特許 6641054 プローブの可動範囲設定装置及び可動範囲設定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6641054

(24)【登録日】2020年1月7日

(45)【発行日】2020年2月5日

(54)【発明の名称】プローブの可動範囲設定装置及び可動範囲設定方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 29/265 20060101AFI20200127BHJP

【ＦＩ】

   G01N29/265

【請求項の数】11

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2019-84940(P2019-84940)

(22)【出願日】2019年4月26日

【審査請求日】2019年4月26日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000233044

【氏名又は名称】株式会社日立パワーソリューションズ

(74)【代理人】

【識別番号】110001807

【氏名又は名称】特許業務法人磯野国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】多田 亜梨沙

(72)【発明者】

【氏名】菊池 修

(72)【発明者】

【氏名】黒澤 一吉

【審査官】 田中 洋介

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０８−２５４５２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第６３９７６００（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】 特開平０７−１０３９５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−１６１２３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−１２９４４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−２２１８６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／００９５０８６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１８−０８４４１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−１２１９５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２７０２１５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２９／００−２９／５２

Ｇ０１Ｂ １７／００−１７／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

接合面を有する被検査体への超音波検査を行う超音波検査装置において、前記被検査体への超音波の照射を行うプローブの可動範囲を設定する可動範囲設定装置であって、
前記被検査体を検査する前段階において、前記被検査体の高さ方向であるｚ軸方向への前記プローブの移動により、前記プローブのｚ軸方向へのｚ軸可動範囲を設定するｚ軸可動範囲設定部と、
前記ｚ軸可動範囲の設定後、前記被検査体表面の延在方向であるｘ軸方向への前記プローブの移動により、前記プローブのｘ軸方向へのｘ軸可動範囲を設定するｘ軸可動範囲設定部と、
前記ｚ軸可動範囲の設定後、前記被検査体表面の延在方向であるとともに前記ｘ軸と直交するｙ軸方向への前記プローブの移動により、前記プローブのｙ軸方向へのｙ軸可動範囲を設定するｙ軸可動範囲設定部とを備え、
前記ｚ軸可動範囲設定部は、
前記被検査体の表面に干渉しない最至近距離の位置となる前記ｚ軸方向の位置である最下端位置を設定する最下端位置設定部と、
前記最下端位置にある前記プローブを、前記最下端位置から前記プローブの焦点距離の大きさ分だけ高い位置に移動させるとともに、当該移動後のプローブの位置を最上端位置として設定する最上端位置設定部と、
超音波を前記被検査体に照射しながら前記最上端位置から前記プローブを下ろし、前記被検査体の表面に起因して生成した表面フィードバック信号のピークが最大となる取得位置に対応するｚ軸方向位置を基準位置として設定する基準位置設定部と、
超音波を前記被検査体に照射しながら前記基準位置から前記プローブを下ろし、前記接合面に起因して生成した界面フィードバック信号のピークが最大となる取得位置に対応するｚ軸方向位置を接合面位置として設定する接合面位置設定部とを備え、
前記最下端位置と前記最上端位置との間を前記ｚ軸可動範囲として設定する
ことを特徴とする、プローブの可動範囲設定装置。

【請求項2】

前記可動範囲設定装置は、前記ｚ軸可動範囲設定部により設定された前記ｚ軸可動範囲での前記プローブの移動により得られた情報に基づいて、前記ｘ軸可動範囲設定部による前記ｘ軸可動範囲の設定、及び、前記ｙ軸可動範囲設定部による前記ｙ軸可動範囲の設定を行う
ことを特徴とする、請求項１に記載のプローブの可動範囲設定装置。

【請求項3】

前記可動範囲設定装置は、超音波を照射しながら前記ｚ軸可動範囲での前記プローブの移動時に取得された前記被検査体からの透過波又は反射波の何れかのピークに基づき、前記ｘ軸可動範囲設定部による前記ｘ軸可動範囲の設定、及び、前記ｙ軸可動範囲設定部による前記ｙ軸可動範囲の設定を行う
ことを特徴とする、請求項２に記載のプローブの可動範囲設定装置。

【請求項4】

前記ｘ軸可動範囲設定部は、
ｘ軸方向において、前記接合面位置に配置した前記プローブを、前記接合面の一方の外側から前記接合面の他方の外側に向かって超音波を照射しながら移動させ、最初の前記界面フィードバック信号の取得位置に対応するｘ軸方向位置を接合面ｘ軸第１端として設定する接合面ｘ軸第１端設定部と、
最初の前記界面フィードバック信号の検出後、前記接合面位置に配置した前記プローブの移動継続中に前記界面フィードバック信号を取得できなくなったｘ軸方向位置を接合面ｘ軸第２端として設定する接合面ｘ軸第２端設定部とを備えるとともに、
前記ｙ軸可動範囲設定部は、
ｙ軸方向において、前記接合面位置に配置した前記プローブを、前記接合面の一方の外側から前記接合面の他方の外側に向かって超音波を照射しながら移動させ、最初の前記界面フィードバック信号の取得位置に対応するｙ軸方向位置を接合面ｙ軸第１端として設定する接合面ｙ軸第１端設定部と、
最初の前記界面フィードバック信号の検出後、前記接合面位置に配置した前記プローブの移動継続中に前記界面フィードバック信号を取得できなくなったｙ軸方向位置を接合面ｙ軸第２端として設定する接合面ｙ軸第２端設定部とを備える
ことを特徴とする、請求項１に記載のプローブの可動範囲設定装置。

【請求項5】

前記プローブの位置が、ｘ軸方向位置が前記被検査体の載置台のｘ軸方向中央であり、かつ、ｙ軸方向位置が前記被検査体の前記載置台のｙ軸方向中央である位置条件を満たすか否かを判断する位置条件判断部を備える
ことを特徴とする、請求項４に記載のプローブの可動範囲設定装置。

【請求項6】

前記位置条件を満たさない場合に、前記ｘ軸可動範囲設定部及び前記ｙ軸可動範囲設定部による可動範囲設定のためのｘ軸方向への超音波照射範囲及びｙ軸方向への超音波照射範囲を設定する照射範囲設定部を備え、
前記照射範囲設定部は、
ｘ軸方向において、前記プローブから前記載置台の端部までの距離のうちの最も短い部分の距離を決定するｘ軸方向距離決定部と、
ｙ軸方向において、前記プローブから前記載置台の端部までの距離のうちの最も短い部分の距離を決定するｙ軸方向距離決定部と、を備え、
前記プローブの前記ｘ軸方向位置を中点とする、前記ｘ軸方向距離決定部により決定された距離の２倍の範囲内、かつ、前記プローブの前記ｙ軸方向位置を中点とする、前記ｙ軸方向距離決定部により決定された距離の２倍の範囲内を前記超音波照射範囲として設定し、
前記ｘ軸可動範囲設定部は、前記超音波照射範囲での超音波照射により、前記接合面ｘ軸第１端及び前記接合面ｘ軸第２端を設定するともに、前記ｙ軸可動範囲設定部は、前記超音波照射範囲での超音波照射により、前記接合面ｙ軸第１端及び前記接合面ｙ軸第２端を設定する
ことを特徴とする、請求項５に記載のプローブの可動範囲設定装置。

【請求項7】

前記ｘ軸可動範囲設定部は、前記接合面ｘ軸第１端と前記接合面ｘ軸第２端との間を前記ｘ軸可動範囲として設定するとともに、
前記ｙ軸可動範囲設定部は、前記接合面ｙ軸第１端と前記接合面ｙ軸第２端との間を前記ｙ軸可動範囲として設定する
ことを特徴とする、請求項４〜６の何れか１項に記載のプローブの可動範囲設定装置。

【請求項8】

前記ｘ軸可動範囲設定部は、前記接合面ｘ軸第１端から前記接合面の外側方向に所定長さ離れた位置と、前記接合面ｘ軸第２端から前記接合面の外側方向に所定長さ離れた位置との間を前記ｘ軸可動範囲として設定するとともに、
前記ｙ軸可動範囲設定部は、前記接合面ｙ軸第１端から前記接合面の外側方向に所定長さ離れた位置と、前記接合面ｙ軸第２端から前記接合面の外側方向に所定長さ離れた位置との間を前記ｙ軸可動範囲として設定する
ことを特徴とする、請求項４〜６の何れか１項に記載のプローブの可動範囲設定装置。

【請求項9】

前記ｘ軸可動範囲設定部は、
ｘ軸方向において、前記基準位置に配置した前記プローブを、前記被検査体の一方の外側から前記被検査体の他方の外側に向かって超音波を照射しながら移動させ、最初の前記表面フィードバック信号の取得位置に対応するｘ軸方向位置を表面ｘ軸第１端として設定する表面ｘ軸第１端設定部と、
最初の前記表面フィードバック信号の検出後、前記基準位置に配置した前記プローブの移動継続中に前記表面フィードバック信号を取得できなくなったｘ軸方向位置を表面ｘ軸第２端として設定する表面ｘ軸第２端設定部と、
前記ｘ軸可動範囲の各端が、前記表面ｘ軸第１端と前記接合面ｘ軸第１端との間、及び、前記表面ｘ軸第２端と前記接合面ｘ軸第２端との間に位置するように、前記所定長さを設定するｘ軸マージン設定部と、
ｙ軸方向において、前記基準位置に配置した前記プローブを、前記被検査体の一方の外側から前記被検査体の他方の外側に向かって超音波を照射しながら移動させ、最初の前記表面フィードバック信号の取得位置に対応するｙ軸方向位置を表面ｙ軸第１端として設定する表面ｙ軸第１端設定部と、
最初の前記表面フィードバック信号の検出後、前記基準位置に配置した前記プローブの移動継続中に前記表面フィードバック信号を取得できなくなったｙ軸方向位置を表面ｙ軸第２端として設定する表面ｙ軸第２端設定部と、
前記ｙ軸可動範囲の各端が、前記表面ｙ軸第１端と前記接合面ｙ軸第１端との間、及び、前記表面ｙ軸第２端と前記接合面ｙ軸第２端との間に位置するように、前記所定長さを設定するｙ軸マージン設定部とを備える
ことを特徴とする、請求項８に記載のプローブの可動範囲設定装置。

【請求項10】

設定された前記ｘ軸可動範囲、設定された前記ｙ軸可動範囲、及び、設定されたｚ軸可動範囲を記憶する記憶部を備える
ことを特徴とする、請求項１〜９の何れか１項に記載のプローブの可動範囲設定装置。

【請求項11】

被検査体の表面においてプローブから超音波を照射して、接合面の欠陥を検出する超音波検査装置において、前記被検査体を検査する前段階において、前記プローブの可動範囲を設定するプローブ可動範囲設定方法であって、
前記プローブを、初期位置から前記プローブの先端位置が前記被検査体表面から所定の間隙の位置までｚ軸下方向へ移動して停止し、その位置を前記プローブの前記ｚ軸方向の最下端位置として設定することにより、前記プローブのｚ軸可動範囲の下限を設定する最下端位置設定ステップと、
前記プローブを、前記最下端位置から前記プローブの焦点距離の大きさ相当分ｚ軸上方向に移動して停止し、その位置を前記プローブの前記ｚ軸方向の最上端位置として設定することにより、前記プローブのｚ軸可動範囲の上限を設定する最上端位置設定ステップと、
前記プローブを前記最上端位置から前記ｚ軸下方向に移動させながら前記超音波を前記被検査体の表面に照射して表面フィードバック信号を取得し、前記表面フィードバック信号のピークを検出して、前記ピークが最大となる位置に対応する前記プローブのｚ軸方向の位置を基準位置として設定する基準位置設定ステップと、
前記プローブをさらに前記ｚ軸下方向に移動しながら前記超音波を照射して界面フィードバック信号を取得し、前記界面フィードバック信号のピークを検出して、前記ピークが最大となる位置に対応する前記プローブの前記ｚ軸方向の位置を接合面位置として設定する接合面位置設定ステップと、
前記プローブを前記接合面位置に設定し、前記被検査体の一のｘ軸上のマイナス方向端点から対向するプラス方向端点まで超音波を照射しながら移動し、最初に前記界面フィードバック信号を取得した位置のマイナス方向に所定長さを加算し、前記界面フィードバック信号を取得できなくなった位置のプラス方向に所定長さを加算してｘ軸可動範囲を設定するｘ軸可動範囲設定ステップと、
前記プローブを前記接合面位置に設定し、前記被検査体の一のｙ軸上のマイナス方向端点から対向するプラス方向端点まで超音波を照射しながら移動し、最初に前記界面フィードバック信号を取得した位置のマイナス方向に所定長さを加算し、前記界面フィードバック信号を取得できなくなった位置のプラス方向に所定長さを加算してｙ軸可動範囲を設定するｙ軸可動範囲設定ステップと、
の処理をすることにより、前記超音波検査装置が前記被検査体を検査するときの前記プローブの可動範囲を設定する
ことを特徴とする、プローブの可動範囲設定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、プローブの可動範囲設定装置及び可動範囲設定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

超音波検査装置に関する技術として特許文献１に記載の技術が知られている。特許文献１には、検査対象部を有する被検査体を焦点型の探触子で走査して前記検査対象部の画像を表示装置に表示する超音波映像検査装置で実施され、前記被検査体に対する基準位置に前記探触子を設定するステップと、前記被検査体の深さ方向に前記探触子を移動しながら前記被検査体からのエコー信号を逐次取り込むステップと、取り込んだ前記エコー信号に係るデータを用いてを作成するステップと、前記検査対象部に対応する前記エコー信号に係る検査対象部データに対応する箇所に検出ゲートを設定するステップと、前記検査対象部データを用いて前記三次元断面画像を作成するステップと、前記断面画像のピーク値を検出することにより前記検査対象部に対応する焦点位置を検出し、前記探触子の位置決めを行うステップと、から成ることを特徴とする超音波映像検査装置の焦点位置検出方法が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第３８６９２８９号公報（特に請求項１参照）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載の技術では、超音波照射を行いながらｚ軸方向へのプローブの移動が行われている（段落００２３）。しかし、この移動は、被検査体を検査する前段階において、超音波検査時におけるプローブのｚ軸方向の可動範囲（ｚ軸可動範囲）を設定するものではない。また、特許文献１には、超音波検査時におけるプローブのｘ軸方向及びｙ軸方向の可動範囲（ｘ軸可動範囲及びｙ軸可動範囲）を設定することは記載されていない。

【0005】

本発明は、超音波検査時におけるプローブのｘ軸可動範囲、ｙ軸可動範囲及びｚ軸可動範囲を、被検査体を検査する前段階において設定可能なプローブの可動範囲設定装置及び可動範囲設定方法を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本実施形態に係るプローブの可動範囲設定装置は、接合面を有する被検査体への超音波検査を行う超音波検査装置において、前記被検査体への超音波の照射を行うプローブの可動範囲を設定する可動範囲設定装置であって、前記被検査体を検査する前段階において、前記被検査体の高さ方向であるｚ軸方向への前記プローブの移動により、前記プローブのｚ軸方向へのｚ軸可動範囲を設定するｚ軸可動範囲設定部と、前記ｚ軸可動範囲の設定後、前記被検査体表面の延在方向であるｘ軸方向への前記プローブの移動により、前記プローブのｘ軸方向へのｘ軸可動範囲を設定するｘ軸可動範囲設定部と、前記ｚ軸可動範囲の設定後、前記被検査体表面の延在方向であるとともに前記ｘ軸と直交するｙ軸方向への前記プローブの移動により、前記プローブのｙ軸方向へのｙ軸可動範囲を設定するｙ軸可動範囲設定部とを備え、前記ｚ軸可動範囲設定部は、前記被検査体の表面に干渉しない最至近距離の位置となる前記ｚ軸方向の位置である最下端位置を設定する最下端位置設定部と、前記最下端位置にある前記プローブを、前記最下端位置から前記プローブの焦点距離の大きさ分だけ高い位置に移動させるとともに、当該移動後のプローブの位置を最上端位置として設定する最上端位置設定部と、超音波を前記被検査体に照射しながら前記最上端位置から前記プローブを下ろし、前記被検査体の表面に起因して生成した表面フィードバック信号のピークが最大となる取得位置に対応するｚ軸方向位置を基準位置として設定する基準位置設定部と、超音波を前記被検査体に照射しながら前記基準位置から前記プローブを下ろし、前記接合面に起因して生成した界面フィードバック信号のピークが最大となる取得位置に対応するｚ軸方向位置を接合面位置として設定する接合面位置設定部とを備え、前記最下端位置と前記最上端位置との間を前記ｚ軸可動範囲として設定することを特徴とする。その他の解決手段は発明を実施するための形態において後記する。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、超音波検査時におけるプローブのｘ軸可動範囲、ｙ軸可動範囲及びｚ軸可動範囲を、被検査体を検査する前段階において設定可能なプローブの可動範囲設定装置及び可動範囲設定方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本実施形態に係る超音波検査装置のブロック図である。

【図2】本実施形態に係る超音波検査装置に備えられる超音波検査装置本体部の斜視図である。

【図3】本実施形態に係る超音波検査装置に備えられる超音波検査装置本体部の断面図である。

【図4】本実施形態に係るプローブの可動範囲設定装置のブロック図である。

【図5】ｚ軸可動範囲設定時の最下端位置及び最上端位置を説明する図である。

【図6】プローブの下方移動中に取得される表面フィードバック信号及び界面フィードバック信号を説明する図である。

【図7】プローブのｘ軸方向移動中に設定される接合面ｘ軸第１端及び接合面ｘ軸第２端を説明する図である。

【図8】ｘ軸可動範囲での所定長さの設定方法を説明する図である。

【図9】本実施形態の可動範囲設定装置により設定されたｘ軸可動範囲及びｙ軸可動範囲を示す被検査体の上面図である。

【図10】本実施形態の超音波検査装置に備えられる検査対象ホルダの上面図であり、被検査体の位置と、照射範囲設定部により設定された超音波照射範囲との関係を示す図である。

【図11】本実施形態に係るプローブの可動範囲設定方法を含む超音波検査方法のフローチャートである。

【図12】本実施形態に係るプローブの可動範囲設定方法を説明するフローチャートであって、ｚ軸可動範囲設定ステップの具体的内容を示すフローチャートである。

【図13】本実施形態に係るプローブの可動範囲設定方法を説明するフローチャートであって、ｘ軸可動範囲設定ステップの具体的内容を示すフローチャートである。

【図14】本実施形態に係るプローブの可動範囲設定方法を説明するフローチャートであって、ｙ軸可動範囲設定ステップの具体的内容を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態（本実施形態）を説明する。ただし、本発明は以下の例に何ら限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で任意に変形して実施できる。また、複数の実施形態を組み合わせることもできる。同じ部材については同じ符号を付すものとし、重複する説明は省略するものとする。

【0010】

図１は、本実施形態に係る超音波検査装置２００のブロック図である。超音波検査装置２００は、接合面３０１ａを有する被検査体３００への超音波検査を行うものである。被検査体３００は例えば半導体部品であり、接合面３０１ａは例えば半導体部品におけるシリコンチップとモールド樹脂との接合面である。被検査体３００では、接合面３０１ａ及び表面３０１ｂ（後記する）のそれぞれのｚ軸方向位置（即ち高さ）が、ｘ軸方向及びｙ軸方向の全域で同じになっている。超音波検査装置２００によれば、例えば半導体部品等の被検査体３００における接合面３０１ａでの欠陥（例えばボイド）を検出できる。

【0011】

超音波検査装置２００は、超音波検査装置本体部２０１と、可動範囲設定装置１００とを備える。可動範囲設定装置１００は、超音波検査装置本体部２０１での被検査体３００の超音波検査時、プローブ２０２（後記する）の可動範囲を、被検査体３００を検査する前段階において設定するものである。前段階とは、検査をする直近の段階である。以下、「超音波検査」との文言は、特に断らない限り、設定された可動範囲でのプローブ２０２の移動により、被検査体３００内部の欠陥検出のために行う超音波検査をいう。なお、プローブ２０２の真下に超音波が照射されるため、プローブ２０２のｘ軸、ｙ軸及びｚ軸方向の可動範囲は、超音波のｘ軸方向、ｙ軸方向及びｚ軸方向の照射範囲と一致する。そのため、プローブ２０２の可動範囲設定により、超音波の照射範囲が設定される。

【0012】

超音波検査装置本体部２０１は、プローブ２０２と、駆動装置２０３と、演算処理装置２０４とを備える。プローブ２０２は、被検査体３００への超音波照射を行うものである。駆動装置２０３は、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸方向へのプローブ２０２の移動を行うものである。駆動装置２０３は、例えばアクチュエータである。

【0013】

演算処理装置２０４は、被検査体３００への超音波照射により取得された被検査体３００からの透過波又は反射波の何れかのピークを演算処理するものである。超音波検査装置本体部２０１が透過型である場合には透過波のピークが、反射型である場合には反射波のピークが演算処理される。演算処理装置２０４によるピークの演算処理により、接合面３０１ａでの欠陥を検出できる。また、演算処理装置２０４によって接合面３０１ａの様子を映像化することもできる。演算処理装置２０４は、いずれも図示しないが、ＣＰＵと、ＲＯＭと、ＲＡＭと、Ｉ／Ｆとを備える。そして、ＲＯＭに記録されたプログラムがＣＰＵによって実行されることで、演算処理装置２０４が具現化される。

【0014】

図２は、本実施形態に係る超音波検査装置２００に備えられる超音波検査装置本体部２０１の斜視図である。超音波検査装置本体部２０１は、超音波照射を行った被検査体３００からの透過波を受信する透過型、又は、被検査体３００での反射波を受信する反射型のいずれでもよい。超音波検査装置本体部２０１は、水６を貯める水槽７を備える。水６の中には、載置台６０が配置される。被検査体３００は、載置台６０に載置される。被検査体３００は、超音波を照射するプローブ２０２（送信プローブ）とプローブ２５２（受信プローブ）との間に配置される。載置台６０は、超音波を透過する材料、例えば、ポリエチレン、ポリメチルペンテン、アクリル樹脂等のプラスチック材料により構成される。

【0015】

取り付け部品５５は、ｘ軸走査部５１及びｚ軸走査部５３を固定し、取り付け部品５６は、ｘ軸走査部５１及びｚ軸走査部５４を固定する。取り付け部品５５と取り付け部品５６とは、互いにネジ等の締結具により一体化される。図２の矢印のように、ｘ軸走査部５１のｘ軸方向への駆動により、ｘ軸走査部５１に取り付けられたプローブ２０２，２５２がｘ軸方向に移動する。ｙ軸走査部５２は、ｘ軸走査部５１に固定される。図２の矢印のように、ｙ軸走査部５２のｙ軸方向への駆動により、ｘ軸走査部５１等を介して接続されたプローブ２０２，２５２がｙ軸方向に移動する。プローブホルダ５７は、プローブ２０２を固定するためのホルダであり、ｚ軸走査部５３を介してｚ軸方向に駆動する。Ｌ字金具５８は、プローブ２５２を固定するための金具である。図２の矢印のように、ｚ軸走査部５３，５４のｚ軸方向への駆動により、プローブ２０２，２５２がｚ軸方向に移動する。

【0016】

ｘ軸走査部５１、ｙ軸走査部５２、ｚ軸走査部５３，５４は、それぞれ、図２では図示しない駆動装置２０３（図１参照）に接続される。ｘ軸走査部５１、ｙ軸走査部５２及びｚ軸走査部５３，５４は、それぞれ駆動装置２０３によって、ｘ軸方向、ｙ軸方向及びｚ軸方向に移動する。なお、プローブ２０２，２５２は、特に断らない限り追従して移動する。

【0017】

ｘ軸走査部５１、ｙ軸走査部５２、ｚ軸走査部５３，５４には、それぞれ、エンコーダ（図示しない）が接続される。エンコーダにより、ｘ軸走査部５１、ｙ軸走査部５２、ｚ軸走査部５３，５４の駆動により移動するプローブ２０２，２５２のｘ軸方向位置、ｙ軸方向位置及びｚ軸方向位置が把握される。

【0018】

図３は、本実施形態に係る超音波検査装置２００に備えられる超音波検査装置本体部２０１の断面図である。ｚ軸走査部５３が、図３の矢印に示すように駆動することで、プローブ２０２はｚ軸方向に移動する。また、ｚ軸走査部５４が、図３の矢印に示すように駆動することで、プローブ２５２はｚ軸方向に移動する。つまり、ｚ軸方向において、プローブ２０２とプローブ２５２とは、独立して移動可能である。

【0019】

図４は、本実施形態に係るプローブ２０２の可動範囲設定装置１００のブロック図である。可動範囲設定装置１００は、上記の演算処理装置２０４と一体に構成されてもよく、別体に構成されてもよい。可動範囲設定装置１００が別体に構成される場合、可動範囲設定装置１００は、いずれも図示しないが、ＣＰＵと、ＲＯＭと、ＲＡＭと、Ｉ／Ｆとを備える。そして、ＲＯＭに記録されたプログラムがＣＰＵによって実行されることで、可動範囲設定装置１００が具現化される。

【0020】

可動範囲設定装置１００は、接合面３０１ａを有する被検査体３００への超音波検査を行う超音波検査装置２００において、被検査体３００への超音波の照射を行うプローブ２０２の可動範囲を設定するものである。可動範囲設定装置１００により、設定されたｘ軸可動範囲、ｙ軸可動範囲及びｚ軸可動範囲でのプローブ２０２の移動を行うことができる。被検査体３００のｘ軸方向及びｙ軸方向でのみ超音波検査を行うことができる。このため、被検査体３００の不存在領域で超音波照射を行う必要が無くなり、超音波検査を迅速に行うことができる。

【0021】

可動範囲設定装置１００は、ｘ軸可動範囲設定部１０１と、ｙ軸可動範囲設定部１１１と、ｚ軸可動範囲設定部１２１とを備える。可動範囲設定装置１００は、ｚ軸可動範囲設定部１２１により設定されたｚ軸可動範囲でのプローブ２０２の移動により、ｘ軸可動範囲設定部１０１によるｘ軸可動範囲の設定、及び、ｙ軸可動範囲設定部１１１によるｙ軸可動範囲の設定を行う。そこで、以下の説明では、はじめにｚ軸可動範囲設定部１２１の説明を行い、次いで、ｘ軸可動範囲設定部１０１及びｙ軸可動範囲設定部１１１の説明を行う。

【0022】

ｚ軸可動範囲設定部１２１は、被検査体３００の高さ方向であるｚ軸方向へのプローブ２０２の移動により、プローブ２０２のｚ軸方向へのｚ軸可動範囲を設定するものである。ｚ軸可動範囲設定部１２１により、ｚ軸可動範囲を設定できる。ｚ軸可動範囲でのプローブ２０２の移動により、プローブ２０２の被検査体３００への接触を抑制できる。

【0023】

ｚ軸可動範囲設定部１２１は、最下端位置設定部１２２と、最上端位置設定部１２３とを備える。最下端位置設定部１２２は、プローブ２０２が被検査体３００の表面３０１ｂの何れの位置とも干渉しない最至近距離の位置となるｚ軸方向の位置である最下端位置を設定するものである。最下端位置の設定により、プローブ２０２の被検査体３００への接触を抑制できる。最上端位置設定部１２３は、最下端位置からプローブ２０２の焦点距離の大きさ分だけ高い位置である最上端位置を設定するものである。最上端位置の設定により、基準位置設定までの時間を短くできる。ｚ軸可動範囲設定部１２１は、最下端位置と最上端位置との間をｚ軸可動範囲として設定する。ｚ軸可動範囲でのプローブ２０２の移動により、後記する表面フィードバック信号及び界面フィードバック信号が取得される。最下端位置及び最上端位置について、図５を参照しながら説明する。

【0024】

図５は、ｚ軸可動範囲設定時の最下端位置及び最上端位置を説明する図である。例えば使用者が目視しながら、プローブ２０２が、初期位置から、プローブ２０２の先端位置が被検査体３００の表面３０１ｂの何れの位置とも干渉しない最至近距離の位置となるｚ軸方向の位置である最下端位置にまで、下ろされる。最下端位置は、例えば被検査体３００の表面３０１ｂからの長さＬ１が例えば数ｍｍ（例えば、１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ程度）の位置である。

【0025】

図５（ａ）は、プローブ２０２が最下端位置に配置された状態である。最下端位置設定部１２２は、例えば使用者による設定ボタン（図示しない）の押下等をトリガーとして、プローブ２０２の最下端位置を設定することができる。ただし、例えばプローブ２０２から被検査体３００の表面３０１ｂまでの距離を測定する距離測定装置（レーザ光照射装置等）をプローブ２０２に取り付け、測定された距離に基づいて自動で最下端位置に下ろして最下端位置を設定してもよい。

【0026】

最下端位置の設定後、最上端位置設定部１２３は、図５（ｂ）に示すように、プローブ２０２を、プローブ２０２の焦点距離Ｌ２の大きさ分だけ高い位置である最上端位置にまで上方に移動させる。プローブ２０２の移動は、駆動装置２０３（図１参照）を介して行われる。上方への移動中、振動子面２０２ａからの超音波２０２ｂの照射を行う例を図示したが、行われなくてもよい。

【0027】

プローブ２０２の上方への移動中、プローブ２０２の焦点位置は接合面３０１ａ及び表面３０１ｂを通過する。このため、詳細は後記するが、最上端位置からプローブ２０２を下げる途中で、後記する表面フィードバック信号及び界面フィードバック信号（何れも図６参照）を取得できる。なお、表面フィードバック信号及び界面フィードバック信号のいずれかの信号を取得できない場合には、設定された最下端位置が高過ぎる可能性がある。そこで、例えば、設定された最下端位置をさらに下げる旨の報知を作業者に対して行い、作業者に対してプローブ２０２の下方への移動を促すようにすればよい。これにより、新たに設定された最下端位置と最上端位置との間で、表面フィードバック信号及び界面フィードバック信号を取得できる。

【0028】

図４に戻って、ｚ軸可動範囲設定部１２１は、基準位置設定部１２４と、接合面位置設定部１２５とを備える。

【0029】

基準位置設定部１２４は、超音波を被検査体３００に照射しながら最上端位置からプローブ２０２を下ろし、被検査体３００の表面３０１ｂに起因して生成した表面フィードバック信号のピークが最大となる取得位置に対応するｚ軸方向位置を基準位置として設定するものである。また、接合面位置設定部１２５は、超音波を被検査体３００に照射しながら基準位置からプローブ２０２を下ろし、接合面３０１ａに起因して生成した界面フィードバック信号の取得位置に対応するｚ軸方向位置を接合面位置として設定するものである。表面フィードバック信号及び界面フィードバック信号の取得は、プローブ２０２を下ろすことに加えて、必要に応じてプローブ２０２を上げる（上下動する）ことで行ってもよい。表面フィードバック信号及び界面フィードバック信号について、図６を参照しながら説明する。

【0030】

図６は、プローブ２０２の下方移動中に取得される表面フィードバック信号及び界面フィードバック信号を説明する図である。最上端位置からのプローブ２０２の下方への移動中、プローブ２０２の焦点Ｆは表面３０１ｂ及び接合面３０１ａを通過する。このため、例えば表面３０１ｂをプローブ２０２の焦点Ｆが通過するとき、超音波の透過波を受信するプローブ２５２（図６では図示しない）では、被検査体３００の表面３０１ｂに起因して生成した表面フィードバック信号が取得される。そこで、基準位置設定部１２４は、表面フィードバック信号のピークが最大となる位置で取得されたときのプローブ２０２のｚ軸方向位置を基準位置として設定する。基準位置の設定により、表面３０１ｂに焦点が合うプローブ２０２のｚ軸方向位置を設定できる。設定された基準位置は、後記するｘ軸可動範囲及びｙ軸可動範囲の設定時に使用される。

【0031】

また、例えば接合面３０１ａをプローブ２０２の焦点Ｆが通過するとき、超音波の透過波を受信するプローブ２５２（図６では図示しない）では、接合面３０１ａに起因して生成した界面フィードバック信号が取得される。接合面位置設定部１２５は、界面フィードバック信号のピークが最大となる位置で取得されたときのプローブ２０２のｚ軸方向位置を接合面位置として設定する。接合面位置の設定により、接合面３０１ａに焦点が合うプローブ２０２のｚ軸方向位置を設定できる。設定された接合面位置は、後記するｘ軸可動範囲及びｙ軸可動範囲の設定時に使用される。

【0032】

最上端位置と最下端位置（いずれも図５参照）との間で設定されるｚ軸可動範囲でのプローブ２０２の移動により、表面フィードバック信号及び界面フィードバック信号（いずれも情報の一例）を取得できる。具体的には、超音波を照射しながらｚ軸可動範囲でのプローブ２０２の移動時、被検査体３００からの透過波又は反射波の何れかのピークが取得される。なお、超音波検査装置本体部２０１が透過型である場合には透過波が、反射型である場合には反射波が取得される。そして、取得したピークに基づき、被検査体３００の表面３０１ｂのｚ軸方向位置、及び、接合面３０１ａのｚ軸方向位置を決定できる。これにより、後記するｘ軸可動範囲及びｙ軸可動範囲を設定できる。即ち、ｚ軸可動範囲の設定時に取得した情報に基づいて、ｘ軸可動範囲及びｙ軸可動範囲を設定できる。

【0033】

ｚ軸可動範囲設定後には、後記する位置条件判断部１３１（図４参照）は、ｚ軸可動範囲設定時のプローブ２０２のｘ軸方向及びｙ軸方向の位置に基づき、後記する位置条件の成否判断が行われる。位置条件の成否により、載置台６０での超音波の照射範囲が設定される。ただし、位置条件の成否に関わらず、被検査体３００への超音波照射を行う点は同じである。そこで、便宜のため、はじめにｘ軸可動範囲設定部１０１及びｙ軸可動範囲設定部１１１の説明を行い、次いで位置条件判断部１３１の説明を行う。

【0034】

図４に戻って、ｘ軸可動範囲設定部１０１は、被検査体３００の表面３０１ｂの延在方向であるｘ軸方向へのプローブ２０２の移動により、プローブ２０２のｘ軸方向へのｘ軸可動範囲を設定するものである。ｘ軸可動範囲及び後記するｙ軸可動範囲の設定は、上記のようにして設定されたｚ軸可動範囲でのプローブ２０２の移動により得られた情報（例えば表面フィードバック信号及び界面フィードバック信号）に基づき、行われる。ｘ軸可動範囲設定部１０１により、ｘ軸可動範囲を設定できる。ｘ軸可動範囲の設定により、ｘ軸方向への超音波検査を精度良く行うことができる。

【0035】

ｘ軸可動範囲設定部１０１は、接合面ｘ軸第１端設定部１０２と、接合面ｘ軸第２端設定部１０３とを備える。接合面ｘ軸第１端設定部１０２は、ｘ軸方向において、接合面位置に配置したプローブ２０２を、接合面３０１ａの一方の外側から接合面３０１ａの他方の外側に向かって超音波を照射しながら移動させ、最初の界面フィードバック信号の取得位置に対応するｘ軸方向位置を接合面ｘ軸第１端ｘ１（図７参照）として設定するものである。接合面ｘ軸第２端設定部１０３は、最初の界面フィードバック信号の検出後、接合面位置に配置したプローブ２０２の移動継続中に界面フィードバック信号を取得できなくなったｘ軸方向位置を接合面ｘ軸第２端ｘ２（図７参照）として設定するものである。接合面ｘ軸第１端ｘ１及び接合面ｘ軸第２端ｘ２について図７を参照しながら説明する。

【0036】

図７は、プローブ２０２のｘ軸方向移動中に設定される接合面ｘ軸第１端ｘ１及び接合面ｘ軸第２端ｘ２を説明する図である。ｘ軸方向において、接合面位置に配置したプローブ２０２からの超音波照射により、プローブ２０２から照射される超音波２０２ｂの焦点Ｆは接合面３０１ａと一致する。ｘ軸方向において、被検査体３００の内側であってかつ接合面３０１ａの外側である位置ｘ０でプローブ２０２から超音波を照射しても、接合面３０１ａが不存在であるため界面フィードバック信号（図６参照）は取得されない。

【0037】

しかし、プローブ２０２のｚ軸方向位置を変えずに、接合面３０１ａの一方の外側から接合面３０１ａの他方の外側に向かって超音波を照射しながらｘ軸方向に移動させれば、超音波２０２ｂの焦点Ｆが接合面３０１ａと重なるときに、最初の界面フィードバック信号のピークが取得される。より具体的には例えば、被検査体３００の一のｘ軸上のマイナス方向端点（被検査体３００端部のｘ軸方向マイナス側位置）から対向するプラス方向端点（被検査体３００端部のｘ軸方向プラス側位置）まで超音波を照射しながらｘ軸方向に移動させることができる。そして、接合面ｘ軸第１端設定部１０２は、最初の界面フィードバック信号のピークを取得したときのプローブ２０２のｘ軸方向位置を、接合面ｘ軸第１端ｘ１と設定する。

【0038】

接合面ｘ軸第１端ｘ１から更にプローブ２０２をｘ軸方向に移動させると、超音波２０２ｂの焦点Ｆは接合面３０１ａのｘ軸方向の終点に至り、接合面３０１ａが存在しない領域に入る。即ち、接合面３０１ａのｘ軸方向の終点までは界面フィードバック信号のピークが取得されるが、接合面３０１ａが存在しない領域では界面フィードバック信号は取得されない。そこで、接合面ｘ軸第２端設定部１０３は、最後に界面フィードバック信号のピークが取得されたｘ軸方向位置、即ち、界面フィードバック信号を取得できなくなったプローブ２０２のｘ軸方向位置を、接合面ｘ軸第２端ｘ２と設定する。

【0039】

ｘ軸可動範囲設定部１０１が接合面ｘ軸第１端ｘ１と接合面ｘ軸第２端ｘ２との間をｘ軸可動範囲として設定することで、接合面ｘ軸第１端ｘ１と接合面ｘ軸第２端ｘ２との間でプローブ２０２を移動できる。これにより、超音波検査時、プローブ２０２の焦点Ｆが接合面３０１ａと重なるようにプローブ２０２をｘ軸方向に移動でき、接合面３０１ａでの欠陥を検出できる。

【0040】

なお、接合面ｘ軸第２端設定部１０３による接合面ｘ軸第２端ｘ２の設定後には、プローブ２０２の移動方向を反転（即ち折り返し）させてもよい。反転により、仮に接合面３０１ａの途中での超音波照射を開始した場合に、再度界面フィードバック信号を取得できなくなった位置を、接合面３０１ａのｘ軸端として設定できる。

【0041】

この例では、接合面３０１ａのｘ軸方向両端部に対応する位置で、プローブ２０２の接合面ｘ軸第１端ｘ１及び接合面ｘ軸第２端ｘ２が設定される。従って、所謂マージンは０である。しかし、例えば上面視で矩形の載置台６０の各辺に対して角度を有するように、例えば上面視で矩形の被検査体３００が斜めに載置される場合がある。この場合、超音波検査時、特に接合面３０１ａの端部において超音波２０２ｂの焦点Ｆが重ならない可能性がある。そこで、所謂マージンを設定したうえで、ｘ軸可動範囲が設定されることが好ましい。具体的には、ｘ軸可動範囲設定部１０１は、接合面ｘ軸第１端ｘ１から接合面３０１ａの外側方向（マイナス方向）に所定長さα離れた位置と、接合面ｘ軸第２端ｘ２から接合面３０１ａの外側方向（プラス方向）に所定長さα離れた位置との間をｘ軸可動範囲として設定することが好ましい。これにより、超音波検査時、載置台６０に対して被検査体３００が斜めに載置された場合であっても、被検査体３００の接合面３０１ａの全域を超音波検査できる。

【0042】

図４に戻って、ｘ軸方向でのマージン設定のため、ｘ軸可動範囲設定部１０１は、表面ｘ軸第１端設定部１０４と、表面ｘ軸第２端設定部１０５と、ｘ軸マージン設定部１０６とを備える。表面ｘ軸第１端設定部１０４は、ｘ軸方向において、基準位置に配置したプローブ２０２を、被検査体３００の一方の外側から被検査体３００の他方の外側に向かって超音波を照射しながら移動させ、最初の表面フィードバック信号の取得位置に対応するｘ軸方向位置を表面ｘ軸第１端ｘ１１（図８参照）として設定するものである。表面ｘ軸第２端設定部１０５は、最初の表面フィードバック信号の検出後、基準位置に配置したプローブ２０２の移動継続中に表面フィードバック信号を取得できなくなったｘ軸方向位置を表面ｘ軸第２端ｘ１２（図８参照）として設定するものである。ｘ軸マージン設定部１０６は、ｘ軸可動範囲の各端が、表面ｘ軸第１端ｘ１１と接合面ｘ軸第１端ｘ１との間、及び、表面ｘ軸第２端ｘ１２と接合面ｘ軸第２端ｘ２との間に位置するように、所定長さαを設定するものである。所定長さαの設定方法について、図８を参照しながら説明する。

【0043】

図８は、ｘ軸可動範囲での所定長さαの設定方法を説明する図である。図８には、上記の接合面ｘ軸第１端ｘ１及び接合面ｘ軸第２端ｘ２も図示している。ｘ軸方向において、基準位置に配置したプローブ２０２により超音波を照射すると、プローブ２０２から照射される超音波２０２ｂの焦点Ｆは被検査体３００の表面３０１ｂと一致する。ｘ軸方向において、被検査体３００の外側である位置ｘ１０でプローブ２０２から超音波を照射しても、表面３０１ｂが不存在であるため表面フィードバック信号（図６参照）は取得されない。しかし、プローブ２０２のｚ軸方向位置を変えずにｘ軸方向に移動させれば、超音波２０２ｂの焦点Ｆが表面３０１ｂと重なるときに、最初の表面フィードバック信号のピークが取得される。そこで、表面ｘ軸第１端設定部１０４は、最初の表面フィードバック信号のピークを取得したときのプローブ２０２のｘ軸方向位置を、表面ｘ軸第１端ｘ１１と設定する。

【0044】

表面ｘ軸第１端ｘ１１から更にプローブ２０２をｘ軸方向に移動させると、超音波２０２ｂの焦点Ｆは上記の接合面ｘ軸第１端ｘ１を通過し、表面３０１ｂの終点（端部）に至る。その後は、被検査体３００の表面３０１ｂが存在しない領域に超音波２０２ｂが照射される。即ち、表面３０１ｂのｘ軸方向の終点までは表面フィードバック信号のピークが取得されるが、表面３０１ｂが存在しない領域では表面フィードバック信号は取得されない。そこで、表面ｘ軸第２端設定部１０５は、最後に表面フィードバック信号のピークが取得されたｘ軸方向位置、即ち、表面フィードバック信号を取得できなくなったプローブ２０２のｘ軸方向位置を、表面ｘ軸第２端ｘ１２と設定する。

【0045】

表面ｘ軸第１端ｘ１１と表面ｘ軸第２端ｘ１２との間でプローブ２０２を移動させることで、焦点Ｆを被検査体３００の表面３０１ｂと重ねることができる。

【0046】

なお、表面ｘ軸第２端設定部１０５による表面ｘ軸第２端ｘ１２の設定後には、プローブ２０２の移動方向を反転（即ち折り返し）させてもよい。反転により、仮に表面３０１ｂの途中での超音波照射を開始した場合に、再度表面フィードバック信号を取得できなくなった位置を、表面３０１ｂのｘ軸端として設定できる。

【0047】

ｘ軸マージン設定部１０６（図４参照）は、ｘ軸可動範囲の各端が、表面ｘ軸第１端ｘ１１と接合面ｘ軸第１端ｘ１との間、及び、表面ｘ軸第２端ｘ１２と接合面ｘ軸第２端ｘ２との間に位置するように、所定長さαを設定する。具体的には、例えば、ｘ軸マージン設定部１０６は、表面ｘ軸第１端ｘ１１と接合面ｘ軸第１端ｘ１との例えば中点位置であるｘ２１と、表面ｘ軸第２端ｘ１２と接合面ｘ軸第２端ｘ２との例えば中点位置であるｘ２２との間でｘ軸可動範囲が構成されるように、所定長さαを設定する。ただし、所定長さαはそれぞれの中点位置に限定されるものではない。

【0048】

図９は、本実施形態の可動範囲設定装置１００により設定されたｘ軸可動範囲及びｙ軸可動範囲を示す被検査体３００の上面図である。図９に示す超音波照射範囲４０１は、上記の方法で設定したｘ軸可動範囲と、後記するｙ軸可動範囲設定部１１により設定されたｙ軸可動範囲とに基づいて示している。

【0049】

超音波検査時、被検査体３００への超音波照射は、図９において太実線で囲まれる超音波照射範囲４０１（接合面３０１ａを含む）に対して行われる。例えば、超音波照射は、超音波照射範囲４０１において、ｙ軸方向位置を固定したプローブ２０２をｘ軸方向に移動させてｘ軸可動範囲全域で行った後、ｙ軸方向位置をずらして再度ｘ軸方向全域で行うことができる。そして、これらの操作をｙ軸可動範囲全域で繰り返すことで、超音波照射範囲４０１の全域で超音波照射を行うことができる（所謂クロススキャン）。

【0050】

超音波照射範囲４０１は、被検査体３００の内側に存在し、被検査体３００の外側（即ち被検査体３００の不存在部分）には超音波は照射されない。一方で、超音波照射範囲４０１は、上面視で矩形状の接合面３０１ａの全体を含む。超音波照射範囲４０１は、ｘ軸方向及びｙ軸方向のそれぞれにおいて、接合面３０１ａから被検査体３００の外側に向かう所定長さαのマージンを有して形成される。ｘ軸可動範囲がマージンを持つことで、超音波検査時、接合面３０１ａのｘ軸方向に対してマージンを持った超音波の照射を行うことができ、接合面３０１ａの特に端部を十分に検査できる。

【0051】

なお、所定長さαは、被検査体３００の置かれた状態によって変化し得る。そこで、所定長さは、被検査体３００ごとに設定することが好ましい。また、所定長さは、ｘ軸方向とｙ軸方向とで同じでもよく、異なっていてもよい。

【0052】

図４に戻って、ｙ軸可動範囲設定部１１１は、被検査体３００の表面３０１ｂの延在方向であるとともにｘ軸と直交するｙ軸方向へのプローブ２０２の移動により、プローブ２０２のｙ軸方向へのｙ軸可動範囲を設定するものである。ｙ軸可動範囲の設定により、ｙ軸方向への超音波検査を精度良く行うことができる。ｙ軸可動範囲は、設定対象となる軸が異なること以外は上記のｘ軸可動範囲の設定方法と同様にして設定できる。そこで、説明の簡略化のために、以下の説明では、上記の説明と重複する説明は省略する。

【0053】

ｙ軸可動範囲設定部１１１は、接合面ｙ軸第１端設定部１１２と、接合面ｙ軸第２端設定部１１３とを備える。

【0054】

接合面ｙ軸第１端設定部１１２は、ｘ軸をｙ軸にしたこと以外は、上記の接合面ｘ軸第１端設定部１０２と同様である。即ち、接合面ｙ軸第１端設定部１１２は、ｙ軸方向において、接合面位置に配置したプローブ２０２を、接合面３０１ａの一方の外側から接合面３０１ａの他方の外側に向かって超音波を照射しながら移動させ、最初の界面フィードバック信号の取得位置に対応するｙ軸方向位置を接合面ｙ軸第１端（図示しない）として設定するものである。より具体的には例えば、被検査体３００の一のｙ軸上のマイナス方向端点（被検査体３００端部のｙ軸方向マイナス側位置）から対向するプラス方向端点（被検査体３００端部のｙ軸方向プラス側位置）まで超音波を照射しながらｙ軸方向に移動させることができる。

【0055】

接合面ｙ軸第２端設定部１１３は、ｘ軸をｙ軸にしたこと以外は、上記の接合面ｘ軸第２端設定部１０３と同様である。即ち、接合面ｙ軸第２端設定部１１３は、最初の界面フィードバック信号の検出後、接合面位置に配置したプローブ２０２の移動継続中に界面フィードバック信号を取得できなくなったｙ軸方向位置を接合面ｙ軸第２端（図示しない）として設定するものである。

【0056】

接合面ｙ軸第１端設定部１１２及び接合面ｙ軸第２端設定部１１３を備えることで、超音波検査時、プローブ２０２の焦点Ｆが接合面３０１ａと重なるようにプローブ２０２をｙ軸方向に移動でき、接合面３０１ａでの欠陥を検出できる。

【0057】

ｙ軸可動範囲設定部１１１は、上記のｘ軸可動範囲設定部１０１と同様に、ｙ軸可動範囲にマージンを設定するものである。即ち、ｙ軸可動範囲設定部１１１は、接合面ｙ軸第１端から接合面３０１ａの外側方向（マイナス方向）に所定長さ離れた位置と、接合面ｙ軸第２端から接合面３０１ａの外側方向（プラス方向）に所定長さ離れた位置との間を前記ｙ軸可動範囲として設定するものである。マージン設定のため、ｙ軸可動範囲設定部１１１は、表面ｙ軸第１端設定部１１４と、表面ｙ軸第２端設定部１１５と、ｙ軸マージン設定部１１６とを備える。

【0058】

表面ｙ軸第１端設定部１１４は、ｘ軸をｙ軸にしたこと以外は、表面ｘ軸第１端設定部１０４と同様である。即ち、表面ｙ軸第１端設定部１１４は、ｙ軸方向において、基準位置に配置したプローブ２０２を、被検査体３００の一方の外側から被検査体３００の他方の外側に向かって超音波を照射しながら移動させ、最初の表面フィードバック信号の取得位置に対応するｙ軸方向位置を表面ｙ軸第１端（図示しない）として設定するものである。
表面ｙ軸第２端設定部１１５は、ｘ軸をｙ軸にしたこと以外は、上記の表面ｘ軸第２端設定部１０５と同様である。即ち、表面ｙ軸第２端設定部１１５は、最初の表面フィードバック信号の検出後、基準位置に配置したプローブ２０２の移動継続中に表面フィードバック信号を取得できなくなったｙ軸方向位置を表面ｙ軸第２端（図示しない）として設定するものである。
ｙ軸マージン設定部１１６は、ｘ軸をｙ軸にしたこと以外は、上記のｘ軸マージン設定部１０６と同様である。即ち、ｙ軸マージン設定部１１６は、ｙ軸可動範囲の各端が、表面ｙ軸第１端と接合面ｙ軸第１端との間、及び、表面ｙ軸第２端と接合面ｙ軸第２端との間に位置するように、所定長さを設定するものである。

【0059】

表面ｙ軸第１端設定部１１４、表面ｙ軸第２端設定部１１５、及びｙ軸マージン設定部１１６を備えることで、ｙ軸可動範囲にマージンを持たせることができる。ｙ軸可動範囲がマージンを持つことで、超音波検査時、接合面３０１ａのｙ軸方向に対してマージンを持った超音波の照射を行うことができ、接合面３０１ａの特に端部を十分に検査できる。

【0060】

可動範囲設定装置１００は、位置条件判断部１３１を備える。位置条件判断部１３１は、載置台６０の中央（厳密な中央に限られず、ある程度幅を有してもよい）に被検査体３００が載置されているか否かを判断するものである。この判断は、上記のように、ｚ軸可動範囲設定後、ｘ軸可動範囲及びｙ軸可動範囲設定前に行われる。このため、被検査体３００の上方には、ｚ軸可動範囲設定のために使用したプローブ２０２が配置されている。そこで、位置条件判断部１３１は、プローブ２０２の位置が、ｘ軸方向位置が被検査体３００の載置台６０のｘ軸方向中央であり、かつ、ｙ軸方向位置が被検査体３００の載置台６０のｙ軸方向中央である位置条件を満たすか否かを判断する。なお、プローブ２０２のｘ軸方向位置及びｙ軸方向位置は、上記のようにエンコーダ（図示しない）によって例えば座標として把握できる。

【0061】

載置台６０は、通常、プローブ２０２が移動可能な位置と一致し、載置台６０の全領域に対して超音波を照射できる。従って、被検査体３００が載置台６０からはみ出さなければ、載置台６０のどの位置に被検査体３００が載置されても、可動範囲設定のための接合面３０１ａ及び表面３０１ｂの位置を決定できる。しかし、例えば、被検査体３００が上面視で矩形の載置台６０の四隅のうちの１つの隅付近に配置された場合、残り３つの隅付近には被検査体３００が存在しないため、超音波を照射する必要がない。そこで、位置条件判断部１３１により被検査体３００の載置位置に応じて超音波照射位置を変更することで、被検査体３００の不存在領域には超音波が照射されず、可動範囲設定に要する時間を削減できる。

【0062】

可動範囲設定装置１００は、照射範囲設定部１３２を備える。照射範囲設定部１３２は、位置条件判断部１３１によって位置条件を満たさないと判断された場合に、ｘ軸方向へ及びｙ軸方向への超音波照射範囲４０２（図１０参照）を設定するものである。設定された超音波照射範囲４０２への超音波照射により、図７を参照しながら説明した接合面３０１ａのｘ軸方向位置及びｙ軸方向位置が設定される。これにより、ｘ軸可動範囲設定部１０１及びｙ軸可動範囲設定部１１１による可動範囲設定が行われる。なお、位置条件を満たした場合には、載置台６０の全域を超音波照射範囲４０２とした超音波照射が行われる。

【0063】

照射範囲設定部１３２は、ｘ軸方向距離決定部１３３と、ｙ軸方向距離決定部１３４とを備える。ｘ軸方向距離決定部１３３は、ｘ軸方向において、プローブ２０２から載置台６０の端部までの距離のうちの最も短い部分の距離を決定するものである。ｙ軸方向距離決定部１３４は、ｙ軸方向において、プローブ２０２から載置台６０（載置台の一例）の端部までの距離のうちの最も短い部分の距離を決定するものである。照射範囲設定部１３２は、決定されたｘ軸方向への距離及びｙ軸方向への距離に基づいて、超音波照射範囲４０１を設定する。

【0064】

図１０は、本実施形態の超音波検査装置２００に備えられる載置台６０の上面図であり、被検査体３００の位置と、照射範囲設定部１３２により設定された超音波照射範囲４０２との関係を示す図である。図１０には、一例として、載置台６０の四隅のうち、上面視で左下の隅付近に被検査体３００が載置された状態を示している。

【0065】

ｘ軸方向距離決定部１３３（図４参照）は、プローブ２０２の位置Ｐから、載置台６０の対向する２つの端部６０ａ，６０ｂまでのｘ軸方向の距離Ｘ１、Ｘ２を算出する。距離Ｘ１、Ｘ２は、上記のエンコーダによって把握されたプローブ２０２のｘ軸方向位置に基づいて算出できる。ｘ軸方向距離決定部１３３は、算出された距離Ｘ１、Ｘ２のうち、短い方の距離を決定する。図１０に示す例では、ｘ軸方向距離決定部１３３は、Ｘ２よりも短いＸ１を採用する。

【0066】

ｙ軸方向距離決定部１３４（図４参照）は、プローブ２０２の位置Ｐから、載置台６０の対向する２つの端部６０ｃ，６０ｄまでのｙ軸方向の距離Ｙ１、Ｙ２を算出する。距離Ｙ１、Ｙ２は、上記のエンコーダによって把握されたプローブ２０２のｙ軸方向位置に基づいて算出できる。ｙ軸方向距離決定部１３４は、算出された距離Ｙ１、Ｙ２のうち、短い方の距離を決定する。図１０に示す例では、ｙ軸方向距離決定部１３４は、Ｙ２よりも短いＹ１を採用する。

【0067】

照射範囲設定部１３２は、採用された距離Ｘ１、Ｙ１に基づいて、超音波照射範囲４０２を設定する。具体的には、照射範囲設定部１３２は、プローブ２０２のｘ軸方向位置（Ｐ）を中点とする、ｘ軸方向距離決定部１３３により決定された距離Ｘ１の２倍の範囲内、かつ、プローブ２０２のｙ軸方向位置（Ｐ）を中点とする、ｙ軸方向距離決定部１３４により決定された距離Ｙ１の２倍の範囲内を超音波照射範囲４０２として設定する。従って、超音波照射範囲４０２は、被検査体３００の載置位置が載置台６０の中央に近いほど大きく、四隅に近いほど小さくなる。

【0068】

そして、ｘ軸可動範囲設定部１０１は、照射範囲設定部１３２により設定された超音波照射範囲４０２での超音波照射により、接合面ｘ軸第１端ｘ１及び接合面ｘ軸第２端ｘ２を設定する。また、ｙ軸可動範囲設定部１１１は、照射範囲設定部１３２により設定された超音波照射範囲４０２での超音波照射により、接合面ｙ軸第１端及び接合面ｙ軸第２端（いずれも図示しない）を設定する。このようにすることで、載置台６０全体への超音波照射と比べて、接合面ｘ軸第１端ｘ１等の設定時間を削減できる。

【0069】

図４に戻って、可動範囲設定装置１００は、記憶部１３５を備える。記憶部１３５は、ｘ軸可動範囲設定部１０１により設定されたｘ軸可動範囲、ｙ軸可動範囲設定部１１１により設定されたｙ軸可動範囲、及び、ｚ軸可動範囲設定部１２１により設定されたｚ軸可動範囲を記憶するものである。記憶部１３５を備えることで、超音波検査時、記憶された可動範囲でプローブ２０２を移動させて、被検査体３００を超音波検査できる。

【0070】

以上の構成を備えるプローブ２０２の可動範囲設定装置１００によれば、超音波検査時におけるプローブ２０２のｘ軸可動範囲、ｙ軸可動範囲及びｚ軸可動範囲を被検査体３００を検査する前段階において設定できる。

【0071】

図１１は、本実施形態に係るプローブ２０２の可動範囲設定方法を含む超音波検査方法のフローチャートである。本実施形態のプローブ２０２の可動範囲設定方法は、可動範囲設定装置１００によって実行できる。本実施形態のプローブ２０２の可動範囲設定方法は、被検査体３００を検査する前段階において、接合面３０１ａを有する被検査体３００への超音波検査を行う超音波検査装置２００において、被検査体３００への超音波の照射を行うプローブ２０２の可動範囲を設定する方法である。即ち、本実施形態のプローブ２０２の可動範囲設定方法は、被検査体３００の表面３０２ｂにおいてプローブ２０２から超音波を照射して、接合面３０１ａの欠陥を検出する超音波検査装置２００において、被検査体３００を検査する前段階において、プローブ２０２の可動範囲を設定するプローブ可動範囲設定方法である。

【0072】

本実施形態のプローブの可動範囲設定方法は、ｚ軸可動範囲設定ステップＳ１と、位置条件判断ステップＳ２と、照射範囲設定ステップＳ３と、ｘ軸可動範囲設定ステップＳ４と、ｙ軸可動範囲設定ステップＳ５とを含む。本実施形態のプローブ２０２の可動範囲設定方法は、これらの処理をすることにより、超音波検査装置２００が被検査体３００を検査するときのプローブ２０２の可動範囲を設定する。図１１では、ｘ軸方向への走査とｙ軸方向への走査とは通常並行して行われるため（所謂クロススキャン）、ｘ軸可動範囲設定ステップＳ４と、ｙ軸可動範囲設定ステップＳ５とは並列に記載している。

【0073】

ｚ軸可動範囲設定ステップＳ１は、被検査体３００の高さ方向であるｚ軸方向へのプローブ２０２の移動により、プローブ２０２のｚ軸方向へのｚ軸可動範囲を設定するステップである。ｚ軸可動範囲設定ステップＳ１は、ｚ軸可動範囲設定部１２１によって実行できる。位置条件判断ステップＳ２は、上記位置条件を満たすか否かを判断するステップである。位置条件判断ステップＳ２は、位置条件判断部１３１によって実行できる。照射範囲設定ステップＳ３は、位置条件を満たさない場合に行われるものである。照射範囲設定ステップＳ３は、照射範囲設定部１３２によって実行される。

【0074】

ｘ軸可動範囲設定ステップＳ４は、被検査体３００の表面３０２ｂの延在方向であるｘ軸方向へのプローブ２０２の移動により、プローブ２０２のｘ軸方向へのｘ軸可動範囲を設定するステップである。ｘ軸可動範囲設定ステップＳ４は、ｘ軸可動範囲設定部１０１によって実行できる。ｙ軸可動範囲設定ステップＳ５は、被検査体３００の表面３０２ｂの延在方向であるとともにｘ軸と直交するｙ軸方向へのプローブ２０２の移動により、プローブ２０２のｙ軸方向へのｙ軸可動範囲を設定するステップである。ｙ軸可動範囲設定ステップＳ５は、ｙ軸可動範囲設定部１１１によって実行できる。

【0075】

本実施形態の超音波検査方法は、これらのステップにおいて設定された可動範囲でのプローブ２０２の移動により被検査体３００の超音波検査を行う検査ステップＳ６を含む。検査ステップＳ６では、設定されたｘ軸可動範囲及びｙ軸可動範囲でのプローブ２０２の移動により超音波照射を行い、被検査体３００の超音波検査が行われる。これにより、被検査体３００の接合面３０１ａでの欠陥を迅速に検出できる。

【0076】

図１２は、本実施形態に係るプローブ２０２の可動範囲設定方法を説明するフローチャートであって、ｚ軸可動範囲設定ステップＳ１の具体的内容を示すフローチャートである。ｚ軸可動範囲設定ステップＳ１は、最下端位置設定ステップＳ１１と、最上端位置設定ステップＳ１２と、基準位置設定ステップＳ１３と、接合面位置設定ステップＳ１４とを含む。

【0077】

最下端位置設定ステップＳ１１は、最下端位置設定部１２２によって実行できる。最下端位置設定ステップＳ１１は、プローブ２０２を、初期位置からプローブ２０２の先端位置が被検査体３００の表面３０１ｂから所定の間隙の位置（被検査体３００の表面３０２ｂに干渉しない最至近距離の位置）までｚ軸下方向へ移動して停止し、その位置をプローブ２０２のｚ軸方向の最下端位置として設定することにより、プローブ２０２のｚ軸可動範囲の下限を設定するステップである。

【0078】

最上端位置設定ステップＳ１２は、最上端位置設定部１２３によって実行できる。最上端位置設定ステップＳ１２は、プローブ２０２を、最下端位置からプローブ２０２の焦点距離の大きさ相当分ｚ軸上方向に移動して停止し、その位置をプローブ２０２のｚ軸方向の最上端位置として設定することにより、プローブ２０２のｚ軸可動範囲の上限を設定するステップである。

【0079】

基準位置設定ステップＳ１３は、基準位置設定部１２４によって実行できる。基準位置設定ステップＳ１３は、プローブ２０２を最上端位置からｚ軸下方向に移動させながら超音波を被検査体３００の表面３０１ｂに照射して表面フィードバック信号を取得し、表面フィードバック信号のピークを検出して、ピークが最大となる位置に対応するプローブ２０２のｚ軸方向の位置を基準位置として設定するステップである。

【0080】

接合面位置設定ステップＳ１４は、接合面位置設定部１２５によって実行できる。接合面位置設定ステップＳ１４は、プローブ２０２をさらにｚ軸下方向に移動しながら超音波を照射して界面フィードバック信号を取得し、界面フィードバック信号のピークを検出して、ピークが最大となる位置に対応するプローブ２０２のｚ軸方向の位置を接合面位置として設定するステップである。

【0081】

これらのステップにより、被検査体３００の表面３０１ｂ及び接合面３０１ａのｚ軸方向位置を決定できる。

【0082】

図１３は、本実施形態に係るプローブの可動範囲設定方法を説明するフローチャートであって、ｘ軸可動範囲設定ステップＳ４の具体的内容を示すフローチャートである。ｘ軸可動範囲設定ステップＳ４は、プローブ２０２を接合面位置に設定し、被検査体３００の一のｘ軸上の上記マイナス方向端点から対向する上記プラス方向端点まで超音波を照射しながら移動し、最初に界面フィードバック信号を取得した位置のマイナス方向に所定長さα（マージン）を加算し、界面フィードバック信号を取得できなくなった位置のプラス方向に所定長さα（マージン）を加算してｘ軸可動範囲を設定するステップである。

【0083】

ｘ軸可動範囲設定ステップＳ４は、接合面ｘ軸第１端設定ステップＳ４１、接合面ｘ軸第２端設定ステップＳ４２、表面ｘ軸第１端設定ステップＳ４３、表面ｘ軸第２端設定ステップＳ４４、及びｘ軸マージン設定ステップＳ４５を含む。接合面ｘ軸第１端設定ステップＳ４１は、接合面ｘ軸第１端設定部１０２によって実行できる。接合面ｘ軸第２端設定ステップＳ４２は、接合面ｘ軸第２端設定部１０３によって実行できる。表面ｘ軸第１端設定ステップＳ４３は、表面ｘ軸第１端設定部１０４によって実行できる。表面ｘ軸第２端設定ステップＳ４４は、表面ｘ軸第２端設定部１０５によって実行できる。ｘ軸マージン設定ステップＳ４５は、ｘ軸マージン設定部１０６によって実行できる。これらのステップにより、ｘ軸可動範囲を設定できる。

【0084】

図１４は、本実施形態に係るプローブの可動範囲設定方法を説明するフローチャートであって、ｙ軸可動範囲設定ステップＳ５の具体的内容を示すフローチャートである。ｙ軸可動範囲設定ステップＳ５は、プローブ２０２を接合面位置に設定し、被検査体３００の一のｙ軸上のマイナス方向端点（被検査体３００端部のｙ軸方向マイナス側位置）から対向するプラス方向端点（被検査体３００端部のｙ軸方向プラス側位置）まで超音波を照射しながら移動し、最初に界面フィードバック信号を取得した位置のマイナス方向に所定長さα（マージン）を加算し、界面フィードバック信号を取得できなくなった位置のプラス方向に所定長さα（マージン）を加算してｙ軸可動範囲を設定するステップである。

【0085】

ｙ軸可動範囲設定ステップＳ５は、接合面ｙ軸第１端設定ステップＳ５１、接合面ｙ軸第２端設定ステップＳ５２、表面ｙ軸第１端設定ステップＳ５３、表面ｙ軸第２端設定ステップＳ５４、及びｙ軸マージン設定ステップＳ５５を含む。接合面ｙ軸第１端設定ステップＳ５１は、接合面ｙ軸第１端設定部１１２によって実行できる。接合面ｙ軸第２端設定ステップＳ５２は、接合面ｙ軸第２端設定部１１３によって実行できる。表面ｙ軸第１端設定ステップＳ５３は、表面ｙ軸第１端設定部１１４によって実行できる。表面ｙ軸第２端設定ステップＳ５４は、表面ｙ軸第２端設定部１１５によって実行できる。ｙ軸マージン設定ステップＳ５５は、ｙ軸マージン設定部１１６によって実行できる。これらのステップにより、ｙ軸可動範囲を設定できる。

【0086】

以上のステップを備えるプローブ２０２の可動範囲設定方法によれば、超音波検査時におけるプローブ２０２のｘ軸可動範囲、ｙ軸可動範囲及びｚ軸可動範囲を、被検査体３００を検査する前段階において設定できる。

【符号の説明】

【0087】

１００ 可動範囲設定装置
１０１ ｘ軸可動範囲設定部
１０２ 接合面ｘ軸第１端設定部
１０３ 接合面ｘ軸第２端設定部
１０４ 表面ｘ軸第１端設定部
１０５ 表面ｘ軸第２端設定部
１０６ ｘ軸マージン設定部
１１１ ｙ軸可動範囲設定部
１１２ 接合面ｙ軸第１端設定部
１１３ 接合面ｙ軸第２端設定部
１１４ 表面ｙ軸第１端設定部
１１５ 表面ｙ軸第２端設定部
１１６ ｙ軸マージン設定部
１２１ ｚ軸可動範囲設定部
１２２ 最下端位置設定部
１２３ 最上端位置設定部
１２４ 基準位置設定部
１２５ 接合面位置設定部
１３１ 位置条件判断部
１３２ 照射範囲設定部
１３３ ｘ軸方向距離決定部
１３４ ｙ軸方向距離決定部
１３５ 記憶部
２００ 超音波検査装置
２０１ 超音波検査装置本体部
２０２ プローブ
２０３ 駆動装置
２０４ 演算処理装置
２５２ プローブ
３００ 被検査体
３０１ａ 接合面
３０１ｂ 表面
４０１ 超音波照射範囲
４０２ 超音波照射範囲
５１ ｘ軸走査部
５２ ｙ軸走査部
５３ ｚ軸走査部
５４ ｚ軸走査部
５５ 取り付け部品
５６ 取り付け部品
５７ プローブホルダ
５８ Ｌ字金具
６ 水
７ 水槽
Ｆ 焦点
Ｌ１ 長さ
Ｌ２ 焦点距離
Ｓ１ ｚ軸可動範囲設定ステップ
Ｓ１１ 最下端位置設定ステップ
Ｓ１２ 最上端位置設定ステップ
Ｓ１３ 基準位置設定ステップ
Ｓ１４ 接合面位置設定ステップ
Ｓ２ 位置条件判断ステップ
Ｓ３ 照射範囲設定ステップ
Ｓ４ ｘ軸可動範囲設定ステップ
Ｓ４１ 接合面ｘ軸第１端設定ステップ
Ｓ４２ 接合面ｘ軸第２端設定ステップ
Ｓ４３ 表面ｘ軸第１端設定ステップ
Ｓ４４ 表面ｘ軸第２端設定ステップ
Ｓ４５ ｘ軸マージン設定ステップ
Ｓ５１ 接合面ｙ軸第１端設定ステップ
Ｓ５２ 接合面ｙ軸第２端設定ステップ
Ｓ５３ 表面ｙ軸第１端設定ステップ
Ｓ５４ 表面ｙ軸第２端設定ステップ
Ｓ５５ ｙ軸マージン設定ステップ
Ｓ６ 検査ステップ

【要約】

【課題】超音波検査時におけるプローブのｘ軸可動範囲、ｙ軸可動範囲及びｚ軸可動範囲を、被検査体を検査する前段階において設定する。
【解決手段】被検査体表面の延在方向であるｘ軸方向へのプローブの移動により、前記プローブのｘ軸方向へのｘ軸可動範囲を設定するｘ軸可動範囲設定部１０１と、前記被検査体表面の延在方向であるとともに前記ｘ軸と直交するｙ軸方向への前記プローブの移動により、前記プローブのｙ軸方向へのｙ軸可動範囲を設定するｙ軸可動範囲設定部１１１と、前記被検査体の高さ方向であるｚ軸方向への前記プローブの移動により、前記プローブのｚ軸方向へのｚ軸可動範囲を設定するｚ軸可動範囲設定部１２１と、を備える。
【選択図】図４

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】