CN117651863A - 超声波检查装置和超声波检查方法 - Google Patents

Abstract

超声波检查装置将提取出的反射信号群组化成多个群组(S107)，按每个群组推算作为基准的正常部的反射强度即基准反射强度以及反射强度范围(S108)，基于推算出的反射强度范围计算对反射强度进行非线性变换的像质变换表(S109)，按照所述像质变换表对各群组内的反射信号进行变换(S110)，对变换后的反射强度与变换后的基准反射强度进行比较来提取缺陷(S111)。

Description

超声波检查装置和超声波检查方法

技术领域

本发明涉及一种无损检查装置，特别涉及一种使用超声波判断电子部件等被检查体内部是否存在剥离等缺陷以及使内部状态可视化的超声波检查装置和超声波检查方法。

背景技术

作为根据被检查体的图像检查缺陷的无损检查方法，包括对被检查体照射超声波并检测其反射波来生成超声波图像从而确定缺陷的方法，或对被检查体照射X射线并检测透过样品的X射线来生成X射线图像从而确定缺陷的方法。

一般而言，为了利用超声波检测存在于具有多层构造的被检查体内的缺陷，利用了因声阻抗的不同而显现的反射特性。超声波在液体或固体物质中传播，在声阻抗不同的物质的边界面或空隙处产生反射波(回波)。此处，来自剥离、空洞等缺陷的反射波与来自无缺陷处的反射波相比，其强度高，故通过将被检查体的各层的接合面的反射强度图像化，能够获得使存在于被检查体内的缺陷变得明显的图像。为了在图像上进一步强调缺陷部、使得高灵敏度的检查成为可能，需要向被检查体照射超声波，使接收其反射波的超声波探头的高度相对于被检查体上下移动，以超声波束在要检查的接合界面(以下记作检查界面)处最为聚束的方式对准聚焦位置(以下将焦点所处的位置记作对焦位置)。

另一方面，关于代表性的被检查体即电子部件，近年来，随着将多个芯片在纵向上堆叠的堆叠技术的推进，芯片与芯片的接合部这样的要进行检查的部位也在增加。因此，为了进行高灵敏度的检查，需要按照检查界面的数量如前述那样进行对准聚焦位置、扫描探头以获得反射波并生成图像的作业，检查时间增大成为问题。因此较多采用的是，对焦在检查界面与检查界面之间，通过一次探头扫描来一次性取得上表面、下表面这两个检查界面的图像进行检查，由此减少处理时间，但担心导致缺陷检测灵敏度降低。另外，为了兼顾检查吞吐量与检查灵敏度，需要对非对焦位置处获得的图像的像质进行变换，生成辨识性高的图像以提高检查灵敏度。

作为与此对应的现有技术有专利文献1记载的方法。其中，对于利用超声波生成的超声波图像按每个小区域设定评估权重，将在小区域获得的直方图基于评估权重加权得到由它们整合而得的直方图，根据整合的直方图求取用于调整图像整体的画质的增益和动态范围。然后，通过进行增益调整和动态范围调整来提高画质。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开2007-117168号公报

发明内容

发明要解决技术问题

专利文献1记载的方法以医疗用的超声波诊断图像为对象，因为关注区域是已知的所以能够事先设定评估权重，但在如电子部件那样无法事先确定关注区域的情况下则无法设定评估权重。此外，因为基于生成后的图像的亮度的直方图进行画质的调整，故对于超声波的反射强度微弱、在转换成图像的阶段就会淹没于噪声中的微小的信号，有可能无法对其强调。

因此，本发明的目的在于提供一种超声波检查装置，其在基于超声波的无损检查中，对于具有多个检查界面的多层构造的被检查体，能够根据通过一次探头扫描而一次性取得的超声波反射波，进行各检查界面的缺陷的高灵敏度检测。

解决问题的技术手段

为了解决上述问题，本发明的超声波检查装置用超声波探头扫描被检查体的表面，从所述超声波探头向被检查体出射超声波并接收从所述被检查体返回的反射波，基于所述接收到的反射波检查所述被检查体的内部状态，其特征在于：所述超声波检查装置的处理部，接受由用户设定的第一接收时间区域即第一闸门和第二接收时间区域即第二闸门，对通过扫描所述超声波探头而从被检查体的多个测定点获得的反射信号，基于所述第一闸门进行接收时间轴方向的修正，从修正了接收时间后的反射信号基于所述第二闸门提取来自检查界面的反射信号，将提取出的反射信号群组化成多个群组，按每个群组推算正常部的反射强度作为基准反射强度，基于所述推算出的基准反射强度，计算对反射强度进行非线性变换的像质变换表，按照所述像质变换表对各群组内的反射信号进行变换，对所述变换后的反射强度与变换后的所述基准反射强度进行比较来提取缺陷，根据所述各群组内变换后的反射强度生成检查界面的图像，并输出在检查界面的图像上显示了所述提取出的缺陷的缺陷图。关于本发明的其他方面将在后述的实施方式中进行说明。

发明效果

根据本发明，在基于超声波的无损检查中，对于具有多个检查界面的多层构造的被检查体，能够根据通过一次探头扫描而一次性取得的超声波反射波，进行各检查界面的缺陷的高灵敏度检测。

附图说明

图1是表示第一实施方式的超声波检查装置的结构的框图。

图2是表示第一实施方式的超声波检查装置的检测部的结构的图。

图3是表示第一实施方式的被检查体之一例即具有多层构造体的半导体封装的纵向构造的示意图。

图4是表示从第一实施方式的检查对象即具有多个接合界面的被检查体因聚焦位置的不同而获得的反射信号的例子的图。

图5是表示第一实施方式的超声波检查方法的处理步骤的流程图。

图6是表示第一实施方式中因缺陷的产生深度和聚焦位置的不同所致的反射信号的行为的例子的图。

图7是表示第一实施方式中来自界面的反射信号的接收时间偏移的修正的例子的图。

图8是表示第一实施方式中反射波的群组化与强度的正常范围设定的例子的图。

图9是表示第一实施方式的群组内的像质变换与缺陷判定处理的概要之一例的图。

图10是表示第二实施方式的超声波检查方法的处理步骤的流程图。

图11A是表示第二实施方式的图像与小窗口的关系的图。

图11B是表示小窗口内的亮度的直方图的图。

图11C是表示像质变换表之一例的图。

图12是表示超声波检查装置的处理部等的硬件结构的图。

图13是表示实施方式的缺陷检测结果与缺陷图的输出例的图。

具体实施方式

本实施方式以IC芯片等包含多层构造的电子部件为主要的检查对象。本实施方式涉及一种超声波检查装置、超声波检查方法和程序，对于在内部包含精细的机械部件、电路图案且具有深度不同的多个接合界面的检查对象，通过一次探头扫描照射超声波，根据一次性取得的来自各接合界面的超声波反射波，在整个区域生成辨识性良好的检查界面图像，从而能够检测各界面的微小的缺陷。

即，在本实施方式中，对从被检查体的测定区域获得的全部超声波反射波修正接收时间并使它们沿时间方向排列。对于沿时间方向排列后的各反射波，将在接收时间方向与方位方向这两者中接近的反射波群组化，按每个群组生成像质变换表(例如，参照图11C)，基于像质变换表，根据群组内的反射强度生成群组内的图像。进而，将各群组内图像整合而生成检查界面的图像。本实施方式在利用超声波对具有精细、多层构造的被检查体进行高速、高灵敏度的无损检查方面特别有效。

针对用于实施本发明的实施方式，适当参照附图详细地进行说明。

另外，为了简化说明，举出2.5维、3维半导体封装产品这一具有由多个电子器件堆叠形成的多层构造的被检查体为例进行说明。不过，本发明并非限定解释成以下所示实施方式的记载内容。本领域技术人员容易理解的是，能够在不脱离本发明的思想及要旨的范围内变更其具体的结构。

首先，当超声波向被检查体的表面照射时，基于超声波的特性，超声波在被检查体内部传播，若存在材料特性(声阻抗)发生变化的边界面，则超声波的一部分发生反射。特别是，若存在空隙则大部分发生反射。因此，通过捕捉来自所期望的异质接合界面(以下记作检查界面)的反射波，将其强度图像化，能够生成使空洞、剥离等缺陷变得明显的超声波检查图像。另外，以下有时将“边界面”称作“界面”。此外，有时将“位置”称作“部位”。以下，以多层构造的异质接合界面处的缺陷为检测对象进行说明。

<<第一实施方式>>

图1是表示第一实施方式的超声波检查装置100的结构的框图。超声波检查装置100具备：检测部1、A/D转换器6、处理部20(信号处理部7、整体控制部8)、扫描器13、机械式控制器16、用户接口部17和存储部19等。

检测部1构成为具备超声波探头2(超声波probe)和探伤器3。探伤器3通过对超声波探头2提供脉冲信号31来驱动超声波探头2。由探伤器3驱动的超声波探头2产生超声波U1，以水为介质被发射至被检查体(样品5)。在发射的超声波U1入射至具有多层构造的样品5时，从样品5的表面或异质接合界面产生反射波U2。在本说明书中，被检查体与样品为相同的含义。为便于说明，将超声波探头2产生的超声波称为“发射波”、将超声波探头2接收的超声波称为“反射波”。此外，有将反射波适当称为“超声波反射波”。

探伤器3如上所述对超声波探头2发送脉冲信号31，超声波探头2将脉冲信号31转换成超声波并使其入射至样品5。超声波探头2接收来自样品5的反射波U2并发送至探伤器3。探伤器3将反射波32转换成RF(Radio Frequency，射频)信号33，经由A/D转换器6向处理部20(控制部)发送。

处理部20为了使用超声波探头2扫描样品5的适宜部位，向机械式控制器16发送控制信号实现机构控制。按照处理部20→机械式控制器16→扫描器13(参照图2)→超声波探头2→探伤器3的系统，进行超声波探头2的自动控制(扫描)。

如上所述，反射波U2由超声波探头2接收，探伤器3将其作为反射波32接收，并实施必要的处理转换成反射强度信号。接着，该反射强度信号在A/D转换器6中转换成数字波形数据，输入至信号处理部7。在样品5上的检查区域内逐次扫描并进行该超声波的发射、接收。

信号处理部7是对由A/D转换器6进行了A/D转换后的反射强度信号进行处理来检测样品5的内部缺陷的处理部。信号处理部7构成为具有图像生成部71、缺陷检测部72、数据输出部73和参数设定部74等。

图像生成部71对从A/D转换器6输入至信号处理部7的波形数据进行后述的信号处理。通过该处理，图像生成部71根据数字波形数据生成样品5的各接合界面的检查图像(检查界面图像)。缺陷检测部72在由图像生成部71生成的检查界面的图像内进行后述的处理，检测剥离、空洞等缺陷。此外，数据输出部73生成由缺陷检测部72检测出的各缺陷的信息、剖面的观察用图像等作为检查结果输出的数据，并输出至整体控制部8。

图2是表示超声波检查装置100的检测部1的结构的说明图。在图2中，坐标系10表示XYZ的正交3轴坐标系。检测部1具有扫描台11和设置于扫描台11之上的水槽12。此外，检测部1具有在扫描台11上以跨过水槽12的方式设置的可进行XYZ方向的移动的扫描器13。扫描台11为大致水平(与XY平面平行的面)设置的基台。Z轴为沿着重力方向的轴。在水槽12中，水14注入至实线所示的高度，在水槽12的底部(水中)放置样品5。样品5如上所述是以半导体封装产品为主的、内部包含多层构造等的电子部件。水14是为了使从超声波探头2出射的超声波高效地传播到样品5的内部所需的媒介。

超声波探头2从下端的超声波出射部对样品5发射超声波，并接收从样品5返回而来的反射波。超声波探头2安装于保持具15，可在被机械式控制器16驱动的扫描器13的作用下沿XYZ方向自由移动。由此，超声波探头2一面沿X方向、Y方向移动，一面接收来自样品5的事先从用户处接受的(或由信号处理部7选择的)1个以上的接合界面的反射波，能够获得测定区域(XY平面)内的接合界面的二维图像，能够检测缺陷。超声波探头2经由缆线22与将反射波转换为反射强度信号的探伤器3连接。其中，通过超声波检查装置100获得的二维图像是深度Z处的与XY平面平行的剖面图像。在以后的说明中，有时将“沿着aaa平面的剖面”简写为剖面[aaa]。例如沿着XY平面的剖面为“剖面[XY]”。

参照图1、图2进一步说明信号处理部7的内容。图像生成部71根据从A/D转换器6获得的数字数据生成图像。数字数据是在从用户处接受的样品5的测定区域[XY]中从表面和各接合界面等返回而来并由超声波探头2接收的反射波经过A/D转换器6进行A/D转换而得到的。缺陷检测部72对由图像生成部71生成的图像进行处理，使内部缺陷变得明显或者检测出来。数据输出部73输出由缺陷检测部72使内部缺陷变得明显或检测出来而得到的检查结果。参数设定部74接受从外部(例如操作用户接口部17的用户)输入的测定条件等参数，将其设置到图像生成部71、缺陷检测部72。然后，在信号处理部7中，例如参数设定部74的设定信息被存储于存储部19。

整体控制部8接受来自用户的参数(相当于后述的条件)等。此外，整体控制部8与用户接口部17、存储部19连接。用户接口部17在检查界面图像上强调显示由信号处理部7检测出的缺陷部位，显示缺陷数、各缺陷的坐标、尺寸等信息。存储部19存储由信号处理部7检测出的缺陷的特征量、图像等。机械式控制器16基于来自整体控制部8的控制指令对扫描器13进行驱动。另外，信号处理部7、探伤器3等也由来自整体控制部8的指令所驱动。

信号处理部7、整体控制部8以及机械式控制器16的硬件结构使用图12随后说明。信号处理部7、整体控制部8、机械式控制器16可如图1所示为不同的硬件，也可整合为共用的硬件。此外，也可不整合机械式控制器16而是将信号处理部7与整体控制部8整合为共用的硬件。在以后的说明中，无论有无整合，有时将包含信号处理部7、整体控制部8以及机械式控制器16的至少一者、或经整合的硬件简称为“控制器”。

＜样品＞

图3是表示第一实施方式的被检查体之一例的具有多层构造体的半导体封装的纵向构造的示意图。图3表示样品5之一例的被检查体400。被检查体400是作为主要的检查对象的具有多层构造的电子部件，本图中示意性地表示了电子部件的纵向构造。坐标系401表示XYZ的正交3轴坐标系。坐标系401是与图3的坐标系10相同的坐标系。

被检查体400在最下层的印刷配线基板40之上经由焊料球41接合有半导体器件42。半导体器件42在其内部堆叠有多个芯片(此处为43、45这2个)，芯片间利用TSV(ThroughSilicon Via，硅通孔)即接合部44接合。此外，芯片与中介层基板46经由微凸块即凸块层47接合而生成。微凸块的周边进行了用液态密封材料(底部填充物、图中的黑色的部分)密封的模塑底部填充，并进行了用树脂48(图中的网状部)将整体密封的嵌件注塑，保护其不受外部侵害。若各接合部产生剥离或空洞、裂纹等不良则无法正常工作，故需要在接合部44、凸块层47等处进行有无缺陷的高灵敏度检查。当从被检查体400的表面侧(图中的上方)入射超声波49时，超声波49在被检查体400的内部传播。超声波49在树脂48的表面及各芯片43、45的接合部44或凸块层47等存在声阻抗差异的部位发生反射，它们作为1个反射波由超声波探头2接收。

图4是表示从第一实施方式的检查对象即具有多个接合界面的被检查体因聚焦位置的不同而获得的反射信号的例子的图。参照图4，表示了对具有多层构造且需要高灵敏度的检查的具有多个接合界面的被检查体进行基于超声波的检查时的技术问题。以下在省略主语时，由信号处理部7作为处理主体。

图4的接合界面50、51是将图3所示的被检查体400的接合部44、凸块层47简化而得的。此外，超声波束52、53表示从超声波探头2(参照图1)向被检查体出射的超声波束。

超声波束52是使聚焦位置对准于接合界面50时的状态，即，以超声波束在接合界面50的位置最为聚束(图4的左图的→←)的方式调整了超声波探头2的Z位置后的状态。超声波束53是将超声波探头2沿Z方向下降(移动探头)，使聚焦位置对准于接合界面50与接合界面51的间的状态(图4的右图的→←)。

反射波54、55是在各聚焦位置的状态的超声波束52、53下从接合界面50获得的反射波。其中表示了，反射波55的反射强度与反射波54的反射强度相比变小，基于反射强度而生成的检查界面的图像的对比度也降低。

因此，为了在各接合界面处获得清晰的检查图像、进行高灵敏度的检查，必须按照检查界面的数量进行使聚焦位置对准于接合界面、扫描探头来生成检查界面的图像的作业，检查所需的时间增长。近年来，多层构造化进一步推进，如何兼顾各检查界面的高灵敏度检查与高速检查成为了问题。

在以下所示的本实施方式的技术中，对于具有这样的多个检查界面的被检查体，通过较少的探头扫描来一次性地生成多个检查界面图像，从生成的各检查界面图像高灵敏度地检测微小的缺陷，由此能够兼顾缩短图像取得时间与高灵敏度检查。

＜本实施方式的处理＞

图5是表示第一实施方式的超声波检查方法的处理步骤的流程图。适当参照图1。

首先，通过处理部20，检测部1向被检查体(样品5)照射超声波，取得其反射波即第一参考波(S101)。第一参考波从测定区域内的任意的位置取得。并且，第一参考波只要从测定区域内的XY平面中的至少一处取得即可。取得的第一参考波显示于用户接口部17(显示部)。处理部20基于第一参考波，接受用于生成后述检查界面图像的设定条件(S120)。该接受是由看到了第一参考波的用户将设定条件输入到用户接口部17而进行的(S121)。设定条件例如有第一闸门(gate，波门)即S闸门(时间范围、强度阈值)、以及用于生成后述检查界面图像的第二闸门即F闸门(时间范围)、其中所含的接合界面数、以及用于生成图像的反射波的极性等。另外，设定条件是前述的参数之一例。

图6是表示第一实施方式中因缺陷的生成深度与聚焦位置的不同所致的反射信号的行为的例子的图。参照图6对S120中接受的条件的例子进行说明。反射信号波形60～65是从包含二个接合界面的样品5获得的反射波。在图6的上段、中段以及下段分别左右排列而表示的图中，上段的反射信号波形60、61是将聚焦位置对准于上方的接合界面(称为界面F1)而取得的来自缺陷的反射波，下段的反射信号波形64、65是将聚焦位置对准于下方的接合界面(称为界面F2)而取得的来自缺陷的反射波，中段的反射信号波形62、63是将聚焦位置对准于二个接合界面(界面F1、界面F2)的中间而取得的来自缺陷的反射波。此外，左列的反射信号波形60、62、64是位于界面F1的缺陷、右列的反射信号波形61、63、65是位于界面F2的缺陷。此外，反射信号波形60中的实线矩形67a是来自界面F1的缺陷的反射波的接收时间，虚线矩形68a是来自界面F2的缺陷的反射波的接收时间。在将焦点对准于界面F1时，位于界面F1的缺陷可获得最大的反射波，越从聚焦位置偏移则强度越小、越不易检测。相反地，对于位于界面F2的缺陷，聚焦位置越靠近界面F2则越容易检测。

本实施方式中，将聚焦位置设定为如中段的反射信号波形62、63的状态，取得并显示第一参考波，并接受来自用户的设定条件。反射信号波形62或反射信号波形63的闸门66b是用于检测来自表面的反射波的S闸门，闸门67b是检测来自接合界面的反射波并生成检查界面的图像的F闸门。此外，在本例中，用户将接合界面数设定为“2”、将极性设定为“-”。本例中，作为F闸门，以覆盖界面F1与界面F2两者的反射波的接收时间的方式设定了1个较大时间宽度的F闸门，但也可如矩形67a、68a那样按每个接合界面设定F闸门。

回到图5，处理部20基于S120中接受的条件，一边在测定区域内扫描一边从各测定点取得超声波反射波(S102)，在S闸门内，将最先超过S闸门的高度的反射波检测为来自表面的反射波(以下记作表面回波)(S103)。

接着，处理部20基于检测出的表面回波的接收时间，进行反射波的时间调整(S104)。即，处理部20以各反射波的表面回波在时间轴上与第一参考波中的表面回波一致的方式对各反射波进行排列，提取通过F闸门设定的时间宽度的反射波(界面回波)(S105)。

图7是表示第一实施方式中来自界面的反射信号的接收时间偏移的修正的例子的图。图7表示该反射信号波形之一例。反射信号波形70是从4个部位的测定点获得的反射波的界面回波(截取了F闸门内的反射波)，在时间方向上存在偏差。反射信号波形70A是基于表面回波的接收时间偏移而对反射波进行了调整并从其中提取的界面回波。接收时间的调整采用的是基于表面回波进行调整，但也能够以F闸门内的特定的局部波峰为基准进行时间调整。

回到图5，处理部20判断测定区域内的全部反射波的处理是否结束(S106)，在未结束时(S106→否)返回S102，在结束时(S106→是)前进至S107。

在S107中，处理部20将获得的全部测定区域的界面回波根据时间区域和空间区域划分为群组(群组化)。

图8是表示第一实施方式中反射波的群组化与强度的正常范围设定的例子的图。图8表示该群组化之一例。构造80表示样品5的构造的概要。内部具有深度(Z方向)不同的2个接合界面80a、80b。此外，在方位方向的空间(XY平面)存在二种构造物XY1、XY2。本实施方式中，在时间区域将界面回波分组成接合界面80a、80b这两者，在空间区域将界面回波分组成构造物XY1、XY2及其他这三者。反射信号波形81表示将构造物XY1的区域分组成时间区域Z1、Z2的例子(群组81a、81b)，同样地，反射信号波形82表示将构造物XY2的区域分组成时间区域Z1、Z2的例子(群组82a、82b)。时间区域的分割数与S120(参照图5)中接受的条件的接合界面数对应。

回到图5，接着，处理部20在各群组中推算正常部的反射波(非缺陷部位的反射波)与正常偏差(S108)。由于群组内的反射波也有可能包含来自缺陷的反射波，故正常部可采用群组内的反射波的平均值或中值，也可采用最大强度的直方图中取最大频度的值。此外，其偏差基于最大强度直方图的标准偏差而求得。前述的图8的α1、α2、β1、β2表示算出的正常部的偏差。

然后，处理部20基于α1、α2、β1、β2计算用于提高画质、使缺陷变得明显的像质变换表(S109)。像质变换表是非线性地对反射强度进行变换的表。

图9是表示第一实施方式的群组内的像质变换与缺陷判定处理的概要之一例的图。在图9中，将群组81a、81b、82a、82b各自的像质变换表中设定的系数用上下的箭头(↑↓)表示。此处，表示设定了将各群组内的反射强度通过增益而拉伸的系数的例子，但也可是具有对数、指数特性的系数。

回到图5，接着，处理部20利用像质变换表中设定的系数进行全部反射强度值的变换，由此进行像质变换(S110)，将像质变换后的各测定点的反射波与同样地经过像质变换的正常部反射波(推算值)进行比较，将差比预先设定的阈值大的部位提取为缺陷(S111)。前述图9的反射信号波形91、92分别是反射信号波形81、82的反射波经过像质变换后的与正常部反射波的差。图中表示的是设定了一致的阈值并从界面F1、界面F2检测出缺陷。

并且，处理部20从各反射波提取用于通过像质变换来生成改善了画质的图像的代表值(S112)。代表值可以是各测定点的反射波的F闸门内的最大强度值，也可根据F闸门内的界面的数量(此处为时间区域Z1、Z2这二个)采用各自的最大强度。

处理部20判断全部群组是否已结束(S113)，在未结束时(S113→否)返回S108，在结束时(S113→是)前进至S114。在S114中，处理部20重构为通过提取出的代表值进行了像质变换的全测定区域的图像(S114)。此处，在S112中采用1个代表值时，生成1幅整合了界面F1与界面F2的图像，在按照各时间区域生成代表值时，生成每一界面的图像。

最后，处理部20在重构的像质变换后的测定区域的图像上，生成对S111中检测出的缺陷予以强调显示(着色等)的缺陷图(S115)。此处也是，在S112中采用1个代表值，最后在重构的像质变换后的图像上对S111中检测出的缺陷进行强调显示(着色等)。重构图像为1幅时，缺陷按检测出的每一群组(深度)分色显示。在重构为F闸门内的每一界面的图像时，缺陷在各个重构图像上强调显示。

图13是表示实施方式的缺陷检测结果与缺陷图的输出例的图。图像1300是将像质变换前的检查界面的反射强度与推算出的正常部反射强度进行比较的结果，图像1301是将它们各自进行像质变换并比较的结果。“〇”包围的部分存在深度不同的缺陷，通过像质变换使得缺陷变得明显。图像1302是在像质变换后的检查界面图像内，将检测出的缺陷按照接收时间(即深度)改变阴影图案并叠加显示的缺陷图。可一目了然地确认到缺陷。

如以上所述，本实施方式表示了基于方位方向的空间(XY平面)内的构造物的不同而进行反射强度的与空间区域相应的群组化，生成像质变换表的例子，但也可生成动态的像质变换表。

<<第二实施方式>>

图10是表示第二实施方式的超声波检查方法的处理步骤的流程图。图10中，与图5的S101、S120、S102至S105为止的根据全部测定区域的反射波通过F闸门提取界面回波的处理是相同的。对于同一处理省略说明。

第二实施方式中，处理部20在提取了界面回波后(S105)与S112同样地提取代表值(S206)。处理部20判断测定区域内的全部反射波的处理是否已结束(S207)，在未结束时(S207→否)返回S102，在结束时(S207→是)前进至S208。

在S208中，处理部20生成以代表值为图像的亮度值的检查界面图像。也可仅作为数组留于内存中。这当然是基于像质变换前的F闸门内超声波的反射强度代表值的界面检查图像(数据数组)。处理部20在生成的检查图像上设定小窗口(S209)，基于小窗口内的亮度值的分布动态地计算像质变换表(S210)。接着，处理部20基于计算出的像质变换表对小窗口内的各像素的亮度值进行变换(S211)。然后，处理部20使小窗口在检查图像上移动(S212)，对于经过像质变换的图像，基于阈值设定进行缺陷检测处理(S213)。

处理部20判断全部图像内的处理是否已结束(S214)，在全部图像内的处理未结束时(S214→否)返回S209，在结束时(S214→是)前进至S114。

在S114中，处理部20根据各小窗口内变换后的图像生成整体的检查界面的图像(S114)。最后，处理部20生成在重构的像质变换后的测定区域的图像上对S213中检测出的缺陷予以了强调显示(着色等)的缺陷图(S115)。缺陷的强调显示在S208中生成的像质变换前的检查界面的图像上进行。

目前为止，对于缺陷的强调显示被叠加显示于像质变换前的图像、像质变换后的图像的任一者的例子进行了描述，但也可通过其他方法，例如去除因超声波束扩散所致的图像劣化的原因的反卷积处理等，叠加在像质变换前的图像并输出。

图11A是表示第二实施方式的图像与小窗口的关系的图。图11B是表示小窗口内的亮度的直方图的图。图11C是表示像质变换表之一例的图。使用图11A～图11C表示第二实施方式的像质变换系数的计算方法之一例。

图11A所示的图像1100是S208中生成的检查界面的图像。小窗口1101是设定在检查界面的图像1100上的小窗口的例子。图11B所示的直方图1102是图像1100的小窗口内的亮度的直方图，横轴为亮度值、纵轴为小窗口内的各亮度值的像素数。此处，根据标准偏差决定包含直方图峰值(最大频度)亮度值M的亮度范围W。图11C所示的像质变换表1103是计算出的像质变换表的一个例子。横轴为变换前的亮度值，纵轴为变换后的亮度值。本实施方式表示，在选中的亮度范围W的外侧进行线性变换，在亮度范围W内进行1104和1105的变换。即，像质变换表是非线性变换的表。即使通过2种变换系数生成2张像质变换图像并输出，也可整合为1幅图像并输出。

以上说明的像质变换表的输入与输出的亮度范围(灰阶宽度)可相同也可不同。例如，可对8位(bit)范围的值以将特定灰阶强调为8位(bit)范围的方式进行变换，也可以从具有更大的10位(bit)～16位(bit)灰阶范围的、亮度分辨率高的反射波，维持其分辨率并压缩灰阶的范围。此外，设定于图像的小窗口可在全部测定区域相同。

另一方面，也可不设定小窗口而是利用设计数据(布局数据)进行群组化。此处，像质变换表不限于2个，可具有多种。

＜硬件结构＞

图12是表示超声波检查装置的处理部等的硬件结构的图。

图12所示的计算机1200是图1所示的处理部20(信号处理部7、整体控制部8)、用户接口部17、存储部19的实现形态的一种。各部也可通过多个计算机1200实现。例如，可通过多个计算机1200进行并行计算。此外，也可包含具备用户接口部17的平板计算机。

计算机1200具有：内存1201、处理器1202、HD(Hard Disk，硬盘)等存储装置1203、NIC(Network Interface Card，网络接口卡)等通讯部1204以及用户接口部1205等。作为处理器之一例可以考虑CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)、GPU(GraphicsProcessing Unit，图形处理单元)，但也可为其他半导体器件，只要是执行规定的处理的主体即可。

存储在存储装置1203中的程序被加载到内存1201，加载的程序通过处理器1202执行。由此，具体实现图1所示的图像生成部71、缺陷检测部72、数据输出部73、参数设定部74、整体控制部8之各功能。存储装置1203可对应于图1的存储部19。此外，虽然图示省略，但计算机1200可具有显示器、触控面板、鼠标、键盘作为用户接口部17。

本实施方式的超声波检查装置100具有如下的机构：对于从复杂、且具有多层构造的被检查体获得的各测定点的超声波反射波，将通过一次探头扫描而一次性取得的各测定点的超声波反射波在接收时间方向、方位方向上划分，按每个相同的接收时间区域、每个相同的方位空间区域，根据所含的超声波反射强度适当地计算像质变换表，基于像质变换表对超声波反射强度进行变换而生成图像。此外，具有如下机构：按每个接收时间区域、每个方位空间区域确定缺陷，在生成的图像内，按每个接收时间区域区分颜色地显示缺陷。由此，从获得的超声波的反射强度大小各异且动态范围较广的信号，生成动态范围较窄、检查区域整体变得高对比度化的检查图像，能够检测反射强度微弱的微小缺陷。

目前，在以半导体电子部件为对象的超声波检查中，随着内部构造的堆叠化，检查界面的图像也增大。按每个检查界面重复进行聚焦位置调整并且用探头对检查区域进行扫描，虽能够实现高灵敏度检查，但数据取得时间增大成为较大的问题。根据本实施方式的超声波检查装置100，对于具有多个检查界面的多层构造的被检查体，能够根据通过一次探头扫描而一次性取得的超声波反射波，进行各检查界面的缺陷的高灵敏度检测。由此，可兼顾检查处理的高速化与检查的高灵敏度化。

以上说明的本实施方式的超声波检查装置具有如下的特征。

一种超声波检查装置100，用超声波探头(例如，超声波探头2)扫描被检查体400的表面，从超声波探头向被检查体400出射超声波并接收从被检查体400返回的反射波，基于接收到的反射波检查被检查体400的内部状态。超声波检查装置100的处理部20接受由用户设定的第一接收时间区域即第一闸门(例如，S闸门)和第二接收时间区域即第二闸门(例如，F闸门)(图5的S120)，对通过扫描超声波探头而从被检查体的多个测定点获得的反射信号，基于第一闸门进行接收时间轴方向的修正(图5的S104)，从修正了接收时间后的反射信号基于第二闸门提取来自检查界面的反射信号(S105)。

处理部20将提取出的反射信号群组化成多个群组(S107)，按每个群组推算正常部的反射强度作为基准反射强度(S108)，基于推算出的基准反射强度，计算对反射强度进行非线性变换的像质变换表(S109)，按照像质变换表对各群组内的反射信号进行变换(S110)，对变换后的反射强度与变换后的基准反射强度进行比较来提取缺陷(S111)。

能够根据各群组内变换后的反射强度生成检查界面的图像(S114)，并输出在检查界面的图像上显示了提取出的缺陷的缺陷图(S115)。根据本实施方式的超声波检查装置，对于具有多个检查界面的多层构造的被检查体，能够根据通过一次探头扫描而一次性取得的超声波反射波，进行各检查界面的缺陷的高灵敏度检测。

反射信号的群组化能够基于接收时间区域和方位空间区域中的任一者或两者进行(参照图8、图9)。

第二闸门是包含多个界面的反射波的1个时间范围(参照图6)。

基于第二闸门生成的检查图像和缺陷图为1幅图，缺陷图中的缺陷按照基于接收时间区域而群组化的群组区分了颜色。在图6中，将较宽时间宽度的F闸门作为1个设定来接受，将F闸门内检测出的缺陷如图13所示那样按照产生的深度改变显示方法叠加显示在1幅缺陷图上，由此能够减少用户进行F闸门设定所需的时间。

例如，在接合界面为2个时，现有方法下需要用户根据第一参考波推算来自各界面的反射波的发生时间，以包含来自界面的反射波、且不包含其他界面的反射波的方式，设定F闸门的开始时间与时间宽度。并且需要重复进行如下的作业：目视确认基于所设定的2个闸门而生成的界面F1与界面F2的图像，在无法获得所期望的图像时重新调整F闸门。

相对地，本实施方式以覆盖多个界面的反射波的方式粗略地设定闸门。此外，由于缺陷图为1幅图，将时间区域与空间区域上的缺陷的发生状况同时可视化，故可减少用户确认或分析缺陷检测结果所需的时间。

检测出的缺陷的缺陷图被叠加显示在强度变换前的检查界面的图像上、强度变换后的检查界面的图像上、通过其他方法进行了像质变换的检查界面的图像上(参照图13)。

在第二实施方式的超声波检查装置中，处理部20能够将提取出的反射信号按从方位方向的一定距离内的测定点获得的多个反射波进行群组化(图10的S209)，按每个群组推算正常部的反射强度作为基准反射强度(参照图11的亮度值M)，基于推算出的基准反射强度，计算对反射强度进行非线性变换的像质变换表(S210)，按照像质变换表对各群组内的反射信号进行变换(S211)，对变换后的反射强度与变换后的基准反射强度、或事先设定的阈值进行比较来提取缺陷(S213)，根据各群组内变换后的反射强度生成检查界面的图像(S114)，输出在检查界面的图像上显示了提取出的缺陷的缺陷图(S115)。

反射信号的像质变换表为1种或多种，获得的强度变换后的图像和缺陷图为1幅图。根据本实施方式，由于缺陷图为1幅图，将时间区域与空间区域上的缺陷的发生状况同时可视化，故可减少用户确认或分析缺陷检测结果所需的时间。

附图标记说明

1检测部

2超声波探头(超声波probe)

3探伤器

4反射波

5样品

6A/D转换器

7信号处理部

8整体控制部

11扫描台

12水槽

13扫描器

15保持具

16机械式控制器

17用户接口部

19存储部

20处理部

44接合部

47凸块层

50,51接合界面

52,53超声波束

66b闸门(第一闸门、S闸门)

67b闸门(第二闸门、F闸门)

70,70A反射信号波形

71图像生成部

72缺陷检测部

73数据输出部

100超声波检查装置

400被检查体

1100图像

1101小窗口

1102直方图

1103像质变换表

1300图像(强度变换前的检查界面的图像)

1301图像(强度变换后的检查界面的图像)

1302图像(缺陷图)

F1,F2界面

M亮度值

W亮度范围

Claims (14)

1.一种超声波检查装置，用超声波探头扫描被检查体的表面，从所述超声波探头向被检查体出射超声波并接收从所述被检查体返回的反射波，基于所述接收到的反射波检查所述被检查体的内部状态，其特征在于：

所述超声波检查装置的处理部，

接受由用户设定的第一接收时间区域即第一闸门和第二接收时间区域即第二闸门，对通过扫描所述超声波探头而从被检查体的多个测定点获得的反射信号，基于所述第一闸门进行接收时间轴方向的修正，从修正了接收时间后的反射信号基于所述第二闸门提取来自检查界面的反射信号，

将提取出的反射信号群组化成多个群组，

按每个群组推算正常部的反射强度作为基准反射强度，基于所述推算出的基准反射强度，计算对反射强度进行非线性变换的像质变换表，按照所述像质变换表对各群组内的反射信号进行变换，对所述变换后的反射强度与变换后的所述基准反射强度进行比较来提取缺陷，

根据所述各群组内变换后的反射强度生成检查界面的图像，并输出在检查界面的图像上显示了所述提取出的缺陷的缺陷图。

2.如权利要求1所述的超声波检查装置，其特征在于：

所述反射信号的群组化是基于接收时间区域和方位空间区域中的任一者或两者进行的。

3.如权利要求1所述的超声波检查装置，其特征在于：

所述第二闸门是包含多个界面的反射波的1个时间范围。

4.如权利要求1所述的超声波检查装置，其特征在于：

基于所述第二闸门生成的检查图像和缺陷图为1幅，缺陷图中的缺陷被按照基于接收时间区域而群组化的群组区分了颜色。

5.如权利要求1所述的超声波检查装置，其特征在于：

所述检测出的缺陷的缺陷图被叠加显示在强度变换前的检查界面的图像上、强度变换后的检查界面的图像上、通过其他方法进行了像质变换的检查界面的图像上。

6.一种超声波检查装置，用超声波探头扫描被检查体的表面，从所述超声波探头向被检查体出射超声波并接收从所述被检查体返回的反射波，基于所述接收到的反射波检查所述被检查体的内部状态，其特征在于：

所述超声波检查装置的处理部，

接受由用户设定的第一接收时间区域即第一闸门和第二接收时间区域即第二闸门，对通过扫描所述超声波探头而从被检查体的多个测定点获得的反射信号，基于所述第一闸门进行接收时间轴方向的修正，从修正了接收时间后的反射信号基于所述第二闸门提取来自检查界面的反射信号，

将提取出的反射信号按从方位方向的一定距离内的测定点获得的多个反射波进行群组化，

按每个群组推算正常部的反射强度作为基准反射强度，基于所述推算出的基准反射强度，计算对反射强度进行非线性变换的像质变换表，按照所述像质变换表对各群组内的反射信号进行变换，对所述变换后的反射强度与变换后的所述基准反射强度、或事先设定的阈值进行比较来提取缺陷，

根据所述各群组内变换后的反射强度生成检查界面的图像，输出在检查界面的图像上显示了所述提取出的缺陷的缺陷图。

7.如权利要求1至6中任一项所述的超声波检查装置，其特征在于：

所述反射信号的所述像质变换表为1种或多种，获得的强度变换后的图像和缺陷图为1幅。

8.一种超声波检查方法，用超声波探头扫描被检查体的表面，从所述超声波探头向被检查体出射超声波并接收从所述被检查体返回的反射波，基于所述接收到的反射波检查所述被检查体的内部状态，其特征在于，包括：

接受由用户设定的第一接收时间区域即第一闸门和第二接收时间区域即第二闸门，对通过扫描所述超声波探头而从被检查体的多个测定点获得的反射信号，基于所述第一闸门进行接收时间轴方向的修正，从修正了接收时间后的反射信号基于所述第二闸门提取来自检查界面的反射信号的步骤；

将提取出的反射信号群组化成多个群组的步骤；和

按每个群组推算正常部的反射强度作为基准反射强度，基于所述推算出的基准反射强度，计算对反射强度进行非线性变换的像质变换表，按照所述像质变换表对各群组内的反射信号进行变换，对所述变换后的反射强度与变换后的所述基准反射强度进行比较来提取缺陷，根据所述各群组内变换后的反射强度生成检查界面的图像，并输出在检查界面的图像上显示了所述提取出的缺陷的缺陷图的步骤。

9.如权利要求8所述的超声波检查方法，其特征在于：

所述反射信号的群组化是基于接收时间区域和方位空间区域中的任一者或两者进行的。

10.如权利要求8所述的超声波检查方法，其特征在于：

所述第二闸门是包含多个界面的反射波的1个时间范围。

11.如权利要求8所述的超声波检查方法，其特征在于：

基于所述第二闸门生成的检查图像和缺陷图为1幅，缺陷图中的缺陷被按照基于接收时间区域而群组化的群组区分了颜色。

12.如权利要求8所述的超声波检查方法，其特征在于：

所述检测出的缺陷的缺陷图被叠加显示在强度变换前的检查界面的图像上、强度变换后的检查界面的图像上、通过其他方法进行了像质变换的检查界面的图像上。

13.如权利要求8所述的超声波检查方法，其特征在于：

代替所述将提取出的反射信号群组化成多个群组的步骤，

将所述提取出的反射信号按从方位方向的一定距离内的测定点获得的多个反射波进行群组化。

14.如权利要求8至13中任一项所述的超声波检查方法，其特征在于：

所述反射信号的所述像质变换表为1种或多种，获得的强度变换后的图像和缺陷图为1幅。