JP7308577B2 - 音響式不良検出装置及び不良検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、超音波を用いて検査対象物の不良の検出を行う音響式不良検出装置の構造及び超音波を用いて不良の検出を行う不良検出方法に関する。

クラック等の不良を内在する検査対象物に超音波振動を入射するとクラック等の不良の存在する部分の温度が他の部分よりも高くなることが知られている。この原理に基づいて、超音波振動子から発生させた超音波振動を検査対象物に入射させ、赤外線サーモグラフィで検査対象物の表面の温度分布画像を取得し、温度の高い部分を不良として検出する非破壊検査装置が用いられている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１６－１９１５５２号公報

しかし、特許文献１に記載された従来技術の装置は、超音波振動子を検査対象物に接続し、検査対象物全体を超音波加振するため装置が複雑になってしまうという問題があった。

そこで、本発明は、簡便な構成で検査対象物の不良の検出を行うことを目的とする。

本発明の音響式不良検出装置は、検査対象物の不良を検出する音響式不良検出装置であって、検査対象物を超音波加振する音響ヘッドと、音響ヘッドに取付けられて超音波加振中の検査対象物の表面の温度分布を温度分布画像として出力する赤外線サーモグラフィと、赤外線サーモグラフィから入力された温度分布画像に基づいて不良の検出を行う検出部と、を備え、音響ヘッドは、指向性を有する複数の超音波発生器と、複数の超音波発生器から発生した複数の超音波が検査対象物に集中するように複数の超音波発生器が取付けられるケーシングと、を有し、複数の超音波発生器から発生した複数の超音波を検査対象物に集中させて検査対象物を超音波加振すること、を特徴とする。

このように、複数の超音波発生器を取付けた音響ヘッドを用いて検査対象物に超音波を集中させて検査対象物を間接的に超音波加振してクラック等の不良の検出を行うので、検査対象物に直接的に超音波振動を入射させる場合に比べて簡便な構造でクラック等の不良の検出を行うことができる。また、検査対象物を間接的に超音波加振するので、非接触で検査対象物の不良の検出を行うことができる。

本発明の音響式不良検出装置において、検出部は、赤外線サーモグラフィから入力された温度分布画像の中で周囲よりも温度が高い高温部を不良領域として検出してもよい。

これにより、簡便な構成でクラック等の不良の検出を行うことができる。

本発明の音響式不良検出装置において、赤外線サーモグラフィは、超音波加振前の検査対象物の表面の温度分布を加振前温度分布画像として出力すると共に、超音波加振中又は超音波加振後の検査対象物の表面の温度分布を加振後温度分布画像として出力し、検出部は、赤外線サーモグラフィから入力された加振前温度分布画像と加振後温度分布画像とに基づいて、表面の領域毎に加振前の温度と加振後の温度との温度差を算出し、温度差が所定の閾値以上となる領域を不良領域として検出してもよい。

このように、表面の領域毎に加振前の温度と加振後の温度との温度差を算出し、温度差が所定の閾値以上となる領域を不良存在領域として検出するので、超音波加振時間が短く、不良部分の温度上昇が他の部分に比べてあまり大きくない場合でも、確実にクラック等の不良を検出することができる。これにより、不良検出時間を短縮することができる。

本発明の音響式不良検出装置において、保持面に検査対象物を保持するステージを含み、音響ヘッドは、ステージの保持面の側にステージと離間して配置され、音響ヘッドのケーシングは、円環状又はステージの側が開放されたドーム状で、複数の超音波発生器は複数の超音波スピーカーであり、各軸がステージの保持面に保持された検査対象物に集中するようにケーシングに取付けられてもよい。

この構成により、効果的に超音波スピーカーが発生した超音波を検査対象物に集中させて検査対象物を効果的に超音波加振することができる。

本発明の音響式不良検出装置において、音響ヘッドをステージに対して相対移動させる移動機構を含み、移動機構は、複数の超音波発生器から発生した複数の超音波が検査対象物に集中する検査領域を検査対象物の表面に沿ってスキャンする様に音響ヘッドを相対移動させてもよい。

これにより、検査対象物が大きい場合で表面全体を一度に超音波加振できない場合でも、音響ヘッドをスキャンさせることにより、検査対象物全体のクラック等の不良の検出を行うことができる。

本発明の音響式不良検出装置において、複数の超音波発生器を駆動する駆動回路を備え、駆動回路は、各超音波発生器から発生する超音波の各位相をそれぞれ調整可能としてもよい。また、駆動回路は、１つの超音波発生器を駆動する駆動ユニットを複数含み、駆動ユニットは、超音波発生器から発生する超音波の位相を調整可能してもよい。

このように、複数の超音波発生器の超音波の各位相を調整することによって、検査対象物の大きさや検出しようとしているクラック等の不良の大きさ等により超音波の検査対象物の表面への集中の度合いを調整することができる。

本発明の不良検出方法は、検査対象物の不良を検出する不良検出方法であって、指向性を有する複数の超音波発生器を有し、検査対象物を超音波加振する音響ヘッドと、音響ヘッドに取付けられた赤外線サーモグラフィと、を備える音響式不良検出装置を準備する準備工程と、音響ヘッドの複数の超音波発生器で発生させた複数の超音波を検査対象物に集中させて検査対象物を超音波加振する超音波加振工程と、赤外線サーモグラフィで超音波加振中の検査対象物の表面の温度分布を温度分布画像として取得する画像取得工程と、取得した温度分布画像の中で周囲よりも温度が高い高温部を不良領域として検出する検出工程と、を備えることを特徴とする。

また、本発明の不良検出方法は、検査対象物の不良を検出する不良検出方法であって、指向性を有する複数の超音波発生器を有し、検査対象物を超音波加振する音響ヘッドと、音響ヘッドに取付けられた赤外線サーモグラフィと、を備える音響式不良検出装置を準備する準備工程と、音響ヘッドの複数の超音波発生器で発生させた複数の超音波を検査対象物に集中させて検査対象物を超音波加振する超音波加振工程と、赤外線サーモグラフィで、超音波加振前の検査対象物の表面の温度分布を加振前温度分布画像として取得すると共に、超音波加振中又は超音波加振後の検査対象物の表面の温度分布を加振後温度分布画像として取得する加振前後画像取得工程と、取得した加振前温度分布画像と加振後温度分布画像とに基づいて、表面の領域毎に加振前の温度と加振後の温度との温度差を算出し、温度差が所定の閾値以上となる領域を不良領域として検出する不良領域検出工程と、を備えることを特徴とする。

これにより、簡便な方法でクラック等の不良の検出を行うことができる。

本発明は、簡便な構成で検査対象物のクラック等の不良の検出を行うことができる。

実施形態の音響式不良検出装置の構成を示す立面図である。 実施形態の音響式不良検出装置で電子部品を超音波加振した場合の時間に対する電子部品の表面温度の変化を示すグラフである。 実施形態の音響式不良検出装置でクラック領域を検出した際のディスプレイの表示を示す図である。 他の実施形態の音響式不良検出装置の構成を示す立面図である。 半導体チップとサブストレートとをワイヤで接続した電子部品を超音波加振した状態を示す立面図である。 パッドと圧着ボールとの間の不着部を示す立面図である。 アイランドとワイヤとの間の不着部を示す立面図である。 実施形態の音響式不良検出装置でパッドと圧着ボールの不着領域を検出した際のディスプレイの表示を示す図である。

以下、図面を参照しながら実施形態の音響式不良検出装置１００について説明する。図１に示す様に、音響式不良検出装置１００は、ステージ１０と、音響ヘッド２０と、移動機構３０と、制御部５０と、検出部５５とを備えている。図１の紙面に対して垂直方向をＸ方向、水平面でＸ方向と直交する方向をＹ方向、上下方向をＺ方向として説明する。なお、図１には、音響ヘッド２０のケーシング２２に取付けられている６つの超音波スピーカー２１を図示しているが、各超音波スピーカー２１を区別しない場合は、超音波スピーカー２１といい、各超音波スピーカー２１を区別する場合には、超音波スピーカー２１１～２１６という。

ステージ１０は、図示しないベースに取付けられている。ステージ１０は、上側の保持面１０ａに検査対象物である電子部品１３を吸着保持する。電子部品１３は、例えば、サブストレート１２の上に取付けられた半導体チップ１１であってもよい。半導体チップ１１は、不良であるクラック９０が内在している。ステージ１０は、電子部品１３をＸ方向に搬送可能である。

ステージ１０の保持面１０ａの側の上方には、ステージ１０と離間して音響ヘッド２０が配置されている。音響ヘッド２０は、ケーシング２２と、ケーシング２２に取付けられた複数の超音波スピーカー２１とで構成されている。音響ヘッド２０のケーシング２２は、音響ヘッド２０をステージ１０の保持面１０ａの上に吸着保持された電子部品１３に対して相対的に移動させる移動機構３０に接続されている。

移動機構３０は、図示しないベースにＸ方向に移動可能に取付けられたガイドレール３１と、ガイドレール３１に沿ってＹ方向に移動するスライダ３３とで構成されている。ガイドレール３１は、Ｘ方向移動機構３２によってＸ方向に移動可能に構成されている。スライダ３３は、内部にＹ方向移動機構３４を備えておりガイドレール３１にガイドされてＹ方向に移動可能に構成されている。音響ヘッド２０のケーシング２２はＺ方向に延びるアーム３６でスライダ３３に接続されている。スライダ３３は、内部にアーム３６をＺ方向に駆動するＺ方向移動機構３５を備えており、音響ヘッド２０をＺ方向に移動可能に構成されている。従って、移動機構３０は、音響ヘッド２０をステージ１０の上に吸着保持された電子部品１３に対してＸＹＺ方向に相対的に移動可能に構成されている。

音響ヘッド２０のケーシング２２は、球形のドーム状で下方のステージ側が開放されている。ケーシング２２を構成する球面の球中心２６は、ステージ１０の保持面１０ａの上に保持される電子部品１３の表面１５の上に位置している。超音波スピーカー２１は、指向性を有する超音波発生器であり、軸２１ａの方向で軸２１ａを中心とした指向角度θの範囲に超音波２４が伝播するように超音波２４を発生させる。複数の超音波スピーカー２１は、各軸２１ａがケーシング２２の球面の球中心２６で交差するようにケーシング２２に取付けられている。このため、複数の超音波スピーカー２１から発生された各超音波２４は、球中心２６の位置する保持面１０ａの上に保持された電子部品１３の表面１５に集中する。電子部品１３の表面１５の超音波２４が集中する範囲がクラック９０の検出を行う検査領域４０である。

各超音波スピーカー２１には、それぞれ超音波スピーカー２１を駆動する駆動ユニット２３が接続されている。各駆動ユニット２３は、接続されている超音波スピーカー２１が発生する超音波２４の位相を調整可能となっている。また、複数の駆動ユニット２３は、複数の超音波スピーカー２１で構成される超音波スピーカー群を駆動する駆動回路を構成する。

移動機構３０のＸ方向移動機構３２と、Ｙ方向移動機構３４と、Ｚ方向移動機構３５と、各超音波スピーカー２１を駆動する駆動ユニット２３とは、制御部５０に接続されて制御部５０の指令によって駆動する。制御部５０は、内部に情報処理を行うプロセッサであるＣＰＵ５１と制御プログラムや制御用データを格納する記憶部５２とを備えるコンピュータである。

音響ヘッド２０の中心には、赤外線サーモグラフィ２７が取付けられている。赤外線サーモグラフィ２７は、電子部品１３の表面１５からの赤外線放射を測定して表面１５の温度分布を温度分布画像として出力する。赤外線サーモグラフィ２７は、光軸２８がステージ１０に対して垂直で球中心２６を通るようにケーシング２２に取付けられている。従って、赤外線サーモグラフィ２７は、電子部品１３の表面１５の検査領域４０を真上から撮像するようにケーシング２２に取付けられている。

赤外線サーモグラフィ２７は検出部５５に接続されている。検出部５５は、赤外線サーモグラフィ２７から入力された温度分布画像に基づいてクラック９０の検出を行う。検出部５５は、内部に情報処理を行うプロセッサであるＣＰＵ５６と制御プログラムや制御用データを格納する記憶部５７と、赤外線サーモグラフィ２７から入力された温度分布画像を表示するディスプレイ５８とを備えるコンピュータである。また、検出部５５は、制御部５０と接続されてデータの授受を行う。

以上のように構成された音響式不良検出装置１００の動作について説明する。最初の制御部５０は、Ｚ方向移動機構３５を動作させて球中心２６の高さが電子部品１３の表面１５に一致するように音響ヘッド２０のＺ方向位置を調整する。

次に、制御部５０は、各駆動ユニット２３によって各超音波スピーカー２１を駆動して各超音波スピーカー２１から所定の周波数の超音波２４を発生させる。各超音波スピーカー２１は、指向性が有り、各軸２１ａの方向で軸２１ａを中心とした指向角度θの範囲に伝播していく。各超音波スピーカー２１は、各軸２１ａがケーシング２２の球中心２６で交差するようにケーシング２２に取付けられているので、各超音波スピーカー２１から発生した超音波２４は、ケーシング２２の球中心２６の近傍で交差、集中して重ね合わされる。

制御部５０は、この超音波２４の重ね合わせにより、球中心２６の近傍に超音波振動の振幅が大きくなるように、各超音波スピーカー２１の各位相を調整する。一例を示すと、球中心２６に対して対称の位置にある超音波スピーカー２１１，２１６の発生する超音波２４の位相を１８０度ずらす様にする。同様に、球中心２６に対して対称の位置にある超音波スピーカー２１２，２１５の位相、超音波スピーカー２１３，２１４の位相をそれぞれ１８０度ずらすようにしてもよい。また、他の例としては、各超音波スピーカー２１１～２１６が発生する各超音波２４の位相を分散するように調整してもよい。これにより、球中心２６の近傍の超音波２４が集中する範囲である検査領域４０の超音波振動の振幅を大きくすることができる。

超音波スピーカー２１の発生する超音波振動が検査領域４０に集中すると、検査領域４０の温度は、図２に示す様に上昇してくる。この際、電子部品１３の内部に不良であるクラック９０が存在する部分の表面１５の温度は、図２の実線ａに示す様に、図２の破線ｂに示す内部にクラック９０の無い部分よりも高くなってくる。制御部５０は、所定時間Δｔ１の間、検査領域４０の超音波加振を続ける。

検出部５５は、所定時間Δｔ１だけ検査領域４０が超音波加振されたら、音響ヘッド２０に取付けられた赤外線サーモグラフィ２７に、検査領域４０の赤外線放射を撮像させて検査領域４０の温度分布を温度分布画像として出力させる。検出部５５は、図３に示す様に、赤外線サーモグラフィ２７から入力された温度分布画像の中で周囲よりも温度が高い高温部を内部にクラック９０が存在するクラック領域９１として検出する。クラック領域９１は、内部に不良であるクラック９０が存在する不良領域である。

クラック領域９１の検出は、いろいろな方法を用いてよいが、例えば、温度分布画像の中から周囲の温度よりも温度が高くなっている領域を高温部として抽出し、高温部と周囲の最も温度が低い低温部との温度差ΔＴ１（図２参照）が所定の閾値以上となった場合に高温部をクラック領域９１として検出するようにしてもよい。

また、赤外線サーモグラフィ２７の温度分布画像は、温度によって色分けされているので、検査員がディスプレイ５８に表示された画像を見て画像の色に基づいて温度の高い部分をクラック領域９１として検出するようにしてもよい。

また、他の方法として、超音波加振前の温度と超音波加振中又は超音波加振後の温度との温度差によってクラック領域９１を検出するようにしてもよい。検出部５５は、超音波加振前に、赤外線サーモグラフィ２７で、超音波加振前の電子部品１３の検査領域４０の温度分布を加振前温度分布画像として取得する。そして、図２に示す様に、制御部５０が超音波スピーカー２１を駆動して所定の時間Δｔ２だけ検査領域４０を超音波加振した後に電子部品１３の検査領域４０の温度分布を加振後温度分布画像として取得する。そして、検出部５５は、取得した加振前温度分布画像と加振後温度分布画像の検査領域４０の中の所定の領域４５（図３参照）の加振前の温度と加振後の温度との温度差ΔＴ２（図２参照）を算出する。そして、温度差ΔＴ２が所定の閾値以上となる領域をクラック領域９１として検出してもよい。

この検出方法は、図２に示す様に、先に説明した温度分布画像の高温部を検出する方法よりも短い超音波加振時間で同様の温度差を検出することができるので、クラック領域９１の検出時間を短くすることができる。

なお、上記の説明では、超音波加振後に加振後温度分布画像を取得することとして説明したが、超音波加振中に加振後温度分布画像を取得するようにしてもよい。

制御部５０は、一つの検査領域４０におけるクラック検出動作が終了したら、移動機構３０によって音響ヘッド２０をＸＹ方向に移動させる。このように、移動機構３０によって検査領域４０を電子部品１３の表面１５に沿ってスキャンさせて電子部品１３全体のクラック領域９１の検出を行う。

なお、検査対象物である電子部品１３が検査領域４０よりも小さい場合には、スキャンせずに電子部品１３のクラック領域９１の検出を行うようにしてもよい。

以上説明したように、実施形態の音響式不良検出装置１００は、複数の超音波スピーカー２１を取付けた音響ヘッド２０を用いて電子部品１３の表面１５に超音波２４を集中させて電子部品１３を間接的に超音波加振する。このため、電子部品１３に直接的に超音波振動を入射させる場合に比べて簡便な構造で内部にクラック９０が存在するクラック領域９１の検出を行うことができる。また、電子部品１３を間接的に超音波加振するので、非接触で電子部品１３のクラック領域９１の検出を行うことができる。

また、音響式不良検出装置１００の各駆動ユニット２３は、接続されている超音波スピーカー２１が発生する超音波２４の位相を調整可能となっており、各位相を調整することによって、形成される検査領域４０の形状、大きさ、位置を検査対象物の大きさに合わせて自由に調整できる。

また、音響式不良検出装置１００では、ケーシング２２は球形のドーム状で、各超音波スピーカー２１は、各軸２１ａが球中心２６で交差するように取り付けられている。このように、各超音波２４を一点で重ね合わせることにより、超音波振動の振幅が大きい検査領域４０を安定して形成できる。このため、検査領域４０の位置がふらつかず、確実に電子部品１３の表面１５を超音波加振することができる。

なお、以上の説明では、球中心２６の高さを、電子部品１３の表面１５に一致させることとして説明したが、これに限らず、電子部品１３の厚さの範囲であれば、電子部品１３の表面１５よりも下側でもよい。これにより、電子部品１３全体を超音波加振することができる。また、球中心２６が表面１５より僅かに上側であってもよい。

また、ケーシング２２の形状はこのような球形に限らない。例えば、ケーシング２２は楕円球形のドーム形状であってもよい。また、各超音波スピーカー２１は、各軸２１ａが球中心２６で交差してなくても、各超音波スピーカー２１の各軸２１ａを中心とした各指向角度θの範囲が交差するように配置されていればよい。

また、超音波スピーカー２１を駆動する駆動ユニット２３は、各超音波スピーカー２１にそれぞれ接続されていることとして説明したが、これに限らず、いくつかの超音波スピーカー２１を一つの駆動ユニット２３で駆動するように構成してもよい。

また、移動機構３０は、Ｘ方向に移動するガイドレール３１とＹ方向に移動するスライダ３３と、スライダ３３に取付けられたＺ方向移動機構３５とで構成されることとして説明したが、これに限らない。例えば、ＸＹＺ方向に自在に移動可能なロボットアームの先端に音響ヘッド２０を取付けてもよい。この場合、ロボットアームが移動機構３０を構成する。また、ステージ１０をＸＹＺ方向に移動させるように構成してもよいし、ステージ１０上に載置されている電子部品１３をＸＹ方向に移動させるように構成してもよい。

次に図４を参照しながら他の実施形態の音響式不良検出装置２００について説明する。先に図１を参照して説明した音響式不良検出装置１００と同様の部分には、同様の符号を付して説明は省略する。図４に示すように、音響式不良検出装置２００の音響ヘッド６０は、円環状のケーシング６２に複数の超音波スピーカー２１が取付けられている。

図４に示すように、ケーシング６２は、上側が小径の開放面６４で下側が大径の開放面６５の球台型の環状部材であり、球帯面６３に複数の超音波スピーカー２１が取付けられている。球帯面６３の球中心６６は、ステージ１０の保持面１０ａの上に保持される電子部品１３の表面１５の上に位置している。複数の超音波スピーカー２１は、各軸２１ａがケーシング６２の球面の球中心６６で交差するようにケーシング６２に取付けられている。先に図１を参照して説明した音響式不良検出装置１００と同様、各超音波スピーカー２１から発生した超音波２４は、球中心６６で交差し、集中して重ね合わされる。この超音波２４の重ね合わせにより、球中心６６の近傍には超音波振動の振幅が大きい検査領域４０が形成される。

ケーシング６２の上側の開放面６４には、ステー６７が取付けられており、ステー６７には、アーム３６が接続されている。音響ヘッド６０は、先に図１を参照して説明した音響式不良検出装置１００の音響ヘッド２０と同様、移動機構３０によりステージ１０の上に吸着保持された電子部品１３に対してＸＹＺ方向に相対的に移動可能となっている。

また、ステー６７には、赤外線サーモグラフィ２７が取付けられている。赤外線サーモグラフィ２７は、光軸２８がステージ１０に対して垂直で球中心６６を通るようにステー６７に取付けられている。

音響式不良検出装置２００の動作は、先に図１を参照して説明した音響式不良検出装置１００の動作と同様である。

音響式不良検出装置２００は、ケーシング６２が球台型の環状部材で構成されているので、Ｚ方向の厚さを薄くすることができ、小型のボンディング装置等に組み込むことが可能となる。

以上の説明では、音響ヘッド６０のケーシング６２は、上側が小径の開放面６４で下側が大径の開放面６５の球台型の環状部材として説明したが、これに限らず、上側の開放面６４に蓋を取付けるようにしてもよい。この場合、超音波スピーカー２１から発生する超音波２４が外気の影響を受けにくくなるので、検査領域４０の位置、大きさをより安定させることができる。また、蓋に超音波スピーカー２１を取付けてもよい。これにより、検査領域４０の超音波振動の振幅をより大きくして電子部品１３の表面１５を効果的に超音波加振して効率的に不良領域であるクラック領域９１を検出することができる。

なお、以上の説明では、音響式不良検出装置１００，２００は、電子部品１３の内部のクラック９０をクラック領域９１として検出することとして説明したが、内部のクラック９０のみでなく、表面１５に存在するクラック９０の検出も行うことができる。

次に図５から図８を参照しながら、先に図１を参照して説明した音響式不良検出装置１００を用いて半導体チップ１１とサブストレート１２との間をワイヤ１６で接続している電子部品１３の半導体チップ１１とワイヤ１６との不着領域９４、或いは、サブストレート１２とワイヤ１６との不着領域９４を検出する場合について説明する。不着領域９４は、後で説明する不良である不着部９２，９３が存在する不良領域である。

電子部品１３は、半導体チップ１１と、サブストレート１２と、半導体チップ１１のパッド１１ａ（図６参照）とサブストレート１２のアイランド１２ａ（図７参照）との間を接続する金属製のワイヤ１６とで構成されている。

図６に示す様に、ワイヤ１６は先端に形成したフリーエアボールをパッド１１ａの上に押圧して半球状の圧着ボール１７としてパッド１１ａの上にボンディングされている。このようなボンディングをボールボンディングという。ボールボンディング場合、圧着ボール１７とパッド１１ａとの間に圧着していない不着部９２ができる場合がある。また、図７に示す様に、ワイヤ１６の他端は、ワイヤ１６の側面をアイランド１２ａの上に押し付けて圧着される。この場合も、圧着部１８とアイランド１２ａとの間に圧着していない不着部９３ができる場合がある。これらの不着部９２，９３は、ワイヤ１６の接続部の不良であり、電子部品１３が動作しなかったり、動作不良となったりする場合がある。このため、不良である不着部９２，９３を検出する技術が求められている。

不着検出としてはワイヤ１６と半導体チップ１１との間に電流を流して不着検出を行う方法が用いられているが、図６、図７に示す様に一部分が不着となっている場合には、電流を流す方法では不着検出が難しかった。

図６、図７に示す様な不着部９２，９３が存在する場合、図５に示す様に音響ヘッド２０によって電子部品１３を超音波加振すると、不着部９２，９３を含むパッド１１ａ、或いはアイランド１２ａは、不着部９２，９３が存在しないパッド１１ａ、アイランド１２ａよりも温度が大きく上昇する。

このため、図８に示す様に、赤外線サーモグラフィ２７から入力された温度分布画像の中で周囲よりも温度が高い網掛けで示すパッド１１ａを不着部９２が存在する不着領域９４として検出する。同様に、周囲よりも温度が高いアイランド１２ａを不着部９３が存在する不着領域９４として検出する。不着領域９４の検出の具体的な方法は、先に説明した電子部品１３のクラック領域９１の検出方法と同様である。

なお、超音波加振前の温度と超音波加振中又は超音波加振後の温度との温度差によって不着領域９４の検出を行う場合には、検出部５５は、取得した加振前温度分布画像と加振後温度分布画像の検査領域４０の中の所定の領域４５を図８に示す様に、一つのパッド１１ａを含む範囲に設定してもよい。

以上、音響式不良検出装置１００で電子部品１３のワイヤ１６の不着部９２，９３を検出する場合について説明したが、音響式不良検出装置１００は電子部品１３に限らず、タービン翼やシャフト等の金属部品のクラック９０の検出にも適用することができる。

尚、以上説明した、音響式不良検出装置１００，２００の動作は、不良検出方法として以下のように記載することができる。

超音波スピーカー２１を有し、電子部品１３を超音波加振する音響ヘッド２０と、音響ヘッド２０に取付けられた赤外線サーモグラフィ２７と、を備える音響式不良検出装置１００，２００を準備する準備工程と、音響ヘッド２０の複数の超音波スピーカー２１で発生させた複数の超音波２４を電子部品１３に集中させて電子部品１３を超音波加振する超音波加振工程と、赤外線サーモグラフィ２７で超音波加振中の電子部品１３の表面１５の温度分布を温度分布画像として取得する画像取得工程と、取得した温度分布画像の中で周囲よりも温度が高い高温部を不良領域として検出する検出工程と、を備える不良検出方法。

また、他の不良検出方法は、上記の画像取得工程と検出工程に代えて、赤外線サーモグラフィ２７で、超音波加振前の電子部品１３の表面１５の温度分布を加振前温度分布画像として取得すると共に、超音波加振中又は超音波加振後の電子部品１３の表面１５の温度分布を加振後温度分布画像として取得する加振前後画像取得工程と、取得した加振前温度分布画像と加振後温度分布画像とに基づいて、表面１５の領域４５毎に加振前の温度と加振後の温度との温度差を算出し、温度差が所定の閾値以上となる領域を不良領域として検出する不良領域検出工程を含む。

１０ ステージ、１０ａ 保持面、１１ 半導体チップ、１１ａ パッド、１２ サブストレート、１２ａ アイランド、１３ 電子部品、１５ 表面、１６ ワイヤ、１７ 圧着ボール、１８ 圧着部、２０ 音響ヘッド、２１，２１１～２１６ 超音波スピーカー、２１ａ 軸、２２ ケーシング、２３ 駆動ユニット、２４ 超音波、２６ 球中心、２７ 赤外線サーモグラフィ、２８ 光軸、３０ 移動機構、３１ ガイドレール、３２ Ｘ方向移動機構、３３ スライダ、３４ Ｙ方向移動機構、３５ Ｚ方向移動機構、３６ アーム、４０ 検査領域、４５ 領域、５０ 制御部、５１，５６ ＣＰＵ、５２，５７ 記憶部、５５ 検出部、５８ ディスプレイ、６０ 音響ヘッド、６２ ケーシング、６３ 球帯面、６４，６５ 開放面、６６ 球中心、６７ ステー、９０ クラック、９１ クラック領域、９２，９３ 不着部、９４ 不着領域、１００，２００ 音響式不良検出装置。

Claims (10)

1. 検査対象物の不良を検出する音響式不良検出装置であって、
   前記検査対象物を超音波加振する音響ヘッドと、
   前記音響ヘッドに取付けられて超音波加振中の前記検査対象物の表面の温度分布を温度分布画像として出力する赤外線サーモグラフィと、
   保持面に前記検査対象物を保持するステージと、
   前記赤外線サーモグラフィから入力された前記温度分布画像に基づいて不良の検出を行う検出部と、を備え、
   前記音響ヘッドは、前記ステージの前記保持面の側に前記ステージと離間して配置され、指向性を有する複数の超音波発生器と、複数の前記超音波発生器から発生した複数の超音波が前記検査対象物に集中するように複数の前記超音波発生器が取付けられるケーシングと、を有し、
   前記ケーシングは、前記ステージの側が開放された球形のドーム状、又は球台型の環状部材であり、
   前記ケーシングの球面の球中心は、前記ステージの前記保持面の上に保持される前記検査対象物の表面に位置しており、
   各前記超音波発生器は、指向性を有する超音波スピーカーであり、各軸が前記ケーシングの前記球中心で交差するように前記ケーシングに取付けられており、
   複数の前記超音波発生器から発生した複数の超音波を前記検査対象物に集中させて前記検査対象物を超音波加振すること、
   を特徴とする音響式不良検出装置。
2. 請求項１に記載の音響式不良検出装置であって、
   前記検出部は、前記赤外線サーモグラフィから入力された前記温度分布画像の中で周囲よりも温度が高い高温部を不良領域として検出すること、
   を特徴とする音響式不良検出装置。
3. 請求項１に記載の音響式不良検出装置であって、
   前記赤外線サーモグラフィは、
   超音波加振前の前記検査対象物の前記表面の温度分布を加振前温度分布画像として出力すると共に、超音波加振中又は超音波加振後の前記検査対象物の前記表面の温度分布を加振後温度分布画像として出力し、
   前記検出部は、前記赤外線サーモグラフィから入力された前記加振前温度分布画像と前記加振後温度分布画像とに基づいて、前記表面の領域毎に加振前の温度と加振後の温度との温度差を算出し、前記温度差が所定の閾値以上となる領域を不良領域として検出すること、
   を特徴とする音響式不良検出装置。
4. 請求項１に記載の音響式不良検出装置であって、
   前記音響ヘッドを前記ステージに対して相対移動させる移動機構を含み、
   前記移動機構は、複数の前記超音波発生器から発生した複数の超音波が前記検査対象物に集中する検査領域を前記検査対象物の表面に沿ってスキャンする様に前記音響ヘッドを相対移動させること、
   を特徴とする音響式不良検出装置。
5. 請求項１から３のいずれか１項に記載の音響式不良検出装置であって、
   複数の前記超音波発生器を駆動する駆動回路を備え、
   前記駆動回路は、各超音波発生器から発生する前記超音波の各位相をそれぞれ調整可能であること、
   を特徴とする音響式不良検出装置。
6. 請求項５に記載の音響式不良検出装置であって、
   複数の前記超音波発生器を駆動する駆動回路を備え、
   前記駆動回路は、各超音波発生器から発生する前記超音波の各位相をそれぞれ調整可能であること、
   を特徴とする音響式不良検出装置。
7. 請求項６に記載の音響式不良検出装置であって、
   前記駆動回路は、１つの前記超音波発生器を駆動する駆動ユニットを複数含み、
   前記駆動ユニットは、前記超音波発生器から発生する前記超音波の位相を調整可能であること、
   を特徴とする音響式不良検出装置。
8. 請求項８に記載の音響式不良検出装置であって、
   前記駆動回路は、１つの前記超音波発生器を駆動する駆動ユニットを複数含み、
   前記駆動ユニットは、前記超音波発生器から発生する前記超音波の位相を調整可能であること、
   を特徴とする音響式不良検出装置。
9. 検査対象物の不良を検出する不良検出方法であって、
   保持面に前記検査対象物を保持するステージと、
   指向性を有する複数の超音波発生器を有し、前記ステージの前記保持面の側に前記ステージと離間して配置されて前記検査対象物を超音波加振する音響ヘッドと、
   前記音響ヘッドに取付けられた赤外線サーモグラフィと、を備え、
   前記音響ヘッドは、複数の前記超音波発生器から発生した複数の超音波が前記検査対象物に集中するように複数の前記超音波発生器が取付けられるケーシングを有し、
   前記ケーシングは、前記ステージの側が開放された球形のドーム状、又は球台型の環状部材であり、
   前記ケーシングの球面の球中心は、前記ステージの前記保持面の上に保持される前記検査対象物の表面に位置しており、
   各前記超音波発生器は、指向性を有する超音波スピーカーであり、各軸が前記ケーシングの前記球中心で交差するように前記ケーシングに取付けられている音響式不良検出装置を準備する準備工程と、
   前記音響ヘッドの複数の前記超音波発生器で発生させた複数の超音波を前記検査対象物に集中させて前記検査対象物を超音波加振する超音波加振工程と、
   前記赤外線サーモグラフィで超音波加振中の前記検査対象物の表面の温度分布を温度分布画像として取得する画像取得工程と、
   取得した前記温度分布画像の中で周囲よりも温度が高い高温部を不良領域として検出する検出工程と、
   を備えることを特徴とする不良検出方法。
10. 検査対象物の不良を検出する不良検出方法であって、
    保持面に前記検査対象物を保持するステージと、
    指向性を有する複数の超音波発生器を有し、前記ステージの前記保持面の側に前記ステージと離間して配置されて前記検査対象物を超音波加振する音響ヘッドと、
    前記音響ヘッドに取付けられた赤外線サーモグラフィと、を備え、
    前記音響ヘッドは、複数の前記超音波発生器から発生した複数の超音波が前記検査対象物に集中するように複数の前記超音波発生器が取付けられるケーシングを有し、
    前記ケーシングは、前記ステージの側が開放された球形のドーム状、又は球台型の環状部材であり、
    前記ケーシングの球面の球中心は、前記ステージの前記保持面の上に保持される前記検査対象物の表面に位置しており、
    各前記超音波発生器は、指向性を有する超音波スピーカーであり、各軸が前記ケーシングの前記球中心で交差するように前記ケーシングに取付けられている音響式不良検出装置を準備する準備工程と、
    前記音響ヘッドの複数の前記超音波発生器で発生させた複数の超音波を前記検査対象物に集中させて前記検査対象物を超音波加振する超音波加振工程と、
    前記赤外線サーモグラフィで、超音波加振前の前記検査対象物の表面の温度分布を加振前温度分布画像として取得すると共に、超音波加振中又は超音波加振後の前記検査対象物の前記表面の温度分布を加振後温度分布画像として取得する加振前後画像取得工程と、
    取得した前記加振前温度分布画像と前記加振後温度分布画像とに基づいて、前記表面の領域毎に加振前の温度と加振後の温度との温度差を算出し、前記温度差が所定の閾値以上となる領域を不良領域として検出する不良領域検出工程と、
    を備えることを特徴とする不良検出方法。

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