(57)【要約】【課題】  ロー付けにおいてロー材が正常に部品間に挿入されているか否かを検出可能にする。【解決手段】  ２つの部品をロー材により接合する接合方法において接合状態を検査するための接合検査方法は、２つの部品間にロー材を挿入する挿入手順と、ロー材を加熱して溶融する加熱手順と、加熱を停止して加熱されたロー材を凝固させて、２つの部品を接合する接合手順とを具備する。前記接合検査方法は、挿入手順後で加熱手順の開始前に２つの部品の外面間の距離（第１の高さ）Ｈ0を計測する第１の計測手順と、加熱手順において、加熱開始後に２つの部品の外面間の距離（第２の高さ）Ｈ１を計測する第２の計測手順と、第１の高さＨ0と第２の高さＨ１との高さの差を求めることにより、ロー材の有無を判定する判定手順とを具備する。第２の高さＨ１の計測のタイミングはロー材が軟化する状態を検出して決定される。【選択図】      図２
2006224132.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の部品（１１）と第２の部品（１３）をロー材等の接合材（１２）により接合する接合方法において、接合状態を検査するための接合検査方法において、
前記接合方法は、
前記第１の部品（１１）と前記第２の部品（１３）との間に前記接合材（１２）を挿入する挿入手順と、
前記接合材（１２）を加熱して溶融する加熱手順と、
加熱を停止して加熱された前記接合材（１２）を冷却することにより前記接合材（１２）を凝固させて、前記第１と第２の部品（１１，１３）を接合する接合手順と、
を具備しており、
前記接合検査方法は、
前記挿入手順後で前記加熱手順の開始前に前記第１の部品の外面（１６）と第２の部品の外面（１５）との間の距離、即ち第１の高さＨ0を計測する第１の計測手順と、
前記加熱手順において、加熱開始後に前記第１と第２の部品の外面間の距離、即ち第２の高さＨ１を計測する第２の計測手順と、
前記第１の高さＨ0と前記第２の高さＨ１との高さの差を求めることにより、前記接合材の有無を判定する判定手順と、
を具備しており、
前記第２の計測手順における前記第２の高さＨ１の計測のタイミングは、加熱開始後において、前記接合材（１２）が既に変形し始めている一方で前記第１と第２の部品（１１，１３）はまだ実質的に変形を開始していない状態を検出して決定されることを特徴とする接合検査方法。
【請求項２】
前記判定手順において、前記第１の高さＨ0と第２の高さＨ１との前記高さの差が実質的に０であった場合は、前記接合材（１２）が無いと判定し、一方、前記高さの差が実質的にプラスの値をとった場合には、前記接合材（１２）が有ると判定することを特徴とする請求項１に記載の接合検査方法。
【請求項３】
前記第２の計測手順における前記第２の高さＨ１の計測のタイミングは、加熱開始からの前もって決められた時間の経過時点であることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の接合検査方法。
【請求項４】
前記第２の計測手順において、加熱開始後において複数の時間経過時点において前記第１の部品の外面（１６）と第２の部品の外面（１５）との間の距離を計測してその時間変化を求めることにより、前記第２の高さＨ１を求めることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の接合検査方法。
【請求項５】
前記第２の計測手順における前記第２の高さＨ１の計測のタイミングは、加熱開始後において前記接合材周辺の温度が前もって決められた温度に到達した時点であることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の接合検査方法。
【請求項６】
前記第２の計測手順における前記第２の高さＨ１の計測のタイミングは、加熱開始後において前記接合材（１２）への加熱熱量が前もって決められた熱量値に到達した時点であることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の接合検査方法。
【請求項７】
前記加熱手順における加熱方法は通電加熱であることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の接合検査方法。
【請求項８】
前記接合材（１２）はロー材であることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の接合検査方法。
【請求項９】
第１の部品（１１）と第２の部品（１３）との間にロー材等の接合材（１２）を挿入し、前記接合材を加熱して溶融した後凝固させることにより、前記第１と第２の部品（１１，１３）を接合する接合方法において接合状態を検査するための、接合検査装置（１）において、この接合検査装置は、
前記第１の部品の外面（１６）と第２の部品の外面（１５）との間の距離、即ち高さＨを計測するためのセンサ部（４）と、
前記センサ部（４）により計測された前記高さＨのデータを前記センサ部（４）から受信し、記憶し、更に演算する等の処理を実施可能な測定器（２）と、
前記測定器（２）から送られる高さＨのデータ、処理データ等を受信し、受信したデータを使用して前記接合材の有無を判定する判定装置（３）と、
を具備しており、
該接合検査装置（１）は、ロー材の挿入後で加熱の開始前に前記第１の部品の外面（１６）と第２の部品の外面（１５）との間の距離、即ち第１の高さＨ0を計測し、加熱開始後に前記第１と第２の部品の外面間の距離、即ち第２の高さＨ１を計測し、前記第１の高さＨ0と前記第２の高さＨ１との高さの差を求めることにより、前記接合材の有無を判定しており、更に
前記第２の高さＨ１の計測のタイミングは、加熱開始後において、前記接合材（１２）が既に変形し始めている一方で前記第１と第２の部品（１１，１３）はまだ実質的に変形を開始していない状態を検出して決定されることを特徴とする接合検査装置。
【請求項１０】
前記判定装置（３）は、前記接合材（１２）の挿入後で加熱前に前記センサ部（４）の計測した第１の高さＨ0と、前記接合材（１２）の加熱後において、前記センサ部（４）の計測した第２の高さＨ１との高さの差を求め、前記高さの差が実質的に０であった場合は、前記接合材（１２）が無いと判定し、一方、前記高さの差が実質的にプラスの値をとった場合には、前記接合材（１２）が有ると判定するようにして、前記接合材の有無を判定することを特徴とする請求項９に記載の接合検査装置。
【請求項１１】
前記第２の高さＨ１の計測のタイミングは、加熱開始からの前もって決められた時間の経過時点であることを特徴とする請求項９又は１０のいずれかにに記載の接合検査装置。
【請求項１２】
前記第２の高さＨ１の計測のタイミングに関して、加熱開始後において複数の時間経過時点において前記第１の部品の外面（１６）と第２の部品の外面（１５）との間の距離、即ち前記高さＨを計測してその時間変化を求めることにより、前記第２の高さＨ１を求めることを特徴とする請求項９又は１０のいずれかに記載の接合検査装置。
【請求項１３】
前記接合検査装置（１）は、前記接合材周辺の温度を計測可能な温度センサを更に具備しており、
前記第２の高さＨ１の計測のタイミングは、加熱開始後において前記接合材周辺の温度が前もって決められた温度に到達した時点であることを特徴とする請求項９又は１０のいずれかに記載の接合検査装置。
【請求項１４】
前記接合検査装置（１）は、前記接合材（１２）を加熱するための加熱装置（１８）の供給する熱量を計測するための熱量計測センサを更に具備しており、
前記第２の計測手順における前記第２の高さＨ１の計測のタイミングは、加熱開始後において前記接合材（１２）への加熱熱量が前もって決められた熱量値に到達した時点であることを特徴とする請求項９又は１０のいずれかに記載の接合検査装置。
【請求項１５】
前記接合材（１２）の加熱が通電加熱により実施される接合方法に適用されることを特徴とする請求項９から１４のいずれか一項に記載の接合検査装置。
【請求項１６】
前記接合材（１２）はロー材である接合方法に適用されることを特徴とする請求項９から１５のいずれか一項に記載の接合検査装置。
【請求項１７】
第１の部品（１１）と第２の部品（１３）をロー材等の接合材（１２）により接合する接合方法において、この接合方法は、
前記第１の部品（１１）と前記第２の部品（１３）との間に前記接合材（１２）を挿入する挿入手順と、
前記接合材（１２）を加熱して溶融する加熱手順と、
加熱を停止して加熱された前記接合材（１２）を冷却することにより前記接合材（１２）を凝固させて、前記第１と第２の部品（１１，１３）を接合する接合手順と、
接合状態を検査するための接合検査手順と、
を具備しており、
前記接合検査手順においては、
前記挿入手順後で前記加熱手順開始前に前記第１の部品の外面（１６）と第２の部品の外面（１５）との間の距離、即ち第１の高さＨ0を計測する第１の計測手順と、
前記加熱手順において、加熱開始後に前記第１の部品の外面（１６）と第２の部品の外面（１５）との間の距離、即ち第２の高さＨ１を計測する第２の計測手順と、
前記第１の高さＨ0と前記第２の高さＨ１との高さの差を求めることにより、前記接合材の有無を判定する判定手順と、
を具備しており、
前記判定手順において、前記第２の計測手順における前記第２の高さＨ１の計測のタイミングは、加熱開始後において、前記接合材（１２）が既に変形し始めている一方で前記第１と第２の部品（１１，１３）はまだ実質的に変形を開始していない状態を検出して決定されており、
前記接合方法において、
前記判定手順において前記接合材（１２）が無いと判定された場合には、接合不良と判断して、前記加熱手順を中止し更に前記接合手順も中止するか、あるいは接合をやり直しており、
前記判定手順において前記接合材（１２）が有ると判定された場合には、前記加熱手順及び前記接合手順をそのまま実行する
ことを特徴とする接合方法。
【請求項１８】
前記判定手順において、前記第１の高さＨ0と第２の高さＨ１との前記高さの差が実質的に０であった場合は、前記接合材（１２）が無いと判定し、一方、前記高さの差が実質的にプラスの値をとった場合には、前記接合材（１２）が有ると判定することを特徴とする請求項１７に記載の接合方法。
【請求項１９】
前記第２の計測手順における前記第２の高さＨ１の計測のタイミングは、加熱開始からの前もって決められた時間の経過時点であることを特徴とする請求項１７又は１８のいずれかに記載の接合方法。
【請求項２０】
前記第２の計測手順において、加熱開始後において複数の時間経過時点において前記第１の部品の外面（１６）と第２の部品の外面（１５）との間の距離を計測してその時間変化を求めることにより、前記第２の高さＨ１を求めることを特徴とする請求項１７又は１８のいずれかに記載の接合方法。
【請求項２１】
前記第２の計測手順における前記第２の高さＨ１の計測のタイミングは、加熱開始後において前記接合材周辺の温度が前もって決められた温度に到達した時点であることを特徴とする請求項１７又は１８のいずれかに記載の接合方法。
【請求項２２】
前記第２の計測手順における前記第２の高さＨ１の計測のタイミングは、加熱開始後において前記接合材（１２）への加熱熱量が前もって決められた熱量値に到達した時点であることを特徴とする請求項１７又は１８のいずれかに記載の接合方法。
【請求項２３】
前記加熱手順における加熱方法は通電加熱であることを特徴とする請求項１７から２２のいずれか一項に記載の接合方法。
【請求項２４】
前記接合材（１２）はロー材であることを特徴とする請求項１７から２３のいずれか一項に記載の接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロー付け等の接合検査方法及び接合検査装置に係り、より特別にはロー材等の接合材を２つの部品間に挿入し加熱して接合する場合に、接合材が部品間に正常に挿入されたか否かを正確に検出することが可能な接合材有無のモニタ（検出）方法とそのための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ロー付け（又ははんだ付け）は、電気、機械を含め様々な分野で部品と部品の接合に使用されている。ロー付けにおいては、接合される２つの部品間にロー材を挿入する方法がある。次に、ロー材を加熱して溶融し、その後ロー材を冷却してロー材が凝固することにより２つの部品を接合する。ロー材の溶融方法として、接合する対の部品（ロット）を炉に収容して炉内全体を加熱する方法が一般的に知られている。しかし、炉による加熱方法では、対の取り扱い部品（ロット）の数を増やして効率を上げるために、多数のロットを同時に炉に収容して加熱することが必要になる。この方法では、炉内全体を加熱することが必要になり、更に常に炉を高い温度に保持することが必要になるため、エネルギ効率が悪くなる。また、１ロットづつ加熱することは非常に効率が悪くなるので難しい。
【０００３】
この様な炉による加熱方法の欠点を解消するために、ロー材周辺を局部的に加熱する通電加熱が自動化されたラインにおけるロー付けにおいて採用されている。通電加熱は、ロー材に交流又は直流により通電して加熱する方法である。ロー材を２つの部品間に挿入し通電加熱して接合する場合の概要を図１に示す。図１の通電加熱法については、後述の本発明の実施の形態において詳しく説明する。通電加熱法では、２つの部品に通電してその間に挿入されたロー材に通電する方法であるが、この様な加熱方法によれば、１ロット単位での加熱が容易な上、加熱の必要なロー材部分を局所的に加熱するのでエネルギ効率も良くなり、ロー付けサイクルタイムも早い。更に、自動化ラインへの組み込みも容易である。
【０００４】
一方、自動化された生産ラインに通電加熱を組み込んだ場合、ロー材が正しく２つの部品間に挿入されずにロー付けが実施される、ロー材無しのロー付けが発生する可能性がある。これは、２つの部品間に挿入されたロー材が振動等により脱落したり、ロールで供給されるロー材がスリップして送り出されない等の種々の原因による。この様な事故はロー付けのサイクルタイムを早くすると、発生する確率は一般的に上昇する。
【０００５】
従って、上記の様な方法で実施されたロー付け部に関しては、そのロー付け品質を確認するために必ず非破壊のロー付け検査が必要になる。ロー付け検査により良好なロー付けが実施されたことが確認されない限り、安心してロー付けされた製品を使用することは出来ない。このため従来より、接合部品間にロー材が存在するかどうか（有無）を調べるロー付け検査が行われてきた。部品間にそもそもロー材が正しく挿入されていなければ、良好なロー付けは実施できない。
【０００６】
ロー材を２つの部品間に挿入し通電加熱して接合する場合の、従来のロー付け検査の例を図６に示す。図６に示す従来例のロー付け検査方法においては、加熱終了後の部品の高さをロー付け検査装置５０によりチェックしてロー材の有無を判定する。ロー付け検査装置５０は、距離を計測するセンサ５１と、センサ５１の計測値から高さを求める高さ測定器５２とを具備する。２つの部品（１１，１３）間にロー材（１２）が存在すれば、図６に示す２つの部品の外面間の距離Ｈ（部品の高さ）は、２つの部品の厚みの合計（ｄ１＋ｄ２）にロー材の厚み（ｄＲ）を加えた値である（Ｈ＝ｄ１＋ｄ２＋ｄＲ）。加熱前の当初の高さをＨ０とすると、加熱することによりロー材は拡散する等変形してその厚みは減少するので、ロー付け後の高さＨ１はＨ０より小さくなる。従って従来は、加熱前（Ｈ０）と加熱ロー付け後（Ｈ１）との高さＨを比較することにより、ロー材有無の検査が行われてきた。しかし通電加熱の場合、ロー材１２が加熱後に溶けて拡散すると共に、加熱によってロー付け接合される部品自体もつぶれる（変形する）ことから、加熱後の部品の高さをチェックするだけではロー材が正常に部品間に挿入されて加熱されたのか、ロー材無しで加熱されたのかを正確に検出できないことがあった。
【０００７】
また、ロー付け等の接合の検査方法に関して提案する従来の文献がある（例えば、特許文献１参照）が、本発明の提案を開示するものではない。
【特許文献１】特開２００２−２３９７４５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上述した事情に鑑みなされたもので、このような従来の加熱終了後の部品の高さをチェックする従来方法の問題点に鑑みてなされたものであり、加熱中の部品間の溶け込み量（ロー材の変形量＋ロー付けされる部品の変形量）をリアルタイムに計測、ロー材が軟化するタイミングにおける部品間の溶け込み量をチェックすることで、ロー材が正常に部品間に挿入されているか否かを検出可能にする検査方法及び検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の請求項１の形態では、上述した目的を達成するために、第１の部品（１１）と第２の部品（１３）をロー材等の接合材（１２）により接合する接合方法において、接合状態を検査するための接合検査方法が開示される。前記接合方法は、前記第１の部品（１１）と前記第２の部品（１３）との間に前記接合材（１２）を挿入する挿入手順と、前記接合材（１２）を加熱して溶融する加熱手順と、加熱を停止して加熱された前記接合材（１２）を冷却することにより前記接合材（１２）を凝固させて、前記第１と第２の部品を接合する接合手順とを具備する。前記接合検査方法は、前記挿入手順後で前記加熱手順の開始前に前記第１の部品の外面（１６）と第２の部品の外面（１５）との間の距離、即ち第１の高さＨ0を計測する第１の計測手順と、前記加熱手順において、加熱開始後に前記第１と第２の部品の外面間の距離、即ち第２の高さＨ１を計測する第２の計測手順と、前記第１の高さＨ0と前記第２の高さＨ１との高さの差を求めることにより、前記接合材の有無を判定する判定手順と、を具備する。前記第２の計測手順における前記第２の高さＨ１の計測のタイミングは、加熱開始後において、前記接合材（１２）が既に変形し始めている一方で前記第１と第２の部品（１１，１３）はまだ実質的に変形を開始していない状態を検出して決定されることを特徴とする。
【００１０】
この様に構成することにより、加熱中の部品間の溶け込み量（接合材の変形量＋接合される部品の変形量）をリアルタイムに計測し、接合材が軟化するタイミングにおける部品間の溶け込み量をチェックすることで、接合材が正常に部品間に挿入されているか否かを正確に検出可能にする接合検査方法を提供する。
【００１１】
本発明の請求項２の形態では、上記請求項１の形態において、前記判定手順において、前記第１の高さＨ0と第２の高さＨ１との前記高さの差が実質的に０であった場合は、前記接合材（１２）が無いと判定し、一方、前記高さの差が実質的にプラスの値をとった場合には、前記接合材（１２）が有ると判定することを特徴とする。
本形態によれば、接合材有無の判定基準をより明確にする。
【００１２】
本発明の請求項３の形態では、上記請求項１又は２のいずれかの形態において、前記第２の計測手順における前記第２の高さＨ１の計測のタイミングは、加熱開始からの前もって決められた時間の経過時点であることを特徴とする。
本形態によれば、接合材有無の判定の基準となる第２の高さＨ１の計測のタイミングをより具体化する形態を開示する。
【００１３】
本発明の請求項４の形態では、上記請求項１又は２の形態のいずれかにおいて、前記第２の計測手順において、加熱開始後において複数の時間経過時点において前記第１の部品の外面（１６）と第２の部品の外面（１５）との間の距離を計測してその時間変化を求めることにより、前記第２の高さＨ１を求めることを特徴とする。
本形態によれば、接合材有りであれば、高さの変化をより早く検出して、接合材有無の判定をより早く決定できる可能性がある。
【００１４】
本発明の請求項５の形態では、上記請求項１又は２のいずれかの形態において、前記第２の計測手順における前記第２の高さＨ１の計測のタイミングは、加熱開始後において前記接合材周辺の温度が前もって決められた温度に到達した時点であることを特徴とする。
本形態によれば、判定タイミングを決定する別の形態を開示すると共に、温度により判定タイミングを決定するので、部品の寸法、接合材の厚み等のパラメータに影響されず、同じ決定基準でより幅広い接合仕様に対応できる可能性がある。更には、温度補正が必要な場合、温度センサを追加する必要がない。
【００１５】
本発明の請求項６の形態では、上記請求項１又は２のいずれかの形態において、前記第２の計測手順における前記第２の高さＨ１の計測のタイミングは、加熱開始後において前記接合材（１２）への加熱熱量が前もって決められた熱量値に到達した時点であることを特徴とする。
本形態によれば、判定タイミング決定の別の形態を開示する。
【００１６】
本発明の請求項７の形態では、上記請求項１から６のいずれか一項の形態において、前記加熱手順における加熱方法は通電加熱であることを特徴とする。
本形態によれば、本接合検査方法の適用される接合方法をより具体化する。
【００１７】
本発明の請求項８の形態では、上記請求項１から７のいずれか一項の形態において、前記接合材（１２）はロー材であることを特徴とする。
本形態によれば、本接合検査方法の適用される接合方法を更により具体化する。
【００１８】
本発明の請求項９の形態では、第１の部品（１１）と第２の部品（１３）との間にロー材等の接合材（１２）を挿入し、前記接合材を加熱して溶融した後凝固させることにより、前記第１と第２の部品（１１，１３）を接合する接合方法において接合状態を検査するための、接合検査装置（１）は、前記第１の部品の外面（１６）と第２の部品の外面（１５）との間の距離、即ち高さＨを計測するためのセンサ部（４）と、前記センサ部（４）により計測された前記高さＨのデータを前記センサ部（４）から受信し、記憶し、更に演算する等の処理を実施可能な測定器（２）と、前記測定器（２）から送られる高さＨのデータ、処理データ等を受信し、受信したデータを使用して前記接合材の有無を判定する判定装置（３）とを具備する。該接合検査装置（１）は、ロー材の挿入後で加熱の開始前に前記第１の部品の外面（１６）と第２の部品の外面（１５）との間の距離、即ち第１の高さＨ0を計測し、加熱開始後に前記第１と第２の部品の外面間の距離、即ち第２の高さＨ１を計測し、前記第１の高さＨ0と前記第２の高さＨ１との高さの差を求めることにより、前記接合材の有無を判定しており、更に前記第２の高さＨ１の計測のタイミングは、加熱開始後において、前記接合材（１２）が既に変形し始めている一方で前記第１と第２の部品（１１，１３）はまだ実質的に変形を開始していない状態を検出して決定されることを特徴とする。
【００１９】
この様に構成することにより、加熱中の部品間の溶け込み量（接合材の変形量＋接合される部品の変形量）をリアルタイムに計測、接合材が軟化するタイミングにおける部品間の溶け込み量をチェックすることで、接合材が正常に部品間に挿入されているか否かを正確に検出可能にする接合検査装置を提供する。
【００２０】
本発明の請求項１０の形態では、上記請求項９の形態において、前記判定装置（３）は、前記接合材（１２）の挿入後で加熱前に前記センサ部（４）の計測した第１の高さＨ0と、前記接合材（１２）の加熱後において、前記センサ部（４）の計測した第２の高さＨ１との高さの差を求め、前記高さの差が実質的に０であった場合は、前記接合材が無いと判定し、一方、前記高さの差が実質的にプラスの値をとった場合には、前記接合材が有ると判定するようにして、前記接合材の有無を判定することを特徴とする。
本形態によれば、接合材有無の判定基準をより明確にする。
【００２１】
本発明の請求項１１の形態では、上記請求項９又は１０のいずれかの形態において、前記第２の高さＨ１の計測のタイミングは、加熱開始からの前もって決められた時間の経過時点であることを特徴とする。
本形態によれば、接合材有無の判定の基準となる第２の高さＨ１の計測のタイミングをより具体化する形態を開示する。
【００２２】
本発明の請求項１２の形態では、上記請求項９又は１０のいずれかの形態において、前記第２の高さＨ１の計測のタイミングは、加熱開始後において複数の時間経過時点において前記第１の部品の外面（１６）と第２の部品の外面（１５）との間の距離、即ち前記高さＨを計測してその時間変化を求めることにより、前記第２の高さＨ１を求めることを特徴とする。
本形態によれば、接合材有りであれば、高さの変化をより早く検出して、接合材有無の判定をより早く決定できる可能性がある。
【００２３】
本発明の請求項１３の形態では、上記請求項９又は１０のいずれかの形態において、前記接合検査装置（１）は、前記接合材周辺の温度を計測可能な温度センサを更に具備しており、前記第２の高さＨ１の計測のタイミングは、加熱開始後において前記接合材周辺の温度が前もって決められた温度に到達した時点であることを特徴とする。
本形態によれば、判定タイミングを決定する別の形態を開示すると共に、温度により判定タイミングを決定するので、部品の寸法、接合材の厚み等のパラメータに影響されず、同じ決定基準でより幅広い接合仕様に対応できる可能性がある。更には、温度補正が必要な場合、温度センサを追加する必要がない。
【００２４】
本発明の請求項１４の形態では、上記請求項９又は１０のいずれかの形態において、前記接合検査装置（１）は、前記接合材（１２）を加熱するための加熱装置（１８）の供給する熱量を計測するための熱量計測センサを更に具備しており、前記第２の計測手順における前記第２の高さＨfの計測のタイミングは、加熱開始後において前記接合材（１２）への加熱熱量が前もって決められた熱量値に到達した時点であることを特徴とする。
本形態によれば、判定タイミング決定の別の形態を開示する。
【００２５】
本発明の請求項１５の形態では、上記請求項９から１４のいずれか一項の形態において、前記接合材（１２）の加熱が通電加熱により実施される接合方法に適用されることを特徴とする。
本形態によれば、本接合検査装置の適用される接合方法をより具体化する。
【００２６】
本発明の請求項１６の形態では、上記請求項９から１５のいずれか一項の形態において、前記接合材（１２）はロー材である接合方法に適用されることを特徴とする。
本形態によれば、本接合検査装置の適用される接合方法を更により具体化する。
【００２７】
本発明の請求項１７の形態では、第１の部品（１１）と第２の部品（１３）をロー材等の接合材（１２）により接合する接合方法は、前記第１の部品（１１）と前記第２の部品（１３）との間に前記接合材（１２）を挿入する挿入手順と、前記接合材（１２）を加熱して溶融する加熱手順と、加熱を停止して加熱された前記接合材（１２）を冷却することにより前記接合材（１２）を凝固させて、前記第１と第２の部品（１１，１３）を接合する接合手順と、接合状態を検査するための接合検査手順とを具備する。更に、前記接合検査手順は、前記挿入手順後で前記加熱手順開始前に前記第１の部品の外面（１６）と第２の部品の外面（１５）との間の距離、即ち第１の高さＨ0を計測する第１の計測手順と、前記加熱手順において、加熱開始後に前記第１の部品の外面（１６）と第２の部品の外面（１５）との間の距離、即ち第２の高さＨ１を計測する第２の計測手順と、前記第１の高さＨ0と前記第２の高さＨ１との高さの差を求めることにより、前記接合材の有無を判定する判定手順とを具備する。前記判定手順において、前記第２の計測手順における前記第２の高さＨ１の計測のタイミングは、加熱開始後において、前記接合材（１２）が既に変形し始めている一方で前記第１と第２の部品（１１，１３）はまだ実質的に変形を開始していない状態を検出して決定される。前記接合方法は、前記判定手順において前記接合材が無いと判定された場合には、接合不良と判断して、前記加熱手順を中止し更に前記接合手順も中止する中止か、あるいは接合をやり直しており、前記判定手順において前記接合材（１２）が有ると判定された場合には、前記加熱手順及び前記接合手順をそのまま実行することを特徴とする。
【００２８】
この様に構成することにより、加熱中の部品間の溶け込み量（接合材の変形量＋接合される部品の変形量）をリアルタイムに計測、接合材が軟化するタイミングにおける部品間の溶け込み量をチェックすることで、接合材が正常に部品間に挿入されているか否かを正確に検出可能にする接合方法を提供する。更に接合材が無い不良接合の場合を早期に検出して、接合作業を中止するかやり直すことが出来るので、無駄な作業を省けると共に、接合作業効率の向上にもつながる。
【００２９】
本発明の請求項１８の形態では、上記請求項１７の形態において、前記判定手順において、前記第１の高さＨ0と第２の高さＨ１との前記高さの差が実質的に０であった場合は、前記接合材が無いと判定し、一方、前記高さの差が実質的にプラスの値をとった場合には、前記接合材が有ると判定することを特徴とする。
本形態によれば、接合材有無の判定基準をより明確にする。
【００３０】
本発明の請求項１９の形態では、上記請求項１７又は１８のいずれかの形態において、前記第２の計測手順における前記第２の高さＨ１の計測のタイミングは、加熱開始からの前もって決められた時間の経過時点であることを特徴とする。
本形態によれば、接合材有無の判定の基準となる第２の高さＨ１の計測のタイミングをより具体化する形態を開示する。
【００３１】
本発明の請求項２０の形態では、上記請求項１７又は１８のいずれかの形態において、前記第２の計測手順において、加熱開始後において複数の時間経過時点において前記第１の部品の外面（１６）と第２の部品の外面（１５）との間の距離を計測してその時間変化を求めることにより、前記第２の高さＨ１を求めることを特徴とする。
本形態によれば、接合材有りであれば、高さの変化をより早く検出して、接合材有無の判定をより早く決定できる可能性がある。
【００３２】
本発明の請求項２１の形態では、上記請求項１７又は１８のいずれかの形態において、前記第２の計測手順における前記第２の高さＨ１の計測のタイミングは、加熱開始後において前記接合材周辺の温度が前もって決められた温度に到達した時点であることを特徴とする。
本形態によれば、判定タイミングを決定する別の形態を開示すると共に、温度により判定タイミングを決定するので、部品の寸法、接合材の厚み等のパラメータに影響されず、同じ決定基準でより幅広い接合仕様に対応できる可能性がある。更には、温度補正が必要な場合、温度センサを追加する必要がない。
【００３３】
本発明の請求項２２の形態では、上記請求項１７又は１８のいずれかの形態において、前記第２の計測手順における前記第２の高さＨ１の計測のタイミングは、加熱開始後において前記接合材（１２）への加熱熱量が前もって決められた熱量値に到達した時点であることを特徴とする。
本形態によれば、判定タイミング決定の別の形態を開示する。
【００３４】
本発明の請求項２３の形態では、上記請求項１７から２２のいずれか一項の形態において、前記加熱手順における加熱方法は通電加熱であることを特徴とする。
本形態によれば、本接合方法をより具体化する。
【００３５】
本発明の請求項２４の形態では、上記請求項１７から２３のいずれか一項の形態において、前記接合材（１２）はロー材であることを特徴とする。
本形態によれば、本接合方法を更により具体化する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態の装置を詳細に説明する。図１は、本発明において想定される一般的なロー付け工程の説明図である。図２は、本発明に係る第１の実施の形態のロー付け検査装置１の図解的な説明図である。
【００３７】
まず図１を参照すると、本発明の実施の形態において想定される一般的なロー付け工程が示されており、ロー付けは通電加熱装置１８を用いて加熱して行われる。図１において、第１の部品１１を第２のの部品１３にロー付けにより接合する場合に、第１の部品１１と第２の部品１３との間にロール状のロー材料から供給されるロー材１２を挿入する（ステップ１：Ｓ１）。次に、交流式通電加熱装置１８によりロー材１２周辺を局所的に加熱する（ステップ２：Ｓ２）。通電加熱装置１８の２つの端子はそれぞれ、第１の部品１１と第２の部品１３とに接続される。この様なロー付け方法では、部品が決まれば、所定の通電仕様において、通電時間に対してロー材１２の温度をほぼ同様の変化で、即ち反復可能に上昇させることが出来る。加熱により実質的にロー材１２のみが溶融する。一定時間通電後に通電が停止されるので、ロー材１２は冷却されて凝固し、第１の部品１１と第２の部品１３とを接合する（ステップ３：Ｓ３）。本発明において通電加熱装置は直流式であっても良い。
【００３８】
上記の様なロー付けにおいて、出願人は部品とロー材の軟化温度の違いに着目した。即ち、ロー材１２が軟化する温度まで加熱した時点での部品１１，１３間の溶け込み量（ロー材１２の変形量＋ロー付けされる部品１１，１３の変形量）はロー材１２のつぶれ量とほぼ一致することが分かった。しかし、もしロー材１２が部品１１，１３間に挿入されていなければ、この温度で部品１１，１３はつぶれない（変形しない）ため溶け込み量はほぼゼロとなる。よって、ロー材が軟化する温度に到達した時点での部品間の溶け込み量をチェックすればロー材が正常に部品間に挿入されているか否かを検出可能となることを見出した。
【００３９】
図２に本発明の第１の実施の形態のロー付け検査装置１の構成を示している。図２では、図１と同様に、第１の部品１１と第２の部品１３が重ねられて、それらの間にロー材１２が挿入された状態で、所定時間通電してロー材１２を加熱してロー付けを行う。ロー付け検査装置１は、第１の部品１１の外表面１６から第２の部品の外表面１５までの距離(高さ)Ｈを計測するためのセンサ４と、その計測値から正確な高さＨの変化等を求めるための処理が可能な高さ測定器２と、高さ測定器２の測定値に基づいて、ロー材の有無を判定する判定装置３とを具備する。センサ４は、例えば、図２における第２の部品の外面位置１５までの距離を計測し、その後第１の部品の外面位置１６までの距離を計測するものであっても良い。更に例えば、センサ４の計測したこれらの２つの距離の差を、高さ測定器２により求めることにより高さＨが計測できるものであっても良い。センサ４としては、例えば、機械的な接触式、光学式、超音波式等の非接触式のもの等既知の種々のセンサであって良い。本発明のロー付け検査装置１において、部品１１，１３及びロー材１２の温度、更に周囲温度等の誤差要因を計測して計測高さＨを補正する機能が、例えば高さ測定器２あるいは判定装置３に具備されても良い。また、複数の測定地点で高さを測定し、それらを記憶する機能、それらを平均する等の処理を行う機能を高さ測定器２又は判定装置３が有しても良い。
【００４０】
次に、第１の実施の形態のロー付け検査装置１による検査の方法について説明する。
先ず、図２に示されるように、第１の部品１１と第２の部品１３を重ね、それらの間にロール材料から供給されるロー材１２を挿入し、適量挿入後切断する。この時点で（即ち、加熱前）、高さＨを測定し、この値をＨ0とする。また、この時高さＨは複数の地点で計測されても良い。複数の高さ計測値について平均化する等の一般的な数学的処理を行って、Ｈ0が求められても良い。
この値Ｈ0は、Ｈ0＝ｄ1＋ｄ2＋ｄRと考えられる。ここで、ｄ1、ｄ2はそれぞれ第１と第２の部品の厚みで、ｄRはロー材の厚みである。
【００４１】
次に、通電加熱装置１８により、ロー材１２に所定周波数の電流を通電して加熱する。通電後所定時間ｔ1（例えば、６０Hzの周波数の場合１０Hz目（＝１／６秒））の高さＨを計測する（高さ＝Ｈ1）。言い換えれば、判定タイミングを通電開始後１０Hz目とする。やはり前述のＨ0と同様に複数の地点で計測されても良い。この時の、高さの差dＨ（＝Ｈ0−Ｈ1）を求め、判定装置３において、予め設定された閾値Ｈsと比較することにより、ロー材の有無を判定する。dＨが閾値Ｈsより大きければロー材有りで、それより小さければロー材無しと判定される。閾値Ｈsは後述で詳しく説明するように、通常実験にて予め求められる値であるが、計算により算出されても良い。ロー材有りと判定されれば、そのままロー付けを継続しロー付け接合を完了するまで実施する。ロー材無しと判定されれば。ロー付けを中止し、不良品と判定するか、又は再度やり直す等の処理を行う。
【００４２】
本発明の第２の実施の形態では、上記第１の実施の形態において、通電加熱後の高さの計測を複数の計測時間で行い高さの変化を計測する。この場合、通電後、等間隔時間あるいは不等間隔時間で上記の高さ計測を、通電時間経過に沿って複数回行うことにより、通電時間に対する高さＨの変化を求めることが出来る。この様にして求めた、通電時間と高さ、即ち溶け込み量との関係を、予め求めておいたロー材無しの場合の通電時間と高さの関係、及び／又はロー材有りの場合の通電時間と高さの関係と、判定装置３において比較することにより、ロー材の有無を判定することが出来る。本実施の形態の方法は、高さ変化から第１の実施の形態のＨ１を求めると考えることが出来る。この方法によれば、ロー材有りであれば、高さ変化は前記のｔ1時間経過以前に現れるので、ロー材有無の判定がより早くできる。
本実施の形態の上記第１の実施の形態との相違は上記の点だけであり、その他の構成、作動は同様である。
【００４３】
本発明の第３の実施の形態において、判定タイミングの決定がロー材１２あるいはその周辺の温度計測により行われる。即ち、本実施の形態においては、ロー材に付近等の温度を測定可能な温度センサが具備されており、ロー材１２の温度が予め決められた温度に達したときの高さＨ２を当初の高さＨ0と比較することにより、ロー材の有無が判定される。上記の第１及び第２の実施の形態に比べて、判定タイミングの決定がロー材のあるいはその周辺の温度により行われるので、部品の寸法、ロー材の厚み等に影響され難い。即ち、ロー付けにおける種々のパラメータに影響されず、ロー材温度という同じ決定基準でより幅広いロー付け仕様に対応できる可能性が高い。また、温度補正が必要な場合、そのための温度センサを用意する必要がない。温度センサとして種々の既知のタイプが使用可能である。
本実施の形態の上記第１の実施の形態との相違は上記の点だけであり、その他の構成、作動は同様である。
【００４４】
次に、本発明の上記第１の実施の形態により、ロー付け工程においてロー材有無の判定が可能であることを確認する実験について以下で説明する。
図３にロー材有無による溶け込み量のグラフを示す。実験は、図１あるいは２に示す２つの部品１１，１３とロー材１２の配置において、通電加熱装置１８を使用して実施された。また、実験はロー材有、無のケースについてそれぞれ、１０個のテストピースに関して行われたので、図３のグラフには計測点を結ぶ複数の線が示されている。高さ計測は、通電加熱装置１８の端子に連動して動く計測子が使用された。図３のグラフにおいてテストピースの相違については、白丸、黒丸、縦線点、横線点等で異なるテストピースを表しており、同じテストピースのデータは線で結ばれている。通電は６０Ｈｚ交流が使用された。
【００４５】
図３（あるいは、図４）（図３と図４は同じデータを示しているが、図４については考え方の説明が記載されている）に示されるこの実験データを見ると、ロー材の有無によって溶け込み量の最終値に相違が生じている。ただし、ロー材有無で最終値に違いはあるものの、テストピースによりばらつきが存在するため、工程内で管理すべく溶け込み量の平均値±４σを算出してみると、第４図に矢印で示すようにロー材有無の判定の規格幅がオーバーラップしてしまうため管理不可能である。つまり、溶け込み量の最終値で比較すると、テストピースによってロー材有りと無しの場合で値の近いケースがあり、誤差を考慮するとオーバーラップする、即ちロー材無しの場合の溶け込み量の最終値が、ロー材有りの場合の溶け込み量の最終値より大きくなる可能性が考えられる。
【００４６】
しかし、図５に示すように、ロー材無しの場合、ロー材が軟化するタイミング（この場合通電後１０Hz目）における部品間の溶け込み量は実質的に０であることが分かる。これに対して、ロー材有りの場合、ロー材が軟化するタイミング（この場合通電後１０Hz目）における部品間の溶け込み量は全ての計測地点において実質的に０でない（実験においては、５０μｍ以上）ことが図５より分かる。従って、ロー材無しの場合、ロー材が軟化するタイミング（この場合通電後１０Hz目）における部品間の溶け込み量でロー材有無の判定を管理すれば、第５図のように判定の規格幅がオーバーラップせずに管理可能である。
【００４７】
次に上記実施の形態の効果及び作用について説明する。
本発明の第１の実施の形態のロー付け検査装置により以下の効果が期待できる。
・加熱中の部品間の溶け込み量（ロー材の変形量＋ロー付けされる部品の変形量）をリアルタイムに計測し、ロー材が軟化するタイミングにおける部品間の溶け込み量をチェックすることで、ロー材が正常に部品間に挿入されているか否かを正確に検出可能である。
・ロー材無しのロー付け不良をより早く検知して対処できるためロー付け効率を向上できる。
【００４８】
本発明の第２の実施の形態のロー付け検査装置により、上記第１の実施の形態の効果に加えて以下の効果が期待できる。
・この方法によれば、ロー材有りであれば、高さ変化はｔ1時間経過以前に現れる可能性が高いので、ロー材有無の判定がより早くできる。
【００４９】
本発明の第３の実施の形態のロー付け検査装置により、上記第１の実施の形態の効果に加えて以下の効果が期待できる。
・判定タイミング決定の別の方法を開示すると共に、温度により判定タイミングを決定するため、部品の寸法、ロー材の厚み等のパラメータに影響されず、同じ判定タイミング決定基準でより幅広いロー付け仕様に対応できる可能性がある。
・温度補正が必要な場合、温度センサを追加する必要がない。
【００５０】
上記の説明において、本発明の装置はロー付け用の検査装置として記載されたが、該検査装置が、例えば、はんだ付け等の同様な接合方法に使用されても良い。
また、上記において記載した、あるいは添付図面に示した実施の形態において、ロー材有無の判定のタイミングは、通電後の経過時間、ロー材の温度等で決定されたが、本発明はこれに限定されず、例えば、通電熱量により決定されたり、部品の材質・寸法、ロー材の厚み、通電電流値、電流周波数等のパラメータと実験データから求めた計算式により決定される等の、上記の実施の形態と同様な思想に基づいて決定されても良い。
添付された図面において、第１と第２の部品は板状に示されるが、本発明はこれに限定されず、種々の形状の部品の接合検査に適用可能である。
【００５１】
上記の実施の形態は本発明の例であり、本発明は、該実施の形態により制限されるものではなく、請求項に記載される事項によってのみ規定されており、上記以外の実施の形態も実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】図１は、本発明において想定される一般的なロー付け工程の説明図である。
【図２】図２は、本発明に係る第１の実施の形態のロー付け検査装置の図解的な説明図である。
【図３】図３は、通電時間に対する溶け込み量の変化を示すグラフであり、ロー材有無による溶け込み量の相違を比較している。
【図４】図４は、図３と同様なグラフを示しており、更に従来例における最終溶け込み量にて管理した場合の管理幅が分かるように説明している。
【図５】図５は、図３及び４と同様なグラフを示しており、更に本発明によるロー材軟化時にて管理した場合の管理幅が分かるように説明している。
【図６】図６は、ロー材を２つの部品間に挿入し通電加熱して接合する場合の、従来のロー付け検査の例を示す。
【符号の説明】
【００５３】
１    ロー付け検査装置
２    高さ測定器
３    判定装置
４    センサ
１１    第１の部品
１２    ロー材
１３    第２の部品
１８    通電加熱装置
【図１】
2006224132.tif 000003
【図２】
2006224132.tif 000004
【図３】
2006224132.tif 000005
【図４】
2006224132.tif 000006
【図５】
2006224132.tif 000007
【図６】
2006224132.tif 000008