TWI635276B - 人造缺陷樣本及其製造方法、超音波探傷測定條件的調整方法、標靶素材的檢查方法以及濺鍍靶材的製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明之人造缺陷樣本係用於檢查標靶素材之內部的缺陷之超音波探傷測定條件的調整所用者,前述人造缺陷樣本係具備基板,該基板係包含第一面、以及與該第一面相對向之第二面,前述基板形成有自前述第一面起達第一深度的柱坑孔、以及於前述柱坑孔的底面的一部分自前述柱坑孔的底面起達第二深度的平底孔,前述平底孔之圓當量直徑之相對於前述平底孔之第二深度d的比例/d係:前述平底孔之圓當量直徑未達0.3mm時,為0.08以上而未達0.40,前述平底孔之圓當量直徑為0.3mm以上而未達0.4mm時,為0.1以上而未達0.60,前述平底孔之圓當量直徑

Description

人造缺陷樣本及其製造方法、超音波探傷測定條件的調整方法、標靶素材的檢查方法以及濺鍍靶材的製造方法
本發明係有關用於檢查標靶素材之內部的缺陷之超音波探傷測定條件的調整的人造缺陷樣本及其製造方法、超音波探傷測定條件的調整方法、標靶素材的檢查方法、以及濺鍍靶材的製造方法。
廣泛地用於半導體、平板顯示器製造領域等的濺鍍法係採用濺鍍靶材。對濺鍍靶材進行濺鍍時,若於標靶素材的內部存在有例如空孔、氧化物、異物等缺陷,則會有起因於該等缺陷而發生異常放電之虞,由於此異常放電而會發生稱為「飛濺(splash)」的現象。所謂飛濺係標靶素材之一部分熔融附著於基板而凝固的現象,由於此現 象而有以濺鍍所成膜的配線、電極等之間短路之虞。
為了抑制標靶素材的異常放電而要求標靶素材的內部無細微的缺陷(例如 0.2mm以上)者。因此,製造標靶素材時,需要檢查標靶素材之內部有無缺陷。關於此檢查方法,有使用超音波探傷子來觀察超音波之反射回波之變化的方法。
為了提高使用超音波探傷子進行檢查時的測定精度,要調整從超音波探傷子發送之超音波的焦點。調整從超音波探傷子發送的超音波的焦點時,係使用人造缺陷樣本。人造缺陷樣本中設有與標靶素材中之細微的缺陷相同程度大小的孔。並且,將自超音波探傷子發送的超音波的焦點聚焦於此孔,測定從孔的底面反射的反射回波,以進行超音波探傷的靈敏度調整。
日本專利公開公報JP2010-145401號記載有一種人造缺陷樣本。此人造缺陷樣本係具有柱坑孔、以及設置於柱坑孔之底面且具有比柱坑孔的直徑還小之直徑的平底孔。並且,測定從柱坑孔的底面反射的反射回波及從平底孔之底面反射的反射回波,以進行超音波探傷的靈敏度調整。
前述以往的人造缺陷樣本係使用於檢查大型的工業零件的缺陷,故平底孔的直徑較大。因此,容易將自超音波探傷子發送的超音波的焦點直接聚焦於直徑較小的平底孔。
然而,由於前述以往的人造缺陷樣本並非使用於檢查標靶素材中之細微的缺陷者,所以若將此人造缺陷樣本以其原樣應用於標靶素材,則必須縮小平底孔的直徑。
本發明的目的在於提供適合於標靶素材的檢查方法中之超音波探傷測定條件的調整的人造缺陷樣本及其製造方法、標靶素材的檢查方法、以及濺鍍靶材的製造方法。
本發明之人造缺陷樣本係用於檢查標靶素材之內部的缺陷之超音波探傷測定條件的調整所用者,前述人造缺陷樣本係具備基板,該基板係包含第一面、以及與該第一面相對向之第二面,前述基板形成有自前述第一面側起達第一深度的柱坑孔、以及於前述柱坑孔的底面的一部分自前述柱坑孔的底面起達第二深度的平底孔,前述平底孔之圓當量直徑之相對於前述平底孔之第二深度d的比例/d係:前述平底孔之圓當量直徑未達0.3mm時,為0.08以上而未達0.40,前述平底孔之圓當量直徑為0.3mm以上而未達0.4mm時,為0.1以上而未達0.60,前述平底孔之圓當量直徑為0.4mm以上時,為0.11 以上而未達1.60。
在此,所謂的平底孔的圓當量直徑係指平底孔為圓形時之圓的直徑,而平底孔非圓形時,指具有與平底孔之面積相等之面積之圓的直徑。具體而言,將平底孔的面積設成S時,圓當量直徑為(4S/π)1/2
依據本發明之人造缺陷樣本,於使用人造缺陷樣本之超音波探傷測定條件的調整中,調整超音波探傷的靈敏度時,即使將自超音波探傷子發送的超音波的焦點聚焦於柱坑孔的底面,也能夠辨識來自於平底孔的反射回波。
換言之,將自超音波探傷子發送的超音波的焦點聚焦於容易檢測之較大的柱坑孔的底面,能夠以其狀態來辨識較小平底孔。因此,能夠容易地將超音波探傷子對準於平底孔,從超音波探傷子發送的超音波之焦點對於平底孔的底面聚焦的作業變得簡單。
因此,依據本發明之人造缺陷樣本,超音波探傷的靈敏度調整變得容易而能夠縮短超音波探傷測定條件的調整所需的時間。
人造缺陷樣本之一實施形態中,前述平底孔之圓當量直徑為0.5mm以下。
依據前述實施形態,由於前述平底孔之圓當量直徑為0.5mm以下,平底孔較小而難以將自超音波探傷子發送的超音波之焦點直接聚焦於平底孔。然而本實施形態能夠容易辨識此種難以直接辨識的平底孔。
人造缺陷樣本之一實施形態中,圓當量直徑為0.1mm以上而未達0.3mm。
依據前述實施形態,由於平底孔之圓當量直徑為0.1mm以上而未達0.3mm,平底孔非常小,然而本實施形態能夠使此平底孔容易辨識。
人造缺陷樣本之一實施形態中,超音波探傷測定條件係以頻率5MHz以上的超音波來實施的超音波探傷測定所用的條件。
人造缺陷樣本之一實施形態中,前述柱坑孔及前述平底孔為複數組。
依據前述實施形態,前述柱坑孔及前述平底孔係以複數組為佳。藉由將複數組的平底孔之底面配置在人造缺陷樣本中相同深度的位置,能夠配合自超音波探傷子發送的超音波的焦點,反覆實施超音波探傷的靈敏度調整,所以能夠更提升該靈敏度調整的精度。再者,前述複數個平底孔的圓當量直徑可為相同,也可為相互不同。
人造缺陷樣本之一實施形態中,前述基板係以鋁、銅、鈦、銀、或含有此等金屬元素之至少一者的合金所形成。
依據前述實施形態,構成基板之此等材料係於標靶素材的製造(熔解鑄造)中易產生空隙(缺陷)的材料。因此,使用此等材料構成的標靶素材來製造濺鍍靶材時,必須進行調查有無缺陷之超音波探傷檢查,所以,此 等材料適合作為人造缺陷樣本。
人造缺陷樣本的製造方法係製造用於檢查標靶素材之內部的缺陷之超音波探傷測定條件的調整所用的人造缺陷樣本,該製造方法係包含:於包含第一面、以及與該第一面相對向之第二面的基板形成從前述第一面側起達第一深度之柱坑孔的步驟;以及於前述柱坑孔的底面的一部分形成自前述底面起達第二深度的平底孔的步驟,其中,將前述平底孔之圓當量直徑之相對於前述平底孔之第二深度d的比例/d設為:於前述平底孔之圓當量直徑未達0.3mm時,為0.08以上而未達0.40,於前述平底孔之圓當量直徑為0.3mm以上而未達0.4mm時,為0.1以上而未達0.60,於前述平底孔之圓當量直徑為0.4mm以上時,為0.11以上而未達1.60。
將由前述製造方法所獲得之人造缺陷樣本使用於超音波探傷測定條件的調整時,超音波探傷的靈敏度調整變得容易而能夠縮短超音波探傷測定條件的調整所需的時間。
人造缺陷樣本的製造方法之一實施形態中,前述基板係以鋁、銅、鈦、銀、或含有此等金屬元素之至少一者的合金所形成。
依據前述實施形態,構成基板之此等材料係於標靶素材的製造(熔解鑄造)中易產生空隙(缺陷)的材 料。因此,使用此等材料構成的標靶素材來製造濺鍍靶材時,必須進行調查有無缺陷之超音波探傷檢查。
超音波探傷測定條件的調整方法係包含:從超音波探傷子將超音波自前述人造缺陷樣本的基板的第二面朝向第一面發送,並確認前述柱坑孔之反射回波的步驟;依據前述人造缺陷樣本之柱坑孔的反射回波,將前述超音波的焦點聚焦於前述柱坑孔之底面的步驟;接收從前述柱坑孔之底面反射的反射回波,並且接收從前述人造缺陷樣本之平底孔的底面反射之反射回波的步驟;以及依據來自於前述平底孔之底面的反射回波,將前述超音波的焦點聚焦於前述平底孔之底面的步驟。
依據前述調整方法,於使用人造缺陷樣本的超音波探傷測定條件的調整中,調整超音波探傷之靈敏度時,即使將從超音波探傷子發送的超音波的焦點聚焦於柱坑孔的底面,也能夠與來自於柱坑孔之底面的反射回波區別而辨識出來自於平底孔之底面的反射回波。
換言之,將自超音波探傷子發送的超音波的焦點聚焦於容易檢測之較大的柱坑孔的底面,能夠以其狀態來辨識較小平底孔。因此,能夠容易地將超音波探傷子對準於平底孔,從超音波探傷子發送的超音波之焦點對於平底孔的底面聚焦的作業變得簡單。
因此,依據前述調整方法,超音波探傷的 靈敏度調整變得容易而能夠縮短超音波探傷測定條件的調整所需的時間。
前述調整方法之一實施形態中,超音波探傷測定條件係以頻率5MHz以上的超音波來實施的超音波探傷測定所用的條件。
標靶素材的檢查方法係包含:在藉由前述調整方法調整後的超音波探傷測定條件下,一面使超音波探傷子進行掃描一面對標靶素材發送超音波的步驟;測定從前述標靶素材反射之反射回波的步驟;以及依據前述測定所得的結果來判定前述標靶素材之內部的缺陷的步驟。
依據前述檢查方法,因使用精度良好的超音波探傷測定方法而夠良好地判定標靶素材的品質。
濺鍍靶材的製造方法之一實施形態係包含:藉由前述檢查方法來判定標靶素材之內部的缺陷的步驟;以及對判定為內部無實質性的缺陷之標靶素材施予機械加工的步驟。
濺鍍靶材的製造方法之另一實施形態係包含:藉由前述檢查方法來判定標靶素材之內部的缺陷的步驟;以及將判定為內部無實質性的缺陷之標靶素材接合於支撐構件的步驟。
依據前述濺鍍靶材的製造方法,藉由使用品質良好的標靶素材,能夠提升濺鍍靶材的品質。
依據本發明之人造缺陷樣本及其製造方法,能夠容易地設定超音波探傷的測定條件。
依據本發明之超音波探傷測定條件的調整方法,能夠容易地進行超音波探傷的靈敏度調整。依據本發明之標靶素材的檢查方法,能夠容易地判定標靶素材的品質。依據本發明之濺鍍靶材的製造方法,能夠製造品質良好的濺鍍靶材。
1‧‧‧超音波探傷子
2‧‧‧被檢查體
2a‧‧‧缺陷
2b‧‧‧被檢查體的表面
2c‧‧‧被檢查體的背面
5‧‧‧濺鍍靶材
6‧‧‧標靶素材
7‧‧‧支撐構件
10、10A‧‧‧人造缺陷樣本
11‧‧‧基板
11a‧‧‧第一面
11b‧‧‧第二面
12‧‧‧柱坑孔
12a、13a‧‧‧底面
13‧‧‧平底孔
121‧‧‧第一柱坑孔
122‧‧‧第二柱坑孔
123‧‧‧第三柱坑孔
131‧‧‧第一平底孔
132‧‧‧第二平底孔
133‧‧‧第三平底孔
d1‧‧‧第一深度
d2‧‧‧第二深度
1‧‧‧柱坑孔之直徑(圓當量直徑)
11‧‧‧第一柱坑孔之直徑
12‧‧‧第二柱坑孔之直徑
13‧‧‧第三柱坑孔之直徑
2‧‧‧平底孔之直徑(圓當量直徑)
21‧‧‧第一平底孔之直徑
22‧‧‧第二平底孔之直徑
33‧‧‧第三平底孔之直徑
d11‧‧‧第一柱坑孔之第一深度
d12‧‧‧第二柱坑孔之第一深度
d13‧‧‧第三柱坑孔之第一深度
d21‧‧‧第一平底孔之第二深度
d22‧‧‧第二平底孔之第二深度
d23‧‧‧第三平底孔之第二深度
E1‧‧‧第一反射回波
E2‧‧‧第二反射回波
E3‧‧‧第三反射回波
E11‧‧‧第一反射回波
E31‧‧‧第二反射回波
E32‧‧‧第三反射回波
S1、S2、S11、S12、S13‧‧‧測定信號
U‧‧‧超音波
Z1、Z11‧‧‧來自第一反射回波的第一信號
Z2、Z31‧‧‧來自第二反射回波的第二信號
Z3、Z32‧‧‧來自第三反射回波的第三信號
第1圖係說明用於本發明的超音波探傷測定之原理的說明圖。
第2圖係顯示本發明之人造缺陷樣本之第一實施形態的俯視圖。
第3圖係顯示本發明之人造缺陷樣本之第一實施形態的剖面圖。
第4圖係說明使用人造缺陷樣本之超音波探傷測定條件的調整方法的說明圖。
第5圖係顯示為0.2mm,/d為0.08以上、未達0.40時之測定信號的波形圖。
第6圖係顯示為0.2mm,/d為0.40以上時之測定信號的波形圖。
第7圖係顯示為0.2mm,/d為比0.08小時之測定信號的波形圖。
第8圖係濺鍍靶材的立體圖。
第9圖係顯示本發明之人造缺陷樣本之第二實施形態的剖面圖。
以下,依據圖式所示實施形態來詳細說明本發明。
(第一實施形態)
第1圖係說明用於本發明的超音波探傷測定之原理的說明圖。如第1圖所示,超音波探傷子1係用於一種非破壞檢查之超音波探傷檢查(UT:Ultrasonic Testing)。
針對超音波探傷檢查進行說明。從脈波發送器所產生的超音波脈波係自超音波探傷子1發送出,其一部分由被檢查體2之內部的缺陷2a的表面反射。其反射波係被超音波探傷子1接收並轉換成高頻電壓。經轉換後的信號係藉由接收器而顯示於顯示器,而能夠確認缺陷2a的位置與大小的程度。第1圖中,缺陷2a顯示空孔。
具體而言,在從超音波探傷子1發送超音波U的情況下,使超音波探傷子1沿著被檢查體2的表面2b,自第1圖的左側往右側移動。如第1圖的左側所示,被檢查體2的內部無缺陷時,若從超音波探傷子1發送超音波U,則從被檢查體2的表面2b接收第一反射回波E1,且從被檢查體2的背面2c接收第二反射回波E2。此時的測定信號S1係包含來自於第一反射回波E1的第一信號Z1及來自於第二反射回波E2的第二信號Z2。
相對於此,如第1圖的右側所示,被檢查體2的內部有缺陷2a時,若從超音波探傷子1發送超音波U,則從被檢查體2的表面2b接收第一反射回波E1,從被檢查體2的背面2c接收第二反射回波E2,且從被檢查體2的缺陷2a的表面接收第三反射回波E3。此時的測定信號S2係包含來自於第一反射回波E1的第一信號Z1、來自於第二反射回波E2的第二信號Z2、以及來自於第三反射回波E3的第三信號Z3。如此,能夠從第三信號Z3確認缺陷2a。
本發明中,超音波探傷子1係使用於標靶素材之內部之缺陷的檢查。標靶素材係使用於濺鍍靶材。
第2圖係顯示本發明之人造缺陷樣本之第一實施形態的俯視圖。第3圖係顯示本發明之人造缺陷樣本之第一實施形態的剖面圖。如第2圖及第3圖所示,人造缺陷樣本10具有基板11。基板11係包含第一面11a及與第一面11a相對向的第二面11b。
基板11中形成有從第一面11a側至第一深度d1為止的柱坑孔12,以及於柱坑孔12的底面12a的一部分,自柱坑孔12的底面12a至第二深度d2為止的平底孔13。第一深度d1與第二深度d2的關係並未特別地限定,惟人造缺陷樣本10的厚度較厚時,特別是第二深度d2超過4mm的情形時,第一深度d1係以比第二深度d2還大為佳。柱坑孔12與平底孔13係圓形,平底孔13係設置於柱坑孔12之底面的一部分即可,惟從第二面11b側來 考量,以配置成同心狀,亦即平底孔13配置於柱坑孔12的中心為佳。平底孔13配置成與柱坑孔12為同心狀的方式,特別是在平底孔的直徑較小的情形時,易於發現平底孔的位置。柱坑孔12的直徑 1比平底孔13的直徑 2還大。再者,柱坑孔及平底孔的底面,為了容易反射從超音波探傷子發送的超音波,通常略呈平面,而以平面為佳,且相對於超音波的照射方向略呈垂直,而以垂直的平面為佳。
平底孔13之圓當量直徑之相對於平底孔13之第二深度d的比例/d,在平底孔13的圓當量直徑未達0.3mm時,係0.08以上而未達0.40,平底孔13之圓當量直徑為0.3mm以上而未達0.4mm時,係0.1以上而未達0.60,平底孔13之圓當量直徑為0.4mm以上時,係0.11以上而未達1.60。本實施形態中,平底孔13的第二深度d係指從柱坑孔12的底面12a至平底孔13的底面13a為止的第二深度d2。就相對於深度d之比例/d係依據圓當量直徑的大小而改變的理由而言,比例/d較大時(柱坑孔12之底面12a與平底孔13之底面13a的距離較小時),由於柱坑孔12之底面12a的反射回波過強,所以會與平底孔13之底面13a的反射回波重疊,而無法與平底孔13之底面13a的回波分離。此外,比例/d較小時(柱坑孔12之底面12a與平底孔13之底面13a的距離較大時),特別是較小時,由於平底孔13之底面13a的反射回波本身會變弱,所以變得難以檢查之故。
因平底孔13為圓形,故平底孔13的圓當量直徑係指圓的直徑 2。此外,平底孔非圓形時,係指具有與平底孔之面積相等之圓面積之圓的直徑。具體而言,將平底孔的面積設為S時,圓當量直徑為(4S/π)1/2
依據前述人造缺陷樣本10,使用人造缺陷樣本10之超音波探傷測定條件的調整中,調整超音波探傷子之靈敏度時,即使將從超音波探傷子發送的超音波的焦點聚焦於柱坑孔12的底面12a,也能夠辨識來自於平底孔13之底面13a的反射回波。
具體而言,如第4圖所示,從超音波探傷子1自基板11之第二面11b朝向第一面11a發送超音波U。此時,將從超音波探傷子發送的超音波的焦點聚焦於柱坑孔12的底面12a。如此,由基板11之第二面11b接收第一反射回波E11,由柱坑孔12的底面12a接收第二反射回波E31,由平底孔13的底面13a接收第三反射回波E32。
如第5圖所示,此時的測定信號S11係包含來自第一反射回波E11的第一信號Z11、來自第二反射回波E31的第二信號Z31、以及來自第三反射回波E32的第三信號Z32。第5圖中,橫軸表示測定間距,縱軸表示反射回波的強度(增益)。如此,由於能夠從測定信號S11識別第三信號Z32,所以能夠辨識平底孔13之底面13a的位置。第5圖中顯示平底孔13之直徑 2(圓當量直徑)為0.2mm時。
依此,平底孔13之圓當量直徑未達0.3mm,比例/d為0.08以上而未達0.40,所以將從超音波探傷子發送的超音波的焦點聚焦於容易檢測之較大的柱坑孔12的底面12a,而能夠以其狀態辨識較小的平底孔13。藉此,其後,能夠容易將超音波探傷子1對準於平底孔13,使得將從超音波探傷子發送的超音波的焦點聚焦於平底孔13之底面13a的作業變得簡單。因此,超音波探傷的靈敏度調整變得容易而能夠縮短超音波探傷測定條件的調整所需的時間。
相對於此,比例/d為0.40以上時,如第6圖所示,此時的測定信號S12係包含來自第一反射回波E11(基板11之第二面11b)的第一信號Z11、及來自第二反射回波E31(柱坑孔12的底面12a)的第二信號Z31。來自第三反射回波E32(平底孔13的底面13a)的第三信號Z32則與第二信號Z31重疊而無法識別。總而言之,若柱坑孔12的底面12a至平底孔13的底面13a的距離未充分地分離(d較小),來自柱坑孔12的第二反射回波E31會非常強,因此來自平底孔13的第三反射回波E32與來自柱坑孔12的第二反射回波E31重疊,而無法分離來自平底孔13的第三反射回波E32。如此,就無法辨識平底孔13。
另一方面,比例/d比0.08還小時,如第7圖所示,此時的測定信號S13係包含來自第一反射回波E11(基板11之第一面11b)的第一信號Z11、及來自第二反射回波E31(柱坑孔12的底面12a)的第二信號Z31。 來自第三反射回波E32(平底孔13的底面13a)的第三信號Z32較小而無法識別。總而言之,若柱坑孔12的底面12a至平底孔13的底面13a的距離過度地分離(d較大)時,來自平底孔13的第三反射回波E32的焦點偏移,來自平底孔13的第三反射回波E32變弱,而難以探索平底孔13。前述平底孔13之圓當量直徑未達0.3mm時,/d係以0.08以上而未達0.40為佳,較佳是0.08以上0.3以下,更佳是0.08以上0.27以下。此外,通常平底孔13的圓當量直徑為0.1mm以上。
由於平底孔13的圓當量直徑為0.3mm以上而未達0.4mm時,比例/d係0.1以上而未達0.60,所以與第5圖同樣地,超音波探傷的靈敏度調整變得容易而能夠縮短超音波探傷測定條件的調整所需的時間。相對於此,比例/d為0.60以上時,與第6圖同樣地無法辨識平底孔13。另一方面,平底孔13的圓當量直徑比0.3mm還小時,與第7圖同樣地無法辨識平底孔13。前述平底孔之圓當量直徑為0.3mm以上而未達0.4mm時,/d係以0.1以上而未達0.60為佳,較佳是0.1以上0.5以下,更佳是0.1以上0.4以下。
由於平底孔之圓當量直徑為0.4mm以上時,比例/d為0.1以上而未達1.60,所以與第5圖同樣地,超音波探傷的靈敏度調整變得容易而能夠縮短超音波探傷測定條件的調整所需的時間。相對於此,比例/d為1.60以上時,與第6圖同樣地無法辨識平底孔13。另 一方面,平底孔13的圓當量直徑比0.11mm還小時,與第7圖同樣地無法辨識平底孔13。平底孔13之圓當量直徑為0.4mm以上時,/d係以0.11以上而未達1.60為佳,較佳是0.11以上1.1以下,更佳是0.11以上0.9以下。
依據前述人造缺陷樣本10,平底孔13之圓當量直徑較佳為0.5mm以下。此時,平底孔13較小,難以將從超音波探傷子發送的超音波的焦點直接聚焦於平底孔13的底面13a。然而,由於比例/d係在上述本發明之實施形態的範圍內,所以將從超音波探傷子發送的超音波的焦點聚焦於柱坑孔12的底面12a而能夠辨識平底孔13。因此,能夠容易地辨識難以直接辨識的平底孔13。
平底孔13之圓當量直徑較佳為0.1mm以上而未達0.3mm,更佳為0.1mm以上0.25mm以下。此時,雖然平底孔13非常小,但本實施形態亦能夠容易地辨識此平底孔13。
基板11的材料若由金屬、合金、氧化物、氮化物等的陶瓷或燒結體構成的材料則無特別的限定,由導電性的材料構成即可,可因應用途、目的適切地選擇材料。作為該等材料者,可舉出有例如鋁、銅、鈦、銀或含有該等金屬元件之至少一者的合金、摻錫氧化銦(ITO)、摻鋁氧化鋅(AZO)、摻鎵氧化鋅(GZO)、摻鈦氧化鋅、In-Ga-Zn系複合氧化物(IGZO)。其中,鋁、銅、鈦、銀或含有該等金屬元件之至少一者的合金係藉由熔解鑄造來製造標靶素 材時易產生空隙(缺陷)的材料。因此,藉由該等材料所構成之標靶素材來製造濺鍍靶材時,以使用由該等材料所構成的人造缺陷樣本10進行超音波探傷檢查為較佳。另外,能夠以與標靶素材相同的金屬材料來構成基板11,而能夠適切地設定用以檢查標靶素材的超音波探傷測定條件。
接著參考第3圖,針對前述人造缺陷樣本10的製造方法進行說明。
於基板11形成從第一面側11a起達第一深度d1的柱坑孔12。其後,於柱坑孔12之底面12a的一部分形成從底面12a起達第二深度d2的平底孔13。此時,平底孔13之圓當量直徑(本實施形態中之直徑 2)之相對於平底孔13之第二深度d(本實施形態中之第二深度d2)的比例/d,係平底孔13之圓當量直徑未達0.3mm時,為0.08以上而未達0.40,平底孔13之圓當量直徑為0.3mm以上而未達0.4mm時,為0.1以上而未達0.60,平底孔13之圓當量直徑為0.4mm以上時,為0.11以上而未達1.60。
藉由將人造缺陷樣本10使用於超音波探傷測定條件的調整,超音波探傷的靈敏度調整變得容易而能夠縮短超音波探傷測定條件的調整所需的時間。再者,設置所希望的深度之平底孔13時,由於鑽頭(drill)之一般的最大長度為2至10mm左右,且因直徑愈小而愈短,所以鑽頭的長度成為關鍵要因。然而,本實施形態中,係進行柱坑孔12的加工至即將到達需求的深度為止,故能夠在所 希望的位置開設平底孔13。
接著參考第4圖,針對使用前述人造缺陷樣本10之超音波探傷測定條件的調整方法進行說明。
從超音波探傷子1將超音波U自基板11的第二面11b朝向第一面11a發送,將從超音波探傷子發送的超音波的焦點聚焦於柱坑孔12的底面12a。然後,接收從柱坑孔12的底面12a反射的第二反射回波E31,並且接收從平底孔13的底面13a反射的第三反射回波E32。其後,依據第三反射回波E3,調整該超音波的焦點,將從超音波探傷子發送的超音波的焦點聚焦於平底孔13的底面13a。
即使將從超音波探傷子發送的超音波的焦點聚焦於柱坑孔12,也能夠與來自柱坑孔12的底面12a的第二反射回波E31區別而辨識出來自平底孔13的底面13a的第三反射回波E32。如此,將從超音波探傷子發送的超音波的焦點聚焦於容易檢測之較大的柱坑孔12的底面12a,以其狀態能夠辨識較小的平底孔13。因此,設定超音波探傷測定條件時,能夠容易地將超音波探傷子1對準於平底孔13,從超音波探傷子發送的超音波的焦點對於平底孔13的底面13a聚焦的作業變得簡單。因此,超音波探傷的靈敏度調整變得容易而能夠縮短超音波探傷測定條件的調整所需的時間。
其次,參考第1圖,針對標靶素材的檢查方法進行說明。
在藉由前述調整方法所調整的超音波探傷測定條件下,一面使超音波探傷子1進行掃描一面對標靶素材(被檢查體2)發送超音波U。並且,測定從標靶素材反射的反射回波。其後,依據所測定到的結果來判定標靶素材是否為良品。依此,因使用精度良好的超音波探傷子1而能夠良好地判定標靶素材的品質。
接著,針對濺鍍靶材的製造方法進行說明。
上述製造方法之一實施形態,係包含藉由前述檢查方法判定標靶素材之內部的缺陷,並對其內部無實質性的缺陷之標靶素材施予機械加工的步驟。
機械加工方面,可舉出有切斷加工、銑床加工、車床加工、端銑加工等。藉由機械加工,以成為所希望的尺寸及表面狀態的方式進行精製,而能夠製造濺鍍靶材。
上述製造方法之另一實施形態,係藉由前述檢查方法來判定標靶素材之內部的缺陷。並且,如第8圖所示,將判定為其內部無實質性的缺陷之標靶素材6接合於支撐構件7。在此,所謂的無實質性的缺陷係指以前述檢查方法檢查了標靶素材的情形下,未檢測出缺陷或未有與平底孔相同尺寸以上的缺陷之意。以下,有將其內部無實質性的缺陷之標靶素材稱為「良品」的情形。
標靶素材6係可加工成大致板狀,惟加工成板狀的方法並無特別的限定。例如,可對於藉由熔解、鑄造所獲得的長方體、筒狀等的標靶素材進行軋延加工、 擠出加工、鍛造加工等塑性加工之後,藉由切斷加工、銑床加工、車床加工、端銑加工等機械加工,以成為所希望的尺寸及表面狀態的方式進行精製,而製造濺鍍靶材。
標靶素材之組成方面,若為通常可使用於以濺鍍法進行成膜的金屬、合金、氧化物、氮化物等的陶瓷或燒結體所構成的材料則無特別的限定,可因應用途及目的適切地選擇標靶材料。作為前述標靶素材者,可舉出有鋁、銅、鈦、銀或將該等金屬元件作為主要成分的合金、摻錫氧化銦(ITO)、摻鋁氧化鋅(AZO)、摻鎵氧化鋅(GZO)、摻鈦氧化鋅、In-Ga-Zn系複合氧化物(IGZO)等。為了達到本發明的效果,以鋁、銅、鈦、銀或將該等金屬元件作為主要成分的合金為佳,高純度的鋁更佳。
標靶素材6的形狀、尺寸等並無特別的限定,可形成為圓板狀、長條的板狀等。標靶素材6為圓板狀時,直徑係例如100mm至700mm,較佳為250mm至500mm,更佳為300mm至450mm。標靶素材6為長條的板狀時,短邊方向的長度例如為100mm至2000mm,較佳為150mm至1500mm,更佳為180mm至1000mm。再者,長邊方向的長度例如為100mm至4000mm,較佳為1000mm至3500mm,更佳為2200mm至3000mm。此外,長邊方向的長度與短邊方向的長度可為相同也可為不同。
支撐構件7係由例如純銅、Cu-Cr合金、A2024合金、A5052合金等鋁或銅或以此等為主要成分的合金所形成。支撐構件方面,係主要可使用墊板,惟標靶 素材6為圓板狀時,墊板可形成為上表面具有比標靶素材6的上表面更大或相同或稍微較小的直徑的圓形的圓板狀。標靶素材6為長條的板狀時,墊板可形成為上表面構成比標靶素材6更長或相同長度或稍微較短的短邊與長邊的長條的板狀。再者,標靶素材6為圓板狀時,也可使用主要由用以配置標靶素材6之環部所構成的支撐構件。前述支撐構件係以具有可用以對濺鍍裝置固定的凸緣部為佳。
接合係例如電子束熔接等的熔接、擴散接合、焊接接合。藉此,能夠製造濺鍍靶材5。也可對超音波探傷檢查後的標靶素材、與支撐構件接合後的標靶素材施予機械加工,精製成所希望的尺寸、表面狀態。機械加工方面,係以使用銑床、數值控制(Numerical Control;NC)銑床、綜合加工機、車床、NC車床等為佳。
依此,使用品質良好的標靶素材6而能提升濺鍍靶材5的品質。
(第二實施形態)
第9圖係顯示本發明之人造缺陷樣本之第二實施形態的剖面圖。第二實施形態與第一實施形態的差異在於柱坑孔及平底孔的數量不同。以下說明此不同的構成。此外,第二實施形態中,由於與第一實施形態相同的符號係與第一實施形態為相同的構成,因此省略其說明。
如第9圖所示,人造缺陷樣本10A係具有複數組(本實施形態為三組)的柱坑孔121、122、123及平 底孔131、132、133。複數個(本實施形態為三個)平底孔131、132、133的圓當量直徑為相互不同。
具體而言,第一柱坑孔121及第一平底孔131、第二柱坑孔122及第二平底孔132、以及第三柱坑孔123及第三平底孔133係沿著基板11的第一面11a朝單一方向配置。
第一平底孔131的直徑 21(圓當量直徑)、第二平底孔132的直徑 22(圓當量直徑)、以及第三平底孔133的直徑 23(圓當量直徑)係相互不同。各直徑 21、 22、 23較佳為0.5mm以下。例如,直徑 21為0.2mm,直徑 22為0.3mm,直徑 23為0.4mm。
本實施形態中,第一柱坑孔121的直徑 11、第二柱坑孔122的直徑 12、以及第三柱坑孔123的直徑 13,在第9圖中為相同,惟也可不同。第一柱坑孔121的第一深度d11、第二柱坑孔122的第一深度d12、以及第三柱坑孔123的第一深度d13,在第9圖中為相同,惟也可不同。第一平底孔131的第二深度d21、第二平底孔132的第二深度d22、第三平底孔133的第二深度d23,在第9圖中為相同,惟也可不同。
第一平底孔131的圓當量直徑(直徑 21)未達0.3mm,第一平底孔131之圓當量直徑之相對於第一平底孔131之第二深度d(第二深度d21)的比例/d為0.08以上而未達0.40。
第二平底孔132之圓當量直徑(直徑 22) 為0.3mm以上而未達0.4mm,第二平底孔132之圓當量直徑(直徑 22)之相對於第二平底孔132之第二深度d(第二深度d22)的比例/d為0.1以上而未達0.60。
第三平底孔133之圓當量直徑(直徑 23)為0.4mm以上,第三平底孔133之圓當量直徑(直徑 23)之相對於第三平底孔133之第二深度d(第二深度d23)的比例/d為0.11以上而未達1.60。
依據前述人造缺陷樣本10A,除了具有前述第一實施形態之效果之外,由於圓當量直徑的平底孔非常小,所以考量加工精度,設置複數組,且將複數組的平底孔設置於距離人造缺陷樣本10A之第二面11b相同距離的位置。依此,將從超音波探傷子發送的超音波的焦點聚焦而調整超音波探傷的靈敏度時,藉由進行相同的掃描操作而能夠提升超音波探傷的靈敏度調整。此外,第9圖中例示了柱坑孔及平底孔的組數為三組的情形,惟也可為二組或四組以上。再者,複數組的平底孔的直徑可為互不相同也可為全部相同。
複數組的平底孔的直徑為互不相同時,能夠對不同尺寸的缺陷進行更高精度的靈敏度調整。
以下針對上述實施形態更詳細地說明。
(關於超音波探傷測定方法)
關於超音波探傷測定方法,例如超音波探測映像裝置AT系列(基礎篇)M671-HB-1(日立建機精密技術股份公司) 所記載,有A掃描、B掃描、C掃描之三種測定方法。
A掃描係顯示某一點之反射回波之時間相關變化者,可藉由示波器等監測施加於超音波感測器而獲得。此方法中,可依據有無反射回波而推定異物、缺陷等的存在,並可藉由量測路程而算出其深度。
相對於A掃描為某一點的資訊,B掃描係將沿著某直線的反射回波的時間相關變化平面地展開,顯示出深度方向之平面性的資訊者。
C掃描係顯示被檢查體之固定深度之反射回波之平面性資訊者,能夠藉由將超音波探傷子對被檢查體上沿平面方向掃描而獲得。此方法能實施一次即夠使被檢查體全區域的內部狀況可視化。要檢測標靶面內全區域之細微的缺陷分布、缺陷尺寸時,係適用C掃描法。
本實施例之測定方法係使用C掃描的測定方法。此外,本發明之測定方法也可使用A掃描或B掃描的測定方法。
(關於超音波探傷測定條件的調整的聚焦方法)
將人造缺陷樣本置入水中槽而浸於水中,並將超音波探傷子配置於人造缺陷樣本之正上方約10至500mm,較佳為約50至200mm,更佳為約75至150mm的位置。此時,超音波探傷子以也位於水中為佳。對人造缺陷樣本的第二面全面進行C掃描,確認柱坑孔。將超音波探傷子朝經確認後的柱坑孔移動,將超音波探傷子配置於人造缺陷 樣本之正上方約0.1至200mm,較佳為約1至100mm,更佳為約3至50mm的位置,確認柱坑孔之反射回波的高度。將超音波探傷子往人造缺陷樣本之上下方向操作。此時,探測反射回波高度成為最大之處。反射回波高度成為最大之處即為焦點聚焦於柱坑孔的位置。
(關於人造缺陷樣本)
對人造缺陷樣本進行C掃描時,必須遍及人造缺陷樣本之第二面的全面進行掃描。因此,人造缺陷樣本之第一面(人造缺陷樣本之開設柱坑孔的面)及第二面(人造缺陷樣本之超音波的照射面)必須相對於超音波的照射方向具有大致垂直的面,較佳為呈垂直的面。人造缺陷樣本之第一面及第二面必須為大致平坦,較佳為平坦,表面粗糙度以1.0μm以下為佳。
人造缺陷樣本能夠開設複數個柱坑孔,能夠將複數個柱坑孔設成相同深度或不同的深度。藉由從柱坑孔開設符合欲確認之缺陷尺寸的平底孔,能夠自由地選擇欲實施超音波探傷的缺陷尺寸,因應於平底孔的深度位置,能夠自由地選擇欲實施超音波探傷的深度方向。
遍及標靶素材之厚度方向全面進行超音波探傷時,人造缺陷樣本的厚度係與標靶素材的厚度相同,而平底孔的位置以配置於厚度方向的中央為佳。人造缺陷樣本的厚度與標靶素材的厚度相同時,不須修正以人造缺陷樣本所調整的測定條件,即可立即進行標靶之內部的探 傷。
若標靶素材之平底孔的位置配置於厚度方向的中央,則由於可在厚度方向的中央部調整靈敏度,所以適合於遍及標靶素材之厚度方向全區域進行掃描。
人造缺陷樣本的厚度亦可與標靶素材的厚度不相同,只要從照射超音波之照射面(第二面)至平底孔為止的距離與從標靶素材的表面至中央部為止的距離相同即可。
(關於在水中的測定)
使用人造缺陷樣本來調整超音波探傷條件時,使用水作為介質。超音波介質中,有振動且易傳播音波者、亦有有振動而不易傳播音波者。顯示此傳播之難易度的物理量稱為固有聲阻抗(Z),將密度設為ρ,以Z=ρc表示。C係音速,為物質固有的值。為了使超音波容易傳播,通常使用水作為介質。水若未含有大量的粒子狀的雜物、塵埃等,則無特別的限制,例如可舉例使用自來水、純水等。
作為介質者,除了水以外,例如可使用油(水溶性切削油劑、非水溶性切削油劑、半乾用切削油劑、機油、機器油等)、有機溶劑(甲醇、乙醇、丙醇、丙酮、乙二醇等)等的液體,或是甘油或凡士林等凝膠材。若考量取得的難易度、處置的難易度、洗淨的難易度、維護的難易度、廢棄的難易度、價格方面,則以使用水為佳。
使用人造缺陷樣本來進行的調整、標靶素 材的檢查,以在水中進行為佳。
(關於測定時之超音波探傷子的頻率)
超音波探傷子的頻率通常在5MHz以上測定,惟平底孔的直徑未達0.5mm時,以將超音波探傷子的頻率設為10MHz以上來測定為佳,較佳為10MHz以上50MHz以下,更佳為12MHz以上30MHz以下,特佳為13MHz以上20MHz以下。
由於超音波頻率變大則超音波的波長變短,故超音波探傷時的分解能提升。標靶素材為鋁(密度為2.7g/cm3)時,必須為較高頻率的超音波。標靶素材為鋁時,若平底孔的直徑未達0.5mm,則頻率以10MHz以上為佳。若平底孔的直徑未達0.3mm,則頻率以12MHz以上為佳。
(關於柱坑孔)
柱坑孔的直徑必須比平底孔的直徑還大。為了於開設柱坑孔之後能開設平底孔,必須有供鑽頭進入程度的大小,因此,柱坑孔的直徑係以5mm以上為佳。於同一個人造缺陷樣本製作複數個柱坑孔時,若柱坑孔過大,則可在人造缺陷樣本面內開設的孔數減少,或者會使得人造缺陷樣本本身變得過大,所以柱坑孔的直徑以在20mm以下為佳。
(關於超音波探傷子的測定間距)
為了測定細微的缺陷,超音波的測定間距以較窄者為宜,惟當間距過窄時,會耗費測定的時間。因此,測定間距以0.05mm以上1.0mm以下為佳。測定間距係指於平面方向掃描超音波探傷子時的測定間隔。
此外,本發明不限於上述實施形態,在不脫離本發明之主旨的範圍內可變更設計。例如,也可將第一實施形態與第二實施形態之個別的特徵進行各式各樣的組合。
(實施例)
對於平底孔之圓當量直徑、平底孔之深度d及平底孔的檢測的關係進行了調查。就人造缺陷樣本而言,將平底孔的形狀設為圓形,將圓當量直徑(直徑)設為0.2mm、0.3mm、0.4mm。將人造缺陷樣本的素材設為Al-0.5% Cu。人造缺陷樣本之超音波照射側的表面粗糙度設為0.07μm。使用Hitachi Power Solutions Co.,Ltd.製造的「FSLINE」作為測定裝置。
首先,於測定前的準備中,將超音波探傷子「I3-1506 S-50mm」(頻率15MHz,焦點距離50mm)安裝於測定裝置。
然後,以設有柱坑孔之面朝下的方式,將人造缺陷樣本置於測定裝置的水槽內。以自來水注滿水槽內。接著,從超音波探傷子照射超音波,並確認來自柱坑孔的反射回波,將超音波的焦點聚焦於柱坑孔的底面,進 而在其狀態下確認來自平底孔的反射回波。此時,將增益設定於22dB。表1中表示焦點聚焦於柱坑孔的底面時之平底孔的檢測資料。表1中,檢測出平底孔模擬之缺陷時標記為「○」,無法檢測出平底孔模擬之缺陷時標記為「×」。表1中,以網底來表示「○」的區域。
從表1可瞭解圓當量直徑為0.2mm時,若第二深度d為0.75mm以上且為2.50mm以下,則能夠檢測出平底孔。相對於此,若第二深度d為0.50mm以下3.00mm以上,則難以檢測出平底孔。
再者,圓當量直徑為0.25mm時,若第二深度d為0.75mm以上且為3.00mm以下,則能夠檢測出平底孔。相對於此,若第二深度d為0.50mm以下3.50mm以上,則難以檢測出平底孔。
圓當量直徑為0.3mm時,若第二深度d為0.75mm以上且為3.00mm以下,則能夠檢測出平底孔。相對於此,若第二深度d為0.50mm以下3.50mm以上,則難以檢測出平底孔。
圓當量直徑為0.4mm時,若第二深度d為0.50mm以上且為3.50mm以下,則能夠檢測出平底孔。相對於此,若第二深度d為0.25mm以下4.00mm以上,則難以檢測出平底孔。
表2中表示圓當量直徑與第二深度/d的關係。表2中,以網底來表示表1之「○」的區域。
從表2可瞭解圓平底孔之當量直徑為0.2mm及0.25mm時,若/d為0.08mm以而未達0.40mm,則能夠檢測出平底孔。平底孔之當量直徑為0.3mm時,若/d為0.1以上而未達0.60mm,則能夠檢測出平底孔。平底孔之當量直徑為0.4mm時,若/d為0.11以上而未達1.60mm,則能夠檢測出平底孔。此外,日本專利公開公報JP2010-145401號中,實測時/d成為0.06,無法檢測出平底孔。因此,習知技術係將從超音波探傷子發送的超音波的焦點直接聚焦於平底孔。
(關於人造缺陷樣本的製造方法)
從Al-0.5% Cu的板材(與進行超音波探傷之標靶相同之素材)切出100mm×100mm之後,藉由銑床分別對於成為超音波之入射面(表面)與其相對面(背面)進行面削切,調整成100mm×100mm×t20mm。使用門型綜合加工機進行鑽孔加工,於背面開設 9mm、深度8mm的柱坑孔之後,於柱坑孔之底面的中央部開設 0.2mm之深度2.0mm(自柱坑孔起的深度,從背面起則為10mm的深度)的平底孔。
(關於使用人造缺陷樣本之超音波探傷測定條件的調整方法)
使用Hitachi Power Solutions Co.,Ltd.製造的「FSLINE」作為測定裝置。以表面成為上面的方式,將人造缺陷樣本設置於裝滿自來水的水槽內,將安裝於測定裝置之超音波探傷子「I3-1506 S-50mm」(頻率15MHz,焦點距離50mm)配置於人造缺陷樣本之正上方100mm的位置。此時,人造缺陷樣本、超音波探傷子存在於水中。之後,對人造缺陷樣本之上表面(第二面)全面進行C掃描,確認柱坑孔的位置。將超音波探傷子移動至經確認的柱坑孔的正上方,而將超音波探傷子配置於人造缺陷樣本之正上方10mm左右的位置,確認柱坑孔的反射回波高度。在從超音波探傷子發送超音波的狀態下,確認個人電腦畫面上的超音波波形,檢測出表面反射回波、背面反射回波、以及位於其間的柱坑孔的反射回波。為了設定厚度方向之反射回波的檢測區域,以包含表面反射回波與柱坑孔的反 射回波的方式,施以閘波(gate)。確認柱坑孔的反射回波之後,將超音波探傷子階段地往上方操作,探索柱坑孔的反射回波值成為最大的超音波探傷子的位置,在柱坑孔的反射回波值成為最大之處,將超音波探傷子的高度固定,確認焦點聚焦於柱坑孔的底面。此時,也實施往XY方向的位置調整,以利用超音波波形來觀測平底孔的反射回波。
確認了觀測到平底孔的反射回波之後,將超音波探傷子往上方操作相當於平底孔之底面的深度的2.0mm。探索平底孔之反射回波值成為最大值之超音波探傷子的位置,在平底孔的反射回波值成為最大之處,將超音波探傷子的高度固定,確認焦點聚焦於平底孔的底面。由於在此大致達到焦點聚焦於平底孔之底面的狀態,所以以測定間距0.1mm、增益22dB的條件來對人造缺陷樣本進行C掃描,以使平底孔之底面的反射回波的檢測範圍達到平底孔之尺寸 0.2mm之面積0.03mm2的方式,以 0.2mm之平底孔的反射回波強度為基準,將缺陷等級的臨限值設為96(設定為反射回波的強度為96以上時檢測為缺陷,而能夠將 0.2mm的缺陷檢測為 0.2mm的缺陷)。之後,將閘波配合於測定的厚度範圍(要測定之標靶素材的厚度)而得的測定條件保存在個人電腦內。
(關於標靶素材的檢查方法)
以厚度與超音波之照射方向成水平的方式,將自軋延板切出的尺寸 460mm×t20mm的Al-0.5% Cu標靶素材配 置於裝滿自來水的水槽內。讀取藉由前述的調整方法所製成的測定條件,將超音波探傷子掃描的範圍(XY方向)指定為標靶的上表面整體,開始超音波探傷檢查。將測定的結果與以前述的調整方法所設定的缺陷等級的臨限值比較,確認了未檢測出 0.2mm的缺陷等級。
(關於濺鍍靶材的製造方法)
使用NC車床將經超音波探傷檢查為合格的標靶素材加工之後,藉由以熱衝壓法所進行之擴散接合而接合於A2024合金製的墊板。接合後,進行以NC車床所為之精製加工,形成 450mm×t18.5mm之尺寸的濺鍍靶材。

Claims (10)

  1. 一種人造缺陷樣本,係用於檢查標靶素材之內部的缺陷之超音波探傷測定條件的調整所用者,前述人造缺陷樣本係具備基板,該基板係包含第一面、以及與該第一面相對向之第二面,前述基板形成有自前述第一面側起達第一深度的柱坑孔、以及於前述柱坑孔的底面的一部分自前述柱坑孔的底面起達第二深度的平底孔,前述平底孔之圓當量直徑之相對於前述平底孔之第二深度d的比例/d係:前述平底孔之圓當量直徑未達0.3mm時,為0.08以上而未達0.40,前述平底孔之圓當量直徑為0.3mm以上而未達0.4mm時,為0.1以上而未達0.60,前述平底孔之圓當量直徑為0.4mm以上時,為0.11以上而未達1.60。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之人造缺陷樣本,其中,前述平底孔之圓當量直徑為0.5mm以下。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之人造缺陷樣本,其中,前述平底孔之圓當量直徑為0.1mm以上而未達0.3mm。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之人造缺陷樣本,其中,前述柱坑孔及前述平底孔為複數組。
  5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述之人造缺陷樣本,其中,前述基板係以鋁、銅、鈦、銀、或含有此等金屬元素之至少一者的合金所形成。
  6. 一種人造缺陷樣本的製造方法,係製造用於檢查標靶素材之內部的缺陷之超音波探傷測定條件的調整所用的人造缺陷樣本,該製造方法係包含:於包含第一面、以及與該第一面相對向之第二面的基板形成從前述第一面側起達第一深度之柱坑孔的步驟;以及於前述柱坑孔的底面的一部分形成自前述底面起達第二深度的平底孔的步驟,其中,將前述平底孔之圓當量直徑之相對於前述平底孔之第二深度d的比例/d設為:於前述平底孔之圓當量直徑未達0.3mm時,為0.08以上而未達0.40,於前述平底孔之圓當量直徑為0.3mm以上而未達0.4mm時,為0.1以上而未達0.60,於前述平底孔之圓當量直徑為0.4mm以上時,為0.11以上而未達1.60。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之人造缺陷樣本的製造方法,其中,前述基板係以鋁、銅、鈦、銀、或含有此等金屬元素之至少一者的合金所形成。
  8. 一種超音波探傷測定條件的調整方法,係使用申請專利範圍第1項所述之人造缺陷樣本者,包含:從超音波探傷子將超音波自前述基板的第二面朝向第一面發送,並確認前述柱坑孔之反射回波的步驟;依據前述柱坑孔的反射回波,將焦點聚焦於前述柱坑孔之底面的步驟;接收從前述柱坑孔之底面反射的反射回波,並且接收從前述平底孔的底面反射之反射回波的步驟;以及依據來自於前述平底孔的反射回波,將焦點聚焦於前述平底孔之底面,而將從前述超音波探傷子發送的超音波的焦點予以聚焦的步驟。
  9. 一種標靶素材的檢查方法,係包含:在使用申請專利範圍第8項所述之超音波探傷測定條件的調整方法調整後的超音波探傷測定條件下,一面使超音波探傷子進行掃描一面對前述標靶素材發送前述超音波的步驟;測定從前述標靶素材反射之反射回波的步驟;以及依據前述測定所得的結果來判定前述標靶素材是否為良品的步驟。
  10. 一種濺鍍靶材的製造方法,係包含:使用申請專利範圍第9項所述之標靶素材的檢查方法來判定前述標靶素材是否為內部無缺陷之良品的步驟;以及將判定為良品之標靶素材接合於墊板的步驟。
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108982661A (zh) * 2018-04-12 2018-12-11 杭州汽轮铸锻有限公司 一种伪缺陷的超声波计算评定方法
CN113125566B (zh) * 2020-01-15 2023-01-31 中国商用飞机有限责任公司 一种孔边径向分层对比试块
CN112362757A (zh) * 2020-11-20 2021-02-12 株洲硬质合金集团有限公司 一种硬质合金超声检测平底孔试块的制作方法
CN112525996B (zh) * 2020-12-08 2022-04-12 中国科学院金属研究所 一种各向同性热解石墨超声成像检测方法
JP2022121859A (ja) * 2021-02-09 2022-08-22 株式会社日立パワーソリューションズ 超音波検査装置、超音波検査方法及びプログラム
GB2608421A (en) * 2021-06-30 2023-01-04 Dolphitech As Calibrating an ultrasound apparatus
CN113655129B (zh) * 2021-08-10 2023-11-24 中国铁道科学研究院集团有限公司金属及化学研究所 超声爬波检测系统的分辨力测试试块与测试方法
CN114137081B (zh) * 2021-11-25 2024-02-27 中国航发哈尔滨轴承有限公司 轴承套圈高灵敏度小盲区超声检测方法
CN114235954A (zh) * 2021-12-15 2022-03-25 中国航发动力股份有限公司 一种空心支板扩散焊接头的超声检测方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW463048B (en) * 1999-11-01 2001-11-11 Praxair Technology Inc Determination of actual defect size in cathode sputter targets subjected to ultrasonic inspection
US6439054B1 (en) * 2000-05-31 2002-08-27 Honeywell International Inc. Methods of testing sputtering target materials
JP2010145401A (ja) * 2008-12-18 2010-07-01 Nuovo Pignone Spa 雑音のある鋳造材料の超音波検査方法及び関連するプローブ
TW201425912A (zh) * 2012-09-28 2014-07-01 Jx Nippon Oil & Energy Corp 檢查具有不規則凹凸表面之基板的裝置以及使用該裝置之方法
CN104777237A (zh) * 2015-04-10 2015-07-15 上海和伍新材料科技有限公司 低压电器电触点超声波探伤用测试块组件

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56107156A (en) * 1980-01-18 1981-08-25 Sumitomo Metal Ind Ltd Test piece for ultrasonic flaw detection & manufacturing method
US4331021A (en) * 1980-09-11 1982-05-25 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Department Of Health And Human Services Contrast resolution tissue equivalent ultrasound test object
JPS6196461A (ja) * 1984-10-18 1986-05-15 Canon Inc 超音波探傷装置
JP3313470B2 (ja) * 1993-06-28 2002-08-12 佐藤 靖子 配管非破壊検査用標準試験片
FR2744805B1 (fr) * 1996-02-13 1998-03-20 Pechiney Aluminium Cibles de pulverisation cathodique selectionnees par controle ultrasons pour leur faible taux d'emissions de particules
US6415644B1 (en) * 1999-04-29 2002-07-09 General Electric Company Ultrasonic calibration apparatus
JP2001040471A (ja) 1999-07-30 2001-02-13 Nikko Materials Co Ltd スパッタリング用ターゲット及びスパッタリング方法
US8287681B2 (en) 2005-08-04 2012-10-16 Israel Aerospace Industries Ltd. Method for making composite articles with artificial defects
US7617715B2 (en) * 2006-12-21 2009-11-17 The Boeing Company Reference standard for ultrasonic measurement of porosity and related method
CN103529121B (zh) * 2012-07-06 2016-03-30 哈尔滨飞机工业集团有限责任公司 复合材料层压板机加孔边缘脉冲反射法分层缺陷模拟方法
CN203164160U (zh) * 2013-04-11 2013-08-28 北京有色金属研究总院 一种超声红外无损检测试块
CN103235045B (zh) * 2013-04-22 2015-11-04 北京隆盛泰科石油管科技有限公司 用于钢管埋弧焊焊缝自动超声波检测的校准试块
JP6808971B2 (ja) * 2016-05-18 2021-01-06 大同特殊鋼株式会社 超音波探傷の較正方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW463048B (en) * 1999-11-01 2001-11-11 Praxair Technology Inc Determination of actual defect size in cathode sputter targets subjected to ultrasonic inspection
US6439054B1 (en) * 2000-05-31 2002-08-27 Honeywell International Inc. Methods of testing sputtering target materials
JP2010145401A (ja) * 2008-12-18 2010-07-01 Nuovo Pignone Spa 雑音のある鋳造材料の超音波検査方法及び関連するプローブ
TW201425912A (zh) * 2012-09-28 2014-07-01 Jx Nippon Oil & Energy Corp 檢查具有不規則凹凸表面之基板的裝置以及使用該裝置之方法
CN104777237A (zh) * 2015-04-10 2015-07-15 上海和伍新材料科技有限公司 低压电器电触点超声波探伤用测试块组件

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