JP2014504734A - 少なくとも１つの金属含有層が埋め込まれた電子部品を検査するための装置、方法、および電磁超音波探触子の使用 - Google Patents

Abstract

少なくとも１つの金属含有埋込み層(32)が埋め込まれた電子部品(30)、特に積層セラミックコンデンサ、を検査するための装置(10)であって、装置(10)は、電磁超音波探触子(12)を備え、電磁超音波探触子は、被検査部品(30)の内部に少なくとも１つの電磁パルス(IMP)を発生させ、発生した電磁パルス(IMP)に対する応答として前記部品(30)の内部で電磁信号(RES)を発生する振動が発生するように構成されたパルス発生ユニット(14)と、電磁信号(RES)を受信するように構成された受信ユニット(16)と、少なくとも１つの時点における電磁信号(RES)の振幅および振幅変化の少なくとも一方に関して電磁信号(RES)を評価するように構成された評価ユニット(18)とを有し、装置(10)は、評価ユニット(18)によって特定された電磁信号(RES)の振幅および振幅変化の少なくとも一方を少なくとも１つの閾値(TH)と比較し、この比較結果に応じて、被検査部品(30)を欠陥なしと判定したことを示す第１出力信号(SIG1)または被検査部品(30)を欠陥ありと判定したことを示す第２出力信号(SIG2)を発生させるように構成された判定ユニット(20)をさらに備えた、装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、少なくとも１つの金属含有埋込み層を備えた電子部品、特に積層セラミックコンデンサを試験するための装置に関する。

本発明はさらに、上記試験を行うための方法および電磁超音波探触子の使用に関する。

或る電子部品の欠陥が大型組立体の誤動作によって初めて認識されると、１つの製造プロセスにおいてかなりの追加費用が発生してしまうので、電子部品の検査はきわめて重要である。それゆえに、今日、電子部品の購入者の側では、電子部品を製造プロセスに供給するよりも前に、万一の欠陥に備えて各部品を予め検査したいとの要望がある。

最も普及している電子部品検査技術は超音波技術である。この試験のために部品は超音波探触子に結合され、次に超音波を加えられる。部品の機械的構造が超音波を反射し、部品からの超音波エコーが超音波探触子によって受信される。このエコーに基づいて、部品を欠陥なしまたは欠陥ありと判定することにより検査される。

超音波によって検査する原理は単純な感じを与えるが、しかし実際にこのような検査を行うとなると比較的手間がかかる。一方で超音波技術は、部品がきわめて良好に超音波探触子に結合されていることを必要とする。それに加えて、この結合は部品全体にわたって均一でなければならない。というのも、均一でないと測定結果が歪められるからである。最後に、部品は超音波探触子に対してごく厳密に位置決めされてもいなければならない。というのも、目標位置から僅かにずれるだけで既にまったく別のエコーが発生することがあるからである。

これは、現実的には毎分当りに超音波技術で試験できる部品が僅かな個数にすぎないことを意味する。本来、毎分当たり数百個の部品が生産され、または数千個の部品でさえ生産されることを考慮すると、実際に試験できるのは僅かなパーセントの部品にすぎないことが明らかである。

本発明の課題は、部品の一層効率的な検査を可能とするために、電子部品を検査するための改良された装置、その方法、および、電磁超音波探触子を使用する方法を提供することである。

この課題は、少なくとも１つの金属含有層が埋め込まれた電子部品、特に積層セラミックコンデンサ、を検査するための装置であって、前記装置が電磁超音波探触子を備え、前記電磁超音波探触子が、被検査部品の内部に少なくとも１つの電磁パルスを発生させ、発生した前記電磁パルスに対する応答として前記部品の内部で電磁信号を発生する振動が発生するように構成されたパルス発生ユニットと、前記電磁信号を受信するように構成された受信ユニットと、少なくとも１つの時点における電磁信号の振幅および振幅変化の少なくとも一方に関して電磁信号を評価するように構成された評価ユニットとを有し、前記装置は、評価ユニットによって特定された前記電磁信号の振幅および振幅変化の少なくとも一方を少なくとも１つの閾値ＴＨと比較し、この比較結果に応じて、前記被検査部品を欠陥なしと判定したことを示す第１出力信号または被検査部品を欠陥ありと判定したことを示す第２出力信号を発生させるように構成された判定ユニットをさらに備えることによって解決される。

ところで、本発明の特徴およびそこから推定される技術的基盤を説明する前にまず指摘しておくなら、確かに積層セラミックコンデンサを例に説明は行われるが、このことは、本発明が積層セラミックコンデンサにおいてのみ適用できるとの限定を意味するものではない。むしろ、以下の説明において述べるのは、少なくとも１つの金属含有層が埋め込まれた部品一般において本発明を利用できることである。ただし、以下では積層セラミックコンデンサの好ましい実施例について言及する。というのも、積層セラミックコンデンサに適用することにより、特に確実かつ説得力のある試験結果を達成できるからである。

積層モノリシックコンデンサは電機産業のあらゆる分野でさまざまに利用されている。このようなコンデンサ、特にセラミックコンデンサは実質的にセラミックブロックからなり、このセラミックブロック内に多数の金属含有層、特に金属層が配置されている。これらの層は、コンデンサの場合、電極とも称される。

セラミックコンデンサが長期間欠陥なしで、所望する仕様を守るように、層とセラミック本体との間に良好な結合または凝集が維持されていなければならない。そうでない場合、コンデンサの電気的性質は変化することがある。それに加えて、コンデンサが直接欠陥を生じる可能性または時間的に遅れて欠陥を生じる可能性がある。このような作用をもたらし得る最も知られた欠陥に数えられるのは、セラミック本体内部の空隙、および、セラミック本体からの一または複数の層の剥離である。

少なくとも１つの金属含有層が埋め込まれた電子部品、ここではセラミックコンデンサ、を検査するための本発明に係る装置は、セラミックコンデンサの内部で少なくとも１つの電磁パルスを発生することのできるパルス発生ユニットを有する。このような電磁パルスは、金属含有層が埋め込まれた支持部材、ここではセラミック、に対して僅かな作用を有するかまたはまったく作用しないものであるが、この電磁パルスによってコンデンサ内部の層に力が加えられることは確かである。

本発明の範囲内で、金属含有層がセラミックに埋め込まれているので、金属含有層に作用する力はセラミックにも、つまり金属含有層が埋め込まれた支持部材にも伝達されることが理解される。そのことから、部品の内部で振動が励起され、特に金属含有層と結合された部品のある領域の共鳴振動または部品全体の共鳴振動が励起されることが示される。

振動する支持部材内に金属含有層、特に金属層、が埋め込まれているので、金属含有層は部品のある領域または部品全体と同じ共鳴振動を受けている。ところで金属含有層が振動すると、電磁パルスに対する応答として電磁信号が発生されることになる。この電磁パルスは電磁超音波探触子の受信ユニットによって受信することができる。

本発明の範囲内では、さらに、欠陥なしの部品の電磁応答信号は欠陥ありの部品の応答信号とは明らかに異なっていることが理解される。このことはセラミックコンデンサの上記事例に関して特に顕著に表れる。金属含有層が支持部材、ここではセラミック、と十分に結合されていないと、電磁パルスによって発生した力は支持部材に十分伝達されない。さらに、支持部材の弱い振動も金属含有層には十分伝達されない。これにより、欠陥ありの部品における金属含有層の振動は、欠陥なしの部品における振動よりもはるかに弱く現れる。

したがって、これに基づいて評価ユニットにおいて電磁応答信号の振幅が評価される。この評価はさまざまな仕方で行うことができる。好ましくは、応答信号の振幅は、受信ユニットで感知された応答信号が直接評価される。ただし、応答信号の少なくとも２つの振動、好ましくは少なくとも５つの振動、特に好ましくは少なくとも１０の振動が受信されるまで待ってから、その後に応答信号の振幅を評価すると有利な場合もある。その際、少なくとも２つの振動、好ましくは少なくとも５つの振動、特に好ましくは少なくとも１０の振動の平均値を特定することが好ましい。最後に、振幅の所定の相対的低減幅または絶対的低減幅が生じた時間を特定することは、振幅の評価にとって有利なことがある。

既に述べたように、実際の実験は、本発明における着想によって積層セラミックコンデンサを特別良好に欠陥なしの部品と欠陥ありの部品とに仕分けることができることを示した。それゆえに、上記説明と以下の説明とにおいて問題の中心として説明されるのはコンデンサに関する例である。

しかし、推定される技術的背景に関する説明は、少なくとも１つの金属含有層が埋め込まれた電子部品の検査一般に本発明が適していることを明らかにする。換言すると、その金属含有層に電磁パルスによって力を加えることができ、加えられた力が金属含有層および当該金属含有層が埋め込まれた支持部材に伝播するような、あらゆる部品は、本発明における着想に基づいて検査することができる。

さまざまな部品において、例えば信号形式、欠陥なしの部品と欠陥ありの部品との間の振幅の絶対的な値または相対的な差は、それぞれ異なる。しかし、このような部品は、当該部品が欠陥なしであるのか欠陥ありであるのかに応じて、振幅に基づく応答信号で区別可能である。

本発明において特に単純で有利な一構成として、部品を欠陥なしと判定するのか欠陥ありと判定するのかの境界値として閾値が使用される。この閾値に達するかそれを上回ると、欠陥なしの部品であることを示す第１出力信号が発生する。閾値を下回ると、欠陥ありの部品であることを示す第２出力信号が発生する。

この態様の有利な一発展形において、前記第１閾値に追加して第２閾値を使用することが可能である。その場合、以下の理論が有効に適用される。第１閾値に達するかそれを上回ると、第１出力信号が発生する。第２閾値に達するかそれを下回ると、第２出力信号が発生する。第１閾値を下回り、かつ、第２閾値を上回ると、部品が欠陥ありなのか欠陥なしなのかを十分な信頼性をもって判定できなかったことを示す第３出力信号が発生する。

第１出力信号と第２出力信号とに関して指摘すると、これらの出力信号は相互に区別可能でなければならないだけである。一方、両方の出力信号が他の状態、特に非作動状態からも区別可能であることは必ずしも必要でない。例えば、ディジタルＨｉｇｈ信号が第１出力信号として欠陥なしの部品を示すものと定めた場合、Ｌｏｗ信号が存在する場合および単純にＨｉｇｈ信号が存在しない場合の何れも、第２出力信号であるとすることができる。同様に、第２出力信号をディジタルＨｉｇｈ信号と定め、Ｈｉｇｈ信号が存在しないことを第１出力信号と定めることもできる。

好ましくは、評価ユニットと判定ユニットとは、特にマイクロプロセッサ（μＣ）またはプログラマブル論理回路（Programmable Logic Device、ＰＬＤ）に一体化されている。それに加えて、好ましくはパルス発生ユニットと受信ユニットとは１つの組立体によって実現される。これにより、電磁パルスの発生および電磁信号の受信の何れも同じ組立体において実現される。しかし、パルス発生ユニットと受信ユニットとは、それぞれ個別に構成すると有利なこともある。

本発明の利用による有利な効果を明示すると、電子部品の検査を乾燥環境中で実行することができる。すなわち、探触子、特に超音波探触子と部品との間の結合を実現するために、部品を液体内に持ち込む必要はない。これにより検査がかなり容易となる。特に、探触子と部品との間の信号伝送を僅かな減衰で可能とするために結合媒体は必要ではない。なお、どこにでもある媒体である空気は結合媒体とはみなされない。

最後に、電磁超音波探触子の原理は既知であると前提とし、本明細書内で詳しくは説明しない。それゆえに、この技術の基礎が既知であることの証拠として例示的に米国特許ＵＳ４，７７７，８２４、ＵＳ５，８１１，６８２、ＵＳ６，２８２，９６４、ＵＳ７，５４６，７７０を参照すべきことを付記しておく。

このように、課題は完全に解決される。

本発明の好ましい一態様において、前記判定ユニットは、少なくとも１つの第１数値入力を受け取り、入力された前記第１の数値に基づいて前記閾値ＴＨを決定するように構成される。

この構成の有利な点は、装置が特定の被検査部品の型式に簡単に調整することができ、さまざまな部品型式の間で切り替えを迅速に行うことができることである。最も簡単な例では、閾値ＴＨを形成するための振幅に関する数値を受け取るのが好ましい。他の例では、数値入力が被検査部品型式を表し、部品型式を認識することにより、装置内の記憶素子に記憶された配列表に基づいて所定の閾値が決定されるのが好ましい。配列表の値、いわゆる基準値は、事前に実験を行うことにより、特定することができる。

本発明の他の好ましい一態様において、前記判定ユニットは、前記評価ユニットによって特定されたパイロット振幅ＡＭＰ_{ＰＩＬＯＴ}に基づいて第１動作モードにおいて前記閾値ＴＨを決定するように構成される。

この構成の利点として、個々の部品型式についての基準値を予め特定することなくさまざまな部品型式に対して検査することができる。この構成では、装置がまず第１動作モードに移される。第１動作モードへの移行は、好ましくは、スイッチを介してまたは相応する制御信号の受信を介して行われる。

その場合、欠陥がないことが明らかな部品または欠陥があることが明らかな部品が検査される。その際に特定された振幅をパイロット振幅ＡＭＰ_{ＰＩＬＯＴ}と称する。次に、このパイロット振幅に基づいて閾値が特定される。欠陥がないことが明らかな部品を用いた場合、閾値は好ましくはパイロット振幅よりも小さく選択される。欠陥があることが明らかな部品を用いた場合、閾値は好ましくはパイロット振幅よりも大きく選択される。

これに関して、欠陥がないことが明らかな部品または欠陥があることが明らかな部品を用いることについて、単一の部品に基づくか一群の部品に基づくかに拘わらず、複数のパイロット振幅を特定し、パイロット振幅の平均に基づいて閾値を特定することが有利である。

本発明の他の好ましい一態様において、前記判定ユニットは前記閾値ＴＨをＴＨ＝ＡＭＰ_{ＰＩＬＯＴ}＊Ｆとして計算するように構成され、前記Ｆの値は０．０１〜０．９、好ましくは０．０５〜０．７５、さらに好ましくは０．１〜０．６、特に好ましくは０．１５〜０．５の係数である。

この構成が有利な点は、こうして少数の部品、特に１つの部品に基づいて、現実的に十分適した閾値を簡単に決定できることである。係数の値は、欠陥がないことが明らかな部品がパイロット振幅を特定するのに使用されるとの仮定に基づいている。欠陥があることが明らかな部品を使用する場合、１．１〜１００、好ましくは１．３〜２０、さらに好ましくは１．６〜１０、特に好ましくは２〜７の係数が選択される。

本発明の他の好ましい一態様において、前記判定ユニットは、欠陥がないことが明らかな部品の検査時に前記評価ユニットによって特定された第１パイロット振幅と、欠陥があることが明らかな部品の検査時に前記評価ユニットによって特定された第２パイロット振幅とに基づいて第１動作モードにおいて前記閾値を決定するように構成される。

この構成において得られる利点は、閾値を、欠陥なしの部品の第１パイロット振幅と欠陥ありの部品の第２パイロット振幅とに基づいて特に良好に特定可能であることである。簡単な一態様では、第１パイロット振幅と第２パイロット振幅との平均値が閾値として特定される。さらに好ましくは、対数目盛を考慮して、閾値を特定すると効果的である。

本発明の他の好ましい一態様において、前記評価ユニットは、前記部品の共鳴周波数の少なくとも近傍で振幅を評価するように構成される。

この構成が有利な点は、振幅の評価が広くない帯域で行われるため、振幅の特定に万一の副次的作用または干渉がほとんど影響しないまたはまったく影響しないことである。共鳴周波数の特定は、特に間隔を空けて電磁応答信号の周波数スペクトルを評価することによって、各部品について個別に実施することができる。

しかし、１つの部品型式について共鳴周波数を実験によって予め特定し、以後、この部品型式の全部品について同じ共鳴周波数を用いると有利である。これにより、検査時に特に高い処理量を達成することができる。

本発明の他の好ましい一態様において、前記評価ユニットは、変数ｎ、ｃ、ｈの群からなる値の少なくとも１つを決定するための第２の数値入力を受け取り、前記共鳴周波数をｆ_ｎ＝ｎｃ／２ｈまたはｆ_ｎ＝ｎｃ／４ｈとして計算するように構成される。ここで、ｎは自然数、ｃは前記部品の内部における音速、ｈは前記部品内において生じる振動が拡散する前記部品の長さを表す。

この構成の有利な点は、１つの部品の共鳴周波数を簡単に推定する、および／または、共鳴周波数を特定するための良好な初期値を決定することができることである。なお、以下の考察は、実質的にモノリシックな部品、特に積層セラミックコンデンサに基づいてなされるが、共鳴を発生させるための考察自体は基本的なものである。

部品内において生じる振動が拡散する部品の長さｈに沿って検査する場合、縦波に関する共鳴はｈ＝ｎλ／２のときに発生する。さらに、λ＝ｃ／ｆ_ｎが成り立つ。したがって、これらの式からｆ_ｎ＝ｎｃ／２ｈが得られる。好ましくは第１共鳴周波数としてｆ_１＝ｃ／２ｈが用いられる。セラミック本体内部の音速を５０００ｍ／ｓ、有効長ｈを２ｍｍとすると、ｆ_１≒１．２５ＭＨｚが得られる。

一方、縦波の約半分の周波数である横波によっても共鳴を生じさせることができる。その場合、上記より式ｆ_ｎ＝ｎｃ／２ｈ／２＝ｎｃ／４ｈが得られる。上記例の場合、ｆ_１≒０．６２ＭＨｚが得られる。

基本的に第１共鳴周波数を使用すべきであるとすると、ｎの入力は必要でなく、ｎ＝１が成り立つ。種類が異なるが音速が同じであると想定できる部品型式を検査する場合、検査時においてｃの入力は必要ない。その場合、むしろ音速は一定値として設定することができる。さまざまな部品型式にわたって有効長ｈが一定である場合、ｈの入力は必要ない。

本発明の他の好ましい一態様において、前記評価ユニットは、第３動作モードにおいて周波数初期値前後における周波数間隔内の振幅を評価し、最大の振幅を有する周波数を前記部品の共鳴周波数として決定するように構成される。

このような構成によれば、共鳴周波数を簡単に少なくとも概ね決定できるので有利である。基本的に、周波数間隔の内部に共鳴周波数があるような周波数間隔の大きさを確保できる限り、周波数初期値は略任意に選択することができる。好ましいことに、周波数初期値が上記式ｆ_ｎ＝ｎｃ／２ｈまたはｆ_ｎ＝ｎｃ／４ｈに従って決定される場合、この式が実際には共鳴周波数の有用な近似を表すので、周波数間隔は比較的狭く選択することができる。

本発明の他の好ましい一態様において、前記電磁超音波探触子は、前記電磁パルスを放射および／または音波を受信するための感知可能表面を有し、前記装置は、供給手段をさらに備え、前記供給手段は、前記被検査部品を自動的に前記感知可能表面の少なくとも近傍へと案内し、特に前記感知可能表面と接触させる。

この構成がもたらす利点は、検査を自動的に実施することができることである。この場合、まず供給手段によって被検査部品が感知可能表面の近傍へと運ばれる。部品は次に前述したように検査される。検査終了後、供給手段は検査済みの部品を取り除き、次の被検査部品を感知可能表面の近傍へと運ぶ。次の部品が検査されることにより検査工程が継続的に行われる。

これに関連して、電磁超音波探触子は個々に制御することができる複数の感知可能表面を備えてもよい。または感知可能表面が個々に制御することができる複数の領域を有してもよい。このような装置によれば、複数の部品を同時に検査することができる。なお、「感知可能表面の近傍」との用語について、理解されるのは、有利には２ｃｍ未満、好ましくは５ｍｍ未満、さらに好ましくは２ｍｍ未満、特に好ましくは１ｍｍ未満の距離を意味する。

本発明の他の好ましい一態様において、前記供給手段は、支持部材上に配置された複数の前記被検査部品を前記感知可能表面の少なくとも近傍へと順次案内し、特に前記感知可能表面と接触させるように構成される。

この構成によれば、被検査部品を自動的に感知可能表面の近傍へと案内することを、特に確実かつ迅速に行うことができる。

本発明の他の好ましい一態様において、前記電磁パルスは持続時間が１０μｓ未満、好ましくは２μｓ未満、さらに好ましくは１μｓ未満、特に好ましくは５００ｎｓ未満である。

この構成によれば、幅広い周波数スペクトルを部品内で励起できる。これにより、部品内において共鳴周波数が励起されることを特に良好に確保することができる。

本発明の他の好ましい一態様において、前記部品は積層コンデンサ、特に積層セラミックコンデンサである。

本装置は、積層コンデンサの検査時に特に有利に利用することができる。つまり、本発明の範囲内において、コンデンサ、特に積層セラミックコンデンサ、が欠陥なしであるのか欠陥ありであるのかに応じて、電磁応答信号中に明確な違いが生じることが実際の実験に基づいて確認された。

本課題は、上記装置と少なくとも１つの被検査電子部品とを有し、前記部品が特に積層コンデンサ、さらに好ましくは積層セラミックコンデンサである、電子部品の検査システムによっても解決される。

本課題はさらに、少なくとも１つの金属含有層が埋め込まれた電子部品、特に積層セラミックコンデンサ、を検査するための方法によっても解決される。この方法は、
‐少なくとも１つの電磁パルスを被検査部品へと送出し、その結果、前記電磁パルスに対する応答として前記部品の内部で電磁信号を発生する振動を発生させるステップ、
‐前記電磁信号を受信するステップ、
‐少なくとも１つの時点における前記電磁信号の少なくとも振幅に関して前記電磁信号を評価するステップ、
‐前記電磁信号により特定された前記振幅を少なくとも１つの閾値と比較するステップ、および
‐被検査部品を欠陥なしと判定することを示す第１出力信号を発生させる、または、前記被検査部品を欠陥ありと判定することを示す第２出力信号を発生させる、ステップ、
を含む。

本発明の他の好ましい一態様において、本方法は、
‐欠陥がないことが明らかな部品または欠陥があることが明らかな部品の検査時にパイロット振幅を特定するステップ、および
‐特定された前記パイロット振幅に基づいて前記閾値を決定するステップ、
をさらに含む。

最後に、課題は、少なくとも１つの金属含有層が埋め込まれた電子部品、特に積層セラミックコンデンサ、を検査する際に電磁超音波探触子を使用することによっても解決される。

自明のことであるが、上記特徴および以下で説明する特徴はその都度記載した組み合わせにおいてだけでなく、別の組み合わせを行ったり、単独で用いたりしても、本発明の技術範囲から逸脱しない範囲で応用することができる。

また、評価ユニットおよび判定ユニットの各構成は、個別の指令または小さなプログラムとして１つのプロセッサまたはプログラマブル論理回路で実行することができる適切な方法ステップをも開示している。

さらに、本装置のすべての構成について、少なくとも１つの金属含有層が埋め込まれた電子部品を検査するための装置に対応する装置の使用方法も開示される。このことは特に積層セラミックコンデンサを検査するための装置の使用に関係する。

要約すると、本発明と本発明の好ましい実施形態とに関して以下の態様がそれぞれ単独または特に一つまたは複数の態様と組合せて、新規であるとみなされる。
‐部品、特にコンデンサ、を検査するために、部品の共鳴周波数が利用される。これに関係するのは特に力学的な自由振動である。
‐部品の金属含有成分および／または金属成分、特にコンデンサの金属層は、部品を振動させるのに利用される。
‐部品の金属成分の力学的振動を励起するため、部品は、好ましくは磁石または電磁石を用いて、磁場または電磁波の影響を受ける。
‐部品本体への部品の金属成分の結合は、部品の金属成分の力学的な振動を部品本体に伝達するのに利用される。
‐この結合のために、部品本体の振動はやはり部品の金属成分に影響を及ぼす。
‐前記磁場内部での部品の金属成分の運動が応答電磁信号を発生させる。
‐部品の自由振動を励起し、応答を受信するのに電磁超音波探触子が使用される。その際、振動を励起するための第１探触子と、応答を受信するための第２探触子とを使用することもできる。さらに、磁場は追加的に設けられる磁石で発生させることもできる。

本発明の実施形態は、図面に詳しく示してあり、以下の明細書で詳しく説明される。

少なくとも１つの金属含有埋込み層を備えた電子部品を検査するための装置を示す。 支持部材内に埋め込まれた複数の金属層を備えたコンデンサを示す。 欠陥なしのコンデンサの電磁応答信号を示す。 欠陥ありのコンデンサの電磁応答信号を示す。 少なくとも１つの金属含有埋込み層を備えた電子部品、ここでは支持部材内に埋め込まれた複数の金属層をそれぞれに備えたコンデンサを検査するための方法を示す。

図１は、少なくとも１つの金属含有埋込み層３２（図２参照）を備えた電子部品３０、特に積層セラミックコンデンサを検査するための装置１０を示す。

この装置１０は、電磁超音波探触子１２を有する。この電磁超音波探触子１２が有するパルス発生ユニット１４は、被検査部品３０の内部で少なくとも１つの電磁パルスＩＭＰを発生するように構成されている。これにより、部品３０の内部で層３２の振動が発生し、この振動は電磁パルスＩＭＰに対する応答として電磁信号ＲＥＳを発生する。装置１０と部品３０とはシステム１１を形成する。

さらに、装置１０は、電磁信号ＲＥＳを受信するように構成された受信ユニット１６を有する。他の図示しない実施形態ではパルス発生ユニット１４と受信ユニット１６とが相互に分離して構成されてもよい。本実施形態ではパルス発生ユニット１４と受信ユニット１６とが１つの組立体として実現された構成を例示する。このような構成は電磁超音波探触子において知られている。

さらに、装置１０は、評価ユニット１８を有する。この評価ユニットは少なくとも１つの時点における信号ＲＥＳの振幅および振幅変化の少なくとも一方に関して電磁信号ＲＥＳを評価するように構成されている。

最後に、装置１０は、判定ユニット２０を有する。この判定ユニット２０は評価ユニット１８によって特定された信号ＲＥＳの振幅および振幅変化の少なくとも一方を少なくとも１つの閾値ＴＨと比較し、この比較結果に応じて、被検査部品３０を欠陥なしと判定したことを示す第１出力信号ＳＩＧ１または被検査部品３０を欠陥ありと判定したことを示す第２出力信号ＳＩＧ２を発生するように構成されている。

既に説明したように、出力信号ＳＩＧ１，ＳＩＧ２の一方は単純に或る信号の不存在として実現することもできる。欠陥なしの部品３０のとき信号ＳＩＧ１が送信されるものと設定された場合、信号ＳＩＧ１の不存在は第２出力信号ＳＩＧ２と認識することができ、これにより欠陥ありの部品と結論付けることができる。出力信号ＳＩＧ１，ＳＩＧ２は相互に区別可能でなければならないが、一義的に確定しておく必要はない。

電磁超音波探触子１２は、電磁パルスＩＭＰを放射しかつ電磁信号ＲＥＳを受信するための感知可能表面２２を有する。さらに、装置１０は、供給手段２４を有する。この供給手段２４は被検査部品３０を感知可能表面２２の少なくとも近傍へと自動的に案内し、特に感知可能表面２２と接触させる。供給手段２４は、具体的には、支持部材２６上に配置された複数の被検査部品２２を感知可能表面２４の少なくとも近傍へ順次案内し、特に感知可能表面２４と接触させるように構成されている。

図２は、本実施形態における積層セラミックコンデンサとして実施された部品３０を示す。セラミックコンデンサの金属層３２は、支持部材３４に埋め込まれている。本実施形態において、金属層３２は、セラミック本体に埋め込まれている。本実施形態において、複数の金属層３２は第１結合面（ボンディングエリア）３６と第２接続面３８とに交互に結合されている。さらに部品３０の内部に欠陥４０が示されている。ここでは、金属層３２の少なくとも１つが支持部材３４に対して結合されていないことが示されている。最後に、金属層３２の表面に対して略垂直に部品３０の振動が想定される際の有意長さｈが図示されている。

既に述べたように、金属層３２が電磁パルスＩＭＰによって力を付加され、この力が支持部材３４にも作用する。この場合、パルスＩＭＰの放射後に支持部材３４は金属層３２も含めて振動を減衰させながら静止状態に戻る。電磁超音波探触子によって発生した磁場の内部で金属層３２が動くことで電磁信号ＲＥＳが発生し、この電磁信号ＲＥＳが受信ユニット１６によって受信される。

図３は、欠陥なしの部品３０における電磁応答信号ＲＥＳを例示的に示す。図３は、部品３０として積層セラミックコンデンサの場合を示す。横座標に沿って時間が示され、縦座標に沿って電磁信号ＲＥＳの各信号強度が示されている。ここでは、電磁信号ＲＥＳの振幅の極大値に関して評価する場合について示す。欠陥なしの部品３０における電磁信号ＲＥＳの振幅の極大値はＡＭＰ_ＦＫＴで表される。

この図にはさらに、積層セラミックコンデンサの部品型式に基づいて選択された閾値ＴＨが書き込まれている。この図では、振幅の極大値ＡＭＰ_ＦＫＴが閾値ＴＨを大きく上回っていることを明確に認めることができる。それゆえにこの部品３０は欠陥なしと判定される。

図４は、部品３０における電磁応答信号ＲＥＳを例示的に示す。図４は、部品３０として図２に示した積層セラミックコンデンサの場合を示す。本図においても、横座標に沿って時間が示され、縦座標に沿って電磁信号ＲＥＳの各信号強度が示されている。図３と同様に、電磁信号ＲＥＳの振幅の極大値に関して評価する場合について示す。欠陥ありの部品３０における電磁信号ＲＥＳの振幅の極大値はＡＭＰ_ＤＥＦで表される。

図３とは異なり、この図では、振幅の極大値ＡＭＰ_ＤＥＦが閾値ＴＨを大きく下回ることを認めることができる。それゆえにこの部品３０は欠陥ありと判定される。

図５は、少なくとも１つの金属含有埋込み層を備えた電子部品を検査するための方法の一実施例を示す。この方法はステップＳ１から開始する。

ステップＳ２では、欠陥がないことが明らかである部品３０を使用し、この部品の検査時にパイロット振幅ＡＭＰ_{ＰＩＬＯＴ}が特定される。次のステップＳ３において、このパイロット振幅ＡＭＰ_{ＰＩＬＯＴ}から閾値ＴＨが決定される。例えばＴＨ＝０．５＊ＡＭＰ_{ＰＩＬＯＴ}として導出される。その後、ステップＳ４において１番目の被検査電子部品３０が装置１０の前方の検査位置へ運ばれる。

ステップＳ５において少なくとも１つの電磁パルスＩＭＰがパルス発生ユニット１４から被検査部品３０へと送出される。これにより、部品３０の内部に振動が発生し、この振動は電磁パルスＩＭＰに対する応答として電磁信号ＲＥＳを発生させる。ステップＳ６において、受信ユニット１６は、この電磁信号ＲＥＳを受信する。

ステップＳ７において、電磁信号ＲＥＳは少なくとも１つの時点における電磁信号ＲＥＳの振幅および振幅変化の少なくとも一方に関して評価される。その際、この評価は好ましくは部品３０の共鳴周波数の少なくとも近傍で行われる。特に、上記セラミックコンデンサの場合における共鳴周波数は、金属層３２が支持部材とともに金属層３２の表面に対して略垂直に振動する共鳴周波数である。

ステップＳ８において、電磁信号ＲＥＳから特定された振幅ＡＭＰが少なくとも１つの閾値ＴＨと比較される。この閾値ＴＨを上回ると、フローは肯定枝Ｊを介してステップＳ９へと分岐する。ステップＳ９において、被検査部品３０を欠陥なしと判定したことを示す第１出力信号を発生させる。閾値ＴＨを上回らない場合、フローは否定枝Ｎを介してステップＳ１０へと分岐する。ステップＳ１０において、被検査部品３０を欠陥ありと判定したことを示す第２出力信号を発生させる。

ステップＳ１１では、最後の部品が検査されたか否かが点検される。最後に該当しない場合、フローは否定枝Ｎを介してステップＳ１２へと分岐する。ステップＳ１２において、次の被検査電子部品３０が装置１０の前の件さ位置へ運ばれる。最後に該当する場合、方法は肯定枝Ｊを介してステップＳ１３に進み、終了する。

以上、少なくとも１つの金属含有層が埋め込まれた電子部品、特に積層セラミックコンデンサを検査するための装置、方法および使用方法において、毎秒当たり数個までの部品を検査することができるという著しく高い試験速度が可能となることが全体として開示された。

Claims (15)

1. 少なくとも１つの金属含有層（３２）が埋め込まれた電子部品（３０）、特に積層セラミックコンデンサ、を検査するための装置（１０）であって、
   前記装置（１０）は、電磁超音波探触子（１２）を備え、
   前記電磁超音波探触子は、
   被検査部品（３０）の内部に少なくとも１つの電磁パルス（ＩＭＰ）を発生させ、発生した前記電磁パルス（ＩＭＰ）に対する応答として前記部品（３０）の内部で電磁信号（ＲＥＳ）を発生する振動が発生するように構成されたパルス発生ユニット（１４）と、
   前記電磁信号（ＲＥＳ）を受信するように構成された受信ユニット（１６）と、
   少なくとも１つの時点における前記電磁信号（ＲＥＳ）の振幅および振幅変化の少なくとも一方に関して前記電磁信号（ＲＥＳ）を評価するように構成された評価ユニット（１８）とを有し、
   前記装置（１０）は、前記評価ユニット（１８）によって特定された前記電磁信号（ＲＥＳ）の振幅および振幅変化の少なくとも一方を少なくとも１つの閾値（ＴＨ）と比較し、この比較結果に応じて、前記被検査部品（３０）を欠陥なしと判定したことを示す第１出力信号（ＳＩＧ１）または前記被検査部品（３０）を欠陥ありと判定したことを示す第２出力信号（ＳＩＧ２）を発生させるように構成された判定ユニット（２０）をさらに備えた、装置。
2. 前記判定ユニット（２０）は、少なくとも１つの第１の数値入力を受け取り、入力された前記第１の数値に基づいて前記閾値（ＴＨ）を決定するように構成されている、請求項１に記載の装置。
3. 前記判定ユニット（２０）は、前記評価ユニット（１８）によって特定されたパイロット振幅（ＡＭＰ_{ＰＩＬＯＴ}）に基づいて第１動作モードにおいて前記閾値（ＴＨ）を決定するように構成されている、請求項１に記載の装置。
4. 前記判定ユニット（２０）は、前記閾値（ＴＨ）をＴＨ＝ＡＭＰ_{ＰＩＬＯＴ}＊Ｆとして計算するように構成されており、
   前記Ｆの値は０．０１〜０．９、好ましくは０．０５〜０．７５、さらに好ましくは０．１〜０．６、特に好ましくは０．１５〜０．５の範囲の係数である、請求項３に記載の装置。
5. 前記判定ユニット（２０）は、欠陥がないことが明らかな部品（３０）の検査時に前記評価ユニット（１８）によって特定された第１パイロット振幅と、欠陥があることが明らかな部品（３０）の検査時に前記評価ユニット（１８）によって特定された第２パイロット振幅とに基づいて第１動作モードにおいて前記閾値（ＴＨ）を決定するように構成されている、請求項１に記載の装置。
6. 前記評価ユニット（１８）は、前記部品（３０）の共鳴周波数の少なくとも近傍で振幅を評価するように構成されている、請求項１から５のいずれか１項に記載の装置。
7. 前記評価ユニット（１８）は、変数ｎ、ｃ、ｈの群からなる値の少なくとも１つを決定するための第２の数値入力を受け取り、前記共鳴周波数を下記の何れかの式として計算するように構成されている、請求項１から６のいずれか１項に記載の装置。
   ｆ_ｎ＝ｎｃ／２ｈ または
   ｆ_ｎ＝ｎｃ／４ｈ
   ここで、ｎは自然数、ｃは前記部品（３０）の内部における音速、ｈは前記部品（３０）内において生じる振動が拡散する前記部品（３０）の長さを表す。
8. 前記評価ユニット（１８）は、第３動作モードにおいて周波数初期値前後における周波数間隔内の振幅を評価し、最大の振幅を有する周波数を前記部品（３０）の共鳴周波数として決定するように構成されている、請求項１から７のいずれか１項に記載の装置。
9. 前記電磁超音波探触子（１２）は、前記電磁パルス（ＩＭＰ）を放射および／または前記電磁信号（ＲＥＳ）を受信するための感知可能表面（２２）を有し、
   前記装置（１０）は、供給手段（２４）をさらに備え、
   前記供給手段は、前記被検査部品（３０）を自動的に前記感知可能表面（２２）の少なくとも近傍へと案内し、特に前記感知可能表面（２２）と接触させる、請求項１から８のいずれか１項に記載の装置。
10. 前記供給手段（２４）は、支持部材（２６）上に配置された複数の前記被検査部品（３０）を前記感知可能表面（２２）の少なくとも近傍へと順次案内し、特に前記感知可能表面（２２）と接触させるように構成されている、請求項９に記載の装置。
11. 前記電磁パルス（ＩＭＰ）は持続時間が１０μｓ未満、好ましくは２μｓ未満、さらに好ましくは１μｓ未満、特に好ましくは５００ｎｓ未満である、請求項１から１０のいずれか１項に記載の装置。
12. 請求項１から１１のいずれか１項に記載の装置と、少なくとも１つの被検査電子部品（３０）とを有し、前記部品（３０）が特に積層コンデンサである、システム（１１）。
13. 少なくとも１つの金属含有層（３２）が埋め込まれた電子部品（３０）、特に積層セラミックコンデンサ、を検査するための方法であって、
    ‐少なくとも１つの電磁パルス（ＩＭＰ）を被検査電子部品（３０）へと送出し、その結果、前記電磁パルス（ＩＭＰ）に対する応答として前記部品（３０）の内部で電磁信号（ＲＥＳ）を発生する振動を発生させるステップ（Ｓ５）、
    ‐前記電磁信号（ＲＥＳ）を受信するステップ（Ｓ６）、
    ‐少なくとも１つの時点における前記電磁信号（ＲＥＳ）の振幅および振幅変化の少なくとも一方に関して前記電磁信号（ＲＥＳ）を評価するステップ（Ｓ７）、
    ‐前記電磁信号（ＲＥＳ）により特定された前記振幅を少なくとも１つの閾値（ＴＨ）と比較するステップ（Ｓ８）、および
    ‐前記被検査部品（３０）を欠陥なしと判定することを示す第１出力信号（ＳＩＧ１）を発生させる（Ｓ９）、または、前記被検査部品（３０）を欠陥ありと判定することを示す第２出力信号（ＳＩＧ２）を発生させる（Ｓ１０）、ステップ、を含む、方法。
14. ‐欠陥がないことが明らかな部品または欠陥があることが明らかな部品（３０）の検査時にパイロット振幅（ＡＭＰ_{ＰＩＬＯＴ}）を特定するステップ（Ｓ２）、および
    ‐特定された前記パイロット振幅（ＡＭＰ_{ＰＩＬＯＴ}）に基づいて前記閾値（ＴＨ）を決定するステップ（Ｓ３）、をさらに含む、請求項１３に記載の方法。
15. 少なくとも１つの金属含有層（３２）が埋め込まれた電子部品（３０）、特に積層セラミックコンデンサ、を検査する際に電磁超音波探触子（１２）を使用する、方法。

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