(57)【要約】【課題】アレイ型プローブを備える超音波検査装置に適用して、ワークの水濡れをほぼ検査面に限定する。【解決手段】超音波検査装置１００は、検査面を下に向けてワーク１０６を保持するワークホルダ１０５と、ワーク１０６を超音波で探触するアレイ型プローブ１０７と、水にアレイ型プローブ１０７を浸す水槽１０９と、ワーク１０６の検査面の下方にアレイ型プローブ１０７を相対するように保持するアーム１１６と、水槽１０９に蓄えた水の表面張力によってワーク１０６の検査面に液面が接触した状態で、ワーク１０６を水平に走査するＸ軸方向走査手段１０４Ａ，１０４Ｂと、アレイ型プローブ１０７を水平に走査するＹ軸方向走査手段１０１とを備える。【選択図】図１
2015148493.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査面を下に向けて被検体を保持する被検体保持機構と、
前記被検体を超音波で探触するアレイ型探触子と、
超音波を伝播させる液体に前記アレイ型探触子を浸す槽と、
前記被検体の検査面の下方に前記アレイ型探触子を相対するように保持する探触子保持機構と、
前記槽に蓄えた液体の表面張力によって前記被検体の検査面に液面が接触した状態で、前記被検体および／または前記アレイ型探触子を水平に走査する水平走査手段と、
を備えることを特徴とする超音波検査装置。
【請求項２】
前記被検体に対する前記槽の相対的な高さを調整する高さ調整機構と、
前記アレイ型探触子のあおり量を調整するあおり量調整機構と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の超音波検査装置。
【請求項３】
前記アレイ型探触子と平行に設けられ、前記槽から遠ざかる方向にシート状の気流を発生させる気流発生装置、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の超音波検査装置。
【請求項４】
前記被検体保持機構は、真空吸着により上側から前記被検体を保持する、
ことを特徴とする請求項１に記載の超音波検査装置。
【請求項５】
前記被検体および／または前記アレイ型探触子を水平に走査するとき、前記被検体の検査面と前記槽の上縁との間隔は、０ｍｍを超え、かつ２ｍｍ以下である、
ことを特徴とする請求項１に記載の超音波検査装置。
【請求項６】
前記槽に液面が波立たない流量で液体を供給するポンプまたは流量制御機構、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の超音波検査装置。
【請求項７】
前記水平走査手段は、前記被検体の検査面と前記アレイ型探触子との間に空気が入らないような速度で、前記被検体および／または前記アレイ型探触子を水平に走査する、
ことを特徴とする請求項１に記載の超音波検査装置。
【請求項８】
検査面を下に向けて被検体を保持するステップと、
前記被検体の検査面の下方に保持されたアレイ型探触子を囲う槽に超音波を伝播させる液体を供給して、表面張力により、この液体の液面を前記槽の上縁を超えさせるステップと、
前記槽に蓄えた液体の表面張力によって前記被検体の検査面に液面が接触した状態で、前記被検体および／または前記アレイ型探触子を水平に走査するステップと、
を実行することを特徴とする超音波検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波検査装置および超音波検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波検査装置とは、検査対象である被検体（以後、「ワーク」と記載している場合がある。）に超音波を照射し、反射または透過してきた超音波を超音波探触子（以後、「プローブ」と記載している場合がある。）で受信して画像化する装置である。例えば、ワークが電子デバイスの場合には微細な欠陥を検出する必要があり、超音波検査装置には、高い分解能が要求される。超音波検査装置は、使用する超音波の周波数が高いと、高い分解能が得られるが、その反面として減衰が大きくなりＳ／Ｎ比が低下する虞がある。水は空気に比べて高周波の超音波の減衰の程度が小さいため、通常は、ワークを水没させて、プローブ先端とワーク表面との間を水で満たした状態で超音波検査を行うことが多い。そして、超音波検査装置は、ワーク内部の観察対象となっている界面に焦点を合わせ、プローブ先端とワーク表面との間の距離（以後、「水距離」と記載している場合がある。）を所定値に保ったまま、プローブを走査して得られた結果を画像化する。これにより、欠陥の位置・形状・深さを知ることができる。
【０００３】
電子デバイスは、水に濡れると腐食や金属汚染などによる不良が発生する原因となる。そのため、従来の電子デバイスの超音波検査では、抜き取り検査が行われてきた。しかし、車載用などの電子デバイスでは、１件でも不具合があると大きな損失が生じる場合がある。万が一にも社外品質不良を発生させないため、全数検査の必要性が高まっている。すなわち、これらの重要な部品を検査するには、水に濡れることを極力避け、かつ高速で検査することが必要である。
【０００４】
超音波プローブは、大別すると、単一の超音波振動素子が配されたシングル型プローブと、多数の超音波振動素子が列状に配されたアレイ型プローブとがある。シングル型プローブは、単一の超音波振動素子を用いて超音波の送受信を行う。アレイ型プローブは、列状に配された超音波振動素子の内の幾つか連接する複数の超音波振動素子群で１つの超音波パルスビームを送受信する。
アレイ型プローブを備える超音波検査装置は、これら複数の超音波振動素子群を構成する各超音波振動素子に送波信号（励振信号）を与える。超音波検査装置は更に、各超音波振動子で受波信号（エコー波の受信信号）を受信する。超音波検査装置は、送波信号（励振信号）と受波信号（エコー波の受信信号）に所定の時間的ずれ（遅延パターン）を与え、いわゆるフェーズドアレイとして機能させる。これにより、超音波検査装置は、超音波ビームを集束させて、焦点を持った超音波エコーを得ることができる。各超音波振動素子の配列方向に直交する方向に曲率をつけることにより、配列方向に直交する方向についても超音波ビームを集束させて、焦点を持った超音波エコーを得ることができる。アレイ型プローブでは超音波パルスビームを送信する複数の超音波振動子群を電子的に走査することにより、高速測定が可能となる。ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）やシリコンウェハのような大きなワークを検査する場合には、スループットを高めるためにアレイ型プローブを用いることがある。
【０００５】
なお、水を嫌う電子デバイスなどをワークとして検査する場合、特許文献１の図１に示されるように、検査面を下に向けたワーク下方にプローブを設置し、プローブの周囲から水を噴き上げるタイプの局所水浸型のプローブが提案されている。特許文献１の第８頁には、「図１に示すように、ウェハへの超音波ビームの音響結合は、トランスデューサに近接した一つ以上の位置から流体を流すことによって維持される水または他の流体１１０の列によって増強される。」（参考訳）と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第７６６１３１５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に示すプローブは、超音波放射面が水の放出口の上に突出した形状であるため、所定の水圧で水柱を形成する必要がある。特にプローブからの超音波放射面と検査面までの水距離が長い場合には、高い水圧を必要とする。そのため、プローブの水放出口の近傍や、ワークの検査面に水柱が当たった場所に、水圧の急激な変化に伴う泡（キャビテーション）が発生しやすい。このような泡は、高周波の超音波の減衰が大きいため、検査の障碍となる。
特許文献１に示した方式は、細い水柱を形成すればよいシングル型プローブには適用可能であるが、アレイ型プローブには、太い水柱を形成して広い面積で水圧分布を安定して均一に保つ必要があり、適用困難である。
【０００８】
一般に超音波検査装置では、ワーク表面ではなくワーク内部の欠陥を検査する目的で使用される。そのため、水距離はプローブの焦点距離よりも短い状態で使用することが一般的で、ワークの材料や深さ方向の構造によって焦点を結ぶ深さも異なる。したがって、特許文献１に示した方式は、ワークによっては所望の深さに焦点を結ぶことが困難である。
【０００９】
また、検査面を上に向けたワーク上方にプローブを設置し、プローブの上方から水を供給する方式の局所水浸型のプローブも提案されている。この方式では、ワークを完全に水没させるよりも濡れる部分を減少させることはできるが、検査対象の側面や底面の一部に水が回り込む虞がある。
【００１０】
そこで、本発明では、アレイ型プローブを備える超音波検査装置およびその超音波検査方法に適用して、ワークの水濡れをほぼ検査面に限定することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記した課題を解決するため、第１の発明の超音波検査装置は、検査面を下に向けて被検体を保持する被検体保持機構と、前記被検体を超音波で探触するアレイ型探触子と、超音波を伝播させる液体に前記アレイ型探触子を浸す槽と、前記被検体の検査面の下方に前記アレイ型探触子を相対するように保持する探触子保持機構と、前記槽に蓄えた液体の表面張力によって前記被検体の検査面に液面が接触した状態で、前記被検体および／または前記アレイ型探触子を水平に走査する水平走査手段と、を備える。
【００１２】
第１の発明の超音波検査方法は、検査面を下に向けて被検体を保持するステップと、前記被検体の検査面の下方に保持されたアレイ型探触子を囲う槽に超音波を伝播させる液体を供給して、表面張力により、この液面を前記槽の上縁を超えさせるステップと、前記槽に蓄えた液体の表面張力によって前記被検体の検査面に液面が接触した状態で、前記被検体および／または前記アレイ型探触子を水平に走査するステップと、を実行する。
その他の手段については、発明を実施するための形態のなかで説明する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、アレイ型プローブを備える超音波検査装置およびその超音波検査方法に適用して、ワークの水濡れをほぼ検査面に限定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の実施形態における超音波検査装置を示す概略の構成図である。
【図２】第１の実施形態におけるアレイ型プローブ近傍の構成と動作とを示す拡大図である。
【図３】第２の実施形態における超音波検査装置を示す概略の構成図である。
【図４】第２の実施形態におけるアレイ型プローブ近傍の構成と動作とを示す拡大図である。
【図５】第３の実施形態における超音波検査装置の一部を示す概略の構成図である。
【図６】第３の実施形態におけるアレイ型プローブ近傍の構成と動作とを示す拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以降、本発明を実施するための形態を、各図を参照して詳細に説明する。
【００１６】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態における超音波検査装置１００を示す概略の構成図である。
図１に示すように、超音波検査装置１００は、検査面を下に向けてワーク１０６（被検体）を保持するワークホルダ１０５（被検体保持機構）と、これを水平（Ｘ軸）方向に可動とするＸ軸方向走査手段１０４Ａ，１０４Ｂ（水平走査手段）とを備える。超音波検査装置１００は更に、アーム１１６と、このアーム１１６を固定するステージ１０３と、ステージ１０３を可動させるＹ軸方向走査手段１０１およびＺ軸方向走査手段１０２を備える。
【００１７】
アーム１１６（探触子保持機構）は、その上側にアレイ型プローブ１０７と、その筐体１０８と、水槽１０９とを保持する。アーム１１６は、ワーク１０６の検査面の下方にアレイ型プローブ１０７を相対するようにアレイ型プローブ１０７の筺体１０８を保持する。アーム１１６は更に、上部にコネクタ１１４を備えている。コネクタ１１４には、外部の信号処理装置の信号ケーブル１１５が接続される。信号ケーブル１１５は、アレイ型プローブ１０７から超音波を発生させたり、ワーク１０６から反射されて戻ってきた超音波を検出するためのものである。
【００１８】
Ｙ軸方向走査手段１０１（水平走査手段）は、ステージ１０３を水平（Ｙ軸）方向に可動させることにより、ワーク１０６の検査面をアレイ型プローブ１０７で水平（Ｙ軸）方向に走査する。なお、水平走査手段は、第１の実施形態に限られず、ワーク１０６および／またはアレイ型プローブ１０７を水平に走査すればよい。これにより、水平走査手段は、ワーク１０６の検査面に対してアレイ型プローブ１０７を相対的に走査可能である。
Ｚ軸方向走査手段１０２は、ステージ１０３を高さ（Ｚ軸）方向に可動させることにより、アーム１１６上の水槽１０９およびアレイ型プローブ１０７を高さ方向に可動させる。Ｚ軸方向走査手段１０２は、ワーク１０６に対するアレイ型プローブ１０７および水槽１０９の相対的な高さを調整する高さ調整機構のひとつである。
【００１９】
アレイ型プローブ１０７（アレイ型探触子）は、長手方向がＹ軸方向になるように設置される。アレイ型プローブ１０７およびその筺体１０８の周囲には、水槽１０９（槽）が設けられる。水槽１０９は、水を蓄えてアレイ型プローブ１０７およびその筺体１０８を水に浸す。水槽１０９に蓄えられた水の表面張力によって、ワーク１０６の検査面には水面が接触する。これにより、検査面とアレイ型プローブ１０７との間が水で満たされるので、アレイ型プローブ１０７は、ワーク１０６を超音波で探触可能である。なお、検査面とアレイ型プローブ１０７との間を満たすのは水に限られず、超音波を伝播可能な液体であればよい。
検査面とアレイ型プローブ１０７との間を水で確実に満たすため、水槽１０９の外縁はアレイ型プローブ１０７の外縁よりも５ｍｍ以上広くするとよい。水槽１０９の側面には、給水口１１０と、給水口１１０に接続される給水チューブ１１１とが設けられている。給水チューブ１１１には、水槽１０９に水を供給するポンプ１３０が接続されている。このポンプ１３０は、水槽１０９に溜まった水１１７の液面が波立たない程度の水量を供給する。ポンプ１３０は、流量制御が可能である。しかし、これに限られず、所定流量を供給するポンプと流量制御を可能とするバルブおよびバイパス配管の組合せである流量制御機構により、水槽１０９の液面が波立たない程度の水量を供給してもよい。
【００２０】
水槽１０９は、調整ネジ１３１Ａ，１３１Ｂ，１３１Ｃにより、水槽１０９の上縁の平行出しと高さ調整を行うことができる。これら調整ネジ１３１Ａ，１３１Ｂ，１３１Ｃは、それぞれ調整ツマミ１１３Ａ，１１３Ｂおよび不図示の調整ツマミに接続されている。調整ツマミ１１３Ａ，１１３Ｂおよび不図示の調整ツマミの送り量を同量とすることで、水槽１０９の上縁の高さ調整を行うことができる。更に調整ツマミ１１３Ａ，１１３Ｂおよび調整ツマミ１１３Ｃ（図２参照）の送り量をそれぞれ微妙に変えることで、水槽１０９に溜めた水１１７の表面が、検査面に対してほぼ平行となるように微調整できる。
【００２１】
この水槽１０９は、アレイ型プローブ１０７の筐体１０８にガタツキがなくスムーズに上下に動く程度の嵌め合いで取りつけられている。そのため、水槽１０９と筐体１０８の間からは、極端に水が漏れることはない。なお、水槽１０９と筐体１０８との間は、必要に応じてＯリングなどでシールしてもよい。調整ネジ１３１Ａ，１３１Ｂ，１３１Ｃと、調整ツマミ１１３Ａ，１１３Ｂおよび調整ツマミ１１３Ｃ（図２参照）とは、ワーク１０６に対する水槽１０９の相対的な高さを調整する高さ調整機構のひとつである。
【００２２】
アレイ型プローブ１０７を使って検査を行う際には、アレイ型プローブ１０７の長手方向がワーク１０６の検査面とほぼ平行となるように、アレイ型プローブ１０７を設置する必要がある。アレイ型プローブ１０７（筐体１０８）の長手方向の傾き（あおり量）は、固定ネジ１１２Ａ，１１２Ｂによって調整可能である。
【００２３】
固定ネジ１１２Ａ，１１２Ｂは、アレイ型プローブ１０７を保持するアーム１１６を、ステージ１０３に固定している。これら固定ネジ１１２Ａ，１１２Ｂは、長穴を通る。
アーム１１６をステージ１０３に固定する位置は、固定ネジ１１２Ａ，１１２Ｂを止める長穴の位置を調整することにより調整可能である。よって、アレイ型プローブ１０７のあおり量を調整し、ワーク１０６の検査面との平行出しが可能である。すなわち、固定ネジ１１２Ａ，１１２Ｂは、アレイ型プローブ１０７のあおり量を調整するあおり量調整機構である。
【００２４】
第１実施形態の超音波検査装置１００は、以下のようにして検査を行う。
図１に示すように、検査者は先ず、ワークホルダ１０５に、検査面を下に向けたワーク１０６を載せる。この際、必要に応じてチャッキングを行う。第１実施形態のチャッキングの方法は、ワーク１０６を下で支えることにより、ワークホルダ１０５にワーク１０６を機械的に止めるものである。そのほかの方法として、ワーク１０６の上面を真空吸着して保持する方法や、ワーク１０６の側面から摩擦係数の高い材料を押し当てて保持する方法などが考えられる。
【００２５】
検査者は次に、Ｘ軸方向走査手段１０４Ａ，１０４ＢおよびＹ軸方向走査手段１０１を用いて、アレイ型プローブ１０７を、ワーク１０６の検査面（検査領域）の下に移動させる。
次に、ポンプ１３０により、給水チューブ１１１と給水口１１０とを通じて水槽１０９に水を供給し、水槽１０９の上縁から水１１７がオーバフローするまで待つ。これにより、水の表面張力により、液面を水槽１０９の上縁を超えさせることができる。ポンプ１３０による給水量は、水面が波立たず、ほぼ静水面と見なせる程度とする。アレイ型プローブ１０７から発生した超音波が、水面が波立って発生した気泡で反射されてしまうことを防止するためである。
【００２６】
図２は、第１の実施形態におけるアレイ型プローブ１０７近傍の構成と動作とを示す拡大図であり、水槽１０９の縁から水１１７がオーバフローしている。
図２に示すように、水１１７は、表面張力で水面が水槽１０９の上縁から高さｈだけ高くなっている。
この状態でＺ軸方向走査手段１０２を用いて水１１７の液面が検査面に触れるまでアレイ型プローブ１０７を持ち上げる。このとき、水槽１０９の上縁の位置が高すぎたり、傾いていてワーク１０６の検査面に当たるようであれば、調整ツマミ１１３Ａ，１１３Ｂ，１１３Ｃを用いて傾きを調整する。これにより、水槽１０９の上縁の高さ調整および平行出しが可能である。
【００２７】
図２に示すように、信号ケーブル１１５は、アーム１１６の内部を通り、アレイ型プローブ１０７と電気的に接続される。信号ケーブル１１５は、アーム１１６の内部を通っており、アレイ型プローブ１０７と筐体１０８の間および筺体１０８とアーム１１６の間をコーキングなどで埋めることにより、水濡れによるショートを防いでいる。
【００２８】
以下、再び図１を参照して、検査方法を説明する。
検査者は、信号ケーブル１１５に接続されたアレイ型プローブ１０７から超音波を発生させ、ワーク１０６の検査面に焦点を合わせる。ワーク１０６の検査面で反射されたエコー信号が戻ってくる時間がアレイ型プローブ１０７の長手方向で均一になるように固定ネジ１１２Ａ，１１２Ｂを調整することで、ワーク１０６の検査面に対するアレイ型プローブ１０７の平行出しを行う。これにより、アレイ型プローブ１０７は、ワーク１０６の検査面と平行な面を超音波で探触可能である。
【００２９】
その後検査者は、Ｚ軸方向走査手段１０２を用いてアレイ型プローブ１０７の焦点をワーク１０６の検査を行いたい所望の深度に合わせる。更に水槽１０９の縁と検査面の間が高さＨになるように調整ツマミ１１３Ａ，１１３Ｂ，１１３Ｃを用いて水槽１０９の高さ調整と平行出しとを行う。
図２に示すように、水槽１０９の上縁に対するワーク１０６の検査面の高さＨは、表面張力で水面が水槽１０９の上縁から盛り上がる高さｈ以下としている。これにより、水面を波立たせることなくほぼ静水面と見なせる状態で、水１１７の液面を検査面に接触させることができ、気泡の発生を抑止できる。ここで高さＨは、０ｍｍを超え、かつ２ｍｍ以下に設定している。ここまでの作業でアレイ型プローブ１０７および水槽１０９の調整は完了する。
なお、水槽１０９の上縁の検査面と相対する面は、表面張力で水面が水槽１０９の上縁から盛り上がる高さｈを大きくするため、水に対する濡れ性の悪い材料または濡れ性が悪くなるように表面加工した材料を用いることが望ましい。
【００３０】
次に、超音波検査装置１００は、アレイ型プローブ１０７を始点に移動させ、走査を開始する。
最初、Ｘ軸方向走査手段１０４Ａ，１０４Ｂは、ワーク１０６をＸ方向に送ることにより、Ｘ方向に走査する。Ｘ軸方向走査手段１０４Ａ，１０４Ｂ（水平走査手段）は、水槽１０９に蓄えた水の表面張力によってワーク１０６の検査面に液面が接触した状態で、ワーク１０６を水平（Ｘ軸）方向に走査する。
Ｘ方向の１ライン分の走査を終了したならば、Ｙ軸方向走査手段１０１がアレイ型プローブ１０７の長手方向の長さ分だけ、このアレイ型プローブ１０７を送る。Ｙ軸方向走査手段１０１は、（水平走査手段）は、水槽１０９に蓄えた水の表面張力によってワーク１０６の検査面に液面が接触した状態で、ワーク１０６を水平（Ｙ軸）方向に送る。
次にＸ軸方向走査手段１０４Ａ，１０４Ｂは、ワーク１０６を、直前のＸ方向の走査とは逆方向に送る。Ｘ軸方向走査手段１０４Ａ，１０４Ｂ（水平走査手段）は、水槽１０９に蓄えた水の表面張力によってワーク１０６の検査面に液面が接触した状態で、ワーク１０６を水平方向に走査する。
超音波検査装置１００は、これらの走査手順を繰り返して、検査領域を走査する。
【００３１】
Ｙ軸方向走査手段１０１によるアレイ型プローブ１０７の走査の速度は、ワーク１０６の検査面と水槽１０９との間に空気が入り込まない程度に遅くしている。これにより、検査面への気泡の侵入を防ぎ、アレイ型プローブ１０７による超音波の照射と受信に支障が出ないようにしている。
【００３２】
（第２の実施形態）
第２の実施形態は、アレイ型プローブ１０７の走査方向の前後にシート状の気流発生装置を設け、水が接して濡れた検査面に気流を吹きつけて、乾燥させながら走査を行うものである。これにより、ワーク１０６が水に濡れることによる弊害を更に防止できる。
【００３３】
図３は、第２の実施形態における超音波検査装置１００Ａを示す概略の構成図である。図１に示す第１の実施形態の超音波検査装置１００と同一の要素には同一の符号を付与している。
図３に示すように、第２の実施形態の超音波検査装置１００Ａは、第１の実施形態の超音波検査装置１００と同様な構成に加えて、エアナイフ発生装置１１８Ａ，１１８Ｂ（気流発生装置）を設けている。
エアナイフ発生装置１１８Ａ，１１８Ｂ（気流発生装置）は、アレイ型プローブ１０７の短手方向の前後にアレイ型プローブ１０７と平行に設けられている。エアナイフ発生装置１１８Ａ，１１８Ｂは、水槽１０９から遠ざかる方向にシート状の気流を発生させる。このシート状の気流は、エアナイフと呼ばれる場合がある。
エアナイフ発生装置１１８Ａ，１１８Ｂには、乾燥空気や乾燥窒素など、０．１［ＭＰａ］以上の高圧ガスがガス配管により供給される。エアナイフ発生装置１１８Ａ，１１８Ｂは、スリット上の隙間から高圧ガスをシート状に噴き出す。
【００３４】
超音波検査装置１００Ａは、アレイ型プローブ１０７の通過後に、ワーク１０６の検査面に残った水をエアナイフによって吹き飛ばす。これにより、ワーク１０６が水に濡れることによる弊害を、より一層に防止可能である。エアナイフ発生装置１１８Ａ，１１８Ｂは、加熱部を備えて、シート状の気流を温風として噴き出してもよい。温風のエアナイフにより、乾燥の効果を増すことができる。
【００３５】
図４は、第２の実施形態におけるアレイ型プローブ１０７近傍の構成と動作とを示す拡大図である。図２に示す第１の実施形態と同一の要素には同一の符号を付与している。
図４に示した例は、ワーク１０６を図の左から右へ走査する場合であり、ワーク１０６の検査面上に残る水滴を、エアナイフ気流１２１Ｂによって吹き飛ばしている状態を示している。
【００３６】
エアナイフ発生装置１１８Ａは、高圧ガス供給口１２０Ａを備えている。高圧ガス供給口１２０Ａには、高圧ガス配管１１９Ａが接続される。高圧ガスが、高圧ガス配管１１９Ａを通じて高圧ガス供給口１２０Ａからエアナイフ発生装置１１８Ａに供給され、エアナイフ気流１２１Ａとして左斜め上方にシート状に噴き出す。
【００３７】
エアナイフ発生装置１１８Ｂも同様に、高圧ガス供給口１２０Ｂを備えている。高圧ガス供給口１２０Ｂには、高圧ガス配管１１９Ｂが接続される。高圧ガスが、高圧ガス配管１１９Ｂを通じて高圧ガス供給口１２０Ｂからエアナイフ発生装置１１８Ｂに供給され、エアナイフ気流１２１Ｂとして右斜め上方にシート状に噴き出す。
【００３８】
エアナイフ発生装置１１８Ａ，１１８Ｂのスリット上の隙間は、検査面に対して、水槽１０９から遠ざかる斜め方向に形成される。これにより、シート状の気流（エアナイフ）は、検査面に対して吹き付けてワーク１０６の検査面に残った水を吹き飛ばすと共に、水槽１０９から遠ざかる向きに斜め方向に吹き付ける。これにより、水槽１０９の水面は、波立つことなく安定を保つことができる。
【００３９】
シート状の気流（エアナイフ）は、垂直や水槽１０９に近づける向きに斜めに吹き付けるようにすると、水槽１０９の水に当たって、その水面を波立たせて不安定化させてしまい、気泡を発生させる虞があるためである。
なお、超音波検査装置１００Ａは、ワーク１０６の走査方向に応じて、エアナイフ発生装置１１８Ａ，１１８Ｂを動作させてもよい。超音波検査装置１００Ａは、ワーク１０６を図の右から左へ走査する場合に、エアナイフ発生装置１１８Ａを動作させてエアナイフ気流１２１Ａを噴き出させる。超音波検査装置１００Ａは、ワーク１０６を図の左から右へ走査する場合に、エアナイフ発生装置１１８Ｂを動作させてエアナイフ気流１２１Ｂを噴き出させる。これにより、高圧ガスの消費量を削減できるとともに、水槽１０９の水面は、更に波立つことなく安定を保つことができる。
【００４０】
（第３の実施形態）
第３の実施形態の超音波検査装置１００Ｂは、第１の実施形態とは異なり、ワーク１０６を固定させて、アレイ型プローブ１０７をＸＹＺ軸で可動させる。第３の実施形態の超音波検査装置の利点は、ワーク１０６を固定させているため、超音波検査装置の設置スペースを小さくできることである。
【００４１】
図５は、第３の実施形態における超音波検査装置１００Ｂの一部を示す概略の構成図である。図１に示す第１の実施形態の超音波検査装置１００と同一の要素には同一の符号を付与している。
【００４２】
第３の実施形態の超音波検査装置１００Ｂにおいて、アレイ型プローブ１０７と、筐体１０８とは、水槽１０９に囲われている。これらは、パン２４０の上に設置される。パン２４０は、水槽１０９からオーバフローする水を受けるものである。パン２４０には、水を排水する排水チューブ２４１が接続される。
【００４３】
パン２４０は、パン固定台２４２の上に設置される。パン固定台２４２は、２軸ゴニオステージ２０５の上に設置される。２軸ゴニオステージ２０５は、アレイ型プローブ１０７のＸＹ方向の傾きを調整するためのものである。
【００４４】
２軸ゴニオステージ２０５は、Ｚ軸方向走査手段２０２によりＺ軸方向に可動される。２軸ゴニオステージ２０５は、Ｘ軸方向走査手段２０４によりＸ軸方向に可動される。２軸ゴニオステージ２０５は更に、Ｙ軸方向走査手段２０１によりＹ軸方向に可動される。このように、第３の実施形態の超音波検査装置１００Ｂは、アレイ型プローブ１０７をＸＹＺ軸の方向に走査できるので、ワーク１０６（不図示）を固定させて、超音波検査装置１００Ｂの平面投影面積を小さくできる。ワーク１０６を固定させて超音波で探触しているので、超音波検査装置１００Ｂは、ワーク１０６の振動を減らして、より精密な超音波像を取得可能である。
【００４５】
図６は、第３の実施形態におけるアレイ型プローブ１０７近傍の構成と動作とを示す拡大図である。
給水チューブ１１１から供給された水は、水槽１０９からオーバフローして、パン２４０で受けられて排水２４５となる。排水２４５は、排水チューブ２４１を介して排出される。このような構造とすることで、Ｘ軸方向走査手段２０４・Ｙ軸方向走査手段２０１・Ｚ軸方向走査手段２０２は、水に濡れることがなくなる。
なお、排水チューブ２４１で排出した水は、ポンプ１３０に環流させて循環してもよい。これにより、水の使用量を削減可能である。
【００４６】
水槽１０９の高さおよび平行出しは、調整ツマミ１１３Ａ，１１３Ｂおよびアレイ型プローブの向こう側に設置されている調整つまみ１１３Ｃによって行う。調整ツマミ１１３Ａと調整ネジ１３１Ａとは、シール軸受け１３２Ａを介して接続される。調整ツマミ１１３Ｂと調整ネジ１３１Ｂとは、シール軸受け１３２Ｂを介して接続される。調整ツマミ１１３Ｃと調整ネジ１３１Ｃとは、シール軸受１３２Ｃを介して接続される。シール軸受け１３２Ａ，１３２Ｂ，１３２Ｃは、パン２４０からの漏水を防止する目的で設けられている。調整ツマミ１１３Ａ，１１３Ｂ，１３２Ｃを回すことにより、水槽１０９はアレイ型プローブ１０７の外縁に沿って上下する。
【００４７】
給水チューブ１１１から供給された水は、給水口１１０を介して水槽１０９に供給される。水槽１０９の上縁から溢れた水は、パン２４０に排水２４５として溜まる。この排水２４５は、排水口２４４と排水チューブ２４１とを介して、外部に排出される。
第３の実施形態の超音波検査装置１００Ｂは、真空吸着機構２５０を備えている。真空吸着機構２５０は、Ｏリング２５１を備え、ワーク１０６の検査面の反対面からの真空吸着によりワーク１０６を止める。真空吸着方式は、ワーク１０６を機械的に止める方式に比べて、水槽１０９およびアレイ型プローブ１０７を更に検査面に近づけることができる。
【００４８】
（変形例）
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば上記した実施形態は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。
【００４９】
各実施形態に於いて、制御線や情報線は、説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には、殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１００，１００Ａ，１００Ｂ  超音波検査装置
１０１，２０１  Ｙ軸方向走査手段  （水平走査手段）
１０２，２０２  Ｚ軸方向走査手段  （高さ調整機構）
１０３  ステージ  （探触子保持機構）
１０４Ａ、１０４Ｂ、２０４  Ｘ軸方向走査手段  （水平走査手段）
１０５  ワークホルダ  （被検体保持機構）
１０６  ワーク  （被検体）
１０７  アレイ型プローブ  （アレイ型探触子）
１０８  筐体
１０９  水槽  （槽）
１１１  給水チューブ
１１２Ａ，１１２Ｂ  固定ネジ  （あおり量調整機構）
１１３Ａ，１１３Ｂ，１１３Ｃ  調整ツマミ  （水槽のあおり・高さ調整機構）
１１４  コネクタ
１１５  信号ケーブル
１１６  アーム  （探触子保持機構）
１１７  水
１１８Ａ，１１８Ｂ  エアナイフ発生装置  （気流発生装置）
１１９Ａ，１１９Ｂ  高圧ガス配管
１２０Ａ，１２０Ｂ  高圧ガス供給口
１２１Ａ，１２１Ｂ  エアナイフ気流
１３０  ポンプ
１３１Ａ，１３１Ｂ，１３１Ｃ  調整ネジ  （水槽のあおり・高さ調整機構）
１３２Ａ，１３２Ｂ，１３２Ｃ  シール軸受け
２０５  ２軸ゴニオステージ  （探触子保持機構）
２４０  パン
２４１  排水チューブ
２４２  パン固定台
２５０  真空吸着機構
【図１】
2015148493.tif 000003
【図２】
2015148493.tif 000004
【図３】
2015148493.tif 000005
【図４】
2015148493.tif 000006
【図５】
2015148493.tif 000007
【図６】
2015148493.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成26年5月19日(2014.5.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面状の検査面を下に向けて水平に被検体を保持する被検体保持機構と、
前記被検体を超音波で探触する列状のアレイ型探触子と、
超音波を伝播させる液体に前記アレイ型探触子を浸す槽と、
前記被検体の検査面の下方に前記アレイ型探触子を相対するように保持する探触子保持機構と、
前記槽に蓄えた液体の表面張力によって前記被検体の検査面に液面が平行に接触した状態で、前記被検体および／または前記アレイ型探触子を水平に走査する水平走査手段と、
を備えることを特徴とする超音波検査装置。
【請求項２】
前記被検体に対する前記槽の相対的な高さを調整する高さ調整機構と、
前記アレイ型探触子のあおり量を調整するあおり量調整機構と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の超音波検査装置。
【請求項３】
前記アレイ型探触子と平行に設けられ、前記槽から遠ざかる方向にシート状の気流を発生させる気流発生装置、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の超音波検査装置。
【請求項４】
前記被検体保持機構は、真空吸着により上側から前記被検体を保持する、
ことを特徴とする請求項１に記載の超音波検査装置。
【請求項５】
前記被検体および／または前記アレイ型探触子を水平に走査するとき、前記被検体の検査面と前記槽の上縁との間隔は、０ｍｍを超え、かつ２ｍｍ以下である、
ことを特徴とする請求項１に記載の超音波検査装置。
【請求項６】
前記槽に液面が波立たない流量で液体を供給するポンプまたは流量制御機構、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の超音波検査装置。
【請求項７】
前記水平走査手段は、前記被検体の検査面と前記アレイ型探触子との間に空気が入らないような速度で、前記被検体および／または前記アレイ型探触子を水平に走査する、
ことを特徴とする請求項１に記載の超音波検査装置。
【請求項８】
平面状の検査面を下に向けて水平に被検体を保持するステップと、
前記被検体の検査面の下方に保持されたアレイ型探触子を囲う槽に超音波を伝播させる液体を供給して、表面張力により、この液体の液面を前記槽の上縁を超えさせるステップと、
前記槽に蓄えた液体の表面張力によって前記被検体の検査面に液面が平行に接触した状態で、前記被検体および／または前記アレイ型探触子を水平に走査するステップと、
を実行することを特徴とする超音波検査方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
前記した課題を解決するため、第１の発明の超音波検査装置は、平面状の検査面を下に向けて水平に被検体を保持する被検体保持機構と、前記被検体を超音波で探触する列状のアレイ型探触子と、超音波を伝播させる液体に前記アレイ型探触子を浸す槽と、前記被検体の検査面の下方に前記アレイ型探触子を相対するように保持する探触子保持機構と、前記槽に蓄えた液体の表面張力によって前記被検体の検査面に平行に液面が接触した状態で、前記被検体および／または前記アレイ型探触子を水平に走査する水平走査手段と、を備える。
【手続補正書】
【提出日】平成26年9月8日(2014.9.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面状の検査面を下に向けて水平に被検体を保持する被検体保持機構と、
前記被検体を超音波で探触する列状のアレイ型探触子と、
超音波を伝播させる液体に前記アレイ型探触子を浸す槽と、
前記被検体の検査面の下方に前記アレイ型探触子を相対するように前記槽と共に保持する探触子保持機構と、
前記槽に蓄えた液体の表面張力によって前記被検体の検査面に液面が平行に接触した状態で、前記被検体および／または前記アレイ型探触子を水平に走査する水平走査手段と、
前記被検体に対する前記槽の相対的な高さおよび前記探触子保持機構の相対的な高さをそれぞれ調整する高さ調整機構と、
前記アレイ型探触子のあおり量を調整するあおり量調整機構と、
を備えることを特徴とする超音波検査装置。
【請求項２】
前記アレイ型探触子と平行に設けられ、前記槽から遠ざかる方向にシート状の気流を発生させる気流発生装置、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の超音波検査装置。
【請求項３】
前記被検体保持機構は、真空吸着により上側から前記被検体を保持する、
ことを特徴とする請求項１に記載の超音波検査装置。
【請求項４】
前記被検体および／または前記アレイ型探触子を水平に走査するとき、前記被検体の検査面と前記槽の上縁との間隔は、０ｍｍを超え、かつ２ｍｍ以下である、
ことを特徴とする請求項１に記載の超音波検査装置。
【請求項５】
前記槽に液面が波立たない流量で液体を供給するポンプまたは流量制御機構、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の超音波検査装置。
【請求項６】
前記水平走査手段は、前記被検体の検査面と前記アレイ型探触子との間に空気が入らないような速度で、前記被検体および／または前記アレイ型探触子を水平に走査する、
ことを特徴とする請求項１に記載の超音波検査装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、超音波検査装置に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
そこで、本発明では、アレイ型プローブを備える超音波検査装置に適用して、ワークの水濡れをほぼ検査面に限定することを課題とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
前記した課題を解決するため、第１の発明の超音波検査装置は、平面状の検査面を下に向けて水平に被検体を保持する被検体保持機構と、前記被検体を超音波で探触する列状のアレイ型探触子と、超音波を伝播させる液体に前記アレイ型探触子を浸す槽と、前記被検体の検査面の下方に前記アレイ型探触子を相対するように前記槽と共に保持する探触子保持機構と、前記槽に蓄えた液体の表面張力によって前記被検体の検査面に液面が平行に接触した状態で、前記被検体および／または前記アレイ型探触子を水平に走査する水平走査手段と、前記被検体に対する前記槽の相対的な高さおよび前記探触子保持機構の相対的な高さをそれぞれ調整する高さ調整機構と、前記アレイ型探触子のあおり量を調整するあおり量調整機構と、を備える。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
その他の手段については、発明を実施するための形態のなかで説明する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明によれば、アレイ型プローブを備える超音波検査装置に適用して、ワークの水濡れをほぼ検査面に限定することが可能となる。