(57)【要約】【課題】半田またはロウ付等により導電性を有する部材同士を接合させた接合部を有する部品において、その接合部の接合状態の良否を非破壊で精度良く判定する良否判定方法を提供する。【解決手段】ブザーに備える部品のように磁気回路と半田による接合部を有する被判定対象の製品に、方形パルス電圧を印加して（ステップＳ１）、過渡応答中の電流値を複数ポイントで取得してベクトルデータとし（ステップＳ２）、上記した接合部の接合状態が正常の良品に対するベクトルデータで形成した基準空間において導出されるマハラノビス距離計算式に代入する（ステップＳ３）。このようにして得られるマハラノビス距離を、接合状態の良否を区別するための所定の閾値と比較することによって、上記した接合部における接合状態の良否判定が可能となる（ステップＳ４）。【選択図】　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気回路と、導電性を有する部材同士を接合させた接合部とを有する部品における前記接合部の接合状態の良否を判定する良否判定方法であって、
被判定対象の前記部品に所定の方形パルス電圧を印加する電圧印加ステップと、
前記所定の方形パルス電圧の印加にともなって、前記磁気回路に流れる電流の過渡応答において複数ポイントの電流値を取得すると共に、当該複数ポイントの電流値をベクトルデータとするデータ収集ステップと、
前記接合状態が正常の複数の部品それぞれのベクトルデータによって形成される基準空間において導出されるマハラノビス距離計算式に、前記被判定対象の部品の前記ベクトルデータを代入して、マハラノビス距離を算出するマハラノビス距離算出ステップと、
前記被判定対象の部品に対する前記マハラノビス距離と、所定の閾値とを比較することによって、当該被判定対象の部品における前記接合部の前記接合状態の良否を判定する良否判定ステップと
を備えることを特徴とする良否判定方法。
【請求項２】
導電性を有する部材同士を接合させた接合部を有する部品における前記接合部の接合状態の良否を判定する良否判定方法であって、
被判定対象の前記部品に磁気回路を電気的に接続して被測定回路を形成する被測定回路形成ステップと、
前記被測定回路に所定の方形パルス電圧を印加する電圧印加ステップと、
前記所定の方形パルス電圧の印加にともなって、前記磁気回路に流れる電流の過渡応答において複数ポイントの電流値を取得すると共に、当該複数ポイントの電流値をベクトルデータとするデータ収集ステップと、
前記接合状態が正常の複数の部品それぞれに前記磁気回路を電気的に接続して形成される複数の被測定回路各々のベクトルデータによって形成される基準空間において導出されるマハラノビス距離計算式に、前記被測定回路の前記ベクトルデータを代入して、マハラノビス距離を算出するマハラノビス距離算出ステップと、
前記被測定回路に対する前記マハラノビス距離と、所定の閾値とを比較することによって、前記被判定対象の部品における前記接合部の前記接合状態の良否を判定する良否判定ステップと
を備えることを特徴とする良否判定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半田、ロウ付又はスポット溶接等により導電性を有する部材同士を接合させた接合部を有する部品において、その接合部の接合状態の良否を判定する良否判定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
このような分野において、従来は、電気的な接合状態の良否を判定するために、ＬＣＲメータを用いて導通を確認することによって、上記した接合部の接合状態の良否を判定する方法が用いられていた。また、部材同士をロウ付して形成される部品の場合には、このロウ付けによる接合部の破壊強度を計測する破壊試験によって、接合状態の良否を判定する方法が用いられていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した電気的な接合状態の良否は、導通を確認するだけでは判定することができない場合がる。すなわち、接合部において半田の内部に空洞が生じており（以下、「トンネル半田」と呼ぶ）、その部品の出荷時には偶然に導通がとれていても、部品の出荷後に導通がとれなくなるという事態が多く生じていた。また、ロウ付けによる接合部の破壊試験は、部品を製造する工程の管理には適しているが、当然のことながら、破壊を伴うために、製品としてその部品を出荷するための試験としては用いることができない。
【０００４】
本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、半田またはロウ付による接合部を有する部品において、その接合部の接合状態の良否を非破壊で精度良く判定する良否判定方法を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の発明者等は、半田、ロウ付又はスポット溶接等により導電性を有する部材同士を接合させた接合部を有する部品において、この部品が磁気回路を備える場合に、この部品に方形パルス電圧を印加することによって得られる過渡応答中の電流値を複数ポイントで収集して、これらの電流値をベクトルデータとし、このベクトルデータを、接合部の接合状態が正常の良品に対するベクトルデータで形成した基準空間において導出されるマハラノビス距離計算式に代入して得られるマハラノビス距離値が、接合部の接合状態の良否によって大きくことなるという知見を得た。
【０００６】
また、上記した部品が磁気回路を有さないときには、この部品に磁気回路を接続して形成される被測定回路へ、上記した方形パルス電圧を印加することによって、同様の特性を得ることができるという知見を得た。
【０００７】
このような知見から上記課題を解決するため、本発明の良否判定方法は、磁気回路と、導電性を有する部材同士を接合させた接合部とを有する部品における上記接合部の接合状態の良否を判定する良否判定方法であって、被判定対象の上記部品に所定の方形パルス電圧を印加する電圧印加ステップと、上記所定の方形パルス電圧の印加にともなって、上記磁気回路に流れる電流の過渡応答において複数ポイントの電流値を取得すると共に、当該複数ポイントの電流値をベクトルデータとするデータ収集ステップと、上記接合状態が正常の複数の部品それぞれのベクトルデータによって形成される基準空間において導出されるマハラノビス距離計算式に、上記被判定対象の部品の上記ベクトルデータを代入して、マハラノビス距離を算出するマハラノビス距離算出ステップと、上記被判定対象の部品に対する上記マハラノビス距離と、所定の閾値とを比較することによって、当該被判定対象の部品における上記接合部の上記接合状態の良否を判定する良否判定ステップとを備えることを特徴としている。
【０００８】
この発明によれば、上述したように、磁気回路と、導電性を有する部材同士を接合させた接合部を有する被判定対象の部品に、方形パルス電圧を印加した場合の、過渡応答中の電流値を複数ポイントで取得してベクトルデータとし、接合部の接合状態が正常の部品、すなわち良品に対するベクトルデータによって形成される基準空間において導出されるマハラノビス距離計算式に代入する。このようにして得られるマハラノビス距離を、接合部の接合状態の良否を区別するための所定の閾値と比較することによって、上記した接合部の接合状態の良否判定が可能となる。
【０００９】
また、上記課題を解決するため、本発明の良否判定方法は、導電性を有する部材同士を接合させた接合部を有する部品における上記接合部の接合状態の良否を判定する良否判定方法であって、被判定対象の上記部品に磁気回路を電気的に接続して被測定回路を形成する被測定回路形成ステップと、上記被測定回路に所定の方形パルス電圧を印加する電圧印加ステップと、上記所定の方形パルス電圧の印加にともなって、上記磁気回路に流れる電流の過渡応答において複数ポイントの電流値を取得すると共に、当該複数ポイントの電流値をベクトルデータとするデータ収集ステップと、上記接合状態が正常の複数の部品それぞれに上記磁気回路を電気的に接続して形成される複数の被測定回路各々のベクトルデータによって形成される基準空間において導出されるマハラノビス距離計算式に、上記被測定回路の上記ベクトルデータを代入して、マハラノビス距離を算出するマハラノビス距離算出ステップと、上記被測定回路に対する上記マハラノビス距離と、所定の閾値とを比較することによって、上記被判定対象の部品における上記接合部の上記接合状態の良否を判定する良否判定ステップとを備えることを特徴としている。
【００１０】
この発明によれば、導電性を有する部材同士を接合させた接合部を有する被判定対象の部品であって磁気回路を有さない部品に、磁気回路を接続して被測定回路を形成する。そして、この被測定回路に方形パルス電圧を印加した場合の、過渡応答中の電流値を複数ポイントで取得してベクトルデータとし、接合部の接合状態が正常の部品、すなわち良品と磁気回路を接続して得られる被測定回路に対するベクトルデータによって形成される基準空間において導出されるマハラノビス距離計算式に代入する。このようにして得られるマハラノビス距離を、接合部の接合状態の良否を区別するための所定の閾値と比較することによって、上記した接合部の接合状態の良否判定が可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態にかかる良否判定方法について説明する。なお、以下の実施形態に関する説明においては、説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を附し、重複する説明は省略する。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。
【００１２】
（第１実施形態）本発明の第１の実施形態にかかる良否判定方法について、添付の図面を参照して説明する。まず、本実施形態にかかる良否判定方法を適用可能な部品を内蔵する製品の一例であるブザー１について説明する。図１は、ブザー１の断面図である。図１に示すように、ブザー１は、熱可塑性樹脂からなる上側ケース１１と下側ケース２１を有しており、超音波溶接技術を用いることにより、上側ケース１１と下側ケース２１が接合されている。上側ケース１１は円筒形状を呈しており、その一端に上面部を有する。この上面部には放音口１２が形成され、この放音口１２に連続して放音筒１３が設けられている。そして、上側ケース１１と下側ケース２１で形成される内部空間には、ベース３１、鉄心３２、ボビン３３、コイル３４、マグネット３９、振動部４５が収容されている。
【００１３】
下側ケース２１の上記した内部空間側には、ベース３１が固着されており、略円柱形状の鉄心３２が、このベース３１と下側ケース２１とによりかしめられている。そして、ボビン３３はその底部がベース３１の上面に固着され、さらにその延出部が鉄心３２の外周沿うようにして載置されている。そして、ボビン３３の外周には、導線が巻きつけられてコイル３４が形成されている。また、マグネット３９は、環状のプラスチックマグネットからなり、その底面をベース３１に、外周面を上側ケース１１の内周面に当接させるとともに、コイル３４の外周から所定の間隔をもって配置されている。このマグネット３９の上面には、振動部４５が固定されており、この振動部４５は、薄膜円板形状の振動板４６を備え、その上面中央に円板形状の磁片４７が固着されている。さらに、略円柱形状のピン４０及び４１が下側ケース２１とベース３１のそれぞれに設けられたホールに挿通されると共に、下側ケース２１とベース３１によってかしめられている。そして、ピン４０及び４１が、コイル３４の両端の導線とそれぞれ半田付けされることによって、ピン４０及び４１がブザー１の外部との電気的な接点となる。
【００１４】
本実施形態の良否判定方法は、上記したピン４０及び４１とコイル３４の両端の導線との半田による接合部８の良否を判定する。そのための計測系について、以下に説明する。図２は、この計測系の構成を示す。図２に示すように、この計測系においては、接合部８の接合状態の良否を判定するため、以下の部品２を用意する。すなわち、下側ケース２１とベース３１とによって、鉄心３２と、ピン４０及び４１がかしめられ、鉄心３２に沿うようにボビン３３が配置され、さらに導線がボビン３３の外周に巻きつけられてコイル３４が形成され、この導線の両端がピン４０及び４１とそれぞれ半田による接合部８によって接合された状態の部品２を用意する。そして、ピン４０及び４１にファンクション・ジェネレータ１００を接続し、ファンクション・ジェネレータ１００から方形パルス電圧を部品２に印加する。そして、ピン４０及び４１とファンクション・ジェネレータ１００を接続した接続線の一方にカレント・プローブ１１０を接続して、電流を計測し、この電流値をデジタル・オシロスコープ１２０のチャンネル２への入力とする。また、ピン４０及び４１とファンクション・ジェネレータ１００を接続した接続線の他方とデジタル・オシロスコープ１２０のチャンネル１を接続して、上記の方形パルス電圧を計測する。
【００１５】
このような計測系を用いて部品２における接合部８の接合状態の良否を判定する良否判定方法について、図３に示すフローチャートを参照して説明する。本実施形態の良否判定方法では、被判定対象の部品２が備えるピン４０及び４１にファンクション・ジェネレータ１００から方形パルス電圧を加える（ステップＳ１）。次に、カレント・プローブ１１０によって計測される電流値を、デジタル・オシロスコープ１２０に入力する。そして、過渡応答中の電流値のうち、所定の複数ポイントの電流値を用いたベクトルデータを生成する（ステップＳ２）。次いで、接合部８の接合状態が正常であることが既知の良品である部品２に対して取得された上記の複数ポイントの電流値によるベクトルデータで形成した基準空間において導出されるマハラノビス距離計算式に、ステップＳ２で生成したベクトルデータを代入し、マハラノビス距離を算出する（ステップＳ３）。
【００１６】
ここで、マハラノビス距離計算式の導出について説明する。この導出においては、まず、基準空間を作成するため、良品であることが既知のｎ個の部品（この実施形態の場合は、良品であることが既知のｎ個の部品２）について、計測項目Ｘ１，Ｘ２・・・Ｘｋ（部品２の場合は、上記した複数ポイントの電流値）を取得し、それぞれの計測項目の平均値ｍ１，ｍ２・・・・ｍｋ及び標準偏差σ１，σ２・・・σｋを求めておく。そして、ｎ個の部品それぞれの計測項目を式（１）によって基準化する。
【００１７】
【数１】
2004077190.tif 000003
なお、式（１）において、添字のｉは上記の計測項目へのインデックスであり、ｊは基準空間の作成に用いたｎ個の部品それぞれへのインデックスである。
【００１８】
また、上記のように基準化されたｎ個の部品それぞれの計数項目を用いて、相関行列の逆行列ａｉｊを求める。そして、相関行列の逆行列ａｉｊ、平均値ｍ１，ｍ２・・・・ｍｋ及び標準偏差σ１，σ２・・・σｋを用いると、マハラノビス距離Ｄ２を計算するためのマハラノビス距離計算式が、以下の式（２）として導出できる。
【００１９】
【数２】
2004077190.tif 000004
この式（２）のＸｉ、Ｘｊに、被判定対象の部品について計測した上記の計測項目の値を代入すると、マハラノビス距離Ｄ２が算出できる。
【００２０】
なお、本実施形態のように、デジタル・オシロスコープ１２０を用いて観察される複数ポイントの電流値をマハラノビス距離計算式に代入するには、マハラノビス距離を計算するための計算ソフトウェアに、上記の複数ポイントの電流値を人手で入力してもよい。また、所定のインターフェイス（例えばＧＰＩＢ）を介してデジタル・オシロスコープ１２０からコンピュータに上記の過渡応答中の電流値を取得し、コンピュータで複数ポイントの電流値を自動的に選択して、マハラノビス距離を計算するようプログラムしておいても良い。
【００２１】
図３に戻り、次に、良品と不良品の判定に用いるマハラノビス距離の閾値と、上述のように求めたマハラノビス距離とを比較し、マハラノビス距離が上記の閾値より小さければ、接合状態が良い、すなわち良品と判定し、大きければ不良品と判定する（ステップＳ４）。以上のようにして、本実施形態における良否判定方法を適用すると、部品２における接合部８の接合状態の良否判定が可能となる。
【００２２】
次に、この良否判定方法を部品２における接合部８の良否判定に適用した実験結果を示す。この実験では、図４に示す方形パルス電圧を部品２に印加した。図４は、デジタル・オシロスコープ１２０で観測したファンクション・ジェネレータ１００によって印加される方形パルス電圧と、カレント・プローブ１１０によって計測される上記の電流値に基づく電流波形である。図４に示すように、この実験では、ファンクション・ジェネレータ１００から、電圧３．６［Ｖ］、パルス幅４００［μｓｅｃ］の方形パルス電圧２１０を部品２に印加した。そして、この印加に伴って、カレント・プローブ１１０から得られる電流波形２２０は、上記の方形パルス電圧の印加に伴って、過渡応答を示す。そして、この過渡応答における複数ポイントの電流値として、２４ポイントの電流値を用い、これらを用いてマハラノビス距離計算式に代入するベクトルデータとした。
【００２３】
図５に、複数の部品２に対して求めたマハラノビス距離の頻度分布を示す。これらの部品２は、その接合部の接合状態の良否が既知であり、マハラノビス距離計算式の導出において、基準空間の生成に含めていないものを用いている。図５において、白抜きの棒グラフは上記した接合部８の接合状態が正常の良品である部品２に対するマハラノビス距離の頻度を示し、黒塗りの棒グラフは不良品の部品２に対するマハラノビス距離の頻度を示す。図５に示すように、接合状態の良否によってマハラノビス距離は大きく異なる。したがって、この頻度分布に示す接合状態の正常な良品と接合状態の悪い不良品のマハラノビス距離の中間に、上記した良否判定の閾値を設定すると、この良否判定方法によって明らかに部品２の上記した接合部における接合状態の良否の判定が可能であることがわかる。
【００２４】
（第２実施形態）次に、本発明の第２の実施形態について、添付の図面を参照して説明する。図６は、この実施形態にかかる良否判定方法を適用する部品３とともに、計測系の構成を示した図である。図６において、部品３は、インパクトドットプリンタのヘッドに用いられるクラッパ４とニードル５によって構成される部品である。このクラッパ４とニードル５は、銀ロウを用いたロウ付による接合部９によって接合されている。本実施形態の良否判定方法では、このロウ付による接合部９の接合状態の良否を判定する。
【００２５】
ここで、図６に示すように、部品３は、磁気回路を有さないので、第１実施形態で示した磁気回路を有するブザー１と部品３を接続して、被測定回路６を形成している。そして、このように形成した被測定回路６に、ファンクション・ジェネレータ１００を接続し、ファンクション・ジェネレータ１００から方形パルス電圧を印加する。そして、被測定回路６とファンクション・ジェネレータ１００を接続した接続線の一方にカレント・プローブ１１０を接続して、電流を計測し、この電流値をデジタル・オシロスコープ１２０のチャンネル２への入力とする。また、ファンクション・ジェネレータ１００を接続した接続線の他方とデジタル・オシロスコープ１２０のチャンネル１を接続して、上記の方形パルス電圧を計測する。
【００２６】
ここで、上記の方形パルス電圧としては、パルス幅２００［μｓｅｃ］、電圧５［Ｖ］の方形パルス電圧を用いている。この方形パルス電圧を２．５［ｋＨｚ］の周波数で印加し、最初の方形パルス電圧の印加後２０、３０、４０［μｓｅｃ］における電流値と、１０個目の方形パルス電圧の印加後２０、５０、６０、０、１１０、１２０、１８０、２６０［μｓｅｃ］における電流値との、１０ポイントの電流値を用いてベクトルデータとした。なお、このようなベクトルデータを用いて行う良否判定方法は、第１実施形態において図３を用いて説明した良否判定方法と同様であるので、説明を省略する。
【００２７】
以上のような良否判定方法を、溶接エネルギーを過剰にかけて、接合部９の接合状態を不良とした部品３を１０個と、接合状態が正常であることが既知の１０個の部品３とを用いて評価した結果、第１実施形態と同様に、この接合部９の接合状態の良否が判定できた。このように、磁気回路を有さない部品３においても、この部品３に磁気回路を有するブザー１を接続することによって、第１実施形態で示した良否判定方法と同様に、この良否判定方法によって、部品３における接合部９の接合状態の良否判定が可能となる。
【００２８】
以上、本発明の第１及び第２の実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。例えば、上述した方形パルス電圧のパルス幅、電圧は、被判定対象となる部品の特性に応じて適宜変更可能である。また、この方形パルス電圧の印加に伴う過渡応答における複数ポイントの電流値は、接合部の良否の判定精度に応じて、そのポイント数等を適宜変更可能である。
【００２９】
さらに、半田や銀ロウによる接合以外にも、例えばスポット溶接による金属同士の接合や、かしめ止めによる接合等、金属同士などの導電性を有する部材同心の接合による接合部を有するものについて、応用が可能である。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、磁気回路と、半田またはロウ付等により導電性を有する部材同士を接合させた接合部を有する被判定対象の部品に、方形パルス電圧を印加した場合の、過渡応答中の電流値を複数ポイントで取得してベクトルデータとし、接合部の接合状態が正常の良品に対して求めたベクトルデータで形成する基準空間において導出されるマハラノビス距離計算式に、このベクトルデータを代入することによって得られるマハラノビス距離を、上記した接合部の接合状態の良否を区別するための所定の閾値と比較することによって、上記した接合部の接合状態の良否判定が可能となる。
【００３１】
また、本発明によれば、半田またはロウ付等により導電性を有する部材同士を接合させた接合部を有する被判定対象の部品であって、この部品が磁気回路を有さない場合に、この部品に磁気回路を接続することによって被測定回路を形成する。この被測定回路に方形パルス電圧を印加して、上記と同様にマハラノビス距離を求めることによって、上記の接合部の接合状態の良否判定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ブザーの断面図である。
【図２】ブザーに備える部品と共に、計測系の構成を示した図である。
【図３】実施形態にかかる良否判定方法のフローチャートである。
【図４】実施形態にかかる良否判定方法に適用する方形パルス電圧と電流の過渡応答を示す図である。
【図５】ブザーに備える部品に第１実施形態の良否判定方法を適用した場合の、マハラノビス距離の分布を示す図である。
【図６】クラッパ及びニードルを備える部品と共に、計測系の構成を示した図である。
【符号の説明】
１…ブザー、２…部品、３…部品、４…クラッパ、５…ニードル、８，９…接合部、１００…ファンクション・ジェネレータ、１１０…カレント・プローブ、１２０…デジタル・オシロスコープ
【図１】
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【図２】
2004077190.tif 000006
【図３】
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【図４】
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【図５】
2004077190.tif 000009
【図６】
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