JP5500120B2

JP5500120B2 - 電子デバイスの検査方法

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Publication number: JP5500120B2
Application number: JP2011096798A
Authority: JP
Inventors: 泰宏壁谷; 寛和古田; 晴久八木
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2011-04-25
Filing date: 2011-04-25
Publication date: 2014-05-21
Anticipated expiration: 2031-04-25
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Description

本発明は、被検物の放射率を測定する放射率測定方法及び装置、並びに、測定した放射率に基づき被検物を検査する検査方法及び装置に関するものである。

従来の技術として、被検物をレーザで加熱し、加熱した被検物から放射される赤外光に基づいて放射率を測定するものがある（特許文献１参照）。図８を用いて、従来の技術について説明する。

図８は、従来の技術に係る放射率測定装置１００の模式図である。

レーザ光源１０１から照射されたレーザ光が、コリメータレンズ１０２、ポリゴンミラー１０３、集光レンズ１０４を介して被検物１０５に照射される。レーザ光が照射されることにより加熱された被検物１０５は、温度上昇に応じて赤外光１０６を放射する。放射された赤外光１０６は、赤外光受光レンズ１０７を介して受光装置１０８に入射する。制御部１０９は、受光装置１０８に入射した赤外光１０６に基づいて、被検物１０５の放射率を算出する。

こうして、従来の技術に係る放射率測定装置１００は、被検物１０５を加熱することで、被検物１０５の放射率を測定していた。

特開２００４−２９４１８３号公報

しかしながら、従来の技術では、放射率を精度良く測定するためには、被検物を高温になるまで加熱する必要があった。例えば、被検物の周囲の環境の温度（室温）が３００Ｋの常温の場合、被検物の温度を８００Ｋ程度にまで上昇させることが必要であった。このように被検物を高温に加熱すると、被検物に熱的ダメージを与える場合がある。

そこで、本発明は、被検物を高温に加熱することなく放射率の測定を可能とする放射率測定方法及び装置、並びに、これらを用いた検査方法及び装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の電子デバイスの検査方法は、第１放射エネルギの赤外光を被検物に照射する赤外光照射工程と、前記赤外光を照射された前記被検物からの反射赤外光から第２放射エネルギを測定する測定工程と、前記第１放射エネルギと前記第２放射エネルギとに基づいて前記被検物の放射率を算出する算出工程と、前記被検物の温度を取得する温度取得工程と、算出した前記被検物の放射率に基づいて前記被検物が良品であるか否かを検査する検査工程と、を含み、前記算出工程は、前記第１放射エネルギと前記第２放射エネルギと前記温度とに基づいて前記被検物の放射率を算出し、前記温度取得工程は、前記被検物の周囲の環境の環境温度を測定すると共に測定した前記環境温度を前記被検物の前記温度として取得し、前記第１放射エネルギをＱ１、前記被検物の温度をＴａ［Ｋ］、シュテファン＝ボルツマン定数をσとした場合に以下の（式１）の条件を満たし、前記被検物における前記赤外光の被照射領域と前記被検物における前記第２放射エネルギの被測定領域とが等しく、前記検査工程は、算出した前記被検物の放射率をεとしたときに以下の（式２）の条件を満たす場合に前記被検物を良品と判定することを特徴とする。σ（Ｔａ＋５００）^４≦Ｑ１≦σ（Ｔａ＋５０００）^４（式１）０．５≦ε≦１（式２）。

また、本発明の検査方法及び装置によれば、被検物を高温に加熱することなく、測定した被検物の放射率に基づいて、被検物の検査が可能である。

実施の形態１における放射率測定装置の模式図実施の形態１において赤外光源から赤外光を照射しない場合における測定部で測定するエネルギの模式図実施の形態１における測定部で測定するエネルギの模式図実施の形態１における放射率測定装置の動作を示すフローチャート実施の形態２における放射率測定装置の模式図実施の形態３における検査装置の模式図実施の形態３における検査装置の動作を示すフローチャート従来の放射率測定装置の模式図

以下、本発明の実施の形態に係る放射率測定方法、放射率測定装置、検査方法、及び、検査装置について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１における放射率測定装置１の模式図である。

放射率測定装置１は、被検物２を搬送する搬送路３と、被検物２の温度を取得する温度計４と、ビームスプリッタ５を介して第１放射エネルギの第１赤外光を被検物２に照射する赤外光源６と、第１赤外光を照射された被検物２からの反射赤外光を集光する赤外レンズ７と、集光された反射赤外光から第２放射エネルギを測定する測定部８と、測定した第２放射エネルギから被検物２の放射率を算出する算出部９とを備えている。この構成により、放射率測定装置１は、被検物２の温度を高温に加熱することなく、被検物２の放射率を測定する。以下に、放射率測定装置１の各構成について説明する。

被検物２は、ここでは幅（図１のＹ軸方向）１２．８ｍｍ、厚み（Ｚ軸方向）５００μｍ、長さ（Ｘ軸方向）１００ｍの帯状の物体である。

搬送路３は、被検物２を図１に示した矢印Ａの方向（Ｘ軸方向）に一定速度で搬送するものである。

温度計４は、被検物２の温度を取得する温度取得部である。また温度計４は、被検物２の周囲の環境の温度（環境温度）を取得する環境温度取得部としての機能も有する。温度計４としては、接触型又は非接触型の何れの温度計を用いてもよい。

ビームスプリッタ５は、赤外光源６から照射された第１赤外光を、被検物２の真上から照射させるものである。また、ビームスプリッタ５は、被検物２で反射した第１赤外光と、被検物２から放射された第２赤外光とを透過させ、測定部８に入射させる機能も有する。ビームスプリッタ５の材料としては、ゲルマニウム、カルコゲナイド、ジンクセレン等を用いる。ここでは、ビームスプリッタ５の反射率を、５０％とする。

赤外光源６は、ビームスプリッタ５を介して、第１赤外光を被検物２に照射する光源である。このとき、被検物２に照射される第１赤外光のエネルギを第１放射エネルギとする。赤外光源６から照射される第１赤外光の波長は、測定部８が感度を有する（検出可能な）波長に対応させる。測定部８が感度を有さない（検出不可能な）波長の赤外光は、そのエネルギが被検物２の加熱にのみ寄与することとなり、このような加熱にのみ寄与する赤外光の照射を防止するために、赤外光源６からの波長を、測定部８が感度を有する波長に設定する。

実施の形態１では、波長２〜１２μｍに感度を有する測定部８を用いるため、赤外光源６は、波長２〜１２μｍの赤外光のみを照射する光源とする。この場合、素子温度８００Ｋ、出力２３ｍＷ、中心波長２．８μｍの黒体光源を赤外光源６に用いる。ここでの黒体光源とは、波長２〜１２μｍの範囲での放射率０．９５以上の発光素子を有し、発光素子を加熱することで黒体放射スペクトルを発生させるものである。赤外光源６に黒体光源を用いる理由については後述する。

なお、赤外光源６にハロゲンランプ、タングステンランプ等を用いてもよい。ただし、ハロゲンランプ等は、波長２〜１２μｍの光を出力するものの、それ以外の波長の光をも被検物２に照射することとなる。このような、測定部８の感度以外の波長の光を、赤外光源６が照射する場合は、被検物２の温度上昇を防止するために、測定部８が感度を有する波長の光のみを透過させるロングパスフィルタ等フィルタ素子を、赤外光源６と被検物２との間に配置することが望ましい。

以下の説明において、赤外光源６による第１赤外光の照射領域を、被検物２における第１赤外光の被照射領域１０として記載する。

測定部８は、被検物２で反射した第１赤外光と、被検物２から放射された第２赤外光と（被検物２で反射した第１赤外光と、被検物２から放射された第２赤外光とを合わせて反射赤外光とする）を検出し、検出した第１赤外光と第２赤外光とが有する第２放射エネルギに応じたアナログデータを出力する測定素子と、出力されたアナログデータをデジタルデータに変換する高速ＡＤ変換回路と、を備えるものである。

測定部８の測定素子としては、赤外光を光エネルギとして測定し、光電効果によりエネルギに応じた電気信号を出力する光電型素子や、赤外光を熱エネルギとして測定し、素子の温度上昇を電気信号に変換する熱型検出素子を用いることが可能である。光電型素子としては、シリコン、ゲルマニウム、インジウムアンチモン（ＩｎＳｂ）、水銀カドミウムテルル等が用いられ、熱型検出素子としてはサーモパイル、焦電素子などが用いられる。

実施の形態１では、測定部８の測定素子に、２〜１２μｍの波長の赤外光を検出可能な（２〜１２μｍに感度を有する）ＩｎＳｂ素子からなる二次元アレイ型の光電型素子を用いる。この測定素子には、画素数がＹ軸方向に６４０画素、Ｘ軸方向に４８０画素、画素ピッチが２０μｍのものを用いる。

以下の説明において、測定部８による第２放射エネルギの測定領域を、被検物２における被測定領域１１として記載する。

赤外レンズ７は、反射赤外光を、測定部８に収束させるゲルマニウムレンズである。ここでは、赤外光源６から照射される赤外光の波長に合わせて、ゲルマニウムレンズを用いたが、測定に用いる赤外光の波長に応じて、カルコゲナイドレンズ、ジンクセレンレンズ等を用いてもよい。

赤外レンズ７の倍率は、被照射領域１０と測定部８の測定素子の画素数により決定する。測定部８の測定素子の画素ピッチが上記のように２０μｍであるとき、例えば、赤外レンズ７の倍率を１倍にすれば、測定部８の測定領域（被測定領域１１）の大きさは、Ｙ軸方向に１２．８ｍｍ、Ｘ軸方向に９．６ｍｍとなる。また、赤外レンズ７の倍率を２倍にすれば、被測定領域１１の大きさは、Ｙ軸方向に６．４ｍｍ、Ｘ軸方向に４．８ｍｍとなる。

算出部９は、ディスプレイ等の画像表示部、ＣＰＵ、ハードディスク、マウス、キーボード等の入力インターフェースによって構成されている。このハードディスクに放射率を算出するためのコンピュータプログラムがインストールされている。

また、算出部９は、測定部８の測定素子の各画素において測定した第２放射エネルギのデータを基に、各画素における放射率の算出を行い、被測定領域１１における放射率の分布データを算出する。

また、搬送路３の搬送速度は、算出部９による放射率算出の速度により決定される。実施の形態１では、１ｍｓの間にＹ軸方向に１２．８ｍｍ、Ｘ軸方向に９．６ｍｍの被測定領域１１内の放射率を測定できる。このため、被検物２を、１ｍｓの間に９．６ｍｍ搬送可能である。つまり、搬送路３の搬送速度は、９．６ｍ／秒となる。

実施の形態１において、被測定領域１１の全体に赤外光源６からの第１赤外光が照射されるように設定する。この理由について説明する。

被測定領域１１内で、赤外光の照射されない領域が存在すれば、その領域から測定される放射エネルギは著しく小さくなる。一方、赤外光を反射せずにそのほとんどを吸収する領域、すなわち放射率の高い領域が存在する場合、この領域から測定される放射エネルギも著しく小さくなる。

このため、特定の領域において測定した放射エネルギの値が著しく小さい場合、この特定の領域に赤外光が照射されていないのか、それとも、この特定の領域の放射率が高いのか、判断することができない。

そこで実施の形態１では、被測定領域１１の全域に赤外光が照射されるように、設計する。特定の領域において測定した放射エネルギが著しく小さい場合、その特定の領域の放射率は高いと、一義的に決定するためである。

具体的には、被照射領域１０の内側に被測定領域１１が全て収まるように、赤外光源６、赤外レンズ７を調節すると、被測定領域１１の全領域に第１赤外光を照射することができる。

ところで、赤外光源６から照射される赤外光のうち、被測定領域１１よりも外側に位置する被照射領域１０に照射される赤外光は、測定部８に入射しないため、放射エネルギの測定に寄与しない。また、赤外光が照射される領域は、赤外光の影響により温度が上昇する場合がある。つまり、被測定領域１１よりも外側に照射される赤外光は、被検物２の温度上昇のみに寄与する無駄なエネルギとなる。

そこで、実施の形態１では、被測定領域１１の大きさと被照射領域１０の大きさとを一致させる（図１では、説明のため、被測定領域１１よりも被照射領域１０を広く描写している。）。これにより、被測定領域１１以外の場所に、赤外光が照射されることを防止して、被検物２の温度上昇を抑えることが可能である。なお、赤外光源６と被検物２との間に、新たに赤外レンズを配置して集光スポットを調節したり、ロングパスフィルタを配置して赤外光を透過させる領域を制限したりして、被照射領域１０の大きさを調節してもよい。

次に、放射率測定装置１の算出部９で、赤外光源６から第１赤外光を照射した被検物２の放射率を算出する原理について図２、図３を用いて説明する。

まず、赤外光源６から第１赤外光を被検物２に照射しない場合に、測定部８で検出するエネルギから放射率を測定する手法について、図２を用いて説明する。

被検物２は温度に対応した赤外光を放射しており、このとき、被検物２から照射される赤外光の放射エネルギＥ１は、シュテファン＝ボルツマンの法則により（数１）で表すことができる。

（数１）で、σはシュテファン＝ボルツマン定数、εは被検物２の放射率、Ｔａは被検物２の温度（絶対温度）である。この放射エネルギＥ１には、被検物２から放射された第２赤外光の有するエネルギが該当する。

被検物２の周囲の空間（環境）も同様に、環境の温度（環境温度Ｔｒ）に対応した赤外光を放射している。この環境から放射される赤外光のエネルギを環境放射エネルギＱ１とした場合、環境放射エネルギＱ１は、次の（数２）で表すことが可能である。

被検物２は、自身から放射する放射エネルギＥ１の他に、環境からの環境放射エネルギＱ１を反射することで放射エネルギＥ２の放射を行う。このとき、キルヒホフの法則により、被検物２の反射率は１−εで表され、放射エネルギＥ２は次の（数３）で表すことができる。

環境放射エネルギＱ１には、環境から放射される第１赤外光の有するエネルギが該当し、放射エネルギＥ２には、被検物２で反射した第１赤外光の有するエネルギが該当する。

測定部８では、放射エネルギＥ１と、放射エネルギＥ２とが同時に測定される。測定部８にて測定される放射エネルギＥ１と放射エネルギＥ２とを合わせて第２放射エネルギＱ２とする。このとき放射エネルギＱ２は次の（数４）で表される。なお、放射エネルギＥ１と放射エネルギＥ２とを、測定部８で別々に測定することはできない。

（数１）〜（数４）から、次の（数５）を導くことができる。

（数５）から、被検物２の放射率εは、測定した第２放射エネルギＱ２と被検物２の温度Ｔａと環境温度Ｔｒとから求められることが理解できる。

この場合、（数５）より、環境温度Ｔｒと被検物２の温度Ｔａに温度差が無い状態（Ｔａ＝Ｔｒ）では、測定される第２放射エネルギＱ２はσＴａ⁴（又はσＴｒ⁴）となるため、被検物２の放射率εを算出することができない。このため、第２放射エネルギＱ２から被検物２の放射率εを測定するためには、環境温度Ｔｒと被検物２の温度Ｔａとの間に温度差を設けねばならない。

また、（数５）から、環境温度Ｔｒと被検物２の温度Ｔａとの間の温度差が大きい程、放射率εを精度良く求められることが理解できる。発明者らは、実験の結果、温度差を５００Ｋ以上設けると、放射率εの測定精度が向上することを見出した。

図８に示した従来の放射率測定装置１００を用いた場合、被検物を加熱することで環境Ｔｒと被検物の温度Ｔａとの間に温度差を設けている。このとき、環境温度Ｔｒを常温の３００Ｋとした場合、放射率εを精度良く求めるためには、被検物の温度Ｔａを８００Ｋ以上にする必要がある。

しかしながら、被検物の温度Ｔａを、８００Ｋまで昇温させると、被検物が耐熱性に優れない材料の場合、被検物への熱的ダメージが問題となる。

また、被検物の材料の熱容量によっては、被検物の温度Ｔａを８００Ｋまで上昇させるのに長い加熱時間を要するという課題がある。

さらに、被検物の材料によっては、放射率εが温度依存性を有する場合がある。この場合、温度上昇により放射率εが変化し、被検物２の放射率εを正確に得られないという問題がある。

このような課題、問題に鑑みて、実施の形態１に係る図１の放射率測定装置１は、被検物２の加熱を行わないで、環境温度Ｔｒと被検物２の温度Ｔａとの間に温度差を設ける手法を提供する。具体的には、赤外光源６から第１赤外光を照射することで、環境温度Ｔｒを擬似的に昇温させる手法をとる。

図３を用いて放射率測定装置１による放射率測定の手法について説明する。

（数２）から、環境温度Ｔｒが上昇すれば、環境から放射される第１赤外光の環境放射エネルギＱ１が大きくなることが理解できる。そこで、赤外光源６を用いて被検物２に照射される第１赤外光の環境放射エネルギＱ１を増加させる。（数２）のボルツマン定数σは定数であるため、環境放射エネルギＱ１が増加することは、環境温度Ｔｒが上昇することと同義とみなすことができる。

例えば、環境温度Ｔｒが約８００Ｋの場合、（数２）より、約２３２２４Ｗの環境放射エネルギＱ１の第１赤外光が、環境から放射される。一方で、環境温度Ｔｒを実際に約８００Ｋに上昇させずに、赤外光源６から、２３２２４Ｗの第１赤外光を被検物２に照射した場合でも、被検物２にとっては、約８００Ｋの環境下に配置された場合と同義と言える。

つまり、実施の形態１の放射率測定装置１は、本来ならば、非常に高い環境温度Ｔｒでなければ、照射されないようなエネルギを有する第１赤外光を、赤外光源６から照射する。これにより、被検物２を非常に高い環境温度Ｔｒの環境下に置いた場合と同じ状況を作りだすことが可能である。換言すると、赤外光源６によって、高温環境下における環境放射エネルギＱ１に相当する第１赤外光を照射することで、環境温度Ｔｒを擬似的に上昇させることを可能とする。

以上のように、実施の形態１に係る放射率測定装置１は、（数５）の環境温度Ｔｒと被検物２の温度Ｔａとの間に擬似的な温度差を設け、被検物２の放射率εの算出を可能とする。以下の説明では、放射率測定装置１により、擬似的に上昇させた環境温度をＴｒｐと記載する。

被検物２には、赤外光源６からの擬似的な環境温度Ｔｒｐに対応した第１赤外光の他に、実際の環境温度Ｔｒに対応した赤外光が入射する場合がある。これを防ぐために、赤外光源６からの第１赤外光を、被検物２の全方位から照射することが好ましい。ただし、赤外光源６から照射される第１赤外光は、８００Ｋ〜５０００Ｋの環境温度Ｔｒｐにおいて照射される赤外光に相当するため、３００Ｋ程度の室温域の環境温度Ｔｒに対応する赤外光の影響は無視することができる。つまり、赤外光源６から照射される第１赤外光のエネルギを第１放射エネルギとした場合、この第１放射エネルギを、被検物２に環境から放射される環境放射エネルギＱ１とみなすことができる。このことから、（数５）の実際の環境温度Ｔｒの項を削除し、次の（数６）を導くことが可能である。

この（数６）により、放射率測定装置１は、被検物２の放射率εを算出できる。

なお、（数６）の右辺におけるεσＴａ⁴の項は、被検物２から放射される第２赤外光の放射エネルギＥ１を示し、（１−ε）σＴｒｐ⁴の項は、被検物２で反射した第１赤外光の放射エネルギＥ２を示す。これら第１赤外光と第２赤外光（すなわち反射赤外光）のエネルギの和が、測定部８に入射するエネルギ、すなわち、第２放射エネルギＱ２となる。

また、（１−ε）σＴｒｐ⁴の項におけるσＴｒｐ⁴は、環境から放射される環境放射エネルギＱ１を表すが、前述のように、赤外光源６から照射される第１赤外光の第１放射エネルギを、環境放射エネルギＱ１とみなして計算することが可能である。このとき、赤外光源６から照射される第１赤外光の第１放射エネルギ（環境放射エネルギＱ１）と、擬似的な環境温度Ｔｒｐは、（数２）の関係を満たす。

また、第２赤外光の放射エネルギＥ１に対応するεσＴａ⁴の項は、温度計４で取得した被検物２の温度Ｔａを代入することにより、未知数が放射率εのみの項とすることができる。

ここで、放射率測定装置１による放射率測定手法についてまとめる。

赤外光源６から第１放射エネルギの第１赤外光を照射すると、測定部８には、被検物２で反射した第１赤外光と被検物２から放射された第２赤外光（被検物２で反射した第１赤外光と、被検物２から放射された第２赤外光を合わせて反射赤外光とする）とが入射する。測定部８は、入射した第１赤外光と第２赤外光との区別をつけずに、両者を合算した第２放射エネルギＱ２として測定し、測定した値を算出部９へ出力する。このとき、温度計４は、被検物２の温度Ｔａを取得し、取得した温度Ｔａを、算出部９へ出力する。また、赤外光源６から被検物２に照射される第１赤外光の第１放射エネルギを、予め測定し、算出部９に記憶させておく。算出部９は、予め記憶した第１放射エネルギを環境放射エネルギＱ１とみなし、環境放射エネルギＱ１とみなされた第１放射エネルギ、入力された第２放射エネルギＱ２、入力された温度Ｔａを、（数６）に代入することで、被検物２の放射率εを算出する。

このように、放射率測定装置１により、赤外光源６から第１赤外光を被検物２に照射することで、被検物２の温度上昇を抑制しつつ、被検物２の放射率εを算出可能である。

実施の形態１において、被検物２の温度Ｔａも、環境温度Ｔｒもほとんど同じである。

放射率測定装置１は、被検物２の温度Ｔａも、その周囲の環境の環境温度Ｔｒもほとんど変化させないため、実施の形態１では、被検物２の温度Ｔａとその周囲の環境温度Ｔｒとは熱的平衡状態にあるからである。このため、実施の形態１では、温度計４で、環境温度Ｔｒを測定し、測定した環境温度Ｔｒを被検物２の温度Ｔａとすることが可能である。搬送路３で搬送中の被検物２の温度Ｔａよりも、被検物２の周囲の環境の環境温度Ｔｒの方が、容易かつ正確に測定可能であるため、実施の形態１では、被検物２の温度Ｔａを直接測定する場合に比して、容易かつ正確に被検物２の温度を取得することが可能である。

ここで、赤外光源６に黒体光源を用いる理由について説明する。

赤外光源６の発光素子が加熱されることにより、発光素子の温度に対応した第１赤外光が照射される。この場合、発光素子の温度とそこから照射される第１赤外光の第１放射エネルギとが必ずしも（数２）の関係を満たすとは限らない（発光素子の温度を（数２）のＴｒに、第１放射エネルギを環境放射エネルギＱ１にそれぞれ代入）。なぜなら、（数２）は、黒体において成立する条件であるからである。黒体とは、外部から入射する赤外光を、あらゆる波長に渡って完全に吸収、放出できる物体（放射率εが１）のことを言うが、現実に完全な黒体は存在しない。当然、一般的な光源は黒体ではない。それ故、発光素子の温度は、赤外光源６から放射される第１放射エネルギと（数２）の関係を満たさず、環境温度Ｔｒｐにも一致しない。つまり、黒体でない光源を用いて、被検物２の放射率εを測定する場合、赤外光源６から照射される第１赤外光の第１放射エネルギを実際に測定しなければ、環境エネルギＱ１とみなすことのできるエネルギを得ることができない。

そこで、実施の形態１では、赤外光源６に黒体光源を用いる。黒体光源とは黒体を擬似的につくり出したもので、その放射率εを１に近づけることができるものである。実施の形態１で用いる黒体光源は、放射率εが０．９５であり、光源の放射率εを略１とみなすことができる。放射率εが１に近づくにつれて、発光素子の温度と黒体光源から照射される第１赤外光の第１エネルギとの間に（数２）の関係がより厳密に成立するようになる。このため、黒体光源の発光素子の温度を測定（設定）することで、第１放射エネルギの値を（数２）から算出することが可能であり、また、発光素子の温度を、擬似的な環境温度Ｔｒｐとして扱うことが可能である。以上から、赤外光源６に黒体光源を用いることで、容易に被検物２の放射率εを測定可能である。

次に、図１の放射率測定装置１における放射率測定の動作について、図４のフローチャートを用いて説明する。

ステップ１では、搬送路３により被検物２の搬送が開始される。

ステップ２では、温度計４により被検物２の温度Ｔａを取得する。実施の形態１では、被検物２が置かれる部屋の室温（環境温度Ｔｒ）を測定し、測定した室温を被検物２の温度Ｔａとして取得する（温度取得工程）。なお、ステップ２は、後述するステップ５までに行えばよく、必ずしもステップ１とステップ３との間で行う必要は無い。

ステップ３では、赤外光源６から（環境温度Ｔｒｐに対応する）第１放射エネルギの第１赤外光を、被検物２へ照射する。なお、第１放射エネルギ及びこのエネルギが対応する環境温度Ｔｒｐは、算出部９のハードディスクに予め記憶されている。

ステップ４では、反射赤外光を測定部８で検出し、第２放射エネルギＱ２を測定する。測定した第２放射エネルギＱ２の信号は算出部９へ出力される。

ステップ５では、算出部９のコンピュータプログラムにて、入力された第２放射エネルギＱ２、赤外光源６からの第１赤外光に対応する擬似的な環境温度Ｔｒｐ、被検物２の温度Ｔａ（温度計４で測定した環境温度Ｔｒ）、に基づいて、（数６）から、被検物２の放射率εを算出する。

例えば、被検物２の温度Ｔａ＝３００Ｋ、赤外光源６から照射される第１赤外光の擬似的な環境温度Ｔｒｐ＝８００Ｋ（環境放射エネルギＱ１＝２３２２４Ｗ）、測定部８で測定した第２放射エネルギＱ２＝２０９４７Ｗとする。この場合、（数６）から、被検物２の放射率εは、次の（数７）で算出できる。

シュテファン＝ボルツマン定数σを以下の（数８）とした場合、（数７）から被検物２の放射率ε≒０．１を得られる。

ステップ６では、被検物２の全面について放射率εを測定したか否かを判定する。判定の際のアルゴリズムは、例えば、被検物２のサイズと搬送速度と測定開始からの時間とに基づいて、測定が完了したか否かの判定を行うものである。このアルゴリズムを、算出部９に予め記憶しておく。算出部９によって、被検物２の全面について放射率εの算出を完了していないと判定した場合は（ステップ６におけるＮｏ）、ステップ４に戻る。被検物２の全面について放射率εの算出を完了していると判定した場合は（ステップ６におけるＹｅｓ）、ステップ７に進む。

ステップ７では、被検物２に対する第１赤外光の照射を終了する。

ステップ８では、搬送路３による被検物２の搬送を終了する。なお、ステップ７とステップ８は同時に行っても良く、ステップ８を先に行い、ステップ７を後に行っても良い。

このような図４のステップ１からステップ８により、図１の放射率測定装置１は、被検物２の全面における放射率εを算出し、その動作を終了する。

以上のように、放射率測定装置１は、被検物２の温度Ｔａも、実際の環境温度Ｔｒも、ほとんど上昇させないので、被検物２に与える熱的ダメージは少ない。また、擬似的に上昇させる環境温度Ｔｒｐの値に制限はなく、赤外光源６の種類によっては５０００Ｋ程度まで擬似的な環境温度Ｔｒｐを上昇させることが可能である。これにより、実際の温度上昇をほとんど伴わずに、環境温度Ｔｒｐと被検物２の温度Ｔａとの温度差を大きくすることが可能となり、精度良く被検物２の放射率εを求めることが可能である。

また、被検物２の材料の熱容量に応じた加熱時間、つまり温度上昇の待ち時間が不要であるため、高速測定が可能であるという点で優れている。

また、被検物２の温度Ｔａをほとんど上昇させないため、放射率εが温度依存性を有する場合でも、精度の高い放射率測定が可能である。

また、実施の形態１では、被照射領域１０と被測定領域１１のサイズを等しくすることで、放射率εの測定に用いられない無駄な赤外光の照射を防止している。また、被検物２が昇温すると、（数６）の環境温度Ｔｒ（Ｔｒｐ）と被検物２の温度Ｔａとの差が小さくなり、放射率測定の精度が低下する原因になる。この観点からも、被検物２の昇温を防止することは有益である。

なお、被照射領域１０を被測定領域１１のサイズよりも大きくした場合でも、図８の従来の放射率測定装置１００に比べると、十分に低い温度となることが予測できる。このため、被照射領域１０を被測定領域１１のサイズよりも大きくした場合でも、従来に比べて、被検物２の温度上昇を防止しつつ、被検物２の放射率εを測定可能である。

図４のステップ５にて、擬似的な環境温度Ｔｒｐを用いて被検物２の放射率εを求める方法について説明した。しかし、擬似的な環境温度Ｔｒｐの代わりに、赤外光源６から被検物２に照射される第１赤外光の第１放射エネルギＱ１を用いて、被検物２の放射率εを求めてもよい。この場合、（数５）を変形した（数９）により、算出部９で、放射率εを算出する。

なお、測定部８における測定素子は、二次元アレイ型の光電型素子としたが、これに限定されず、１次元のラインセンサもしくは単眼の測定素子と、ガルバノミラーやポリゴンミラー及びレゾナントスキャナ等の走査機構を組み合わせたものでもよい。

（実施の形態２）
実施の形態１において、図１の算出部９は、取得した被検物２の温度Ｔａ（環境温度Ｔｒ）を用いて、被検物２の放射率εを算出した。

実施の形態２では、被検物２の温度Ｔａを取得せずに、被検物２の放射率εを算出する手法について説明する。

図５は、実施の形態２に係る放射率測定装置１２の模式図である。図１の放射率測定装置１から、温度計４を除外したものが図５の放射率測定装置１２である。また、図５の算出部１３は、図１の算出部９とで放射率εを算出する手法が異なる。

以下に、図５の算出部１３における放射率εの算出手法について説明する。

発明者らは、被検物２の温度Ｔａと擬似的な環境温度Ｔｒｐとの間に５００Ｋ以上の温度差がある場合に、被検物２の放射率εを精度良く求められることを見出した。よって、被検物２の放射率εを高精度に測定するため、環境温度Ｔｒｐを高温にし、積極的にこれらの間に大きな温度差を設けている。このため、実施の形態２では、被検物２の温度Ｔａは、擬似的な環境温度Ｔｒｐに比べて非常に小さいことが明らかである。それ故、（数６）に基づいて、第２放射エネルギＱ２を以下の（数１０）で近似することができる。

この（数１０）に基づいて、算出部１３は、環境放射エネルギＱ１とみなした第１放射エネルギと、第２放射エネルギＱ２とから、被検物２の放射率εを算出する。このとき、第１放射エネルギは予め算出部１３に記憶され、第２放射エネルギＱ２は測定部８により測定された後に算出部１３に入力される。

これにより、放射率測定装置１２は、被検物２の温度Ｔａを測定することなく、被検物２の放射率εを算出できる。このため、算出部１３での処理をより速く行うことができ、測定処理の高速化が可能となる。また、温度計を具備する必要が無いため、装置の小型化を図ることが可能である。

なお、被検物２の温度Ｔａと擬似的な環境温度Ｔｒｐとの温度差が５０００Ｋより大きくなると被検物２には、熱的ダメージを与える可能性が高くなる。このため、発明者らは、これらの温度差を５００Ｋ以上、５０００Ｋ以下とすべきと提案する。この温度差を設ける際の条件として、（数２）から、次の（数１１）を得ることができる。この（数１１）を満たすような環境放射エネルギＱ１に相当する第１放射エネルギの第１赤外光を、赤外光源６から照射することで、上述の（数１０）を用いても、精度良く被検物２の放射率εを測定可能である。

（実施の形態３）
実施の形態１では図１の被検物２の放射率εを測定する放射率測定装置１について説明した。実施の形態３では、放射率測定装置１を用いて、被検物２が良品であるか否か検査を行う検査装置１４について説明する。

図６に検査装置１４の模式図を示す。

検査装置１４は、放射率測定装置１と、測定した放射率εに基づいて被検物２の良否を検査する検査部１５と、検査部１５による検査結果を表示する表示部１６とを備える。

検査部１５には、予め良品の放射率εとして、被検物２として許容される放射率εの最小値ε_minと最大値ε_MAXとが設定されている。設定された値に基づいて、検査部１５は、被検物２の検査を行う。具体的には、算出された被検物２の放射率εが以下の（数１２）を満たす場合に、被検物２を良品と判定し、（数１２）を満たさない場合は不良品と判定する。

表示部１６は、検査部１５による検査の結果を表示し、作業者に被検物２の良否を告知する。ここでは、特に、被検物２が不良品の場合、警告の表示を行う。

次に、検査部１５による被検物２の検査手法について説明する。ここでは、被検物２をセラミクスとする。

放射率測定装置１は、被検物２の被測定領域１１における放射率分布を算出する。このとき、セラミクスの被検物２の放射率εが０．６であるとする。測定のばらつきを考慮に入れ、セラミクスに合わせた放射率εの許容範囲として、（数１２）の最小値ε_minを０．５、最大値ε_MAXを０．７として良品の範囲を検査部１５に記憶させる。

被測定領域１１の全域において算出した放射率εが、予め記憶した良品の範囲内に収まるか否かで良否の検査を行う。被検物２が不良となる原因として、被検物２とは異なる材料の異物の混入が考えられる。

そこで、セラミクスの被検物２に、銅の異物が混入した場合を例に挙げて以下に説明する。

一般的に金属は、セラミクスよりも低い放射率を示す。放射率測定装置１で測定した銅の放射率εは、０．１であるとする。この放射率εが０．１の銅が、被測定領域１１に混入した場合、放射率測定装置１は、被測定領域１１内において、放射率εが０．１の領域を検出する。０．１の値は、検査部１５に予め記憶されている範囲外の値であるため、検査部１５は、被検物２を検査の結果、不良品と判定し、この検査結果を表示部１６に表示させる。このように、被検物２の検査を行う。

ここで、図６の検査装置１４による検査の動作を図７のフローチャートを用いて説明する。ここでは、実施の形態１の放射率測定装置１による動作と共通する動作の説明は省略する。

ステップ１からステップ５は、図４を用いて説明した動作と同じである。

ステップ１０では、算出した放射率εの値が予め設定した範囲内であるか否かを検査部１５により判定する。算出した放射率εの値が予め設定した範囲内であると判定した場合は（ステップ１０におけるＹｅｓ）、ステップ６に進む。算出した放射率εの値が予め設定した範囲内でないと判定した場合は（ステップ１０におけるＮｏ）、ステップ１１に進む。

ステップ１１では、表示部１６が、被検物２が不良品である旨の警告の表示を行い、その後、ステップ７へと進む。

ステップ６からステップ８については、図４を用いて説明した動作と同じである。

以上のように、検査装置１４は、被検物２の検査を行う。

次に、セラミクスの被検物２に、綿繊維の異物が混入した場合を例にあげて、以下に説明する。

一般的に有機化合物は、セラミクスよりも高い放射率を示す。放射率測定装置１で測定した綿繊維の放射率は０．８であるとする。この放射率εが０．８の綿繊維が、被測定領域１１に、混入した場合、放射率測定装置１は、被測定領域１１内において、放射率εが０．８の領域を検出する。０．８の値は、検査部１５に予め記憶されている範囲外の値であるため、検査部１５は、被検物２を検査の結果、不良品と判定する。

ただし、被検物２が電子デバイスの場合、銅などの金属が異物として混入すれば、短絡の原因となる。しかし、綿繊維などの有機化合物が異物として被検物２に混入しても、短絡の原因とならない。短絡の原因とならない綿繊維の混入した被検物２を、不良品として扱う必要は無い。つまり、セラミクスに合わせた放射率εの許容範囲を検査部１５に設定すれば、良品まで不良品と判定する過検出の問題を引き起こす場合がある。

そこで、綿繊維の異物が混入する可能性がある場合は、検査部１５に記憶させる良品の範囲としてε_minを０．５とし、ε_MAXを１とする。被検物２の材料に良品の範囲を一致させるのではなく、製品として良品となる放射率εの範囲を設定する。

以上のように、検査装置１４は、被検物２の温度上昇を抑制しつつ、被検物２の放射率εを算出し、算出した放射率εに基づいて、被検物２の検査を行うことが可能である。

さらに、被検物２の種類に合わせて、良品とする放射率の範囲を予め検査部１５に記憶することで、被検物２の検査を高精度に行うことが可能である。

なお、放射率測定装置１に代えて、放射率測定装置１２を用いても良い。

本発明は、加熱することが困難な電気機器デバイスや回路基板の放射率測定、及び検査に適用することが可能である。

１放射率測定装置
２被検物
３搬送路
４温度計
６赤外光源
７赤外レンズ
８測定部
９算出部
１０被照射領域
１１被測定領域
１２放射率測定装置
１３算出部
１４検査装置
１５検査部
１６表示部

Claims

第１放射エネルギの赤外光を電子デバイスを構成するセラミクスである被検物に照射する赤外光照射工程と、
前記赤外光を照射された前記被検物からの反射赤外光から第２放射エネルギを測定する測定工程と、
前記第１放射エネルギと前記第２放射エネルギとに基づいて前記被検物の放射率を算出する算出工程と、
前記被検物の温度を取得する温度取得工程と、
算出した前記被検物の放射率に基づいて前記被検物が良品であるか否かを検査する検査工程と、を含み、
前記算出工程は、前記第１放射エネルギと前記第２放射エネルギと前記温度とに基づいて前記被検物の放射率を算出し、
前記温度取得工程は、前記被検物の周囲の環境の環境温度を測定すると共に測定した前記環境温度を前記被検物の前記温度として取得し、
前記第１放射エネルギをＱ１、前記被検物の温度をＴａ［Ｋ］、シュテファン＝ボルツマン定数をσとした場合に以下の（式１）の条件を満たし、
前記被検物における前記赤外光の被照射領域と前記被検物における前記第２放射エネルギの被測定領域とが等しく、
前記検査工程は、算出した前記被検物の放射率をεとしたときに以下の（式２）の条件を満たす場合に前記被検物を良品と判定する、電子デバイスの検査方法。
σ（Ｔａ＋５００）^４≦Ｑ１≦σ（Ｔａ＋５０００）^４（式１）
０．５≦ε≦１（式２）
前記検査工程は、前記セラミクスよりも放射率の低い金属の異物が混入している場合に前記被検物を不良と判定し、前記セラミクスよりも放射率の高い綿繊維の異物が混入している場合は前記被検物を良品と判定する、請求項１の電子デバイスの検査方法。
前記セラミクスの放射率は０．５以上０．７以下である、請求項１又は２の電子デバイスの検査方法。