JPH0257967A - 超音波検査装置 - Google Patents

超音波検査装置

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JPH0257967A
JPH0257967A JP63208211A JP20821188A JPH0257967A JP H0257967 A JPH0257967 A JP H0257967A JP 63208211 A JP63208211 A JP 63208211A JP 20821188 A JP20821188 A JP 20821188A JP H0257967 A JPH0257967 A JP H0257967A
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JP
Japan
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difference
peeling
frequency
reflected wave
frequency components
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Pending
Application number
JP63208211A
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English (en)
Inventor
Takayuki Shimodaira
貴之 下平
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Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0257967A publication Critical patent/JPH0257967A/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04Analysing solids
    • G01N29/11Analysing solids by measuring attenuation of acoustic waves
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04Analysing solids
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/04Wave modes and trajectories
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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、被検体内部の接合面の接着状態を超音波を用
いて非破壊検査する超音波検査装置に関する。
〔従来の技術〕
超音波を被検体に放射し、被検体からの反射エコーの信
号に基づいて被検体内部の状態(欠陥の有無等)を検査
する超音波検査手段は良く知られている。このような検
査の一例として、被検体が半導体装置である場合につい
て説明する。
第3図は半導体装置の断面図である。図で、1は半導体
回路を構成するシリコンチップ、2はシリコンチップ1
を固定するフレーム、3はシリコンチップ1と外部回路
との接続を行なうリードフレーム、4はこれらをモール
ドするモールド樹脂体である。モールド樹脂体4は合成
樹脂により構成されている。なお、リードフレーム3は
紙面と垂直方向に多数配列され、これらリードフレーム
3とシリコンチップ1とは図示されていない極細のリー
ド線により接続されている。5は半導体装置を示す。
このような半導体装置5では、その製造過程において、
シリコンチップ1とモールド樹脂体4、およびリードフ
レーム3とモールド樹脂体4との間が完全に接着されず
剥離が生じる場合がある。
このような剥離が生じている半導体装W、5は、剥離部
分に酒気が混入し、この温気によりシリコンチップ1の
機能に支障を生じ、使用不能となることが多い。又、剥
離を生じるとこの部分からモールド樹脂体に亀裂を生じ
易く、この亀裂により温気の侵入はより一層助長される
。したがって、上記剥離の有無を検査することは、半導
体装置5の使用においては不可欠のことである。この検
査に使用される超音波検査装置を第4図により説明する
第4図は従来の超音波検査装置のブロック図である0図
で、5は第3図に示す半導体装置である。
6は音響レンズにより超音波ビーム7を集束して放射す
る探触子である。探触子6は超音波ビーム7を放射する
とともにその半導体装置5からの反射波をこれに比例し
た電気信号に変換する。8は探触子6に電気的パルスを
印加するパルサであり、このパルサ8からのパルスの印
加により探触子6は超音波ビーム7を放射する。9は探
触子6からの超音波反射波の電気信号を受信して増幅す
るレシーバ、10はレシーバ9の出力信号波形を表示す
るオシロスコープである。
11はレシーバ9の出力信号のうち、ある特定時間内の
信号のうちのピーク値を検出するピークデテクタである
。このピークデテクタ11における上記特定時間は、半
導体装W、5における検査対象部分近辺からの反射波が
探触子6に到達する時間に選定されている。12はピー
クデテクタ11で検出されたピーク値を処理して検査対
象部分における@離の有無を判断する信号処理装置、1
3は信号処理装置12で得られた結果を表示するモニタ
TVである。
次に、第4図に示す超音波検査装置の動作の概略を第5
図(a)、  (b)に示す反射波信号の波形図を参照
しながら説明する。探触子6からの反射波信号はレシー
バ9で増幅され、オシロスコープ10に表示される。と
ころで、シリコンチップ1とモールド樹脂体4との接着
、又はリードフレーム3とモールド樹脂体4との接着が
正常である場合、当該接着部分における反射波信号の波
形は第5図(a)に示すような波形となる。これに対し
て、当該接着部分に剥離が生じて空気層が形成されてい
る場合、その反射波信号の波形は第5図(b)に示すよ
うに、第5図(a)に示す波形よりもその波高値が大き
く、かつ、その位相が反転することが知られている。し
たがって、オシロスコープ10に表示された波形を観察
することにより、接着部分の剥離の有無を判断すること
ができる。
しかしながら、オシロスコープ10に表示されるのは、
接着部分からの反射波信号の波形だけでなく、半導体装
置5を構成する各要素の面からの波形も表示され、接着
部分からの反射波信号の波形の観察は容易ではなく、又
、剥離が生じていてもその信号波形はそれ程大きくなら
ない場合や、位相の反転が明確に現れない場合がある。
したがって、オシロスコープ10による剥離の有無の判
定は極めて困難である。このため、ピークデテクタ11
および信号処理装置12による剥離の有無の判定手段が
提案されている。この判定手段による判定は次のように
してなされる。
ピークデテクタ11は、レシーバ9からの信号を入力し
、特定時間内の波形(接着部分の波形)のうち正のピー
ク値と負のピーク値を検出する。
接着部分に剥離がない場合のこれらピーク値が第5図(
a)にP+、Ptで示され、剥離が生じている場合のピ
ーク値が第5図(b)にP I ’ + P tで示さ
れている。信号処理装置12は2つのピーク値の絶対値
を入力して正側のピーク値から負側のピーク値を減算す
る演算を行なう。ところで、接着部分に剥離がない場合
、ピーク値p、、pzの絶対値はp r > P zの
関係にあり、剥離がある場合、ピーク値p、J、pt’
の絶対値はp+’>pgの関係にあるので、剥離がない
場合の差(p+−pg)は正、剥離がある場合の差(p
+  −pg’)は負となり、上記減算値の正負を判断
することにより後者の位相の反転を知ることができ、そ
の剥離も検出することができる。なお、接着部分に剥離
が生じている場合であっても上記の差が正となることが
ある。その場合、当該差の値は小さな値となるので、上
記減算は、差が正の場合にある闇値を設定し、この閾値
を組み込んで実施される。具体的には、当該差の値から
さらに当該闇値が減算され、得られた値の正負が判断さ
れることになる。
信号処理袋W、12は、上記のような減算の結果の正負
の判断に応じて、例えば差が正の場合には高レベル信号
、負の場合には低レベル信号を出力する。そして、モニ
タTV13はこの出力信号により、それが高レベルの場
合には例えば白、低レベルの場合には黒を表示する。こ
のようにして、半導体装置5の平面を超音波で走査する
ことにより、走査ライン上の各点における剥離の有無が
モニタTV13の画面に白、黒画像として表示され、検
査を行なうことができる。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記超音波検査装置による半導体装置5の検査の時期は
必ずしもその製造直後に行なわれるものとは限らず、製
造か′ら相当時間経過した時点、例えば当該半導体装R
5を種々の機械、装置等に組込む直前等で行なわれるこ
とが多い。ところで、半導体装置5の接着部に剥離が存
在する場合、時間の経過とともに剥離部分に温気が侵入
し、遂にはこの部分に水が溜った状態となる。これは、
前述のように剥離部分からの亀裂が生じている場合に著
るしい。そして、このように剥離部分に水の層が形成さ
れると、超音波が放射されたとき、その反射波の大きさ
は水が溜ってない状態(空気の層が形成されている状a
)の反射波に比較して小さ(なり、正常に接着されてい
る場合の反射波より僅かに低い程度に減少する。したが
って、正常な接着状態と剥離部分に水が溜っている状態
との区別が不可能となり、剥離が存在するにもかかわら
ずそこに水が溜っている場合には正常な接着と判断され
、この半導体装置5を組込んだ装置2機械等の故障原因
となることが多かった。このような問題は半導体装置に
限らず、他の被検体にも生じる問題である。
本発明の目的は、上記従来技術における課題を解決し、
被検体の接合面の剥離を確実に検出することができる超
音波検査装置を提供するにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記の目的を達成するため、本発明は、被検体に超音波
を放射し、その反射波信号に基づいて前記被検体の内部
の接合面を検査する超音波検査装置において、前記反射
波信号に含まれる周波数成分のうち2つの特定の周波数
成分の信号レベルをとり出す周波数分析器と、この周波
数分析器でとり出された2つの信号レベルの差を演算す
る減算器と、この減算器の演算値に基づいて前記接合面
の剥離の有無を判断する判定手段とを設けたことを特徴
とする。
〔作 用〕
受信された超音波反射波信号は周波数分析器により、そ
の周波数成分のうち特定の2つの周波数成分のみとり出
され、これら2つの周波数成分の信号レベルが出力され
る。減算器は、これら2つの信号レベルの差を演算し、
判定手段は、当該差の値に基づいて被検体の接合面に剥
離が生じているか否かを判断する。
〔実施例〕
以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。
第1図は本発明の実施例に係る超音波検査装置のブロッ
ク図である。図で、第4図に示す部分と同一部分には同
一符号を付して説明を省略する。
15は周波数分析器であり、レシーバ9から出力された
超音波反射波信号を入力し、その反射波信号に含まれる
周波数成分のうちの2つの周波数成分の信号をとり出し
、その信号レベルを出力する。
このような周波数分析器15は、例えばFFTアナライ
ザやバンドパスフィルタ等を用いて構成される。16は
周波数分析器15から出力された2つの信号の信号レベ
ルの差を演算する減算器、17は減算器16から出力さ
れた差の値に基づいて接合面の剥離の有無を判断する判
定器である。
次に、本実施例の動作を第2図に示す反射波信号の周波
数特性図を参照しながら説明する。第2回で、横軸には
周波数が、縦軸には反射波信号の電圧レベルがとっであ
る。レシーバ9から出力された反射波18号は第2図に
示すように種々の周波数成分を含む信号である。ここで
、接着部分が正常な接着状態にある場合、その反射波信
号の周波数特性は第2図に曲線Aで示されている0図か
ら明らかなように、この場合の反射波信号の周波数は、
探触子6の固有の周波数fc (例えば25M Hz 
)を中心に分布されている。今、これら周波数)のうち
、任意の周波数f、、f、が選択され、これら周波数f
、、f、が周波数分析器15に設定されていると、レシ
ーバ9から出力された反射波信号のうち、周波数fC,
f3の成分の信号のみが周波数分析器15によりとり出
され、周波数分析器15からはそれら各周波数成分の電
圧レベルV、、Vtが出力される。減算器16はこれら
電圧レベルの差δ1 (δt =V+ −Vz )を演
算し、これを判定器17に出力する。判定器17には、
予め接着部分が正常である場合の周波数fenf3の電
圧レベルの差、即ち上記の差δ、が記憶手段により記憶
されており、減算器16から出力された値と当該記憶さ
れている値δ1との差が判定器17に備えられている減
算手段により演算される。そして、両者の差が0を中心
とした所定の小さな許容範囲内のとき、接着部分が正常
であると判断し、出力電圧をOとする。したがって、オ
シロスコープ10には0レベルの横軸の線が表示されて
いるのみである。
次に、接着部分に剥離が存在し、この剥離部分に水が溜
っている場合について説明する。この場合、反射波信号
の周波数特性は第2図に示す曲線Bのようになる。即ち
、周波数の低い超音波成分は水中を通過するとき干渉に
よる減衰が少ないが、周波数が高くなるほど超音波成分
は水中を通過するとき干渉により太き(減衰し、このた
め、その反射波信号の周波数特性は曲線Bのようになる
さきに述べたように、周波数分析器15には選択された
周波数fc、f、が設定されているので、曲線Bの特性
をもつ反射波信号が周波数分析器15に入力されると、
周波数分析器15からは周波数f、の電圧レベルvI′
と周波数f、の電圧レベル■2′とが出力される。これ
ら電圧レベルは減算器16に入力され、その差δ2 (
δ2−■。
−v、’)が演算される。この差の値δ2は周波数が高
い超音波成分はど減衰が大きいことから、必然的に前記
の差δ1より大きくなる。そして、この差の値 δ2は
判定器17に入力され、記憶されている正常接着の場合
の値δ1と比較される。
この場合、両者の差の値(δ2−δ、)は判定器17に
設定された前記許容範囲より大きな値となるので、判定
器17は接着部分に剥離が存在すると判断し、所定のレ
ベルの電圧を出力する。これにより、オシロスコープ1
0には当該電圧に応じたレベルの直線が現れ、剥離の存
在を表示する。
このように、本実施例では、高周波成分の超音波の水中
通過時の減衰が大きくなる現象に基づき、反射波信号の
特定の2つの周波数成分の電圧レベルの差により剥離の
有無を判断するようにしたので、剥離部分に水が溜って
いても確実に剥離を検出することができる。
なお、上記実施例の説明では、選択する2つの周波数の
1つを中心周波数fcとする例について述べたが、これ
に限ることはなく、ある程度の電圧レベルの範囲内で、
できるだけ値δ1.δ2の差が大きくなるような周波数
を選定すればよい。
例えば、第2図に示すように、中心周波数fcの電圧レ
ベルから約30dB低い電圧レベル内の周波数帯域f、
内で、かつ、高周波部分で周波数選択を行なうことがで
きる。又、表示はオシロスコープに限ることはなく、既
設のモニタTVを利用して輝度の大小により表示しても
よく、さらに、表示灯やブザー等を用いることもできる
〔発明の効果〕
以上述べたように、本発明は、反射波信号の周波数成分
のうち2つの周波数成分を選択し、それらの信号レベル
の差に基づいて剥離の有無を判断するようにしたので、
当該剥離部分に水が存在していても、剥離を確実に検出
することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例に係る超音波検査装置のブロッ
ク図、第2図は反射波信号の周波数特性図、第3図は被
検体である半導体装置の断面図、第4図は従来の超音波
検査装置のブロック図、第5図(a)、  (b)は反
射波信号の波形図である。 6・・・・・・・・・探触子、9・・・・・・・・・レ
シーバ、15・・・・・・・・・周波数分析器、16・
・・・・・・・・減算器、17・・・・・・・・・判定
器 咄鷲匡Δ?北 6課j虫弄

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)被検体に超音波を放射し、その反射波信号に基づ
    いて前記被検体の内部の接合面を検査する超音波検査装
    置において、前記反射波信号に含まれる周波数成分のう
    ち2つの特定の周波数成分の信号レベルをとり出す周波
    数分析器と、この周波数分析器でとり出された2つの信
    号レベルの差を演算する減算器と、この減算器の演算値
    に基づいて前記接合面の剥離の有無を判断する判定手段
    とを設けたことを特徴とする超音波検査装置。
  2. (2)請求項(1)において、前記判定手段は、前記接
    合面が接着状態にあるときの前記減算器の演算値を記憶
    する記憶手段と、この記憶手段に記憶された値と前記減
    算器の演算値との差を演算する他の減算器とで構成され
    ていることを特徴とする超音波検査装置。
JP63208211A 1988-08-24 1988-08-24 超音波検査装置 Pending JPH0257967A (ja)

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Cited By (3)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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