CN101542279A - 超声波测量方法和装置 - Google Patents

Abstract

通过从合格品的观测对象物(2)的波形信号生成的模板数据和从未测量的观测对象物得到的波形信号的比较，来校正观测对象物上产生的时间相位差，并进一步检测与模板数据的差异。作为第1阶段，通过使用了所生成的模板数据的长区间模板数据来对未测量的观测对象物进行好坏判断(步骤S31～S33)，校正时间相位差(步骤S34)。接着，作为第2阶段，根据以时间轴分割后的短区间模板数据与同样分割后的观测对象物的波形信号来进行好坏判断(步骤S35、S36)。由此，校正观测对象物(合格品和不合格品)间产生的时间相位差，并可通过与合格品的波形信号的比较来进行高精度的好坏判断。

Description

超声波测量方法和装置

技术领域

本发明涉及可对具有微小厚度且具有多层界面的观测对象物来高精度检测出粘接剥离或裂缝这样的缺陷而加以分析的超声波测量方法和装置。

背景技术

图15是表示现有最一般的超声波测量装置的基本结构的图。下面的说明的特征在于分析超声波反射信号，但是对于使用了透过法等其他手段的系统，基本的方法、问题和解决方案相同。

如图15所示，超声波测量装置由超声波探测头101、控制部104、输入部106构成，将从超声波探测头101产生的超声波以水103作为媒介照射到观测对象物102，由超声波探测头101接收来自观测对象物102的反射波，并以由超声波探测头101接收的信息为基础，通过控制部104来进行波形处理和图像处理等，从而进行界面好坏的判断和判断结果的成像。这里，超声波探测头101同时用于发送接收，控制部104包括将由超声波探测头101接收的超声波转换为电压来放大的脉冲接收器、和成像观测波形105的强度值的图像处理部。作为观测对象物102的具体例，假定半导体芯片等电子组件。超声波也透过观测对象物102的内部，而也从内部的界面产生反射波。因此，由超声波探测头101接收的信号为从多个界面产生的多个波重叠的波形。

图16表示反射波形的例子。作为被检体物的观测对象物的具体例，考虑在基板上安装的电子组件。图17A表示作为这种观测对象物的具体例的电子组件没过水时的例子。如图17A所示，由于放在液体(水)27中的作为观测对象物具体例的电子组件29具有多个界面(例如，半导体芯片22、插入层23、焊锡凸起24和母基板25等的各个接触面)，所以若超声波照射到电子组件29，则从电子组件29反射多个反射波26。这些反射波26变为如图16所示，合成多个反射波后的形状后输出。

图18表示被检体物的另一例。在该例中，观测对象物29A为单一结构，如图17A的观测对象物29那样，观测对象物的内部不具有多个边界面，但是作为超声波的反射波26A，考虑从水和观测对象物29A的表面的界面、和观测对象物29A的底面和水槽的底面的界面两个位置产生。因此，即使在观测对象物29A不具有多个边界面的情况下，超声波的反射界面也通常有多个，结果，反射波也为多个，而变为如图16那样合成了多个反射波的形式。

接着，使用图16来说明通过作为现有技术的超声波测量装置，来进行观测对象物的界面的好坏判断的超声波测量方法。现有技术中，首先在超声波波形稳定产生的表面波上施加触发(trigger)11。接着，以触发11作为零基点，来进行称作闸门(gate)12的时间区域的设置。闸门区域需要包含想要观测的界面的信息。即，从由于存在多个界面而产生的多个反射波的合成波中选择包含作为测量目标的界面的信息的反射波，并在该时间区域上设置闸门12。作为闸门12的设置值，除了闸门位置之外，还有闸门宽或闸门数。

闸门宽通常设置为关注的时段的反射波宽度，多数情况下，设置为正弦波1个周期或其以下的长度。用于电子组件的超声波的频带大致在10～100MHz之间，因此，闸门宽多数设置为10～100ns。闸门数在作为测量目标的界面信息不明的情况下，为了与其他闸门信息比较，设置多个。在这样设置的闸门12区间内，主要通过波形强度值来进行观测对象物102的好坏判断。作为判断方法，举出使用闸门12的区间内的波形强度的最大值和最低值(负的最大值)、或绝对值的最大值等来加以判断。

专利文献1：特开平5-333007号公报

专利文献2：特开平6-294779号公报

但是，对于观测对象物，即使是同一种类，也存在来自测量目标的界面上面的界面的信息具有偏差的情形。如图17A所示，在电子组件29中具有多个界面，因此，即使使触发与稳定产生反射波的树脂模具21的表面匹配，也实际上如图19所示，产生了相位差，即使在相同闸门位置上观测波形，结果也比较了不同时间区间的波形。作为相位差发生的原因，举出有各层的厚度偏差、和材料内的音速偏差等。作为插入层23的材质，考虑聚酰亚胺，陶瓷或玻璃环氧树脂等，在玻璃环氧树脂的情况下，有因玻璃纤维的织布结构，在XY平面内产生了超声波传送的时间延迟的情形。图20A是插入层23是玻璃环氧树脂时的半导体芯片22的C范围(scope)图像(从半导体芯片22的上面侧观测的图像)。若截出图20A所示的A-A’线的截面部分，而观测图20B的B范围(平面-时间扫描图像)，则即使在插入层23之后的反射波上看上去是相同的时间位置，也可确认反射回波的到达时间有差异。

一般，由于电子组件有多个界面构造，且各界面的厚度薄(几10～500μm)，所以产生来自各界面的反射波重叠的现象。即，从探测头产生的正弦波的超声波在接收时变为在时间上有重叠的反射波，具有想要测量的界面的信息的反射波不变为正弦波，而变为将叠加后的波(包含相位差)。现有技术中，通过超声波缺点检测来观测具有多个界面的构造物的情形少，且由于界面的厚度也大，所以没有前述的问题。

为了提高时间分辨率，可以提高探测头的频率(100MHz以上)，但是高频率超声波很难透过深度方向，所以有可能不能透过直到测量目标的界面。因此，需要用低频进行波形观测。低频信号产生前述的重叠现象。在进行电子组件的观测时，因前述的理由，由于如图21所示，在观测界面上的波形产生重叠，所以如现有那样，仅通过观测闸门的振幅值来进行好坏判断很困难。在图21的闸门12的区域中，波形的差异大，但是不能通过振幅值的最大值等来进行自动判断。

发明内容

本发明的目的是解决上述现有技术的问题，提供一种消除测量观测对象物的界面信息具有的波形的相位差，并通过波形的振幅值之外来进行观测对象物的好坏判断的超声波测量方法和装置。

本发明为了实现上述目的，如下这样来构成。

为了实现所述目的，根据本发明的第1方式，提供一种超声波测量方法，检测对具有多个界面的被检体物照射超声波而产生的波形信号而观测所述被检体物的边界面的接合状态，其特征在于：在与照射所述超声波的方向正交的XY平画内的某个特定区域，按截面结构、材质和厚度与所述被检体物相同的基准物体的每个观测地点，将从所述基准物体的波形信号整个或所述被基准物体的界面部附近观测的波形信号为基准信号而分别保存在基准信号存储部中；通过运算部取得在与所述基准物体的所述观测地点对应的所述被检体物的观测地点上且可预先从已知的厚度和超声波的音速来限定发生时间区域的观测对象的界面部附近取得的超声波波形信号；通过比较运算从所述被检体物取得的所述超声波波形信号和所述基准信号而求出相对值，从而通过所述运算部来观测所述边界面的接合状态。

根据本发明的第2方式，提供在第1方式所记载的超声波测量方法中，从所述被检体物的一部分或整体的XY平面内的界面通过所述运算部取得波形信号，并在作为测量目标的所述XY平面内所指定的区域中，将所述基准信号作为各区域的数据库，通过所述基准信号存储部加以保持、或在作为所述测量目标的XY平面内的多个区域中作为同一的数据库保持在所述基准信号存储部中。

根据本发明的第3方式，提供在第1方式所记载的超声波测量方法中，向具有所述多个界面的所述被检体物照射超声波，并通过所述运算部在从所述被检体物观测的波形信号和所述基准信号之间进行比较运算处理，将预先设置的好坏判断用阈值作为基准使用，并通过判断部进行比较运算结果的好坏判断。

根据本发明的第4方式，提供在第1方式所记载的超声波测量方法中，对具有所述多个界面的所述被检体物照射超声波，并在从所述被检体物观测到的所述波形信号和所述基准信号之间通过所述运算部进行比较运算处理，而将两个波形信号最一致的点作为基准点，从而通过所述运算部来校正每个观测的波形信号产生的时间相位差。

根据本发明的第5方式，提供在第1方式所记载的超声波测量方法中，向具有所述多个界面的所述被检体物照射超声波，并在从所述被检体物观测的波形信号与所述基准信号之间通过所述运算部进行比较运算处理，并将两个波形信号最一致的点作为基准点，从而在通过所述运算部校正每个所观测的波形信号上产生的时间相位差后，在预先指定的所述XY平面内，比较预定时间区域内的波形成分而通过判断部进行好坏判断。

根据本发明的第6方式，提供在第1方式所记载的超声波测量方法中，向具有所述多个界面的所述被检体物照射超声波，在将从所述被检体物观测到的波形信号和所述基准信号沿时间方向分别分割为多个区域而得到的短区间区域波形信号和短区间区域基准信号之间通过所述运算部分别进行比较运算处理，并通过判断部来比较各个区域中的运算结果的值。

根据本发明的第7方式，提供一种超声波测量装置，向具有多个界面的被检体物照射超声波而检测从所述被检体物产生的波形信号，并观测所述被检体物的边界面的接合状态，其特征在于，包括：超声波发送接收装置，检测向所述被检体物照射超声波而从所述被检体物产生的波形信号；基准信号存储部，在与照射所述超声波的方向正交的XY平面内的某个特定区域中截面结构、材质、和厚度与所述被检体物相同的基准物体的每个观测地点，将从所述基准物体的波形信号的整体或所述被基准物体的界面部附近观测到的波形信号作为基准信号来分别进行保存；运算部，取得与所述基准物体的所述观测地点对应的所述被检体物的观测地点且从预先已知的厚度和超声波的音速可限定发生时间区域的观测对象的界面部附近取得的超声波波形信号，并且，比较运算从所述被检体物取得的所述超声波波形信号和所述基准信号来求出相对值，从而观测所述边界面的接合状态。

根据本发明的第8方式，提供在第7的超声波测量装置中，所述运算部在向具有所述多个界面的所述被检体物照射超声波而从所述被检体物观测的波形信号和所述基准信号之间进行比较运算处理，另一方面，进一步具有判断部，将预先设置的好坏判断用阈值作为基准来使用，并进行比较运算结果的好坏判断。

根据所述测量方法，可以消除在每个被检体物或每个被检体物的区域上产生的相位差，并通过进行与从作为合格品的例子的基准物体得到的基准信号的比较，可以高精度进行好坏的判断。

根据本发明，消除了每个观测对象物或每个观测对象的区域上产生的相位差，且好坏不仅基于振幅强度，还进行与合格品的比较，从而实现可高精度进行自动判断的效果。

附图说明

本发明的这些目的、其他目的和特征可以从与附图的最佳实施方式有关的下面的描述中明白。在这些附图中，

图1A是表示本发明的第1实施方式的进行好坏判断的超声波测量装置的示意图；

图1B是本发明的第1实施方式中的进行好坏判断的超声波测量装置的控制部等的框图；

图1C是表示本发明的第1实施方式中的进行好坏判断的超声波测量方法的处理的流程图；

图1D是表示本发明的第1实施方式中的进行好坏判断的超声波测量方法中用长区间模板数据(master data)来进行判断的方法的处理流程图；

图1E是表示本发明的第1实施方式中的进行好坏判断的超声波测量方法中通过短区间模板数据进行判断的方法的处理流程图；

图1F是表示在本发明的第1实施方式中的进行好坏判断的超声波测量方法中，通过长区间模板数据进行判断的方法的变形例，在判断结果不合适时通过短区间模板数据来进行判断的方法的处理流程图；

图1G是本发明的第1实施方式中为了说明扫描区域，作为扫描区域的第1例，样品的整个面是扫描区域的XY平面图；

图1H是在本发明的第1实施方式中为了说明扫描区域，作为扫描区域的第2例，样品内多个区域是扫描区域的XY平面图；

图1I是在本发明的第1实施方式中为了说明观测地点，若一个样品内Z方向的结构不同，则具有多个观测地点时的说明图；

图1J是在本发明的第1实施方式中为了说明观测地点，观测地点是具有6×6的多个观测点时的说明图；

图2是生成本第1实施方式中的模板数据的流程图；

图3A是在本第1实施方式的超声波测量方法中作为合格品的模板的BGA芯片(第1样品)的说明图；

图3B是在本第1实施方式的超声波测量方法中作为观测对象物的BGA芯片(第2样品)的说明图；

图4是表示在本第1实施方式中，从第1样品的第1电极和第2样品的第1电极分别取得的波形数据例的图(纵轴的单位是任意强度值、横轴是时间)；

图5是表示本第1实施方式中的使用了长区间模板数据的判断处理的流程图；

图6是本第1实施方式中的使用了相关系数的判断方法的图(图6的“取得波形”的曲线和“模板数据”的曲线各自的纵轴的单位是任意强度值、各自的横轴是时间(μs))，“相关系数值”曲线的纵轴是相关值(-1～1等)，横轴是数据数m)；

图7A是表示本第1实施方式中，第1样品的第2电极(合格品)的相关系数波形的图；

图7B是表示本第1实施方式中、第2样品的第2电极(不合格品)的相关系数波形的图；

图8是表示本第2实施方式中的使用了短区间模板数据的判断处理的流程图；

图9是说明本第2实施方式中的时间相位校正用的波形截出的图(图9的“取得波形”的曲线和“模板数据”的曲线各自的纵轴的单位是任意强度值、各自的横轴是时间(μs))；

图10A是本第2实施方式中的说明短区间模板数据的判断的图，是细分所截出的取得波形后的状态的图(纵轴的单位是任意强度值、横轴是时间(μs))；

图10B是说明本第2实施方式中短区间模板数据的判断的图，是细分模板数据波形后的状态的图(纵轴的单位是任意强度值、横轴是时间(μs))；

图10C是说明本第2实施方式中时间搜索宽度用的、在长区间模板数据一致的时间点m计算相关值时的说明图(为了简化图示，而省略如图10A所示的波形而仅图示模板数据的框，实际上，如图10A这种波形在模板数据的框内)；

图10D是说明本第2实施方式中时间搜索宽度用的、在图10C中计算出了相关值后，作为重试判断，将模板数据MD从时间点m偏移Δt点时的说明图(为了简化图示，省略如图10A所示的波形而仅图示模板数据的框，实际上如图10A这种波形在模板数据的框内)；

图10E是在本第2实施方式中说明时间伸缩率用的、在长区间模板数据一致的时间点m上计算相关值时的说明图(为简化图示，而省略如图10A这种波形而仅图示模板数据的框，实际上如图10A这种波形在模板数据的框内)；

图10F是在本第2实施方式中说明时间伸缩率用的、在图10E中计算相关值后，作为重试判断，在时间方向上伸缩模板数据X％(X是预先设置的值)来进行计算时的说明图(为简化图示，省略图10A这种波形而仅图示模板数据的框，实际上如图10A这种波形在模板数据的框内)；

图11A是在本第2实施方式中，表示第1样品的第2电极(合格品)的相关系数波形的图；

图11B是在本第2实施方式中表示第2样品的第2电极(不合格品)的相关系数波形的图；

图12是在本第3实施方式中的表示使用了长区间模板数据的时间相位校正的基于闸门法(gate method)的判断处理的流程图；

图13是说明本第3实施方式中的来自模板数据的闸门设置方法的图(纵轴的单位是任意强度值、横轴是时间(μs)))；

图14是说明本第4实施方式中的基于没有进行时间相位校正的短区间模板数据的判断方法的图(纵轴的单位是任意强度值、横轴是时间(μs)))；

图15是表示现有的超声波测量装置的基本结构的图；

图16是表示超声波缺陷探测中的反射波的波形例的图；

图17A是表示在水槽的水中配置的观测对象物的例子的图；

图17B是说明超声波对观测对象物的路径用的图；

图18是表示另一观测对象物的例子的图；

图19是说明对每个样品在表面触发之后产生时间相位差的图；

图20A是表示插入层为玻璃环氧树脂时的半导体芯片的C范围图像的图；

图20B是表示插入层是玻璃环氧树脂时的半导体芯片的图20A的A-A’线的截面部分上的B范围图像的图；

图21是表示经过一定时间后的产生波形差的图。

具体实施方式

在继续本发明的描述之前，对附图中相同的部件添加相同附图标记。

下面，参考附图来详细说明本发明的实施方式。

(第1实施方式)

图1A、图1B、和图1C是表示本发明的第1实施方式中的进行好坏判断的超声波测量装置、超声波测量装置的控制部的细节的结构图，表示使用超声波测量装置的超声波测量方法的处理的流程图。

图1A的超声波测量装置构成为包括超声波探测头1、超声波探测头驱动部1a、控制部4和输入部6。图1A中，作为设置项目列举的所谓扫描区域是指设置测量样品的哪个范围(XY平面位置)。例如，可以是样品的整个面或、样品的一部分(参考图1G的作为扫描区域的第1例的样品2的扫描区域2Sa)、或在样品内具有多个区域(参考图1H的扫描区域的第2例、样品2的扫描区域2Sb)。所谓扫描间距是指取得波形数据用的机械分解能力(XY平面)。作为一例，可以以几μm～100μm间距来取得数据，但是并不限于此。所谓触发位置、触发宽度、闸门位置、闸门宽参考后述的图16和第3实施方式。是指观测时间信号的基准位置指定用的信号(触发信号)和具有距基准信号的时间偏移量的观测开始位置信号(闸门信号)。

超声波探测头1将其下端配置在水槽3a内的水3内，例如大致10～100MHz的频带的超声波以水3作为媒介，向在水槽3a内的水3内的预定观测对象物配置位置上配置的观测对象物2照射，并可接收通过观测对象物2反射的反射波。

超声波探测头驱动部1a由例如沿着与水槽3a的底面平行的面且由沿彼此正交的X方向和Y方向使超声波探测头1分别移动的XY机器人构成。通过超声波探测头1、超声波探测头驱动部1a、后述的发送电路30和后述的接收电路31来构成超声波发送接收装置的一例。

控制部4连接超声波探测头1、输入部6和输出部5。

输入部6使用键盘、鼠标、触摸屏或声音输入等的各种输入装置，是操作者输入数值等的超声波测量所需的信息的设备、或输入观测对象物2的CAD数据和水槽内的观测对象物配置位置的位置坐标数据等的超声波测量所需的信息用的包含与其他服务器和记录媒体等的数据库的连接端子的设备。

输出部5由作为一例的显示器构成，将以由控制部4的后述数据处理部33接收的信息为基础来进行预定的运算和判断后成像的判断结果显示到显示器上。

控制部4包括与超声波探测头1相连来发送超声波的发送电路30、与超声波探测头1相连而将由超声波探测头1接收的超声波转换为电压而放大的脉冲接收器(接收电路)31、与接收电路31相连而将所接收的反射波的信号转换为数字信息的A/D电路32、输入来自A/D电路32的数字信息而进行预定的数据处理(例如，观测波形的强度值的成像)的数据处理部33。控制部4进一步包括测量位置数据存储器37、与超声波探测头驱动部1a和测量位置数据存储器37分别相连并以测量位置数据存储器37中存储的信息为基础来驱动控制超声波探测头驱动部1a的驱动控制部38。

数据处理部33包括预先存储作为超声波反射波形基准信号的模板数据的基准信号存储部的一例即模板数据保持存储器36、与模板数据保持存储器36和A/D电路32相连且根据模板数据保持存储器36中存储的信息和来自A/D电路32的数字信息来进行运算的运算部的一例即数据运算部34、与数据运算部34相连且根据数据运算部34的运算结果来进行好坏判断动作的判断部35。

在基于控制部4的发送电路30和驱动控制部38的驱动控制下，将从超声波探测头1产生的超声波以水3作为媒介照射到观测对象物2。并且，由超声波探测头1接收来自观测对象物2的反射波，并以由超声波探测头1接收的信息为基础，通过控制部4的接收电路31将超声波接收信号转换为电压后加以放大，并通过A/D电路32转换为数字信息后，输入到数据处理部33的数据运算部34中。通过由数据运算部34进行波形处理和图像处理等，而通过判断部35进行观测对象物2的界面好坏的判断和判断结果的成像。将成像后的判断结果显示到作为输出部5的一例的显示器上。

这里，超声波探测头1同时用于发送接收。

作为被检体物的观测对象物在观测对象(想测量的位置)的界面上有其他界面，将通过各个界面来反射超声波的波形作为对象。换而言之，观测对象物2是具有多个界面，检测出照射超声波而产生的波形信号，并观测所述多个界面的边界面的接合状态的物体。

作为观测对象物2的具体例，假定如图17所示这种半导体芯片等电子组件29。超声波也透过观测对象物2的内部，也从内部的界面产生反射波。因此，通过超声波探测头1接收的信号为从多个界面产生的多个波重合的波形。

如图1C所示，本第1实施方式的超声波测量方法使作为超声波反射波形的基准信号的模板数据预先存储在模板数据保持存储器36中，并以模板数据保持存储器36中存储的模板数据为基准，由判断部35进行作为被检体物的观测对象物2的好坏判断。在进行下面的步骤的前一阶段(测量开始前的阶段)，如在图2中作为一例所示，通过从输入部6输入波形信号的模板数据条件(开始时间位置、时间宽度、短区间时间位置、短区间时间宽度等)的信息并存储在模板数据保持存储器36中，从而使波形模板数据保持存储器36预先生成波形信号的模板数据。

首先，在步骤S1中，将模板数据保持存储器36中存储的波形信号的模板数据、例如，波形信号的模板数据条件(开始时间位置、时间宽度、短区间时间位置、短区间时间宽度等)的信息读入到数据运算部34中。这里，为了生成模板数据，需要至少一个是合格品的观测对象物(样品)。由于模板数据为数据库，所以即使实际上开始观测，并在某一定时间经过后改变模板数据，或增加模板数据数也没有问题。

这里，所谓合格品的观测对象物(样品)是指与照射超声波的方向正交的XY平面内的某个特定区域上截面构造、材质、和厚度与观测对象物2相同且进行好坏判断用的基准物体。

但是，若观测对象物2变化或超声波缺陷探测条件变化，则需要重新取得模板数据。这里，所谓“观测对象物的变化”是指观测对象物2的各层厚度、或/和音速的变化等。所谓“超声波缺陷探测条件的变化”表示取得反射信号时的探测头的焦点位置的移动、阻尼电阻值的变化、滤波器频带的改变等、或波形信号形状本身的变化等。

这里，对于模板数据生成，在对某个观测对象物2在XY平面内进行观测时，在与XY方向正交的Z方向上存在不同结构时，也需要在每个XY平面取得模板数据。例如，在图17B所示的电子组件29中，在观测焊锡接合部(焊锡凸起)24时，根据是否通过Si半导体芯片22，来考虑两个路径。即，作为第1路径，可以设置从树脂模具层21经插入层23(23a是导电粒子)到达焊锡接合部24的路径。作为第2路径，可以设置从树脂模具层21经Si半导体芯片22和插入层23到达焊锡接合部24的路径。这两条路径存在于同一的电子组件29中。这时，在第1路径和第2路径中，到达超声波的焊锡接合部24的时间不同。由于Si半导体芯片22造成的超声波的衰减等，反射波形也在第1路径和第2路径中不同。因此，需要在第1路径和第2路径中改变模板数据。

接着，将波形信号的模板数据读入到数据运算部34中(步骤S1)而可进行数据处理的准备，则可进行实际的观测对象物2的测量。因此，选择通过长区间模板数据来判断还是通过短区间模板数据来判断(步骤S2)。例如，在基于所设置的长区间模板数据的相关系数值偏差少的情况下，选择通过长区间模板数据来判断的方法(步骤S3)。另一方面，例如，在基于所设置的长区间模板数据的相关系数值偏差多的情况下，在通过长区间模板数据校正了相位差后，选择由此生成短区间模板数据来判断的通过短区间模板数据来判断的方法(步骤S4)。

下面，在该第1实施方式中说明通过长区间模板数据来判断的方法(步骤S3)，对于通过短区间模板数据来判断的方法(步骤S4)，作为第2实施方式来加以说明。

图1D是表示用所述长区间模板数据来加以判断的方法(步骤S3)的示意处理的流程图，首先，在将长区间模板数据的波形读入到数据运算都34后(步骤S3A)，进行基于长区间模板数据的好坏判断(步骤S3B)。根据图5来后述用所述长区间模板数据进行判断的方法(步骤S3)的细节。

图1E是表示用所述短区间模板数据来进行判断的方法的处理的流程图，首先将短区间模板数据的波形读入到数据运算部34后(步骤S4A)，进行基于短区间模板数据的好坏判断(步骤S4B)。根据图8来后述用所述短区间模板数据判断的方法(步骤S4)的细节。

图1F是用所述长区间模板数据进行判断的方法的变形例，表示在判断结果不合适时，用短区间模板数据加以判断的方法的处理的流程图。即，将长区间模板数据的波形读入到数据运算部34后(步骤S3A)，进行基于长区间模板数据的好坏判断(步骤S3B)。若由判断部35判断基于长区间模板数据的好坏判断的结果合适的情况(步骤S3C)下，原样终止。但是，若由判断部35判断基于长区间模板数据的好坏判断的结果不合适的情况下(步骤S3C)，从已经生成并在模板数据保持存储器36中保存的表格中读入短区间模板数据的波形后(步骤S4A)，进行基于短区间模板数据的好坏判断(步骤S4B)。判断部35中的判断结果是否存在不合适的判断例如可以如下这样来进行。如第1和第2实施方式中所说明的，相关系数值取-1～1的值。模板数据取相关值1，合格品取接近于相关值1的值，而不合适的样品取比这些值低的值。因此，在测量前，通过对相关值设置某个阈值来作为判断条件，而可以判断存在不合适的某个样品。对于阈值，考虑通过从各种样品中加以统计而决定阈值的值的方法。

使用所述图1D～图F的哪一个的处理可以按每个观测对象物改变，也可通过1个观测对象物2中的测量位置(例如按每个电极)改变。

这里，“用长区间模板数据进行判断的方法”是指在生成模板数据时，指定成为模板数据的波形的开始时间和终止时间，用该指定时间的信号全部(基准信号整体)来加以判断的方法。所谓“用短区间模板数据加以判断的方法”是指时间分割长区间模板数据，并用各个短时间宽度的模板数据来加以判断的方法。

接着，沿生成图2所示的波形数据的模板数据的流程图来具体说明。作为样品以观测电子组件29的BGA芯片的情况为例。图3A表示作为合格品的模板(master)的BGA芯片(第1样品)51的说明图(底面图)，同时图3B表示作为观测对象物2的例子的BGA芯片(第2样品)52的说明图(底面图)。图3A和图3B中，正常电极(OK电极)用白圈表示，异常电极(NG电极)用黑圈表示。

首先，如图3A所示，准备作为合格品的模板的BGA芯片(第1样品)51并沉入到水槽3a的水3内的预定观测对象物配置位置。从合格品的BGA芯片51中通过输入部6向测量位置数据存储器37指定想要测量的位置(测量位置)(步骤S11)。具体而言，作为图3A和图3B的第1电极53a和53b的坐标位置的指定方法，将作为观测对象物2的例子的电子组件29整体的尺寸和将电子组件29配置在水槽3内时的观测对象物配置位置上的电子组件29的位置坐标、和知道的所有电极的尺寸和坐标的CAD坐标，预先存储保持在控制部4的测量位置数据存储器37。或者，将所述CAD坐标从输入部6输入到测量位置数据存储器37中来加以存储。并且，在实际的测量时，将从测量位置数据存储器37中存储的坐标中指定的电极、例如，第1电极53a，53b的坐标通过输入部6预先指定到测量位置数据存储器37中，并以所指定的坐标为基础，通过由驱动控制部38驱动控制超声波探测头驱动部1a，从而可以对所指定的第1电极53a，53b控制到可从超声波探测头1发出超声波的位置。

接着，从超声波探测头1向作为想要测量的位置的第1电极53a，53b发出超声波，通过超声波探测头1接收来自第1电极53a，53b的反射波，并通过接收电路31取得波形数据(步骤S12)。这里，作为观测波形的取得对象，作为一例，分别取图3A的合格品的第1样品51和作为实际观测对象物2的例子的第2样品52中，位于相同位置(图3A和图3B的各右上角的位置)上第1电极53a和53b为例。图4表示分别从第1电极53a和53b取得的波形数据的例子。由于第1电极53a和53b两者都是正常的电极，所以为相同波形数据。对于图4，由压电元件接收超声波，并将由压电元件接收到的模拟电信号以任意的单位来进行A/D转换后数字输出。作为一个具体例，对输入范围1V以8比特(256阶段)进行A/D转换，但是作为一般的转换，并不限于此。取得波形41的形式如已经描述的，根据超声波通过的界面数等而变化。因此，需要按作为测量位置的每个电极的位置在模板数据保持存储器36中保持数据库，并用数据运算部34比较波形数据。这里，所谓按每个电极的位置来保持数据库是指在各电极的各观测点，具有模板数据波形、模板数据分割方法(短区间判断用的分割方法)、判断用的阈值等的条件的信息。因此，不仅具有模板数据本身，还包含基于长区间和短区间的测量条件的信息和判断用的阈值的信息等，所以表现为数据库。

接着，通过数据运算部34选出取得波形41中认为观测对象物2的界面(例如，图17的焊锡凸起24和母基板25的界面等)信息存在的位置的波形(步骤S13)、并将此作为模板数据，通过数据运算部34取得后存储在模板数据保持存储器36中(步骤s14)。

作为观测对象物2的界面存在信息的位置的预测方法，例如，在图4所示的波形中用附图标记44来表示树脂模具表面反射波形，用附图标记45来表示插入层反射波形。由此，由于这些树脂模具表面反射波形44和插入层反射波形45可以从时间、位置和反射强度来分别推测是哪种波形，所以在想要判断图17的焊锡凸起24和母基板25的界面的情况下，可以选择比插入层反射波形45时间上在后的波形。波形信号的模板数据条件(例如，开始时间位置、时间宽度、短区间时间位置、短区间时间宽度等)的信息可从输入部6预先输入到模板数据保持存储器36中加以存储。

或者，若已知作为观测对象物2的样品(电子组件29)的各层(厚度方向)的材质的音速C和各层的厚度存储在测量位置数据存储器37中，则以测量位置数据存储器37中存储的所述材质的音速C和各层的厚度的信息为基础，并可通过数据运算部34来估算来自大致各个界面的超声波反射波的到达时间，并可通过数据运算部34来限定在观测对象物2的界面存在信息的位置。即，可以从测量位置数据存储器37的数据通过数据运算部34来估算超声波到达时间，并将其时间条件存储到测量位置数据存储器37中。在实际测量时，可以从测量位置数据存储器37通过数据运算部34自动调用到达时间来加以使用。但是，由于到达时间根据音速的精度或/和各层的厚度的偏差而变化，所以作为模板数据，需要具有某种程度的时间宽度。作为一例，在图4所示的例子中，取得波形41的波形长度是大致900ns(从树脂模具21的表面触发取得位置起算的波形长度)，插入层反射波形45大致分布在280～480ns之间，因此，模板数据波形43设定在之后的时间的480ns～880ns的位置上，其长度(某种程度的时间宽度)是400ns。因此，设想观测对象物2的界面包含在该长度的区间中。

接着，判断是否在同一观测地点(想要测量的位置)内取得其他观测点(步骤S15)。这里，所谓观测地点是指在Z方向即深度方向具有同一结构的地点，若Z方向的结构不同，则“观测地点”变化。因此，若在一个样品内，Z方向的结构不同，则具有多个观测地点(参考图1I的样品2的多个观测地点2Ta，2Tb。观测地点2Ta和观测地点2Tb中在Z方向(图1I的纸面贯通方向)上结构不同。)，根据该各观测地点，保持有数据库。观测地点具有多个观测点。这里，若设观测地点为180×180μm的区域，将数据取得间距(扫描间距)设作30μm，如图1J的多个观测点2P那样，具有6×6的数据取得点。将其称作“观测点”(换而言之，为数据取得点)。这里，上述模板数据，若在一个观测地点内，则可以设取哪个“观测点”(数据取得点)。但是，由于1个观测地点在同一Z方向的深度结构，每个“观测点”(数据取得点)波形有微小的不同，所以这时，取多个“观测点”(数据取得点)，来进行平均化等的处理。

作为判断是否取其他观测点的方法的一例，可以在测量位置数据存储器37中预先设置数据取得方法。例如，考虑(1)在取得数据是1点的情况下，从观测地点的中心取得数据，(2)在取得数据是X点的情况(X是2以上的整数)下，依次取距最接近中心的点，(3)在取得数据是所有点的情况下，自动取得观测地点的所有点等，作为数据取得方法，可以在测量位置数据存储器37中预先设置为所述(1)～(3)的其中之一。例如，在第1电极53a中，若将圆形电极53a的直径设作300μm、将超声波的X方向的分辨率设作30μm，则可以沿x方向取得10点的波形。在第1电极53a的10点内，由于存在波形的微小差异，所以通过数据运算部34平均化这些波形，并使作为数据库的模板数据保持存储器36中具有的情况等，在同一观测地点，重复进行所述处理步骤S12～S14，并抽出多点的波形数据的模板数据来存储到模板数据保持存储器36中。

接着，在包含第1样品51的第1电极53a的平面内存在其他观测地点的情况下，通过处理步骤s11～S15的要点来生成模板数据而将其他观测地点的波形数据存储到模板数据保持存储器36中(步骤S16)。作为观测地点，可以是第1样品51的一部分，也可以是整个区域。

通过如上这样，生成观测地点的模板数据而存储到模板数据保持存储器36中。第1样品51中的电极部的测量位置之外的测量位置的情况下也为上述顺序。

这里，说明图5所示的使用长区间模板数据来进行判断处理的流程图。这里，也举图3B的BGA芯片(第2样品)52的观测对象物2为例。通过输入部6将作为观测对象物2的例子的BGA芯片(第2样品)52的测量位置指定到测量位置数据存储器37中(步骤S21)。指定的方法与步骤s11相同。

接着，从超声波探测头1向第2样品52的测量位置发送超声波，并通过超声波探测头1接收来自第2样品52的测量位置的反射波，而与步骤S12同样，通过接收电路31取得波形数据(步骤S22)。

接着，通过数据运算部34进行在模板数据保持存储器36中存储的第1样品51的模板数据与从A/D电路32输入取得的第2样品52的波形数据的比较计算(步骤S23)。

这里，作为数据运算部34进行的比较方法的一例，举出取作为模板数据取得的波形数据的相关系数值。现在，设进行第1电极53a的比较时，在作为第1样品51的第1电极53a中的模板的波形数据有数据串x1，X2，...，Xn，作为从第2样品52的第1电极53a取得的波形数据有数据串y1，y2，...，yn时，设这些的数据标本平均为

[数1]

x，y

时，则x，y的相关系数值r_xy可以表示为下述的数式(数2)

[数2]

图6表示使用了相关系数的判断方法。现在，设作为模板数据取得的波形数据的数据串长度为N、模板数据的数据串的长度为n(其中、N＞n)。通过数据运算部34来匹配从A/D电路32输入并取得的波形数据的第1点和在模板数据保持存储器36中存储的模板数据的第1点，并通过数据运算部34在到第n点为止的点计算所述相关系数值。接着，在数据运算部34中，将模板数据右移1点，在所取得的波形数据的第2点到第(n+1)点通过数据运算部34计算相关系数值。同样，通过数据运算部34重复进行右移1点而进行相关系数值的计算，并通过数据运算部34求出波形数据的第1点到第{N-(n+1)}点的相关系数值。

将模板数据分别偏移1，2，...，N-(n+1)点，通过数据运算部34生成m列(1≤m≤{N-(n+1)})的数据串。图7A表示第1样品51的第2电极54a(合格品)的相关系数波形，图7B表示第2样品52的第2电极54b(不合格品)的相关系数波形。

这里，作为模板数据，通过数据运算都34从第1样品51的第1电极54a的取得信号波形取出而存储到模板数据保持存储器36中。在信号波形内，包含作为测量目标的界面信息的数据位置的指定是通过数据运算部34取得相关系数值峰值中最大的值(最大值)来进行。但是，在不包含测量的界面信息的数据位置上，还存在频谱最大的情况，在这种情况下，也可通过数据运算部34预先指定数据范围(例如，图4所示的测量位置附近的波形区域42)，并通过数据运算部34取得频谱的信息。

如上所述，在包含作为测量目标的界面信息的数据位置的指定时，通过图7A的多个相关系数值峰值中最大值的波形值来进行比较，或限定时间区间，取出所限定的时间区间内的相关系数值峰值的最大值。最大值的取得可以通过数据运算部34来自动进行。之后的判断也如后所述，在使判断部35预先具有好坏判断用阈值的基础上，通过判断部35来自动进行。

例如，图7A中，可以将第600～800点限定为数据区间，并通过数据运算部34取得频谱值。由于数据点数和超声波波形时间轴有相关性，所以可以通过数据运算部34，从超声波波形时间轴估计所限定的数据区间。作为各点的相关系数值取-1到1的值，越接近于1，越是接近模板数据的合格品的信号波形，取相关的含义指观测对象物2也是合格品。没有取相关的信号波形的相关系数值接近于0。在信号波形以逆相位取相关时，值接近于-1。

第1样品51由于是取得模板数据的样品，所以模板数据与取得波形本身的相关系数波形峰值为1。另一方面，不合格品的第2样品52中的相关系数值如图7B所示，在第2样品52的第2电极54b(即，NG电极)中，考虑电极内偏差性而为0.68～0.81。由于不合格品的第2样品52中其中一个有波形变化，所以相关系数值降低。因此，将某个相关系数值设作好坏判断用阈值(例如，图7A和图7B的阈值Th)，并通过判断部35进行OK/NG的判断(步骤S24)。即，在比某个相关系数值的阈值小的情况下，由判断部35进行NG的判断，另一方面，在某个相关系数值的阈值以上的情况下由判断部35进行OK的判断。阈值取使用的样品的n数(即，准备N(N是1以上的整数)个同一结构(种类)的样品来取数据)，取合格品和不合格品的平均，而通过判断部35决定阈值，保存在模板数据存储器36中。另外，其仅在进行合格品判断动作的情况下需要具有阈值，在不进行合格品判断动作而仅测量相关值的情况下不需要阈值。作为阈值，例如，可以使用从输入部6向判断部35输入的值。

在所述的图2的处理步骤S15中将多个波形数据作为模板数据取得的情况等，也可在同一观测地点多次进行的所述判断。即，在同一位置保持n个模板数据的情况下(其中，该n是2以上的整数。)，在第一次的判断中通过判断部35判断了NG的情况下，在输出NG前，以第2个模板数据，由判断部35进行第2次的判断。也可使判断部35具有将以上的判断允许到与所保持的个数相当的第n次这样的功能。这时的判断次数、模板数据的选择方法、或判断基准等在本第1实施方式的方法中，通过使用输入部6，由使用者对判断部35来任意设置。

在图2的处理步骤S15中将多个波形作为模板数据取得的情况下，也可取将由数据运算部34相加平均模板数据后的结果(相加平均模板数据)作为一个模板数据，存储保持到模板数据保持存储器36中，并使用该存储保持的相加平均模板数据来通过判断部35进行所述的判断这种方法。

这样，通过数据运算部34来比较从合格品样品得到的相关系数波形的峰值和所观测的值、并将值低的样品作为不合格品、由判断部35加以判断的方法，是本发明的第1实施方式的特征。

根据这种第1实施方式，可以消除在每个观测对象物或每个观测对象的区域上产生的相位差，且好坏不仅取决于振幅强度，还通过进行与合格品的比较，来高精度地进行自动判断。

(第2实施方式)

接着，说明本发明的第2实施方式的超声波测量方法和装置。

设想在所述第1实施方式中描述的判断方法中，判断困难的情形。在基于所设置的长区间模板数据的相关系数值上偏差性多的情况等，若该相关系数值的偏差性范围是合格品和不合格品的相关系数值的范围，则不可能进行判断。原因是模板数据的长度不合适，过多含有界面的OK/NG之外的信息。

例如，在图4中模板数据宽度是400ns，但是一个波的大小大致是60ns，发生不合格时的波形变化是1个波的情况下，模板数据具有非常多余的波形成分。在该情况下，即使假设发生不合格，波形仅变化了1个波，这种波形变化信息也嵌入到多余的波形成分内，作为相关系数值，可能不能进行不合格品和合格品的区别。因此，作为模板数据，若使用非常短的模板数据宽度，例如，在上述情况中，使用相当于1个波大小的宽度为60ns的模板数据，则在发生不合格时，在相关系数值中，可以出现与合格品的差异。这样，将与第1实施方式的模板数据相比宽度非常短的模板数据称作短区间模板数据。

这里，所谓长区间模板数据是指预先生成的基准信号整体，是指在反射时间信号中，截出想要测量的界面的反射信号附近的数据。与此相对，所谓短区间模板数据是指时间分割长区间模板数据后的与各个要素相当的数据。分割方法的例子如后所述。

但是，若通过这种短区间模板数据来进行图6所说明的操作，则有可能在观测的取得波形中，捕捉多个类似的位置，而作为相关系数波形输出。进一步，如前述的图19、图20A，图20B所示，由于通过观测对象物2，在从表面触发位置后的时间中出现相位差，所以短区间模板数据中，作为测量目标的界面上相关系数值的数据位置不明确。因此，从基于单纯的短区间模板数据的相关系数值波形中掌握作为测量目标的界面的信息很困难。

因此，作为为了解决这种问题用的本发明的第2实施方式，描述了包含时间相位校正的短区间模板数据(短时间区域的模板数据)的判断方法。图8表示进行基于短区间模板数据的判断处理的流程图。

作为粗略的处理，第1阶段，通过长区间模板数据来进行时间相位校正(步骤S31～S34)，作为第2阶段，通过短区间模板数据进行好坏判断(步骤S35，S36)。与前述的长区间模板数据的判断动作同样，作为观测对象物2的例子，使用图3A和图3B的BGA芯片(第1和第2样品)51，52。

第1阶段中的基于长区间模板数据的时间相位校正是与所述第1实施方式的长区间模板数据的判断处理大致相同的处理。通过与步骤S11同样的指定方法来指定观测对象物2的第2样品52的测量位置(步骤S31)。

接着，从超者波探测头1向第2样品52的测量位置发出超声波，通过超声波探测头1接收来自第2样品52的测量位置的反射波，并通过与步骤S12同样的方法来取得波形数据(步骤S32)。

接着，使用相关系数，通过数据运算部34来进行第1样品51的模板数据和第2样品52取得的波形数据的比较(步骤S33)。

之后，通过数据运算部34取得作为基于长区间模板数据的相关系数波形的频谱峰值(测量的界面)即数据位置(步骤S34)。

接着，图9是说明本第2实施方式中的时间相位校正用的波形截出的图。如图9所示，在基于长区间模板数据和所观测的取得波形的相关系数的频谱为峰值的数据位置上，通过数据运算部34截出取得波形(步骤S34)。相关系数的频谱峰值是长区间模板数据和取得波形相似的时间轴。即，在观测同一种类的其他样品时，即使每次得到取得波形时产生微小的时间相位差，也可取得相关系数波形频谱的峰值的位置，可一直通过数据运算部34截出作为测量目标的界面的波形数据。

作为测量目标的界面中的频谱峰值的搜索方法，若以图7A为例，则举出有由数据运算部34取得峰值位置中最大的相关系数值。当然，模板数据和取得波形最相似的时间域应当具有大的频谱的峰值。

但是，根据情况，有时作为测量目标的界面的波形位置上不必然是最大峰值，或测量目标的界面的频谱峰值和其他界面的频谱峰值的显著差异小。该情况下，考虑在作为测量目标的界面的频谱峰值的位置上，通过数据运算部34来预先限定时间范围的方法。

例如，在可验证每个样品的相位时间差的偏差范围大致为40ns的情况下，所观测的相关系数频谱也可以在±40ns左右的范围内由数据运算部34取得。或者，也考虑通过数据运算部34来数出距开头时间的频谱峰值，并由数据运算部34来特定作为测量目标的界面的频谱峰值的方法。

接着，作为第2阶段，进行基于短区间模板数据的好坏判断。

首先，通过数据运算部34来细分分割长区间模板数据，而变为短区间模板数据，由数据运算部34取得相关系数值(步骤S35)。这里，图10A是说明本第2实施方式中的短区间模板数据的判断的图，是细分所截出的取得波形后的状态的图，图10B是说明本第2实施方式中的短区间模板数据的判断的图，是细分模板数据波形后的状态的图。例如，图10A和图10B中，长区间模板数据的时间宽度是400ns，由此，通过数据运算部34来进行短区间模板数据的生成。作为细分的方法(分割的方法)，举出有使用分割数、或模板数据时间宽度等来加以细分。分割数、或时间宽度因波形的频率成分、或不合格品发生时对波形影响程度等而不同。可以对长区间模板数据的波形全部或一部分通过数据运算部34实施高速傅立叶变换，并由数据运算部34取得了频率频谱后，由数据运算部34设置最佳时间宽度。作为设置最佳时间宽度的一例，可以如下这样来加以设置。超声波振动子输出每个振动子具有某个频带的波(该情况下，改变频带需要按每个传感器来改变。)。因此，可以观测该频带，计算产生波形的周期，而从该周期来设置时间宽度。具体而言，若将通过观测信号波形的傅立叶转换得到的频谱的中心频率设作F(MHz)，则其波形的周期T为T＝1/F(μs)。由此，例如，通过将周期宽度、或2倍、3倍的周期宽度设作短区间的时间宽度，而可以作为最佳时间宽度。

另外，不需要必然使时间宽度一定，如仅将n分割(其中，n是2以上的整数。)中的m个(其中，m是不超过n的整数。)的短区间模板数据的时间宽度设作20ns，将其他(n-m)个短区间模板数据的时间宽度设作40ns，这样，可以使短区间模板数据彼此长度不同。该细分方法在测量前，作为设置值，预先保存在数据运算部34内的存储器中。作为短区间模板数据的信息，除了先前的分割数或时间宽度之外，举出有例如，短区间模板数据的时间搜索宽度、或时间伸缩率等。短区间模板数据的设置值可以按每个观测来随时改变通过数据运算部34预先设置的值，并可通过数据运算部34得到最佳设置值。这里，所谓所述时间搜索宽度是指在长区间模板数据一致的时间点m计算出相关值后，作为重试判断，使模板数据MD从时间点m偏移Δt点(例如，如图10C到图10D所示，从时间点m偏移Δt点)，并可再次进行基于短区间模板数据的计算(例如，参考图10C和图10D。)。将这时的重试的Δt的宽度定义为时间搜索宽度。所谓所述时间伸缩率是指在长区间模板数据一致的时间点m计算相关值后，作为重试判断，沿时间方向伸缩模板数据X％(X是预先设置的值。)，(例如，如图10E到图10F所示沿时间方向缩小X％)而进行计算(例如，参考图10E和图10F。)。将这时的重试的模板数据的伸缩率定义为时间伸缩率。作为通过数据运算部34得到最佳设置值的方法，例如，在每次观测时使短区间模板数据的数据设置变化时，认为出现某种程度的规则性(例如搜索宽度、伸缩率、分割数等可以为某个任意值这种程度的规则性)。考虑将此时的设置数据作为库(library)保存这样的方法。

并且，由于处理步骤S35中得到相关系数值中也存在某种波形变化，所以相关系数值降低。因此，将某个相关系数值作为阈值，而由判断部35进行OK/NG的判断(步骤S36)。即，在比某个相关系数值的阈值小的情况下，通过判断部35进行NG的判断，另一方面，在某个相关系数值的阈值以上的情况下，通过判断部35进行OK的判断。阈值的设置方法与步骤S24同样。

这里，取表示通过长区间模板数据截出的波形的图10A与表示短区间模板数据的图10B的相关系数值。这时，短区间模板数据不算出基于所述图6这种偏移的相关系数波形，而在时间相位校正后所截出的状态即图10A的数据位置上，通过数据运算部34取与各短区间模板数据的相关系数值。即，通过数据运算部34细分通过长区间模板数据截出的取得波形，并通过数据运算部34来取与根据设置值由数据运算部34来细分长区间模板数据后的短区间模板数据的各自的相关系数。作为例子，图10B中是用数据运算部34来10分割(宽度40ns)长区间模板数据(宽度400ns)，并通过10分割截出的取得波形，图10A也同样，通过数据运算部34来10分割，并通过数据运算部34来计算各个短区间模板数据成分的相关系数(通过数据运算部34算出10个相关系数值)。

图11A是第1样品51的第2电极54a(图3A参照)在各短区间模板数据的相关系数值，图11B是第2样品52的第2电极54b(图3B参照)在各短区间模板数据的相关系数值，由于10分割模板数据，所以表示10点的相关系数。点数以分别细分后的短区间模板数据中在前的时间顺序(从左顺序)表示。相对图11A所示的第1样品51(合格品)的相关系数值，图11B所示的第2样品52(不合格品)的相关系数值中，在第7短区间模板数据中可确认有大的显著差异。

这里，图11A和图11B中，说明着眼于细分后的相关系数值的第7短区间模板数据的理由。

首先，图9中，最先的大反射的波形(参考四边形框I)是来自树脂模具21的表面的反射波，截出波形之前的波形(参考四边形框II)是来自插入层23的表面的反射波。这可从电子组件29的层结构的顺序来容易推测出。并且，设四边形框II的波形之后的反射波(即，插入层23的表面之后的反射波)为长区间模板数据。

这里，在图9的例子中，插入层23的厚度是350μm、音速是2800m/s。因此，超声波通过插入层23的时间是(350×2)/2800＝0.250μs(其中，这里求出的时间由于是超声波在去的路上和返回路上两次通过插入层23的往返时间，所以为(插入层23的厚度×2)。)。

由于长区间模板数据的宽度是400ns、细分宽度是40ns，所以为40×7＝280ns，所以插入层23的下面的反射波返回到第7的细化宽度。该接合面是焊锡凸起24和插入层23的接合面、即、测量的位置。因此，可以着眼于细分宽度的第7个。

所述的显著差异是指与之前描述的长区间模板数据判断中显著差异相比，存在大的差异的情形。例如，在OK/NG的波形的差仅在某个40ns的区间可以观测的情况下，在长区间模板数据中不能进行判断。在该表示波形差的区间在哪个时间区域中表示不明确的情况下，可以通过基于短区间模板数据的相关系数结构(plot)来看波形的变化。来自OK/NG样品的反射波的波形差是1波左右的情况在实际中较多，因此，多使用通过短区间模板数据来进行好坏判断的方法是有效的。

根据这种第2实施方式，消除每个观测对象物或每个观测对象的区域上发生的相位差，且好坏不仅基于振幅强度，还通过与合格品的比较，而可高精度进行自动判断。

(第3实施方式)

接着，说明本发明的第3实施方式。该第3实施方式说明利用在所述第2实施方式中表示的作为第1阶段的使用了长区间模板数据的时间相位校正，并基于现有闸门法的判断方法。

在现有闸门法中，如背景技术所示，如图16所示，对表面波施加触发11，并以施加了触发11的位置作为零基准，在想要观测的波形位置上设置闸门12，通过闸门12内的波形成分来进行与所述零基准的比较，而进行观测对象物102的好坏判断。即，通过基于表面波的触发11来进行波形的时间校正。但是，如本发明的要解決的问题中所描述的，如图19那样，有时在基于表面波的触发11之后的波形中还产生时间的偏差，基于表面触发的时间校正不充分。

因此，为了解决这种问题，作为本发明的第3实施方式的超声波测量方法和装置，说明在所述第2实施方式中所述的实施了基于长区间模板数据的时间相位校正后，来进行基于现有闸门法的判断的方法。图12表示利用了基于本第3实施方式的长区间模板数据的时间相位校正的基于闸门法的判断处理的流程图。

作为粗略处理，通过数据运算部34预先设置闸门61的位置(步骤S41)，并通过数据运算部34以长区间模板数据进行时间相位校正(步骤S42～S45)，通过闸门内的波形成分比较由判断部35进行好坏判断(步骤S46～S47)。与所述长区间模板数据的判断同样，作为观测对象物2的例子，使用图3A和图3B的BGA芯片(第1和第2样品)51，52。

作为第1阶段，设置波形的闸门位置。作为闸门位置的设置，考虑从预先生成的长区间模板数据通过数据运算部34来设置闸门位置。图13表示长区间模板数据的闸门61的设置方法的说明图。从长区间模板数据，在想要观测的时间位置上由输入部6将闸门61设置在模板数据保持存储器36(步骤S41)。通过判断部35以该闸门位置内的波形进行判断。将通过长区间模板数据进行了时间相位校正后的观测地点作为零基准，将由此之后的时间、或数据区域通过闸门61由输入部6指定在模板数据保持存储器36中。

基于第2阶段的长区间模板数据的时间相位校正是与所述第1实施方式的长区间模板数据的判断处理大致相同的处理。

首先，通过输入部6将观测对象物2的第2样品52的测量位置指定在测量位置数据存储器37中(步骤S42)。指定方法与步骤S11同样。

接着，从超声波探测头1向第2样品52的测量位置发出超声波，并由超声波探测头1接收来自第2样品52的测量位置的反射波，与步骤s12同样，通过接收电路31取得波形数据(步骤S43)。

接着，使用相关系数，通过数据运算部34来进行模板数据保持存储器36中存储的第1样品51的模板数据与从A/D电路32输入并取得的第2样品52的波形数据的比较计算(步骤S44)。

接着，通过数据运算部34与步骤S34同样，取得作为基于长区间模板数据的相关系数波形的频谱峰值(测量的界面)的数据位置(步骤S45)。

由此，可以校正每个样品或每个位置的时间相位，可以从相关系数波形得到的从取得波形的零基准点如上所述那样，通过输入部6将闸门位置设置在模板数据保持存储器36中，并通过数据运算部34取得其波形成分(步骤S46)。作为波形成分，举出有闸门区间内的波形强度的最大值和最低值(负的最大值)、或绝对值的最大值等。通过数据运算部34取得这些成分，并将超过预先设置的判断基准的波形成分通过判断部35作为OK判断，将没有超过判断基准的波形成分作为NG判断，而输出到输出部5上显示在显示器上。

根据如上这种本第3实施方式，在进行了基于之前实施方式的时间相位校正后，可以作为通过现有的闸门法来加以判断的方法进行使用。即，在现有的闸门法中，如图19所示，即使在表面上施加了触发，之后也存在波形的时间差，但是根据第3实施方式，可以进行其时间校正。与第2实施方式(短区间模板数据方法)相比，可以减少判断用的计算时间。即，在短区间模板数据中，需要将所述数式(数2)的计算进行细分数目m的次数。与此相对，第3实施方式的方法中，由于在长区间模板数据的校正后，仅观测模板数据的闸门区间的振幅的强度信息，所以可以减少计算量(其中好坏判断通过强度信息来进行)。根据第3实施方式，与其他实施方式同样，可以消除每个观测对象物或每个观测对象的区域上发生的相位差，且好坏不仅根据振幅强度，还通过进行与合格品的比较而可高精度进行自动判断。

(第4实施方式)

接着，说明本发明的第4实施方式的超声波测量方法和装置。所述第2实施方式中，表示作为第1阶段进行使用了长区间模板数据的时间相位校正，作为第2阶段进行基于短区间模板数据的判断的例子。但是，不需要必然在进行了第1阶段的时间相位校正后进行第2阶段的基于短区间模板数据的判断，还考虑仅进行基于短区间模板数据的判断。下面表示该例子。

图14表示本第4实施方式中的基于没有进行时间相位校正的短区间模板数据的判断方法的说明图。与第2实施方式同样，预先生成长区间模板数据，并进行长区间模板数据的细分宽度等的设置。在图14的例子中，将长区间模板数据进行10等分，但是并不必然需要进行等分。

接着，通过数据运算部34将模板数据的开始点与取得波形的其中一个点匹配。图14中，通过数据运算部34将模板数据的开始点与取得波形的开始点进行匹配，但是不需要必然与开始点进行匹配，还可通过数据运算部34与取得波形的中间点匹配。

接着，通过与各短区间模板数据同样的时间宽度由数据运算部34来细分取得波形，并使用各时间宽度的数据和短区间模板数据的各时间宽度的数据，通过数据运算部34来进行相关系数处理。现在，在模板数据的时间宽度是400ns，分割数是10个时，若设10等分时间宽度400ns，则各短区间模板数据的宽度为40ns。这里，若通过数据运算都34将模板数据的开始点与取得波形的开始点匹配，则在取得波形中，设置10个从开始点起每隔40ns细分后的数据。接着，通过数据运算部34求出取得波形的各数据和短区间模板数据的各数据的相关系数值。

接着，如图14那样，通过数据运算部34将模板数据偏移某个设置宽度，同样，通过数据运算部34进行取得波形的细分，并通过数据运算部34求出相关系数值。作为设置宽度，有取样数据时间宽度、或模板数据时间宽度分等、设可在数据运算部34中经输入部6来任意设置。该设置宽度的间隔也可以不固定，可以不使模板数据偏移到观测波形的数据的终止点。

如上这样，按每个模板数据的开始点，通过数据运算部34算出分割数的相关系数值。在该例的情况下，对一个开始点，有10个相关系数值，在重复进行20次偏移的情况下，分别通过数据运算部34算出10个相关系数值，并最终通过数据运算部34算出总共200点的相关系数值。

作为通过所述这种方法进行的好坏判断方法，举出有通过判断部35综合判断各分割点的相关系数值、模板数据的开始点等，并通过判断部35来进行好坏判断。例如，考虑在对某个开始点通过数据运算部34算出了10个相关系数值的情况下，若是所有开始点中10个中7个相关系数值超过某一定的值(阈值)(例如0.8以上)的情况，则通过判断部35判断为合格品这种的判断方法。或考虑在10个中7个超过所述某一定的值(阈值)的情况下，认为其开始点包含观测的界面信息(即，认为与模板数据取得相关)，由此，进一步，通过判断部35判断某时间宽度的观测地点(例如10个中第3、第8细分点)上的相关系数值，而进行好坏判断这种的判断方法。

对于判断方法，可以从所截取的模板数据的种类、长度或细分数等各种原因来考虑加以决定。

模板数据是通过测量合格品而取得的数据，但是也可从设计数据中由计算求出而取得模板数据。

本发明并不限于上述实施方式，当然可以在不脱离本发明的精神的范围中进行各种改变。

通过适当组合上述各种实施方式中的任意实施方式，而可实现各自具有的效果。

产业上的可用性

本发明的超声波测量方法和装置消除了每个观测对象物(被检体物)或每个观测对象区域产生的相位差，通过比较从被检体物取得的超声波波形信号和基准信号而得到相对值来，进行超声波测量。根据本发明，不仅利用振幅强度，还利用所取得的相对值，可以进行与合格品的比较，可以高精度进行自动判断，作为对具有微小厚度的多层界面的观测对象物，来高精度检测接合剥离或裂缝这样的缺陷来加以分析的测量方法和装置有用。

本发明参考附图而充分记载了最佳实施方式，但是本领域的普通技术人员可以明白各种变形和修改。这种变形和修改修只要不在基于所附加的权利要求的本发明的范围之外，就应理解为包含在本发明中。

Claims (8)

1、一种超声波测量方法，检测对具有多个界面的被检体物照射超声波而产生的波形信号，来观测所述被检体物的边界面的接合状态，

在与照射所述超声波的方向正交的XY平画内的某个特定区域上，按截面结构、材质和厚度与所述被检体物相同的基准物体的每个观测地点，将从所述基准物体的波形信号整个或所述被基准物体的界面部附近观测到的波形信号作为基准信号而分别保存在基准信号存储部中；

通过运算部，取得在与所述基准物体的所述观测地点对应的所述被检体物的观测地点，且能从预先已知的厚度和超声波的音速来限定发生时间区域的观测对象的界面部附近取得的超声波波形信号；

通过比较运算从所述被检体物取得的所述超声波波形信号和所述基准信号而求出相对值，从而通过所述运算部来观测所述边界面的接合状态。

2、根据权利要求1所述的超声波测量方法，其特征在于：

从所述被检体物的一部分或整体的XY平面内的界面通过所述运算部取得波形信号，并在作为测量目标的所述XY平面内所指定的区域中，将所述基准信号作为各区域的数据库通过所述基准信号存储部加以保持、或在作为所述测量目标的XY平面内的多个区域中作为同一数据库保持在所述基准信号存储部中。

3、根据权利要求1所述的超声波测量方法，其特征在于：

向具有所述多个界面的所述被检体物照射超声波，并通过所述运算部在从所述被检体物观测的波形信号和所述基准信号之间进行比较运算处理，将预先设置的好坏判断用阈值作为基准使用，并通过判断部进行比较运算结果的好坏判断。

4、根据权利要求1所述的超声波测量方法，其特征在于：

对具有所述多个界面的所述被检体物照射超声波，并通过所述运算部在从所述被检体物观测到的所述波形信号和所述基准信号之间进行比较运算处理，而将两个波形信号最一致的点作为基准点，从而通过所述运算部来校正每个观测的波形信号产生的时间相位差。

5、根据权利要求1所述的超声波测量方法，其特征在于：

向具有所述多个界面的所述被检体物照射超声波，并在从所述被检体物观测的波形信号与所述基准信号之间通过所述运算部进行比较运算处理，并将两个波形信号最一致的点作为基准点，从而在通过所述运算部校正每个观测的波形信号上产生的时间相位差后，在预先指定的所述XY平面内，比较规定时间区域内的波形成分，通过判断部进行好坏判断。

6、根据权利要求1所述的超声波测量方法，其特征在于：

向具有所述多个界面的所述被检体物照射超声波，在将从所述被检体物观测到的波形信号和所述基准信号沿时间方向分别分割为多个区域而得到的短区间区域波形信号和短区间区域基准信号之间通过所述运算部分别进行比较运算处理，并通过判断部来比较各个区域中的运算结果的值。

7、一种超声波测量装置，向具有多个界面的被检体物照射超声波，检测从所述被检体物产生的波形信号，并观测所述被检体物的边界面的接合状态，其包括：

超声波发送接收装置，检测向所述被检体物照射超声波而从所述被检体物产生的波形信号；

基准信号存储部，在与照射所述超声波的方向正交的XY平面内的某个特定区域中截面结构、材质和厚度与所述被检体物相同的基准物体的每个观测地点，将从所述基准物体的波形信号的整体或所述被基准物体的界面部附近观测到的波形信号作为基准信号来分别进行保存；

运算部，取得在与所述基准物体的所述观测地点对应的所述被检体物的观测地点且能预先由已知的厚度和超声波的音速限定发生时间区域的观测对象的界面部附近取得的超声波波形信号，并且，比较运算从所述被检体物取得的所述超声波波形信号和所述基准信号来求出相对值，从而观测所述边界面的接合状态。

8、根据权利要求7所述的超声波测量装置，其特征在于：

所述运算部在向具有所述多个界面的所述被检体物照射超声波而从所述被检体物观测的波形信号和所述基准信号之间进行比较运算处理，另一方面，进一步具有判断部，将预先设置的好坏判断用阈值作为基准来使用，并进行比较运算结果的好坏判断。

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