特許 7126147 非破壊試験方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-08-18

(45)【発行日】2022-08-26

(54)【発明の名称】非破壊試験方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 23/041 20180101AFI20220819BHJP

   G01N 23/04 20180101ALI20220819BHJP

   G01N 27/82 20060101ALI20220819BHJP

   G01J 5/48 20220101ALI20220819BHJP

   G01N 3/40 20060101ALI20220819BHJP

   H01M 10/04 20060101ALN20220819BHJP

   H01M 10/058 20100101ALN20220819BHJP

【ＦＩ】

G01N23/041

G01N23/04

G01N27/82

G01J5/48 C

G01N3/40

H01M10/04 Z

H01M10/058

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2019543554

(86)(22)【出願日】2018-09-10

(86)【国際出願番号】 JP2018033347

(87)【国際公開番号】W WO2019059012

(87)【国際公開日】2019-03-28

【審査請求日】2021-03-22

(31)【優先権主張番号】P 2017178498

(32)【優先日】2017-09-19

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000001270

【氏名又は名称】コニカミノルタ株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】519062764

【氏名又は名称】スピンセンシングファクトリー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001254

【氏名又は名称】特許業務法人光陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】今田 昌宏

(72)【発明者】

【氏名】波多野 卓史

(72)【発明者】

【氏名】関根 孝二郎

(72)【発明者】

【氏名】土田 匡章

(72)【発明者】

【氏名】八木 司

【審査官】嶋田 行志

(56)【参考文献】

【文献】特開２００５－００３５４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－３１０９５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－３１５８３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２３５０５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０１７８２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】独国特許出願公開第１０２０１２２１５１２０（ＤＥ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ２３／００－Ｇ０１Ｎ ２３／２２７６

Ｇ０１Ｎ ２１／００－Ｇ０１Ｎ ２１／９５８

Ｇ０１Ｎ ２２／００－Ｇ０１Ｎ ２２／０４

Ｇ０１Ｎ ２４／００

Ｈ０１Ｌ ２１／００－Ｈ０１Ｌ ２１／９８

Ｇ０１Ｎ ２７／８２

Ｇ０１Ｊ ５／４８

Ｇ０１Ｎ ３／４０

Ｈ０１Ｍ １０／０４

Ｈ０１Ｍ １０／０５８

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０／ＪＳＴＣｈｉｎａ（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

種類の異なる複数の非破壊試験手段を用いて試験対象を試験するにあたり、
前記複数の非破壊試験手段のうち一の非破壊試験手段による試験結果中の前記試験対象上にマーキング位置を決定して装置に記憶させるとともに、同マーキング位置に相当する前記試験対象上にその他の非破壊試験手段により検出可能なマークを固定的に形成した後、
前記その他の非破壊試験手段により前記マークを含めて前記試験対象を試験し、
前記マークを基準にして、前記複数の非破壊試験手段による試験結果同士を対照する非破壊試験方法。

【請求項2】

前記一の非破壊試験手段による試験結果に基づき前記マークキング位置を基準にして特異箇所を特定した後、前記その他の非破壊試験手段により当該特異箇所を集中的に試験する請求項１に記載の非破壊試験方法。

【請求項3】

前記マークに位置基準以外の情報を割り当て、同情報を記録保持する前記マークを前記試験対象上に固定的に形成した後、同情報を前記その他の非破壊試験手段の試験結果から読み取る請求項１又は請求項２に記載の非破壊試験方法。

【請求項4】

前記種類の異なる複数の非破壊試験手段には、Ｘ線撮影手段、磁場分布測定手段、サーモグラフィー撮影手段及び硬度測定手段のうちいずれか２以上が含まれる請求項１から請求項３のうちいずれか一に記載の非破壊試験方法。

【請求項5】

前記種類の異なる複数の非破壊試験手段には、前記Ｘ線撮影手段としてＸ線タルボ撮影装置が含まれる請求項４に記載の非破壊試験方法。

【請求項6】

前記その他の非破壊試験手段には、前記磁場分布測定手段が含まれ、
前記マークを構成する素材には、磁性体が含まれている請求項１から請求項５のうちいずれか一に記載の非破壊試験方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、非破壊試験方法に関する。

【背景技術】

【0002】

種類の異なる複数の非破壊試験手段を用いて、試験対象の試験を行いたい、例えばリチリウムイオンバッテリー（以下「ＬＩＢ」）をＸ線撮影装置（Ｘ線タルボ撮影装置など）と磁場分布測定装置で検査するような場合がある。Ｘ線撮影により、ＬＩＢ内部の構造的な不具合や異物の有無、場所を知ることができる。また磁場分布測定により、ＬＩＢ内部の電流分布を可視化することができ、リーク電流の大きさやリーク位置を知ることができる。
実際に試験する上では、それぞれの結果単独ではなく、両方の試験結果を組み合わせて多角的に判断する必要がある。例えば、Ｘ線撮影により異物が見つかったとしても、それがリークに繋がっていなければ、問題ない場合も考えられる。あるいはリークがあった場合、その部分のＸ線撮影により何が原因なのかを把握することができるなど、両方の試験結果を組み合わせて多角的に判断することができる場合がある。

【0003】

種類の異なる複数の非破壊試験手段による試験結果に基づき多角的に判断する場合に、それぞれの試験結果が単独にあったとしても、試料の表裏、試験時の向きなど試験時の試験対象の置き方や、装置毎の座標のズレ（ＸＹスケール、直交度など）などがあり、そのままでは比較できない。単にマジックで印をつけるなどでは、試験結果には印は撮像・反映されない場合があり、一方の試験結果と他方の試験結果を位置関係も含めて比較・検討しようとすると、装置毎に同じ位置関係になるように事前に座標を校正しておく、試験対象にマークを形成し、それぞれの試験時に別途カメラでマークを撮像し、座標・位置関係を校正する、などが必要となる。その場合、校正作業が必要であり、カメラ等を追加することで装置が大掛かりになる、などの課題がある。
また、ＬＩＢのようにラミネート包装されている場合、包装の外部に印をつけても内部の電極等との位置関係がずれてしまうという問題もある。

【0004】

特許文献１に記載の発明にあっては、一方の試験装置において試験に先立って被試験物である半導体基板の素子形成領域の外形ラインの互いに直交する２辺やオリエンテーション・フラットなど外形的特徴に基づき試験対象の位置を特定し、他方の試験装置において試験に先立って図示しない位置合わせマークに基づき試験対象の位置を特定する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特許第２９１５０２５号公報

【文献】特開２０１７－１０４２０２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１に記載の発明にあっては、半導体基板に対し、種類の異なる複数の非破壊試験手段による試験結果のそれぞれにおいて特定される試験対象上の位置同士を合わせることができる。
しかしながら、ＬＩＢのようにラミネート包装されている試験対象は、外形的特徴が安定しておらず、先の試験から後の試験の間に外形が変化してしまうおそれがある。また、特許文献１に記載の発明にあっては、いずれの試験も試験に先立ってカメラで画像を撮影するなどして光学的な探索を行っており、試験前に位置特定のための工程を要するとともに、上述したようにカメラ等を追加することで装置が大掛かりになるという課題がある。

【0007】

本発明は以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであって、種類の異なる複数の非破壊試験手段を用いて試験対象を試験するにあたり、当該各非破壊試験手段の試験結果において特定される試験対象上の位置同士を簡単かつ正確に合わせることを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

以上の課題を解決するための請求項１記載の発明は、種類の異なる複数の非破壊試験手段を用いて試験対象を試験するにあたり、
前記複数の非破壊試験手段のうち一の非破壊試験手段による試験結果中の前記試験対象上にマーキング位置を決定して装置に記憶させるとともに、同マーキング位置に相当する前記試験対象上にその他の非破壊試験手段により検出可能なマークを固定的に形成した後、
前記その他の非破壊試験手段により前記マークを含めて前記試験対象を試験し、
前記マークを基準にして、前記複数の非破壊試験手段による試験結果同士を対照する非破壊試験方法である。

【0009】

請求項２記載の発明は、前記一の非破壊試験手段による試験結果に基づき前記マークキング位置を基準にして特異箇所を特定した後、前記その他の非破壊試験手段により当該特異箇所を集中的に試験する請求項１に記載の非破壊試験方法である。

【0010】

請求項３記載の発明は、前記マークに位置基準以外の情報を割り当て、同情報を記録保持する前記マークを前記試験対象上に固定的に形成した後、同情報を前記その他の非破壊試験手段の試験結果から読み取る請求項１又は請求項２に記載の非破壊試験方法である。

【0011】

請求項４記載の発明は、前記種類の異なる複数の非破壊試験手段には、Ｘ線撮影手段、磁場分布測定手段、サーモグラフィー撮影手段及び硬度測定手段のうちいずれか２以上が含まれる請求項１から請求項３のうちいずれか一に記載の非破壊試験方法である。

【0012】

請求項５記載の発明は、前記種類の異なる複数の非破壊試験手段には、前記Ｘ線撮影手段としてＸ線タルボ撮影装置が含まれる請求項４に記載の非破壊試験方法である。

【0013】

請求項６記載の発明は、前記その他の非破壊試験手段には、前記磁場分布測定手段が含まれ、
前記マークを構成する素材には、磁性体が含まれている請求項１から請求項５のうちいずれか一に記載の非破壊試験方法である。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、種類の異なる複数の非破壊試験手段を用いて試験対象を試験するにあたり、当該各非破壊試験手段の試験結果において特定される試験対象上の位置同士を簡単かつ正確に合わせることができる。これにより、種類の異なる複数の非破壊試験手段による試験結果に基づく多角的な判断が行える。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1A】本発明の一実施形態に係る非破壊試験方法の検査Ａ段階における試験対象（又はその試験結果）の模式図である。

【図1B】本発明の一実施形態に係る非破壊試験方法のマーク形成段階における試験対象（又はその試験結果）の模式図である。

【図1C】本発明の一実施形態に係る非破壊試験方法のその他の試験段階における試験対象（又はその試験結果）の模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下に本発明の一実施形態につき図面を参照して説明する。以下は本発明の一実施形態であって本発明を限定するものではない。

【0017】

種類の異なる複数の非破壊試験手段を用いて試験対象を試験する。種類の異なる複数の非破壊試験手段には、Ｘ線撮影手段、磁場分布測定手段、サーモグラフィー撮影手段及び硬度測定手段のうちいずれか２以上が含まれる。本実施形態では、主にＸ線撮影手段を備えるＸ線撮影装置と、磁場分布測定手段を備える磁場分布測定装置とを用いる場合を例とする。Ｘ線撮影装置と磁場分布測定装置とが別装置であり、これらにより試験するために、試験対象は両装置間を移動するため、各装置の原点座標に対して試験対象の置き方は一定しない状況である。

【0018】

順序としては、試験Ａ、マーキンング、その他の試験Ｂ、Ｃ・・・の順で行う。
まず、試験Ａを行う（図１Ａ）。例えば図１Ａに示すように試験Ａにおいて試験対象１（例えば上述のＬＩＢ）に特異箇所ｅ１，ｅ２，ｅ３が検出されたとする。特異箇所とは、異常箇所、異常箇所と疑われる箇所、要追試験箇所などである。
次に、試験Ａにおける試験結果（図１Ａ）中にマーキング位置を決定して装置に記憶
させるとともに、同マーキング位置に相当する試験対象１上に試験Ｂ、Ｃ・・・において検出可能なマークｍ１，ｍ２，ｍ３を固定的に形成する（図１Ｂ)。
例えば、試験ＡとしてＸ線撮影装置により試験を行い、試験Ｂとして磁場分布測定装置により試験を行う。この場合、マークを構成する素材としては、磁性体が含まれているものを適用する。例えばマークの印刷において磁性体を含んだインクを適用する。
Ｘ線撮影装置としてＸ線タルボ撮影装置（特許文献２参照）を適用することができる。Ｘ線タルボ撮影装置によると、通常のＸ線検査より高コントラストである。
なお、磁場分布測定装置に搭載される磁気センサとしては、ＭＲセンサ、ＭＩセンサ、ＴＭＲセンサ（トンネル型磁気抵抗センサ）などが適用される。より高感度なＴＭＲセンサ（トンネル型磁気抵抗センサ）を適用することが好ましい。

【0019】

各試験を行う装置が別装置であり、それぞれに印刷装置（例えばインクジェットプリンタ）を付随又は連繋させる。印刷装置は、試験における試験結果中の試験対象上に決定した座標にマークを固定的に形成するために用いられる。

【0020】

次に試験Ｂによりマークｍ１，ｍ２，ｍ３を含めた試験対象１の試験結果が例えば図１Ｃに示すように検出される。図１Ｃに示すように試験対象１に特異箇所ｆ１，ｆ２が検出されたとする。

【0021】

次に、試験Ａ・Ｂの試験結果をマークｍ１，ｍ２，ｍ３の位置を使って重ね合せて、正しい位置関係で比較、検討する。すなわち、試験Ａでは記憶したマークｍ１，ｍ２，ｍ３のマーキング位置を基準にし、試験Ｂでは検出したマークｍ１，ｍ２，ｍ３を基準にして、同じ位置の試験Ａと試験Ｂの試験結果同士を対照する。例えばマークｍ１，ｍ２，ｍ３を基準に平面座標軸ＸＹを定め、当該座標軸ＸＹ上の座標を（ｘ１，ｙ１）としたとき、試験Ａの試験結果上における座標（ｘ１，ｙ１）の検出値と、試験Ｂの試験結果上における座標（ｘ１，ｙ１）の検出値とを対照し、比較、検討することで異常判定を行う。例えば、図１において特異箇所ｅ１と特異箇所ｆ２が同じ座標を有しているため、異常箇所と判定する。

【0022】

試験Ａ・Ｂの試験結果をもとに、さらに試験Ｃ(例えば断面ＴＥＭ)で詳しく故障解析しても良い。その時マークｍ１，ｍ２，ｍ３を基準に解析すべき個所を選定することができる。
また、試験Ｂにおける試験結果に基づき、新たなマークｇ１をつけて、その後の試験Ｃ以降で利用してもよい。すなわち、試験Ｃ以降でマークｍ１，ｍ２，ｍ３及びマークｇ１を基準に解析すべき個所を選定することができる。
以後試験Ｄ以降も同様に実施でき、試験が増えるごとにマークを増やすことができるが、位置決めのためのマークｍ１，ｍ２，ｍ３は、試験Ａの試験結果が出た後に決定し、試験Ｂの試験前に試験対象１上に形成する。
以上により、種類の異なる複数の試験間で試験対象上の同一箇所を正確に把握、比較することができ、不良の原因解析や出荷検査を効率的に行うことができる。

【0023】

マークｍ１，ｍ２，ｍ３に位置基準以外の情報を記録してもよい。例えばマークｍ１，ｍ２，ｍ３を１次元や２次元のバーコードで形成し、個体識別番号を記録する。試験Ａまでにマークｍ１，ｍ２，ｍ３にその情報を割り当て、試験Ａを行う装置やこれに付随又は連繋する印刷装置で同情報を共有し、同印刷装置は同情報を記録保持するマークｍ１，ｍ２，ｍ３を試験対象１上に固定的に形成する。その後、試験Ｂ以降の各試験装置は、その試験結果に含まれるマーク（コード記録媒体）から上記情報を読み取る。これは、マークを試験Ｂ以降のいずれの非破壊試験手段でも検出可能な共通のマークとしていることで可能となる。以上により、試験結果中の審査対象上に個体識別番号が一体に存在するから、同一個体の各試験結果の照合が容易かつ確実になる。

【0024】

非破壊試験手段はＸ線撮影手段や磁場分布測定手段以外でも、非破壊的に面内分布を計測し、結果として検出画像が得られるものであれば良い。例えばサーモグラフィーで熱分布を計測するサーモグラフィー撮影手段や、触針で各座標ごとの固さを検査する硬度測定手段、などが考えられる。サーモグラフィーであれば、放射率が試験対象の表面と異なるインク材料でマークを形成すればよいし、触針であれば硬さが試験対象と異なるインク材料でマークを形成すればよい。またインクとしてこれらを組み合わせてもよい。例えば、磁性材料、放射率が試験対象表面と異なる材料、硬さが試験対象と異なる材料のいずれか複数、あるいは全てを含むインクで、マークを形成しても良い。

【0025】

先行の試験Ａで特異個所を検出して、後の試験Ｂでは、試験Ａで見つかった特異個所を細かく集中的に試験する方法で実施してもよい。すなわち、複数の非破壊試験手段のうち一の非破壊試験手段による試験結果に基づき特異箇所を特定した後、他の非破壊試験手段により当該特異箇所を集中的に試験する方法である。「特異箇所を集中的に試験する」とは、特異箇所のみを試験対象とするか、特異箇所を残余の領域より高い検出分解能で試験することをいう。
例えば試験ＡでＸ線撮影装置により試験対象の全面を試験した結果から特定した特異箇所ｅ１，ｅ２，ｅ３を、試験Ｂで磁場分布測定装置により細かく測定する方法が考えられる。Ｘ線撮影は全面を一度に撮影でき短時間で試験できるのに対して、磁場分布測定は測定ヘッドを走査しながら測定する方式など、試験対象の面積が広いと時間を要する場合がある。このような場合に、Ｘ線撮影で見つかった特異箇所だけを磁場分布測定装置で細かく試験する方法であれば試験時間を短縮することができる。

【0026】

以上説明したように、本実施形態の非破壊試験方法によれば、種類の異なる複数の非破壊試験手段を用いて試験対象を試験するにあたり、当該各非破壊試験手段の試験結果において特定される試験対象上の位置同士を簡単かつ正確に合わせることができる。これにより、種類の異なる複数の非破壊試験手段による試験結果に基づく多角的な判断が行える。
以上の実施形態にかかわらず、マーキング前の先行の試験Ａ以後のその他の試験は一つでもよい。また、その他の試験が２以上ある場合、すなわち、その他の非破壊試験手段が２以上あるとき、これらが同時に行われても本発明の実施上特に問題はない。
以上の実施形態では、マークｍ１，ｍ２，ｍ３及びマークｇ１を、各試験で発見した特異箇所を指す図形（円、照準記号(aiming symbol)等）とし、図形から特異箇所を決定するルール（円内が特異箇所など）を各試験で共有したが、試験Ａでの特異箇所の有無、位置に拘わらず位置決めに必要なマークｍ１，ｍ２，ｍ３を試験対象１の縁部などの予め決められた位置にするなどして、マークｍ１，ｍ２，ｍ３を基準にした特異箇所の座標情報を各試験で共有してもよい。試験Ａで特異箇所が発見できなかった場合のマークｍ１，ｍ
２，ｍ３のマーキング位置は任意であるが、このように予め決められた位置（縁部など）にしてもよい。試験Ａで特異箇所が発見できなかった場合に限りマークｍ１，ｍ２，ｍ３のマーキング位置を予め決められた位置（縁部など）にしてもよいし、すべての場合にマークｍ１，ｍ２，ｍ３のマーキング位置を予め決められた位置（縁部など）にしてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0027】

本発明は、リチリウムイオンバッテリー等の非破壊試験方法に利用することができる。

【符号の説明】

【0028】

１ 試験対象
ｅ１，ｅ２，ｅ３ 特異箇所
ｆ１，ｆ２ 特異箇所
ｍ１，ｍ２，ｍ３ マーク

【図1A】

【図1B】

【図1C】