JP7126146B2 - 非破壊試験方法 - Google Patents

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Description

本発明は、非破壊試験方法に関する。
種類の異なる複数の非破壊試験手段を用いて、試験対象の試験を行いたい、例えばリチリウムイオンバッテリー（以下「ＬＩＢ」）をＸ線撮影装置（Ｘ線タルボ撮影装置など）と磁場分布測定装置で試験するような場合がある。Ｘ線撮影により、ＬＩＢ内部の構造的な不具合や異物の有無、場所を知ることができる。また磁場分布測定により、ＬＩＢ内部の電流分布を可視化することができ、リーク電流の大きさやリーク位置を知ることができる。
実際に試験する上では、それぞれの結果単独ではなく、両方の試験結果を組み合わせて多角的に判断する必要がある。例えば、Ｘ線撮影により異物が見つかったとしても、それがリークに繋がっていなければ、問題ない場合も考えられる。あるいはリークがあった場合、その部分のＸ線撮影により何が原因なのかを把握することができるなど、両方の試験結果を組み合わせて多角的に判断することができる場合がある。
種類の異なる複数の非破壊試験手段による試験結果に基づき多角的に判断する場合に、それぞれの試験結果が単独にあったとしても、試料の表裏、検出時の向きなど試験時の試験対象の置き方や、装置毎の座標のズレ（ＸＹスケール、直交度など）などがあり、そのままでは比較できない。単にマジックで印をつけるなどでは、試験結果には印は撮像・反映されない場合があり、一方の試験結果と他方の試験結果を位置関係も含めて比較・検討しようとすると、装置毎に同じ位置関係になるように事前に座標を校正しておく、試験対象にマークを形成し、それぞれの試験時に別途カメラでマークを撮像し、座標・位置関係を校正する、などが必要となる。その場合、校正作業が必要であり、カメラ等を追加することで装置が大掛かりになる、などの課題がある。
また、ＬＩＢのようにラミネート包装されている場合、包装の外部に印をつけても内部の電極等との位置関係がずれてしまうという問題もある。
特許文献１に記載の発明にあっては、一方の試験装置において試験に先立って被試験物である半導体基板の素子形成領域の外形ラインの互いに直交する２辺やオリエンテーション・フラットなど外形的特徴に基づき試験対象の位置を特定し、他方の試験装置において試験に先立って図示しない位置合わせマークに基づき試験対象の位置を特定する。
特許第２９１５０２５号公報 特開２０１７－１０４２０２号公報
特許文献１に記載の発明にあっては、半導体基板に対し、種類の異なる複数の非破壊試験手段による試験結果のそれぞれにおいて特定される試験対象上の位置同士を合わせることができる。
しかしながら、ＬＩＢのようにラミネート包装されている試験対象は、外形的特徴が安定しておらず、先の試験から後の試験の間に外形が変化してしまうおそれがある。また、特許文献１に記載の発明にあっては、いずれの試験も試験に先立ってカメラで画像を撮影するなどして光学的な探索を行っており、試験前に位置特定のための工程を要するとともに、上述したようにカメラ等を追加することで装置が大掛かりになるという課題がある。
本発明は以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであって、種類の異なる複数の非破壊試験手段を用いて試験対象を試験するにあたり、当該各非破壊試験手段の試験結果において特定される試験対象上の位置同士を簡単かつ正確に合わせることを課題とする。
以上の課題を解決するための請求項１記載の発明は、Ｘ線撮影手段と磁場分布測定手段を用いて試験対象を試験するにあたり、
前記Ｘ線撮影手段と前記磁場分布測定手段のいずれでも検出可能な共通のマークを前記試験対象上に固定的に形成した後、
前記Ｘ線撮影手段と前記磁場分布測定手段のそれぞれにより前記マークを含めて前記試験対象を試験し、
前記マークを位置基準にして、前記Ｘ線撮影手段と前記磁場分布測定手段による試験結果同士を対照する非破壊試験方法である。
請求項２記載の発明は、前記Ｘ線撮影手段による試験結果に基づき特異箇所を特定した後、前記磁場分布測定手段により当該特異箇所を集中的に試験する請求項１に記載の非破壊試験方法である。
請求項３記載の発明は、前記マークに位置基準以外の情報が記録されており、当該情報を前記Ｘ線撮影手段と前記磁場分布測定手段の試験結果から読み取る請求項１又は請求項２に記載の非破壊試験方法である。
請求項４記載の発明は、前記Ｘ線撮影手段としてＸ線タルボ撮影装置が含まれる請求項１から請求項３のいずれかに記載の非破壊試験方法である。
請求項５記載の発明は、前記マークを構成する素材には、Ｘ線透過性の低い物質及び磁性体が含まれている請求項１から請求項４のいずれかに記載の非破壊試験方法。
本発明によれば、種類の異なる複数の非破壊試験手段を用いて試験対象を検査するにあたり、当該各非破壊試験手段の試験結果において特定される試験対象上の位置同士を簡単かつ正確に合わせることができる。これにより、種類の異なる複数の非破壊試験手段による試験結果に基づく多角的な判断が行える。
本発明の一実施形態に係る非破壊試験方法のマーク形成段階における試験対象（又はその試験結果）の模式図である。 本発明の一実施形態に係る非破壊試験方法の試験Ａ段階における試験対象（又はその試験結果）の模式図である。 本発明の一実施形態に係る非破壊試験方法の試験Ｂ段階における試験対象（又はその試験結果）の模式図である。
以下に本発明の一実施形態につき図面を参照して説明する。以下は本発明の一実施形態であって本発明を限定するものではない。
種類の異なる複数の非破壊試験手段を用いて試験対象を試験する。種類の異なる複数の非破壊試験手段には、Ｘ線撮影手段、磁場分布測定手段、サーモグラフィー撮影手段及び硬度測定手段のうちいずれか２以上が含まれる。本実施形態では、主にＸ線撮影手段を備えるＸ線撮影装置と、磁場分布測定手段を備える磁場分布測定装置とを用いる場合を例とする。Ｘ線撮影装置と磁場分布測定装置とが別装置であり、これらにより試験するために、試験対象は両装置間を移動するため、各装置の原点座標に対して試験対象の置き方は一定しない状況である。
試験対象１となる製品（例えば上述のＬＩＢ）を製造する段階で、試験Ａ・試験Ｂで検出可能なマークｍ１，ｍ２，ｍ３を試験対象１上に印刷等により固定的に形成し（図１Ａ）、その後に試験Ａ（図１Ｂ）を行い、続いて試験Ｂ（図１Ｃ）を行う。
例えば、試験ＡとしてＸ線撮影装置により試験を行い、試験Ｂとして磁場分布測定装置により試験を行う。この場合、マークを構成する素材としては、Ｘ線透過性の低い物質及び磁性体が含まれているものを適用する。例えばマークの印刷においてＸ線を透過しにくい重金属と磁性体を含んだインクを適用する。Ｘ線撮影装置としてＸ線タルボ撮影装置（特許文献２参照）を適用することができる。Ｘ線タルボ撮影装置によると、通常のＸ線検査より高コントラストであるので、Ｘ線透過性の低い物質と磁性体とを同一物質とすることができる。但し、一般的にはＸ線透過性の低い物質と磁性体とは別々の物質にした方が、それぞれの性質の高い物質を選択でき、それぞれの検出性を高めることができる。したがって、Ｘ線タルボ撮影装置を適用する場合も、Ｘ線透過性の低い物質と磁性体とは別々の物質にしてもよい。
なお、磁場分布測定装置に搭載される磁気センサとしては、ＭＲセンサ、ＭＩセンサ、ＴＭＲセンサ（トンネル型磁気抵抗センサ）などが適用される。より高感度なＴＭＲセンサ（トンネル型磁気抵抗センサ）を適用することが好ましい。
さて、先行の試験Ａによりマークｍ１，ｍ２，ｍ３を含めた試験対象１の試験結果が例えば図１Ｂに示すように検出される。図１Ｂに示すように試験対象１に特異箇所ｅ１，ｅ２，ｅ３が検出されたとする。特異箇所とは、異常箇所、異常箇所と疑われる箇所、要追試験箇所などである。
次に試験Ｂによりマークｍ１，ｍ２，ｍ３を含めた試験対象１の試験結果が例えば図１Ｃに示すように検出される。図１Ｃに示すように試験対象１に特異箇所ｆ１，ｆ２が検出されたとする。
次に、試験Ａ・Ｂの試験結果をマークｍ１，ｍ２，ｍ３を使って重ね合せて、正しい位置関係で比較、検討する。すなわち、マークｍ１，ｍ２，ｍ３を基準にした位置の試験Ａと試験Ｂの試験結果同士を対照する。例えばマークｍ１，ｍ２，ｍ３を基準に平面座標軸ＸＹを定め、当該座標軸ＸＹ上の座標を（ｘ１，ｙ１）としたとき、試験Ａの試験結果上における座標（ｘ１，ｙ１）の検出値と、試験Ｂの試験結果上における座標（ｘ１，ｙ１）の検出値とを対照し、比較、検討することで異常判定を行う。例えば、図１Ｂ，Ｃにおいて特異箇所ｅ１と特異箇所ｆ２が同じ座標を有しているため、異常箇所と判定する。
試験Ａ・Ｂの検出結果をもとに、さらに試験Ｃ（例えば断面ＴＥＭ）で詳しく故障解析しても良い。その時マークｍ１，ｍ２，ｍ３を位置基準に解析すべき個所を選定することができる。
以上により、種類の異なる複数の試験間で試験対象上の同一箇所を正確に把握、比較することができ、不良の原因解析や出荷検査を効率的に行うことができる。
マークｍ１，ｍ２，ｍ３に位置基準以外の情報を記録してもよい。例えばマークｍ１，ｍ２，ｍ３を１次元や２次元のバーコードで形成し、個体識別番号を記録する。各試験装置は、その試験結果に含まれるマーク（コード記録媒体）から上記情報を読み取る。これは、マークをいずれの非破壊試験手段でも検出可能な共通のマークとしていることで可能となる。以上により、試験結果中に個体識別番号が一体に存在するから、同一個体の各試験結果の照合が容易かつ確実になる。
非破壊試験手段はＸ線撮影手段や磁場分布測定手段以外でも、非破壊的に面内分布を計測し、結果として検出画像が得られるものであれば良い。例えばサーモグラフィーで熱分布を計測するサーモグラフィー撮影手段や、触針で各座標ごとの固さを検査する硬度測定手段、などが考えられる。サーモグラフィーであれば、放射率が試験対象の表面と異なるインク材料でマークを形成すればよいし、触針であれば硬さが試験対象と異なるインク材料でマークを形成すればよい。
先行の試験Ａで特異個所を検出して、後の試験Ｂでは、試験Ａで見つかった特異個所を細かく集中的に試験する方法で実施してもよい。すなわち、複数の非破壊試験手段のうち一の非破壊試験手段による試験結果に基づき特異箇所を特定した後、他の非破壊試験手段により当該特異箇所を集中的に試験する方法である。「特異箇所を集中的に試験する」とは、特異箇所のみを試験対象とするか、特異箇所を残余の領域より高い検出分解能で試験することをいう。
例えば試験ＡでＸ線撮影装置により試験対象の全面を試験した結果から特定した特異箇所ｅ１，ｅ２，ｅ３を、試験Ｂで磁場分布測定装置により細かく測定する方法が考えられる。Ｘ線撮影は全面を一度に撮影でき短時間で試験できるのに対して、磁場分布測定は測定ヘッドを走査しながら測定する方式など、試験対象の面積が広いと時間を要する場合がある。このような場合に、Ｘ線撮影で見つかった特異箇所だけを磁場分布測定装置で細かく試験する方法であれば試験時間を短縮することができる。
以上説明したように、本実施形態の非破壊試験方法によれば、種類の異なる複数の非破壊試験手段を用いて試験対象を試験するにあたり、当該各非破壊試験手段の試験結果において特定される試験対象上の位置同士を簡単かつ正確に合わせることができる。これにより、種類の異なる複数の非破壊試験手段による試験結果に基づく多角的な判断が行える。
以上の実施形態においては、異なる非破壊試験装置により各試験を順に行ったが、複数の非破壊試験手段による試験対象の試験を同時に行ったり、それらの手段を備えた同一の複合装置により試験対象の移動なしに試験を行ったりしても、それらの試験結果に含まれるマークを位置基準にして試験結果同士を対照することができる。したがって、複数の非破壊試験手段の手段を備えた同一の複合装置を構成したとしても、各非破壊試験手段の座標の校正を行う手間が省ける。したがって、本発明は、種類の異なる複数の非破壊試験手段が別装置に構成される場合や、各試験を時系列に行う場合に限定されるものではない。
本発明は、リチリウムイオンバッテリー等の非破壊試験方法に利用することができる。
１ 試験対象
ｅ１，ｅ２，ｅ３ 特異箇所
ｆ１，ｆ２ 特異箇所
ｍ１，ｍ２，ｍ３ マーク

Claims (5)

  1. Ｘ線撮影手段と磁場分布測定手段を用いて試験対象を試験するにあたり、
    前記Ｘ線撮影手段と前記磁場分布測定手段のいずれでも検出可能な共通のマークを前記試験対象上に固定的に形成した後、
    前記Ｘ線撮影手段と前記磁場分布測定手段のそれぞれにより前記マークを含めて前記試験対象を試験し、
    前記マークを位置基準にして、前記Ｘ線撮影手段と前記磁場分布測定手段による試験結果同士を対照する非破壊試験方法。
  2. 前記Ｘ線撮影手段による試験結果に基づき特異箇所を特定した後、前記磁場分布測定手段により当該特異箇所を集中的に試験する請求項１に記載の非破壊試験方法。
  3. 前記マークに位置基準以外の情報が記録されており、当該情報を前記Ｘ線撮影手段と前記磁場分布測定手段の試験結果から読み取る請求項１又は請求項２に記載の非破壊試験方法。
  4. 前記Ｘ線撮影手段としてＸ線タルボ撮影装置が含まれる請求項１から請求項３のいずれかに記載の非破壊試験方法。
  5. 前記マークを構成する素材には、Ｘ線透過性の低い物質及び磁性体が含まれている請求項１から請求項４のいずれかに記載の非破壊試験方法。
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