JPH05232093A

JPH05232093A - 超音波検査装置

Info

Publication number: JPH05232093A
Application number: JP4033300A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Takesute; 義則武捨; Shigeru Kajiyama; 茂梶山; Jun Kubota; 純窪田; Yoshihiko Takishita; 芳彦瀧下; Shigeo Kuroda; 重雄黒田
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd; Hitachi Ltd
Priority date: 1992-02-20
Filing date: 1992-02-20
Publication date: 1993-09-07
Anticipated expiration: 2015-11-06
Also published as: DE4304862A1; JP3107324B2; DE4304862C2

Abstract

(57)【要約】【目的】超音波により、複数の被検査体を連続的に能
率よく検査すること。【構成】レール８とローラ９とアーム１０とチェーン
１１とＩＣ保持具１２とを有する移送手段により、被検
査体であるＩＣ２７を検査位置に連続的に移送し、ＩＣ
押し付け治具１３と位置決めレール１４とを有する位置
決め手段により、アレイ探触子１とＩＣ２７とを、上下
方向Ｚ−ＺおよびＩＣ２７の移送方向Ｙ−Ｙに位置決め
し、アレイ探触子１の駆動素子を電子的に切り換えるこ
とにより、ＩＣ２７の移送方向と直交する方向Ｘ−Ｘの
走査を行い得るように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超音波検査装置に係
り、特に複数個の電子部品や材料部品等の被検査体を順
次能率よく検査するために好適な超音波検査装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、複数個ずつ生産される電子部品や
材料部品である例えばＩＣ、セラミック材、有機材や複
合材等の健全性を調べるため、超音波等の非破壊的検査
技術で検査する場合が多い。そして、例えば超音波検査
法によるＩＣ内部のボイドおよび剥離状欠陥の検査で
は、製品の抜き取り検査が行われている。

【０００３】超音波探触子を使用し、被検査体としてＩ
Ｃを検査する従来技術には、例えば特開平１−１０９２
５８号公報に記載の技術がある。この従来技術では、Ｘ
ＹＺスキャナに取り付けられた超音波探触子を水中に入
れ、その下方の水中にＩＣを配置する。このとき、超音
波探触子のＸＹ方向の平面と、ＩＣの検査面とが平行に
なるように調整する。次に、超音波探触子とＩＣとの距
離を調節して、超音波探触子から放射される超音波集束
ビームの焦点を、ＩＣ内部の検査面の位置に合わせる。
この状態で、超音波探触子をＸＹ方向に機械的に走査さ
せながら超音波の送受信を行い、検査面の各位置におけ
る反射波の振幅、位相等の情報を検出・記録し、検査面
に対する前記情報の二次元的な分布画像を形成する。つ
いで、形成された画像から欠陥の有無、欠陥の規模また
は欠陥の面積率等を算出し、判定基準値に基づいてＩＣ
の良否を判定している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来技術
は被検査体を個々に取り出して行うようにしているた
め、検査能率が悪いという問題があった。このため、多
数の被検査体から数個を取り出して行う、抜き取り検査
にとどまざるを得なかった。

【０００５】また、従来技術では被検査体を水中に置い
て検査するようにしているため、被検査体がポーラスの
材料で形成されていたり、複合材料で形成されていて万
が一、材料間に剥離状欠陥があった場合には、被検査体
に水分が染み込み、被検査体の信頼性を著しく低下させ
る問題がある。特に、被検査体が例えばＩＣの場合に
は、水分が染み込んで耐湿性が劣化した場合には、電極
配線およびチップパッド部の腐食、ピン間リーク不良、
特性劣化等が発生し、ＩＣの寿命が低下する。また、Ｉ
Ｃに欠陥がない場合にも、ＩＣを水中に入れることによ
り、ＩＣのリード部周辺への水分の残留、および超音波
検査の検出限界以下の微小な隙間への水分の残留による
酸化等により、ＩＣの寿命を短くする要因となってい
た。

【０００６】本発明の目的は、複数の被検査体を連続的
に能率よく検査し得る超音波検査装置を提供することに
ある。

【０００７】また、本発明の他の目的は、水分が染み込
むことによって性能が劣化するような被検査体の検査に
適する超音波検査装置を提供することにある。

【０００８】さらに、本発明の他の目的は、正確で安定
した検査情報が得られる超音波検査装置を提供すること
にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的は、被検査体の
検査位置に被検査体を連続的に移送する移送手段と、こ
の移送手段により連続的に移送されて来る被検査体と、
超音波探触子とを検査位置で音響的カップリングをはさ
んで、三次元方向に相対的に位置決めする位置決め手段
とを備えて構成したことにより、達成される。

【００１０】前記目的は、前記位置決め手段を、被検査
体と超音波探触子とを検査位置で音響的カップリングを
はさんで、少なくとも上下方向と、水平面内における被
検査体の移送方向とに相対的に位置決め可能に構成する
とともに、前記超音波探触子にアレイ探触子を用い、水
平面内における被検査体の移送方向と直交する方向と、
平行方向と、斜め方向の少なくとも一つの方向の走査
を、前記アレイ探触子の駆動素子を電子的に切り換えて
行う電子走査化したことにより、また前記音響的カップ
リングとして、液槽内に入れた液体を用いたことによっ
ても、達成される。

【００１１】また、前記他の目的は音響的カップリング
として液体を使用した場合であっても、前記液槽に、検
査位置における被検査体の上下方向の位置に対して、液
位を所定位置に調整する液位調整手段を設けたことによ
り、さらには前記液槽における被検査体の入口側に異物
除去具を設け、出口側には被検査体に付着した液滴を取
り除く液滴除去具を設けたことにより、またさらには前
記液槽における被検査体の入口側に、被検査体の防液を
要する部分に防液処理を施す防液手段を設けたことによ
って、達成される。

【００１２】そして、前記他の目的は、前記音響的カッ
プリングとして、弾性体を用いたことにより、さらには
前記弾性体を、互いに音速の異なる複数の弾性体片を積
層して構成したことによって、達成される。

【００１３】さらに、前記他の目的は、前記音響的カッ
プリングに、この音響的カップリングを一定温度に保つ
温度調整手段を付設したことにより、達成される。

【００１４】

【作用】本発明では、被検査体の検査位置に被検査体を
連続的に移送する移送手段と、被検査体と超音波探触子
とを検査位置で音響的カップリングをはさんで、三次元
方向に相対的に位置決めする位置決め手段とを備えてい
る。そこで、前記移送手段により、複数の被検査体をそ
の検査位置に連続的に移送する。前記位置決め手段で
は、前記移送手段により移送されて来る被検査体と、超
音波探触子とを検査位置で、三次元方向に相対的に位置
決めする。前記超音波探触子は、被検査体の検査位置で
被検査体の検査面に対して、音響的カップリングを通し
て超音波の送受信を行い、被検査体の検査面からの反射
波の振幅、位相等の情報を情報処理部門に送信する。こ
のように、本発明では被検査体を検査位置に連続的に送
り込み、被検査体の検査面と超音波探触子とを自動的に
位置合わせし、検査を行うようにしているので、超音波
による検査を能率よく行うことができる。したがって、
被検査体が電子部品や材料部品等のごとく多数生産され
るものであっても、その全部について超音波検査を行う
ことが可能となる。

【００１５】また、本発明では前記位置決め手段を、被
検査体と超音波探触子とを検査位置で、少なくとも上下
方向と、水平面内における被検査体の移送方向とに相対
的に位置決め可能に構成している。一方、前記超音波探
触子にアレイ探触子を用い、水平面内における被検査体
の移送方向と直交する方向と、平行方向と、斜め方向の
少なくとも一つの方向の走査を、前記アレイ探触子の駆
動素子を電子的に切り換えて行う電子走査化している。
これにより、検出位置での被検査体とアレイ探触子との
相対的位置合わせ時間を大幅に短縮でき、検査能率をよ
り一層向上させることができる。

【００１６】さらに、本発明では音響的カップリングと
して、液槽内に入れた水等の液体を用いるようにしてい
るので、音響的カップリングに一般に汎用されている液
体を利用したうえで、検査能率の向上を得ることができ
る。

【００１７】また、本発明では前記液槽に、液位調整手
段を設けている。そして、前記液位調整手段により、検
査位置における被検査体の上下方向の位置に対して、液
位を所定位置に調整するようにしている。これにより、
液中に超音波探触子を置き、その上方液面に、被検査体
の液中に浸漬させても支障のない部分のみを浸漬させて
検査できるので、被検査体に液分が付着したり、染み込
むことによって発生するトラブルを防止することができ
る。

【００１８】さらに、本発明では前記液槽における被検
査体の入口側で、異物除去具により、被検査体に付着し
ている気泡や他の異物を払拭し除去するようにしている
ので、気泡等の異物による画像情報への影響を極めて少
なくし、正確な画像情報を得ることができる。また、液
槽における被検査体の出口側で、液滴除去具により、被
検査体に付着した音響的カップリングである液滴を取り
除くようにしているので、被検査体に液分が付着した
り、残留することに起因する被検査体の性能劣化等のト
ラブルを解消することができる。

【００１９】また、本発明では前記液槽における被検査
体の入口側に、防液手段を設けており、この防液手段に
より、被検査体における防液を要する部分に、防液処理
を施すようにしている。その結果、被検査体に液分が付
着したり、残留することに起因する被検査体の性能劣化
等のトラブルを解消することができる。

【００２０】さらに、本発明では前記音響的カップリン
グとして、弾性体を用いている。これにより、電子部品
等のうちで特に液分を全く嫌う被検査体に適用して、被
検査体の液分による性能劣化等のトラブルを全て解消す
ることができる。

【００２１】さらにまた、本発明では前記弾性体を、互
いに音速の異なる複数の弾性体片を積層して構成し、こ
の弾性体を被検査体に押し当てて検査するようにしてい
る。このように、音響的カップリングとして、音速の異
なる弾性体片を積層した積層体を用いているので、アレ
イ探触子の超音波放射面に超音波の集束効果を持たせる
ことができる結果、より一層正確な検査情報を得ること
ができる。

【００２２】そして、本発明では前記音響的カップリン
グに、温度調整手段を付設し、この温度調整手段によ
り、音響的カップリングを一定温度に保つようにしてい
る。これにより、音響的カップリングの温度変化による
超音波の音速や減衰の変化に起因する探傷感度のばらつ
きを減少させ、正確な情報を得ることができる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面により説明す
る。

【００２４】＜第１の実施例＞図１〜図６は本発明の第
１の実施例を示すもので、図１は被検査体としてＩＣを
対象とした超音波検査装置の側面図、図２は超音波探触
子としてアレイ探触子を用いた場合の、アレイ探触子の
姿勢制御部の側面図、図３は同姿勢制御部の正面図、図
４は音響的カップリングとして液体を用いた場合の、そ
の液面とＩＣの接触状態の一例を示す説明図、図５は同
じく液面とＩＣの接触状態の他の例を示す説明図、図６
はこの実施例におけるフローチャートである。

【００２５】これらの図に示す第１の実施例では、図１
に示すように、超音波探触子であるアレイ探触子１と、
被検査体であるＩＣ２７の移送手段と、ＩＣ２７の位置
決め手段と、音響的カップリングである液体１６を入れ
た液槽１５と、液体１６の液面１７を調整する液位調整
手段と、液槽１５の近傍に設置された異物除去部２１お
よび液滴除去具２２ならびに乾燥装置２３と、電子走査
式超音波送受信部２４と、映像化装置２５と、ＩＣ２７
の良否判定部２６とを備えて構成されている。

【００２６】前記アレイ探触子１には、図１に示すよう
に、音響レンズ２と、姿勢制御部３とが設けられてい
る。前記アレイ探触子１は、音響レンズ２を通じてＩＣ
２７の検査面に対して超音波集束ビーム７を放射し、Ｉ
Ｃ２７の検査面からの反射波を取り込むようになってい
る。

【００２７】前記姿勢制御部３は、図２および図３に示
すように、球面軸受４と、２個一対の傾き調整機構５，
６とを有している。そして、姿勢制御部３は傾き調整機
構５，６を作動させ、球面軸受４を介してアレイ探触子
１を傾動させ、アレイ探触子１の超音波放射面（音響レ
ンズ２の表面）と、ＩＣ２７の検査面との距離および平
行度を調整可能に構成されている。

【００２８】前記ＩＣ２７の移送手段は、図１に示すよ
うに、レール８と、このレール８内に転動可能に配列さ
れた複数個のローラ９と、このローラ９の軸に垂設され
たアーム１０と、このアーム１０に支持されかつレール
８の下方において一方向に走行可能に配置されたチェー
ン１１と、このチェーン１１のリンクに連結されたＩＣ
保持具１２とを備えて構成されている。前記レール８
は、アレイ探触子１の上方である検査位置で逆台形に下
降する形状に形成されていて、ＩＣ保持具１２により保
持されたＩＣ２７が、この下降する形状に形成された領
域を通過するとき、アレイ探触子１の超音波放射面に接
近するようになっている。

【００２９】前記ＩＣ２７の位置決め手段は、図１に示
すように、前記レール８の下降する形状に形成された領
域に配置された２個一対のＩＣ押し付け治具１３と、液
槽１５の上部側に固定された位置決めレール１４とを備
えて構成されている。このＩＣ２７の位置決め手段で
は、ＩＣ保持具１２により保持されたＩＣ２７が検査位
置に差し掛かったとき、ＩＣ押し付け治具１３の上面を
押し、ＩＣ２７の下面３１を位置決めレール１４に押し
当て、アレイ探触子１の超音波放射面に対して、ＩＣ２
７の上下方向Ｚ−Ｚおよび移送方向Ｙ−Ｙの位置を決め
るようにしている。

【００３０】また、この実施例ではＩＣ２７の移送方向
Ｙ−Ｙと直交する方向Ｘ−Ｘにおける超音波の走査は、
アレイ探触子１の駆動素子を電子的に切り換えることに
よって行うようになっている。

【００３１】前記液槽１５には、図１に示すように、音
響的カップリングとして、液体（水）１６が収容されて
いる。この液体１６中には、アレイ探触子１の超音波送
受信部分と、音響レンズ２とが置かれている。前記液槽
１５の底板とアレイ探触子１の外周面間には、シール部
１８が設けられている。

【００３２】前記液位調整手段は、図１に示すように、
液位センサ１９と、液位調整器２０とを備えて構成され
ている。この液位調整手段では、液位センサ１９により
検出された液位情報に基づいて液位調整器２０により液
槽１５内に液体１６を供給し、または液槽１５内の液体
１６を排出し、液槽１５内の液面１７をあらかじめ決め
られたレベルに保持するようになっている。

【００３３】前記異物除去具２１は、図１に示すよう
に、液槽１５内におけるＩＣ２７の進入側に設けられて
おり、ＩＣ２７の下面３１やその周りに付着している気
泡等の異物を払拭し、除去するようになっている。

【００３４】前記液滴除去具２２は、図１に示すよう
に、液槽１５におけるＩＣ２７の出口に設けられてお
り、ＩＣ２７に付着した液滴を払拭し、除去するように
なっている。

【００３５】前記乾燥装置２３は、図１に示すように、
液槽１５におけるＩＣ２７の出口側の外部に設けられて
おり、ＩＣ２７に向かって温風を吹き付け、乾燥させる
ようになっている。

【００３６】前記電子走査式超音波送受信部２４は、超
音波集束ビーム７の電子走査と、ＩＣ２７の移送手段に
よる機械走査とを併用して、ＩＣ２７の検査面の全面に
超音波集束ビーム７を正確に放射し、かつＩＣ２７の検
査面からの超音波の反射波を取り込み、その反射波の強
度を映像化装置２５に対して出力するように構成されて
いる。

【００３７】前記映像化装置２５は、前記電子走査式超
音波送受信部２４からの反射波の受信信号を入力し、こ
の受信信号におけるあらかじめ設定した時間範囲にある
反射波を対象として、その振幅強度に対応した電圧に変
換し、その電圧を測定し、メモリに記録し、ＩＣ２７の
検査面における反射波強度の平面的な強度分布の画像を
作成し、ＣＲＴに表示する他、前記反射波強度の画像情
報を良否判定部２６に対して出力するように構成されて
いる。

【００３８】前記良否判定部２６は、前記映像化装置２
５から入力した反射波強度の画像情報を処理し、異常と
認められる部分の面積率を算出し、その算出された面積
率と判定基準値とを比較し、異常と認められる部分の面
積率が判定基準値を超えたときは、そのＩＣ２７は不良
と判定する。そして、検査対象のＩＣ２７が不良と判定
したときは、不良ＩＣ選別部（図示せず）に対して出力
する。

【００３９】前記不良ＩＣ選別部では、その不良ＩＣを
取り出しまたはマークを施して選別するようになってい
る。

【００４０】前記第１の実施例の超音波検査装置は、次
のように使用され、作用する。

【００４１】まず、この実施例では液槽１５内に音響的
カップリングとして液体１６が収容されている。この液
体１６の中には、アレイ探触子１の超音波送受信部分と
音響レンズ２とが置かれている。

【００４２】そこで、図６に示すステップ１０１では、
ＩＣ２７を検査位置に向かって連続的に移送する。この
ＩＣ２７の移送は、移送手段におけるＩＣ保持具１２に
よりＩＣ２７を保持し、チェーン１１、アーム１０およ
びローラ９を介してレール８に沿って行う。検査位置に
送る途中で、異物除去具２１により、ＩＣ２７の下面３
１の周りを払拭し、気泡や他の異物を除去する。

【００４３】次に、図６に示すステップ１０２では、Ｉ
Ｃ２７が液槽１５内の液面１７に進入する前に、液槽１
５内の液位調整を行う。この液位調整は、液位調整手段
を構成している液位センサ１９により液槽１５内の液面
１７の位置を検出し、その検出結果と基準値とを比較
し、検査結果が基準値を超えているときは、液位調整器
２０から液槽１５内の液体１６を排出し、検査結果が基
準値以下のときは、液位調整器２０を通じて液槽１５内
に液体１６を供給して行う。前記液位の基準値は、この
実施例では検査位置で図４に示すように、液体１６にＩ
Ｃ２７の下面３１が浸りかつモールドレジン材２９と内
部のチップ２８との接合境界面等から液体１６が染み込
んだり、リード３０に付着したりしない位置に設定され
る。なお、図５に示すように、液体１６をオーバフロー
させ、その液面１７にＩＣ２７の下面３１が液体１６の
表面張力で密着するようにしてもよい。

【００４４】ついで、図６に示すステップ１０３では、
ＩＣ２７を検査位置に位置決めする。

【００４５】このＩＣ２７の検査位置への位置決めは、
ＩＣ２７の移送手段のレール８における検査位置に相当
する部位に設けられた２個一対のＩＣ押し付け治具１３
によりＩＣ保持具１２の上面を押し、ＩＣ２７の下面３
１を位置決めレール１４に押し当てることによって、上
下方向Ｚ−Ｚと、ＩＣ２７の移送方向Ｙ−Ｙの位置決め
を行い、またアレイ探触子１の駆動素子を電子的に切り
換えることによって、ＩＣ２７の移送方向と直交する方
向Ｘ−Ｘの走査を行い得るようにする。

【００４６】続いて、図６に示すステップ１０４では、
ＩＣ２７の検査面であるチップ面に正しく超音波集束ビ
ーム７が放射されかつ超音波の反射波が取り込まれるよ
うに、アレイ探触子１の姿勢を制御する。ところで、Ｉ
Ｃ２７のモールドレジン材２９と内部のチップ２８との
境界面接合の良否を検査するこの実施例では、ＩＣ２７
がレール８に沿って移動し、その先端部がアレイ探触子
１から放射される超音波集束ビーム７上に差し掛かる
と、アレイ探触子１で図４に示すように、ＩＣ２７の下
面３１からの反射波ａ，ｂを受信する。この反射波ａ，
ｂは、チップ２８の幅を十分カバーできるように設定さ
れた電子走査範囲Ｗの、右端と左端の超音波集束ビーム
７による反射波である。この反射波ａ，ｂにより、アレ
イ探触子１の超音波放射面に対するＩＣ２７の下面３１
の平行性および距離をチェックする。

【００４７】まず、平行性のチェックは反射波ａとｂと
の時間差が０（ゼロ）になるように、アレイ探触子１の
傾き調整機構５，６の一方または両方を作動させて行
う。例えば、超音波集束ビーム７が送信された時点から
反射波ａが受信されるまでの時間が１５．５６μｓ、ま
た超音波集束ビーム７が送信されてから反射波ｂが受信
されるまでの時間が１５．２９μｓだったとすると、そ
の差は０．２７μｓとなり、距離差は液中における音速
を１５００ｍ／ｓとすると約０．２mmであることが分か
る。したがって、アレイ探触子１の傾き調整機構５また
は６を０．２mm（支点が図３において傾き調整機構５，
６の中央にある場合は、０．１mm）上下動させることに
より、両者の距離は等しくなり、アレイ探触子１の超音
波放射面とＩＣ２７の下面３１とが平行になる。

【００４８】次に、距離のチェックは超音波集束ビーム
７の焦点が、ＩＣ２７の検査面であるチップ面に合って
いるか，否かを確認する。超音波は、音速の異なる媒質
境界を斜めに通過するときに屈折する。この実施例で
は、音速が１５００ｍ／ｓの液中から音速が２５００ｍ
／ｓのＩＣ２７のモールドレジン材２９に超音波集束ビ
ーム７が伝播するので、モールドレジン材２９中での焦
点距離は音速比（１５００／２５００＝１．６７）分、
短縮される。例えば、超音波集束ビーム７の液中におけ
る焦点距離Ｆを１５mmとすると、ＩＣ２７の下面３１か
ら検査面であるチップ面までの２mmの深さに焦点を合わ
せるには、液中距離で２mmの１．６７倍である３．３４
mmだけ、両者の距離を近づける必要がある。このときの
液中距離は、１５−３．３４＝１１．６６mmとなり、超
音波集束ビーム７が発信された時点からＩＣ２７の下面
３１からの反射波が受信されるまでの時間は、１１．６
６×２／１５００＝１５．５４μｓであることが分か
る。したがって、アレイ探触子１全体を上下動させ、Ｉ
Ｃ２７の下面３１からの反射波が１５．５４μｓの位置
で受信されるようにすれば、超音波集束ビーム７の焦点
は検査面であるチップ面に合致する。

【００４９】ついで、図６に示すステップ１０５では、
ＩＣ２７の検査面に超音波の送受信を行う。この超音波
の送受信は、電子走査式送受信部２４によりアレイ探触
子１を制御し、アレイ探触子１より音響レンズ２および
音響的カップリングである液体１６を透過してＩＣ２７
の検査面に超音波集束ビーム７を放射し、この超音波集
束ビーム７でＩＣ２７の検査面全体を走査し、アレイ探
触子１でＩＣ２７の検査面からの反射波を取り込む。

【００５０】次に、図６に示すステップ１０６では、Ｉ
Ｃ２７の検査面からの反射波の強度分布の記録，表示を
行う。この反射波の強度分布の記録，表示は、映像化装
置２５により、受信信号におけるあらかじめ設定した時
間範囲にある反射波を対象として、その振幅強度に対応
した電圧に変換し、この電圧を測定し、メモリに記録す
るとともに、ＩＣ２７の検査面における反射波強度の平
面的な強度分布の画像を作成し、ＣＲＴに表示する。

【００５１】ついで、図６に示すステップ１０７では、
良否判定部２６により、反射波の強度分布の画像情報を
処理し、異常と認められる部分の面積率を算出し、その
算出された面積率と判定基準値とを比較して行う。比較
の結果、異常と認められる部分の面積率が判定基準値を
超えたときは、検査対象のＩＣ２７を不良と判定し、不
良ＩＣ選別部に対して出力する。

【００５２】続いて、図６に示すステップ１０８では、
被検査体であるＩＣ２７を検査位置から後工程に移動さ
せる。ＩＣ２７を移動させる間に、図１に示す液滴除去
具２２によりＩＣ２７の下面３１に付着している液滴を
除去し、ついで乾燥装置２３により乾燥させ、液分の付
着，残留によるＩＣ２７の性能劣化等を未然に防止す
る。

【００５３】以上のように、この第１の実施例では移送
手段により、ＩＣ２７を検査位置に連続的に送り込み、
検査位置で三次元方向に位置決めし、超音波検査を行う
ようにしているので、検査能率の向上を図ることができ
る。

【００５４】また、検査位置で機械的な位置決め手段に
より、ＩＣ２７をアレイ探触子１に対する上下方向Ｚ−
Ｚと、ＩＣ２７の移送方向Ｙ−Ｙとの位置決めを行い、
アレイ探触子１の駆動素子を電気的に切り換えることに
よって、ＩＣ２７の移送手段と直交する方向Ｘ−Ｘの走
査を可能とし、超音波を走査するようにしているので、
Ｘ，Ｙ方向共、機械的に走査する技術に比べて１／３０
に高速化することができる。

【００５５】さらに、検査前に、異物除去具２１により
ＩＣ２７を払拭し、気泡等の異物を除去するようにして
いるので、気泡等の異物による画像情報への影響を極め
て少なくし、正確な画像情報を得ることができる。

【００５６】しかも、音響的カップリングとして汎用さ
れている液体１６を用いても、液位調整手段を構成して
いる液位センサ１９と液位調整器２０により液位を適正
に調整するようにしているので、例えばＩＣ２７のモー
ルドレジン材２９の継ぎ目や、モールドレジン材２９と
リード３０との境界等に付着し内部に染み込む不具合を
防止でき、また検査後、ＩＣ２７を移動させる間に、液
滴除去具２２によりＩＣ２７に付着した液体を払拭し、
ついで乾燥装置２３により乾燥するようにしているの
で、液体の付着，残留によるＩＣ２７の性能劣化等を未
然に防止することができる。

【００５７】＜第２の実施例＞次に、図７は本発明の第
２の実施例を示す要部の正面図である。この第２の実施
例では、検査位置でＩＣ２７の下面側に防液膜３２を貼
り付ける防液膜貼付手段を配備している。

【００５８】前記防液膜貼付手段は、ループ状に巻き付
けられた防液膜３２の巻き戻しドラム３３と、液槽１５
におけるＩＣ２７の入口側の外部に設置された防液膜貼
付治具３４と、液槽１５におけるＩＣ２７の出口側の外
部に設置された防液膜剥離治具３５と、剥離された防液
膜３２の巻き取りドラム３６とを備えて構成されてい
る。

【００５９】この防液膜貼付手段では、巻き戻しドラム
３３から防液膜３２を巻き戻し、ＩＣ２７が液槽１５内
の液体１６に浸入する前に、防液膜貼付治具３４により
ＩＣ２７の下面３１に防液膜３２を貼り付けて保護す
る。ついで、ＩＣ２７が検査位置を経由し、液槽１５か
ら出て来たとき、防液膜剥離治具３５により防液膜３２
を剥離し、巻き取りドラム３６に巻き取る。

【００６０】以上のように、この第２の実施例では、液
槽１５内の液体１６にＩＣ２７が浸入する前に、ＩＣ２
７の下面３１に防液膜３２を貼り付け、液体１６上を通
過するまでＩＣ２７を保護するようにしているので、音
響的カップリングとして汎用されている液体１６を使用
したうえで、ＩＣ２７に液体が付着することによる影響
を未然に防止することができる。なお、この実施例では
図１に示す乾燥装置２３を省略してもよい。

【００６１】また、前述の防液膜貼付手段に代えて、防
液性を有する塗料を塗布したり吹き付ける等の防液処理
を施す手段を設けてもよい。

【００６２】この第２の実施例の他の構成，作用につい
ては、前記第１の実施例と同様である。

【００６３】＜第３の実施例＞ついで、図８は本発明の
第３の実施例を示す要部の正面図である。この第３の実
施例では、ＩＣ搬送用のベルトコンベア３７と、液槽３
８と、ＩＣハンドラ４０と、制御装置４４と、ＣＲＴ４
５とを備えて構成されている。

【００６４】前記ベルトコンベア３７は、被検査体であ
るＩＣ２７を順次搬送するようになっている。

【００６５】前記液槽３８は、ＩＣ２７の検査位置に配
置されており、液槽３８内には音響的カップリングであ
る液体（図示せず）が入っている。この液体中には、ア
レイ探触子１の超音波送受信部分と音響レンズ２とが置
かれている。また、液槽３８にはＩＣ２７の位置決め治
具３９と、液位調整手段（図示せず）とが設けられてい
る。前記ＩＣハンドラ４０は、台座４１と、これに支持
されたアーム４２と、このアーム４２の先端部に取り付
けられたＩＣチャック４３とを有している。

【００６６】前記制御装置４４は、（１）アレイ探触子
１、ＩＣハンドラ４０やＣＲＴ４５を制御する機能、
（２）アレイ探触子１から超音波の反射波を取り込み、
反射波の強度分布を記録する機能、（３）反射波の強度
分布の情報に基づいて、平面的な強度分布の画像を作成
し、出力する機能、（４）作成した強度分布の画像から
異常と認められる部分の面積率を算出する機能、（５）
算出された面積率と判定基準値とを比較し、ＩＣ２７の
検査面の良否を判定し、出力する機能とを有している。

【００６７】前記ＣＲＴ４５は、制御装置４４からの指
令に基づいて、反射波強度分布の画像を表示するように
なっている。

【００６８】そして、この第３の実施例では、ベルトコ
ンベア３７によりＩＣ２７を順次搬送する。前記ＩＣハ
ンドラ４０は、アーム４２およびＩＣチャック４３を介
して、ベルトコンベア３７上のＩＣ２７を把持し、検査
位置に運び、液槽３８の上部に設けられた位置決め治具
３９に引き渡す。前記位置決め治具３９は、アレイ探触
子１に対してＩＣ２７を三次元方向に位置決めする。そ
こで、前記アレイ探触子１より音響レンズ２および音響
的カップリングである液体を通して、超音波集束ビーム
を放射するとともに、ＩＣ２７の検査面からの反射波を
取り込み、その受信信号を制御装置４４に対して出力す
る。前記制御装置４４では、アレイ探触子１からＩＣ２
７の検査面の反射波の受信信号を入力し、反射波の強度
分布の画像を作成し、その画像を処理し、検査対象のＩ
Ｃ２７の良否を判定すると同時に、ＣＲＴ４５に作成し
た反射波の強度分布の画像を表示させる。検査終了後、
ＩＣハンドラ４０はアーム４２およびＩＣチャック４３
を介して、液槽３８上に載置されているＩＣ２７を把持
し、ベルトコンベア３７上に戻す。前記ベルトコンベア
３７は、検査を終えたＩＣ２７を後工程に搬送する。

【００６９】以上説明した第３の実施例においても、Ｉ
Ｃ２７を検査位置に連続的に移送し、検査することがで
き、したがって検査能率を向上させることが可能とな
る。

【００７０】＜第４の実施例＞さらに、図９は本発明の
第４の実施例を示す側面図である。この第４の実施例で
は、ＩＣ搬送用のベルトコンベア４６と、コラム４８と
アーム４９と上下方向Ｚ−Ｚ移動機構５０と、水平面内
のＸ−Ｘ方向移動機構５１とを有する走行台車４７と、
前記Ｘ−Ｘ方向移動機構５１に支持されたアレイ探触子
１と、このアレイ探触子１の下部に連結された音響的カ
ップリングである弾性体５２と、前記Ｘ−Ｘ方向移動機
構５１に取り付けられた位置監視カメラ５３と、制御装
置５４とを備えて構成されている。

【００７１】前記ベルトコンベア４６は、被検査体であ
るＩＣ２７を水平面内で一方向Ｙ−Ｙに搬送するように
構成されている。

【００７２】前記走行台車４７は、あらかじめ決められ
た検査位置に移動操作され、その位置に定置されてい
る。また、走行台車４７にはコラム４８と、これの上部
から水平方向に伸びるアーム４９とが設けられている。

【００７３】前記上下方向Ｚ−Ｚ移動機構５０は、アー
ム４９の端部に垂設されている。

【００７４】前記Ｘ−Ｘ方向移動機構５１は、前記上下
方向Ｚ−Ｚ移動機構５０に支持され、かつこの上下方向
Ｚ−Ｚ移動機構５０の軸回りに旋回可能に取り付けられ
ていて、これに付属の部材をＩＣ２７の移送方向Ｙ−Ｙ
と直交する方向Ｘ−Ｘに移動させ得るようになってい
る。

【００７５】前記弾性体５２は、互いに音速の異なる弾
性体片５２ａ，５２ｂ，５２ｃを積層した積層体で形成
され、アレイ探触子１の音波放射面に超音波の集束効果
を持たせるようにしている。

【００７６】前記位置監視カメラ５３は、検査対象のＩ
Ｃ２７に弾性体５２が接近した際、弾性体５２の端部の
位置を撮像し、その位置情報を制御装置５４に対して出
力する。

【００７７】前記制御装置５４は、走行台車４７をＩＣ
２７の検査位置に正確にセットする機能と、位置監視カ
メラ５３から入力した位置情報に基づいて上下方向Ｚ−
Ｚ移動機構５０およびＸ−Ｘ方向移動機構５１を制御す
る機能の他に、前記第３の実施例の制御装置４４におけ
る前記（２）〜（５）と同様の機能を有している。

【００７８】而して、この第４の実施例では、制御装置
５４により走行台車４７がＩＣ２７の検査位置における
Ｙ−Ｙ方向に移動操作され、その位置に位置決めされ
る。また、同制御装置５４により上下方向Ｚ−Ｚ移動機
構５０が操作され、Ｘ−Ｘ方向移動機構５１とアレイ探
触子１と弾性体５２とがあらかじめ決められた上限位置
に位置決めされ、この位置から下降操作され、さらにあ
らかじめ試験したときの位置監視カメラ５３からの位置
情報に基づいて、制御装置５４によりＸ−Ｘ方向移動機
構５１が操作され、弾性体５２の端部がＩＣ２７の検査
位置に正しく密着するように位置決めされる。

【００７９】ここで、ベルトコンベア４６により検査位
置に向かってＩＣ２７が順次搬送される。検査対象のＩ
Ｃ２７が検査位置に到着すると、上下方向Ｚ−Ｚ移動機
構５０が操作され、弾性体５２の下面がＩＣ２７の検査
面に押し付けられ、密着する。

【００８０】その様子が位置監視カメラ５３で撮像され
て制御装置５４に対して出力され、ＩＣ２７の検査面に
弾性体５２の下面が密着した時点で、制御装置５４から
の指令により上下方向Ｚ−Ｚ移動機構５０が停止され
る。次に、アレイ探触子１により弾性体５２を通してＩ
Ｃ２７の検査面に超音波集束ビームが放射され、その反
射波が取り込まれ、その受信信号が制御装置５４に対し
て出力される。前記制御装置５４では、アレイ探触子１
からＩＣ２７の検査面の反射波の受信信号を入力し、反
射波の強度分布の画像を作成し、その画像を処理し、検
査対象のＩＣ２７の良否を判定し、ＣＲＴや不良ＩＣ選
別部（いずれも図示せず）等に対して出力する。

【００８１】当該検査対象のＩＣ２７を検査後、制御装
置５４により上下方向Ｚ−Ｚ移動機構５０が上昇操作さ
れ、これに付属の部材が一斉に上昇する。また、検査を
終えたＩＣ２７は、ベルトコンベア４６により後工程に
搬送される。

【００８２】この第４の実施例においても、ＩＣ２７を
検査位置に連続的に送り込み、検査できるので、検査能
率を向上させることができる。

【００８３】さらに、この第４の実施例では、音響的カ
ップリングとして、音速の異なる弾性体片５２ａ〜５２
ｃを積層した積層体を用いているので、アレイ探触子１
の超音波放射面に超音波の集束効果を持たせることがで
きるので、より一層正確な検査情報を得ることができ
る。

【００８４】なお、この実施例において弾性体５２の底
面に、自己粘着性を有する接着剤を塗布しておき、検査
対象のＩＣ２７の上面に前記接着剤を介して弾性体５２
を密着させるようにしてもよい。

【００８５】＜第５の実施例＞次に、図１０は本発明の
第５の実施例を示すもので、要部の側面図である。この
第５の実施例では、検査位置に液溜め５６を有するベー
スプレート５５と、アレイ探触子走査機構５８と、被検
査体用の搬送帯５９と、搬送帯用の案内治具６０と、制
御装置６１とを備えて構成されている。

【００８６】前記液溜め５６には、音響的カップリング
である液体５７が収容されている。この液体５７中に
は、アレイ探触子１の超音波の送受信部分と音響レンズ
２とが置かれている。

【００８７】前記アレイ探触子走査機構５８には、アレ
イ探触子１が支持されている。また、このアレイ探触子
走査機構５８は制御装置６１により、検査位置で上下方
向Ｚ−Ｚと、水平面内における一方向Ｙ−Ｙおよびこれ
と直交する方向Ｘ−Ｘとに微動調整されるようになって
いる。

【００８８】前記搬送帯５９は、被検査体６２を検査位
置に向かって順次移動可能に設けられている。

【００８９】前記搬送帯用の案内治具６０は、液溜め５
６内における被検査体６２の入口側の底部と出口側の底
部とに配置されていて、搬送帯５９を液溜め５６内で逆
台形に案内し、液体５７中に被検査体６２を通過させる
ようになっている。

【００９０】前記制御装置６１は、アレイ探触子走査機
構５８を制御する他に、前記第３の実施例における制御
装置４４の（２）〜（５）の機能を有している。

【００９１】前記被検査体６２は、液体５７中に浸して
も差し支えないものである。

【００９２】この第５の実施例では、搬送帯５９により
被検査体６２を検査位置に向かって順次搬送し、検査位
置で液溜め５６内に設けられた案内治具６０により搬送
帯５９を逆台形に案内し、これにより被検査体６２を液
体５７中に浸入させる。被検査体６２がその検査位置に
到達したとき、アレイ探触子１より音響レンズ２、およ
び音響的カップリングである液体５７を通して被検査体
６２の検査面に超音波集束ビームが放射され、その反射
波が取り込まれ、反射波の受信信号が制御装置６１に対
して出力される。前記制御装置６１では、アレイ探触子
１から被検査体６２の検査面の反射波の受信信号を入力
し、反射波の強度分布の画像を作成し、その画像を処理
し、検査対象の被検査体６２の良否を判定し、ＣＲＴや
不良の被検査体選別部（いずれも図示せず）等に対して
出力する。検査を終わった被検査体６２は、前記液体５
７中より取り出され、搬送帯５９により後工程に送付さ
れる。

【００９３】この第５の実施例においても、被検査体６
２を検査位置に次々に送って検査するようにしているの
で、検査能率を向上させることができる。

【００９４】＜その他の実施例＞さらに、本発明の他の
実施例として、音響的カップリングである液体や弾性体
の温度を一定に保つ温度調整手段を設けることにより、
音響的カップリングの温度変化による超音波の音速や減
衰の変化に起因する探傷感度のばらつきを減少させるこ
とができる。

【００９５】

【発明の効果】以上説明した本発明の請求項１記載の発
明によれば、被検査体の検査位置に被検査体を連続的に
移送する移送手段と、この移送手段により連続的に移送
されて来る被検査体と、アレイ探触子とを検査位置で音
響的カップリングをはさんで、三次元方向に相対的に位
置決めする位置決め手段とを備えて構成しているので、
複数の被検査体を連続的に能率よく検査し得る効果があ
り、ひいては被検査体が電子部品や材料部品等のごとく
多数生産されるものであっても、その全部について超音
波検査を行い得る効果がある。

【００９６】本発明の請求項２記載の発明によれば、前
記位置決め手段を、被検査体とアレイ探触子とを検査位
置で音響的カップリングをはさんで、少なくとも上下方
向と、水平面内における被検査体の移送方向とに相対的
に位置決め可能に構成するとともに、前記アレイ探触子
にアレイ探触子を用い、水平面内における被検査体の移
送方向と直交する方向と、平行方向と、斜め方向の少な
くとも一つの方向の走査を、前記アレイ探触子の駆動素
子を電子的に切り換えて行う電子走査化しているので、
検査位置での被検査体とアレイ探触子との相対的位置合
わせ時間を大幅に短縮できる結果、より一層検査能率の
向上を図り得る効果がある。

【００９７】本発明の請求項３記載の発明によれば、前
記音響的カップリングとして、液槽内に入れた液体を用
いているので、音響的カップリングに一般に汎用されて
いる液体を利用したうえで、検査能率の向上を図り得る
効果がある。

【００９８】本発明の請求項４記載の発明によれば、前
記液槽に、検査位置における被検査体の上下方向の位置
に対して、液位を所定位置に調整する液位調整手段を設
けているので、被検査体の液中に浸漬させても支障のな
い部分のみを浸漬させて検査できる結果、被検査体に液
分が染み込むことによって発生するトラブルを防止し得
る効果がある。

【００９９】本発明の請求項５記載の発明によれば、前
記液槽における被検査体の入口側に異物除去具を設け、
出口側には液滴除去具を設けており、前記異物除去具に
より、被検査体に付着している気泡や他の異物を払拭し
除去することによって正確な画像情報を得ることがで
き、また前記液滴除去具により、被検査体に付着した液
滴を取り除くようにしているので、被検査体に液体が付
着したり残留することに起因する被検査体の性能劣化等
のトラブルを解消し得る効果がある。

【０１００】本発明の請求項６記載の発明によれば、前
記液槽における被検査体の入口側に、被検査体の防液を
要する部分に防液処理を施す防液手段を設けており、こ
の防液手段により、被検査体の防液を要する部分に防液
処理を施すようにしているので、被検査体に液体が付着
したり残留することに起因する被検査体の性能劣化等の
トラブルを解消し得る効果がある。

【０１０１】本発明の請求項７記載の発明によれば、前
記音響的カップリングとして、弾性体を用いているの
で、液分を全く嫌う被検査体に適用して、被検査体の液
分による性能劣化等のトラブルを全て解消し得る効果が
ある。

【０１０２】本発明の請求項８記載の発明によれば、前
記弾性体を、互いに音速の異なる複数の弾性体片を積層
して構成しているので、アレイ探触子の超音波放射面に
超音波の集束効果を持たせることができる結果、より一
層正確な検査情報が得られる効果がある。

【０１０３】そして、本発明の請求項９記載の発明によ
れば、前記音響的カップリングに、この音響的カップリ
ングを一定温度に保つ温度調整手段を付設しているの
で、温度変化による超音波の音速や減衰の変化に起因す
る探傷感度のばらつきを減少できる結果、より一層正確
な検査情報が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す側面図である。

【図２】第１の実施例におけるアレイ探触子の姿勢制御
部の側面図である。

【図３】図２の正面図である。

【図４】音響的カップリングとして液体を用いた場合の
液面と被検査体の接触状態の一例を示す説明図である。

【図５】図４に対する他の一例を示す説明図である。

【図６】第１の実施例のフローチャートである。

【図７】本発明の第２の実施例を示す要部の側面図であ
る。

【図８】本発明の第３の実施例を示す正面図である。

【図９】本発明の第４の実施例の要部の側面図である。

【図１０】本発明の第５の実施例の要部の側面図であ
る。

【符号の説明】

１…アレイ探触子、２…音響レンズ、３…アレイ探触子
の姿勢制御部、７…超音波集束ビーム、８…ＩＣの移送
手段を構成しているレール、９…同ローラ、１０…同ア
ーム、１１…同チェーン、１２…同ＩＣ保持具、１３…
ＩＣの位置決め手段を構成しているＩＣ押し付け治具、
１４…同位置決めレール、１５…液槽、１６…音響的カ
ップリングである液体、１７…液面、１９…液位調整手
段を構成している液位センサ、２０…同液位調整器、２
１…異物除去具、２２…液滴除去具、２３…乾燥装置、
２４…電子走査式超音波送受信部、２５…映像化装置、
２６…良否判定部、２７…被検査体であるＩＣ、３１…
ＩＣの下面、３２…防液膜、３３…防液手段を構成して
いる巻き戻しドラム、３４…同防液膜貼付治具、３５…
同防液膜剥離治具、３６…同巻き取りドラム、３７…Ｉ
Ｃ搬送用のベルトコンベア、３８…液槽、３９…ＩＣの
位置決め治具、４０…ＩＣハンドラ、４２…アーム、４
３…ＩＣチャック、４４…制御装置、４５…ＣＲＴ、４
６…ＩＣ搬送用のベルトコンベア、４７…走行台車、４
８…コラム、４９…アーム、５０…上下方向Ｚ−Ｚの移
動機構、５１…Ｘ−Ｘ方向移動機構、５２…音響的カッ
プリングである弾性体、５２ａ〜５２ｃ…弾性体片、５
３…位置監視カメラ、５４…制御装置、５５…ベースプ
レート、５６…液溜め、５７…音響的カップリングであ
る液体、５８…アレイ探触子走査機構、５９…搬送帯、
６０…搬送帯の案内治具、６１…制御装置、６２…被検
査体。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者窪田純茨城県日立市森山町1168番地株式会社日立製作所エネルギー研究所内 (72)発明者瀧下芳彦茨城県土浦市神立町650番地日立建機株式会社土浦工場内 (72)発明者黒田重雄東京都青梅市今井2326番地株式会社日立製作所デバイス開発センタ内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】超音波探触子を用いて被検査体に対し超
音波を送受信し、被検査体の健全性を検査する超音波検
査装置において、前記被検査体の検査位置に被検査体を
連続的に移送する移送手段と、この移送手段により連続
的に移送されて来る被検査体と、超音波探触子とを検査
位置で音響的カップリングをはさんで、三次元方向に相
対的に位置決めする位置決め手段とを備えて構成したこ
とを特徴とする超音波検査装置。
【請求項２】前記位置決め手段を、被検査体と超音波
探触子とを検査位置で音響的カップリングをはさんで、
少なくとも上下方向と、水平面内における被検査体の移
送方向とに相対的に位置決め可能に構成するとともに、
前記超音波探触子にアレイ探触子を用い、水平面内にお
ける被検査体の移送方向と直交する方向と、平行方向
と、斜め方向の少なくとも一つの方向の走査を、前記ア
レイ探触子の駆動素子を電子的に切り換えて行う電子走
査化したことを特徴とする請求項１記載の超音波検査装
置。
【請求項３】前記音響的カップリングとして、液槽内
に入れた液体を用いたことを特徴とする請求項１または
２記載の超音波検査装置。
【請求項４】前記液槽に、検査位置における被検査体
の上下方向の位置に対して、液位を所定位置に調整する
液位調整手段を設けたことを特徴とする請求項３記載の
超音波検査装置。
【請求項５】前記液槽における被検査体の入口側に異
物除去具を設け、出口側には被検査体に付着した液滴を
取り除く液滴除去具を設けたことを特徴とする請求項３
記載の超音波検査装置。
【請求項６】前記液槽における被検査体の入口側に、
被検査体の防液を要する部分に防液処理を施す防液手段
を設けたことを特徴とする請求項３記載の超音波検査装
置。
【請求項７】前記音響的カップリングとして、弾性体
を用いたことを特徴とする請求項１または２記載の超音
波検査装置。
【請求項８】前記弾性体を、互いに音速の異なる複数
の弾性体片を積層して構成したことを特徴とする請求項
７記載の超音波検査装置。
【請求項９】前記音響的カップリングに、この音響的
カップリングを一定温度に保つ温度調整手段を付設した
ことを特徴とする請求項１または２記載の超音波検査装
置。