波の反射波ピーク強度ＳＳである。横軸は、検査用超音波が発生されてから、探触子５に検出されるまでの反射時間Ｔである。図４において、検査用超音波は反射時間０で発生されるものとする。
図４に示しているように、反射波ピーク強度ＳＳは、反射される部位により、３つがある。
反射波ピーク強度ＳＳが一番大きいのは、端子３の表面Ｕに反射される端子表面反射信号Ａである。当該端子表面反射信号Ａは、図３の（ａ）にも示しているように、端子３の表面Ｕに反射されたため、吸収された検査用超音波が少ないし、検査用超音波の通過する距離も近いので、端子表面反射波ピーク強度ＳＳ１が最も大きく、端子表面反射時間Ｔ１が最も短い。
その次に、端子３と集電箔４との接合部に反射される接合部反射信号Ｂは、検査用超音波の一部分が、端子３の表面Ｕに反射されたため、端子表面反射信号Ａに比べ、接合部反射波ピーク強度ＳＳ２がやや弱い。また、図３の（ｂ）に示しているように、接合部反射信号Ｂは、検査用超音波が探触子５及び端子３を通過し、端子３と集電箔４との接合部における集電箔４の谷部４２である空隙部分を通過することできないため、端子３の底面Ｖに反射され、通過する距離がやや長いため、接合部反射時間Ｔ２がやや長い。
最後に、集電箔４の底面Ｗに反射される集電箔底面反射信号Ｃは、検査用超音波がほぼ反射され、又は吸収されたため、集電箔底面反射波ピーク強度ＳＳ３がもっとも弱い。また、図３の（ｃ）に示しているように、集電箔底面反射信号Ｃは、集電箔４の底面Ｗに反射され、検査用超音波の通過する距離がもっとも長いため、集電箔底面反射波時間Ｔ３は最も長い。

超音波接合により接合された接合部材の接合強度を判別するには、主に接合部反射信号Ｂに基づいて判別する。従来技術において、接合部反射信号Ｂの接合部反射波ピーク強度ＳＳ２は大きければ大きいほど、接合部材の接合強度が弱いと判別されている。
なぜならば、接合部反射信号Ｂは、検査用超音波が端子３と集電箔４との接合部における空隙部分を通過することできないため、端子３の底面Ｖに反射され、検出されるため、接合部反射信号Ｂの接合部反射波ピーク強度ＳＳ２は大きければ大きいほど、端子３と集電箔４との接合部における空隙部分が多く、接合強度が弱いことに基づいて判別されたからである。

しかしながら、接合される接合部材２の接合部における空隙部分の大きさは、必ずしも接合部の接合強度と比例関係ではないため、接合部反射信号Ｂの接合部反射波ピーク強度ＳＳ２に基づいて、接合部材２の接合強度を判別する方法は精確ではない。
たとえば、接合される端子３及び集電箔４は、密着して、空隙がない場合、検査用超音波は空隙のない接合部材２における透過性がよいため、空隙部分による反射される接合部反射信号Ｂの接合部反射波ピーク強度ＳＳ２が小さいはずである。すなわち、従来技術により接合強度を判別する方法によれば、当該空隙のない接合部材２の接合部反射波ピーク強度ＳＳ２が弱く、接合部における空隙部分が小さいため、当該空隙のない接合部材２の接合強度は強いはずである。
しかしながら、接合される端子３及び集電箔４の間に空隙がないとしても、接合される端子３及び集電箔４は、単に密着して、お互いしっかり溶着されていないと、接合部の接合強度は強くないはずである。
したがって、接合される接合部材２の接合部における空隙部分の大きさは、接合部の接合強度と比例関係ではないため、接合部における空隙部分の大きさを判別することにより、接合部の接合強度を判別する方法は、十分精確ではない。

本発明は、超音波接合による接合部において、検査用超音波を発生させてから接合部反射波ピーク強度ＳＳ２が現れるまでの接合部反射時間Ｔ２を用いて接合強度を判定し、判定精度を向上させている。

超音波接合により接合される接合部材２は、超音波接合設備であるアンビル１１及びホーン１２により、上下にはさみ込まれ、加圧される。そして、時間をかけて、超音波発生装置により発生された超音波の印加により摩擦し、接合される。
したがって、超音波接合による接合される端子３及び集電箔４は、アンビル１１及びホーン１２によりはさみ込まれ、加圧され、さらに超音波の印加により摩擦されたため、端子３の表面Ｕに、アンビル１１の形状痕３１が残される。
また、超音波の印加による摩擦する時間が長ければ長いほど、端子３の表面Ｕに残される形状痕３１が深くなる。すなわち、端子３の表面Ｕに残る形状痕３１が深ければ深いほど、超音波の印加による摩擦する時間が長いことが推測される。

超音波接合により接合される端子３及び集電箔４は、時間をかけて、超音波の印加による摩擦することにより、接合する工程が行われるため、超音波の印加による摩擦する時間が長ければ長いほど、端子３及び集電箔４は固く接合されることができ、接合強度が強い。
したがって、超音波による接合される端子３及び集電箔４の接合強度を非破壊で判別するため、超音波の印加による摩擦する時間の長短により判断することができる。また、超音波の印加による摩擦する時間の長短を判断するには、超音波により接合される端子３の表面Ｕに残されるアンビル１１の形状痕３１の深さＨから判断することができる。
すなわち、残されたアンビル１１の形状痕３１は深ければ深いほど、超音波の印加による摩擦する時間が長く、接合される端子３及び集電箔４の接合強度が強いことが判断できる。

しかしながら、端子３表面Ｕに残るアンビル１１の形状痕３１の深さＨは、微小であるため、測定するには手間がかかる。
それに対し、本発明は、従来技術である超音波検査法において、超音波発生装置が検査用超音波を発生させてから、接合部反射波ピーク強度ＳＳ２が現れるまでの接合部反射時間Ｔ２により、端子３の表面Ｕに残されるアンビル１１の形状痕３１の深さＨを推定し、さらに接合強度を判別する。

超音波検査法においては、探触子５と端子３の表面Ｕとの間に粘着性のある接触媒質１３を介在させている。
ここで、端子３の表面Ｕには、アンビル１１の形状痕３１があるため、それに応じて接触媒質１３の厚みが変化している。すなわち、アンビル１１の形状痕３１の深さＨが深ければ深いほど、介在される接触媒質１３が多く、当該接触媒質１３の厚さが厚くなる。図２に示しているように、図２の（ａ）と（ｂ）を比較してみると、（ａ）におけるアンビル１１の形状痕３１の深さＨ１は、（ｂ）におけるアンビル１１の形状痕３１の深さＨ２より深いため、接触媒質１３の厚みＬ１は、Ｌ２よりも厚い。

また、超音波は、粘着性のある接触媒質１３における伝達速度が、金属より遅い。したがって、端子３の表面Ｕに残されるアンビル１１の形状痕３１の深さＨは深ければ深いほど、すなわち、端子３の表面Ｕに付着される接触媒質１３の厚さＬは厚ければ厚いほど、検査用超音波は、当該接触媒質１３を通過する距離が長くなるため、接合部反射時間Ｔ２は遅くなる。
すなわち、当該接合部反射時間Ｔ２は遅ければ遅いほど、端子３の表面Ｕに残るアンビル１１の形状痕３１の深さＨは深く、超音波の印加による摩擦する時間が長いことが推測でき、接合部材２の接合強度が強いことが判別できる。
したがって、超音波接合による接合部において、検査用超音波を発生させてから接合部反射波ピーク強度ＳＳ２が現れるまでの接合部反射時間Ｔ２を用いて、端子３表面Ｕのアンビル１１の形状痕３１の深さＨを推定し、更に接合時間を推定することにより、接合強度を判定し、判定精度を向上させることができ、製品の品質及び信頼性を向上させることができる。

図６により、実際の検査方法を具体的に説明する。
図６は、検査用超音波を発生させてから接合部反射波ピーク強度ＳＳ２が現れるまでの接合部反射時間Ｔ２を用いて、接合強度を判定するフローチャートである。
始めに、接合部材２における端子３の表面Ｕに探触子５を当接し、接合部反射波信号Ｂを取得する（Ｓ１）。ここで、予め、探触子５の遅延材及び端子３の厚みを考慮したうえ、接合部反射時間のＯＫ範囲を設定する。
次に、探触子５が取得した接合部反射信号Ｂから、接合部反射波ピーク強度ＳＳ２の出現する接合部反射時間Ｔ２を検出する（Ｓ２）。
次に、Ｓ２で検出された接合部反射時間Ｔ２がＯＫ範囲に入っているか否かを判断する（Ｓ３）。ＯＫ範囲に入っていれば（Ｓ３；ＹＥＳ）、良品と判断する（Ｓ４）。また、ＯＫ範囲に入っていなければ（Ｓ３；ＮＯ）、不良と判断し（Ｓ５）、排出する（Ｓ６）。
最後に、Ｓ４又はＳ６が終わったら、次の製品を検査する（Ｓ７）。

図７は、各々の接合時間で接合された接合部材が、引張り試験を行って、実際に測定した接合部材の破断強度、及び超音波接合により接合された上記述べた検査用超音波を発生させてから接合部反射波ピーク強度ＳＳ２が現れるまでの接合部反射時間Ｔ２との相関関係を示す図である。
図７において、縦軸は、接合された接合部材２の引張り試験を行って、実測した値である。当該引張り破断強度は、接合された接合部材２の接合強度と一致する。横軸は、接合部反射波ピーク強度ＳＳ２が現れるまでの接合部反射時間Ｔ２の実測値である。
Ｍ１は、標準時間より３０ｍｓ短い接合時間で超音波接合した実施例である。Ｍ２は、標準時間より２０ｍｓ短い接合時間で超音波接合した実施例である。Ｍ３は、標準時間より１０ｍｓ長い接合時間で超音波接合した実施例である。Ｍ４は、標準時間より３０ｍｓ長い接合時間で超音波接合した実施例である。
図７に示しているように、Ｍ１乃至Ｍ４は、当該接合部材の引張り破断強度、すなわち、当該接合部材の接合強度と相関関係を有する。すなわち、当該接合部材の接合時間が長ければ長いほど、当該接合部材の接合強度は強くなる。
また、Ｍ１からＭ４は、図７に示しているように、検査用超音波を発生させてから接合部反射波ピーク強度ＳＳ２が現れるまでの接合部反射時間Ｔ２と相関関係を有する。すなわち、当該接合部材の接合時間が長ければ長いほど、検査用超音波を発生させてから接合部反射波ピーク強度ＳＳ２が現れるまでの接合部反射時間Ｔ２は遅くなる。
したがって、検査用超音波を発生させてから接合部反射波ピーク強度ＳＳ２が現れるまでの接合部反射時間Ｔ２は、当該接合部材の接合強度と相関関係を有するため、接合部反射時間Ｔ２を検出することにより、当該接合部材の接合強度を精確に推測することができる。

また、本実施例において、超音波接合による接合部材２の接合強度を判定するには、接合部反射時間Ｔ２のみ基づいて判別するではなく、更に接合部反射波ピーク強度ＳＳ２を加味すれば、より精確に判定精度を向上させることができ、製品の品質及び信頼性を向上させることができる。

図８に示しているのは、検査用超音波を発生させてから接合部反射波ピーク強度ＳＳ２が現れるまでの接合部反射時間Ｔ２と、接合部反射波ピーク強度ＳＳ２との２種類の情報を用いて、接合強度を判定するフローチャートである。
始めに、接合部材２における端子３の表面に探触子５を当接し、接合部反射信号Ｂを取得する（Ｓ１）。ここで、予め、探触子５の遅延材及び端子３の厚みを考慮したうえ、接合部反射時間Ｔ２及び接合部反射波ピーク強度ＳＳ２のＯＫ範囲を設定する。
次に、探触子５が取得した接合部反射信号Ｂから、接合部反射波ピーク強度ＳＳ２の出現する接合部反射時間Ｔ２及び接合部反射波ピーク強度ＳＳ２を検出する（Ｓ２）。
次に、Ｓ２で検出された接合部反射時間Ｔ２及び接合部反射波ピーク強度ＳＳ２がＯＫ範囲に入っているか否かを判断する（Ｓ３）。ＯＫ範囲に入っていれば（Ｓ３；ＹＥＳ）、良品と判断する（Ｓ４）。また、ＯＫ範囲に入っていなければ（Ｓ３；ＮＯ）、不良と判断し（Ｓ５）、排出する（Ｓ６）。
最後に、Ｓ４又はＳ６が終わったら、次の製品を検査する（Ｓ７）。

図９は、各々の接合時間で接合された接合部材が、検査用超音波を発生させてから接合部反射波ピーク強度ＳＳ２が現れるまでの接合部反射時間Ｔ２と、又は接合部反射波ピーク強度ＳＳ２との関係を示す図である。
図９において、縦軸は、接合部反射波ピーク強度ＳＳ２である。横軸は、接合部反射波ピーク強度ＳＳ２が現れるまでの接合部反射時間Ｔ２の実測値である。
Ｍ１は、標準時間より３０ｍｓ短い接合時間で超音波接合した実施例である。Ｍ２は、標準時間より２０ｍｓ短い接合時間で超音波接合した実施例である。Ｍ３は、標準時間より１０ｍｓ長い接合時間で超音波接合した実施例である。Ｍ４は、標準時間より３０ｍｓ長い接合時間で超音波接合した実施例である。
また、図９における斜線Ｙは、接合部反射時間Ｔ２及び接合部反射波ピーク強度ＳＳ２に基づいて作成した接合部材の接合強度の適否を判断する基準線である。当該基準斜線Ｙの左上の領域は、接合部材の接合強度が弱く、接合強度不合格領域である。当該基準斜線Ｙの右下の領域は、接合部材の接合強度が強く、接合強度合格領域である。
図９は、図７に比較すると、接合部材の接合強度の適否を判断するには、接合部反射時間Ｔ２に基づいて判断するうえ、接合部反射波ピーク強度ＳＳ２を加味したものである。接合部反射波ピーク強度ＳＳ２を加味することにより、接合部材の接合強度をより精確に推測することができる。
例えば、接合部反射時間Ｔ２＝５．４８のとき、図７ではＭ２とＭ３を区別できないため、接合部材の引張り破断強度が１００Ｎから３００Ｎまでばらつくが、図９では、接合部反射時間Ｔ２及び接合部反射波ピーク強度ＳＳ２に基づいて作成した基準斜線Ｙで、接合部材の接合強度の適否を区別しているため、Ｍ２とＭ３とを区別でき、接合部材の引張り破断強度が２００Ｎ以上のものを精確に検査することができる。
したがって、検査用超音波を発生させてから接合部反射波ピーク強度ＳＳ２が現れるまでの接合部反射時間Ｔ２と、接合部反射波ピーク強度ＳＳ２と２種類の情報を検出することにより、当該接合部材の接合強度をより精確に推測することができる。

１ 接合部検査装置
２ 接合部材
３ 端子
４ 集電箔
５ 探触子
１１ アンビル
１２ ホーン
１３ 接触媒質
３１ アンビル形状痕
４１ 集電箔の山部
４２ 集電箔の谷部
Ａ 端子表面反射信号
Ｂ 接合部反射信号
Ｃ 集電箔底面反射信号
Ｕ 端子の表面
Ｖ 端子の底面
Ｗ 集電箔の底面
Ｘ 探触子と端子との接触する領域
Ｙ 接合強度の適否を判断する基準線
Ｈ アンビルの形状痕の深さ
Ｌ 接触媒質の厚み
Ｔ 反射時間
ＳＳ 反射波ピーク強度

Claims (6)

1. 超音波発生装置により発生させた超音波を用いて、超音波接合による接合された接合部材の接合部から反射される反射波強度を計測し、接合部の接合強度の適否を判定する接合部検査方法において、
   前記超音波発生装置と前記接合部材との間に、前記接合部材よりも超音波の伝達速度が遅い接触媒質を介在させた状態で前記超音波発生装置が前記超音波を発生させてから、接合部反射波ピーク強度が現れるまでの接合部反射時間に基づいて前記接合部材の表面に残る前記超音波接合に用いるアンビルの形状痕の深さを推定し、それに基づいて前記接合強度の適否を判定することを特徴とする接合部検査方法。
2. 請求項１に記載する接合部検査方法において、
   前記接合部反射波ピーク強度を加味して、前記接合強度の適否を判定することを特徴とする接合部検査方法。
3. 請求項１または請求項２に記載する接合部検査方法において、
   前記接合部が、リチウム電池の集電箔と端子との接合部であること、
   前記端子の表面に、前記超音波接合に用いるアンビルの形状痕があることを特徴とする接合部検査方法。
4. 超音波発生装置により発生させた超音波を用いて、超音波接合による接合された接合部材の接合部から反射される反射波強度を計測し、接合部の接合強度の適否を判定する接合部検査装置において、
   前記超音波発生装置と前記接合部材との間に、前記接合部材よりも超音波の伝達速度が遅い接触媒質を介在させた状態で前記超音波発生装置が前記超音波を発生させてから、接合部反射波ピーク強度が現れるまでの接合部反射時間に基づいて前記接合部材の表面に残る前記超音波接合に用いるアンビルの形状痕の深さを推定し、それに基づいて前記接合強度の適否を判定する判定手段を有することを特徴とする接合部検査装置。
5. 請求項４に記載する接合部検査装置において、
   前記判定手段が、前記接合部反射波ピーク強度を加味して、前記接合強度の適否を判定することを特徴とする接合部検査装置。
6. 請求項４または請求項５に記載する接合部検査装置において、
   前記接合部が、リチウム電池の集電箔と端子との接合部であること、
   前記端子の表面に、前記超音波接合に用いるアンビルの形状痕があることを特徴とする接合部検査装置。

Images