CN109891231A - 超声波检查装置及超声波检查方法 - Google Patents

超声波检查装置及超声波检查方法 Download PDF

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Abstract

本发明的超声波检查装置(1)是以经封装化的半导体器件(D)为检查对象的装置，具备：超声波振子(2)，其对半导体器件(D)输出超声波(W)；接收机(反射检测部)(13)，其检测由半导体器件(D)反射的超声波(W)的反射波；载置台(3)，其使半导体器件(D)与超声波振子(2)的相对位置移动；载置台控制部(21)，其控制载置台(3)的驱动；及解析部(22)，其解析与由超声波振子(2)产生的超声波(W)的输入对应的半导体器件(D)的反应，载置台控制部(21)基于出现在接收机(13)检测出的反射波的时间波形(K)的波峰，控制半导体器件(D)与超声波振子(2)的距离。

Description

超声波检查装置及超声波检查方法
技术领域
本实施方式涉及超声波检查装置及超声波检查方法。
背景技术
作为现有的超声波检查装置，有例如专利文献1中记载的使用超声波加热的半导体集成电路配线系的检查装置。该现有的超声波检查装置中，对被检查体即半导体集成电路一边从恒定电压源供给电力一边照射超声波。而且，根据超声波的照射检测流动于接地配线中的电流的变化，由此将会产生半导体集成电路的电流像或缺陷像。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开平8-320359号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
上述现有的超声波检查装置中，是以从封装取出的半导体芯片成为检查对象。然而，若考虑需要从封装取出半导体芯片的作业，或半导体芯片的取出时可能导致电路的特性产生变化等，则优选以保持封装化的状态检查半导体器件。另一方面，检查经封装化的半导体器件的情况下，由于无法从外部目视确认作为观察点的半导体芯片，故需要想办法使对半导体芯片的超声波焦点对准容易。
本实施方式是为了解决上述技术问题而完成的，其目的在于提供一种可容易在经封装化的半导体器件内的期望位置对准超声波的焦点的超声波检查装置及超声波检查方法。
解决技术问题的手段
本发明的一个实施方式的超声波检查装置是以经封装化的半导体器件为检查对象的超声波检查装置，其具备：超声波振子，其对半导体器件输出超声波；反射检测部，其检测以半导体器件反射的超声波的反射波；载置台，其使半导体器件与超声波振子的相对位置移动；载置台控制部，其控制载置台的驱动；及解析部，其解析与由超声波振子进行的超声波的输入对应的半导体器件的反应，载置台控制部基于在反射检测部检测出的反射波的时间波形中出现的波峰，控制半导体器件与超声波振子的距离。
该超声波检查装置中，基于在反射检测部检测出的反射波的时间波形中出现的波峰，控制半导体器件与超声波振子的距离。反射波的时间波形的波峰是对应于半导体器件内的芯片表面的超声波的反射而出现。因此，经由基于该波峰控制半导体器件与超声波振子的距离，而可容易地使超声波的焦点对准封装内的芯片的位置。
另外，载置台控制部也可以以时间波形的波峰成为最大的方式控制半导体器件与超声波振子的距离。由此，可使超声波的焦点精度良好地对准封装内的芯片的位置。
另外，载置台控制部也可基于出现在时间波形中的第2个之后的任一波峰，控制半导体器件与超声波振子的距离。出现在时间波形中的第1个波峰认为是由来自半导体器件的封装表面的反射波所产生的。因此，通过着眼于出现在时间波形中的第2个之后的波峰，在封装内配置单层或多层芯片的情况下，可容易地使超声波的焦点对准封装内的芯片的位置。
另外，载置台控制部也可基于半导体器件中的封装的信息设定相对于时间波形的检测窗，并进行波峰的检测。该情形时，可短时间且精度良好地检测时间波形的波峰。
另外，超声波检查装置进而具备：电源装置，其对半导体器件施加恒定电压或恒定电流；及反应检测部，其在恒定电压或恒定电流的施加状态下，检测对应于超声波的输入的半导体器件的电流或电压，解析部也可基于来自反应检测部的检测信号生成解析图像。该情况下，通过测量由超声波输入引起的半导体器件的电阻变化，可精度良好地实施经封装化的半导体器件的检查。
超声波检查装置进而具备信号发生部，其相对于超声波振子输入驱动信号，并输出对应于驱动信号的参考信号，解析部也可基于检测信号与参考信号生成解析图像。由此，可进一步提高经封装化的半导体器件的检测精度。
另外，解析部也可基于来自反射检测部的检测信号生成反射图像。该情况下，可基于反射图像取得半导体器件内部的芯片形状。
另外，解析部也可生成解析图像与反射图像重叠后的重叠图像。该情况下，由于解析图像的解析结果与半导体器件内部的芯片形状重叠，因此故障位置等的特定变得容易。
本发明的一个实施方式的超声波检查方法是以经封装化的半导体器件为检查对象的超声波检查方法，其具备：调整步骤，对半导体器件调整从超声波振子输出的超声波的焦点位置；及解析步骤，解析与超声波输入对应的半导体器件的反应，在调整步骤中，检测以半导体器件反射的超声波的反射波，并基于出现在反射波的时间波形中的波峰，调整半导体器件与超声波振子的距离。
该超声波检查方法中，基于在反射检查部检测出的反射波的时间波形中出现的波峰，调整半导体器件与超声波振子的距离。反射波的时间波形的波峰是与半导体器件内的芯片表面上的超声波的反射对应地出现。因此，经由基于该波峰控制半导体器件与超声波振子的距离，从而可容易地使超声波的焦点对准封装内的芯片的位置。
另外，调整步骤中，也可以以时间波形的波峰成为最大的方式调整半导体器件与超声波振子的距离。由此，可使超声波的焦点精度良好地对准封装内的芯片的位置。
另外，调整步骤中，也可基于出现在时间波形中的第2个之后的任一波峰，调整半导体器件与超声波振子的距离。如此则在封装内配置单层或多层芯片的情况下，可容易地使超声波的焦点对准封装内的芯片的位置。
另外，在调整步骤中，也可基于半导体器件中的封装的信息设定对于时间波形的检测窗，并进行波峰的检测。该情况下，可短时间且精度良好地检测时间波形的波峰。
发明的效果
根据本实施方式，可使超声波的焦点容易地对准经封装化的半导体器件内的期望位置。
附图说明
图1是显示超声波检查装置的一个实施方式的示意构成图。
图2是显示超声波振子的构成的示意图。
图3是显示检查执行时的超声波的焦点位置的示意图。
图4是显示超声波的焦点位置的调整控制的一例的图。
图5是显示图3的后续步骤的图。
图6是显示超声波的焦点位置的调整的其它例的图。
图7是显示解析图像的一例的图。
图8是显示反射图像的一例的图。
图9是显示重叠图像的一例的图。
图10是显示图1所示的超声波检查装置中的动作的一例的流程图。
【符号说明】
1：超声波检查装置；2：超声波振子；3：载置台；4：脉冲产生器(信号发生部)；5：反应检测部；10：电源装置；13：接收机(反射检测部)；21：载置台控制部；22：解析部；31：解析图像；32：反射图像；33：重叠图像；A：检测窗；C：芯片；D：半导体器件；K：时间波形；P2：第2波峰；W：超声波。
具体实施方式
以下，一面参照附图，一面对本实施方式的一个实施方式的超声波检查装置及超声波检查方法的优选实施方式进行详细说明。
图1是显示超音检查测装置的一个实施方式的示意构成图。该超声波检查装置1是以将检查对象即半导体器件D封装化的状态进行检查的装置。超声波检查装置1是基于测量由输入超声波W所导致的半导体器件D的电阻变化的方法，作为特定出经封装化的半导体器件D的故障的有无及故障位置等的装置构成。
半导体器件D的一面侧成为供超声波W输入的检查面Dt。半导体器件D是以使该检查面Dt朝下方的状态由保持板等予以保持。作为半导体器件D，可以列举包含二极管或功率晶体管等的个别半导体元件(分开)、光电元件、传感器/致动器、或以MOS(Metal-Oxide-Semiconductor：金属氧化物半导体场效晶体管)构造或双极构造的晶体管构成的逻辑LSI(Large Scale Integration：大规模集成电路)、存储元件、线性IC(Integrated Circuit：集成电路)、以及这些的混合装置等。另外，半导体器件D也可为包含半导体器件的封装、复合基板等。
如图1所示，超声波检查装置1构成为包含超声波振子2、载置台3、脉冲产生器(信号发生部)4、反应检测部5、锁相放大器(lock-in amplifier)(频率解析部)6、计算机(解析部)7、及监视器8。
超声波振子2是向半导体器件D输入超声波W的装置。超声波振子2如图2所示，具有脉冲器11及介质保持部12。超声波振子2例如成筒状，更具体而言成圆筒状。超声波振子2的前端面2a是输出超声波W的部分，以与半导体器件D的检查面Dt相对的方式朝上方配置。前端面2a实际成凹面状，在前端面2a的各个位置产生的超声波W，在从前端面2a离开一定距离的位置具有焦点。自前端面2a输出的超声波W例如为20kHz～10GHz左右的弹性振动波。
脉冲器11是基于自脉冲产生器4输出的驱动信号来驱动超声波振子2的部分。本实施方式中，脉冲器11也具有作为检测在半导体器件D的检查面反射的超声波W的接收机(反射检测部)13的功能。接收机13检测超声波W的反射波，将表示检测结果的检测信号输出至计算机7。
介质保持部12是在超声波振子2与半导体器件D之间保持介质M的部分。由介质保持部12保持的介质M在本实施方式中为水。介质M只要使半导体器件D的封装所用的材质与阻抗整合，便无特别地限制，也可使用丙三醇等其它液体、或凝胶状、果冻状物质等。本实施方式中，介质保持部12具有由例如硅树脂等的充分具有可挠性及对于介质M的润湿性的材料形成的筒状构件14。筒状构件14装卸自如地嵌合于超声波振子2的前端面2a侧的端部2b。
筒状构件14的一部分以自前端面2a突出的方式将筒状构件14滑动自如地嵌合于端部2b，由筒状构件14的内周面14a与超声波振子2的前端面2a形成保持介质M的保持空间S。通过调整筒状构件14自超声波振子2的前端面2a的突出量，从而保持空间S的容积成为可变。通过调整该筒状构件14的突出量，可以调整从超声波振子2输出的超声波W的焦点位置的可调整范围。由此，对于封装的树脂厚度不同的半导体器件D，也可设定介质M不溢出的最佳保持空间S的容积。
为了容易地掌握筒状构件14的突出量，也可对筒状构件14设置刻度。设置刻度的位置例如为筒状构件14的内周面14a或外周面14c。筒状构件14的突出量是可经由手动使筒状构件14相对于超声波振子2的端部2b的位置滑动，改变筒状构件14的嵌合量而调整。筒状构件14相对于超声波振子2的端部2b的位置也可使用滑动机构调整。另外，也可使筒状构件14的嵌合量为一定后，通过更换成不同长度的筒状构件14而调整筒状构件14的突出量。
在筒状构件14的周壁部分设有调整保持于保持空间S的介质M的保持量的介质流通口15。在介质流通口15插入有连接于外部的介质贮藏部(未图示)的流通管16，进行介质M向保持空间S的流入及介质M自保持空间S的排出。介质M的流通量例如由计算机7控制。
另，介质流通口15优选为自筒状构件14的前端面14b隔着一定间隔设置。由此，在自介质流通口15流入的介质M中混入异物的情况下，也可抑制在保持空间S异物集中于筒状构件14的前端面14b附近。与超声波振子2的前端面2a附近相比，超声波W更易聚焦于筒状构件14的前端面14b附近。由此，能够抑制异物集中于筒状构件14的前端面14b附近，并抑制超声波W对异物干涉的影响。
另外，在筒状构件14的内周面14a，在较介质流通口15靠上方(前端面14b侧)的位置，安装检测保持空间S中的介质M的保持量的水平传感器(保持量检测部)17。水平传感器17将表示检测结果的检测信号输出至计算机7。基于来自水平传感器17的检测信号，执行调整超声波W的焦点位置时的保持空间S的介质M的量的控制。也可在筒状构件14安装检测与半导体器件D的距离的距离传感器。由此，使后述的载置台3在Z轴方向驱动时，可防止筒状构件14与半导体器件D的干涉。
如图1所示，载置台3是使半导体器件D与超声波振子2的相对位置移动的装置。本实施方式中，载置台3作为可在XYZ轴方向驱动的3轴载置台构成，在载置台3上固定超声波振子2。基于来自计算机7的指示信号控制载置台3的驱动。经由载置台3在半导体器件D的检查面Dt的面内方向(XY轴方向)驱动，而扫描半导体器件D的检查面Dt的超声波W的输入位置。
另外，通过载置台3在半导体器件D的厚度方向(Z轴方向)驱动，而对半导体器件D的厚度方向以一定精度调整超声波W的焦点位置。另外，载置台3也可不固定于超声波振子2，而固定于半导体器件D。半导体器件D的检查开始时，如图2所示，以介质保持部12因表面张力而从保持空间S隆起的程度对保持空间S供给介质M。且，通过载置台3在半导体器件D的厚度方向驱动，使介质M的隆起部分Ma与半导体器件D的检查面Dt接触。由此，以介质M填充从超声波振子2的前端面2a至半导体器件D的检查面Dt的超声波W的路径。且，如图3所示，载置台3进而在半导体器件D的厚度方向驱动，并在半导体器件D内的芯片C附近调整超声波W的焦点位置。
脉冲产生器4是对超声波振子2输入驱动信号的装置。驱动信号的频率设定为与超声波振子2产生的超声波W的频率相等的频率。如本实施方式，进行使用锁相放大器6的锁相检测的情况下，也可另外设定锁相频率，将发生超声波W用频率与锁相频率合成后的突增信号作为驱动信号输入振子2。该情况下，将对应于锁相频率的参考信号从脉冲产生器4输出至锁相放大器6。超声波产生用频率例如为25MHz～300MHz左右，锁相频率例如为1kHz～5kHz左右。
反应检测部5是检测与超声波振子2进行的超声波W的输入对应的半导体器件D的反应的装置。反应检测部5例如是经由连接于锁相放大器6的前段的检测放大器构成。反应检测部5在半导体器件D中内置有施加恒定电压或恒定电流的电源装置10。反应检测部5在恒定电压或恒定电流的施加状态下，检测对应于超声波W输入的半导体器件D的电流或电压，将显示检测结果的检测信号输出至锁相放大器6。反应检测部5也可仅提取交流成分来输出检测信号。
锁相放大器6是锁相检测自反应检测部5输出的检测信号的装置。锁相放大器6基于自脉冲产生器4输出的参考信号，锁相检测自反应检测部5输出的检测信号。且，锁相放大器6将显示检测结果的检测信号输出至计算机7。
计算机7构成为物理性具备RAM、ROM等存储器、CPU等处理器(运算电路)、通信接口、硬盘等存储部、监视器8等显示部。作为该计算机7，可列举例如个人计算机、云端服务器、智能型装置(智能型手机、平板终端等)、微电脑、FPGA(Field-Programmable GateArray：场可程序化门阵列)等。计算机7通过以计算机系统的CPU执行存储于存储器的程序，从而作为控制载置台3的动作的载置台控制部21、及解析来自锁相放大器6的检测信号的解析部22发挥功能。
更具体而言，载置台控制部21执行超声波W对于半导体器件D的厚度方向的焦点位置的调整控制，以及超声波W对于半导体器件D的检查面Dt的扫描控制。焦点位置的调整控制中，载置台控制部21基于自超声波振子2的接收机13输出的该检测信号，执行载置台3的Z方向的控制。超声波W的扫描控制中，载置台控制部21以超声波W沿半导体器件D的检查面Dt移动的方式，执行载置台3的XY方向的控制。载置台控制部21对解析部22依次输出扫描控制时的载置台3的位置信息。
图4是显示焦点位置的调整控制的一例的图。该图的例子中，以横轴为时间(输出超声波W后直至检测出反射波为止的时间)，纵轴为振幅，描绘来自接收机13的检测信号的时间波形K。该时间波形K也可是累计多次输出超声波W的情形下的反射波的检测信号得到的。
如图4所示，若使超声波W的焦点位置向半导体器件D移位，则在某位置与在半导体器件D的封装表面的反射对应的第1波峰P1出现在时间波形K中。若自出现第1波峰P1的位置进而使超声波W的焦点位置移位至半导体器件D侧，则超声波W的焦点位置移动至半导体器件D的封装内，如图5所示，在某位置与在半导体器件D内部的芯片C表面的反射对应的第2波峰P2出现在时间波形K中。因此，载置台控制部21以第2波峰P2的振幅成为最大的方式，控制载置台3的Z轴方向的位置。
焦点位置的调整控制中，可设想为封装的树脂厚度为已知的情形，或封装的树脂组成为已知且可计算封装内的超声波W的音速的情形。在该情形下，也可基于这些信息预先算出第2波峰P2的出现位置(出现时间)的范围，而设定检测第2波峰P2时的检测窗A。通过检测窗A的设定，可以谋求第2波峰P2的出现位置的检测精度提高及检测时间的短缩化。已知在半导体器件D内内置有多层芯片C的情形时，也可基于第2波峰P2后的波峰控制载置台3的Z轴方向的位置。
另外，由于超声波W的焦点深度较深，故也考虑不易判别第2波峰P2的振幅成最大的位置的情形。该情形下，例如如图6所示，也可以对应于第2波峰P2的振幅成最大的范围的中央位置(中央时刻)T的方式，对准载置台3的Z轴方向的位置。另外，也可微分处理时间波形K，以对应于微分处理后的时间波形的波峰值的中央位置的方式，对准载置台3的Z轴方向的位置。
解析部22基于从载置台控制部21输出的载置台3的位置信息，绘制半导体器件D的检查中从锁相放大器6输出的检测信号，如图7所示，生成解析图像31。解析图像中，对应于半导体器件D的反应(电流或电压的变化量)的显示亮度的范围、颜色、透过度等可任意设定。
另外，解析部22基于从载置台控制部21输出的载置台3的位置信息，绘制半导体器件D的检查中从接收机13输出的检测信号，如图8所示，生成反射图像32。生成反射图像32时，优选为来自接收机13的检测信号中的仅提取对应于从半导体器件D内的芯片C表面的反射波的时间的成分。如此则可获得表示半导体器件D内的芯片C的形状的反射图像32。
解析部22如图9所示，也可生成解析图像31与反射图像32重叠后的重叠图像33。解析部22将产生的重叠图像33输出至监视器8。重叠图像33中，解析图像31所示的半导体器件D的反应与反射图像32所示的半导体器件D内的芯片C的形状重叠，芯片C的故障位置的特定变容易。反射图像32中，有不仅可确认芯片C的形状，也可确认电路剥离等异常的情形。因此，重叠图像33中，可从解析图像31确认的异常位置与可从反射图像32确认的异常位置重叠的情形下，也可强调显示该异常位置。
接下来，针对上述超声波检查装置1的动作进行说明。
图10是显示超声波检查装置1的动作的一例的流程图。如该图所示，使用超声波检查装置1实施半导体器件D的检查的情形下，首先，将半导体器件D配置于未图标的保持板等(步骤S01)。接着，使介质M从介质流通口15流入介质保持部12，在保持空间S保持介质M(步骤S02)。步骤S02中，如上所述，形成介质M因表面张力而隆起的部分Ma。而且，以筒状构件14的前端面14b不与半导体器件D的检查面Dt接触，仅介质M的隆起部分Ma与半导体器件D的检查面Dt接触的方式，在Z轴方向驱动载置台3(参照图2)。
保持介质M后，调整超声波W的焦点位置(步骤S03)。此处，首先以超声波振子2来到与芯片C相对的位置的方式，在X轴方向及Y轴方向驱动载置台3。接下来，基于从接收机13输出的超声波W的反射波的时间波形K中的第2波峰P2的出现位置，以超声波W的焦点位置与半导体器件D内部的芯片C表面一致的方式，在Z轴方向驱动载置台3(参照图3)。另外，超声波W的焦点位置的调整可以载置台控制部21自动地执行，也可通过超声波检查装置1的用户一面目视确认时间波形K的第2波峰P2的出现位置，一面手动使载置台3的位置移动而执行。
超声波W的焦点位置调整后，也可执行调整半导体器件D的倾斜度的步骤。该步骤中，例如以使载置台3在X轴方向及Y轴方向一轴一轴驱动时的反射波的时间波形K互相一致的方式，调整保持板或载置台3的姿势。该步骤中，可使载置台控制部21自动执行，也可超声波检查装置1的用户一面目视确认时间波形K一面手动进行。
接着，产生半导体器件D的反射图像(步骤S04)。步骤S04中，从脉冲产生器4对超声波振子2输入驱动信号，自超声波振子2对半导体器件D照射超声波W。然后，以接收机13检测来自半导体器件D的反射波，基于自接收机13输出的检测信号与从载置台控制部21输出的载置台3的位置信息，完成绘制，由此生成反射图像32。
接下来，基于反射图像32进行解析位置的确认，执行半导体器件D的解析，生成解析图像(步骤S05)。步骤S05中，从电源装置10对半导体器件D施加恒定电压(或恒定电流)，并且从脉冲产生器4对超声波振子2输入驱动信号，自超声波振子2对半导体器件D输入超声波W。然后，在XY方向驱动载置台3，在半导体器件D的检查面Dt的各位置检测对应于超声波W的输入的半导体器件D的电流或电压的变化。半导体器件D的电流或电压的变化是经由反应检测部5检测，从反应检测部5对锁相放大器6输出经提取AC成分的检测信号。锁相放大器6中，基于从反应检测部5输出的检测信号与从脉冲产生器4输出的参考信号完成锁相检测，并将该检测信号输出至解析部22。
解析部22中，基于锁相检测的检测信号生成解析图像及反射图像。即，在半导体器件D的检查中，基于从载置台控制部21输出的载置台3的位置信息，绘制从锁相放大器6输出的检测信号，并生成解析图像31。且，经由解析部22生成解析图像31与反射图像32重叠后的重叠图像33，在监视器8显示重叠图像33(步骤S06)。
如上说明，超声波检查装置1中，基于在接收机13检测出的反射波的时间波形K上出现的波峰，控制半导体器件D与超声波振子2的距离。反射波的时间波形K的波峰是与半导体器件D的芯片C表面的超声波W的反射对应出现。因此，通过基于该波峰控制半导体器件D与超声波振子2的距离，从而可以容易地使超声波W的焦点对准封装内的芯片的位置。
另外，超声波检查装置1中，以时间波形K的波峰成为最大的方式，载置台控制部21控制半导体器件D与超声波振子2的距离。由此，可使超声波W的焦点位置精度良好地对准封装内的芯片C的位置。
另外，超声波检查装置1中，基于出现在时间波形K的第2个之后的任一波峰，使载置台控制部21控制半导体器件D与超声波振子2的距离。认为出现在时间波形K的第1个波峰是因来自半导体器件D的封装表面的反射波所产生的。因此，通过着眼于出现在时间波形K中的第2个之后的波峰，在封装内配置单层或多层的芯片C的情形下，可使超声波W的焦点容易对准封装内的芯片C的位置。
另外，超声波检查装置1中，载置台控制部21基于半导体器件D中的封装的信息(厚度、树脂组成等)设定相对于时间波形K的检测窗A，进行波峰的检测。经由检测窗A的设定预先缩小检测范围，由此可短时间且精度良好地检测时间波形K的波峰。
另外，超声波检查装置1中，进一步设置：电源装置10，其对半导体器件D施加恒定电压或恒定电流；以及反应检测部5，其在恒定电压或恒定电流的施加状态下，检测对应于超声波W的输入的半导体器件D的电流或电压，解析部22基于来自反应检测部5的检测信号生成解析图像31。如此，通过测量起因于超声波W输入的半导体器件D的电阻变化，而可精度良好地实施经封装化的半导体器件D的检查。
另外，超声波检查装置1中，进而设置对超声波振子2输入驱动信号并且输出对应于驱动信号的参考信号的脉冲产生器4，解析部22基于检测信号与参考信号生成解析图像31。经由基于参考信号进行锁相检测，可进一步提高经封装化的半导体器件D的检测精度。
另外，超声波检查装置1中，解析部22基于来自接收机13的检测信号生成反射图像32。基于反射图像32可取得半导体器件D内的芯片C的形状。进一步，也可检测出电路的剥离等物理性异常。
另外，超声波检查装置1中，解析部22生成解析图像31与反射图像32重叠后的重叠图像33。重叠图像33中，由于解析图像31的解析结果与半导体器件D内的芯片C的形状重叠，因此故障位置等的特定变容易。
本实施方式不限定于上述实施方式。上述实施方式中，解析与超声波W输入对应的半导体器件D的反应的装置中，应用了基于时间波形K的波峰调整超声波W的焦点位置的方法，但也可将该调整方法应用于以其它方法解析半导体器件的反应的装置。例如也可将该调整方法应用于输入来自测试器的测试图像并解析半导体器件的反应的装置。

Claims (12)

1.一种超声波检查装置，其特征在于，
是以经封装化的半导体器件为检查对象的超声波检查装置，
具备：超声波振子，其对所述半导体器件输出超声波；
反射检测部，其检测由所述半导体器件反射的所述超声波的反射波；
载置台，其使所述半导体器件与所述超声波振子的相对位置移动；
载置台控制部，其控制所述载置台的驱动；以及
解析部，其解析与由所述超声波振子进行的超声波输入对应的所述半导体器件的反应，
所述载置台控制部基于在所述反射检测部检测出的所述反射波的时间波形中出现的波峰，控制所述半导体器件与所述超声波振子的距离。
2.如权利要求1所述的超声波检查装置，其中，
所述载置台控制部以所述时间波形的所述波峰成为最大的方式控制所述半导体器件与所述超声波振子的距离。
3.如权利要求1或2所述的超声波检查装置，其中，
所述载置台控制部基于出现在所述时间波形中的第2个之后的任一波峰，控制所述半导体器件与所述超声波振子的距离。
4.如权利要求1至3中任一项所述的超声波检查装置，其中，
所述载置台控制部基于所述半导体器件中的封装的信息来设定对于所述时间波形的检测窗，进行所述波峰的检测。
5.如权利要求1至4中任一项所述的超声波检查装置，其中，
还具备：
电源装置，其对所述半导体器件施加恒定电压或恒定电流；及
反应检测部，其在所述恒定电压或恒定电流的施加状态下，检测与所述超声波的输入对应的所述半导体器件的电流或电压，
所述解析部基于来自所述反应检测部的检测信号生成解析图像。
6.如权利要求5所述的超声波检查装置，其中，
还具备信号发生部，其对所述超声波振子输入驱动信号，且输出对应于所述驱动信号的参考信号，
所述解析部基于所述检测信号与所述参考信号生成所述解析图像。
7.如权利要求5或6所述的超声波检查装置，其中，
所述解析部基于来自所述反射检测部的检测信号生成反射图像。
8.如权利要求7所述的超声波检查装置，其中，
所述解析部生成将所述解析图像与所述反射图像重叠后的重叠图像。
9.一种超声波检查方法，其特征在于，
是以经封装化的半导体器件为检查对象的超声波检查方法，
包括：
调整步骤，对所述半导体器件调整自超声波振子输出的超声波的焦点位置；以及
解析步骤，解析与所述超声波的输入对应的所述半导体器件的反应，
在所述调整步骤中，检测由所述半导体器件反射的所述超声波的反射波，并基于出现在所述反射波的时间波形中的波峰，调整所述半导体器件与所述超声波振子的距离。
10.如权利要求9所述的超声波检查方法，其中，
在所述调整步骤中，以所述时间波形的所述波峰成为最大的方式调整所述半导体器件与所述超声波振子的距离。
11.如权利要求9或10所述的超声波检查方法，其中，
在所述调整步骤中，基于出现在所述时间波形中的第2个之后的任一波峰，调整所述半导体器件与所述超声波振子的距离。
12.如权利要求9～11中任一项所述的超声波检查方法，其中，
在所述调整步骤中，基于所述半导体器件中的封装的信息来设定对于所述时间波形的检测窗，并进行所述波峰的检测。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6745196B2 (ja) * 2016-11-04 2020-08-26 浜松ホトニクス株式会社 超音波検査装置
JP7276744B2 (ja) 2019-02-26 2023-05-18 国立大学法人豊橋技術科学大学 超音波検査装置及び超音波検査方法
EP3957987B1 (en) * 2019-04-15 2023-04-26 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Ultrasonic flaw detection device and method for controlling same
TWI750901B (zh) * 2020-11-18 2021-12-21 同致電子企業股份有限公司 超音波傳感器之表面異物偵測系統
US11933763B2 (en) 2021-06-29 2024-03-19 Verifi Technologies, Llc Cylindrical ultrasonic scanning apparatus

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08320359A (ja) * 1995-05-26 1996-12-03 Nec Corp 超音波加熱を用いた半導体集積回路配線系の検査法および装置
CN1707764A (zh) * 2004-10-11 2005-12-14 资重兴 晶圆封装测试方法
JP2008003014A (ja) * 2006-06-26 2008-01-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd 超音波検査方法と超音波検査装置
JP2008102071A (ja) * 2006-10-20 2008-05-01 Matsushita Electric Ind Co Ltd 超音波探傷方法および超音波映像装置
EP1985974A2 (de) * 2007-04-27 2008-10-29 Hydrometer GmbH Verfahren zur Bestimmung einer Eigenschaft eines strömenden Mediums
CN101493436A (zh) * 2007-12-26 2009-07-29 松下电器产业株式会社 超声波测定方法、电子部件制造方法及半导体封装
CN102621223A (zh) * 2011-01-31 2012-08-01 中国科学院声学研究所 一种基于声波时间反转法的超声扫描与检测方法
CN102830169A (zh) * 2011-06-13 2012-12-19 北京理工大学 应用于超声显微检测的电子封装结构中超声传播模拟方法
CN105827937A (zh) * 2015-08-28 2016-08-03 维沃移动通信有限公司 一种摄像装置及摄像方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58151555A (ja) * 1982-03-05 1983-09-08 Sumitomo Metal Ind Ltd 超音波探傷方法
US6430728B1 (en) 1999-09-30 2002-08-06 Advanced Micro Devices, Inc. Acoustic 3D analysis of circuit structures
US6880387B2 (en) * 2001-08-22 2005-04-19 Sonoscan, Inc. Acoustic micro imaging method providing improved information derivation and visualization
US6439728B1 (en) * 2001-08-28 2002-08-27 Network Photonics, Inc. Multimirror stack for vertical integration of MEMS devices in two-position retroreflectors
JP2004077341A (ja) * 2002-08-20 2004-03-11 Hitachi Kenki Fine Tech Co Ltd 超音波映像検査方法および超音波映像検査装置
JP2009276215A (ja) * 2008-05-15 2009-11-26 Tokyo Electron Ltd プローブ装置及びコンタクト位置の補正方法
US8286487B2 (en) * 2009-01-31 2012-10-16 The Boeing Company Ultrasonic aperture scanning system and method
WO2010096714A2 (en) * 2009-02-19 2010-08-26 Touchdown Technologies, Inc. Probe head for a microelectronic contactor assembly, the probe head having smt electronic components thereon
JP5363213B2 (ja) 2009-06-30 2013-12-11 東京エレクトロン株式会社 異常検出システム、異常検出方法、記憶媒体及び基板処理装置
JP2011053126A (ja) * 2009-09-03 2011-03-17 Disco Abrasive Syst Ltd 超音波検査方法及び超音波検査装置
US8661905B2 (en) * 2010-11-09 2014-03-04 Georgia Tech Research Corporation Non-contact microelectronic device inspection systems and methods
US8649021B2 (en) * 2011-05-06 2014-02-11 Harris Corporation Interferometric sensing apparatus including adjustable coupling and associated methods
TWI487886B (zh) * 2014-03-26 2015-06-11 Univ Nat Kaohsiung Applied Sci Integrated Sensing Device with Ultrasonic Transducer and Microphone and Its Method
JP5963929B1 (ja) * 2015-09-04 2016-08-03 株式会社日立パワーソリューションズ 超音波検査装置、超音波検査システム、及び超音波検査方法
JP5997861B1 (ja) * 2016-04-18 2016-09-28 株式会社日立パワーソリューションズ 超音波映像装置および超音波映像装置の画像生成方法。

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08320359A (ja) * 1995-05-26 1996-12-03 Nec Corp 超音波加熱を用いた半導体集積回路配線系の検査法および装置
CN1707764A (zh) * 2004-10-11 2005-12-14 资重兴 晶圆封装测试方法
JP2008003014A (ja) * 2006-06-26 2008-01-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd 超音波検査方法と超音波検査装置
JP2008102071A (ja) * 2006-10-20 2008-05-01 Matsushita Electric Ind Co Ltd 超音波探傷方法および超音波映像装置
EP1985974A2 (de) * 2007-04-27 2008-10-29 Hydrometer GmbH Verfahren zur Bestimmung einer Eigenschaft eines strömenden Mediums
CN101493436A (zh) * 2007-12-26 2009-07-29 松下电器产业株式会社 超声波测定方法、电子部件制造方法及半导体封装
CN102621223A (zh) * 2011-01-31 2012-08-01 中国科学院声学研究所 一种基于声波时间反转法的超声扫描与检测方法
CN102830169A (zh) * 2011-06-13 2012-12-19 北京理工大学 应用于超声显微检测的电子封装结构中超声传播模拟方法
CN105827937A (zh) * 2015-08-28 2016-08-03 维沃移动通信有限公司 一种摄像装置及摄像方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
姚立新: "超声扫描检测技术在半导体封装中的应用", 《半导体技术》 *

Also Published As

Publication number Publication date
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JP6745197B2 (ja) 2020-08-26
JP2018072285A (ja) 2018-05-10
SG11201903415VA (en) 2019-05-30

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