JPH0933500A - 超音波ビームの指向性制御方法および超音波探傷装置 - Google Patents
超音波ビームの指向性制御方法および超音波探傷装置Info
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- JPH0933500A JPH0933500A JP7189227A JP18922795A JPH0933500A JP H0933500 A JPH0933500 A JP H0933500A JP 7189227 A JP7189227 A JP 7189227A JP 18922795 A JP18922795 A JP 18922795A JP H0933500 A JPH0933500 A JP H0933500A
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating 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
- G01N29/04—Analysing solids
- G01N29/12—Analysing solids by measuring frequency or resonance of acoustic waves
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
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- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/26—Scanned objects
- G01N2291/269—Various geometry objects
- G01N2291/2697—Wafer or (micro)electronic parts
Abstract
(57)【要約】
【目的】深さ方向の受信超音波ビームの指向性（方位分
解能）を一定にし、検査精度と検査能率を向上する。 【構成】アレイ探触子１と、これを駆動する電子走査装
置６により、超音波集束ビーム３を発生する。超音波集
束ビーム３の被検査体５部の焦点位置は、焦点位置制御
部８で制御する。焦点位置Ｆ０の前後では、焦点からず
れるほど超音波ビーム幅が大きくなる。そこで、焦点位
置を含む時間ゲート９、焦点より浅い位置を含む時間ゲ
ート１０及び、焦点より深い位置を含む時間ゲート１１
で受信信号を選別する。さらに、各時間ゲートに含まれ
る周波数成分の内、共振周波数より高い周波数成分を抽
出して受信信号とする。これにより、被検査体５の深さ
方向の各受信信号の超音波ビーム幅を、焦点位置からの
ビーム幅と同程度にでき、方位分解能が一定の欠陥評価
が行える。
解能）を一定にし、検査精度と検査能率を向上する。 【構成】アレイ探触子１と、これを駆動する電子走査装
置６により、超音波集束ビーム３を発生する。超音波集
束ビーム３の被検査体５部の焦点位置は、焦点位置制御
部８で制御する。焦点位置Ｆ０の前後では、焦点からず
れるほど超音波ビーム幅が大きくなる。そこで、焦点位
置を含む時間ゲート９、焦点より浅い位置を含む時間ゲ
ート１０及び、焦点より深い位置を含む時間ゲート１１
で受信信号を選別する。さらに、各時間ゲートに含まれ
る周波数成分の内、共振周波数より高い周波数成分を抽
出して受信信号とする。これにより、被検査体５の深さ
方向の各受信信号の超音波ビーム幅を、焦点位置からの
ビーム幅と同程度にでき、方位分解能が一定の欠陥評価
が行える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電子走査式の超音波送
受信システムに係り、特に、深さ方向の広い範囲に亘り
同一の方位分解能を有する超音波ビームの指向性制御方
法と、その適用による超音波探傷装置に関する。
受信システムに係り、特に、深さ方向の広い範囲に亘り
同一の方位分解能を有する超音波ビームの指向性制御方
法と、その適用による超音波探傷装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、小さな超音波振動子をｍ個配列し
たアレイ探触子を用いて、電子走査により被検査体内部
を検査する場合、通常は図２に示すようにｍ個の超音波
振動子の内ｎ個を１グループとして同時励振し、１回の
超音波の送受信を行う。この時、方位分解能を高めるた
め、ｎ個の各超音波振動子の送信及び受信のタイミング
を制御して、超音波ビーム３を所定位置に集束させる。
例えば、超音波の送信時に超音波ビーム３を焦点位置Ｆ
０に集束するためには、ｎ個の振動子の両端から中央の
振動子に向かうに従って、送信のタイミングが遅れるよ
うに超音波を送信し、焦点位置Ｆ０で全振動子から送信
した超音波の位相が揃うように制御する。また、受信も
同様である。この時の焦点位置での方位分解能は、数１
式に示す焦点Ｆの超音波ビーム幅ｄで表される。
たアレイ探触子を用いて、電子走査により被検査体内部
を検査する場合、通常は図２に示すようにｍ個の超音波
振動子の内ｎ個を１グループとして同時励振し、１回の
超音波の送受信を行う。この時、方位分解能を高めるた
め、ｎ個の各超音波振動子の送信及び受信のタイミング
を制御して、超音波ビーム３を所定位置に集束させる。
例えば、超音波の送信時に超音波ビーム３を焦点位置Ｆ
０に集束するためには、ｎ個の振動子の両端から中央の
振動子に向かうに従って、送信のタイミングが遅れるよ
うに超音波を送信し、焦点位置Ｆ０で全振動子から送信
した超音波の位相が揃うように制御する。また、受信も
同様である。この時の焦点位置での方位分解能は、数１
式に示す焦点Ｆの超音波ビーム幅ｄで表される。
【０００３】
【数１】ｄ＝１.２λ・Ｆ／Ｄ ここで、λ：超音波波長、Ｆ：焦点位置、Ｄ：開口であ
る。なお、開口Ｄはアレイ探触子を構成する小さな超音
波振動子の幅ａと、駆動する超音波振動子の数ｎとの積
である。
る。なお、開口Ｄはアレイ探触子を構成する小さな超音
波振動子の幅ａと、駆動する超音波振動子の数ｎとの積
である。
【０００４】超音波ビーム幅ｄは、図３に示すように、
焦点位置Ｆ０から前後に離れるにつれて広がる。そこ
で、通常の超音波検査では、方位分解能及び感度共に優
れる、超音波ビームの焦点付近からの受信信号を抽出
し、Ｂスコープ像（縦断面像）あるいはＣスコープ像
（平面像）に表示して欠陥評価を行っている。
焦点位置Ｆ０から前後に離れるにつれて広がる。そこ
で、通常の超音波検査では、方位分解能及び感度共に優
れる、超音波ビームの焦点付近からの受信信号を抽出
し、Ｂスコープ像（縦断面像）あるいはＣスコープ像
（平面像）に表示して欠陥評価を行っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記従来方法は、超音
波ビームの焦点付近からの受信信号を抽出するために受
信信号に時間ゲートを設定している。例えば、図２に示
すように、ＩＣ内部を検査するため、厚さ方向の中央と
なるチップとリードフレームの接合面に超音波ビームの
焦点Ｆ０を合わせる。また、時間ゲートは、ＩＣ内部の
厚さ方向全域に亘って反射信号を取り込むため、ゲート
Ｇのように、焦点Ｆ０前後の広い範囲に設定する。
波ビームの焦点付近からの受信信号を抽出するために受
信信号に時間ゲートを設定している。例えば、図２に示
すように、ＩＣ内部を検査するため、厚さ方向の中央と
なるチップとリードフレームの接合面に超音波ビームの
焦点Ｆ０を合わせる。また、時間ゲートは、ＩＣ内部の
厚さ方向全域に亘って反射信号を取り込むため、ゲート
Ｇのように、焦点Ｆ０前後の広い範囲に設定する。
【０００６】このようにすると、焦点が合ったリードフ
レーム面の検査は高い分解能で行えるが、チップ上面と
モールド材の界面やモールド材の内部等は焦点Ｆ０から
ずれるため、ビーム幅が広がって分解能が低下し、ＩＣ
内部の厚さ方向全域に亘り焦点付近と同じ高い分解能で
欠陥評価ができないという問題がある。これを解決する
には、必要な検査面に焦点を合わせた複数回の検査を実
行すればよいが、検査効率が低下してしまう。
レーム面の検査は高い分解能で行えるが、チップ上面と
モールド材の界面やモールド材の内部等は焦点Ｆ０から
ずれるため、ビーム幅が広がって分解能が低下し、ＩＣ
内部の厚さ方向全域に亘り焦点付近と同じ高い分解能で
欠陥評価ができないという問題がある。これを解決する
には、必要な検査面に焦点を合わせた複数回の検査を実
行すればよいが、検査効率が低下してしまう。
【０００７】本発明の目的は、深さ方向の広い範囲に亘
って超音波ビームの受信信号の分解能を同程度にする、
超音波ビームの指向性制御方法及び、それを適用した超
音波探傷装置を提供することにある。
って超音波ビームの受信信号の分解能を同程度にする、
超音波ビームの指向性制御方法及び、それを適用した超
音波探傷装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的は、配列された
複数の超音波素子の送受信タイミングを制御し、送信し
た超音波に対する対象物からの反射波を受信する超音波
送受信方法において、前記素子の共振周波数と同等程度
以上の高周波成分を抽出し、受信信号のビーム幅を細く
する超音波ビームの指向性制御方法により達成される。
複数の超音波素子の送受信タイミングを制御し、送信し
た超音波に対する対象物からの反射波を受信する超音波
送受信方法において、前記素子の共振周波数と同等程度
以上の高周波成分を抽出し、受信信号のビーム幅を細く
する超音波ビームの指向性制御方法により達成される。
【０００９】前記抽出する受信信号の高周波成分は、設
定された焦点位置から離れるに従い高くすることを特徴
とする。
定された焦点位置から離れるに従い高くすることを特徴
とする。
【００１０】受信信号の焦点位置に対する時間関係は、
複数の時間ゲートまたは時間スイッチによって選択する
ことを特徴とする。
複数の時間ゲートまたは時間スイッチによって選択する
ことを特徴とする。
【００１１】また、本発明の目的は、前記超音波ビーム
の指向性制御方法を適用した装置として、アレイ探触子
に配列した複数の超音波振動子の送受信タイミングを制
御し、送信した超音波に対する反射波を受信して被検査
物を検査する電子走査式の超音波探傷装置において、被
検査物内に焦点位置を設定し、前記複数の超音波振動子
からの送信タイミングを制御する焦点位置制御手段と、
受信信号を設定されている時間ゲートによって選別する
複数の信号選択手段と、前記信号選択手段に対応し、設
定されている遮断周波数によって高周波成分を抽出する
複数の周波数選択手段と、抽出された高周波成分を合成
する加算手段を備えることにより達成される。
の指向性制御方法を適用した装置として、アレイ探触子
に配列した複数の超音波振動子の送受信タイミングを制
御し、送信した超音波に対する反射波を受信して被検査
物を検査する電子走査式の超音波探傷装置において、被
検査物内に焦点位置を設定し、前記複数の超音波振動子
からの送信タイミングを制御する焦点位置制御手段と、
受信信号を設定されている時間ゲートによって選別する
複数の信号選択手段と、前記信号選択手段に対応し、設
定されている遮断周波数によって高周波成分を抽出する
複数の周波数選択手段と、抽出された高周波成分を合成
する加算手段を備えることにより達成される。
【００１２】
【作用】分解能に直接影響する超音波のビーム幅は、所
定の共振周波数の下では数１の関係にあり、含まれる超
音波波長λを小さくすることでビーム幅を細くできる。
この場合、波長λ＝音速／超音波周波数であり、同一媒
体内の音速は一定であるから、超音波周波数を高めるこ
とで結果的に超音波ビーム幅を小さくできる。また、超
音波ビーム幅は、共振周波数の焦点位置で最も小さく、
焦点位置から離れるほど大きくなる傾向を有している。
定の共振周波数の下では数１の関係にあり、含まれる超
音波波長λを小さくすることでビーム幅を細くできる。
この場合、波長λ＝音速／超音波周波数であり、同一媒
体内の音速は一定であるから、超音波周波数を高めるこ
とで結果的に超音波ビーム幅を小さくできる。また、超
音波ビーム幅は、共振周波数の焦点位置で最も小さく、
焦点位置から離れるほど大きくなる傾向を有している。
【００１３】本発明はこれらの特性を利用したもので、
超音波受信信号に含まれる周波数成分の中から、焦点位
置の近傍では共振周波数以上またはフリーパスとし、焦
点位置より浅いまたは深い位置では焦点からの距離に応
じた高い周波数成分を抽出することで、超音波ビーム幅
を深さ方向の全域に亘って焦点位置と同程度の小さい幅
に制御している。これによれば、深さ方向の分解能を一
定にして、検査の精度と能率を向上できる。
超音波受信信号に含まれる周波数成分の中から、焦点位
置の近傍では共振周波数以上またはフリーパスとし、焦
点位置より浅いまたは深い位置では焦点からの距離に応
じた高い周波数成分を抽出することで、超音波ビーム幅
を深さ方向の全域に亘って焦点位置と同程度の小さい幅
に制御している。これによれば、深さ方向の分解能を一
定にして、検査の精度と能率を向上できる。
【００１４】
【実施例】以下に、本発明の実施例を図面を用いて説明
する。
する。
【００１５】図１は、本発明の一実施例を示す超音波探
傷装置の構成図である。超音波探傷装置は、複数の素子
（超音波振動子）２をアレイ状に配列したアレイ探触子
１、探触子１の送受信を制御する電子走査部６、受信信
号を時間ゲートにより抽出する信号選択部９、１０、１
１、設定された遮断周波数以上の信号成分を抽出する周
波数選択部（ＨＰＦ：ハイパスフィルタ）１２、１３、
１４、各周波数選択部からの出力信号を加算（ピーク値
検出を含む）する加算回路１５、アレイ探触子１（また
は、被検査体５）をＸ、Ｙ、Ｚ方向に移動するスキャナ
制御部１８、加算回路１５の出力信号とスキャナ制御部
１８の位置信号から被検査体内部の二次元映像を記録す
る映像メモリ部１６及び映像表示部１７から構成されて
いる。
傷装置の構成図である。超音波探傷装置は、複数の素子
（超音波振動子）２をアレイ状に配列したアレイ探触子
１、探触子１の送受信を制御する電子走査部６、受信信
号を時間ゲートにより抽出する信号選択部９、１０、１
１、設定された遮断周波数以上の信号成分を抽出する周
波数選択部（ＨＰＦ：ハイパスフィルタ）１２、１３、
１４、各周波数選択部からの出力信号を加算（ピーク値
検出を含む）する加算回路１５、アレイ探触子１（また
は、被検査体５）をＸ、Ｙ、Ｚ方向に移動するスキャナ
制御部１８、加算回路１５の出力信号とスキャナ制御部
１８の位置信号から被検査体内部の二次元映像を記録す
る映像メモリ部１６及び映像表示部１７から構成されて
いる。
【００１６】電子走査部６には、アレイ探触１を駆動、
走査（Ｘ方向）する超音波送受信走査部７と、アレイ探
触子１から送出される超音波ビーム３の被検査体５への
焦点位置を決めるために、アレイ探触子１の各素子２の
送受信タイミングを制御する焦点位置制御部８を備えて
いる。
走査（Ｘ方向）する超音波送受信走査部７と、アレイ探
触子１から送出される超音波ビーム３の被検査体５への
焦点位置を決めるために、アレイ探触子１の各素子２の
送受信タイミングを制御する焦点位置制御部８を備えて
いる。
【００１７】この超音波探傷装置による検査は水中で、
アレイ探触子１を被検体としての集積回路（以下、ＩＣ
と呼ぶ）５の上部にセットし、まず、ＩＣに対する超音
波ビームの走査範囲（アレイのＸ方向の電子走査範囲と
それと直行するＹ方向の機械走査範囲）と、焦点位置Ｆ
０の設定及び時間ゲートの設定を行う。
アレイ探触子１を被検体としての集積回路（以下、ＩＣ
と呼ぶ）５の上部にセットし、まず、ＩＣに対する超音
波ビームの走査範囲（アレイのＸ方向の電子走査範囲と
それと直行するＹ方向の機械走査範囲）と、焦点位置Ｆ
０の設定及び時間ゲートの設定を行う。
【００１８】図４は、焦点位置に対する受信信号と時間
ゲートの関係を示す説明図である。焦点位置制御部８は
超音波ビームの焦点Ｆ０を、ＩＣ５内部の厚さ方向の中
央となるチップとリードフレームの接合面に合わせるよ
う焦点位置信号を出力するとともに、焦点位置Ｆ０でｎ
個の素子２から送出した超音波の位相が揃うように、超
音波送受信部７による各素子２への送信タイミングを制
御する。
ゲートの関係を示す説明図である。焦点位置制御部８は
超音波ビームの焦点Ｆ０を、ＩＣ５内部の厚さ方向の中
央となるチップとリードフレームの接合面に合わせるよ
う焦点位置信号を出力するとともに、焦点位置Ｆ０でｎ
個の素子２から送出した超音波の位相が揃うように、超
音波送受信部７による各素子２への送信タイミングを制
御する。
【００１９】信号選択部９〜１１は焦点位置信号を基
に、選択部９は超音波ビーム３の焦点Ｆ０で受信した信
号Ｓ０を選択する時間ゲートＧ０、選択部１０は超音波
ビーム３の焦点Ｆ０より浅い範囲で受信した信号Ｓ１を
選択する時間ゲートＧ１、選択部１１は超音波ビーム３
の焦点より深い範囲で受信した信号Ｓ２を選択する時間
ゲートＧ２をそれぞれ設定している。
に、選択部９は超音波ビーム３の焦点Ｆ０で受信した信
号Ｓ０を選択する時間ゲートＧ０、選択部１０は超音波
ビーム３の焦点Ｆ０より浅い範囲で受信した信号Ｓ１を
選択する時間ゲートＧ１、選択部１１は超音波ビーム３
の焦点より深い範囲で受信した信号Ｓ２を選択する時間
ゲートＧ２をそれぞれ設定している。
【００２０】ＨＰＦ１２は信号選択部９の出力に対して
遮断周波数ｆc0（＝ｆ０、直通も可）、ＨＰＦ１３は信
号選択部１０の出力に対して遮断周波数ｆc1、ＨＦＰ１
４は信号選択部１１の出力に対して遮断周波数ｆc2を設
定している。遮断周波数ｆc1、ｆc2は、図３の特性か
ら、焦点位置Ｆ０から離れるほど高く、また、焦点位置
から深い方向より浅い方向をより高く設定する。通常
は、ビーム幅が最も細くなる遮断周波数を観測しながら
設定する。
遮断周波数ｆc0（＝ｆ０、直通も可）、ＨＰＦ１３は信
号選択部１０の出力に対して遮断周波数ｆc1、ＨＦＰ１
４は信号選択部１１の出力に対して遮断周波数ｆc2を設
定している。遮断周波数ｆc1、ｆc2は、図３の特性か
ら、焦点位置Ｆ０から離れるほど高く、また、焦点位置
から深い方向より浅い方向をより高く設定する。通常
は、ビーム幅が最も細くなる遮断周波数を観測しながら
設定する。
【００２１】焦点位置Ｆ０に制御された超音波ビーム３
は、ＩＣ内部の厚さ方向の全域に亘る境界や欠陥部から
の反射波となってアレイ探触子１に取り込まれる。さら
に、超音波送受信部７に入力された受信信号は、３系統
からなる信号選択部９〜１１の各々によって時間ゲート
内の受信信号が選別される。
は、ＩＣ内部の厚さ方向の全域に亘る境界や欠陥部から
の反射波となってアレイ探触子１に取り込まれる。さら
に、超音波送受信部７に入力された受信信号は、３系統
からなる信号選択部９〜１１の各々によって時間ゲート
内の受信信号が選別される。
【００２２】図５は超音波受信信号の周波数成分の分布
図である。超音波受信信号の周波数成分は、図示の曲線
Ａに示すように、超音波振動子の共振周波数ｆ０をピー
クとして、ｆ０の約±４０〜６０％の範囲に分布する。
超音波検査に利用される共振周波数ｆ０は概ね０．１〜
３０ＭＨｚであり、例えば、ｆ０＝５．０ＭＨｚの場
合、ピークに対する受信強度−３ｄＢの範囲は約３ＭＨ
ｚ〜５ＭＨｚである。
図である。超音波受信信号の周波数成分は、図示の曲線
Ａに示すように、超音波振動子の共振周波数ｆ０をピー
クとして、ｆ０の約±４０〜６０％の範囲に分布する。
超音波検査に利用される共振周波数ｆ０は概ね０．１〜
３０ＭＨｚであり、例えば、ｆ０＝５．０ＭＨｚの場
合、ピークに対する受信強度−３ｄＢの範囲は約３ＭＨ
ｚ〜５ＭＨｚである。
【００２３】一方、ビーム幅ｄは、図３に示すように、
焦点位置Ｆ０でｄ０と最も細くなり、焦点からＡｍｍ浅
い位置（Ｆ0−Ａ）でｄ１、Ａｍｍ深い位置（Ｆ0＋Ａ）
でｄ２と広がる（ｄ１＞ｄ２）。なお、共振周波数ｆ０
による焦点Ｆ０の超音波ビーム径ｄ０は、水中音速をＶ
w とし、λ＝Ｖw/ｆ０の関係を数１式に代入して算出さ
れる。
焦点位置Ｆ０でｄ０と最も細くなり、焦点からＡｍｍ浅
い位置（Ｆ0−Ａ）でｄ１、Ａｍｍ深い位置（Ｆ0＋Ａ）
でｄ２と広がる（ｄ１＞ｄ２）。なお、共振周波数ｆ０
による焦点Ｆ０の超音波ビーム径ｄ０は、水中音速をＶ
w とし、λ＝Ｖw/ｆ０の関係を数１式に代入して算出さ
れる。
【００２４】図６は、ＨＰＦの遮断周波数に対する受信
超音波のビーム幅及び強度を示したものである。図示の
例は、焦点位置（リードフレーム面）からＡｍｍ浅いチ
ップ上面で得られる受信信号である。横軸は中心周波数
ｆ０に対する増減の百分率（％）である。縦軸はビーム
幅の変化率（ｄcn/ｄ０）及び強度（Ｐcn/Ｐ０）で、Ｈ
ＰＦを通さない場合の共振周波数ｆ０による焦点Ｆ０の
超音波ビーム径ｄ０＝１．０、強度Ｐ０＝１．０として
いる。
超音波のビーム幅及び強度を示したものである。図示の
例は、焦点位置（リードフレーム面）からＡｍｍ浅いチ
ップ上面で得られる受信信号である。横軸は中心周波数
ｆ０に対する増減の百分率（％）である。縦軸はビーム
幅の変化率（ｄcn/ｄ０）及び強度（Ｐcn/Ｐ０）で、Ｈ
ＰＦを通さない場合の共振周波数ｆ０による焦点Ｆ０の
超音波ビーム径ｄ０＝１．０、強度Ｐ０＝１．０として
いる。
【００２５】ＨＰＦ１３の遮断周波数ｆｃ０を−１００
％として、全ての周波数成分を通過させた場合、ビーム
幅の変化（ｄｃ１／ｄ０）は約１５％増加し、受信強度
の変化（Ｐｃ１／Ｐ０）は約１０％低下する。そして、
遮断周波数ｆｃが高くなるに従って超音波ビーム幅が減
少し、受信強度も低下することが分かる。
％として、全ての周波数成分を通過させた場合、ビーム
幅の変化（ｄｃ１／ｄ０）は約１５％増加し、受信強度
の変化（Ｐｃ１／Ｐ０）は約１０％低下する。そして、
遮断周波数ｆｃが高くなるに従って超音波ビーム幅が減
少し、受信強度も低下することが分かる。
【００２６】そこで、チップ上面でのビーム幅を１５％
細くするために、時間ゲートＧ１より入力する受信信号
Ｓ１に対し（図４）、ＨＰＦ１３の遮断周波数ｆｃ１
を、共振周波数ｆ０より５０％高い値に設定し（ｆ０＝
５.０ＭＨｚのときｆｃ１＝７．５ＭＨｚ）、チップ上
面の受信信号Ｓ１を通過させる。この結果は、図６に示
すように、超音波の受信強度は約５０％低下するが、ビ
ーム幅は焦点位置のビーム幅ｄ０とほぼ同等（ｄcn/ｄ0
≒１)にできる。なお、受信強度の低下に対しては、Ｄ
ＡＣ（distance amplitude compensation）による感度
補正を行うことで、計測に必要なレベルの確保ができ
る。
細くするために、時間ゲートＧ１より入力する受信信号
Ｓ１に対し（図４）、ＨＰＦ１３の遮断周波数ｆｃ１
を、共振周波数ｆ０より５０％高い値に設定し（ｆ０＝
５.０ＭＨｚのときｆｃ１＝７．５ＭＨｚ）、チップ上
面の受信信号Ｓ１を通過させる。この結果は、図６に示
すように、超音波の受信強度は約５０％低下するが、ビ
ーム幅は焦点位置のビーム幅ｄ０とほぼ同等（ｄcn/ｄ0
≒１)にできる。なお、受信強度の低下に対しては、Ｄ
ＡＣ（distance amplitude compensation）による感度
補正を行うことで、計測に必要なレベルの確保ができ
る。
【００２７】一方、時間ゲートＧ２より受信される焦点
より深い位置からの信号Ｓ２は、遮断周波数ｆc２（ｄ
１＞ｄ２であり、ｆ０＜ｆc２＜ｆｃ１となる）のＨＰ
Ｆ１４を通過させて同様に制御する。また、焦点位置Ｆ
０を含む時間ゲートＧ０より受信される信号Ｓ０は、遮
断周波数ｆ０のＨＰＦ１２を通過させて同様に制御す
る。ただし、信号Ｓ０のビーム幅は、共振周波数のみの
ｄ０に対し２〜３％程度の増加に過ぎないので、ＨＰＦ
１２を省略して直通としてもよい。ＨＰＦ１２、１３、
１４の出力は加算回路１５で合成し、映像メモリー１６
に記録すると同時に映像表示部１７に表示する。
より深い位置からの信号Ｓ２は、遮断周波数ｆc２（ｄ
１＞ｄ２であり、ｆ０＜ｆc２＜ｆｃ１となる）のＨＰ
Ｆ１４を通過させて同様に制御する。また、焦点位置Ｆ
０を含む時間ゲートＧ０より受信される信号Ｓ０は、遮
断周波数ｆ０のＨＰＦ１２を通過させて同様に制御す
る。ただし、信号Ｓ０のビーム幅は、共振周波数のみの
ｄ０に対し２〜３％程度の増加に過ぎないので、ＨＰＦ
１２を省略して直通としてもよい。ＨＰＦ１２、１３、
１４の出力は加算回路１５で合成し、映像メモリー１６
に記録すると同時に映像表示部１７に表示する。
【００２８】本実施例によれば、ＩＣの深さ方向全域に
亘り、超音波のビーム幅を焦点位置と同程度に細く絞り
込むことができるので、高い分解能による欠陥評価が焦
点位置を固定した１回の検査で可能になる。
亘り、超音波のビーム幅を焦点位置と同程度に細く絞り
込むことができるので、高い分解能による欠陥評価が焦
点位置を固定した１回の検査で可能になる。
【００２９】なお、上記の実施例で、時間ゲートやＨＦ
Ｐは３系統としたが、これらは被検査品の厚さや、利用
する超音波振動子の共振周波数によって適宜変更が可能
である。また、検査対象の深さが極端に大となる場合
は、焦点位置を変えた検査範囲について複数回の検査を
行うようにしても、１回の検査範囲は従来より大幅に広
くできるので、検査能率と検査精度を共に向上できる。
Ｐは３系統としたが、これらは被検査品の厚さや、利用
する超音波振動子の共振周波数によって適宜変更が可能
である。また、検査対象の深さが極端に大となる場合
は、焦点位置を変えた検査範囲について複数回の検査を
行うようにしても、１回の検査範囲は従来より大幅に広
くできるので、検査能率と検査精度を共に向上できる。
【００３０】また、受信信号は複数の時間ゲートで選別
された後に、対応する遮断周波数のＨＦＰに入力するよ
うに構成されている。しかし、複数の時間ゲートを設け
ずに、焦点位置からの受信時間を基準に所定時間差によ
るスイッチング手段（マルチプレクサ）を介して、各Ｈ
ＦＰに入力するようにしてもよい。これによれば、実際
の受信時間を基にした能動ゲートを構成できるので、固
定ゲートに比べ被検査部品の厚み（深さ）に対応した適
用が容易である。
された後に、対応する遮断周波数のＨＦＰに入力するよ
うに構成されている。しかし、複数の時間ゲートを設け
ずに、焦点位置からの受信時間を基準に所定時間差によ
るスイッチング手段（マルチプレクサ）を介して、各Ｈ
ＦＰに入力するようにしてもよい。これによれば、実際
の受信時間を基にした能動ゲートを構成できるので、固
定ゲートに比べ被検査部品の厚み（深さ）に対応した適
用が容易である。
【００３１】
【発明の効果】本発明によれば、焦点の前後の広い範囲
に亘り超音波ビーム幅を焦点位置並みに細く制御できる
ので、検査位置の深さによらず同等且つ高い分解能で欠
陥評価を行うことができる効果がある。また、深さ方向
の全域に亘り、焦点位置を固定した１回の検査で実行で
きるので、検査の能率を向上できる効果がある。
に亘り超音波ビーム幅を焦点位置並みに細く制御できる
ので、検査位置の深さによらず同等且つ高い分解能で欠
陥評価を行うことができる効果がある。また、深さ方向
の全域に亘り、焦点位置を固定した１回の検査で実行で
きるので、検査の能率を向上できる効果がある。
【図１】本発明の一実施例を示す超音波探傷装置の構成
図。
図。
【図２】超音波ビームの焦点位置の説明図。
【図３】超音波ビームの中心軸上（Ｚ軸上）における焦
点位置前後の超音波ビーム幅の変化を示す説明図。
点位置前後の超音波ビーム幅の変化を示す説明図。
【図４】実施例による焦点位置、深さ方向の各受信信号
及び複数の時間ゲート関係を示す説明図。
及び複数の時間ゲート関係を示す説明図。
【図５】超音波受信信号の周波数成分の分布図。
【図６】遮断周波数に対する超音波受信信号のビーム幅
及び強度の変化を示すグラフ。
及び強度の変化を示すグラフ。
１…アレイ探触子、２…超音波振動子（素子）、３…超
音波ビーム、５…被検査体（ＩＣ）、６…電子走査部、
７…超音波送受信走査部、８…焦点位置制御部、９，１
０，１１…信号選択部（時間ゲート）、１２，１３，１
４…周波数選択部（ＨＦＰ）、１５…加算回路、１６…
映像メモリ部、１７…映像表示部、１８…スキャナ制御
部、Ｆ０…焦点位置、ｆC０，ｆC１，ｆC２…遮断周波
数、ｄ０，ｄ１，ｄ２…超音波ビーム幅。
音波ビーム、５…被検査体（ＩＣ）、６…電子走査部、
７…超音波送受信走査部、８…焦点位置制御部、９，１
０，１１…信号選択部（時間ゲート）、１２，１３，１
４…周波数選択部（ＨＦＰ）、１５…加算回路、１６…
映像メモリ部、１７…映像表示部、１８…スキャナ制御
部、Ｆ０…焦点位置、ｆC０，ｆC１，ｆC２…遮断周波
数、ｄ０，ｄ１，ｄ２…超音波ビーム幅。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 神本 修司 茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 株 式会社日立製作所電力・電機開発本部内
Claims (10)
- 【請求項１】 配列された複数の超音波素子の送受信タ
イミングを制御し、送信した超音波に対する対象物から
の反射波を受信する超音波送受信方法において、 前記素子の共振周波数と同等程度以上の高周波成分を抽
出し、受信信号のビーム幅を細くすることを特徴とする
超音波ビームの指向性制御方法。 - 【請求項２】 請求項１において、 前記抽出する高周波成分は、前記対象物内に設定された
焦点位置から離れるに従い高くすることを特徴とする超
音波ビームの指向性制御方法。 - 【請求項３】 配列された複数の超音波素子の送受信タ
イミングを制御し、送信した超音波に対する対象物から
の反射波を受信する超音波送受信方法において、 対象物の所定位置に焦点位置を設定して、その焦点位
置、その前方位置及び後方位置よりの受信時間を含む複
数の時間ゲートを通して複数の受信信号を選択し、各受
信信号毎に設定され前記素子の共振周波数と同等程度以
上の遮断周波数を有するハイパスフィルターにより抽出
された各高周波成分を合成して、各位置から反射される
受信信号のビーム幅を同程度にすることを特徴とする超
音波ビームの指向性制御方法。 - 【請求項４】 請求項３において、 前記複数の時間ゲートは、重複しない一定の時間幅を有
して前記対象物の所定深さ範囲をカバーするよう設定さ
れることを特徴とする超音波ビームの指向性制御方法。 - 【請求項５】 配列された複数の超音波素子の送受信タ
イミングを制御し、送信した超音波に対する対象物から
の反射波を受信する超音波送受信方法において、 対象物の所定位置に焦点位置を設定して、その焦点位
置、その前方位置及び後方位置よりの受信時間に対応し
て受信信号を選択入力し、各受信信号毎に設定され前記
素子の共振周波数と同等程度以上の遮断周波数を有する
ハイパスフィルターにより抽出された各高周波成分を合
成して、各位置から反射される受信信号のビーム幅を同
程度にすることを特徴とする超音波ビームの指向性制御
方法。 - 【請求項６】 請求項３または４または５において、 前記焦点位置に対応するハイパスフィルターの前記遮断
周波数は前記共振周波数と同程度または直通可能とし、
前記前方位置及び後方位置に対応するハイパスフィルタ
ーの前記遮断周波数は前記共振周波数以上、且つ、前記
焦点位置から離れるに従い高くすることを特徴とする超
音波ビームの指向性制御方法。 - 【請求項７】 請求項２から６のいずれか１項におい
て、 前記複数の素子から送信する超音波ビームは、前記焦点
位置に揃うように送信タイミングを制御されていること
を特徴とする超音波ビームの指向性制御方法。 - 【請求項８】 アレイ探触子に配列した複数の超音波振
動子の送受信タイミングを制御し、送信した超音波に対
する反射波を受信して被検査物を検査する電子走査式の
超音波探傷装置において、 被検査物内に焦点位置を設定し、前記複数の超音波振動
子からの送信タイミングを制御する焦点位置制御手段
と、受信信号を設定されている時間ゲートによって選別
する複数の信号選択手段と、前記信号選択手段に対応
し、設定されている遮断周波数によって高周波成分を抽
出する複数の周波数選択手段と、抽出された高周波成分
を合成する加算手段を備え、受信信号のビーム幅を被検
査物の深さ方向に亘って同程度に制御することを特徴と
する超音波探傷装置。 - 【請求項９】 請求項８において、 前記時間ゲートは、前記焦点位置、その前方位置及び後
方位置よりの受信時間をそれぞれ含み、互いに重複する
ことなく被検査物の深さ方向の全域または所定範囲をカ
バーし、前記焦点位置に対応する周波数選択手段は前記
超音波振動子の共振周波数と同程度の遮断周波数を有す
るまたは直通の構成でなり、前記前方位置及び後方位置
に対応する周波数選択手段は前記共振周波数以上で且
つ、前記焦点位置からの距離に従って高くなる遮断周波
数を有する構成でなることを特徴とする超音波探傷装
置。 - 【請求項１０】 請求項９において、 前記周波数選択手段は、ハイパスフィルターまたはバン
ドパスフィルターを用いることを特徴とする超音波探傷
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7189227A JPH0933500A (ja) | 1995-07-25 | 1995-07-25 | 超音波ビームの指向性制御方法および超音波探傷装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7189227A JPH0933500A (ja) | 1995-07-25 | 1995-07-25 | 超音波ビームの指向性制御方法および超音波探傷装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0933500A true JPH0933500A (ja) | 1997-02-07 |
Family
ID=16237718
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7189227A Pending JPH0933500A (ja) | 1995-07-25 | 1995-07-25 | 超音波ビームの指向性制御方法および超音波探傷装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0933500A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006093232A1 (ja) | 2005-03-03 | 2006-09-08 | Tokyo Electron Limited | 微小構造体の検査装置、微小構造体の検査方法および微小構造体の検査プログラム |
-
1995
- 1995-07-25 JP JP7189227A patent/JPH0933500A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006093232A1 (ja) | 2005-03-03 | 2006-09-08 | Tokyo Electron Limited | 微小構造体の検査装置、微小構造体の検査方法および微小構造体の検査プログラム |
| JPWO2006093232A1 (ja) * | 2005-03-03 | 2008-08-07 | 東京エレクトロン株式会社 | 微小構造体の検査装置、微小構造体の検査方法および微小構造体の検査プログラム |
| US7726190B2 (en) | 2005-03-03 | 2010-06-01 | Tokyo Electron Limited | Device, method and program for inspecting microstructure |
| JP4628419B2 (ja) * | 2005-03-03 | 2011-02-09 | 東京エレクトロン株式会社 | 微小構造体の検査装置、微小構造体の検査方法および微小構造体の検査プログラム |
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