特許 7309058 リーク試験条件設計方法、リーク試験条件設計装置、リーク試験方法及びリーク試験装置

(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】2023-07-06

(45)【発行日】2023-07-14

(54)【発明の名称】リーク試験条件設計方法、リーク試験条件設計装置、リーク試験方法及びリーク試験装置

(51)【国際特許分類】

   G01M 3/00 20060101AFI20230707BHJP

【ＦＩ】

G01M3/00 K

【請求項の数】 16

(21)【出願番号】P 2022521027

(86)(22)【出願日】2021-12-24

(86)【国際出願番号】 JP2021048421

(87)【国際公開番号】W WO2022138971

(87)【国際公開日】2022-06-30

【審査請求日】2022-04-06

(31)【優先権主張番号】P 2020218039

(32)【優先日】2020-12-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】390019035

【氏名又は名称】株式会社フクダ

(74)【代理人】

【識別番号】100147599

【弁理士】

【氏名又は名称】丹羽 匡孝

(74)【代理人】

【識別番号】100098589

【弁理士】

【氏名又は名称】西山 善章

(74)【代理人】

【識別番号】100098062

【弁理士】

【氏名又は名称】梅田 明彦

(72)【発明者】

【氏名】平田 真央

(72)【発明者】

【氏名】田辺 明満

【審査官】奥野 尭也

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－１５７８９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０３２０７０５０（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２００７－２７８９１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－２３２１７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０３１３２０７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００２－２０６９８２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｍ ３／００－ ３／４０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

検査対象のワークの密閉内部空間の容積を求める過程と、
差圧式エアリーク試験において前記ワークを格納するワーク密閉容器の、前記ワークを格納したときの残容積を求める過程と、
差圧式エアリーク試験において前記ワークを格納した前記ワーク密閉容器とマスターを格納したマスター密閉容器とに印加するテスト空気圧を決定する過程と、
ヘリウムリーク試験において前記ワークを格納する充填チャンバにヘリウムガスを充填するボンビングの条件を決定する過程と、
前記ワークの密閉内部空間の容積、前記ワーク密閉容器の残容積及び前記テスト空気圧に基づいて、差圧式エアリーク試験において前記ワーク密閉容器に接続するワーク側閉回路部分と前記マスター密閉容器に接続するマスター側閉回路部分とに前記テスト空気圧を印加したときに前記ワーク側閉回路部分と前記マスター側閉回路部分との間に生じ得る差圧値をシミュレーションし、それにより得られた差圧値を等価標準リーク率に換算して差圧換算値を求める過程と、
前記ボンビングの条件に基づいて、前記ワークのヘリウムリーク率を求めるヘリウムリーク試験のシミュレーションを行い、得られたヘリウムリーク率を等価標準リーク率に換算してヘリウムリーク率換算値を求める過程とを含み、
前記差圧換算値及び前記ヘリウムリーク率換算値は、等価標準リーク率を横軸または縦軸とする同一グラフ上に表示されるように生成される、
ことを特徴とするリーク試験条件設計方法。

【請求項2】

前記差圧換算値と前記ヘリウムリーク率換算値とを、等価標準リーク率を横軸または縦軸とする同一グラフ上に表示する過程を更に含むことを特徴とする請求項１に記載のリーク試験条件設計方法。

【請求項3】

等価標準リーク率を横軸または縦軸とする同一グラフ上に表示された前記差圧換算値と前記ヘリウムリーク率換算値とが、等価標準リーク率に関して部分的に重複する領域を有するか否かを判定する過程を更に含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のリーク試験条件設計方法。

【請求項4】

等価標準リーク率を横軸または縦軸とする同一グラフ上に表示されるように生成された前記差圧換算値及び前記ヘリウムリーク率換算値が、等価標準リーク率に関して重複する領域を有するか否かによって、決定された前記テスト空気圧及び／または決定された前記ボンビングの条件の適否を判定することを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載のリーク試験条件設計方法。

【請求項5】

前記差圧換算値と前記ヘリウムリーク率換算値とが等価標準リーク率に関して部分的に重複する領域を有しないと判定された場合、前記残容積を求める過程以降の過程を繰り返し実行する、ことを特徴とする請求項３または請求項４に記載のリーク試験条件設計方法。

【請求項6】

前記差圧換算値を求める過程において、差圧式エアリーク試験の前記シミュレーションで得られる前記ワーク側閉回路部分と前記マスター側閉回路部分との差圧値を、大気圧で除算して前記テスト空気圧に対するエアリーク量に変換し、得られた前記エアリーク量を前記ワークの漏れ孔の寸法に換算し、得られた前記漏れ孔の寸法に基づいて前記差圧値を等価標準リーク率に換算することを特徴とする請求項１から請求項５の何れか一項に記載のリーク試験条件設計方法。

【請求項7】

前記漏れ孔の寸法は、前記漏れ孔の直径とガス流れ方向長さとであることを特徴とする請求項６に記載のリーク試験条件設計方法。

【請求項8】

前記ヘリウムリーク率換算値を求める過程において、ヘリウムリーク試験で得られる前記ワークのヘリウムリーク率を、ＪＩＳ Ｃ６００６８－２－１７：２００１の附属書Ｄに準拠したヘリウムリーク率と等価標準リーク率との関係式に従って等価標準リーク率に換算することを特徴とする請求項１から請求項７の何れか一項に記載のリーク試験条件設計方法。

【請求項9】

検査対象のワークの密閉内部空間の容積を求め、差圧式エアリーク試験において前記ワークを格納するワーク密閉容器の、前記ワークを格納したときの残容積を求める演算部と、
差圧式エアリーク試験において前記ワークを格納した前記ワーク密閉容器とマスターを格納したマスター密閉容器とに印加するテスト空気圧を決定する第１試験条件設定部と、
ヘリウムリーク試験において前記ワークを格納する充填チャンバにヘリウムガスを充填するボンビングの条件を決定する第２試験条件設定部と、
前記ワークの密閉内部空間の容積、前記ワーク密閉容器の残容積及び前記テスト空気圧に基づいて、差圧式エアリーク試験において前記ワーク密閉容器に接続するワーク側閉回路部分と前記マスター密閉容器に接続するマスター側閉回路部分とに前記テスト空気圧を印加したときに前記ワーク側閉回路部分と前記マスター側閉回路部分との間に生じ得る差圧値をシミュレーションし、それにより得られた前記差圧値を等価標準リーク率に換算して差圧換算値を求める第１シミュレーション処理部と、
前記ボンビングの条件に基づいて、前記ワークのヘリウムリーク率を求めるヘリウムリーク試験のシミュレーションを行い、得られた前記ヘリウムリーク率を等価標準リーク率に換算してヘリウムリーク率換算値を求める第２シミュレーション処理部と、
前記第１及び第２シミュレーション処理部からそれぞれ得られた前記差圧換算値と前記ヘリウムリーク率換算値とを、等価標準リーク率を横軸または縦軸とする同一グラフ上に表示する表示部と、を備えることを特徴とするリーク試験条件設計装置。

【請求項10】

前記差圧換算値と前記ヘリウムリーク率換算値とが、同一グラフ上に表示されたときに等価標準リーク率に関して部分的に重複する領域を有するか否かを判定する判定部を更に備えることを特徴とする請求項９に記載のリーク試験条件設計装置。

【請求項11】

前記判定部によって、前記差圧換算値と前記ヘリウムリーク率換算値とが、同一グラフ上に表示されたときに等価標準リーク率に関して部分的に重複する領域を有しないと判定されたとき、前記演算部が前記ワーク密閉容器の残容積を求め、前記第１試験条件設定部が前記テスト空気圧を決定し、前記第２試験条件設定部が前記ボンビングの条件を決定し、前記第１シミュレーション処理部が前記差圧換算値を求め、前記第２シミュレーション処理部が前記ヘリウムリーク率換算値を求め、前記表示部が前記差圧換算値と前記ヘリウムリーク率換算値とを前記同一グラフ上に表示する一連の動作が繰り返し実行されるように、前記演算部、前記第１試験条件設定部、前記第２試験条件設定部、前記第１シミュレーション処理部、前記第２シミュレーション処理部、及び前記表示部を制御する制御部を更に備えることを特徴とする請求項１０に記載のリーク試験条件設計装置。

【請求項12】

前記第１シミュレーション処理部は、差圧式エアリーク試験の前記シミュレーションで得られる前記ワーク側閉回路部分と前記マスター側閉回路部分との差圧値を大気圧で除算して前記テスト空気圧に対するエアリーク量に変換し、得られた前記エアリーク量を前記ワークの漏れ孔の寸法に換算し、得られた前記漏れ孔の寸法に基づいて前記差圧値を等価標準リーク率に換算して、前記差圧換算値を求めることを特徴とする請求項９から請求項１１の何れか一項に記載のリーク試験条件設計装置。

【請求項13】

前記ワークの漏れ孔の寸法は、前記漏れ孔の直径とガス流れ方向長さとであることを特徴とする請求項１２に記載のリーク試験条件設計装置。

【請求項14】

前記第２シミュレーション処理部は、ヘリウムリーク試験で得られる前記ワークのヘリウムリーク率を、ＪＩＳ Ｃ６００６８－２－１７：２００１の附属書Ｄに準拠したヘリウムリーク率と等価標準リーク率との関係式に従って等価標準リーク率に換算して、前記ヘリウムリーク率換算値を求めることを特徴とする請求項９から請求項１３の何れか一項に記載のリーク試験条件設計装置。

【請求項15】

検査対象のワークに対して請求項１から請求項８の何れか一項に記載のリーク試験条件設計方法を実施する過程と、
前記ワークに対して差圧式エアリーク試験を実施する過程と、
前記ワークに対してヘリウムのボンビング法によるヘリウムリーク試験を実施する過程と、を含み、
前記差圧式エアリーク試験及び／またはヘリウムリーク試験は、
前記リーク試験条件設計方法において、前記差圧換算値及び前記ヘリウムリーク率換算値が、等価標準リーク率を横軸または縦軸とする同一グラフ上に表示されるとき、等価標準リーク率に関して重複する領域を有するように決定された前記テスト空気圧及び／または決定された前記ボンビングの条件に基づいて行う、ことを特徴とするリーク試験方法。

【請求項16】

請求項９から請求項１４の何れか一項に記載のリーク試験条件設計装置と、
検査対象のワークについて、前記リーク試験条件設計装置の第１試験条件設定部により決定されたテスト空気圧に基づいて差圧式エアリーク試験を実行するエアリーク試験部と、
検査対象のワークについて、前記リーク試験条件設計装置の第２試験条件設定部により決定されたボンビングの条件に基づいてヘリウムのボンビング法によるヘリウムリーク試験を実行するヘリウムリーク試験部と、を備えることを特徴とするリーク試験装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、検査対象の試験体（ワーク）の気密性を検査するリーク試験技術に関し、特にリーク試験の実施前にその試験条件を評価しかつ／又は決定するための設計方法及び設計装置に関する。更に本発明は、かかる設計方法の実施を含むリーク試験方法及び設計装置を備えたリーク試験装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、水晶振動子やＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）等の小型電子デバイス、医薬包装、食品包装等の広範な分野で、内部に密閉空間を有するワークの気密性を検査するために、様々なリーク試験が行われている。ＪＩＳ（日本産業規格）では、等価標準リーク率が１Ｐａ・ｃｍ^３／ｓ以上のリークを大リークと、等価標準リーク率が１Ｐａ・ｃｍ^３／ｓ未満のリークを微小リークと定義している。ＪＩＳ及びＭＩＬ規格には、大リーク（以下、グロスリークという)を検出するグロスリーク試験及び微小リーク（以下、ファインリークという）を検出するファインリーク試験の具体的な試験方法が記載されている。多くの場合、ワークのリーク試験は、グロスリーク試験とファインリーク試験が併用して行われる（例えば、特許文献１～３を参照）。

【0003】

グロスリーク試験として、例えばＪＩＳ Ｚ２３３２：２０１２（圧力変化による漏れ試験方法）に準拠した差圧式エアリーク試験が広く採用されている。差圧式エアリーク試験では、検査対象のワークを入れたワークカプセルと、漏れの無いワークであるマスターを入れたマスターカプセルとに所定のテスト空気圧を供給し、これらカプセルの内圧の差圧を差圧センサーで検出する。ワークの気密性の良否は、差圧検出の有無又は検出した差圧値と事前設定された判別値との比較によって判定する。

【0004】

ファインリーク試験として、例えばＪＩＳ Ｚ２３３１：２００６に記載されるヘリウム漏れ試験方法がよく知られており、その附属書７に準拠した浸漬法（ボンビング法）が広く採用されている。浸漬法によるヘリウムリーク試験では、充填チャンバに多数（例えば、数百個）のワークを収容し、試験用ガスとして加圧したヘリウムガスを充填して所定のボンビング時間（例えば、１～２時間）維持するボンビングを行う。この後、ワークに微小リーク（漏れ孔）があれば、ボンビングによってワークの内部空間に侵入したヘリウムガスが徐々に漏れ出るので、これをヘリウムリークディテクターで検出する。

【0005】

等価標準リーク率は、ＪＩＳ Ｃ６００６８－２－１７：２００１に、試験用ガスに空気を用いたときの試験体の標準リーク率（温度２５℃，圧力差１００ｋＰａの標準条件でのリーク率（Ｐａ・ｃｍ^３／ｓ））と定義されている。更に、ＪＩＳ Ｃ６００６８－２－１７：２００１の附属書Ｄ、ＪＩＳ Ｚ２３３１：２００６の附属書７、及びＭＩＬ－ＳＴＤ－８８３ ＭＥＴＨＯＤ １０１４．１５の２．１．２．３には、ヘリウムガスリーク率と等価標準リーク率との関係を表した式が記載されている。これらの関係式から、ヘリウムリーク試験で検出したヘリウムリーク量は、等価標準リーク率に換算することができる。

【0006】

例えば、特許文献４には、ＪＩＳ Ｃ６００６８－２－１７の附属書Ｄに記載の式に従って作成されたヘリウムリーク量と等価標準リーク率との関係が、図１４にグラフ表示されており、これからヘリウムリーク試験で判定可能な漏れ領域を知ることができる。更に、異なる試験条件下で行われたヘリウムリーク試験の結果も、等価標準リーク率という同じ座標軸上で比較、評価することが可能である。

【0007】

また、被試験容器からの気体の漏れを測定する漏れ試験装置において、基準容器と被試験容器との間に生じる差圧と被試験容器の容積とに基づいて、被試験容器から漏れる気体の量を算出できることが知られている（例えば、特許文献５を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【文献】特開２００７－２７８９１４号公報

【文献】特開２００２－２０６９８２号公報

【文献】特開２０１０－１６９５１５号公報

【文献】再表２０１５／０５６６６１号公報

【文献】特開平０８－０４３２４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

特許文献４によれば、等価標準リーク率でグラフ表示される検出可能な漏れ領域よりも大きい大リークは、ボンビング後に充填チャンバから取り出したワークから、ヘリウムがヘリウムリークディテクターで検出する前に漏出してしまうため、測定できないという問題が生じる。グロスリークの検査のために、別途エアリーク試験を行う場合、エアリーク試験で検出可能な漏れ領域と、ヘリウムリーク試験で検出可能な漏れ領域とは、部分的に重複していることが好ましい。しかしながら、差圧式エアリーク試験とヘリウムリーク試験とがそれぞれ検出可能な漏れ領域の間には、いずれのリーク試験でも検出不能な漏れ領域（本明細書中、不感帯という）が生じる虞がある。

【0010】

しかも、上述したＪＩＳやＭＩＬ規格に記載されるグロスリーク試験は、いずれも定性的な手法であり、それらの試験結果からグロスリーク領域のリーク率を具体的な数値で提示することは困難であった。そのため、エアリーク試験によるグロスリーク領域の試験結果とヘリウムリーク試験によるファインリークの試験結果とを、同一の基準で判定、評価することはできなかった。更に、上述した不感帯の存在有無を明確に判定することも、同様に困難であった。

【0011】

そこで、本発明は、上述した従来の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、第一に、検査対象のワークに対して行う差圧式エアリーク試験の試験結果とヘリウムリーク試験の試験結果とを同一の基準、尺度で均等に判定、評価することができ、それにより、事前に両リーク試験の試験条件をそれぞれ適切に決定し得るリーク試験条件設計方法、及びその方法を実施するためのリーク試験条件設計装置を提供することにある。

【0012】

更に本発明の目的は、差圧式エアリーク試験及びヘリウムリーク試験でそれぞれ検出可能な漏れ領域の間に不感帯が生じないように、両リーク試験の試験条件を適切に決定し得るリーク試験条件設計方法及び装置を提供することにある。

【0013】

更に本発明の目的は、本発明のリーク試験条件設計装置を備えたリーク試験装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0014】

本発明のリーク試験条件設計方法は、
検査対象のワークの密閉内部空間の容積を求める過程と、
差圧式エアリーク試験において前記ワークを格納するワーク密閉容器の、前記ワークを格納したときの残容積を求める過程と、
差圧式エアリーク試験において前記ワークを格納した前記ワーク密閉容器とマスターを格納したマスター密閉容器とに印加するテスト空気圧を決定する過程と、
ヘリウムリーク試験において前記ワークを格納する充填チャンバにヘリウムガスを充填するボンビングの条件を決定する過程と、
前記ワークの密閉内部空間の容積、前記ワーク密閉容器の残容積及び前記テスト空気圧に基づいて、前記ワークと前記マスターとの差圧値を求める差圧式エアリーク試験のシミュレーションを行い、得られた差圧値を等価標準リーク率に換算して差圧換算値を求める過程と、
前記ボンビングの条件に基づいて、前記ワークのヘリウムリーク率を求めるヘリウムリーク試験のシミュレーションを行い、得られたヘリウムリーク率を等価標準リーク率に換算してヘリウムリーク率換算値を求める過程とを含み、
前記差圧換算値及び前記ヘリウムリーク率換算値は、等価標準リーク率を横軸または縦軸とする同一グラフ上に表示されるように生成される、ことを特徴とする。

【0015】

或る実施形態では、前記差圧換算値と前記ヘリウムリーク率換算値とを、等価標準リーク率を横軸または縦軸とする同一グラフ上に表示する過程を更に含んでいる。

【0016】

別の実施形態では、等価標準リーク率を横軸または縦軸とする同一グラフ上に表示された前記差圧換算値と前記ヘリウムリーク率換算値とが、等価標準リーク率に関して部分的に重複する領域を有するか否かを判定する過程を更に含んでいる。

【0017】

また、別の実施形態では、等価標準リーク率を横軸または縦軸とする同一グラフ上に表示されるように生成された前記差圧換算値及び前記ヘリウムリーク率換算値が、等価標準リーク率に関して重複する領域を有するか否かによって、決定された前記テスト空気圧及び／または決定された前記ボンビングの条件の適否を判定する。

【0018】

更に別の実施形態において、前記差圧換算値と前記ヘリウムリーク率換算値とが等価標準リーク率に関して部分的に重複する領域を有しないと判定された場合、前記残容積を求める過程以降の過程を繰り返し実行する。

【0019】

或る実施形態では、前記差圧換算値を求める過程において、差圧式エアリーク試験で得られる前記ワークと前記マスターとの差圧値を、前記テスト空気圧に対するエアリーク量に変換し、得られた前記エアリーク量を前記ワークの漏れ孔の寸法に換算し、得られた前記漏れ孔の寸法に基づいて前記差圧値を等価標準リーク率に換算する。

【0020】

別の実施形態において、前記漏れ孔の寸法は、前記漏れ孔の直径とガス流れ方向長さとである。

【0021】

また、或る実施形態では、前記ヘリウムリーク率換算値を求める過程において、ヘリウムリーク試験で得られる前記ワークのヘリウムリーク率を、JIS C60068-2-17:2001の附属書Ｄに準拠したヘリウムリーク率と等価標準リーク率との関係式に従って等価標準リーク率に換算する。

【0022】

本発明のリーク試験条件設計装置は、
検査対象のワークの密閉内部空間の容積を求め、差圧式エアリーク試験において前記ワークを格納するワーク密閉容器の、前記ワークを格納したときの残容積を求める演算部と、
差圧式エアリーク試験において前記ワークを格納した前記ワーク密閉容器とマスターを格納したマスター密閉容器とに印加するテスト空気圧を決定する第１試験条件設定部と、
ヘリウムリーク試験において前記ワークを格納する充填チャンバにヘリウムガスを充填するボンビングの条件を決定する第２試験条件設定部と、
前記ワークの密閉内部空間の容積、前記ワーク密閉容器の残容積及び前記テスト空気圧に基づいて、前記ワークと前記マスターとの差圧値を求める差圧式エアリーク試験のシミュレーションを行い、得られた前記差圧値を等価標準リーク率に換算して差圧換算値を求める第１シミュレーション処理部と、
前記ボンビングの条件に基づいて、前記ワークのヘリウムリーク率を求めるヘリウムリーク試験のシミュレーションを行い、得られた前記ヘリウムリーク率を等価標準リーク率に換算してヘリウムリーク率換算値を求める第２シミュレーション処理部と、
前記第１及び第２シミュレーション処理部からそれぞれ得られた前記差圧換算値と前記ヘリウムリーク率換算値とを、等価標準リーク率を横軸または縦軸とする同一グラフ上に表示する表示部と、を備えることを特徴とする。

【0023】

或る実施形態では、前記差圧換算値と前記ヘリウムリーク率換算値とが、同一グラフ上に表示されたときに等価標準リーク率に関して部分的に重複する領域を有するか否かを判定する判定部を更に備える。

【0024】

別の実施形態では、前記判定部によって、前記差圧換算値と前記ヘリウムリーク率換算値とが、同一グラフ上に表示されたときに等価標準リーク率に関して部分的に重複する領域を有しないと判定されたとき、前記演算部が前記ワーク密閉容器の残容積を求め、前記第１試験条件設定部が前記テスト空気圧を決定し、前記第２試験条件設定部が前記ボンビングの条件を決定し、前記第１シミュレーション処理部が前記差圧換算値を求め、前記第２シミュレーション処理部が前記ヘリウムリーク率換算値を求め、前記表示部が前記差圧換算値と前記ヘリウムリーク率換算値とを前記同一グラフ上に表示する一連の動作が繰り返し実行されるように、前記演算部、前記第１試験条件設定部、前記第２試験条件設定部、前記第１シミュレーション処理部、前記第２シミュレーション処理部、及び前記表示部を制御する制御部を更に備える。

【0025】

また、或る実施形態において、前記第１シミュレーション処理部は、差圧式エアリーク試験で得られる前記ワークと前記マスターとの差圧値を前記テスト空気圧に対するエアリーク量に変換し、得られた前記エアリーク量を前記ワークの漏れ孔の寸法に換算し、得られた前記漏れ孔の寸法に基づいて前記差圧値を等価標準リーク率に換算して、前記差圧換算値を求める。

【0026】

別の実施形態では、前記ワークの漏れ孔の寸法は、前記漏れ孔の直径とガス流れ方向長さとである。

【0027】

また、別の実施形態において、前記第２シミュレーション処理部は、ヘリウムリーク試験で得られる前記ワークのヘリウムリーク率を、ＪＩＳ Ｃ６００６８－２－１７：２００１の附属書Ｄに準拠したヘリウムリーク率と等価標準リーク率との関係式に従って等価標準リーク率に換算して、前記ヘリウムリーク率換算値を求める。

【0028】

本発明のリーク試験方法は、
検査対象のワークに対して、上述した本発明のリーク試験条件設計方法を実施する過程と、前記ワークに対して差圧式エアリーク試験を実施する過程と、前記ワークに対してヘリウムのボンビング法によるヘリウムリーク試験を実施する過程と、を含み、
前記差圧式エアリーク試験及び／またはヘリウムリーク試験は、前記リーク試験条件設計方法において、前記差圧換算値及び前記ヘリウムリーク率換算値が、等価標準リーク率を横軸または縦軸とする同一グラフ上に表示されるとき、等価標準リーク率に関して重複する領域を有するように決定された前記テスト空気圧及び／または決定された前記ボンビングの条件に基づいて行う、ことを特徴とする。

【0029】

本発明のリーク試験装置は、
上述した本発明のリーク試験条件設計装置と、
検査対象のワークについて、前記リーク試験条件設計装置の第１試験条件設定部により決定されたテスト空気圧に基づいて差圧式エアリーク試験を実行するエアリーク試験部と、
検査対象のワークについて、前記リーク試験条件設計装置の第２試験条件設定部により決定されたボンビングの条件に基づいてヘリウムのボンビング法によるヘリウムリーク試験を実行するヘリウムリーク試験部と、を備えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0030】

本発明のリーク試験条件設計方法及び装置によれば、実際に差圧式エアリーク試験とヘリウムリーク試験とを併用する前に、事前に決定したテスト空気圧を差圧式エアリーク試験で印加したときに得られるであろうワークとマスターとの差圧値と、事前に決定したボンビングの条件でヘリウムリーク試験を行ったときに得られるであろうワークのヘリウムリーク率とを、それぞれ等価標準リーク率で換算し、等価標準リーク率を横軸または縦軸とする同一グラフ上に表示することができる。それによって、元々単位の異なる差圧とヘリウムリーク率とを同じ座標軸上で同じ尺度で比較し、差圧式エアリーク試験とヘリウムリーク試験でそれぞれ検出可能な漏れ領域の間に不感帯が生じないことを簡単に検証し、不感帯を生じない試験条件を簡単に決定することができる。更に、ワークの良否を判定する閾値を、等価標準リーク率をベースにして差圧式エアリーク試験とヘリウムリーク試験を対比しながら決定し、実際の試験では、それぞれ差圧及びヘリウムリーク率に戻して判定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0031】

【図1】図１は、本発明によるリーク試験条件設計方法の実施形態にかかるリーク試験装置の構成を概略的に示すブロック図である。

【図2】図２は、図１のエアリーク試験部の回路構成図である。

【図3】図３は、図１のヘリウムリーク試験部の回路構成図である。

【図4】図４は、本実施形態のリーク試験条件設計方法のフロー図である。

【図5】図５は、ワークＷを収容したワークカプセルを模式的に示す断面図である。

【図6】図６は、内容積１ｍｍ^３のワークにおけるヘリウムリーク量の時間変化を示すグラフである。

【図7】図７は、内容積０．１ｍｍ^３のワークにおけるヘリウムリーク量の時間変化を示すグラフである。

【図8】図８は、エアリーク試験のシミュレーションにより得られた差圧値と等価標準リーク率との関係を示すグラフである。

【図9】図９は、ヘリウムリーク試験のシミュレーションにより得られたヘリウムリーク量と等価標準リーク率との関係を示すグラフである。

【図10】図１０は、図８のグラフと図９のグラフとを統合した統合グラフである。

【図11】図１１は、本実施形態のリーク試験方法のフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0032】

以下に、本発明の好適な実施形態について、添付図面を参照しつつ、詳細に説明する。
図１は、本発明によるリーク試験条件設計方法の実施形態にかかるリーク試験装置の構成を概略的に示している。リーク試験装置１００は、検査装置本体１と、制御装置２と、表示部３と、検査装置本体１に検査対象のワークを供給するためのワークローダー４とを備える。更に、検査装置本体１には、パーソナルコンピューター等の外部装置や、外部出力手段としてのプリンターを接続することができる。

【0033】

検査装置本体１は、エアリーク試験部１１と、ヘリウムリーク試験部１２とを備える。更に検査装置本体１は、エアリーク試験部１１及びヘリウムリーク試験部１２の試験結果を出力するための出力部１３を備える。出力部１３は、前記試験結果を表示部３、及び図示しない外部の装置やシステムに出力する。ここで、外部の装置及びシステムには、有線及び／または無線の様々な通信手段を介して出力部１３に接続される外部のパーソナルコンピューター、プリンター、記憶装置、サーバー等、あらゆる装置及びシステムが含まれる。

【0034】

制御装置２は、検査装置本体１のエアリーク試験部１１及びヘリウムリーク試験部１２によるエアリーク試験及びヘリウムリーク試験の実行を制御するリーク試験制御部２１を備える。更に制御装置２は、本実施形態のリーク試験条件設計方法を実行するために、シミュレーション処理部２２及び試験条件決定部２３を備える。制御装置２には、出力部２４が設けられており、後述するシミュレーション処理部２２によるシミュレーション処理の結果、及び試験条件決定部２３による試験条件決定の結果を表示部３に出力することができる。更に、前記シミュレーション処理の結果及び前記試験条件決定の結果は、出力部２４を介して外部のパーソナルコンピューターやプリンター、その他の外部の装置及び／またはシステムに出力することができる。

【0035】

制御装置２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、記憶装置等を有する。ＣＰＵは、ＲＯＭに格納された制御手順に対応するプログラムを読み出しながら、リーク試験制御部２１、シミュレーション処理部２２及び試験条件決定部２３の制御を行う。前記記憶装置には、シミュレーション処理部２２によるシミュレーション処理及び試験条件決定部２３による試験条件決定処理に必要なデータが格納されており、ＣＰＵは、前記プログラム等に基づいて前記記憶装置に格納されているデータを参照して、前記シミュレーション処理及び試験条件決定処理を制御する。

【0036】

表示部３は、試験結果表示部３１と、等価標準リーク率（Ｌ）換算結果表示部３２とを備える。試験結果表示部３１には、検査装置本体１からエアリーク試験部１１及びヘリウムリーク試験部１２の試験結果が直接または制御装置２を介して出力され、表示される。Ｌ換算結果表示部３２には、制御装置２から前記シミュレーション処理の結果及び前記試験条件決定の結果が出力され、表示される。表示部３は、例えばＬＣＤ（液晶ディスプレイ）からなる単数または複数の表示画面を備える。例えば、試験結果表示部３１及びＬ換算結果表示部３２にそれぞれ各１つの表示画面を設け、または試験結果表示部３１及びＬ換算結果表示部３２に共通の１つの表示画面を設けることができる。

【0037】

エアリーク試験部１１は、公知の差圧式エアリーク試験装置からなり、図２には、その好適な回路構成が例示されている。図２の差圧式エアリーク試験装置は、正圧または負圧のテスト空気圧を供給するためのテスト圧供給源４１と、エア通路４２とを有する。エア通路４２には、上流側からレギュレーター４６，４７と、圧力計４８と、電磁三方弁４９とが設けられている。エア通路４２は、電磁三方弁４９の下流側でワーク側分岐通路４５ａとマスター側分岐通路４５ｂとに分岐されている。

【0038】

ワーク側分岐通路４５ａには、常開の第１開閉弁５１ａが設けられ、その下流端には、ワークを密閉状態で収容するワークカプセル５２が接続されている。マスター側分岐通路４５ｂには、常開の第１開閉弁５１ｂが設けられ、その下流端には、漏れの無い良品ワークであるマスターを密閉状態で収容するマスターカプセル５３が接続されている。

【0039】

ワーク側分岐通路４５ａとマスター側分岐通路４５ｂとの間には、ワーク側の第１開閉弁５１ａ及びマスター側の第１開閉弁５１ｂの下流側にそれぞれ接続された導入通路５７ａ，５７ｂを介して差圧センサー５８が設けられている。差圧センサー５８は、該差圧センサーが検出する差圧を出力可能に制御装置２のリーク試験制御部２１に接続され、かつ該差圧を表示可能に圧力表示部５９に接続されている。

【0040】

ワーク側分岐通路４５ａは、第１開閉弁５１ａとワークカプセル５２との間に補助通路５４ａが接続され、その途中には常開の第２開閉弁５５ａが設けられ、下流端にはワーク側分圧タンク５６ａが接続されている。マスター側分岐通路４５ｂは、第１開閉弁５１ｂとマスターカプセル５３との間に補助通路５４ｂが接続され、その途中には常開の第２開閉弁５５ｂが設けられ、下流端にはマスター側分圧タンク５６ｂが接続されている。

【0041】

制御用分圧タンク５６ａ，５６ｂは、グロスリーク試験によって測定される漏れのグロスリーク領域の範囲内で、リーク量の大きい「大漏れ」とリーク量の小さい「小漏れ」とを判別して検出するために使用される。エアリーク試験部１１により差圧式エアリーク試験を実施する際、第２開閉弁５５ａ，５５ｂを閉じた状態でテスト圧供給源４１からテスト空気圧を印加した後、第１開閉弁５１ａ，５１ｂを閉じて、ワーク側分岐通路４５ａ及びマスター側分岐通路４５ｂの第１開閉弁５１ａ，５１ｂより下流側をそれぞれ閉回路にする。ワーク側分岐通路４５ａの閉回路部分では、テスト空気圧が正圧の場合、ワークカプセル５２内のワークの欠陥が小漏れであれば、圧縮空気がワーク内にゆっくりと侵入する。それによりワーク側分岐通路４５ａの閉回路部分に発生する微小な圧力変動が、マスター側分岐通路４５ｂの閉回路部分との差圧として、差圧センサー５８によって検出される。

【0042】

これに対し、ワークカプセル５２内のワークの欠陥が大漏れの場合、テスト圧供給源４１からテスト空気圧を印加した時点で、圧縮空気がワーク内に一気に侵入するので、第１開閉弁５１ａ，５１ｂを閉じた後、ワーク側分岐通路４５ａの閉回路部分には、上述した小漏れの場合の微小な圧力変動が発生しない。その結果、ワーク側分岐通路４５ａの閉回路部分とマスター側分岐通路４５ｂの閉回路部分との間には差圧が発生せず、差圧センサー５８は反応しないので、ワークの欠陥を検出することができない。このように差圧センサー５８が反応しないとき、第２開閉弁５５ａ，５５ｂを開いて、ワーク側分岐通路４５ａ及びマスター側分岐通路４５ｂの閉回路部分内の空気をそれぞれ分圧タンク５６ａ，５６ｂに分圧し、前記閉回路部分内を減圧する。ワーク側分岐通路４５ａの閉回路部分は、分圧による圧力降下がマスター側分岐通路４５ｂの閉回路部分よりも小さく、それにより圧力がマスター側分岐通路４５ｂの閉回路部分よりも高くなるので、その圧力差を差圧センサー５８が検出することによって、ワークの大漏れが検出される。

【0043】

エアリーク試験部１１には、第１開閉弁５１ａ，５１ｂ、及び第２開閉弁５５ａ，５５ｂを駆動するためのバルブ駆動回路が併設されている。前記バルブ駆動回路は、第１及び第２開閉弁５１ａ，５１ｂ，５５ａ，５５ｂにバルブ駆動圧を供給するためのバルブ駆動圧供給源４３と、駆動圧通路４４とを有する。駆動圧通路４４は、第１分岐通路６１ａと第２分岐通路６１ｂとに分岐され、第１分岐通路６１ａにはレギュレーター６２が設けられ、その下流側は更に、第１駆動分岐通路６３ａと第２駆動分岐通路６３ｂとに分岐されている。

【0044】

第１駆動分岐通路６３ａの下流端には、バルブ駆動圧供給源４３から印加されるバルブ駆動圧によって第１開閉弁５１ａ，５１ｂを開閉する電磁三方弁６４が設けられている。第２駆動分岐通路６３ｂの下流端には、バルブ駆動圧供給源４３から印加されるバルブ駆動圧によって第２開閉弁５５ａ，５５ｂを開閉する電磁三方弁６５が設けられている。第２分岐通路６１ｂにはレギュレーター６６が設けられ、その下流端には、電磁三方弁６７がシリンダー６８を駆動するように接続されている。

【0045】

ヘリウムリーク試験部１２は、公知のヘリウムリーク試験装置からなり、図３には、その好適な回路構成が例示されている。図３のヘリウムリーク試験装置は、ヘリウム供給部７１と、漏れ検査部７２とを備える。ヘリウム供給部７１は、ボンビングタンク７３と、例えばヘリウムボンベからなるヘリウム供給源７４（トレーサガス供給源）と、真空ポンプ７５とを有する。ボンビングタンク７３は、密封可能な圧力容器からなり、その中に検査対象のワークが収容される。ヘリウム供給源７４及び真空ポンプ７５は、それぞれ開閉弁７６，７７やレギュレーター（図示せず）を設けた通路７８，７９を介してボンビングタンク７３に接続されている。

【0046】

ワークＷのボンビングタンク７３から検査カプセル８１への移送は、ボンビングタンク７３からの取り出し、搬送、検査カプセル８１への収容までの全工程を、公知の自動搬送手段（図示せず）を用いることによって、短時間で行うことができる。このような自動搬送手段は、例えば上記特許文献３に記載されている。当然ながら、作業者が手作業でワークＷをボンビングタンク７３から取り出し、搬送して検査カプセル８１内に収容することもできる。

【0047】

漏れ検査部７２は、検査カプセル８１と、ヘリウムリークディテクター８２（トレーサガス検知手段）とを有する。検査カプセル８１は、密封可能な真空容器で構成され、その中にボンビングタンク７３から取り出したボンビング後のワークが収容される。検査カプセル８１は、管路８３を介してヘリウムリークディテクター８２と接続されている。

【0048】

管路８３の下流側は、ヘリウムリークディテクター８２の内部において検出通路８４と吸引通路８５とに分岐されている。検出通路８４には、上流側から開閉弁８６とヘリウム検知部８７とが設けられ、下流端に真空ポンプ８８ａが接続されている。吸引通路８５には、開閉弁８９が設けられ、下流端に真空ポンプ８８ｂが接続されている。開閉弁８６と開閉弁８９とは、その一方が開のときに他方が閉じられ、択一的に開かれるように構成されている。

【0049】

ヘリウム検知部８７は、例えば質量分析器からなり、検査カプセル８１から吸引されるガス中のヘリウム（トレーサガス）を検知する。ヘリウムリークディテクター８２は、ヘリウム検知部８７がヘリウムを検知すると検知信号を出力するように制御装置２に接続されている。

【0050】

本発明によれば、リーク試験装置１００の検査装置本体１を用いてワークに対して差圧式エアリーク試験及びヘリウムリーク試験を実行する前に、制御装置２において本実施形態のリーク試験条件設計方法を実施して、差圧式エアリーク試験及びヘリウムリーク試験の測定可能な漏れ範囲を予測し、両試験の試験条件を決定する。次に、図４のフロー図を用いて、本実施形態のリーク試験条件設計方法を説明する。

【0051】

最初に、制御装置２のシミュレーション処理部２２において、ワークの密閉された内部空間の容積を取得する（ステップＳ０１）。この密閉内部空間の容積（以下、ワーク内容積という）は、例えばワークの仕様書に記載されている内部寸法から算出することによって、またはその容積自体が仕様書等に記載されていたり、ワークの製造者若しくは提供者から入手できる場合は直接取得することによって、求められる。ワークの内部寸法は、例えば制御装置２の図示しない入力部をオペレーターが操作することによって、または外部装置からの通信を受信することによって、制御装置２に入力することができ、事前に制御装置２に記憶させておくことができる。尚、ワーク内容積とは、例えば、ワークがＭＥＭＳのように密閉されたパッケージを有する小型電子部品の場合、パッケージ自体の内部空間の容積からパッケージ内に搭載されているデバイス等の部品の容積を除外した残りの容積をいう。

【0052】

次に、シミュレーション処理部２２は、ワークを収容した状態でのワークカプセル５２の残容積を取得する（ステップＳ０２）。ワークカプセル５２の残容積とは、図５に示すように、その中にワークＷを収容した状態での内部空間５２ａの容積をいう。空の状態でのワークカプセル５２の内容積（内部空間５２ａの容積）は予め制御装置２に記憶されており、これからワークＷの体積（ワーク外容積）を減算することによって、容易に求められる。ワーク外容積も、ワーク内容積と同様に、仕様書等の記載やワーク製造者若しくは提供者から、またはオペレーターの操作や外部からの通信を受信して取得し、またはそのようにして入手した外部寸法から算出することができる。

【0053】

更にシミュレーション処理部２２は、差圧式エアリーク試験においてワークを収容したワークカプセル５２に印加するべきテスト空気圧を決定する（ステップＳ０３）。テスト空気圧の決定には、制御装置２にオペレーターによって入力されまたは外部装置から提供されたワークの耐圧を考慮して、予め制御装置２に記憶されているデータに基づいて、最適と考えられる値を選択する。

【0054】

次に、ヘリウムリーク試験においてワークに対して行われるヘリウムボンビングの条件を決定する（ステップＳ０４）。ここで決定されるボンビング条件には、ワークを収容したボンビングタンク７３に印加されるボンビング圧力、ボンビング圧力を維持するボンビング時間が含まれる。ボンビング圧力の決定には、前記テスト空気圧と同様に、ワークの耐圧を考慮して、予め制御装置２に記憶されているデータに基づいて、最適と考えられる値を選択する。

【0055】

ボンビング時間は、ワーク内容積、ボンビング圧力、ワークについて予想される微小リークの大きさを考慮して、ボンビング後にヘリウムリークディテクター８２によって検出可能な十分な量のヘリウムがワーク内部に侵入するように決定される。この決定は、予め制御装置２に記憶されているデータに基づいて、シミュレーション処理部２２が行う。

【0056】

ヘリウムリーク試験では、ボンビング後にボンビングタンク７３から取り出したワークを検査カプセル８１に収容するまでに経過する放置時間の管理が重要である。当業者によく知られているように、ボンビングによりワーク内部に侵入したヘリウムは、ボンビングタンク７３内に加圧充填していたヘリウムの排気を開始した時点からワークの外に放出され、その放出量は時間の経過と共に減少する。ここで、ワーク内部に侵入するヘリウムの量は、ワークの密閉内部空間の容積、ボンビング圧力、ボンビング時間、及び漏れ孔の大きさ（例えば、直径とガス流れ方向長さ）に依存する。

【0057】

従って、ボンビング後にワークから放出されて検出されるヘリウムの量も、時間の経過と共に減少する。ボンビング後にヘリウムを検出可能な放置時間は、ワークの密閉内部空間の容積、ボンビング圧力、ボンビング時間、及び漏れ孔から放出されるヘリウムのリーク量によって異なる。漏れ孔から放出されるヘリウムのリーク量は、漏れ孔の大きさ（例えば、直径とガス流れ方向長さ）に依存するが、本実施形態によれば、これをＪＩＳに定義される等価標準リーク率に換算して表す。

【0058】

図６は、ワーク内容積Ｖが１．０ｍｍ^３のワークについて、ボンビング圧力Ｐを５００ｋＰａＧ、ボンビング時間ｔ１を１時間とした場合に、ヘリウムのリーク量をＡ～Ｇの７段階に設定して予測されるヘリウム測定量Ｒと放置時間ｔ２との関係を示している。同図において、リーク量Ａ～Ｇは、上述したように等価標準リーク率Ｌ（Ｐａ・ｍ^３／ｓ）に換算して表している。図７は、ワーク内容積Ｖが０．１ｍｍ^３のワークについて、図６と同じボンビング圧力Ｐ、ボンビング時間ｔ１で、同じく等価標準リーク率Ｌ（Ｐａ・ｍ^３／ｓ）に換算した７段階のリーク量Ａ～Ｇで予測されるヘリウム測定量Ｒと放置時間ｔ２との関係を示している。

【0059】

従来技術に関連して上述したように、ＪＩＳ Ｃ６００６８－２－１７：２００１の附属書Ｄには、ヘリウムリーク率と等価標準リーク率との関係式が規定されている。ＪＩＳ Ｚ２３３１：２００６の附属書７、及びＭＩＬ－ＳＴＤ－８８３ ＭＥＴＨＯＤ １０１４．１５ノ２．１．２．３にも、同様の関係式が規定されている。これらの式を用いて、例えばヘリウムのリーク量を等価標準リーク率で１．０Ｅ－５（図６及び図７におけるリーク量Ａの場合）として、放置時間ｔ２を０．０１ｈずつ増やしながらワーク内容積Ｖ、ボンビング圧力Ｐ、ボンビング時間ｔ１等の数値を代入し、それぞれについて算出されるヘリウム測定量Ｒをプロットすることによって、図６及び図７のようにグラフ表示することができる。

【0060】

図６及び図７から、等価標準リーク率Ｌ(ヘリウムリーク量)が小さいほど、ヘリウム測定量Ｒが少なく、従ってヘリウムがワークから抜け出る時間も長くなり、ヘリウムを検出可能な放置時間ｔ２が長くなることが分かる。また、図７には、等価標準リーク率Ｌが最も大きいリーク量Ａの測定結果が示されていない。これは、リーク量Ａの場合、ヘリウム量の測定開始（最小の放置時間ｔ２＝０．０１ｈ）前に、測定可能な量のヘリウムがワークから放出されてしまうことを示唆している。

【0061】

このように、ワーク内容積、ボンビング圧力、及びボンビング時間が決定すれば、ヘリウム測定量Ｒと放置時間ｔ２との関係を予測することが可能である。従って、ヘリウムリーク試験における放置時間の管理が容易になる。しかも、ヘリウムリーク量に関する変化を等価標準リーク率に換算して表すことによって、異なる試験条件（テストガス種、印加圧力、試験温度、試験時間等）で行われる複数のヘリウムリーク試験について、それぞれの試験結果を互いに同一の基準、尺度で均等に比較、評価することができる。更に、後述するようにヘリウムリーク試験とエアリーク試験との併用において、それぞれ検出可能な漏れ領域の間に不感帯を生じることなく、ヘリウムリーク試験で測定可能であるとして許容される放置時間を推定することが可能になる。

【0062】

次に、ステップＳ０５において、シミュレーション処理部２２は、ステップＳ０３で決定したテスト空気圧を印加した場合に、エアリーク試験部１１によるエアリーク試験で得られる差圧値を、以下に説明するように、等価標準リーク率Ｌに変換する。具体的には、エアリーク試験部１１に関連して上述したように、実際の差圧式エアリーク試験でテスト空気圧が正圧の場合、ワークカプセル５２のワークに欠陥（漏れ孔）があれば、該テスト空気圧下でワーク内に空気が侵入する。このときワーク側分岐通路４５ａの閉回路部分に生じる圧力変動を、差圧センサー５８がマスター側分岐通路４５ｂの閉回路部分との差圧として検出する。この差圧をΔＰ、大気圧をＰ0、ワーク内容積をＶW、測定に要した時間をｔとしたとき、テスト空気圧下でワーク内に漏れ入るエアリーク量Ｑは、次式で表わすことができる。
Ｑ＝ΔＰ／（Ｐ0 ×ｔ）×ＶW
この関係式から、前記差圧値を前記テスト空気圧印加時のエアリーク量に変換する。ここで、差圧ΔＰは、シミュレーション処理部２２において、上述した制御装置２の前記記憶装置に格納されているデータを参照して決定される。

【0063】

得られたエアリーク量から、ワークの大きさに対応して、その漏れ孔の大きさ（寸法）を仮定値として決定する。漏れ孔の大きさは、例えば孔径で表すことができる。上述したようにヘリウムボンビングでワークの漏れ孔から放出されるヘリウムのリーク量が漏れ孔の大きさに依存することと同様に、ワークカプセル５２のワークにテスト空気圧を印加したときに生じるエアリーク量は、該ワークの漏れ孔の大きさに依存する。シミュレーション処理部２２は、予め制御装置２に記憶されているデータに基づいて、漏れ孔の大きさを決定することができる。この漏れ孔の孔径に基づいて、シミュレーション処理部２２が制御装置２の前記記憶装置に格納されるデータ及び前記ＲＯＭに格納されているプログラム等を用いて行うシミュレーション処理によって、上記関係式により得られたエアリーク量Ｑを等価標準リーク率に換算する。このように、エアリーク試験部１１により実際にワークをエアリーク試験する前に、そのシミュレーションによりテスト空気圧を印加したときに生じるであろうワーク側分岐通路４５ａの閉回路部分とマスター側分岐通路４５ｂの閉回路部分との差圧を求め、これを等価標準リーク率に換算して差圧換算値として、等価標準リーク率を横軸（または縦軸）とするグラフ上に表すことができる。

【0064】

図８は、上述したシミュレーションによって等価標準リーク率に換算した差圧換算値をグラフ表示している。同図において、実線で示す曲線ＡＬ１は、グロスリーク領域において漏れ孔の孔径が比較的小さい小漏れの場合、破線で示す曲線ＡＬ２は、漏れ孔の孔径が比較的大きい大漏れの場合をそれぞれ示している。例えば、実線で示す曲線ＡＬ１において、差圧が１５０Ｐａを超える範囲は、不良と判定することができる。また、破線で示す曲線ＡＬ２では、差圧が２０００Ｐａを超える範囲を、不良と判定することができる。

【0065】

更に、ステップＳ０６において、シミュレーション処理部２２は、ステップＳ０４で決定したヘリウムボンビング条件に従って、ヘリウムリーク試験部１２でヘリウムリーク試験を行った場合に得られるであろうヘリウムリーク量を予測し、それを以下に説明するように等価標準リーク率Ｌに変換する。上述したように、ＪＩＳ Ｃ６００６８－２－１７：２００１の附属書Ｄには、ヘリウムリーク率と等価標準リーク率との関係式が規定されている。ＪＩＳ Ｚ２３３１：２００６の附属書７、及びＭＩＬ－ＳＴＤ－８８３ ＭＥＴＨＯＤ １０１４．１５の２．１．２．３にも、同様の関係式が規定されている。

【0066】

これら関係式のいずれかに、ステップＳ０１で求めたワーク内容積、ステップＳ０４で決定したボンビング圧力及びボンビング時間、大気圧、空気の質量、ヘリウムガスの質量、ワークをボンビングタンク７３から取り出してヘリウムリーク量の測定が終了するまでの時間を代入する。更に、ワーク自体の条件（構造、形態、材質、ワーク内容積等）やワークの実際の使用条件、ヘリウムリーク試験の試験条件等を考慮して、等価標準リーク率及び／または放置時間を適当に設定し、その場合に得られるであろうヘリウムリーク量を算出する。

【0067】

この等価標準リーク率及び放置時間の設定は、シミュレーション処理部２２が、予め制御装置２に記憶されているデータに基づいて行うことができ、またはオペレーターが前記入力部から直接入力し、若しくはシミュレーション処理部２２が設定した値を修正または調整することによって行われる。これによって、ヘリウムリーク試験部１２により実際にワークをヘリウムリーク試験する前に、そのシミュレーションにより予測されるヘリウムリーク量を求め、これを等価標準リーク率に換算してヘリウムリーク量換算値として、等価標準リーク率を横軸（または縦軸）とするグラフ上に表すことができる。

【0068】

図９は、上述したシミュレーションによって等価標準リーク率に換算したヘリウムリーク量換算値をグラフ表示している。同図において、曲線ＨＬ１は、ボンビング後の放置時間を短く５分に設定した場合を、曲線ＨＬ２は、ボンビング後の放置時間を長く２０分に設定した場合をそれぞれ示している。同図において、例えばへリウムリーク量が１．０Ｅ^－９Ｐａ・ｍ^３／ｓを超える範囲を、不良と判定することができる。

【0069】

次に、試験条件決定部２３は、ステップＳ０５で得られたグラフ１とステップＳ０６で得られたグラフ２とを、等価標準リーク率を横軸（または縦軸）とする同一グラフ上に表示可能に統合する（ステップＳ０７）。統合されたグラフ１及びグラフ２のデータは、表示部３のＬ換算結果表示部３２に出力され、その表示画面にグラフ３として表示される。統合された前記データは、制御装置２に接続された前記外部装置及び／またはプリンター等にも出力することができる。

【0070】

図１０のグラフは、等価標準リーク率を横軸とする同一グラフ上に図８のグラフと図９のグラフとを表示している。このグラフから、オペレーターは、ワークに対する差圧式エアリーク試験及びヘリウムリーク試験で検出可能な範囲を一目ではっきりと確認することができる。それにより、オペレーターは、上述したように決定したエアリーク試験及び／またはヘリウムリーク試験の試験条件の適否を簡単に判定することができる。更にオペレーターは、差圧式エアリーク試験及び／またはヘリウムリーク試験でワークの良否を判定するための閾値を、図１０のグラフから決定することができる。オペレーターは、決定した閾値を制御装置２に入力することができる。

【0071】

同図において、エアリーク試験の実線で示す曲線ＡＬ１と破線で示す曲線ＡＬ２とは、等価標準リーク率の横軸上で６．５Ｅ^－５Ｐａ・ｍ^３／ｓ～２．１Ｅ^－４Ｐａ・ｍ^３／ｓの範囲Ｒ１で重複している。従って、曲線ＡＬ１及び曲線ＡＬ２が形成されるように、エアリーク試験の条件を設定することにより、グロスリーク試験領域で大漏れと小漏れとの間で不感帯を生じることなく、測定可能であると評価することができる。

【0072】

また、エアリーク試験の曲線ＡＬ１とヘリウムリーク試験の曲線ＨＬ１とは、等価標準リーク率の横軸上で１．０Ｅ^－６Ｐａ・ｍ^３／ｓ～７．５Ｅ^－６Ｐａ・ｍ^３／ｓの範囲Ｒ２で十分に重複している。従って、曲線ＡＬ１及び曲線ＨＬ１が形成されるように、エアリーク試験及びヘリウムリーク試験の試験条件を設定することにより、両試験領域の間で不感帯を生じることなく、測定可能であると評価することができる。

【0073】

これに対し、エアリーク試験の曲線ＡＬ１とヘリウムリーク試験の曲線ＨＬ２とは、等価標準リーク率の横軸上で１．０Ｅ^－６Ｐａ・ｍ^３／ｓ～１．５Ｅ^－６Ｐａ・ｍ^３／ｓの非常に狭い範囲Ｒ３でしか重複していない。このことから、曲線ＡＬ１及び曲線ＨＬ２が形成されるように、エアリーク試験及びヘリウムリーク試験の試験条件を設定すると、実際にワークにエアリーク試験とヘリウムリーク試験とを行ったとき、それらの試験領域の間で不感帯を生じる虞があると、評価することができる。

【0074】

試験条件決定部２３は、図１０に示されるように統合されたグラフのデータから、等価標準リーク率軸上で、エアリーク試験とヘリウムリーク試験の試験範囲即ち両リーク試験で測定可能な漏れ領域の範囲の間に、かつ／または試験条件が異なるエアリーク試験同士若しくはヘリウムリーク試験同士の試験範囲の間に、十分に重複した領域があるか、不感帯を生じる虞があるかを判定する（ステップＳ０９）。判定結果は、表示部３のＬ換算結果表示部３２に出力され、かつ／または前記外部装置やプリンター等に出力することができる。

【0075】

更に試験条件決定部２３は、十分に重複した領域があり、不感帯を生じる虞が無いと判定した場合、上述したようにステップＳ０３及びステップＳ０４で決定したエアリーク試験及びヘリウムリーク試験の試験条件を適であるとしてリーク試験制御部２１に送信し、記憶させる。これにより、リーク試験制御部２１は、不感帯を生じる虞が無い状態で、ワークに対して実際にエアリーク試験及びヘリウムリーク試験が行われるように、検査装置本体１のエアリーク試験部１１とヘリウムリーク試験部１２とを制御することができる。

【0076】

この場合、試験条件決定部２３は、差圧式エアリーク試験及び／またはヘリウムリーク試験でワークの良否を判定する閾値に好ましいと考えられる差圧値及び／またはヘリウムリーク量を、図１０に示されるグラフのデータから決定することができる。この閾値の決定は、例えばオペレーターが予め制御装置２に入力した情報や、前記記憶装置に記憶されているデータに基づいて行われる。このように試験条件決定部２３が決定した閾値は、例えば表示部３の表示画面に表示させて、オペレーターの承認が得られた後、リーク試験制御部２１に送信することが好ましい。

【0077】

逆に、試験条件決定部２３が、十分に重複した領域が無く、不感帯を生じる虞があると判定した場合、ステップＳ０３及び／またはステップＳ０４で決定したエアリーク試験及び／またはヘリウムリーク試験の試験条件は、不適であるとの警告を表示部３のＬ換算結果表示部３２や前記外部装置やプリンターに出力することができる。これにより、オペレーターが誤って、好ましくない試験条件を採用する虞を防止することができる。

【0078】

この警告を受けたオペレーターは、エアリーク試験及び／またはヘリウムリーク試験の試験条件を変更して、制御装置２に上述したリーク試験条件設計方法を再度実行させることができる。また、試験条件決定部２３は、その後同じワークについて、十分に重複した領域があり、不感帯を生じる虞が無いという判定結果が得られるまで、自動でリーク試験条件設計方法のワークカプセル５２の残容積を求めるステップＳ０２以降の過程を繰り返し実行するように構成することができる。

【0079】

また、上記繰り返しの過程でワークカプセル５２の残容積を見直すことは、ワークカプセル５２の残容積を減らすとエアリーク試験の検出感度が向上することを考慮すれば、エアリーク試験及びヘリウムリーク試験の試験範囲の間で不感帯を排除して重複する領域を実現する上で有効である。更に、前記残容積の見直しは、ワークカプセル５２自体の形状や設計値の見直しにも利用することができるので、有利である。

【0080】

本実施形態のリーク試験方法によれば、上述したリーク試験条件設計方法によって適と判定された試験条件に基づいて、エアリーク試験及びヘリウムリーク試験を実行する。図１１のフロー図は、図１のリーク試験装置１００を用いて、図４のリーク試験条件設計方法に続いて実行されるエアリーク試験及びヘリウムリーク試験の好適な実施形態を示している。

【0081】

先ず、実際にリーク試験を行うワークとマスターとを準備する（ステップＳ１０１）。次に、ワークをボンビングタンク７３に収容してヘリウムを供給し、図４のステップＳ０４で決定したボンビング条件に基づいてボンビングを行う（ステップＳ１０２）。設定されたボンビング時間の経過後、ボンビングタンク７３からワークを取り出し、エアリーク試験部１１に搬送してエアリーク試験を実行する（ステップＳ１０３）。

【0082】

ワークのエアリーク試験は、リーク量の小さい「小漏れ」とリーク量の大きい「大漏れ」とに分けて、順に実施する。リーク試験制御部２１は、第２開閉弁５５ａ，５５ｂを閉じた状態で、ワークとマスターをエアリーク試験部１１のワークカプセル５２とマスターカプセル５３にそれぞれ収容した後、テスト圧供給源４１から図４のステップＳ０３で決定したテスト空気圧をワーク側分岐通路４５ａ及びマスター側分岐通路４５ｂに印加させる。

【0083】

次に、第１開閉弁５１ａ，５１ｂを閉じて、それより下流側のワーク側分岐通路４５ａの閉回路部分とマスター側分岐通路４５ｂの閉回路部分との間に生じる差圧（小漏れ）を差圧センサー５８により検出させる。更に、第１開閉弁５１ａ，５１ｂを閉じたまま、第２開閉弁５５ａ，５５ｂを開けて、分圧タンク５６ａ，５６ｂにワーク側及びマスター側分岐通路４５ａ，４５ｂの閉回路部分内の空気をそれぞれ分圧し、分圧後の圧力差（大漏れ）を差圧センサー５８により検出させる。この後、ワーク側及びマスター側分岐通路４５ａ，４５ｂ内の空気を排気し、ワークカプセル５２からワークを取り出してヘリウムリーク試験部１２に搬出し、ヘリウムリーク試験に移行する。

【0084】

エアリーク試験部１１は、検出した小漏れまたは大漏れの差圧が事前に設定した閾値の範囲内であれば、ワークが良品であると判断して信号を表示部３に出力し、試験結果表示部３１の表示画面に良品であることを表示させる。検出した小漏れまたは大漏れの差圧が前記閾値を超えている場合、エアリーク試験部１１は、ワークがグロスリークを有する欠陥品であると判断して信号を表示部３に出力し、試験結果表示部３１の表示画面に欠陥品であることを表示させる。

【0085】

次に、ステップＳ１０４において、ヘリウムリーク試験部１２は、ヘリウムリーク試験を実行する。エアリーク試験部１１からヘリウムリーク試験部１２に搬出されたワークは検査カプセル８１に移され、該ワークから漏出するヘリウムリーク量をヘリウムリークディテクター８２によって検出する。

【0086】

このとき、ヘリウムリーク試験部１２は、ワークをボンビングタンク７３から検査カプセル８１へ移動してヘリウムリーク試験を完了するまでの時間をカウントすることができる。そして、カウントした時間が予め設定された放置時間内であったか否かを表示部３に出力して画面表示させることが、放置時間の管理上好ましい。

【0087】

ヘリウムリーク試験部１２は、検出したヘリウムリーク量が事前に設定した閾値の範囲内であれば、ワークが良品であると判断して信号を表示部３に出力し、試験結果表示部３１の表示画面に良品であることを表示させる。検出したヘリウムリーク量が前記閾値を超えている場合、ヘリウムリーク試験部１２は、ワークが微小リークを有する欠陥品であると判断して信号を表示部３に出力し、試験結果表示部３１の表示画面に欠陥品であることを表示させる。

【0088】

更にヘリウムリーク試験部１２は、ワークをボンビングタンク７３から検査カプセル８１へ移動してヘリウムリーク試験を完了するまでのカウント時間が前記予め設定された放置時間を超えた場合にも、ワークを欠陥品であると判断し、表示部３に出力して、カウント時間と共に画面表示させることができる。これは、前記放置時間を、図６及び図７に例示される予測結果に基づいて、上述したステップＳ１０４のヘリウムリーク試験で検査可能な漏れ領域を保証できる放置時間として設定しており、これを超えると保証できなくなる虞があるからである。

【0089】

これを、図１０のグラフを用いて具体的に説明する。同図において、ヘリウムリーク試験の曲線ＨＬ１は、ワークをボンビングタンク７３から取り出して５分後に測定した場合のシミュレーション結果であり、２０分後に測定した場合のシミュレーション結果である曲線ＨＬ２と比較すると、エアリーク試験の曲線ＡＬ１側により近くなっており、曲線ＡＬ１との間に十分に重複した領域が存在している。これに対し、曲線ＨＬ２は、曲線ＡＬ１と重複する領域が狭いことから、安全率をも考慮して、ヘリウムリーク試験で許容できる放置時間を５分と設定することができる。放置時間を５分を超過すれば、図１０におけるヘリウム測定流量のグラフは、曲線ＨＬ１から曲線ＨＬ２側へと、曲線ＡＬ１から離れる向きにシフトし、曲線ＡＬ１との重複領域が狭くなっていくので、保証できなくなる場合が起こり得る。

【0090】

上述したエアリーク試験及びヘリウムリーク試験の検出結果は、それぞれエアリーク試験部１１及びヘリウムリーク試験部１２から制御装置２に出力される。制御装置２のリーク試験制御部２１は、エアリーク試験部１１及びヘリウムリーク試験部１２から入手した差圧及びヘリウムリーク量の測定値を等価標準リーク率に換算し（ステップＳ１０５）、表示部３に出力して画面表示させる（ステップＳ１０６）。

【0091】

表示部３が、リーク試験制御部２１から受信した前記測定値の等価標準リーク率換算値をＬ換算結果表示部３２に、図４のステップＳ０７で生成した統合グラフ３上に重ねて表示させると、エアリーク試験及びヘリウムリーク試験の測定結果が、上述したリーク試験条件設計方法によって想定された試験範囲内にあるか否かを視覚的に簡単に検証することができる。ステップＳ１０５の前記測定値の等価標準リーク率換算値は、前記外部装置やプリンターに出力することもできる。

【0092】

本実施形態において、図１１に関連して上述したように、最初にワークにヘリウムボンビングを行い、設定された放置時間内にエアリーク試験とヘリウムリーク試験とを連続して行うリーク試験方法は、特に1台の自動検査装置で両リーク試験を自動で連続して行う場合に適している。別の実施形態では、エアリーク試験とヘリウムリーク試験とをそれぞれ別個の検査装置で行うことができる。この場合、先にエアリーク試験装置でエアリーク試験を行った後、ワークをヘリウムリーク試験装置へ搬送し、ボンビングタンク７３に移してヘリウムボンビングを行い、ヘリウムリーク試験を行うことになる。

【0093】

以上、本発明をその好適な実施形態に関連して詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものでなく、その技術的範囲において、様々な変更又は変形を加えて実施することができる。例えば、図１１に示すリーク試験方法において、エアリーク試験（ステップＳ１０３）とヘリウムリーク試験（ステップＳ１０４）を実行する順序は、逆にしてもよい。

【符号の説明】

【0094】

１ 検査装置本体
２ 制御装置
３ 表示部
１１ エアリーク試験部
１２ ヘリウムリーク試験部
２１ リーク試験制御部
２２ シミュレーション処理部
２３ 試験条件決定部
３１ 試験結果表示部
３２ 等価標準リーク率換算結果表示部（Ｌ換算結果表示部）
１００ リーク試験装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】