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【発明の名称】 構成要素の非破壊試験装置及び方法
【発明者】 【氏名】ゲオルク グロイアル

【氏名】リク ファン アーク
【要約】 【課題】試験すべき構成要素の簡単且つ高信頼評価を提供する装置及び方法を提供することにある。

【解決手段】本発明は受動構成要素(１)の非破壊試験方法に関する。本発明の方法では、受動構成要素(１)の品質を試験するために電気試験信号を受動構成要素に供給し、アコースティックエミッションをマイクロフォン（４）により測定し得るように、測定された信号を評価ユニット(５)に供給する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 電気試験信号を受けた構成要素によるアコースティックエミッションを測定し得ることを特徴とする構成要素の非破壊試験装置。
【請求項２】 前記アコースティックエミッションはマイクロフォンにより測定し得ることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】 前記マイクロフォンによりピックアップされた測定信号は評価ユニットに供給し得ることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項４】 電気試験信号を受動構成要素の端子に供給し、該構成要素によるアコースティックエミッションをマイクロフォンにより測定し、測定された信号値を評価ユニットに供給することを特徴とする構成要素の非破壊試験方法。
【請求項５】 交流電圧及び/又は直流電圧を前記構成要素に供給することを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項６】 前記アコースティックエミッションは電気試験信号を受けた強誘電構成要素について測定することを特徴とする請求項１-４の何れかに記載の方法。
【請求項７】 前記アコースティックエミッションは電気試験信号を受けた強磁性構成要素について測定することを特徴とする請求項１-４の何れかに記載の方法。
【請求項８】 前記アコースティックエミッションは電気試験信号を受けた磁歪構成要素について測定することを特徴とする請求項１-４の何れかに記載の方法。
【請求項９】 前記アコースティックエミッションは電気試験信号を受けた電歪構成要素について測定することを特徴とする請求項１-４の何れかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、受動構成要素の非破壊試験装置及び方法に関するものである。品質制御は構成要素の製造において重要である。試験すべき構成要素は欠陥を検出するために適当な期間に亘って負荷試験を受ける。構成要素の接点で測定し得る電気量が評価に使用される。Ｘ線又は超音波を用いて構成要素内部の欠陥も検出することができる。
【０００２】
【従来技術】米国特許第５，５１０，７１９号がキャパシタの試験方法を開示している。この試験のために、試験電圧をキャパシタに供給し、関連温度で所定に期間に亘って負荷する。しきい値電圧より低い残留電圧を品質評価の基準として用いる。この残留電圧はキャパシタの接点で測定される。
【０００３】上述の方法では、試験すべき構成要素の接点上の電気的応答を検査する。これまでに知られている方法は、このような試験の実行はかなり多量の作業を必要とする欠点を有する。更に、既知の方法は下等品質の構成要素が試験により完全に破壊されてしまう惧れがある。
【０００４】他の外部試験信号は試験中の構成要素にＸ線又は超音波により供給される。これは、例えばＸ線源又は超音波源の追加の実施を必要とする。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】これがため、本発明の目的は、試験すべき構成要素の故障裕度の簡単且つ高信頼評価を提供する装置及び方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、この目的を達成するために、電気試験信号を受けた構成要素によるアコースティックエミッションを測定可能にしたことを特徴とする。
【０００７】標準試験では電気試験信号が試験すべき構成要素の接点に供給される。この試験は、例えば構成要素の抵抗値又はキャパシタンスのような基本機能特性を試験することを目的としている。構成要素の内部欠陥はこのような特性をアコースティックエミッションとして測定し得る振動に変換する。故障構成要素の周波数スペクトルは高品質構成要素の周波数スペクトルと著しく相違する。試験構成要素の品質に関する判定はこの差に基づいて行う。
【０００８】アコースティックエミッションは構成要素のすぐ近くに配置されたマイクロフォンにより測定することができる。測定された信号を評価ユニットに供給し、ここでスペクトル分析により比較を実行し、比較結果を、例えば分類マシンの制御のために使用することができる。
【０００９】構成要素の種類に依存して、試験電圧又は試験電流を試験すべき構成要素の端子に供給する。
【００１０】パルス電圧状の試験信号を使用するのが特に有利である。このとき生起する電界が静止電荷キャリヤ及び移動電荷キャリヤに力を及ぼす。この効果は種々の電気構成要素、例えば非線形抵抗又は強誘電キャパシタに使用されているような強誘電体材料の場合に特に顕著である。強誘電体材料は高い比誘電率を有し、外部電界に応答してドメイン壁のシフトを生ずる。次いでこのシフトが材料内に機械的ストレスを誘起し、このストレスがしきい値を超えるときクラック(亀裂)及び/又は離層を発生し得る。このとき構成要素の電気特性はまだ特定の範囲内にある。しかし、クラック又は離層のような潜在的損傷が構成要素の早期故障の惧れを示す。例えば、この場合には破壊強度が通常減少している。電気的、機械的又は大気的(温度、湿度)ストレスに長期間さらされると、故障(例えば短絡)が生ずる。
【００１１】構成要素の内部欠陥の場合には、適当な波形、振幅及び持続時間を有する試験電圧により故障構成要素内にクラックの発生を誘起させる。その結果生ずるアコースティックエミッションはクラッキングの検出を可能にし、最終的に下等品質の構成要素の検出を可能にする。直流電圧又は交流電圧の形の試験電圧を必要に応じ使用することができる。
【００１２】本発明の方法は、強誘電体材料又は強磁性材料又は電歪材料又は磁歪材料からなる受動構成要素の場合に、試験すべき構成要素の品質の高信頼度の評価を提供する。
【００１３】本発明の装置及び方法は抵抗及びキャパシタの試験に特に好適である。構成要素は自動試験装置内で試験電圧又は試験電流により試験されるのが普通であるため、本発明の装置及び方法は出力検査並びに入力検査のための品質制御又は試験手続きにおいて容易に実現することができる。
【００１４】本発明の利点は、アコースティック試験装置はサンプルを制御する特別の装置を付加する必要がない点にある。更に、音響的に測定し得るエミッションは簡単に検出することができる。部分放電、インピーダンススペクトルシフト又は共振シフトが測定される構成要素の試験に対しては、構成要素の端子における電気応答の測定はかなり複雑になることが確かめられた。
【００１５】この試験を実行する手段は既存の自動試験装置内に簡単に組み込むことができる。故障検出にＸ線又は超音波を使用する場合には、このような簡単な実現は不可能である。この非破壊試験は他の利点を有する。構成要素の内部品質は、パルス状試験信号の受信時のクラッキング又は離層に応答するのみであり、高品質の構成要素の特性はこのような負荷に影響されない。
【００１６】
【実施例】図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。図１は本発明装置の概略図であり、１は構成要素を示し、これにその端子２及び３を経て電圧パルス状のテスト信号が供給される。その結果生ずる電界及び機械的ストレスがドメイン壁のシフトを誘起し、これにより下等品質の構成要素にクラック（亀裂）が発生することになる。このようなクラックの発生時に、構成要素１は音響的に測定し得るアコースティックエミッションを出力する。このようなアコースティックエミッションは構成要素１に隣接配置されたマイクロフォンによりピックアップするされ、評価ユニット５に供給される。評価ユニット５は、マイクロフォン４のための制御ユニット６、測定増幅器７及びフィルタ８、ピーク値メモリ９、スペクトル分析器１０、比較器１１及び出力インタフェース１２を含む。
【００１７】マイクロフォン４は制御ユニット６により制御される。マイクロフォン４によりピックアップされた信号は測定増幅器７及び/又はフィルタ８に供給される。増幅及びフィルタ処理された信号はピーク値メモリ９及びスペクトル分析器１０に供給される。スペクトル分析器はＦＦＴ(高速フーリエ変換)を実行する。比較器１１は当該信号の周波数スペクトルを高品質構成要素によるアコースティックエミッション中に得られた周波数スペクトルと比較する。
【００１８】図２は試験電圧２１の変化と、下等品質の構成要素のアコースティック信号２２の変化とを示す。
【００１９】図３は試験電圧３１の変化と、高品質の構成要素のアコースティック信号３２の変化とを示す。下等品質の構成要素のアコースティック信号２２は高品質の構成要素のアコースティック信号３２と明確に相違する。
【００２０】これらの差は比較器１１で検出され、出力インタフェース１２を経て関連する制御マシン、例えば分類マシンに供給される。
【出願人】 【識別番号】５９００００２４８
【氏名又は名称】コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ
【氏名又は名称原語表記】Ｋｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｎ．Ｖ．
【住所又は居所原語表記】Ｇｒｏｅｎｅｗｏｕｄｓｅｗｅｇ １，５６２１ ＢＡ Ｅｉｎｄｈｏｖｅｎ， Ｔｈｅ Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ
【出願日】 平成１２年１０月３１日（２０００．１０．３１）
【代理人】 【識別番号】１０００７２０５１
【弁理士】
【氏名又は名称】杉村 興作 （外１名）
【公開番号】 特開２００１−１９４３４６（Ｐ２００１−１９４３４６Ａ）
【公開日】 平成１３年７月１９日（２００１．７．１９）
【出願番号】 特願２０００−３３２０１５（Ｐ２０００−３３２０１５）