KR20140127755A - 초음파 검사 장치 - Google Patents

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다까시 도미따
히로까즈 나가오까
가오루 기따미
마사후미 다까다
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가부시키가이샤 히타치 파워 솔루션즈
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Abstract

본 발명의 과제는, 피검체를 재치하는 시료대의 하면에 잔존하는 기포를 제거하여, 효율 좋은 검사를 할 수 있는 투과식의 초음파 검사 장치를 제공하는 것이다.
초음파 검사 장치(100)는, 물(5)을 수용하는 수조(19)와, 수조(19) 내에 배치되고, 피검체(1)를 재치하는 시료대(2)와, 상하 방향으로 대향하여 배치되고, 피검체(1)를 향해 초음파를 조사하는 제1 초음파 탐촉자(3) 및 피검체를 투과한 초음파를 수신하는 제2 초음파 탐촉자(4)를 갖고, 시료대(2)의 하면(23)측에 친수성 피막이 형성되어 있다.

Description

초음파 검사 장치{SCANNING ACOUSTIC TOMOGRAPH}
본 발명은, 초음파 검사 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 초음파 전달용 매질로서의 수중에 있어서 초음파에 의해 비파괴로 피검체 내부를 측정하고, 그 피검체에 관한 탐사 영상 등을 표시하거나 혹은 내부 결함에 관한 합격 여부를 판정하거나 하는 초음파 검사 장치에 관한 것이다.
초음파 검사 장치는, 피검체를 향해 초음파를 조사하고, 피검체로부터 반사 또는 투과해 오는 초음파를 수신하는 것을 반복하면서 주사하여, 수신한 초음파의 강약을 화상화한다. 초음파 검사 장치는, 피검체의 각 부의 음향 임피던스에 의해 피검체로부터 반사 또는 투과해 오는 초음파의 강약이 다른 성질을 이용하여, 피검체 내부의 상태를 비파괴로 검사할 수 있다.
초음파는 기체에는 전해지기 어려운 성질이 있으므로, 초음파 검사 장치에서는, 일반적으로는 물을 초음파 전달용 매질로서 사용하고, 피검체 및 초음파 탐촉자를 침수시켜 검사가 행해진다.
본 기술 분야의 배경 기술로서, 일본 특허 출원 공개 제2002-296247호 공보(특허문헌 1)가 있다. 이 공보에는, 「수조 내에 대향 배치한 초음파 송신자 및 초음파 수신자의 사이에 금속띠를 지나게 하고, 상기 금속띠를 개재하여 초음파 송신자 및 초음파 수신자 사이에서 초음파 빔의 송수신을 행하여, 금속띠의 내부 결함을 검출한다……」라고 기재되어 있다(요약 참조).
일본 특허 공개 제2002-296247호 공보
초음파는 기체에는 전해지기 어렵다고 하는 성질이 있으므로, 피검체에 기포가 부착되면, 기포 부착부의 피검체 내부의 검사를 할 수 없다고 하는 문제가 있다. 나아가서는, 초음파 검사 후에 검사 결과에 있어서 기포가 확인된 경우에는, 기포를 제거 후에 다시 검사를 실시할 필요가 있어, 매우 효율이 나쁘다고 하는 문제가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 특허문헌 1에 기재된 기술은, 금속띠의 내부 결함을 검출하는 데 있어서, 금속띠와 초음파 송신자의 간극, 및 금속띠와 초음파 수신자의 간극 각각을 향해, 기포가 제거된 물을 공급하도록 하고 있다. 이에 의해, 기포의 영향이 배제되므로, 초음파 탐상에 의한 내부 결함의 검출을 정확하게 행할 수 있다.
그러나, 초음파를 피검체에 투과시켜 검사를 행하는 투과식의 초음파 검사 장치에 있어서, 피검체를 재치하는 시료대를 수조 내에 배치한 구조의 경우에는, 이하의 문제가 발생한다. 즉, 피검체나 시료대를 수중에 침지시킬 때에 공기를 말려 들어가게 하고, 시료대의 하면에 기포가 잔존할 우려가 있다. 이 경우, 시료대의 하면에 잔존하는 기포는, 수류에 의해 날려졌다고 해도 바로 시료대의 하면의 다른 장소에 재부착될 우려가 있고, 또한, 기포가 작은 경우에는 애당초 수류로는 날려지기 어려우므로, 제거하는 것이 어렵다. 이로 인해, 시료대의 하면에 잔존하는 기포에 의해, 피검체를 투과하는 초음파를 수신할 수 없게 된다고 하는 문제가 있다.
본 발명은, 이러한 사정에 비추어 이루어진 것이며, 피검체를 재치하는 시료대의 하면에 잔존하는 기포를 제거하고, 효율 좋은 검사를 할 수 있는 투과식의 초음파 검사 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 따른 초음파 검사 장치는, 물을 수용하는 수조와, 상기 수조 내에 배치되고, 피검체를 재치하는 시료대와, 상하 방향으로 대향하여 배치되고, 피검체를 향해 초음파를 조사하는 제1 초음파 탐촉자 및 피검체를 투과한 초음파를 수신하는 제2 초음파 탐촉자를 갖고, 상기 시료대의 하면측에 친수성 피막이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 피검체를 재치하는 시료대의 하면에 잔존하는 기포를 제거하고, 효율 좋은 검사를 할 수 있는 투과식의 초음파 검사 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 초음파 검사 장치를 일부 파단하여 모식적으로 도시하는 외관 사시도.
도 2는 도 1에 도시되는 시료대의 부분 확대 종단면도.
도 3은 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 초음파 검사 장치를 일부 파단하여 모식적으로 도시하는 외관 사시도.
도 4는 도 3에 도시되는 노즐 부근의 확대 사시도.
도 5는 노즐의 이동을 설명하기 위한 외관 사시도.
도 6은 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 초음파 검사 장치를 모식적으로 도시하는 종단면도.
도 7은 노즐의 이동을 설명하기 위한 종단면도.
도 8은 흡인용의 노즐과 분출용의 노즐이 연동하여 이동 가능하게 구성된 초음파 검사 장치를 모식적으로 도시하는 종단면도.
도 9는 흡인용의 노즐 및 분출용의 노즐의 이동을 설명하기 위한 종단면도.
도 10은 본 발명의 제4 실시 형태에 따른 초음파 검사 장치를 일부 파단하여 모식적으로 도시하는 외관 사시도.
도 11은 도 10에 도시되는 노즐 부근의 확대 사시도.
도 12는 노즐의 이동을 설명하기 위한 외관 사시도.
도 13은 본 발명의 제5 실시 형태에 따른 초음파 검사 장치를 모식적으로 도시하는 종단면도.
도 14는 브러시의 이동을 설명하기 위한 외관 사시도.
도 15의 (a) 내지 (f)는 와이퍼의 예를 나타내는 확대도.
도 16은 본 발명의 제6 실시 형태에 따른 초음파 검사 장치를 일부 파단하여 모식적으로 도시하는 외관 사시도.
도 17은 도 16에 도시되는 노즐 부근의 확대 사시도.
도 18은 본 발명의 제6 실시 형태의 변형예에 따른 초음파 검사 장치를 일부 파단하여 모식적으로 도시하는 외관 사시도.
도 19는 본 발명의 제7 실시 형태에 따른 초음파 검사 장치를 일부 파단하여 모식적으로 도시하는 외관 사시도.
도 20은 본 발명의 제7 실시 형태의 변형예에 따른 초음파 검사 장치를 일부 파단하여 모식적으로 도시하는 외관 사시도.
본 발명의 실시 형태에 대해, 적절히 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.
또한, 이하에 도시하는 도면에 있어서, 동일한 부재 또는 상당하는 부재에는 동일한 참조 부호를 부여하고, 중복된 설명을 적절히 생략한다. 또한, 부재의 사이즈 및 형상은, 설명의 편의를 위해, 변형 또는 과장하여 모식적으로 나타내는 경우가 있다.
〔제1 실시 형태〕
우선, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 초음파 검사 장치(100)에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 초음파 검사 장치를 일부 파단하여 모식적으로 도시하는 외관 사시도이다. 도 2는 도 1에 도시되는 시료대의 부분 확대 종단면도이다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 초음파 검사 장치(100)는, 초음파 전달용 매질로서의 물(5) 중에 있어서 초음파에 의해 비파괴로 피검체(1) 내부를 측정하고, 그 피검체(1)에 관한 탐사 영상 등을 표시하거나 혹은 내부 결함에 관한 합격 여부를 판정하거나 하는 초음파 검사 장치이다.
초음파 검사 장치(100)는, 물(5)을 수용하는 수조(19)와, 수조(19) 내에 배치되고, 피검체(1)를 재치하는 시료대(2)와, 상하 방향(Z 방향)으로 대향하여 배치되는 제1 초음파 탐촉자(3) 및 제2 초음파 탐촉자(4)를 갖고 있다. 제1 초음파 탐촉자(3)는 피검체(1)를 향해 초음파를 조사하는 것이며, 제2 초음파 탐촉자(4)는 피검체(1)를 투과한 초음파를 수신하는 것이다. 피검체(1), 시료대(2), 제1 초음파 탐촉자(3) 및 제2 초음파 탐촉자(4)는, 초음파 검사 시에는, 수조(19) 내의 물(5) 중에 침지된다.
시료대(2)는, 평판 형상을 나타내고 있고, 수조(19) 내에 있어서 도시하지 않은 지지 부재에 의해 지지되어 수평으로 배치되어 있다. 제1 초음파 탐촉자(3) 및 제2 초음파 탐촉자(4)는, 피검체(1)를 사이에 끼울 수 있도록 상하에 각각 배치되어 있고, 도시하지 않은 구동 장치에 의해, 일체로 되어 수평 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있다. 시료대(2)의 형상은, 직사각형 판 형상에 한정되는 것이 아니라, 예를 들어 원판 형상이어도 된다. 또한, 수조(19)의 형상은, 직사각형 상자에 한정되는 것이 아니라, 예를 들어 바닥이 있는 원통 형상이어도 된다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 시료대(2)는, 기판(21)과 친수성 피막(22)을 구비하고 있다. 즉, 시료대(2)의 하면(23)측에, 기판(21)보다도 친수성이 높은 친수성 피막(22)이 형성되어 있다. 기판(21)의 두께는, 피검체(1)를 재치한 경우에 안정적으로 지지 가능한 강성을 확보할 수 있는 두께, 예를 들어 2 내지 10㎜ 정도의 두께로 설정되어 있다. 한편, 친수성 피막(22)은, 표면이 친수성을 갖고 있으면 충분하므로, 그 두께는 특별히 한정되지 않는다. 여기서, 친수성 피막(22)은, 표면의 물 접촉각이, 90도 이하인 것이 바람직하고, 60도 이하인 것이 보다 바람직하다.
시료대(2)의 기판(21)의 재료로서는, 여기에서는 아크릴 등의 수지가 사용되지만, 이것에 한정되는 것이 아니라, 예를 들어 글래스, 금속 등이 사용될 수 있다. 또한, 친수성 피막(22)으로서는, 여기에서는 실리카계의 글래스제 막이 사용되지만, 이것에 한정되는 것이 아니라, 예를 들어 니트로셀룰로오스, 아세트산셀룰로오스(CA), 폴리아미드(PA) 등의 피막이 사용될 수 있다. 친수성 피막(22)의 형성 방법으로서는, 코팅제를 도포하는 방법, 필름을 접착하는 방법, 진공 증착에 의해 산화티탄을 코팅하는 방법, 산소 플라즈마에 의해 표면을 산화시키는 방법 등이 있지만, 어느 방법에 의해서도, 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
다음으로, 상기한 바와 같이 구성된 초음파 검사 장치(100)의 작용에 대해 설명한다.
우선, 수조(19) 내의 물(5) 중에 배치되는 시료대(2) 상에, 검사 대상으로 되는 피검체(1)가 수동 또는 자동에 의해 재치된다. 그리고, 피검체(1) 내부의 검사를 위해, 제1 초음파 탐촉자(3) 및 제2 초음파 탐촉자(4)가, 시료대(2)에 대해 수평 이동되어, 피검체(1) 상을 주사한다.
초음파 검사 장치(100)는, 피검체(1)의 각 부의 음향 임피던스에 의해 피검체(1)를 투과 후의 초음파의 강약이 다른 성질을 이용하여, 수신한 초음파의 강약을 화상화한다. 이에 의해, 피검체(1) 내부의 상태를 비파괴로 검사할 수 있다.
본 실시 형태에서는, 시료대(2)의 하면(23)측에 친수성 피막(22)이 형성되어 있으므로, 예를 들어 피검체(1) 내부의 검사를 위한 제1 초음파 탐촉자(3) 및 제2 초음파 탐촉자(4)의 이동 동작에 의해, 수조(19) 내의 물(5)이 교반되고, 시료대(2)의 하면(23)에 기포가 잔존하고 있었다고 해도 용이하게 제거된다. 이것은, 친수성 피막(22)의 형성에 의해, 시료대(2)의 하면(23)은, 물(5)에 대한 습윤성이 좋아져, 기포가 잔존하기 어려워지기 때문이다. 이에 의해, 기포 부착부의 피검체(1) 내부의 검사를 할 수 없다고 하는 사태를 회피할 수 있다.
즉, 본 실시 형태에 따르면, 피검체(1)를 재치하는 시료대(2)의 하면(23)에 잔존하는 기포를 제거하여, 효율 좋은 검사를 할 수 있는 초음파 검사 장치(100)를 제공할 수 있다.
또한, 시료대(2)의 상면(24)측에도 친수성 피막이 형성되어 있어도 된다. 이러한 구성에 따르면, 시료대(2)의 상면(24)에 잔존하는 기포도 용이하게 제거된다.
〔제2 실시 형태〕
다음으로, 도 3 및 도 4를 참조하여, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 초음파 검사 장치에 대해, 상기한 제1 실시 형태와 상이한 점을 중심으로 설명하고, 공통되는 점의 설명을 적절히 생략한다. 도 3은 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 초음파 검사 장치를 일부 파단하여 모식적으로 도시하는 외관 사시도이다. 도 4는 도 3에 도시되는 노즐 부근의 확대 사시도이다.
도 3에 도시하는 바와 같이, 제2 실시 형태에 따른 초음파 검사 장치는, 시료대(2)의 하면(23)을 향해 물(5)을 분출하는 분출부로서의 노즐(6)을 갖고 있다. 또한, 제2 실시 형태에 따른 초음파 검사 장치는, 수조(19) 내의 물(5)을 순환시키기 위한 펌프(8)와, 노즐(6)에 보내는 물(5)의 압력을 조정하는 압력 조정기(9)를 구비하고 있다. 수조(19) 내와 펌프(8)는 배관(25)을 개재하여 접속되고, 펌프(8)와 노즐(6)은 배관(26)을 개재하여 접속되어 있다. 압력 조정기(9)는, 예를 들어 배관(26)의 도중에 설치되어 있다.
도 4에 도시하는 바와 같이, 노즐(6)은, 선단측이 폐색된 원관 형상을 나타내고 있고, 원통면(61)을 갖고 있다. 원통면(61)에는, 노즐(6)의 축 방향으로 배열된 복수의 분출 구멍(7)이 형성되어 있다. 분출 구멍(7)은, 시료대(2)의 하면(23)측에 물(5)을 분출할 수 있는 위치, 구체적으로는, 원통면(61)의 정상부(62)에 대해 원주 방향으로 각도 θ1(분출 각도 θ1)만큼 도 3 중의 X 방향 우측, 즉, 시료대(2)측으로 경사진 각도 위치에 형성되어 있다.
이러한 제2 실시 형태에서는, 펌프(8)를 동작시킴으로써, 노즐(6)에 형성된 분출 구멍(7)으로부터 물(5)을 분출한다. 물(5)을 시료대(2)의 하면(23)을 향해 분출함으로써, 시료대(2)의 하면(23)을 따르는 수류가 발생하고, 보다 효율적으로 하면(23)에 잔존하는 기포를 날려버려 제거할 수 있다. 또한, 시료대(2)의 하면(23)측에는, 제1 실시 형태와 마찬가지로 친수성 피막(22)이 형성되어 있으므로, 날려버린 기포가 시료대(2)에 재부착되기 어려워진다. 그리고, 노즐(6)의 동작 후에는, 피검체(1) 내부의 검사를 위해, 제1 초음파 탐촉자(3) 및 제2 초음파 탐촉자(4)가, 시료대(2)에 대해 수평 이동되어, 피검체(1) 상을 주사한다.
또한, 물의 분출 각도 θ1, 분출 구멍(7)의 직경 D, 피치 P 및 개수 N, 시료대(2)의 하면(23)과 노즐(6)의 상하 방향(Z 방향)의 간격 d, 노즐(6)의 전체 길이 L은, 실험적으로 최적의 값으로 설정하면 되고, 특별히 한정되는 것은 아니다. 또한, 노즐(6)로부터의 물(5)의 분출 속도는, 분출 구멍(7)의 직경 D에 의해서도 조정할 수 있지만, 압력 조정기(9)에 의해 조정이 가능하다.
도 3에 도시하는 바와 같이, 노즐(6)은, 여기에서는 시료대(2)에 대해 깊이 방향(Y 방향)으로 평행하게 배치되어 있지만, 이것에 한정되는 것이 아니라, 가로 방향(X 방향)으로 평행하게 배치되어 있어도 된다.
또한, 노즐(6)은, 시료대(2)에 대해 이동 가능하게 구성되어 있어도 된다. 이러한 구성에 따르면, 시료대(2)의 하면(23)의 광범위에 걸쳐 확실하게 물(5)을 분출할 수 있어, 한층 더 효율적으로 하면(23)에 잔존하는 기포를 날려버려 제거할 수 있다.
도 5는 노즐의 이동을 설명하기 위한 외관 사시도이다. 도 5에 도시하는 바와 같이, 노즐(6)의 이동 시에는, 제1 초음파 탐촉자(3) 및 제2 초음파 탐촉자(4)는, 예를 들어 시료대(2)의 단부의 소정의 퇴피 위치까지 수평 이동된다. 이에 의해, 노즐(6)과 제1 초음파 탐촉자(3) 및 제2 초음파 탐촉자(4)의 간섭을 회피할 수 있다.
또한, 도 5에서는, 노즐(6)은, 깊이 방향(Y 방향)으로 평행하게 배치되고, 상하 방향(Z 방향) 위치를 고정하여 가로 방향(X 방향)으로 슬라이드 이동할 수 있도록 구성되어 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 노즐(6)은, 가로 방향(X 방향)으로 평행하게 배치되고, 상하 방향 위치를 고정하여 깊이 방향(Y 방향)으로 슬라이드 이동할 수 있도록 구성되어 있어도 된다. 또한, 노즐(6)을 임의의 위치에 움직이게 할 수 있도록 구성해도 된다. 또한, 노즐(6)을 추가적으로, 시료대(2)의 상면(24)측에 물(5)을 분출할 수 있는 위치에 설치해도 된다. 이러한 구성에 따르면, 시료대(2)의 상면(24)이나 피검체(1)에 부착되어 있는 기포도 날려버려 제거할 수 있다.
〔제3 실시 형태〕
다음으로, 도 6을 참조하여, 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 초음파 검사 장치에 대해, 상기한 제2 실시 형태와 상이한 점을 중심으로 설명하고, 공통되는 점의 설명을 적절히 생략한다. 도 6은 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 초음파 검사 장치를 모식적으로 도시하는 종단면도이다.
도 6에 도시하는 바와 같이, 제3 실시 형태에 따른 초음파 검사 장치는, 시료대(2)의 하면(23)측에 존재하는 유체를 흡인하는 흡인부로서의 노즐(10)을 더 갖고 있는 점에서, 도 3에 도시하는 제2 실시 형태에 따른 초음파 검사 장치와 상이하지만, 그 밖은 마찬가지이다.
이러한 제3 실시 형태에 따르면, 노즐(6)로부터 물(5)을 분출하여 수류(11)를 발생시키고, 수류(11)에 의해 날려버린 기포를 물(5)과 함께 흡인용의 노즐(10)로부터 흡인함으로써, 보다 확실하게 기포를 시료대(2)의 하면(23)으로부터 제거할 수 있다.
또한, 노즐(6)은, 시료대(2)에 대해 이동 가능하게 구성되어 있어도 된다. 이 경우, 도 7에 도시하는 바와 같이, 노즐(6)의 이동 시에는, 제1 초음파 탐촉자(3) 및 제2 초음파 탐촉자(4)는, 노즐(6)과 제1 초음파 탐촉자(3) 및 제2 초음파 탐촉자(4)의 간섭을 회피 가능한 퇴피 위치까지 수평 이동된다.
도 6 및 도 7에 도시하는 바와 같이, 흡인용의 노즐(10)은, 시료대(2)의 단부에 설치되어 있고, 수류(11)에 의해 날려버려진 기포를 시료대(2)의 단부에서 흡인하도록 되어 있다. 단, 도 8에 도시하는 바와 같이, 분출용의 노즐(6)과 흡인용의 노즐(10)을 대향하도록 근접시켜 배치하고, 흡인용의 노즐(10)이, 시료대(2)에 대해 분출용의 노즐(6)과 연동하여 이동 가능하게 구성되어도 된다. 이러한 구성에 따르면, 수류(11)에 의해 날려버려진 기포를 즉시 흡인할 수 있어, 한층 더 확실하게 기포를 시료대(2)의 하면(23)으로부터 제거할 수 있다.
이 경우, 도 9에 도시하는 바와 같이, 노즐(6) 및 노즐(10)의 이동 시에는, 제1 초음파 탐촉자(3) 및 제2 초음파 탐촉자(4)는, 노즐(6) 및 노즐(10)과 제1 초음파 탐촉자(3) 및 제2 초음파 탐촉자(4)의 간섭을 회피 가능한 퇴피 위치까지 수평 이동된다.
〔제4 실시 형태〕
다음으로, 도 10 및 도 11을 참조하여, 본 발명의 제4 실시 형태에 따른 초음파 검사 장치에 대해, 상기한 제1 실시 형태와 상이한 점을 중심으로 설명하고, 공통되는 점의 설명을 적절히 생략한다. 도 10은 본 발명의 제4 실시 형태에 따른 초음파 검사 장치를 일부 파단하여 모식적으로 도시하는 외관 사시도이다. 도 11은 도 10에 도시되는 노즐 부근의 확대 사시도이다.
도 10에 도시하는 바와 같이, 제4 실시 형태에 따른 초음파 검사 장치는, 시료대(2)의 하면측에 존재하는 유체를 흡인하는 흡인부로서의 노즐(30)을 갖고 있다. 또한, 제4 실시 형태에 따른 초음파 검사 장치는, 수조(19) 내의 물(5)을 순환시키기 위한 펌프(8)와, 노즐(30)로부터의 물(5)의 압력을 조정하는 압력 조정기(9)를 구비하고 있다. 수조(19) 내와 펌프(8)는 배관(25)을 개재하여 접속되고, 펌프(8)와 노즐(30)은 배관(26)을 개재하여 접속되어 있다. 압력 조정기(9)는, 예를 들어 배관(26)의 도중에 설치되어 있다.
도 11에 도시하는 바와 같이, 노즐(30)은, 선단측이 폐색된 원관 형상을 나타내고 있고, 원통면(31)을 갖고 있다. 원통면(31)에는, 길이 방향이 노즐(30)의 축 방향에 평행한 대략 직사각형의 흡인 구멍(32)이 형성되어 있다. 흡인 구멍(32)은, 시료대(2)의 하면(23)측에 존재하는 유체를 흡인할 수 있는 위치, 구체적으로는, 원통면(31)의 정상부(33)에 대해 원주 방향으로 각도 θ2(흡인 각도 θ2)만큼 도 10 중의 X 방향 우측, 즉, 시료대(2)측으로 경사진 각도 위치에 형성되어 있다.
이러한 제4 실시 형태에서는, 펌프(8)를 동작시킴으로써, 노즐(30)에 형성된 흡인 구멍(32)으로부터, 시료대(2)의 하면(23)측에 존재하는 유체인 기포 및 물(5)을 흡인한다. 흡인 구멍(32)으로부터 기포를 흡인함으로써, 보다 효율적으로 하면(23)에 잔존하는 기포를 제거할 수 있다. 또한, 시료대(2)의 하면(23)측에는, 제1 실시 형태와 마찬가지로 친수성 피막(22)이 형성되어 있으므로, 하면(23)에서 이탈된 기포가 시료대(2)에 재부착되기 어려워진다. 그리고, 노즐(30)의 동작 후에는, 피검체(1) 내부의 검사를 위해, 제1 초음파 탐촉자(3) 및 제2 초음파 탐촉자(4)가, 시료대(2)에 대해 수평 이동되어, 피검체(1) 상을 주사한다.
또한, 흡인 각도 θ2, 흡인 구멍(32)의 폭 W 및 길이 L1, 시료대(2)의 하면(23)과 노즐(30)의 상하 방향(Z 방향)의 간격 d, 노즐(30)의 전체 길이 L은, 실험적으로 최적의 값으로 설정하면 되고, 특별히 한정되는 것은 아니다.
도 10에 도시하는 바와 같이, 노즐(30)은, 여기에서는 시료대(2)에 대해 깊이 방향(Y 방향)으로 평행하게 배치되어 있지만, 이것에 한정되는 것이 아니라, 가로 방향(X 방향)으로 평행하게 배치되어 있어도 된다.
또한, 노즐(30)은, 시료대(2)에 대해 이동 가능하게 구성되어 있어도 된다. 이러한 구성에 따르면, 시료대(2)의 하면(23)의 광범위에 걸쳐 확실하게 기포를 흡인할 수 있어, 한층 더 효율적으로 하면(23)에 잔존하는 기포를 제거할 수 있다.
도 12는 노즐의 이동을 설명하기 위한 외관 사시도이다. 도 12에 도시하는 바와 같이, 노즐(30)의 이동 시에는, 제1 초음파 탐촉자(3) 및 제2 초음파 탐촉자(4)는, 예를 들어 시료대(2)의 단부의 소정의 퇴피 위치까지 수평 이동된다. 이에 의해, 노즐(30)과 제1 초음파 탐촉자(3) 및 제2 초음파 탐촉자(4)의 간섭을 회피할 수 있다.
또한, 제4 실시 형태는, 노즐(30)이 흡인용의 노즐로서 사용되고 있는 점에서, 노즐(6)이 분출용의 노즐로서 사용되는 제2 실시 형태와 상이하지만, 그 밖은 마찬가지의 구성으로 되어 있다. 여기서, 제4 실시 형태의 도 11에 있어서의 대략 직사각형을 나타내는 흡인 구멍(32) 대신에 제2 실시 형태의 도 4에 도시하는 바와 같은 복수의 구멍이 형성되어 있어도 된다. 한편, 제2 실시 형태의 도 4에 있어서의 복수의 분출 구멍(7) 대신에 제4 실시 형태의 도 11에 도시하는 바와 같은 대략 직사각형을 나타내는 구멍이 형성되어 있어도 된다.
〔제5 실시 형태〕
다음으로, 도 13 내지 도 15를 참조하여, 본 발명의 제5 실시 형태에 따른 초음파 검사 장치에 대해, 상기한 제1 실시 형태와 상이한 점을 중심으로 설명하고, 공통되는 점의 설명을 적절히 생략한다. 도 13은 본 발명의 제5 실시 형태에 따른 초음파 검사 장치를 모식적으로 도시하는 종단면도이다. 도 14는 브러시의 이동을 설명하기 위한 외관 사시도이다. 도 15는 와이퍼의 예를 나타내는 확대도이다.
도 13에 도시하는 바와 같이, 제5 실시 형태에 따른 초음파 검사 장치는, 시료대(2)의 하면(23)에 접촉하여 이동 가능한 와이퍼로서의 브러시(13)를 갖고 있다. 도 13 및 도 15의 (a)에 도시하는 바와 같이, 브러시(13)는, 원기둥 형상을 나타내는 바 부재(20)의 상부에, 축 방향으로 나란히 세워 설치되어 있다. 브러시(13)의 재료로서는, 여기에서는 나일론 등의 수지가 사용되지만, 이것에 한정되는 것이 아니라, 예를 들어 동물의 털 등이 사용될 수 있다.
이러한 제5 실시 형태에서는, 브러시(13)를 시료대(2)의 하면(23)에 직접 접촉시키고, 바 부재(20)를 시료대(2)에 대해 평행하게 수평 이동시킴으로써, 기포를 떼어 버려 제거할 수 있다. 또한, 시료대(2)의 하면(23)측에는, 제1 실시 형태와 마찬가지로 친수성 피막(22)이 형성되어 있으므로, 떼어 제거된 기포가 시료대(2)에 재부착되기 어려워진다. 그리고, 브러시(13)가 구비된 바 부재(20)의 동작 후에는, 피검체(1) 내부의 검사를 위해, 제1 초음파 탐촉자(3) 및 제2 초음파 탐촉자(4)가, 시료대(2)에 대해 수평 이동되어, 피검체(1) 상을 주사한다.
도 13에 도시하는 바와 같이, 브러시(13)가 구비된 바 부재(20)는, 깊이 방향(도 13의 지면에 수직한 방향)으로 평행하게 배치되고, 상하 방향(Z 방향) 위치를 고정하여 가로 방향(X 방향)으로 슬라이드 이동할 수 있도록 구성되어 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 브러시(13)가 구비된 바 부재(20)는, 가로 방향(X 방향)으로 평행하게 배치되고, 상하 방향(Z 방향) 위치를 고정하여 깊이 방향으로 슬라이드 이동할 수 있도록 구성되어 있어도 된다.
도 14에 도시하는 바와 같이, 브러시(13)가 구비된 바 부재(20)의 이동 시에는, 제1 초음파 탐촉자(3) 및 제2 초음파 탐촉자(4)는, 예를 들어 시료대(2)의 단부의 소정의 퇴피 위치까지 수평 이동된다. 이에 의해, 브러시(13)가 구비된 바 부재(20)와 제1 초음파 탐촉자(3) 및 제2 초음파 탐촉자(4)의 간섭을 회피할 수 있다.
다음으로, 와이퍼의 변형예에 대해 설명한다.
도 15의 (b)에 도시하는 바와 같이, 와이퍼로서, 브러시(13) 대신에 예를 들어 고무제의 긁어 떨어뜨리는 부재(15)가 바 부재(20)의 상부에 세워 설치되어 있어도 된다. 이러한 구성에 의해서도, 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
또한, 도 15의 (c)에 도시하는 바와 같이, 시료대(2)의 하면(23)에 접촉 가능한 브러시(13)가, 흡인용의 노즐(30a)의 상부에 세워 설치되어 있어도 된다. 도 15의 (c)에 도시하는 흡인용의 노즐(30a)은, 선단측이 폐색된 원관 형상을 나타내고 있고, 원통면(31)을 갖고 있다. 원통면(31)에는, 노즐(30a)의 축 방향을 따라 흡인 구멍(14)이 형성되어 있다. 흡인 구멍(14)은, 길이 방향이 노즐(30a)의 축 방향에 평행한 대략 직사각형의 하나의 구멍이어도 되고, 노즐(30a)의 축 방향으로 배열된 복수의 구멍이어도 된다. 이러한 구성에 따르면, 브러시(13)에 의해 떼어 제거된 기포를 즉시 흡인할 수 있어, 한층 더 확실하게 기포를 시료대(2)의 하면(23)으로부터 제거할 수 있다.
또한, 도 15의 (d)에 도시하는 바와 같이, 브러시(13)는, 흡인용의 원관 형상을 나타내는 노즐(30b)의 상부에 세워 설치되고, 노즐(30b)의 원통면(31) 상의 원주 방향에 있어서의 브러시(13)의 양측에, 흡인 구멍(14a)이 각각 형성되어 있어도 된다. 이러한 구성에 따르면, 브러시(13)에 의해 기포가 떼어 제거되는 측에 흡인 구멍(14a)이 형성되어 있으므로, 흡인 구멍(14a)으로부터 기포를 보다 확실하게 흡인할 수 있다.
또한, 도 15의 (e)에 도시하는 바와 같이, 브러시(13)는, 흡인용의 사각 관 형상을 나타내는 노즐(30c)의 상면(34)에 세워 설치되고, 노즐(30c)의 상면(34) 상의 둘레 방향에 있어서의 브러시(13)의 양측에, 흡인 구멍(14b)이 각각 형성되어 있어도 된다. 이러한 구성에 따르면, 흡인 구멍(14b)이 시료대(2)의 하면(23)에 접근하므로, 흡인 구멍(14b)으로부터 기포를 더욱 확실하게 흡인할 수 있다.
나아가서는, 도 15의 (f)에 도시하는 바와 같이, 브러시(13)는, 흡인용의 사각 관 형상을 나타내는 노즐(30d)의 상면(34)에 형성된 오목부(35) 내에 세워 설치되고, 노즐(30d)의 상면(34) 상의 둘레 방향에 있어서의 브러시(13)의 양측에, 흡인 구멍(14c)이 각각 형성되어 있어도 된다. 이러한 구성에 따르면, 흡인 구멍(14c)이 시료대(2)의 하면(23)에 더욱 접근하므로, 흡인 구멍(14c)으로부터 기포를 더욱 확실하게 흡인할 수 있다.
〔제6 실시 형태〕
다음으로, 도 16 및 도 17을 참조하여, 본 발명의 제6 실시 형태에 따른 초음파 검사 장치에 대해, 상기한 제2 실시 형태와 상이한 점을 중심으로 설명하고, 공통되는 점의 설명을 적절히 생략한다. 도 16은 본 발명의 제6 실시 형태에 따른 초음파 검사 장치를 일부 파단하여 모식적으로 도시하는 외관 사시도이다. 도 17은 도 16에 도시되는 노즐 부근의 확대 사시도이다.
도 16에 도시하는 바와 같이, 제6 실시 형태에 따른 초음파 검사 장치는, 시료대(2)로부터의 기포의 제거를 행하는 기포 제거 에어리어(28)와, 초음파 검사 시에 시료대(2)가 이동되는 이동처인 검사 에어리어(29)를 갖고 있다. 시료대(2)는, 예를 들어 레일(도시하지 않음) 상에 지지되어 있고, 수동 또는 자동에 의해, 기포 제거 에어리어(28)로부터 검사 에어리어(29)까지 C 방향으로 이동 가능하게 되어 있다.
또한, 제6 실시 형태에 따른 초음파 검사 장치는, 시료대(2)의 하면(23)을 향해 물(5)을 분출하는 분출부로서의 노즐(6)을 갖고 있고, 제6 실시 형태에서는, 노즐(6)은, 기포 제거 에어리어(28)의 검사 에어리어(29)측에 배치되어 있다.
도 17에 도시하는 바와 같이, 노즐(6)의 원통면(61)에 형성된 분출 구멍(7)은, 원통면(61)의 정상부(62)에 대해 원주 방향으로 각도 θ3(분출 각도 θ3)만큼 도 16 중의 X 방향 좌측, 즉 기포 제거 에어리어(28)에 세트된 시료대(2)측으로 경사진 각도 위치에 형성되어 있다.
이러한 제6 실시 형태에서는, 펌프(8)를 동작시킴으로써, 노즐(6)에 형성된 분출 구멍(7)으로부터 물(5)을 분출한다. 물(5)을 기포 제거 에어리어(28)에 세트된 시료대(2)의 하면(23)을 향해 분출함으로써, 시료대(2)의 하면(23)을 따르는 수류가 발생하고, 보다 효율적으로 하면(23)에 잔존하는 기포를 날려버려 제거할 수 있다. 이때, 노즐(6)이 기포 제거 에어리어(28)의 검사 에어리어(29)측에 배치되어 있으므로, 검사 에어리어(29)와 반대측으로 기포를 날려버릴 수 있어, 검사 에어리어(29)에 있어서의 초음파 검사에 악영향을 미치는 일은 없다. 또한, 시료대(2)의 하면(23)측에는, 제1 실시 형태와 마찬가지로 친수성 피막(22)이 형성되어 있으므로, 날려버린 기포가 시료대(2)에 재부착되기 어려워진다.
그리고, 노즐(6)의 동작 후에는, 피검체(1)를 재치한 시료대(2)가 검사 에어리어(29)까지 C 방향으로 이동된다. 계속해서, 제1 초음파 탐촉자(3)는, 검사 에어리어(29)로 이동된 시료대(2) 상의 피검체(1)를 향해 초음파를 조사하고, 피검체(1) 내부의 검사를 위해, 제1 초음파 탐촉자(3) 및 제2 초음파 탐촉자(4)가, 시료대(2)에 대해 수평 이동되어, 피검체(1) 상을 주사한다.
또한, 물의 분출 각도 θ3, 분출 구멍(7)의 직경 D, 피치 P 및 개수 N, 시료대(2)의 하면(23)과 노즐(6)의 상하 방향(Z 방향)의 간격 d, 노즐(6)의 전체 길이 L은, 실험적으로 최적의 값으로 설정하면 되고, 특별히 한정되는 것은 아니다.
이 제6 실시 형태에 따르면, 검사 에어리어(29)에 있어서의 초음파 검사의 실시 중에, 기포 제거 에어리어(28)에서 다음 피검체(1)의 기포 제거 작업을 실시할 수 있다. 또한, 기포 제거된 시료대(2)에 재치된 피검체(1)는, 초음파 전달용 매질인 물(5) 중으로부터 외부로 노출되는 일 없이, 물(5) 중을 검사 에어리어(29)까지 이동되므로, 매우 효율적으로, 초음파 검사를 실시하는 것이 가능해진다.
도 16에 도시하는 바와 같이, 노즐(6)은, 여기에서는 시료대(2)에 대해 깊이 방향(Y 방향)으로 평행하게 배치되어 있지만, 이것에 한정되는 것이 아니라, 가로 방향(X 방향)으로 평행하게 배치되어 있어도 된다.
또한, 노즐(6)은, 시료대(2)에 대해 이동 가능하게 구성되어 있어도 된다. 예를 들어 도 16의 경우, 노즐(6)은, 깊이 방향(Y 방향)으로 평행하게 배치되고, 상하 방향(Z 방향) 위치를 고정하여 가로 방향(X 방향)으로 슬라이드 이동할 수 있도록 구성될 수 있다. 그리고, 노즐(6)은, 기포 제거 에어리어(28)의 검사 에어리어(29)측(초기 위치)으로부터 도 16 중의 X 방향 좌측으로 이동되어 기포의 제거가 행해진 후, 초기 위치로 복귀된다. 이러한 구성에 따르면, 기포 제거 에어리어(28)에 세트된 시료대(2)의 하면(23)의 광범위에 걸쳐 확실하게 물(5)을 분출할 수 있어, 한층 더 효율적으로 하면(23)에 잔존하는 기포를 검사 에어리어(29)와 반대측으로 날려버려 제거할 수 있다.
또한, 제6 실시 형태의 기포 제거 에어리어(28)에 있어서 시료대(2)의 하면(23)으로부터 기포를 제거하는 구성으로서는, 상기한 제1 실시 형태 내지 제5 실시 형태 중 어느 구성이 적용되어도 된다.
도 18은 본 발명의 제6 실시 형태의 변형예에 따른 초음파 검사 장치를 일부 파단하여 모식적으로 도시하는 외관 사시도이다.
도 18에 도시하는 제6 실시 형태의 변형예에서는, 노즐(6)은, 기포 제거 에어리어(28)의 검사 에어리어(29)측과 반대측에 배치되어 있다. 그리고, 노즐(6)의 원통면(61)에 형성된 분출 구멍(7)은, 도 16에 도시하는 초음파 검사 장치와 마찬가지로, 원통면(61)의 정상부에 대해 원주 방향으로 각도 θ3(도 17 참조)만큼 도 18 중의 X 방향 좌측[도 18에서는 시료대(2)와 반대측]으로 경사진 각도 위치에 형성되어 있다.
제6 실시 형태의 변형예의 경우, 노즐(6)은, 깊이 방향(Y 방향)으로 평행하게 배치되고, 상하 방향(Z 방향) 위치를 고정하여 가로 방향(X 방향)으로 슬라이드 이동할 수 있도록 구성된다. 그리고, 노즐(6)은, 기포 제거 에어리어(28)의 검사 에어리어(29)와 반대측(초기 위치)으로부터 도 16 중의 X 방향 우측으로 이동되어 기포의 제거가 행해진 후, 초기 위치로 복귀된다. 이러한 제6 실시 형태의 변형예에 의해서도, 기포 제거 에어리어(28)에 세트된 시료대(2)의 하면(23)의 광범위에 걸쳐 확실하게 물(5)을 분출할 수 있어, 한층 더 효율적으로 하면(23)에 잔존하는 기포를 검사 에어리어(29)와 반대측으로 날려버려 제거할 수 있다.
〔제7 실시 형태〕
다음으로, 도 19를 참조하여, 본 발명의 제7 실시 형태에 따른 초음파 검사 장치에 대해, 상기한 제6 실시 형태와 상이한 점을 중심으로 설명하고, 공통되는 점의 설명을 적절히 생략한다. 도 19는 본 발명의 제7 실시 형태에 따른 초음파 검사 장치를 일부 파단하여 모식적으로 도시하는 외관 사시도이다.
도 19에 도시하는 바와 같이, 제7 실시 형태에 따른 초음파 검사 장치는, 시료대(2)에 재치하기 전의 피검체(1)를 향해 물을 분출하는 제2 분출부로서의 노즐(17)을 더 갖고 있는 점에서, 도 16에 도시하는 제6 실시 형태에 따른 초음파 검사 장치와 상이하다. 노즐(17)은, 시료대(2)의 하면(23)을 향해 물(5)을 분출하는 분출용의 노즐(6)과는 별도로 설치되는 것이지만, 그 구성은 노즐(6)과 마찬가지이다. 노즐(17)은, 배관(27)을 개재하여 펌프(8)와 접속되어 있고, 배관(27)의 도중에 압력 조정기(9)가 설치되어 있다.
제7 실시 형태에서는, 공기 중으로부터 물(5) 중에 피검체(1)를 침지시킬 때에 말려 들어감으로써 피검체(1)에 부착되어 있는 기포가, 별도로 설치된 분출용의 노즐(17)로부터 물을 분출하여 수류를 발생시킴으로써 제거되고 나서, 시료대(2)에 피검체(1)가 재치된다.
이러한 제7 실시 형태에 따르면, 피검체(1)뿐만 아니라 시료대(2)에 부착되는 기포를 보다 감소시킬 수 있다. 또한, 사전에 피검체(1)로부터 기포를 제거하기 위한 노즐(17)을 별도로 설치함으로써, 상기한 제1 실시 형태 내지 제6 실시 형태에 있어서 설명한 시료대(2)에 관한 기포 제거 작업 자체를 경감할 수 있다. 또한, 노즐(17)을 제1 실시 형태 내지 제6 실시 형태의 각 구성과 조합하여 사용함으로써, 보다 확실하게 기포를 제거할 수 있다.
도 20은 본 발명의 제7 실시 형태의 변형예에 따른 초음파 검사 장치를 일부 파단하여 모식적으로 도시하는 외관 사시도이다.
도 20에 나타내는 제7 실시 형태의 변형예는, 도 18에 나타내는 제6 실시 형태의 변형예에 대해, 시료대(2)에 재치하기 전의 피검체(1)를 향해 물을 분출하는 제2 분출부로서의 노즐(17)을 부가한 것이다. 이 제7 실시 형태의 변형예에서도, 공기 중으로부터 물(5) 중으로 피검체(1)를 침지시킬 때에 말려 들어감으로써 피검체(1)에 부착되어 있는 기포가, 별도로 설치된 분출용의 노즐(17)로부터 물을 분출하여 수류를 발생시킴으로써 제거되고 나서, 시료대(2)에 피검체(1)가 재치된다. 따라서, 피검체(1)뿐만 아니라 시료대(2)에 부착되는 기포를 보다 감소시킬 수 있다.
이상, 본 발명에 대해 실시 형태에 기초하여 설명하였지만, 본 발명은 상기한 실시 형태나 변형예에 한정되는 것이 아니라, 여러 가지 변형예가 포함된다. 예를 들어, 상기한 실시 형태는 본 발명을 이해하기 쉽게 설명하기 위해 상세하게 설명한 것이며, 반드시 설명한 모든 구성을 구비하는 것으로 한정되는 것은 아니다. 또한, 일 실시 형태의 구성의 일부를 다른 실시 형태의 구성으로 치환하는 것이 가능하며, 또한, 일 실시 형태의 구성에 다른 실시 형태의 구성을 추가하는 것도 가능하다. 또한, 각 실시 형태의 구성의 일부에 대해, 다른 구성의 추가·삭제·치환을 하는 것이 가능하다.
예를 들어, 제1 초음파 탐촉자(3) 및 제2 초음파 탐촉자(4)의 설치 위치는, 상하 반대여도 된다. 또한, 시료대(2)를 제1 초음파 탐촉자(3) 및 제2 초음파 탐촉자(4)에 대해 수평 이동시킴으로써, 제1 초음파 탐촉자(3) 및 제2 초음파 탐촉자(4)가 피검체(1) 상을 주사하도록 구성하는 것도 가능하다.
1 : 피검체
2 : 시료대
3 : 제1 초음파 탐촉자
4 : 제2 초음파 탐촉자
5 : 물
6 : 분출용의 노즐(분출부)
10 : 흡인용의 노즐(흡인부)
13 : 브러시(와이퍼)
15 : 긁어 떨어뜨리는 부재(와이퍼)
17 : 분출용의 노즐(제2 분출부)
19 : 수조
22 : 친수성 피막
23 : 하면
29 : 검사 에어리어
30, 30a 내지 30d : 흡인용의 노즐(흡인부)
100 : 초음파 검사 장치

Claims (12)

  1. 물을 수용하는 수조와,
    상기 수조 내에 배치되고, 피검체를 재치하는 시료대와,
    상하 방향으로 대향하여 배치되고, 피검체를 향해 초음파를 조사하는 제1 초음파 탐촉자 및 피검체를 투과한 초음파를 수신하는 제2 초음파 탐촉자를 갖고,
    상기 시료대의 하면측에 친수성 피막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 초음파 검사 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 시료대의 하면을 향해 물을 분출하는 분출부를 갖는 것을 특징으로 하는 초음파 검사 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 분출부는, 상기 시료대에 대해 이동 가능하게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 초음파 검사 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 시료대의 하면측에 존재하는 유체를 흡인하는 흡인부를 갖는 것을 특징으로 하는 초음파 검사 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 시료대의 하면측에 존재하는 유체를 흡인하는 흡인부를 갖는 것을 특징으로 하는 초음파 검사 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 시료대의 하면측에 존재하는 유체를 흡인하는 흡인부를 갖는 것을 특징으로 하는 초음파 검사 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 흡인부는, 상기 시료대에 대해 이동 가능하게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 초음파 검사 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 흡인부는, 상기 시료대에 대해 상기 분출부와 연동하여 이동 가능하게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 초음파 검사 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 시료대의 하면에 접촉하여 이동 가능한 와이퍼를 갖는 것을 특징으로 하는 초음파 검사 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 시료대의 하면에 접촉 가능한 와이퍼가, 상기 흡인부에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 초음파 검사 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    검사 시에 상기 시료대가 이동되는 검사 에어리어를 갖고,
    상기 제1 초음파 탐촉자는, 상기 검사 에어리어로 이동된 상기 시료대 상의 피검체를 향해 초음파를 조사하는 것을 특징으로 하는 초음파 검사 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 시료대에 재치하기 전의 피검체를 향해 물을 분출하는 제2 분출부를 갖는 것을 특징으로 하는 초음파 검사 장치.
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