JP3796078B2 - インターコネクタの溶接部の検査方法と検査装置 - Google Patents
インターコネクタの溶接部の検査方法と検査装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子デバイスとそれに接続される配線物を溶接により接続することに関するものであり、特に配線物としてはインターコネクタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、溶接部の検査方法としては、溶接部材を直接ハンマー等で叩く方法や、溶接部材を引張る方法が知られている。電子デバイス間を溶接で接合した場合、電子デバイスを直接ハンマー等で叩いたり、引張ったりして検査すると、電子デバイスが破損する可能性が高い。
【０００３】
そこで、溶接部に直接力を加えないで検査を行う方法として、非破壊検査方法がある。その技術として特開平５−２１５７０６号公報には、溶接部と母材の間に電圧を印加して抵抗値を測定する方法が開示されている。また、特開平８−２４７７４９号公報には、Ｘ線を用いた溶接部の溶接部の検査方法が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特開平５−２１５７０６号公報に開示された検査方法は、溶接物の線抵抗率が低い場合には、溶接部に印加する電圧または電流を大きくして測定する必要がある。太陽電池等の電子デバイスは、配線材料に銀や金などの線抵抗率の低い材料を用いているので、高電圧や高電流を印加しなければ検査できないが、線間距離が短く配線が細いため、上記検査方法を行うと電子デバイスの破損につながる。
【０００５】
特開平８−２４７７４９号公報に開示された検査方法は、Ｘ線を溶接部に照射し、その透過画像の濃度や形状に基づいて検査を行うため、電子デバイスの破損の虞はない。しかし、Ｘ線を発生させるために大型の装置が必要である。また、人が長時間Ｘ線の照射を受けると体に障害が発生するため、作業者がＸ線の照射を受けないように作業環境への配慮が必要である等の問題点がある。
【０００６】
本発明の目的は、溶接部や構成する部材を破壊せずに、簡単な構成で溶接部の検査を行うことができる検査方法及び検査装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の課題を解決するための手段として、以下の構成を備えている。
【０００８】
(1) 電子デバイス間を直列方向または並列方向に電気的に接続するインターコネクタの電極と、電子デバイスの表面に形成された電極と、を溶接により接続し、その溶接部を検査する溶接部の検査方法であって、
溶接部に生成される溶接痕を撮像手段で撮像し、撮像した画像を画像処理して溶接痕の面積、溶接痕の周囲に形成された傾斜面の斜辺の余弦、及び該傾斜面の長さを測定し、予め設定された値と比較することにより溶接部の良否を判定する工程、
インターコネクタに流体を吹き付けて、インターコネクタの有無を判別することで、溶接部の良否を判定する工程、
及び電子デバイスに通電し、電子デバイスとアース間に流れる電流と、インターコネクタとアース間に流れる電流と、を比較して溶接部の良否を判定する工程のうち、少なくともいずれか２つの工程を専ら行い、
前記各工程のいずれか１つでの判定が不可だと、溶接部の溶接強度不良とすることを特徴とする。
【０００９】
この構成においては、少なくとも２つの工程を専ら行ってインターコネクタと電子デバイスとが溶接により接続された溶接部の検査を行う。撮像手段で撮像した溶接部に生成される溶接痕の画像を画像処理し、溶接痕の面積、溶接痕の周囲に形成された傾斜面のインターコネクタの面に平行な方向の幅である傾斜面の斜辺の余弦及び溶接痕の周囲に形成された傾斜面の長さを測定し、その各々の測定値と予め設定された値とを比較することにより溶接部の良否を判定した場合には、溶接部を撮像した画像を処理して溶接部の形状に基づいて検査を行うので、溶接部を非破壊で検査を行うことができる。また、溶接部の溶接強度が容易に判別できる。また、インターコネクタに流体を吹き付けた場合には、溶接強度が弱いとインターコネクタが剥がれるので、インターコネクタの有無を判別して溶接部を検査することで、溶接部の状態が良好に見えるが、溶接がうまく行えていない場合にも、溶接不良を検出することができる。さらに、電子デバイスに通電し、電子デバイスとアース間に流れる電流と、電子デバイスに接続されたインターコネクタとアース間に流れる電流と、を測定・比較して溶接部の良否を判定する場合には、両方の電流の差を比較して差を求めることで容易に溶接部の状態を検査することができる。したがって、少なくとも２つの工程を専ら行って溶接部の検査を行うことにより、溶接部の検査を確実に実施でき、総合的な評価ができる。
【００１０】
(2) 前記撮像手段は前記溶接部の直上に配設され、前記溶接部に対し斜め方向から照射された光の反射光像を撮像することを特徴とする。
【００１１】
この構成においては、撮像手段は溶接部の画像を撮像するために、溶接部の直上に配設され、溶接部に対して斜め方向から照射された光の反射光像を撮像する。したがって、ハレーション等を発生することなく、溶接部を鮮明に撮像して検査を行うことができる。
【００１２】
(3) 前記流体は、空気であることを特徴とする。
【００１３】
この構成においては、電子デバイスに溶接されたインターコネクタに空気を吹き付けて溶接部の検査を行う。したがって、溶接状態の良好な物を破損することなく、容易に入手できる空気をインターコネクタに吹き付けることで溶接部の検査が実施できる。
【００１４】
(4) 厚さ０．１ｍｍ以下の箔板金状のインターコネクタの溶接部の良否を判定することを特徴とする。
【００１５】
この構成においては、厚さ０．１ｍｍ以下の箔板金状のインターコネクタと電子デバイスが溶接された溶接部を、前記の各工程のうち少なくとも２つの工程を行って検査する。したがって、インターコネクタは厚みが薄いため検査時の取扱いに気を付ける必要があり、叩いたり引張ったりして検査することができないが、画像処理、流体の吹き付け、または通電により検査することで、溶接部の状態を容易に検査することができる。
【００１６】
(5) 先端面が矩形状の平面を有し平行に対向して配設された２つの電極を備えたパラレルギャップ抵抗溶接機で溶接された溶接部の良否を判定することを特徴とする。
【００１７】
この構成においては、パラレルギャップ抵抗溶接機に備えられた平行に設置された２つの対向した電極によって、電子デバイスとインターコネクタとが溶接された溶接部を、前記の工程のうち少なくとも２つの工程を行って検査する。溶接部の溶接痕が電極の先端面と略同様の矩形状の平面になるので、特に画像処理によって検査を行う場合は容易に溶接部の検査を行うことができる。
【００２０】
(6) 電子デバイス間を直列方向または並列方向に電気的に接続するインターコネクタの電極と、電子デバイスの表面に形成された電極と、を溶接により接続し、その溶接部を検査する溶接部の検査装置であって、
溶接部に光を照射する光照射手段と、溶接部の画像を撮像する撮像手段と、撮像した溶接部に生成された溶接痕の面積、溶接痕の周囲に形成された傾斜面の斜辺の余弦、及び該傾斜面の長さを測定する画像処理手段と、該各測定値と予め設定された値とを比較して溶接部の良否を判定する判定手段と、を備えた検査部、
インターコネクタに流体を吹き付ける吹付手段と、インターコネクタの有無判別を行う判別手段と、を備えた検査部、
及び電子デバイスに通電する通電手段と、電子デバイスとアース間に流れる電流とインターコネクタとアース間に流れる電流とを比較して溶接部の良否を判定する判定手段と、を備えた検査部のうち、いずれか２つまたはすべての検査部を備え、
前記検査部のいずれか１つでの判定が不可だと、溶接部の溶接強度不良とすることを特徴とする。
【００２１】
この構成においては、インターコネクタの溶接部の検査装置は、検査部を２つまたは３つ備えており、光照射手段によって光を照射された溶接部を撮像手段で撮像し、溶接部に生成された溶接痕の面積、溶接痕の周囲に形成された傾斜面の幅及び長さを画像処理手段で測定し、測定した各値と予め設定された値とを検査手段で比較して溶接部の検査を行った場合には、撮像した溶接痕の形状に基づいて、容易に溶接部の良否の検査をすることができる。また、インターコネクタと電子デバイスとの溶接部を検査するために、吹付手段でインターコネクタに流体を吹き付けて、インターコネクタが剥がれて無くなったか否かを判別手段で判別した場合には、インターコネクタの有無に基づいて溶接部の溶接強度の検査を容易に行うことができる。さらに、通電手段で電子デバイスに通電して、電子デバイスとアース間に流れる電流と、電子デバイスに接続されたインターコネクタとアース間に流れる電流とを測定し、両電流を比較して、判定手段で溶接部の良否を判定した場合には、電子デバイスとアース間に流れる電流と、電子デバイスに接続されたインターコネクタとアース間に流れる電流とを比較することで、簡単に溶接部の状態を把握できる。したがって、少なくとも２つの検査部を組み合わせて溶接部の検査を専ら行うことにより、溶接部の検査を確実に実施でき、総合的な評価ができる。
【００２２】
(7) 前記流体は、空気であることを特徴とする。
【００２３】
この構成においては、電子デバイスに溶接されたインターコネクタに空気を吹き付けて溶接部の検査を行う。したがって、溶接状態の良好な物を破損することなく、容易に入手できる空気をインターコネクタに吹き付けることで溶接部の検査が実施できる。
【００２６】
(8) 前記各検査部は、厚さ０．１ｍｍ以下の箔板金状のインターコネクタの溶接部の良否を判定することを特徴とする。
【００２７】
この構成においては、厚さ０．１ｍｍ以下の箔板金状のインターコネクタと電子デバイスが溶接された溶接部を、前記の各検査部のうち少なくとも２つの検査部で専ら検査する。したがって、インターコネクタは厚みが薄いため検査時の取扱いに気を付ける必要があり、叩いたり引張ったりして検査することができないが、画像処理、流体の吹き付け、または通電により検査することで、溶接部の状態を容易に検査することができる。
【００２８】
(9) 前記各検査部は、先端面が矩形状の平面を有し平行に対向して配設された２つの電極を備えたパラレルギャップ抵抗溶接機で溶接されたインターコネクタの溶接部の良否を判定することを特徴とする。
【００２９】
この構成においては、パラレルギャップ抵抗溶接機に備えられた平行に設置された２つの対向した電極によって、電子デバイスとインターコネクタとが溶接された溶接部を、前記の検査部のうち少なくとも２つの検査部で専ら検査する。溶接部の溶接痕が電極の先端面と略同様の矩形状の平面になるので、特に画像処理によって検査を行う場合は容易に溶接部の検査を行うことができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下において、電子デバイスとインターコネクタの溶接の一例として、太陽電池セルの電極に厚さ０．１ｍｍ以下で箔板金状のインターコネクタの電極を溶接して接続する際の溶接部に形成される溶接痕の検査方法と検査装置について説明する。
【００３１】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る検査装置の概略の構成を示す図である。本検査装置は、撮像手段である画像入力用カメラ１、光照射手段であるリング照明灯２、画像処理手段である画像処理装置１０、溶接部の良否を判定する判定手段である演算装置１１及び各手段を制御する制御部１２を含む構成である。画像入力用カメラ１は画像処理装置１０に接続され、画像処理装置１０は演算装置１１に接続され、さらに演算装置１１は制御部１２に接続されている。また、制御部１２によって演算装置１１、画像処理装置１０及び画像入力用カメラ１は制御されている。
【００３２】
溶接を行った太陽電池セル４とインターコネクタ３の溶接部５の直上に、溶接部近傍を撮像する画像入力用カメラ１を配設する。そして、溶接部５に対して斜めに光を照射するようにリング照明灯２を配設する。制御部１２は、画像入力用カメラ１で溶接部５の撮像を行うように制御して、画像入力用カメラ１で撮像を行う。上記のように溶接部５に対してリング照明灯２及び画像入力用カメラ１を配設すると、ハレーションを発生せずに鮮明に溶接部５を撮像できる。
【００３３】
撮像した画像は画像処理装置１０に送られ、制御部１２は予め定められた方法で画像処理を行うように画像処理装置１０を制御する。画像処理方法としては、一例として二値化及び白黒反転の処理を行う。そして、画像処理装置１０において溶接痕の面積、溶接痕の周囲に形成された傾斜面のインターコネクタの面に平行な方向の幅である傾斜面の斜辺の余弦、及び溶接痕の周囲に形成された傾斜面の長さが測定される。その結果は演算装置１１に送られ、制御部１２は演算装置１１に入力されている予め設定された値と測定された値とを比較するように演算装置１１を制御して、溶接部の溶接の良否が判定される。
【００３４】
図２は本発明の溶接に用いられる溶接機の一例であるパラレルギャップ溶接機の概略構成を示す図である。パラレルギャップ抵抗溶接機は、対向して平行に配設された２つの電極６、７を備え、各々の電極６、７は溶接用電源９に接続されている。電極６、７は、可動機構８により保持され上下に可動自在であり、溶接部材に電極６、７の先端面を押圧して溶接する。電極６の材質はタングステンであり、電極７の材質は銅である。また、電極６、７の溶接部材に押圧する先端面は矩形状の平面である。
【００３５】
溶接を行うインターコネクタ３の材質としては、一般的に金や銀等の貴金属が用いられる。本例では、インターコネクタ３に銀を用いた。
【００３６】
溶接時には、図外の溶接用電源の電源スイッチをＯＮにする。そして、溶接するインターコネクタ３に対向した先端面が溶接部材であるインターコネクタ３に所定の力で押圧される。電極６、７間にはインターコネクタ３を介して電流が流れ、インターコネクタ３と太陽電池セル４とは溶接される。銀を材質とするインターコネクタ３の場合、タングステンを材質とする電極６の先端面に対向する部分のみが溶接される。そして、所定の時間が経過したら、電極６、７をインターコネクタ３の溶接部５から離間する。
【００３７】
図３は、溶接部の外観を示す図である。図３（Ａ）は、図２に示したパラレルギャップ抵抗溶接機を用いて溶接した時に形成される溶接部５の溶接痕５ａの上面図である。図３（Ｂ）は図３（Ａ）のＢ−Ｂ’部矢視断面図である。図３（Ａ）において、太陽電池セル４の上面に帯状のインターコネクタ３を載置して、パラレルギャップ溶接機を用いて溶接を行う。そうすると、前記のようにインターコネクタ３の表面において電極６の端面に対向した位置に溶接痕５ａが形成されて、インターコネクタ３と太陽電池セル４とが溶接される。本実施例では、先端面が矩形状の電極６、７を使用した為、溶接痕５ａは電極の先端面の形状と同様の矩形に形成される。また、図３（Ｂ）に示すように、溶接痕５ａの断面は傾斜面２１と底面２２とによって構成された凹型に形成される。溶接時の電極６、７の押圧力によって溶接痕５ａの底面２２の深さが異なるため、それに伴って、傾斜面２１の斜辺の余弦（以下、傾斜面２１の幅と称する。）の長さが異なる。
【００３８】
次に、本発明に係る検査方法について説明する。図４（Ａ）は画像入力用カメラ１で撮像した溶接状態の良好な溶接部５の溶接痕５ａの画像であり、図４（Ｂ）は図４（Ａ）の画像を画像処理部１０で画像処理した画像である。画像入力用カメラ１により溶接痕５ａが撮像されると、図４（Ａ）に示すように傾斜面２１は白色の面として画像認識され、平面である底面２２及び溶接部の周囲の面１３は、灰色の面として画像認識される。
【００３９】
図４（Ｂ）は、図４（Ａ）の画像に対して二値化及び白黒反転の画像処理を行ったものである。画像処理装置１０において、傾斜面２１は黒色の面として処理され、底面２２は白色の面として処理される。そして、黒色の面として処理された矩形状の溶接部の各辺の直上から撮像した傾斜面２１の幅である溶接部５の辺２４における傾斜面の幅１４、辺２５における傾斜面の幅１５、辺２６における傾斜面の幅１６、辺２７における傾斜面の幅１７が測定される。また、白色の面として処理された底面２２の面積２０と、溶接部５の傾斜面の縦横の長さ１８、１９と、が測定される。
【００４０】
各測定結果から以下のことがわかる。まず、傾斜面の幅１４、１５、１６、１７を測定することで、溶接部５の溶接強度が判定できる。これは、溶接状態が良好であると傾斜面の幅は略一定値になるが、溶接の際電極６、７の溶接部５への押圧力が弱いと溶接部５の深さは浅くなり、傾斜面の幅は溶接状態が良好な場合より狭くなる。この場合、溶接部の溶解量が少ないため、溶接強度が弱くなる。また、溶接の際電極６、７の溶接部５への押圧力が強いと溶接部５の深さは深くなり、傾斜面の幅は溶接状態が良好な場合より広くなる。この場合、溶接部の溶解量は多いが、溶接部５の周囲におけるインターコネクタ３の厚みが極端に薄くなるため、インターコネクタ３の部品強度が弱くなる。
【００４１】
また、底面２２の面積２０を測定することでも、溶接部５の溶接強度が判定できる。つまり、溶接状態が良好な場合、底面２２の接合面積は溶接電極６における先端面の面積と略同一である。一方、溶接する際にインターコネクタ３と太陽電池セル４との間に異物等を挟み込んだ状態で溶接した場合には気泡が発生し、インターコネクタ３の載置状態が悪い場合に皺が発生する。いずれの場合も接合面積が減少し、溶接強度の低下によりインターコネクタ３にクラックが発生し、破損の原因となる。
【００４２】
さらに、溶接部５の傾斜面２１の縦横の長さ１８、１９を測定することで、インターコネクタ３と太陽電池セル４との平行度を求めることができ、この場合も溶接痕５ａの溶接強度が判定できる。つまり、パラレルギャップ抵抗溶接機の電極６とインターコネクタ３及び太陽電池セル４との平行度が悪い場合は、電極６、７の先端面の一部は溶接部に当接しない。そのため、接合面積が減少し傾斜面２１の縦横の長さ１８、１９が短くなり溶接強度が低下する。この場合、再度溶接を行うと、溶接時に太陽電池セル４やインターコネクタ３が破損する虞がある。
【００４３】
したがって、溶接状態が良好な溶接部の各値を予め測定しておき、各値について良品として判定する範囲を設定しておく。そして、測定値と比較することで溶接部の良否判定が実施できる。
【００４４】
図５は、溶接状態の悪い溶接部の画像処理結果を示す図である。図５（Ａ）は、溶接時に電極６、７とインターコネクタ３及び太陽電池セル４との平行度が悪かった場合の溶接部５の処理画像である。前記のように平行度が悪いと電極６、７の先端面の一部は溶接部５に当接しない。そのため、本例の場合溶接部５における溶接痕５ａの縦の距離１８が、溶接が良好な場合の処理画像（図４（Ｂ））に比べて短く、底部２２の面積２０も小さくなる。
【００４５】
図５（Ｂ）は、溶接時に太陽電池セル４とインターコネクタ３との間に異物を挟み込んで溶接した溶接部５の処理画像である。この場合、異物の周囲が浮き上がって気泡状になる。そのため、その部分は傾斜面になり黒色の面として認識され、底部２２の面積２０は溶接が良好な場合の処理画像（図４（Ｂ））に比べて小さくなる。
【００４６】
図５（Ｃ）は、溶接した際にインターコネクタ３に皺が発生した溶接部５の処理画像である。この例では、溶接部５の中央部に皺が発生し、皺は山形の形状になる。そのため、傾斜面になり黒色の面として認識され、底部２２の面積２０は溶接が良好な場合の処理画像（図４（Ｂ））に比べて小さくなる。
【００４７】
図５（Ｄ）は、傾斜面２１がほとんど形成されなかった例である。前記のように、溶接時の電極６、７の溶接面に対する押圧力が弱いと、溶接部５の底面２２の深さが浅くなり傾斜面２１がほとんど形成されない。そのため底部２２の面積２０は溶接が良好な場合の処理画像（図４（Ｂ））と略同じであるが、傾斜面の幅１４、１５、１６、１７が狭くなる。
【００４８】
このように、溶接面を撮像した画像を画像処理して、傾斜面の幅２１や底面２２の面積等を測定して、予め設定した値と比較することにより、溶接部５の良否判定を容易に実施することができる。
【００４９】
図６は、傾斜面を直上から測定した場合のインターコネクタ３に平行な方向の幅と溶接強度との関係を示す図である。本例において厚さ３０μｍのインターコネクタ３が太陽電池セル４に正常に溶接されている場合、傾斜面２２の幅は略１０μｍとなり、溶接強度は１１００ｇとなる。溶接状態が悪いと、傾斜面の幅は正常な状態に比べて狭くなるか、または広くなる。したがって、図６に示した関係を演算装置１１に記憶させると、溶接部５の良否判定が容易に行うことができる。なお、一例として溶接強度は５００ｇ以上で良品と判定する。この場合、傾斜面のインターコネクタ３に平行な方向の幅は２．５μｍ乃至１５μｍの範囲で良品になる。
【００５０】
図７は、インターコネクタ３と太陽電池セル４との溶接部５近傍に流体を吹きつけるノズルの設置例である。図７（Ａ）は、インターコネクタ３及び太陽電池セル４に対して平行にノズル２３を設置した例である。図７（Ｂ）は、インターコネクタ３及び太陽電池セル４に対して垂直にノズル２４を設置した例である。ここで、流体として空気を用いた場合について説明する。
【００５１】
図７（Ａ）において、ノズル２３をインターコネクタ３及び太陽電池セル４の上部にインターコネクタ３と平行に配設し、ノズル２３から流体である空気を所定の流速で吐出させることにより、インターコネクタ３の上部に空気の流れが発生する。そして、インターコネクタ３に揚力が発生し、インターコネクタ３は太陽電池セル４から剥がれようとする。
【００５２】
また、図７（Ｂ）において、ノズル２４をインターコネクタ３の下部にインターコネクタ３と垂直に配設し、ノズル２４から空気を所定の流速で吐出させることにより、インターコネクタ３に空気があたり、インターコネクタ３は太陽電池セル４から剥がれようとする。
【００５３】
溶接部５において、溶接状態の良好なものは、５００ｇ以上の溶接強度を有する。しかし、インターコネクタ３や太陽電池セル４の電極は、長時間空気中に放置されると表面が酸化する。また、溶接時にも電極表面は酸化する。さらに、取扱いが悪いと電極表面が汚損される。電極表面がこのような状態であると、溶接強度は極端に低下し、１００ｇ程度になる。また、前記のように強い押圧力を加えて溶接するとインターコネクタ３の部品強度が低下する。溶接強度または部品強度が弱い溶接部５に低速の空気を吹き付けると、インターコネクタ３は、剥がれる。したがって、インターコネクタ３に流体を吹き付けて、その有無を判別手段で判別することで、インターコネクタ３の正常品の溶接を破壊せずに不良品だけを判別することが可能となる。
【００５４】
なお、溶接部５の溶接強度１００ｇ以下の幅２．５ｍｍ、厚さ３０μｍのインターコネクタ３に対して、図７（Ａ）に示すようにノズル２３をインターコネクタ３に対して平行に設置した場合、ノズル２３から流速５ｍ／ｓで空気を吐出させると、インターコネクタ３は剥がれた。また、前記条件のインターコネクタ３に対して、図７（Ｂ）に示すようにノズル２４をインターコネクタ３に対して垂直に設置した場合、ノズル２４から流速１ｍ／ｓで空気を吐出させると、インターコネクタ３は剥がれた。
【００５５】
図８は、本発明の第２の実施形態に係るインターコネクタ３に空気を吹き付けて有無判別を行う構成の溶接検査装置の一例を示した図である。インターコネクタ３及び太陽電池セル４の上部に、インターコネクタ３に対して平行にノズル２３を配設し、インターコネクタ３の下部にインターコネクタ３に対して垂直にノズル２４を配設する。また、インターコネクタ３の直上にインターコネクタ３の有無を判別する判別手段であるセンサ２８を配設する。センサ２８は図外の制御部に接続される。また、ノズル２３、２４の空気の吐出調整は図外の制御部によって行われる。
【００５６】
ノズル２３及びノズル２４から所定の流速で空気を吐出させて、太陽電池４に溶接したインターコネクタ３に空気を吹き付ける。前記のように、溶接部５の溶接強度が弱い場合、インターコネクタ３は剥がれるため、センサ２８でインターコネクタ３の有無を判別する。これにより、インターコネクタ３と太陽電池セル４との溶接部５の溶接強度の検査を行うことができる。なお、インターコネクタ３の有無を判別する手段であるセンタ２８としては、反射式光電センサや超音波センサ等が好適である。なお、ノズル２３とノズル２４とは同時に空気を吐出させても交互に空気を吐出させてもよい。同時に空気を吐出させる場合は、交互に空気を吐出させる場合より流速を小さくする。
【００５７】
図９は、本発明の第３の実施形態に係る太陽電池セル４の起電力を利用して溶接部５の検査を行うための検査装置の構成を示す回路図である。図９において、太陽電池セル４の電極３０、３２には、太陽電池セル４の起電力に基づく電流を測定する電流計３４が直列に接続されている。また、太陽電池セル４に溶接されたインターコネクタ３の電極３１と太陽電池セル４の電極３２との間に流れる電流を測定する電流計３３が直列に接続されている。
【００５８】
本例では電子デバイスとして太陽電池セルを用いた場合の説明を行っているが、通常の電子デバイスとインターコネクタとを溶接して溶接部を検査する場合、電子デバイスに電源装置を接続して、電子デバイスとアース間に流れる電流と、電子デバイスに溶接されたインターコネクタとアース間に流れる電流とを比較する。本例の太陽電池セルは光を受けると起電力を生じるので、電子デバイスに通電する手段と電子デバイスとが組み合わされて構成されたものとして考えればよい。
【００５９】
太陽電池セル４に光が当たると、太陽電池セル４には起電力が生じる。そして太陽電池セル４の電極３０と電極３２との間に流れる電流を電流計３３で測定する。また、太陽電池セル４に溶接したインターコネクタの電極３１と太陽電池セル４の電極３２との間に流れる電流を電流計３４で測定する。溶接部５が正常に溶接されていると、電流計３３と電流計３４とで測定した電流にはほとんど差は発生しない。しかし、溶接部に異物や酸化物が介在したり、または溶接部に空隙等が発生して溶接部に問題があると抵抗が増加するため、電流計３３と電流計３４とで測定した電流には差が発生する。
【００６０】
なお、図９に示した例の場合、太陽電池セル４の起電力を用いて溶接部の検査を行っているため、太陽電池セル４に過大な電流や電圧を印加する必要がない。そのため、太陽電池セル４を破損することなく溶接部の評価を行うことが可能になる。
【００６１】
図１０は、溶接部における接合面積率と電流計３３及び電流計３４の電流差との関係を示す図である。縦軸には電流差（Ａ）、横軸には接合面積率（％）を示した。図１０より、接合面積率が高いほど、つまり溶接部５の状態が良好であるほど、電流差が小さくなることが分かる。
【００６２】
ここで、本発明の第１の実施形態、本発明の第２の実施形態、及び本発明の第３の実施形態のうち少なくとも２つを用いて検査を行ってもよい。例えば、インターコネクタ３に空気を吹きつけ、溶接強度の弱いものを削除してから、画像処理によって、溶接部５の溶接強度を判別する方法がある。また、画像処理によって要素粒５の溶接強度を判別してから、太陽電池セル４の起電力によって溶接部５の検査を行う方法もある。いずれの場合も、１つの検査で不可と判定されたら、その溶接部は溶接強度不良として、除去する。
【００６３】
以上のように、少なくとも２つの検査を組み合わせて溶接部５の検査を行うことにより、溶接部５の検査を確実に実施でき、総合的な評価が可能となる。
【００６４】
なお、電子デバイスとして太陽電池を例に挙げて説明を行ったが、他の電子デバイスを使用しても本発明の効果は損なわれるものではない。
【００６５】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００６６】
(1) 少なくとも２つの工程を専ら行ってインターコネクタと電子デバイスとが溶接により接続された溶接部の検査を行う。撮像手段で撮像した溶接部に生成される溶接痕の画像を画像処理し、溶接痕の面積、溶接痕の周囲に形成された傾斜面のインターコネクタの面に平行な方向の幅である傾斜面の斜辺の余弦及び溶接痕の周囲に形成された傾斜面の長さを測定し、その各々の測定値と予め設定された値とを比較することにより溶接部の良否を判定した場合には、溶接部を撮像した画像を処理して溶接部の形状に基づいて検査を行うので、溶接部を非破壊で検査を行うことができる。また、溶接部の溶接強度が容易に判別できる。また、インターコネクタに流体を吹き付けた場合には、溶接強度が弱いとインターコネクタが剥がれるので、インターコネクタの有無を判別して溶接部を検査することで、溶接部の状態が良好に見えるが、溶接がうまく行えていない場合にも、溶接不良を検出することができる。さらに、電子デバイスに通電し、電子デバイスとアース間に流れる電流と、電子デバイスに接続されたインターコネクタとアース間に流れる電流と、を測定・比較して溶接部の良否を判定する場合には、両方の電流の差を比較して差を求めることで容易に溶接部の状態を検査することができる。したがって、少なくとも２つの工程を専ら行って溶接部の検査を行うことにより、溶接部の検査を確実に実施でき、総合的な評価ができる。
【００６７】
(2) 撮像手段は溶接部の画像を撮像するために、溶接部の直上に配設され、溶接部に対して斜め方向から照射された光の反射光像を撮像するので、ハレーション等を発生することなく、溶接部を鮮明に撮像して検査を行うことができる。
【００６８】
(3) 電子デバイスに溶接されたインターコネクタに空気を吹き付けて溶接部の検査を行うため、溶接状態の良好な物を破損することなく、容易に入手できる空気をインターコネクタに吹き付けることで溶接部の検査が実施できる。
【００６９】
(4) 厚さ０．１ｍｍ以下の箔板金状のインターコネクタと電子デバイスが溶接された溶接部を、前記の各工程のうち少なくとも２つの工程を行って検査するので、インターコネクタは厚みが薄いため検査時の取扱いに気を付ける必要があり、叩いたり引張ったりして検査することができないが、画像処理、流体の吹き付け、または通電により検査することで、溶接部の状態を容易に検査することができる。
【００７０】
(5) パラレルギャップ抵抗溶接機に備えられた平行に設置された２つの対向した電極によって、電子デバイスとインターコネクタとが溶接された溶接部を、前記の工程のうち少なくとも２つの工程を行って検査することによって、溶接部の溶接痕が電極の先端面と略同様の矩形状の平面になるので、特に画像処理によって検査を行う場合は容易に溶接部の検査を行うことができる。
【００７２】
(6) インターコネクタの溶接部の検査装置は、検査部を２つまたは３つ備えており、光照射手段によって光を照射された溶接部を撮像手段で撮像し、溶接部に生成された溶接痕の面積、溶接痕の周囲に形成された傾斜面の幅及び長さを画像処理手段で測定し、測定した各値と予め設定された値とを検査手段で比較して溶接部の検査を行った場合には、撮像した溶接痕の形状に基づいて、容易に溶接部の良否の検査をすることができる。また、インターコネクタと電子デバイスとの溶接部を検査するために、吹付手段でインターコネクタに流体を吹き付けて、インターコネクタが剥がれて無くなったか否かを判別手段で判別した場合には、インターコネクタの有無に基づいて溶接部の溶接強度の検査を容易に行うことができる。さらに、通電手段で電子デバイスに通電して、電子デバイスとアース間に流れる電流と、電子デバイスに接続されたインターコネクタとアース間に流れる電流とを測定し、両電流を比較して、判定手段で溶接部の良否を判定した場合には、電子デバイスとアース間に流れる電流と、電子デバイスに接続されたインターコネクタとアース間に流れる電流とを比較することで、簡単に溶接部の状態を把握できる。したがって、少なくとも２つの検査部を組み合わせて溶接部の検査を専ら行うことにより、溶接部の検査を確実に実施でき、総合的な評価ができる。
【００７３】
(7) 電子デバイスに溶接されたインターコネクタに空気を吹き付けて溶接部の検査を行うため、溶接状態の良好な物を破損することなく、容易に入手できる空気をインターコネクタに吹き付けることで溶接部の検査が実施できる。
【００７５】
(8) 厚さ０．１ｍｍ以下の箔板金状のインターコネクタと電子デバイスが溶接された溶接部を、前記の各検査部のうち少なくとも２つの検査部で専ら検査する。したがって、インターコネクタは厚みが薄いため検査時の取扱いに気を付ける必要があり、叩いたり引張ったりして検査することができないが、画像処理、流体の吹き付け、または通電により検査することで、溶接部の状態を容易に検査することができる。
【００７６】
(9) パラレルギャップ抵抗溶接機に備えられた平行に設置された２つの対向した電極によって、電子デバイスとインターコネクタとが溶接された溶接部を、前記の検査部のうち少なくとも２つの検査部で専ら検査する。溶接部の溶接痕が電極の先端面と略同様の矩形状の平面になるので、特に画像処理によって検査を行う場合は容易に溶接部の検査を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る検査装置の概略の構成を示す図である。
【図２】パラレルギャップ溶接機の概略構成を示す図である。
【図３】溶接部の外観を示す図である。
【図４】溶接状態の良好な溶接部５の画像及び画像処理した画像である。
【図５】溶接状態の悪い溶接部の画像処理結果を示す図である。
【図６】溶接部の周囲に形成された傾斜面を直上から測定した場合の幅（傾斜面の幅）と溶接強度との関係を示す図である。
【図７】インターコネクタと太陽電池セルとの溶接部近傍に流体を吹きつけるノズルの設置例である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係るインターコネクタに空気を吹き付けて有無判別を行う構成の溶接検査装置を示す図である。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る検査装置の構成を示す図である。
【図１０】溶接部における接合面積率と電流差との関係を示す図である。
【符号の説明】
１−画像入力用カメラ１
３−インターコネクタ
４−太陽電池セル
５−溶接部
１０−画像処理装置
１１−演算装置
２１−傾斜面
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子デバイスとそれに接続される配線物を溶接により接続することに関するものであり、特に配線物としてはインターコネクタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、溶接部の検査方法としては、溶接部材を直接ハンマー等で叩く方法や、溶接部材を引張る方法が知られている。電子デバイス間を溶接で接合した場合、電子デバイスを直接ハンマー等で叩いたり、引張ったりして検査すると、電子デバイスが破損する可能性が高い。
【０００３】
そこで、溶接部に直接力を加えないで検査を行う方法として、非破壊検査方法がある。その技術として特開平５−２１５７０６号公報には、溶接部と母材の間に電圧を印加して抵抗値を測定する方法が開示されている。また、特開平８−２４７７４９号公報には、Ｘ線を用いた溶接部の溶接部の検査方法が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特開平５−２１５７０６号公報に開示された検査方法は、溶接物の線抵抗率が低い場合には、溶接部に印加する電圧または電流を大きくして測定する必要がある。太陽電池等の電子デバイスは、配線材料に銀や金などの線抵抗率の低い材料を用いているので、高電圧や高電流を印加しなければ検査できないが、線間距離が短く配線が細いため、上記検査方法を行うと電子デバイスの破損につながる。
【０００５】
特開平８−２４７７４９号公報に開示された検査方法は、Ｘ線を溶接部に照射し、その透過画像の濃度や形状に基づいて検査を行うため、電子デバイスの破損の虞はない。しかし、Ｘ線を発生させるために大型の装置が必要である。また、人が長時間Ｘ線の照射を受けると体に障害が発生するため、作業者がＸ線の照射を受けないように作業環境への配慮が必要である等の問題点がある。
【０００６】
本発明の目的は、溶接部や構成する部材を破壊せずに、簡単な構成で溶接部の検査を行うことができる検査方法及び検査装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の課題を解決するための手段として、以下の構成を備えている。
【０００８】
(1) 電子デバイス間を直列方向または並列方向に電気的に接続するインターコネクタの電極と、電子デバイスの表面に形成された電極と、を溶接により接続し、その溶接部を検査する溶接部の検査方法であって、
溶接部に生成される溶接痕を撮像手段で撮像し、撮像した画像を画像処理して溶接痕の面積、溶接痕の周囲に形成された傾斜面の斜辺の余弦、及び該傾斜面の長さを測定し、予め設定された値と比較することにより溶接部の良否を判定する工程、
インターコネクタに流体を吹き付けて、インターコネクタの有無を判別することで、溶接部の良否を判定する工程、
及び電子デバイスに通電し、電子デバイスとアース間に流れる電流と、インターコネクタとアース間に流れる電流と、を比較して溶接部の良否を判定する工程のうち、少なくともいずれか２つの工程を専ら行い、
前記各工程のいずれか１つでの判定が不可だと、溶接部の溶接強度不良とすることを特徴とする。
【０００９】
この構成においては、少なくとも２つの工程を専ら行ってインターコネクタと電子デバイスとが溶接により接続された溶接部の検査を行う。撮像手段で撮像した溶接部に生成される溶接痕の画像を画像処理し、溶接痕の面積、溶接痕の周囲に形成された傾斜面のインターコネクタの面に平行な方向の幅である傾斜面の斜辺の余弦及び溶接痕の周囲に形成された傾斜面の長さを測定し、その各々の測定値と予め設定された値とを比較することにより溶接部の良否を判定した場合には、溶接部を撮像した画像を処理して溶接部の形状に基づいて検査を行うので、溶接部を非破壊で検査を行うことができる。また、溶接部の溶接強度が容易に判別できる。また、インターコネクタに流体を吹き付けた場合には、溶接強度が弱いとインターコネクタが剥がれるので、インターコネクタの有無を判別して溶接部を検査することで、溶接部の状態が良好に見えるが、溶接がうまく行えていない場合にも、溶接不良を検出することができる。さらに、電子デバイスに通電し、電子デバイスとアース間に流れる電流と、電子デバイスに接続されたインターコネクタとアース間に流れる電流と、を測定・比較して溶接部の良否を判定する場合には、両方の電流の差を比較して差を求めることで容易に溶接部の状態を検査することができる。したがって、少なくとも２つの工程を専ら行って溶接部の検査を行うことにより、溶接部の検査を確実に実施でき、総合的な評価ができる。
【００１０】
(2) 前記撮像手段は前記溶接部の直上に配設され、前記溶接部に対し斜め方向から照射された光の反射光像を撮像することを特徴とする。
【００１１】
この構成においては、撮像手段は溶接部の画像を撮像するために、溶接部の直上に配設され、溶接部に対して斜め方向から照射された光の反射光像を撮像する。したがって、ハレーション等を発生することなく、溶接部を鮮明に撮像して検査を行うことができる。
【００１２】
(3) 前記流体は、空気であることを特徴とする。
【００１３】
この構成においては、電子デバイスに溶接されたインターコネクタに空気を吹き付けて溶接部の検査を行う。したがって、溶接状態の良好な物を破損することなく、容易に入手できる空気をインターコネクタに吹き付けることで溶接部の検査が実施できる。
【００１４】
(4) 厚さ０．１ｍｍ以下の箔板金状のインターコネクタの溶接部の良否を判定することを特徴とする。
【００１５】
この構成においては、厚さ０．１ｍｍ以下の箔板金状のインターコネクタと電子デバイスが溶接された溶接部を、前記の各工程のうち少なくとも２つの工程を行って検査する。したがって、インターコネクタは厚みが薄いため検査時の取扱いに気を付ける必要があり、叩いたり引張ったりして検査することができないが、画像処理、流体の吹き付け、または通電により検査することで、溶接部の状態を容易に検査することができる。
【００１６】
(5) 先端面が矩形状の平面を有し平行に対向して配設された２つの電極を備えたパラレルギャップ抵抗溶接機で溶接された溶接部の良否を判定することを特徴とする。
【００１７】
この構成においては、パラレルギャップ抵抗溶接機に備えられた平行に設置された２つの対向した電極によって、電子デバイスとインターコネクタとが溶接された溶接部を、前記の工程のうち少なくとも２つの工程を行って検査する。溶接部の溶接痕が電極の先端面と略同様の矩形状の平面になるので、特に画像処理によって検査を行う場合は容易に溶接部の検査を行うことができる。
【００２０】
(6) 電子デバイス間を直列方向または並列方向に電気的に接続するインターコネクタの電極と、電子デバイスの表面に形成された電極と、を溶接により接続し、その溶接部を検査する溶接部の検査装置であって、
溶接部に光を照射する光照射手段と、溶接部の画像を撮像する撮像手段と、撮像した溶接部に生成された溶接痕の面積、溶接痕の周囲に形成された傾斜面の斜辺の余弦、及び該傾斜面の長さを測定する画像処理手段と、該各測定値と予め設定された値とを比較して溶接部の良否を判定する判定手段と、を備えた検査部、
インターコネクタに流体を吹き付ける吹付手段と、インターコネクタの有無判別を行う判別手段と、を備えた検査部、
及び電子デバイスに通電する通電手段と、電子デバイスとアース間に流れる電流とインターコネクタとアース間に流れる電流とを比較して溶接部の良否を判定する判定手段と、を備えた検査部のうち、いずれか２つまたはすべての検査部を備え、
前記検査部のいずれか１つでの判定が不可だと、溶接部の溶接強度不良とすることを特徴とする。
【００２１】
この構成においては、インターコネクタの溶接部の検査装置は、検査部を２つまたは３つ備えており、光照射手段によって光を照射された溶接部を撮像手段で撮像し、溶接部に生成された溶接痕の面積、溶接痕の周囲に形成された傾斜面の幅及び長さを画像処理手段で測定し、測定した各値と予め設定された値とを検査手段で比較して溶接部の検査を行った場合には、撮像した溶接痕の形状に基づいて、容易に溶接部の良否の検査をすることができる。また、インターコネクタと電子デバイスとの溶接部を検査するために、吹付手段でインターコネクタに流体を吹き付けて、インターコネクタが剥がれて無くなったか否かを判別手段で判別した場合には、インターコネクタの有無に基づいて溶接部の溶接強度の検査を容易に行うことができる。さらに、通電手段で電子デバイスに通電して、電子デバイスとアース間に流れる電流と、電子デバイスに接続されたインターコネクタとアース間に流れる電流とを測定し、両電流を比較して、判定手段で溶接部の良否を判定した場合には、電子デバイスとアース間に流れる電流と、電子デバイスに接続されたインターコネクタとアース間に流れる電流とを比較することで、簡単に溶接部の状態を把握できる。したがって、少なくとも２つの検査部を組み合わせて溶接部の検査を専ら行うことにより、溶接部の検査を確実に実施でき、総合的な評価ができる。
【００２２】
(7) 前記流体は、空気であることを特徴とする。
【００２３】
この構成においては、電子デバイスに溶接されたインターコネクタに空気を吹き付けて溶接部の検査を行う。したがって、溶接状態の良好な物を破損することなく、容易に入手できる空気をインターコネクタに吹き付けることで溶接部の検査が実施できる。
【００２６】
(8) 前記各検査部は、厚さ０．１ｍｍ以下の箔板金状のインターコネクタの溶接部の良否を判定することを特徴とする。
【００２７】
この構成においては、厚さ０．１ｍｍ以下の箔板金状のインターコネクタと電子デバイスが溶接された溶接部を、前記の各検査部のうち少なくとも２つの検査部で専ら検査する。したがって、インターコネクタは厚みが薄いため検査時の取扱いに気を付ける必要があり、叩いたり引張ったりして検査することができないが、画像処理、流体の吹き付け、または通電により検査することで、溶接部の状態を容易に検査することができる。
【００２８】
(9) 前記各検査部は、先端面が矩形状の平面を有し平行に対向して配設された２つの電極を備えたパラレルギャップ抵抗溶接機で溶接されたインターコネクタの溶接部の良否を判定することを特徴とする。
【００２９】
この構成においては、パラレルギャップ抵抗溶接機に備えられた平行に設置された２つの対向した電極によって、電子デバイスとインターコネクタとが溶接された溶接部を、前記の検査部のうち少なくとも２つの検査部で専ら検査する。溶接部の溶接痕が電極の先端面と略同様の矩形状の平面になるので、特に画像処理によって検査を行う場合は容易に溶接部の検査を行うことができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下において、電子デバイスとインターコネクタの溶接の一例として、太陽電池セルの電極に厚さ０．１ｍｍ以下で箔板金状のインターコネクタの電極を溶接して接続する際の溶接部に形成される溶接痕の検査方法と検査装置について説明する。
【００３１】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る検査装置の概略の構成を示す図である。本検査装置は、撮像手段である画像入力用カメラ１、光照射手段であるリング照明灯２、画像処理手段である画像処理装置１０、溶接部の良否を判定する判定手段である演算装置１１及び各手段を制御する制御部１２を含む構成である。画像入力用カメラ１は画像処理装置１０に接続され、画像処理装置１０は演算装置１１に接続され、さらに演算装置１１は制御部１２に接続されている。また、制御部１２によって演算装置１１、画像処理装置１０及び画像入力用カメラ１は制御されている。
【００３２】
溶接を行った太陽電池セル４とインターコネクタ３の溶接部５の直上に、溶接部近傍を撮像する画像入力用カメラ１を配設する。そして、溶接部５に対して斜めに光を照射するようにリング照明灯２を配設する。制御部１２は、画像入力用カメラ１で溶接部５の撮像を行うように制御して、画像入力用カメラ１で撮像を行う。上記のように溶接部５に対してリング照明灯２及び画像入力用カメラ１を配設すると、ハレーションを発生せずに鮮明に溶接部５を撮像できる。
【００３３】
撮像した画像は画像処理装置１０に送られ、制御部１２は予め定められた方法で画像処理を行うように画像処理装置１０を制御する。画像処理方法としては、一例として二値化及び白黒反転の処理を行う。そして、画像処理装置１０において溶接痕の面積、溶接痕の周囲に形成された傾斜面のインターコネクタの面に平行な方向の幅である傾斜面の斜辺の余弦、及び溶接痕の周囲に形成された傾斜面の長さが測定される。その結果は演算装置１１に送られ、制御部１２は演算装置１１に入力されている予め設定された値と測定された値とを比較するように演算装置１１を制御して、溶接部の溶接の良否が判定される。
【００３４】
図２は本発明の溶接に用いられる溶接機の一例であるパラレルギャップ溶接機の概略構成を示す図である。パラレルギャップ抵抗溶接機は、対向して平行に配設された２つの電極６、７を備え、各々の電極６、７は溶接用電源９に接続されている。電極６、７は、可動機構８により保持され上下に可動自在であり、溶接部材に電極６、７の先端面を押圧して溶接する。電極６の材質はタングステンであり、電極７の材質は銅である。また、電極６、７の溶接部材に押圧する先端面は矩形状の平面である。
【００３５】
溶接を行うインターコネクタ３の材質としては、一般的に金や銀等の貴金属が用いられる。本例では、インターコネクタ３に銀を用いた。
【００３６】
溶接時には、図外の溶接用電源の電源スイッチをＯＮにする。そして、溶接するインターコネクタ３に対向した先端面が溶接部材であるインターコネクタ３に所定の力で押圧される。電極６、７間にはインターコネクタ３を介して電流が流れ、インターコネクタ３と太陽電池セル４とは溶接される。銀を材質とするインターコネクタ３の場合、タングステンを材質とする電極６の先端面に対向する部分のみが溶接される。そして、所定の時間が経過したら、電極６、７をインターコネクタ３の溶接部５から離間する。
【００３７】
図３は、溶接部の外観を示す図である。図３（Ａ）は、図２に示したパラレルギャップ抵抗溶接機を用いて溶接した時に形成される溶接部５の溶接痕５ａの上面図である。図３（Ｂ）は図３（Ａ）のＢ−Ｂ’部矢視断面図である。図３（Ａ）において、太陽電池セル４の上面に帯状のインターコネクタ３を載置して、パラレルギャップ溶接機を用いて溶接を行う。そうすると、前記のようにインターコネクタ３の表面において電極６の端面に対向した位置に溶接痕５ａが形成されて、インターコネクタ３と太陽電池セル４とが溶接される。本実施例では、先端面が矩形状の電極６、７を使用した為、溶接痕５ａは電極の先端面の形状と同様の矩形に形成される。また、図３（Ｂ）に示すように、溶接痕５ａの断面は傾斜面２１と底面２２とによって構成された凹型に形成される。溶接時の電極６、７の押圧力によって溶接痕５ａの底面２２の深さが異なるため、それに伴って、傾斜面２１の斜辺の余弦（以下、傾斜面２１の幅と称する。）の長さが異なる。
【００３８】
次に、本発明に係る検査方法について説明する。図４（Ａ）は画像入力用カメラ１で撮像した溶接状態の良好な溶接部５の溶接痕５ａの画像であり、図４（Ｂ）は図４（Ａ）の画像を画像処理部１０で画像処理した画像である。画像入力用カメラ１により溶接痕５ａが撮像されると、図４（Ａ）に示すように傾斜面２１は白色の面として画像認識され、平面である底面２２及び溶接部の周囲の面１３は、灰色の面として画像認識される。
【００３９】
図４（Ｂ）は、図４（Ａ）の画像に対して二値化及び白黒反転の画像処理を行ったものである。画像処理装置１０において、傾斜面２１は黒色の面として処理され、底面２２は白色の面として処理される。そして、黒色の面として処理された矩形状の溶接部の各辺の直上から撮像した傾斜面２１の幅である溶接部５の辺２４における傾斜面の幅１４、辺２５における傾斜面の幅１５、辺２６における傾斜面の幅１６、辺２７における傾斜面の幅１７が測定される。また、白色の面として処理された底面２２の面積２０と、溶接部５の傾斜面の縦横の長さ１８、１９と、が測定される。
【００４０】
各測定結果から以下のことがわかる。まず、傾斜面の幅１４、１５、１６、１７を測定することで、溶接部５の溶接強度が判定できる。これは、溶接状態が良好であると傾斜面の幅は略一定値になるが、溶接の際電極６、７の溶接部５への押圧力が弱いと溶接部５の深さは浅くなり、傾斜面の幅は溶接状態が良好な場合より狭くなる。この場合、溶接部の溶解量が少ないため、溶接強度が弱くなる。また、溶接の際電極６、７の溶接部５への押圧力が強いと溶接部５の深さは深くなり、傾斜面の幅は溶接状態が良好な場合より広くなる。この場合、溶接部の溶解量は多いが、溶接部５の周囲におけるインターコネクタ３の厚みが極端に薄くなるため、インターコネクタ３の部品強度が弱くなる。
【００４１】
また、底面２２の面積２０を測定することでも、溶接部５の溶接強度が判定できる。つまり、溶接状態が良好な場合、底面２２の接合面積は溶接電極６における先端面の面積と略同一である。一方、溶接する際にインターコネクタ３と太陽電池セル４との間に異物等を挟み込んだ状態で溶接した場合には気泡が発生し、インターコネクタ３の載置状態が悪い場合に皺が発生する。いずれの場合も接合面積が減少し、溶接強度の低下によりインターコネクタ３にクラックが発生し、破損の原因となる。
【００４２】
さらに、溶接部５の傾斜面２１の縦横の長さ１８、１９を測定することで、インターコネクタ３と太陽電池セル４との平行度を求めることができ、この場合も溶接痕５ａの溶接強度が判定できる。つまり、パラレルギャップ抵抗溶接機の電極６とインターコネクタ３及び太陽電池セル４との平行度が悪い場合は、電極６、７の先端面の一部は溶接部に当接しない。そのため、接合面積が減少し傾斜面２１の縦横の長さ１８、１９が短くなり溶接強度が低下する。この場合、再度溶接を行うと、溶接時に太陽電池セル４やインターコネクタ３が破損する虞がある。
【００４３】
したがって、溶接状態が良好な溶接部の各値を予め測定しておき、各値について良品として判定する範囲を設定しておく。そして、測定値と比較することで溶接部の良否判定が実施できる。
【００４４】
図５は、溶接状態の悪い溶接部の画像処理結果を示す図である。図５（Ａ）は、溶接時に電極６、７とインターコネクタ３及び太陽電池セル４との平行度が悪かった場合の溶接部５の処理画像である。前記のように平行度が悪いと電極６、７の先端面の一部は溶接部５に当接しない。そのため、本例の場合溶接部５における溶接痕５ａの縦の距離１８が、溶接が良好な場合の処理画像（図４（Ｂ））に比べて短く、底部２２の面積２０も小さくなる。
【００４５】
図５（Ｂ）は、溶接時に太陽電池セル４とインターコネクタ３との間に異物を挟み込んで溶接した溶接部５の処理画像である。この場合、異物の周囲が浮き上がって気泡状になる。そのため、その部分は傾斜面になり黒色の面として認識され、底部２２の面積２０は溶接が良好な場合の処理画像（図４（Ｂ））に比べて小さくなる。
【００４６】
図５（Ｃ）は、溶接した際にインターコネクタ３に皺が発生した溶接部５の処理画像である。この例では、溶接部５の中央部に皺が発生し、皺は山形の形状になる。そのため、傾斜面になり黒色の面として認識され、底部２２の面積２０は溶接が良好な場合の処理画像（図４（Ｂ））に比べて小さくなる。
【００４７】
図５（Ｄ）は、傾斜面２１がほとんど形成されなかった例である。前記のように、溶接時の電極６、７の溶接面に対する押圧力が弱いと、溶接部５の底面２２の深さが浅くなり傾斜面２１がほとんど形成されない。そのため底部２２の面積２０は溶接が良好な場合の処理画像（図４（Ｂ））と略同じであるが、傾斜面の幅１４、１５、１６、１７が狭くなる。
【００４８】
このように、溶接面を撮像した画像を画像処理して、傾斜面の幅２１や底面２２の面積等を測定して、予め設定した値と比較することにより、溶接部５の良否判定を容易に実施することができる。
【００４９】
図６は、傾斜面を直上から測定した場合のインターコネクタ３に平行な方向の幅と溶接強度との関係を示す図である。本例において厚さ３０μｍのインターコネクタ３が太陽電池セル４に正常に溶接されている場合、傾斜面２２の幅は略１０μｍとなり、溶接強度は１１００ｇとなる。溶接状態が悪いと、傾斜面の幅は正常な状態に比べて狭くなるか、または広くなる。したがって、図６に示した関係を演算装置１１に記憶させると、溶接部５の良否判定が容易に行うことができる。なお、一例として溶接強度は５００ｇ以上で良品と判定する。この場合、傾斜面のインターコネクタ３に平行な方向の幅は２．５μｍ乃至１５μｍの範囲で良品になる。
【００５０】
図７は、インターコネクタ３と太陽電池セル４との溶接部５近傍に流体を吹きつけるノズルの設置例である。図７（Ａ）は、インターコネクタ３及び太陽電池セル４に対して平行にノズル２３を設置した例である。図７（Ｂ）は、インターコネクタ３及び太陽電池セル４に対して垂直にノズル２４を設置した例である。ここで、流体として空気を用いた場合について説明する。
【００５１】
図７（Ａ）において、ノズル２３をインターコネクタ３及び太陽電池セル４の上部にインターコネクタ３と平行に配設し、ノズル２３から流体である空気を所定の流速で吐出させることにより、インターコネクタ３の上部に空気の流れが発生する。そして、インターコネクタ３に揚力が発生し、インターコネクタ３は太陽電池セル４から剥がれようとする。
【００５２】
また、図７（Ｂ）において、ノズル２４をインターコネクタ３の下部にインターコネクタ３と垂直に配設し、ノズル２４から空気を所定の流速で吐出させることにより、インターコネクタ３に空気があたり、インターコネクタ３は太陽電池セル４から剥がれようとする。
【００５３】
溶接部５において、溶接状態の良好なものは、５００ｇ以上の溶接強度を有する。しかし、インターコネクタ３や太陽電池セル４の電極は、長時間空気中に放置されると表面が酸化する。また、溶接時にも電極表面は酸化する。さらに、取扱いが悪いと電極表面が汚損される。電極表面がこのような状態であると、溶接強度は極端に低下し、１００ｇ程度になる。また、前記のように強い押圧力を加えて溶接するとインターコネクタ３の部品強度が低下する。溶接強度または部品強度が弱い溶接部５に低速の空気を吹き付けると、インターコネクタ３は、剥がれる。したがって、インターコネクタ３に流体を吹き付けて、その有無を判別手段で判別することで、インターコネクタ３の正常品の溶接を破壊せずに不良品だけを判別することが可能となる。
【００５４】
なお、溶接部５の溶接強度１００ｇ以下の幅２．５ｍｍ、厚さ３０μｍのインターコネクタ３に対して、図７（Ａ）に示すようにノズル２３をインターコネクタ３に対して平行に設置した場合、ノズル２３から流速５ｍ／ｓで空気を吐出させると、インターコネクタ３は剥がれた。また、前記条件のインターコネクタ３に対して、図７（Ｂ）に示すようにノズル２４をインターコネクタ３に対して垂直に設置した場合、ノズル２４から流速１ｍ／ｓで空気を吐出させると、インターコネクタ３は剥がれた。
【００５５】
図８は、本発明の第２の実施形態に係るインターコネクタ３に空気を吹き付けて有無判別を行う構成の溶接検査装置の一例を示した図である。インターコネクタ３及び太陽電池セル４の上部に、インターコネクタ３に対して平行にノズル２３を配設し、インターコネクタ３の下部にインターコネクタ３に対して垂直にノズル２４を配設する。また、インターコネクタ３の直上にインターコネクタ３の有無を判別する判別手段であるセンサ２８を配設する。センサ２８は図外の制御部に接続される。また、ノズル２３、２４の空気の吐出調整は図外の制御部によって行われる。
【００５６】
ノズル２３及びノズル２４から所定の流速で空気を吐出させて、太陽電池４に溶接したインターコネクタ３に空気を吹き付ける。前記のように、溶接部５の溶接強度が弱い場合、インターコネクタ３は剥がれるため、センサ２８でインターコネクタ３の有無を判別する。これにより、インターコネクタ３と太陽電池セル４との溶接部５の溶接強度の検査を行うことができる。なお、インターコネクタ３の有無を判別する手段であるセンタ２８としては、反射式光電センサや超音波センサ等が好適である。なお、ノズル２３とノズル２４とは同時に空気を吐出させても交互に空気を吐出させてもよい。同時に空気を吐出させる場合は、交互に空気を吐出させる場合より流速を小さくする。
【００５７】
図９は、本発明の第３の実施形態に係る太陽電池セル４の起電力を利用して溶接部５の検査を行うための検査装置の構成を示す回路図である。図９において、太陽電池セル４の電極３０、３２には、太陽電池セル４の起電力に基づく電流を測定する電流計３４が直列に接続されている。また、太陽電池セル４に溶接されたインターコネクタ３の電極３１と太陽電池セル４の電極３２との間に流れる電流を測定する電流計３３が直列に接続されている。
【００５８】
本例では電子デバイスとして太陽電池セルを用いた場合の説明を行っているが、通常の電子デバイスとインターコネクタとを溶接して溶接部を検査する場合、電子デバイスに電源装置を接続して、電子デバイスとアース間に流れる電流と、電子デバイスに溶接されたインターコネクタとアース間に流れる電流とを比較する。本例の太陽電池セルは光を受けると起電力を生じるので、電子デバイスに通電する手段と電子デバイスとが組み合わされて構成されたものとして考えればよい。
【００５９】
太陽電池セル４に光が当たると、太陽電池セル４には起電力が生じる。そして太陽電池セル４の電極３０と電極３２との間に流れる電流を電流計３３で測定する。また、太陽電池セル４に溶接したインターコネクタの電極３１と太陽電池セル４の電極３２との間に流れる電流を電流計３４で測定する。溶接部５が正常に溶接されていると、電流計３３と電流計３４とで測定した電流にはほとんど差は発生しない。しかし、溶接部に異物や酸化物が介在したり、または溶接部に空隙等が発生して溶接部に問題があると抵抗が増加するため、電流計３３と電流計３４とで測定した電流には差が発生する。
【００６０】
なお、図９に示した例の場合、太陽電池セル４の起電力を用いて溶接部の検査を行っているため、太陽電池セル４に過大な電流や電圧を印加する必要がない。そのため、太陽電池セル４を破損することなく溶接部の評価を行うことが可能になる。
【００６１】
図１０は、溶接部における接合面積率と電流計３３及び電流計３４の電流差との関係を示す図である。縦軸には電流差（Ａ）、横軸には接合面積率（％）を示した。図１０より、接合面積率が高いほど、つまり溶接部５の状態が良好であるほど、電流差が小さくなることが分かる。
【００６２】
ここで、本発明の第１の実施形態、本発明の第２の実施形態、及び本発明の第３の実施形態のうち少なくとも２つを用いて検査を行ってもよい。例えば、インターコネクタ３に空気を吹きつけ、溶接強度の弱いものを削除してから、画像処理によって、溶接部５の溶接強度を判別する方法がある。また、画像処理によって要素粒５の溶接強度を判別してから、太陽電池セル４の起電力によって溶接部５の検査を行う方法もある。いずれの場合も、１つの検査で不可と判定されたら、その溶接部は溶接強度不良として、除去する。
【００６３】
以上のように、少なくとも２つの検査を組み合わせて溶接部５の検査を行うことにより、溶接部５の検査を確実に実施でき、総合的な評価が可能となる。
【００６４】
なお、電子デバイスとして太陽電池を例に挙げて説明を行ったが、他の電子デバイスを使用しても本発明の効果は損なわれるものではない。
【００６５】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００６６】
(1) 少なくとも２つの工程を専ら行ってインターコネクタと電子デバイスとが溶接により接続された溶接部の検査を行う。撮像手段で撮像した溶接部に生成される溶接痕の画像を画像処理し、溶接痕の面積、溶接痕の周囲に形成された傾斜面のインターコネクタの面に平行な方向の幅である傾斜面の斜辺の余弦及び溶接痕の周囲に形成された傾斜面の長さを測定し、その各々の測定値と予め設定された値とを比較することにより溶接部の良否を判定した場合には、溶接部を撮像した画像を処理して溶接部の形状に基づいて検査を行うので、溶接部を非破壊で検査を行うことができる。また、溶接部の溶接強度が容易に判別できる。また、インターコネクタに流体を吹き付けた場合には、溶接強度が弱いとインターコネクタが剥がれるので、インターコネクタの有無を判別して溶接部を検査することで、溶接部の状態が良好に見えるが、溶接がうまく行えていない場合にも、溶接不良を検出することができる。さらに、電子デバイスに通電し、電子デバイスとアース間に流れる電流と、電子デバイスに接続されたインターコネクタとアース間に流れる電流と、を測定・比較して溶接部の良否を判定する場合には、両方の電流の差を比較して差を求めることで容易に溶接部の状態を検査することができる。したがって、少なくとも２つの工程を専ら行って溶接部の検査を行うことにより、溶接部の検査を確実に実施でき、総合的な評価ができる。
【００６７】
(2) 撮像手段は溶接部の画像を撮像するために、溶接部の直上に配設され、溶接部に対して斜め方向から照射された光の反射光像を撮像するので、ハレーション等を発生することなく、溶接部を鮮明に撮像して検査を行うことができる。
【００６８】
(3) 電子デバイスに溶接されたインターコネクタに空気を吹き付けて溶接部の検査を行うため、溶接状態の良好な物を破損することなく、容易に入手できる空気をインターコネクタに吹き付けることで溶接部の検査が実施できる。
【００６９】
(4) 厚さ０．１ｍｍ以下の箔板金状のインターコネクタと電子デバイスが溶接された溶接部を、前記の各工程のうち少なくとも２つの工程を行って検査するので、インターコネクタは厚みが薄いため検査時の取扱いに気を付ける必要があり、叩いたり引張ったりして検査することができないが、画像処理、流体の吹き付け、または通電により検査することで、溶接部の状態を容易に検査することができる。
【００７０】
(5) パラレルギャップ抵抗溶接機に備えられた平行に設置された２つの対向した電極によって、電子デバイスとインターコネクタとが溶接された溶接部を、前記の工程のうち少なくとも２つの工程を行って検査することによって、溶接部の溶接痕が電極の先端面と略同様の矩形状の平面になるので、特に画像処理によって検査を行う場合は容易に溶接部の検査を行うことができる。
【００７２】
(6) インターコネクタの溶接部の検査装置は、検査部を２つまたは３つ備えており、光照射手段によって光を照射された溶接部を撮像手段で撮像し、溶接部に生成された溶接痕の面積、溶接痕の周囲に形成された傾斜面の幅及び長さを画像処理手段で測定し、測定した各値と予め設定された値とを検査手段で比較して溶接部の検査を行った場合には、撮像した溶接痕の形状に基づいて、容易に溶接部の良否の検査をすることができる。また、インターコネクタと電子デバイスとの溶接部を検査するために、吹付手段でインターコネクタに流体を吹き付けて、インターコネクタが剥がれて無くなったか否かを判別手段で判別した場合には、インターコネクタの有無に基づいて溶接部の溶接強度の検査を容易に行うことができる。さらに、通電手段で電子デバイスに通電して、電子デバイスとアース間に流れる電流と、電子デバイスに接続されたインターコネクタとアース間に流れる電流とを測定し、両電流を比較して、判定手段で溶接部の良否を判定した場合には、電子デバイスとアース間に流れる電流と、電子デバイスに接続されたインターコネクタとアース間に流れる電流とを比較することで、簡単に溶接部の状態を把握できる。したがって、少なくとも２つの検査部を組み合わせて溶接部の検査を専ら行うことにより、溶接部の検査を確実に実施でき、総合的な評価ができる。
【００７３】
(7) 電子デバイスに溶接されたインターコネクタに空気を吹き付けて溶接部の検査を行うため、溶接状態の良好な物を破損することなく、容易に入手できる空気をインターコネクタに吹き付けることで溶接部の検査が実施できる。
【００７５】
(8) 厚さ０．１ｍｍ以下の箔板金状のインターコネクタと電子デバイスが溶接された溶接部を、前記の各検査部のうち少なくとも２つの検査部で専ら検査する。したがって、インターコネクタは厚みが薄いため検査時の取扱いに気を付ける必要があり、叩いたり引張ったりして検査することができないが、画像処理、流体の吹き付け、または通電により検査することで、溶接部の状態を容易に検査することができる。
【００７６】
(9) パラレルギャップ抵抗溶接機に備えられた平行に設置された２つの対向した電極によって、電子デバイスとインターコネクタとが溶接された溶接部を、前記の検査部のうち少なくとも２つの検査部で専ら検査する。溶接部の溶接痕が電極の先端面と略同様の矩形状の平面になるので、特に画像処理によって検査を行う場合は容易に溶接部の検査を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る検査装置の概略の構成を示す図である。
【図２】パラレルギャップ溶接機の概略構成を示す図である。
【図３】溶接部の外観を示す図である。
【図４】溶接状態の良好な溶接部５の画像及び画像処理した画像である。
【図５】溶接状態の悪い溶接部の画像処理結果を示す図である。
【図６】溶接部の周囲に形成された傾斜面を直上から測定した場合の幅（傾斜面の幅）と溶接強度との関係を示す図である。
【図７】インターコネクタと太陽電池セルとの溶接部近傍に流体を吹きつけるノズルの設置例である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係るインターコネクタに空気を吹き付けて有無判別を行う構成の溶接検査装置を示す図である。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る検査装置の構成を示す図である。
【図１０】溶接部における接合面積率と電流差との関係を示す図である。
【符号の説明】
１−画像入力用カメラ１
３−インターコネクタ
４−太陽電池セル
５−溶接部
１０−画像処理装置
１１−演算装置
２１−傾斜面
Claims (9)
- 電子デバイス間を直列方向または並列方向に電気的に接続するインターコネクタの電極と、電子デバイスの表面に形成された電極と、を溶接により接続し、その溶接部を検査する溶接部の検査方法であって、
溶接部に生成される溶接痕を撮像手段で撮像し、撮像した画像を画像処理して溶接痕の面積、溶接痕の周囲に形成された傾斜面の斜辺の余弦、及び該傾斜面の長さを測定し、予め設定された値と比較することにより溶接部の良否を判定する工程、
インターコネクタに流体を吹き付けて、インターコネクタの有無を判別することで、溶接部の良否を判定する工程、
及び電子デバイスに通電し、電子デバイスとアース間に流れる電流と、インターコネクタとアース間に流れる電流と、を比較して溶接部の良否を判定する工程のうち、少なくともいずれか２つの工程を専ら行い、
前記各工程のいずれか１つでの判定が不可だと、溶接部の溶接強度不良とすることを特徴とする溶接部の検査方法。 - 前記撮像手段は、前記溶接部の直上に配設され、前記溶接部に対し斜め方向から照射された光の反射光像を撮像することを特徴とする請求項１に記載の溶接部の検査方法。
- 前記流体は、空気であることを特徴とする請求項１に記載の溶接部の検査方法。
- 厚さ０．１ｍｍ以下の箔板金状のインターコネクタの溶接部の良否を判定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の溶接部の検査方法。
- 先端面が矩形状の平面を有し平行に対向して配設された２つの電極を備えたパラレルギャップ抵抗溶接機で溶接された溶接部の良否を判定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の溶接部の検査方法。
- 電子デバイス間を直列方向または並列方向に電気的に接続するインターコネクタの電極と、電子デバイスの表面に形成された電極と、を溶接により接続し、その溶接部を検査する溶接部の検査装置であって、
溶接部に光を照射する光照射手段と、溶接部の画像を撮像する撮像手段と、撮像した溶接部に生成された溶接痕の面積、溶接痕の周囲に形成された傾斜面の斜辺の余弦、及び該傾斜面の長さを測定する画像処理手段と、該各測定値と予め設定された値とを比較して溶接部の良否を判定する判定手段と、を備えた検査部、
インターコネクタに流体を吹き付ける吹付手段と、インターコネクタの有無判別を行う判別手段と、を備えた検査部、
及び電子デバイスに通電する通電手段と、電子デバイスとアース間に流れる電流とインターコネクタとアース間に流れる電流とを比較して溶接部の良否を判定する判定手段と、を備えた検査部のうち、いずれか２つまたはすべての検査部を備え、
前記検査部のいずれか１つでの判定が不可だと、溶接部の溶接強度不良とすることを特徴とする溶接部の検査装置。 - 前記流体は、空気であることを特徴とする請求項６に記載の溶接部の検査装置。
- 前記各検査部は、厚さ０．１ｍｍ以下の箔板金状のインターコネクタの溶接部の良否を判定することを特徴とする請求項６または７に記載の溶接部の検査装置。
- 前記各検査部は、先端面が矩形状の平面を有し平行に対向して配設された２つの電極を備えたパラレルギャップ抵抗溶接機で溶接されたインターコネクタの溶接部の良否を判定することを特徴とする請求項６または７に記載の溶接部の検査装置。
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