DE4304862C2 - Ultraschall-Untersuchungssystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Ultraschall-Untersuchungssystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, das dazu ge­ eignet ist, kontinuierlich oder aufeinanderfolgend und wir­ kungsvoll mehrere Gegenstände zu untersuchen, wie elektroni­ sche Teile oder Materialstücke.

Bisher wurden zum Untersuchen der Fehlerfreiheit vieler in großer Stückzahl hergestellter elektronischer Teile, von Ma­ terialstücken, wie ICs, Keramiken, organischen Materialstüc­ ken oder Verbundmaterialstücken, zerstörungsfreie Untersu­ chungstechniken z. B. unter Verwendung von Ultraschallwellen usw. verwendet. Beim Untersuchen auf Leerstellen und Ablö­ sungsfehler im Inneren jedes einer Mehrzahl von ICs wurde z. B. eine Stichprobenprüfung der Erzeugnisse ausgeführt.

Eine herkömmliche Technik zum Untersuchen eines IC als zu untersuchender Gegenstand unter Verwendung eines Ultra­ schallwandlers ist in JP-A-1-109258 offenbart. Gemäß diesem Stand der Technik wird der auf einem XYZ-Scanner befestigte Ultraschallwandler in Wasser angeordnet, und ein IC wird un­ terhalb des Wandlers in das Wasser eingesetzt. In diesem Fall wird eine Einstellung dahingehend vorgenommen, daß die XY-Ebene des Ultraschallwandlers parallel zur Untersuchungs­ ebene des IC steht. Danach wird der Abstand (in Richtung Z-Z rechtwinklich zur X-Y-Ebene) zwischen dem Ultraschallwandler und dem IC so eingestellt, daß der Brennpunkt der vom Ultra­ schallwandler abgestrahlten Ultraschallstrahlen mit der Po­ sition der Untersuchungsfläche im Inneren des IC überein­ stimmt. Unter dieser Bedingung wird der Ultraschallwandler so betrieben, daß er Ultraschallwellen aussendet und em­ pfängt, während er mechanisch abgetastet wird, er Infor­ mation zu amplituden- und phasenreflektierten Wellen für Untersuchungspositionen der Untersuchungsfläche erfaßt und aufzeichnet und zweidimensionale Verteilungsbilder der Un­ tersuchungsfläche erstellt. Ferner wird das Vorhandensein oder Fehlen von Fehlern, des Ausmaßes von Fehlern oder des Flächenverhältnisses von Fehlern aus den erstellten Bildern berechnet, und auf Grundlage eines Bezugswertes für eine Beurteilung wird beurteilt, ob die ICs gut sind oder nicht.

Der vorstehend beschriebene Stand der Technik hat den Nach­ teil, daß der Untersuchungswirkungsgrad nicht hoch ist, da die zu untersuchenden Gegenstände der Untersuchung nachein­ ander unterzogen werden. Daher war Stichprobenuntersuchung der beste Weg zum Erhöhen des Wirkungsgrades beim Stand der Technik.

Ferner dringt beim Stand der Technik, da die zu untersuchen­ den Gegenstände in Wasser anzuordnen sind, Wasser in die Ge­ genstände ein, wenn diese aus porösem Material bestehen oder wenn sie aus Verbundmaterial bestehen und Fehler dahingehend aufweisen, daß sich das Verbundmaterial teilweise abtrennt oder absplittert, und der Stand der Technik hat den Nach­ teil, daß sich die Zuverlässigkeit des Gegenstandes deutlich verschlechtert. Insbesondere treten dann, wenn der Gegen­ stand ein IC ist, z. B. Korrosion an Verdrahtungsstellen und Kontaktfleck-Endbereichen von Elektroden, Leckdefekte in Bereichen zwischen Pins, Beeinträchtigung von Eigenschaften usw. auf, was die Lebensdauer des Gegenstandes verkürzt, wenn Wasser in den IC eindringt und seine Widerstandsfähig­ keit gegen Feuchtigkeit beeinträchtigt wird. Ferner führt das Eintauchen des IC in Wasser dann, wenn er keinen Fehler aufweist, dazu, daß Wasser am Rand von Zuleitungsbereichen des IC zurückbleibt und Oxidation durch Wasser stattfindet, das in kleinen Spalten verbleibt, die so groß sind, daß sie durch eine Ultraschalluntersuchung nicht festgestellt werden können, wodurch die Lebensdauer des IC verkürzt wird.

Die DE 33 30 069 A1 beschreibt ein Ultraschall-Untersuchungssystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Diese Druckschrift beschreibt ein Untersuchungssystem zum Untersuchen von Stahlplatten und Stahlbändern mittels eines Ultraschallwandlers, das eine Transporteinrichtung zum Transportieren der Stahlplatten in eine Untersuchungsposition aufweist, wobei zwischen der zu untersuchenden Oberfläche der Stahlplatten und dem Ultraschallwandler ein flüssiges Kopplungsmittel vorgesehen ist. Dieses vorbekannte System eignet sich nur zur groben Untersuchung von Oberflächen wie den Oberflächen von Stahlplatten. Darüber hinaus hat diese Anordnung den Nachteil, daß eine kontinuierliche Benetzung nur der zu prüfenden Oberfläche durch das flüssige Kopplungsmittel nicht möglich ist. Dieser Nachteil wirkt sich bei der Untersuchung von Stahlplatten nicht gravierend aus; er kann jedoch bei der Untersuchung von solchen Gegenständen erheblich sein, bei denen das Kopplungsmittel einen schädigenden Einfluß auf einzelne Bestandteile des zu untersuchenden Gegenstandes hat.

Die DE-OS 23 11 938 betrifft ebenfalls ein Ultraschall-Untersuchungssystem für Walzgut, bei dem, genauso wie bei der obigen Ausführung, eine exakte Lagezuordnung zwischen dem Ultraschallwandler und der Oberfläche nur bedingt möglich ist. Der Abstand zwischen der zu untersuchenden Oberfläche und dem Ultraschallwandler ist nur so genau wie die Lagebeziehung zwischen dem Walzgut und den Auflagerollen. Daß damit eine gewisse Ungenauigkeit verbunden ist, ergibt sich bereits daraus, daß drei Rollen relativ dicht beieinander liegen, so daß ein gleichmäßiges Aufliegen des Walzgutes auf allen drei Rollen eher unwahrscheinlich ist und isoweit Lagezuordnungsfehler auftreten.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Ultraschall-Untersuchungssystem anzugeben, das die obengenannten Nachteile vermeidet und eine hochgenaue Untersuchung von einzelnen Gegenständen ermöglicht, und unnötige Berührungen zwischen dem Kopplungsmittel und nicht zu untersuchenden Flächen des Gegenstandes vermeidet.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Transporteinrichtung Halteeinrichtungen umfaßt, um die einzelnen Gegenstände zu halten und in die Untersuchungsposition zu bewegen und ferner ein Anschlagsglied vorgesehen ist, an dem die Gegenstände in der Untersuchungsposition anliegen, wobei Andrückeinrichtungen vorgesehen sind, die den Gegenstand gegen das Anschlagsglied drücken.

Mittels beweglicher Halteeinrichtungen wird der zu untersuchende Gegenstand mit dem Anschlagsglied in Eingriff gebracht. Dadurch wird eine genau definierte Lagezuordnung zwischen dem Ultraschallwandler 1 und der Untersuchungsoberfläche möglich. Die genaue Lagezuordnung wird ferner dadurch unterstützt, daß Andrückeinrichtungen vorgesehen sind, die den Gegenstand mit einer geeigneten Kraft gegen das Anschlagsglied drücken, so daß Ungenauigkeiten, die beispielsweise durch einen auf den Anschlagsgliedern gebildeten Flüssigkeitsfilm hervorgerufen werden können, kompensiert werden. Im Ergebnis ergibt sich also eine hochgenaue Untersuchung der Oberfläche, was insbesondere bei elektronischen Bauteilen wie integrierten Schaltkreisen als den zu untersuchenden Gegenständen sehr wünschenswert ist. Auf diese Weise ist es beispielsweise möglich, sehr dünne Oberflächenschichten auf einem zu untersuchenden integrierten Schaltkreis zuverlässig zu untersuchen.

Gemäß der Erfindung werden mehrere zu untersuchende Gegen­ stände durch die Transporteinrichtung kontinuierlich oder aufeinanderfolgend transportiert, und jeder zu untersuchende Gegenstand und der Wandler werden dreidimensional durch die Positioniereinrichtung in der Untersuchungsposition relativ zueinander positioniert. Der Ultraschallwandler sendet Ul­ traschallstrahlen zu einer Untersuchungsfläche jedes zu un­ tersuchenden Gegenstandes und empfängt von der Untersu­ chungsfläche über ein Kopplungsmittel reflektierte Ultra­ schallwellen, um dadurch Information betreffend Amplitude und Phase der von der Untersuchungsfläche reflektierten Wel­ len zu einem Informationsübertragungsteil zu übertragen. Auf diese Weise werden die Gegenstände kontinuierlich und auf­ einanderfolgend transportiert, und die Untersuchungsfläche und der Ultraschallwandler werden automatisch positioniert, wodurch die Ultraschalluntersuchung wirkungsvoll ausgeführt werden kann. Daher können alle Gegenstände, wie elektroni­ sche Teile, Materialstücke usw., selbst dann untersucht wer­ den, wenn sie in großer Stückzahl hergestellt werden.

Ferner ist die Positioniereinrichtung so aufgebaut, daß der Gegenstand und der Ultraschallwandler zumindest in Auf/Ab- Richtung relativ zueinander positioniert werden, wie auch in einer Gegenstand-Transportrichtung in einer horizontalen Ebene. Ferner wird durch Verwenden eines Array-Wandlers, wie eines Ultraschallwandlers, ein Abtasten in mindestens einer Richtung rechtwinklig zur Gegenstand-Transportrichtung in der horizontalen Ebene, einer zur Gegenstand-Transportrich­ tung parallelen Richtung sowie einer schräg zur Gegenstand- Transportrichtung stehenden Richtung elektrisch durch elek­ tronisch schaltende, aktive Elemente des Arraywandlers aus­ geführt, wodurch die Zeit zum Positionieren für den Array­ wandler und jeden der Gegenstände in der Untersuchungsposi­ tion deutlich verringert werden kann und der Untersuchungs­ wirkungsgrad deutlich erhöht werden kann.

Ferner kann, obwohl als Kopplungsmittel eine Flüssigkeit in einem Bad genutzt wird, wie Wasser, das in weitem Umfang verwendet wird, der Untersuchungswirkungsgrad bei der Erfin­ dung erhöht werden.

Das Bad ist mit einer Flüssigkeitspegel-Einstelleinrichtung versehen, die den Flüssigkeitspegel in Auf/Ab-Richtung des zu untersuchenden Gegenstandes einstellt, wodurch nur ein Teil, der problemlos eingetaucht werden kann, zur Untersu­ chung eingetaucht wird, wodurch Schwierigkeiten vermieden werden können, die durch das Anhaften von Flüssigkeit an den Gegenständen, durch das Eindringen der Flüssigkeit in die Gegenstände usw. hervorgerufen werden.

Ferner spült eine Fremdsubstanz-Entfernungsvorrichtung an der Einlaßseite der zu untersuchenden Gegenstände in das Bad an den Gegenständen haftende Blasen oder andere Fremdsub­ stanzen weg, so daß der Einfluß von Fremdsubstanzen auf die Bildinformation sehr klein wird, wodurch genaue Bildinforma­ tion erhalten werden kann. Wenn die Fremdsubstanz-Entfer­ nungsvorrichtung z. B. eine sich drehende Bürste ist, weist die Vorrichtung die Wirkung auf, daß die Oberfläche durch die Flüssigkeit benetzt wird, was es vereinfacht, einen in­ nigen Kontakt zwischen dem Gegenstand und der Flüssigkeit zu bewirken, wie es auch zum oben genannten Effekt kommt. Fer­ ner entfernt eine Flüssigkeitsentfernungsvorrichtung an der Auslaßseite der Gegenstände aus dem Bad Flüssigkeit oder de­ ren Teilchen von der Oberfläche des Gegenstandes, so daß Schwierigkeiten aufgrund einer Verschlechterung der Eigen­ schaften oder der Leistungsfähigkeit des untersuchten Gegen­ standes vermieden werden können, wie sie durch anhaftende oder verbleibende Flüssigkeit bewirkt werden.

Eine Flüssigkeitsschutzeinrichtung führt eine Behandlung zum Schutz vor Flüssigkeit in einem Bereich des Gegenstandes aus, in dem Schutz vor Flüssigkeit erforderlich ist, wodurch Schwierigkeiten vermieden werden können, wie eine Beein­ trächtigung der Leistungsfähigkeit des Gegenstandes aufgrund eines Anhaftens oder Verbleibens der Flüssigkeit im Gegen­ stand.

Wenn als Kopplungsmittel ein elastisches Teil verwendet wird, kann dieses zur Ultraschalluntersuchung von Gegenstän­ den verwendet werden, bei denen während der Untersuchung ein Anhaften oder Eindringen von Flüssigkeit vermieden werden muß, und alle Schwierigkeiten, wie ein Beeinträchtigen der Leistungsfähigkeit des Gegenstandes aufgrund des Anhaftens oder Verbleibens von Flüssigkeit im Gegenstand können ver­ mieden werden.

Das elastische Teil besteht aus aufeinanderlaminierten, ela­ stischen, dünnen Platten oder Stücken mit verschiedenen Schallgeschwindigkeiten. Das elastische Teil wird auf den zu untersuchenden Gegenstand gedrückt. Dieses Kopplungsmittel aus dem elastischen Teil weist die Wirkung auf, daß es Ultraschallstrahlen auf die Ultraschallabstrahlfläche des Arraywandlers konvergiert, wodurch genauere Untersuchungs­ information erhalten werden kann.

Wenn das Kopplungsmittel mit einer Temperatureinstellein­ richtung versehen wird, kann seine Temperatur konstantgehal­ ten werden, wodurch Änderungen in der Defekt-Meßempfindlich­ keit verringert werden können, wie sie durch eine Änderung und eine Dämpfung der Schallgeschwindigkeit aufgrund von Än­ derungen der Temperatur des Kopplungsmittels hervorgerufen werden, und es kann genaue Information erhalten werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von durch Figuren veranschaulichten Ausführungsbeispielen näher beschrieben.

Fig. 1 ist ein Querschnitt eines Ultraschall-Untersuchungs­ systems gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2 ist eine vergrößerte Teilseitenansicht eines Lageein­ stellteils eines Arraywandlers in Fig. 1;

Fig. 3 ist eine vergrößerte Teilvorderansicht von Fig. 2;

Fig. 4 ist eine erläutertende Ansicht, die ein Beispiel der Kontaktbedingung zwischen einer Flüssigkeitsoberfläche und einem zu untersuchenden Gegenstand zeigt, wenn eine Flüssig­ keit als Kopplungsmittel verwendet wird;

Fig. 5 ist eine erläuternde Ansicht, die ein anderes Bei­ spiel für die Kontaktbedingung zwischen einer Flüssigkeits­ oberfläche und einem zu untersuchenden Gegenstand zeigt, wenn eine Flüssigkeit als Kopplungsmittel verwendet wird;

Fig. 6 ist ein Flußdiagramm für Ultraschalluntersuchung;

Fig. 7 ist eine Seitenansicht eines Ultraschall-Untersu­ chungssystems gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfol­ gend unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 6 beschrieben.

Fig. 1 zeigt ein Ultraschall-Untersuchungssystem, das ICs als zu untersuchende Gegenstände untersucht. Es besteht aus einem Arraywandler 1 als Ultraschallwandler, einer Trans­ porteinrichtung zum Transportieren der ICs 27, einer Posi­ tioniereinrichtung zum Positionieren der ICs 27, einem Flüs­ sigkeitsbad 15 zum Aufnehmen von Flüssigkeit 16 als Kopp­ lungsmittel, einer Flüssigkeitspegel-Einstelleinrichtung zum Einstellen des Flüssigkeitspegels 17 der Flüssigkeit 16, einer Fremdsubstanz-Entfernungsvorrichtung 21, die am Bad 15 an der Einlaßseite für die ICs angebracht ist, einer Flüs­ sigkeitsteilchen-Entfernungsvorrichtung 22, die am Bad 15 an der Auslaßseite für die ICs angebracht ist, einer Trock­ nungseinrichtung 23 außerhalb des Bads 15, einem elektroni­ schen, abtastenden Ultraschall-Sende/Empfangs-Teil 24, einer Bilderstellungsvorrichtung 25 und einem Beurteilungsteil 26 für die ICs 27, zum Beurteilen, ob die ICs 27 gut sind oder nicht.

Der Arraywandler ist mit einer akustischen Linse 2 und einem Lageeinstellteil 3 versehen. Der Arraywandler 1 überträgt über die Akustiklinse 2 konvergierende Ultraschallstrahlen 7 an eine Untersuchungsfläche des IC 27, und er empfängt von dieser Untersuchungsfläche des IC 27 reflektierte Wellen.

Der Lageeinstellteil 3 weist, wie dies in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist, eine kugelförmige Lagerung 4 und ein Paar Neigungseinstellmechanismen 5, 6 auf. Der Lageeinstellteil 3 betätigt den Neigungseinstellmechanismus 5, 6 so, daß er den Arraywandler 1 mit Hilfe des kugelförmigen Lagers 4 neigt und den Abstand zwischen einer Ultraschallsendefläche (der Oberfläche der Akustiklinse 2) des Arrayswandlers 1 und der Untersuchungsfläche des IC 27 einstellt und eine parallele Einstellung vornimmt. Die Transporteinrichtung für die ICs 27 weist, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist, eine Schiene 8, Arme 10, die an Rollen 9 tragenden Achsen angebracht sind und sich nach oben und unten erstrecken, eine von den Armen 10 gehaltene Kette 11, die unter der Schiene 8 angeordnet ist und in einer Richtung bewegbar ist, sowie Halter 12 auf, die mit Gliedern der Kette 11 verbunden sind, um die ICs 27 zu halten. Die Schiene 8 ist so ausgebildet, daß die Kette 11 in Form eines umgekehrten Trapezoids um eine Untersu­ chungsposition über dem Arraywandler 1 durchläuft, und so, daß ein vom Halter 12 gehaltener IC 27 der Ultraschallsende­ fläche des Arraywandlers 1 zugewandt ist, wenn er durch die im umgekehrten Trapezoid gebildete Fläche durchläuft.

Die Positioniereinrichtung für die ICs 27 weist, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist, ein paar Andrückvorrichtungen 13 auf, die im oben angegebenen, umgekehrten Trapezoidbereich an der Schiene 8 angeordnet sind, um die ICs 27 anzupressen, und sie weist eine Positionierschiene 14 auf, die an einem oberen Teil des Bads 15 befestigt ist. Mit dieser Positio­ niereinrichtung für ICs 27 drückt die Andrückvorrichtung 13 dann, wenn der von der Halteeinrichtung 12 gehaltene IC die Untersuchungsposition erreicht, die Oberfläche des Halters 12 gegen die Unterseite des IC 27 auf der Positionierschie­ ne 14, wodurch ein Positionieren des IC 27 gegenüber der Ultraschallsendefläche des Arraywandlers 1 in Auf/Ab-Rich­ tung Z-Z und in Transportrichtung Y-Y bewirkt wird.

Bei diesem Ausführungsbeispiel erfolgt Ultraschallabrastern in Richtung X-X rechtwinklig zur Transportrichtung des IC durch elektronisches Umschalten aktiver Elemente des Array­ wandlers 1.

Im Flüssigkeitsbad 15 ist eine Flüssigkeit (Wasser) als Kopplungsmittel vorhanden, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. In der Flüssigkeit 16 sind ein Ul­ traschall-Sende/Empfangs-Teil des Arraywandlers 1 sowie die Akustiklinse 2 angeordnet. Ein Dichtungsteil 18 ist zwischen einer Bodenplatte des Bades 15 und dem Außenumfang des Arraywandlers 1 ausgebildet.

Die Flüssigkeitspegel-Einstelleinrichtung weist einen Flüs­ sigkeitspegelsensor 19 sowie einen Flüssigkeitspegeleinstel­ ler 20 auf, wie in Fig. 1 dargestellt. Mit Hilfe der Flüs­ sigkeitspegel-Einstelleinrichtung speist der Flüssigkeits­ pegeleinsteller 20 Flüssigkeit in das Flüssigkeitsbad 15 ein oder entleert Flüssigkeit aus dem Bad 15, und zwar auf Grundlage der Flüssigkeitspegelinformation, wie sie vom Flüssigkeitspegelsensor erfaßt wird, wodurch der Flüssig­ keitspegel 17 im Bad 15 auf einem vorgegebenen Wert gehalten wird.

Die Fremdsubstanz-Entfernungsvorrichtung 21 ist an der Ein­ trittsseite der ICs 27 in das Bad 15 angeordnet, und sie schwemmt Fremdsubstanzen wie an der Unterseite 21 eines IC 27 und um die Oberfläche anhaftende Blasen weg, um diese zu entfernen.

Die Flüssigkeitsteilchen-Entfernungsvorrichtung 22 ist an der Auslaßseite der ICs 27 aus dem Bad 25 angeordnet und schwemmt Flüssigkeit oder Flüssigkeitsteilchen weg, die am IC 27 anhaften, um diese zu entfernen. Die Vorrichtung 22 ist von der Flüssigkeit durch eine Trennwand abgetrennt, um nicht mit ihr in Berührung zu kommen.

Die Trocknungsvorrichtung 23 ist außerhalb des Bads 15 an der Auslaßseite für die ICs 27 angeordnet; sie bläst heiße Luft auf die ICs, um sie zu trocknen.

Der elektronische, abtastende Ultraschall-Sende/Empfangs- Teil 24 ist so aufgebaut, daß sowohl elektronisches Abra­ stern konvergierender Ultraschallstrahlen 7 als auch mecha­ nisches Abrastern durch die Transporteinrichtung für die ICs 27 gemeinsam genutzt werden, wobei die konvergierenden Ul­ traschallstrahlen 7 genau auf alle Flächen der Untersu­ chungsfläche des IC 27 abgestrahlt werden. Der Teil 24 em­ pfängt Ultraschallwellen, die von der Untersuchungsfläche des IC 27 reflektiert werden; die Intensität der reflektier­ ten Wellen wird in die Bilderstellungsvorrichtung 25 einge­ geben.

Die Bilderstellungsvorrichtung 25 ist so aufgebaut, daß Si­ gnale der reflektierten Wellen vom elektronischen, abra­ sternden Ultraschall-Sende/Empfangs-Teil 24 aufgenommen wer­ den, die reflektierten Wellen der Signale innerhalb einem vorgegebenen Zeitbereich in eine elektrische Spannung ent­ sprechend der Amplitudenhöhe umgewandelt werden, die Spannung gemessen wird, dieselbe in einen Speicher einge­ speichert wird, ein Bild einer Intensitätsverteilungsebene für die reflektierten Wellen an der Untersuchungsfläche des IC 27 erstellt wird, das Bild auf einem CRT-Schirm darge­ stellt wird und die Bildinformation für die Intensität der reflektierten Wellen an den Beurteilungsteil 26 ausgegeben wird.

Der Beurteilungsteil 26 verarbeitet die Bildinformation der reflektierten Wellen, wie sie von der Bilderstellungsein­ richtung 25 eingegeben werden, berechnet das Flächenverhält­ nis für einen als anomal oder fehlerhaft beurteilten Teil und vergleicht das Flächenverhältnis mit einem Beurteilungs­ bezugswert, wodurch ein IC als fehlerhaft beurteilt werden kann, wenn das Flächenverhältnis außerhalb des Beurteilungs­ bezugswerts liegt. Wenn der untersuchte IC 27 als fehlerhaft beurteilt wird, wird ein den Fehler anzeigendes Ausgangssi­ gnal an einen (nicht dargestellten) Teil für Auswahl fehler­ hafter ICs gegeben.

Der Teil zur Auswahl fehlerhafter ICs weist einen Aufbau da­ hingehend auf, daß fehlerhafte ICs entnommen werden oder zur Auswahl markiert werden.

Das Ultraschall-Untersuchungssystem wird wie folgt verwendet und bedient:

Zunächst ist die Flüssigkeit 16 als Kopplungsmittel im Bad 15 enthalten. In der Flüssigkeit 16 sind der Ultraschall- Sende/Empfangs-Teil und die Akustiklinse 2 des Arraywandlers 1 vorhanden.

Nachfolgend wird der Betrieb unter Bezugnahme auf Fig. 6 be­ schrieben.

In einem Schritt 101 werden ICs 27 kontinuierlich zur Unter­ suchungsposition transportiert. Beim Transportieren der ICs 27 werden diese durch die Halter 12 der Transporteinrichtung gehalten und durch die Kette 11, die Arme 10 und die Rollen 9 entlang der Schiene 8 transportiert. Auf dem Weg zur Unter­ suchungsposition wird die untere Fläche 21 und der Bereich um diese Fläche des IC 27 von der Fremdsubstanz-Entfernungs­ vorrichtung 21 abgespült, um Blasen, andere Fremdsubstanzen usw. zu entfernen.

In einem Schritt 102 wird der Flüssigkeitspegel im Bad 15 eingestellt, bevor ein IC 27 in die Flüssigkeitsoberfläche 17 eindringt. Bei der Einstellung des Flüssigkeitspegels wird dieser Pegel 17 im Bad 15 durch den Flüssigkeitspegel­ sensor 19 erfaßt, das Meßergebnis und der Sollwert werden verglichen, Flüssigkeit 16 wird aus dem Bad 15 durch den Flüssigkeitseinsteller 20 ausgegeben, wenn das Meßergebnis über dem Sollwert ist, und Flüssigkeit 16 wird dem Bad 15 über den Flüssigkeitspegeleinsteller 20 zugeführt, wenn das Meßergebnis unter dem Sollwert liegt. Der Sollwert für den Flüssigkeitspegel wird auf eine Position eingestellt, daß die Unterseite 31 des IC 27 in die Flüssigkeit 16 eintaucht, die Flüssigkeit jedoch nicht durch eine Verbindungsgrenze zwischen dem Gießharzteil 29 und der Endfläche 28 im Inneren des IC usw. in den IC eindringt und die Flüssigkeit nicht an Zuleitungen 30 des IC 27 anhaftet, wie in Fig. 4 darge­ stellt. Ferner kann dafür gesorgt werden, daß die Unterseite 31 des IC 27 mit der Flüssigkeitsoberfläche 17 aufgrund der Oberflächenspannung der Flüssigkeit 16 dadurch in Berührung steht, daß man die Flüssigkeit 16 überlaufen läßt, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist.

In einem Schritt 103 wird der IC 27 in der Untersuchungspo­ sition positioniert.

Beim Positionieren des IC in der Untersuchungsposition wer­ den die Oberflächen der Halter 12 durch das Paar Anpreßvor­ richtungen 13 in einem der Untersuchungsposition entspre­ chenden Teil der Schiene 8 der IC-Transporteinrichtung ange­ preßt, und die Unterseite des IC 27 wird auf die Positio­ nierschiene 14 gedrückt, wodurch das Positionieren in Auf/ Ab-Richtung Z-Z und der Richtung rechtwinklig zur IC-Trans­ portrichtung bewirkt wird. Der Arraywandler 1 tastet durch elektronisches Schalten der aktiven Elemente des Arraywand­ lers 1 in der Richtung X-X rechtwinklig zur IC-Transport­ richtung ab.

In einem Schritt 104 wird die Lage des Arraywandlers 1 so eingestellt, daß er die konvergierenden Ultraschallstrahlen 7 genau auf die Endfläche abstrahlt, die die Untersuchungs­ fläche ist, und daß er die reflektierten Wellen empfängt.

Wenn z. B. der Zustand (gut oder fehlerhaft) der Verbin­ dungsgrenze zwischen dem Gießharzteil 29 und den Endflächen im Inneren des IC untersucht wird, wird der IC 27 entlang der Schiene 8 bewegt, und die reflektierten Wellen a, b von der Unterseite 31 des IC 27 werden empfangen, wenn der Vor­ derendabschnitt des IC 27 über den vom Arraywandler 1 abge­ strahlten konvergierenden Ultraschallstrahlen 7 ankommt, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Die reflektierten Wellen a und b sind die reflektierten Wellen der konvergierenden Ul­ traschallstrahlen 7 am rechten Ende und am linken Ende des Ultraschallabtastbereichs W, der so eingestellt ist, daß er im wesentlichen die Ausdehnung der Endflächen 28 über­ deckt. Durch die reflektierten Wellen a und b werden die Parallelität und der Abstand der unteren Fläche 21 des IC 27 bezüglich der Ultraschallsendefläche des Arraywandlers 1 überprüft.

Zunächst erfolgt ein Überprüfen der Parallelität dadurch, daß einer der Neigungseinstellmechanismen 5, 6 oder beide des Arraywandlers 1 so betätigt werden, daß die Zeitdiffe­ renz zwischen den reflektierten Wellen a und b Null (0) ist. Z. B. ergibt sich als Abstandsdifferenz 0,2 mm, wenn ange­ nommen wird, daß die Schallgeschwindigkeit in der Flüssig­ keit 1500 m/s ist und daß die Zeitspanne ab dem Aussenden der konvergierenden Ultraschallstrahlen 7 bis zum Empfangen der reflektierten Strahlen a 15,56 µs ist und die Zeitspanne ab dem Aussenden der konvergierenden Ultraschallstrahlen 7 bis zum Empfangen der reflektierten Wellen b 15,29 µs ist, mit einer Zeitdifferenz von 0,27 µs. Demgemäß wird der Nei­ gungseinstellmechanismus 5 und/oder 6 um 0,2 mm nach oben oder unten bewegt (0,1 mm, wenn ein Stützpunkt in der Mitte zwischen den Neigungseinstellmechanismen 5 und 6 liegt), wodurch beide Abstände gleich werden und die Ultraschallab­ strahlungsfläche des Arraywandlers 1 und die untere Fläche 31 des IC 27 parallel werden.

Nachfolgend erfolgt ein Überprüfen des Abstandes, um sicher­ zustellen, daß der Brennpunkt der konvergierenden Ultra­ schallstrahlen 7 genau auf der oberen Ebene des IC 27 liegt, die die Untersuchungsebene ist. Ultraschallstrahlen werden gebrochen, wenn sie schräg durch eine Grenze zwischen Medien mit verschiedenen Schallgeschwindigkeiten gehen. Bei diesem Beispiel pflanzen sich die konvergierenden Ultraschallstrah­ len von der Flüssigkeit mit einer Schallgeschwindigkeit von 1500 m/s in das Gießharz 29 des IC 17 mit einer Schallge­ schwindigkeit von 2500 m/s fort, so daß die Brennweite im Gießharz 29 gemäß dem Verhältnis der Schallgeschwindigkeiten um 1,67 (= 2500/1500) verkürzt wird. Z. B. muß, wenn ange­ nommen wird, daß die Brennweite F der konvergierenden Ultra­ schallstrahlen in der Flüssigkeit 15 mm ist, der Abstand zwischen der Endfläche und der Ultraschallsendefläche 3,34 mm werden, was das 1,67fache von 2 mm des Abstands in Flüssigkeit ist; dies, um die Strahlen in einer Tiefe von 2 mm unter der Unterseite 31 des IC 27 auf die Endfläche zu fokussieren. In diesem Fall ist zu beachten, daß der Abstand in der Flüssigkeit 11,66 mm = 15 mm-3,34 mm ist und die Zeitspanne ab dem Aussenden der konvergierenden Ultraschall­ strahlen 7 bis zum Empfangen der von der Unterseite 31 des IC 27 reflektierten Wellen 15,54 µs (= 11,66·2/1500) be­ trägt. Demgemäß fällt der Brennpunkt der konvergierenden Ul­ traschallstrahlen 7 mit der zu untersuchenden Endfläche da­ durch zusammen, daß der gesamte Arraywandler 1 nach oben und unten bewegt wird und die reflektierten Wellen von der Un­ terseite 31 des IC 27 in einer Position von 15,54 µs empfan­ gen werden.

In einem Schritt 105 wird das Aussenden und Empfangen von Ultraschallwellen bezüglich der Untersuchungsfläche des IC 27 herbeigeführt. Bei diesem Senden und Empfangen von Ultra­ schallwellen wird der Arraywandler 1 durch den elektroni­ schen, abtastenden Sende/Empfangs-Teil 24 gesteuert, und er strahlt die konvergierenden Ultraschallstrahlen 7 durch die Akustiklinse und die Flüssigkeit 16 des Kopplungsmittels zur Untersuchungsebene des IC 27 ab, tastet die konvergierenden Ultraschallstrahlen 7 über die gesamte Untersuchungsebene des IC 27 ab und empfängt die von der Untersuchungsebene des IC 27 reflektierten Wellen.

In einem Schritt 106 erfolgt ein Aufzeichnen und Darstellen der Intensitätsverteilung der von der Untersuchungsebene des IC 27 reflektierten Wellen. Die Aufzeichnungs- und Anzeige­ information der Intensitätsverteilung der reflektierten Wel­ len wird durch die Bilderstellungsvorrichtung 25 in eine elektrische Spannung umgewandelt, die der Amplitudenintensi­ tät der reflektierten Wellen in einer vorgegebenen Zeitspan­ ne der empfangenen Signale entspricht; die elektrische Span­ nung wird gemessen und in einem Speicher abgespeichert, und ein Bild der ebenen Intensitätsverteilung der von der Unter­ suchungsebene des IC 27 reflektierten Wellen wird erstellt und auf einem CRT-Schirm dargestellt. In einem Schritt 107 wird durch einen Beurteilungsteil 26 die Bildinformation der Intensitätsverteilung der reflektierten Wellen verarbeitet, das Flächenverhältnis eines Bereichs, für den Anomalität festgestellt wurde, wird berechnet, und das berechnete Flä­ chenverhältnis wird zur Beurteilung mit einem Bezugswert verglichen. Als Vergleichsergebnis wird dann, wenn das Flä­ chenverhältnis des Bereichs mit bestätigter Anomalität unter dem Bezugswert liegt, der untersuchte IC 27 als fehlerhaft beurteilt, und das Ergebnis wird an den Auswahlteil für feh­ lerhafte ICs ausgegeben.

In einem Schritt 108 wird ein IC 27, der die Untersuchung beendet hat, zu einer Nachbehandlung oder einem anschließenden Prozeß transportiert. Im Verlauf des Transports des IC 27 werden an seiner Unterseite anhaftende Flüssigkeitsteilchen durch die Flüssigkeitsteilchen-Entfernungsvorrichtung 22 entfernt, und dann wird er durch den Trockner 23 getrocknet, wodurch ein Beeinträchtigen der Eigenschaften oder der Lei­ stungsfähigkeit durch anhaftende oder verbleibende Flüssig­ keit oder Flüssigkeitsteilchen vermieden werden kann.

Wie oben angegeben, kann bei diesem Ausführungsbeispiel der Untersuchungswirkungsgrad erhöht werden, da der IC durch die Transportvorrichtung zur Untersuchungsposition transportiert wird, in der Untersuchungsposition dreidimensional positio­ niert wird und dann mit dem Ultraschallwandler untersucht wird.

Ferner erfolgt das Positionieren des IC 27 in Auf/Ab-Rich­ tung Z-Z und in IC-Transportrichtung Y-Y hinsichtlich des Arraywandlers 1 in der Untersuchungsposition durch die me­ chanische Einrichtung, und das Abtasten in der Richtung X-X rechtwinklig zur IC-Transportrichtung Y-Y kann durch elek­ trisches Umschalten der aktiven Elemente des Arraywandlers 1 erfolgen, so daß die Untersuchungszeitspanne auf 1/30 im Vergleich zu einer Technik verbessert werden kann, bei der sowohl das Abrastern in Richtung X-X als auch in Richtung Y-Y mechanisch erfolgt.

Ferner wird der IC 27 vor der Untersuchung durch die Fremd­ substanz-Entfernungsvorrichtung 21 abgebürstet, um Fremd­ substanzen, wie Blasen, zu entfernen, so daß der Einfluß derartiger Fremdsubstanzen auf die Bildinformation bemer­ kenswert verkleinert wird, was es ermöglicht, genaue Bild­ information zu erstellen.

Obwohl gemäß weiter Verbreitung eine Flüssigkeit 16 als Kopplungsmittel verwendet wird, können, da der Flüssigkeits­ pegel durch den Flüssigkeitssensor 19 und den Flüssigkeits­ pegeleinsteller 20 genau eingestellt wird, die die Flüssig­ keitspegel-Einstelleinrichtung bilden, Fehler dadurch, daß z. B. Flüssigkeit an einem Verbindungsbereich des Gießharzes 29 und an der Grenze zwischen dem Gießharz 29 und den Zulei­ tungen 30 anhaftet oder dort eindringt, vermieden werden. Ferner wird nach der Untersuchung während des Transportie­ rens des IC 27 an diesem anhaftende Flüssigkeit durch die Flüssigkeitsteilchen-Entfernungsvorrichtung 22 abgebürstet, woraufhin der IC durch die Trocknungsvorrichtung 23 getrock­ net wird, so daß ein Beeinträchtigen der Eigenschaften des IC verhindert werden kann.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Fig. 7 ein zweites Ausführungsbeispiel beschrieben.

Das Ultraschall-Untersuchungssystem des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 7 ist mit einer Flüssigkeitsschutzfilm-Anbring­ einrichtung versehen, um einen Flüssigkeitsschutzfilm 32 an der Unterseite des IC 27 in der Untersuchungsposition anzu­ bringen.

Die Flüssigkeitsschutzfilm-Anbringeinrichtung weist eine Trommel 33 zum Aufwickeln eines schleifenförmig gewundenen Flüssigkeitsschutzfilms 32, eine Flüssigkeitsschutzfilm-An­ bringvorrichtung 34 außerhalb des Bads 15 an der Einlaßseite für ICs 27, eine Flüssigkeitsschutzfilm-Abtrennvorrichtung 35 außerhalb des Bads 15 an der Auslaßseite für die ICs 27 sowie eine Trommel 36 zum Aufwickeln des abgetrennten Flüs­ sigkeitsschutzfilms 32 auf.

Mit der Flüssigkeitsschutzfilm-Anbringeinrichtung wird der Flüssigkeitsschutzfilm 32 von der Abwickeltrommel 33 abge­ wickelt, der Flüssigkeitsschutzfilm 32 wird an der Untersei­ te 31 des IC 27 durch die Flüssigkeitsschutzfilm-Anbringvor­ richtung 34 angebracht, bevor der IC 27 in die Flüssigkeit 16 eingetaucht wird, wodurch die Unterseite 31 des IC 27 vor Kontakt mit der Flüssigkeit geschützt wird. Dann wird, wenn der IC 27 aus der Untersuchungsposition im Bad 15 heraus­ läuft, der Flüssigkeitsschutzfilm 32 durch die Flüssigkeits­ schutzfilm-Abtrennvorrichtung 35 von der Unterseite 31 des IC 27 abgetrennt und auf die Aufwickeltrommel 36 aufgewic­ kelt. Der Flüssigkeitsschutzfilm weist z. B. eine geringfü­ gig größerer Breite als die Unterseite des IC 27 auf, und die Seitenabschnitte des Films rollen sich auf, um die unte­ ren Seitenabschnitte des IC 27 abzudecken, wenn der Film am IC anhaftet.

Wie oben angegeben, wird bei diesem Ausführungsbeispiel der Flüssigkeitsschutzfilm 32 an der Unterseite 31 des IC 27 an­ gebracht, bevor dieser in die Flüssigkeit 16 im Bad 15 ein­ taucht, wodurch er vor der Flüssigkeit 16 geschützt wird, bis er durch diese hindurchgelaufen ist, so daß verhindert werden kann, daß an ihm Flüssigkeit 16 anhaftet, selbst wenn eine solche als Kopplungsmittel mit weiter Verbreitung ver­ wendet wird. Ferner kann bei diesem Ausführungsbeispiel die Trocknungsvorrichtung 23 von Fig. 1 weggelassen werden.

Ferner kann statt der Flüssigkeitsschutzfilm-Anbringvorrich­ tung eine Vorrichtung vorhanden sein, die eine Flüssigkeits­ schutzbehandlung, wie ein Bestreichen oder Aufsprühen einer Farbe, bewirkt, die die Eigenschaft hat, daß sie verhindert, daß Flüssigkeit eindringt.

Bei diesem Ausführungsbeispiel sind der Aufbau und der Be­ trieb dieselben wie beim ersten Ausführungsbeispiel, mit Ausnahme des Aufbringens des Flüssigkeitsschutzfilms oder der Farbe.

Claims (13)

1. Ultraschall-Untersuchungssystem zum Untersuchen von Gegenständen mittels eines Ultraschallwandlers zum Aussenden von Ultraschallstrahlen zu den Gegenständen und zum Empfangen von reflektierten Ultraschallwellen, mit einer Transporteinrichtung zum Transportieren von Gegenständen in eine Untersuchungsposition, in der ein Kopplungsmittel zwischen dem Gegenstand und dem Ultraschallwandler angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß
die Transporteinrichtung Halteeinrichtungen (12) umfaßt, um die einzelnen Gegenstände (27) zu halten und in die Untersuchungsposition zu bewegen, und
ein Anschlagsglied (14), an dem die Gegenstände (27) in der Untersuchungsposition anliegen, sowie
Andrückeinrichtungen (13) vorgesehen sind, die den Gegenstand (27) gegen das Anschlagsglied (14) drücken.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschallwandler (1) einen Arraywandler mit mehreren aktiven Elementen zum Abtasten des Gegenstandes senkrecht zur Bewegungsrichtung sowie eine akustische Linse (2) umfaßt, wobei Abtasten in mindestens einer zur Transportrichtung rechtwinkligen Richtung in einer horizontalen Ebene, einer Richtung parallel zur Transportrichtung und einer Richtung geneigt zur Transportrichtung durch Umschalten aktiver Elemente des Arraywandlers erfolgt.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kopplungsmittel eine in einem Flüssigkeitsbad (15) enthaltene Flüssigkeit (16) ist.

4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lageeinstellvorrichtung (3) für den Ultraschallwandler (1) außerhalb des Flüssigkeitsbades (15) vorgesehen ist, um die Entfernung und Ausrichtung zwischen der Ultraschallsendefläche des Ultraschallwandlers (1) und der Untersuchungsfläche des zu prüfenden Gegenstandes (27) einzustellen.

5. System nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Ent­ fernungsvorrichtung (21) zum Entfernen von Fremdsubstanzen an den Gegenständen (27) an der Einlaßseite der Gegenstände in das Flüssigkeitsbad (15), in dessen Flüssigkeit (16) die Gegenstände einzutauchen sind, und eine Flüssigkeitsteilchen-Entfernungsvorrichtung (22) zum Entfernen von Flüssigkeitsteilchen von einem Gegenstand an der Auslaßseite.

6. System nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Flüssigkeitsschutzeinrichtung (32) zum Vornehmen einer Flüssigkeitsschutzbehandlung in einem Bereich des Gegenstandes, in dem verhindert werden muß, daß Flüssigkeit in ihn eindringt, welche Einrichtung an der Einlaßseite des Gegenstandes in das Flüssigkeitsbad (15) angeordnet ist.

7. System nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kopplungsmittel aus elastischem Mate­ rial besteht.

8. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Kopplungsmittel aus elastischem Material aus mehreren elastischen Materialteilchen besteht, die unterschiedliche Schallgeschwindigkeiten aufweisen und aufeinanderlaminiert sind.

9. System nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kopplungsmittel mit einer Temperatureinstelleinrichtung zum Aufrechterhalten der Temperatur desselben auf einem konstanten Wert versehen ist.

10. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Transporteinrichtung
einen ersten Abschnitt zum Abwärtstransportieren der Gegenstände in die Flüssigkeit im Bad, so daß die Unterseite jedes Gegenstandes in Kontakt mit der Flüssigkeit steht,
einen zweiten Abschnitt, um die Gegenstände horizontal zu transportieren, während sie in Berührung mit der Flüssigkeit stehen, und
einen dritten Abschnitt, um die Gegenstände aus der Flüssigkeit im Bad anzuheben, aufweist.

11. System nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine Flüssigkeitspegel-Einstelleinrichtung (19, 20) zum Einstellen des Flüssigkeitspegels auf einen vorgegebenen Wert.

12. System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschallwandler (1) mit einer Lageeinstelleinrichtung (4, 5, 6) versehen ist, um den Abstand und die Parallelität zwischen der Ultraschallsendefläche des Ultraschallwandlers und einer Untersuchungsfläche jedes Gegenstandes einzustellen.

13. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lageeinstellvorrichtung (3) eine Neigungseinstelleinrichtung (5, 6) zur Einstellung des Neigungswinkels des Ultraschallwandlers (1) umfaßt, wobei die Zeitdifferenz zwischen Ultraschallsignalen, die an verschiedenen Positionen des Gegenstandes reflektiert wurden, zur Neigungseinstellung ausgewertet werden.