(57)【要約】【解決課題】  プレグレグ中の微小な導電性物質でも検出できる信頼性が高い検知装置を提供する。【解決手段】  プリプレグ１２を通すスリット１１を設けたスリット付矩形導波管６の両端にテーパー管５，５’を設け、且つ一方のテーパー管５’に無反射終端器７を設けると共に、前記プリプレグ１２の移送方向に対して前記スリット付矩形導波管６を傾斜させ、該スリット付矩形導波管６に前記他方のテーパー管５を介してマイクロ波発振器１、増幅器２、チューナー３及びカプラー４から成るマイクロ波発生装置により２０．０ＧＨｚのマイクロ波を供給し、前記プリプレグ１２に内在する導電性微小粒子物質によって生じた反射波を前記カプラー４及び低ノイズ増幅器８を介して検波器９で検知する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリプレグを通すスリットを設けた導波管の両端にテーパー管を設け、且つ一方のテーパー管に無反射終端器を設けると共に、前記プリプレグの移送方向に対して前記導波管を傾斜させ、導波管の端部に設けた前記他方のテーパー管より比較的大きい出力を持ったマイクロ波をカプラーを介して供給し、前記プリプレグに内在する導電性微小粒子物質によって生じた反射波を前記カプラー及び低ノイズ増幅器を介して検波器で検知することを特徴とするプリプレグに内在する導電性微小粒子物質の検知装置。
【請求項２】
プリプレグを通すスリットを設けた導波管の一端に無反射終端器を設け、且つ他端にテーパー管を設けると共に、前記プリプレグの移送方向に対して前記導波管を傾斜させ、導波管の端部に設けた前記テーパー管に比較的大きい出力を持ったマイクロ波をカプラーを介して供給し、前記プリプレグに内在する導電性微小粒子物質によって生じた反射波を前記カプラー及び低ノイズ増幅器を介して検波器で検知することを特徴とするプリプレグに内在する導電性微小粒子物質の検知装置。
【請求項３】
導波管の傾斜角をプリプレグの移動方向に対して４５°としたことを特徴とする請求項１または２記載のプリプレグに内在する導電性小粒子物質の検知装置。
【請求項４】
マイクロ波の発振周波数を１４．５〜２２．０ＧＨｚとしたことを特徴とする請求項１ないし３記載のいずれかに記載するプレプレグに内在する導電性小粒子物質の検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、電子基盤の中間製品として用いられるプリプレグ（Ｐｒｅｐｒｅｇ：ガラス繊維などに熱硬化性樹脂を含浸させた強化樹脂製品成形材料）に内在する導電性微小粒子物質を精度良く検出することができる装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プリプレグ中、特にそれを構成している熱硬化樹脂の中にその製造の過程において、異物が混入することがある。この異物は、樹脂を製造するプラントにおいて、攪拌混合機や液送ポンプ等の動力機器が何らかの原因で回転機構部が不具合を起し、ケーシングとローターとが接触し、磨耗による金属性の微小粒子が熱硬化樹脂の中に混入して、電子基盤を構成した場合、重大な問題を誘発することがある。一旦、液状の樹脂の中に混入した金属性の微小粒子を検知して排除することは不可能である。
【０００３】
このために、製造された熱硬化性樹脂を含浸させてプリプレグを製造する過程で導電性微小粒子物質を検知し、プリプレグ品質を十分に管理することのできる技法の出現が要請されている。
【０００４】
従来から、プリプレグの前工程で製造されるガラス繊維布に内在する導電性物質を検知する技法として、（１）誘電率の変化を利用した方法、（２）マイクロ波の位相差を利用した方法、（３）マイクロ波共振を利用した方法、（４）マイクロ波の反射波を利用した方法などが知られている。
【０００５】
しかしながら、これらの公知の方法は、検知できる導電性物質の形状は線状で、その直径は数μｍで、長さがｍｍオーダーのものを検知することは可能であるが、それ以外の、例えば１μｍ以下の導電性微小粒子物質の検知は不可能である。
【０００６】
また、プリプレグ中の熱硬化性樹脂は、マイクロ波の損失係数が大きいことから、マイクロ波の発振部に近いところの電界は強いが、電波が進行するにつれて急激に減衰してしまい、発振部から遠い所に存在する導電性微小粒子物質の検知精度は極端に悪くなることが既に判っている。
【０００７】
近年、電子回路の高密度化に伴い、プリプレグに内在する導電性徴小粒子物質の影響が大きな問題となって来ており、今日まで無検査状態で対応してきたプリプレグ製造業界では、その検査手段の出現が望まれている。
【特許文献１】特許第３６１７３９１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで本発明は、プレグレグ中の微小な導電性物質でも検出できる信頼性が高い検知装置を提供することを課題とするものである。
【０００９】
本発明は、この課題を解決するためになされたもので、第１の発明は、プリプレグを通すスリットを設けた導波管の両端にテーパー管を設け、且つ一方のテーパー管に無反射終端器（ターミネータ）を設けると共に、前記プリプレグの移送方向に対して前記導波管を傾斜させ、導波管の端部に設けた前記他方のテーパー管より比較的大きい出力を持ったマイクロ波をカプラーを介して供給し、前記プリプレグに内在する導電性微小粒子物質によって生じた反射波を前記カプラー及び低ノイズ増幅器を介して検波器で検知することを特徴とするプリプレグに内在する導電性微小粒子物質の検知装置である。
【００１０】
第２の発明は、プリプレグを通すスリットを設けた導波管の一端に無反射終端器を設け、且つ他端にテーパー管を設けると共に、前記プリプレグの移送方向に対して導波管を傾斜させ、導波管の端部に設けた前記テーパー管に比較的大きい出力を持ったマイクロ波をカプラーを介して供給し、前記プリプレグに内在する導電性微小粒子物質によって生じた反射波を前記カプラー及び低ノイズ増幅器を介して検波器で検知することを特徴とするプリプレグに内在する導電性微小粒子物質の検知装置である。
【００１１】
第３の発明は、前記第１または第２の発明において、導波管の傾斜角をプリプレグの移動方向に対して４５°としたことを特徴とするプレプレグに内在する導電性微小粒子物質の検知装置である。
【００１２】
第４の発明は、前記第１ないし第３の発明において、マイクロ波の発振周波数を１４．５〜２２．０ＧＨｚとしたことを特徴とするプレプレグに内在する導電性小粒子物質の検知装置である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、例えば、プリプレグに内在する略０．４μｍの微小な導電性微小粒子物質でも検知できる信頼性の高い検知装置を提供することができる。
【実施例】
【００１４】
図１は本発明の実施例を示すもので、１は、１４．５〜２２．ＧＨｚ、例えば基準周波数２０ＧＨｚのマイクロ波発振器である。
【００１５】
このマイクロ波発振器１から出力されたマイクロ波は、同軸ケーブルＣ１、増幅器２、同軸ケーブルＣ２を経てチューナー３に伝達され、チューナー３から出力したマイクロ波は導波管ＷＧ１、カプラー４、導波管ＷＧ２およびモード変換を行うテーパー管５’を経てスリット付矩形導波管６に供給される。そして、このスリット付矩形導波管６を通過したマイクロ波は、モード変換を行うテーパー管５’を介して無反射終端器７に到達する。そこに到達したマイクロ波は無反射終端器７に内設されている電波吸収体によって、全て吸収された熱エネルギーとなって系外へ放散されることとなり、一旦無反射終端器７に到達したマイクロ波は反射してスリット付矩形導波管６の方へ戻ることはない。
【００１６】
増幅器２は、マイクロ波発振器1から発振されたマイクロ波の出力を増幅させるためのものであり、カプラー４はスリット付矩形導波管６で生じた反射波を導波管ＷＧ３および導波管ＷＧ３および低ノイズ増幅器８を経由させて検波器９の方へ送り込むものである。また、チューナー３は、スリット付矩形導波管６側の負荷インピーダンスの整合をとるためのものである。
【００１７】
チューナー３およびカプラー４で構成されている管路は、周波数帯域が1４．５〜２２．０ＧＨｚのマイクロ波をＴＥ10モードで伝送する矩形導波管の寸法になっている。一方スリット付矩形導波管６は、周波数帯域が１４．５〜２２．０ＧＨｚのマイクロ波をＴＥ20モードで伝送する寸法になっている。このためにテーパー管５は１４．５〜２２．０ＧＨｚ、 ＴＥ10モードからＴＥ20 モードへモード変換するためのものである。また、他端のテーパー管５’は、ＴＥ20モードからＴＥ10モードに変換する役割をもつものである。なお、無反射終端器７はＴＥ10モードのマイクロ波用のものである。
【００１８】
前記スリット付矩形導波管６には、図２に示すように、その長手方向に沿ってスリット１１，１１が長辺面の両中央にそれぞれ形成されており、このスリット１１，１１を通して検査対象であるプリプレグ １２がスリット付矩形導波管６中を通過する。
【００１９】
スリット付矩形導波管６中を通過するプリプレグ１２に内在する導電性微小粒子物質によって発生した反射波は、カプラー４を介して、低ノイズ増幅器８を通って検波器９に送られ、検波器９は、反射波をアナログ信号に変えて、信号処理警報１０へ伝送するものである。
【００２０】
信号処理警報器１０は、検波器９から発信された信号を増幅し、 プリプレグ１２が移動する際の振動などによって発生する不規則な信号(外乱信号)を除去させる機能を有していて、プリプレグ１２に内在する微小粒子物質によって発生した反射波に相当した信号だけを選別し、その信号をもとに警報信号として外部へ出力する機能を有する。
【００２１】
低ノイズ増幅器８は、移動するプリプレグ１２の端面にマイクロ波が当り、そこで発生する反射波の影響を除去し、 プリプレグ１２に内在する微小粒子物によって発生する反射波だけを選択的に増幅し、その信号を検波器９に出力するためのものである。
【００２２】
本発明の実施例では、図２に示したようにスリット付矩形導波管６の断面寸法(a×b)は、周波数が１４．５〜２２．０ＧＨｚの範囲でＴＥ20モードのマイクロ波を伝送できるもので、例えば２２．９ｍｍ〜１０．２ｍｍのものを用いる。
【００２３】
一方、カプラー４、チューナー３および無反射終端器７の矩形導波管の断面寸法は、マイクロ波の周波数が１４．５〜２２．０ＧＨｚの範囲で伝送するもので、例えば、 １２．９５４ｍｍ〜６．４７７ｍｍのものを用い、テーパー管５を介して、スリット付矩形導波管６の一方にカプラー４が、また他端にテーパー管５’を介して無反射終端器７がそれぞれ接続されている。
【００２４】
プリプレグを製造する工程におけるプリプレグ１２の移送速度は、ガラス繊維布を製造する工程に比べ、極めて遅く、例えば、 ５〜１０ｍ／ｍｉｎの移送速度で行われているのが一般的である。また、ガラス繊維布に含浸された熱硬化樹脂は,マイクロ波を吸収しやすい性質を持つことから,マイクロ波の出力が大きく減衰する性質を有している。
【００２５】
ここで使われるマイクロ波の発振器１は、バイポーラトランジスタ形のものを使用していることから、その最大出力は１０ｄＢｍから１５ｄＢｍ位が限界である。一方、スリット付矩形導波管６を通過する対象物がガラス繊維布の場合、単位長さ当りのマイクロ波の減衰量は略２． ０ｍＶ／ｍである。これに対し、 プリプレグの場合は略４．９ｍＷ／ｍ程度になることが実測より既に判っている。
【００２６】
また、一般的に用いられるスリット付矩形導波管を通過する対象物の幅は、１．３ｍｍ程度のものが大半であり、この条件のもと従来から使用されているガラス繊維布の検知装置において、マイクロ波発振側のマイクロ波の電界Ｐｉが１０ｍＷにしたときの無反射終端器側の電力Ｐ0は略５ｍＷ以上の値になっていないと、無反射終端器７に近いところに内在する導電性物質を精度良く検知することができないことが既に経験的に判っている。
【００２７】
これらの知見から、 プリプレグを対象にした本発明の実施例の検査装置では、無反射終端器側の電力Ｐ0を５ｍＷ以上にする必要から、マイクロ波発振器１とチューナー３の間に少なくとも２０ｄＢ以上の利得をもつ増幅器２を常設して、無反射終端器側の電力Ｐ0を５ｍＷ以上になるようにした。
【００２８】
また、導電性微小粒子物質がスリット付矩形導波管６を通過する際、マイクロ波が微小粒子物質に衝突して生ずる反射波は、スリット付矩形導波管６を導電性微小粒子物質が帯留する時間が長い程検知感度が良くなる。
【００２９】
従って、本発明では、検知感度を上げるため、導波管をプリプレグの移送方向に対して傾斜させるようにしたものであるが、実施例では、上記の知見に基づき、検知感度を最高のものとするため、スリット付矩形導波管６をプリプレグ１２の移送方向に対して４５°傾斜させるように配置するようにしている。
【００３０】
一方、スリット付矩形導波管６へ伝送されたマイクロ波の電界は、スリット付矩形導波管６の軸心方向に一定の波長で正弦波の状態で分布する。
【００３１】
マイクロ波の伝送理論に基づけば、周波数が９．４ＧＨｚのマイクロ波が２２．９ｍｍ×１０．２ｍｍの矩形導波管を伝送するときの管内波長λｇは、略４４．５ｍｍとなる。また,周波数が２０．０ＧＨｚのマイクロ波が同じ矩形導波管を伝送したときの管内波長λｇは略1５．９ｍｍとなる。
【００３２】
管内波長λｇの中にλｇ／２のところに電界が最大となる箇所(波腹点)が２つ存在することが判っている。
【００３３】
プリプレグ１２に導電性微小粒子物質が内在している箇所が丁度電界の最大、すなわち波腹点の近傍を通過した場合には、高い感度で検知できるが、逆に電界の最小すなわち波節点の近傍を通過した場合は、検知性能が低下することとなる。そこで、本発明の実施例では、２０．０ＧＨｚの発振周波数を用いることにより、管内波長を短くする手法を講じて検知精度の向上をなすようにしている。
【００３４】
２０．０ＧＨｚのマイクロ波を伝送できる矩形導波管の寸法は、１２．９５４ｍｍ×６．４７７ｍｍであるが、この寸法の矩形導波管を用いてプリプレグ１２を通過させるためのスリット(４ｍｍ幅)を加工することは技術的に困難である。
【００３５】
そこで、本発明の実施例では、スリット１１の加工が容易である２２．９ｍｍ×１０．２ｍｍの寸法を持つ矩形導波管を用い、そのために、モード変換を行うためのテーパー管５，５’をスリット付矩形導波管６の両端に接合させて、カプラー４と無反射終端器７を接続するようにしている。なお、２２．９ｍｍ×１０．２ｍｍの寸法を持つスリット付矩形導波管６に対応する無反射終端器７を接続する場合はテーパー管５’を省略することができる。
【００３６】
テーパー管５，５’はモード変換を行うものであるが、テーパー管を用いることにより、製作上、無反射終端器をマイクロ波発振装置と同じＴＥ10モード用のものを用いることができ、検知装置の製作を容易にすることが出来るという効果がある。
【００３７】
前述のように、検波器９から送信された信号は、信号処理警報器１０に入るが、この信号処理警報器１０は、入力信号を増幅する回路とプリプレグ１２が移動する際に生ずる振れ、 プリプレグ１２の両側の端部などが原因して発生する不規則な信号を除去し、プリプレグ１２に内在する導電性微小粒子物質によって生じた反射波に対応した信号だけを選別する回路、そして上記の選別された信号に基づき外部へ警報信号として発信させる回路から構成されている。
【００３８】
このような機能を具備することにより、不必要な信号による誤作動が無くなり、例えば、略０．４μｍの微小な導電性微小粒子物質でも検知できることから信頼性の高い検知が可能となるのである。
【００３９】
以上、本発明の一実施例について詳述したが、本発明は、この実施例のみに限定されるものではなく、他の変更および修正が可能である。例えば、上記実施例において、２系統のスリット付矩形導波管を並列に配し、マイクロ波の進行方向を相互に逆にするように構成すれば、より検出能力を向上することができる。また、矩形導波管を用いたが、円形その他の形状の導波管を用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明実施例の構成を示すブロック図。
【図２】本発明実施例に用いたスリット付矩形導波管の断面図。
【符号の説明】
【００４１】
１            マイクロ波発振器
２            増幅器
３            チューナー
４            カプラー
５，５’      テーパー管
６            スリット付矩形導波管
７            無反射終端器
８            低ノイズ増幅器
９            検波器
１０          信号処理警報器
１１          スリット
【図１】
2006300828.tif 000003
【図２】
2006300828.tif 000004