JPS63172960A

JPS63172960A - セラミツク半導体基板の検査装置

Info

Publication number: JPS63172960A
Application number: JP62004460A
Authority: JP
Inventors: Koichi Iwata; 耕一岩田; Tsuneyoshi Takahashi; 高橋　常悦; Tomofumi Nemoto; 根本　友文; Koji Igura; 浩司井倉
Original assignee: Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1987-01-12
Filing date: 1987-01-12
Publication date: 1988-07-16
Anticipated expiration: 2011-03-29
Also published as: JPH0833378B2

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】Ａ、産業上の利用分野本発明はセラミック半導体基板の検査装置に関するもの
である。

Ｂ、発明の概要本発明は、セラミック半導体基板の検査装置において、セラミック基板内に超音波を発射し、その反射波の信号
解析を行うことにより、基板に発生したクラックあるいは空洞等を高速に、しか
も安定に検査することを可能とするものである。

Ｃ６従来の技術１１！ＦＲＯＭやマイクロプロセッサ等、高い放熱特性
が要求されるＩＣには、その基板として、短冊状のセラ
ミックスが多用されている。ところでセラミックスは一
般に脆く、クラック等が生じやすいという欠点を持って
いる。そのため、現在は基板を焼結した後、クランクが
入っているか否かを一枚ずつ人間が目視で検査を行って
いる。

また、このような検査を自動的に行うため、セラミック
基板の外観をテレビカメラで捕らえ、その映像信号をデ
ィジタル処理してクランクを検出するという方法も試み
られている。

Ｄ０発明が解決しようとする間に！ｉＡ上述した従来の
目視検査を行う方法では、長時間検査を続けていると、
誤判定をしやすく、品質が安定しないという問題があり
、また、検査時間の短縮が困難であるという問題があっ
た。

−万、セラミック基板の外観を映像化して検査する方法
では、セラミック基板表面に付層している焼きむら等の
パターンとクラックとを区別することが難しく、安定し
てクラックを検出できないという問題があった。

本発明の目的は、このような問題を解決し、セラミック
基板の検査を高速に、そして安定に行えるセラミック半
導体基板の検査装置を提供することにある。

Ｅ６間、１点を解決するための手段本発明のセラミック半導体基板の検査装置は、セラミッ
ク基板を＋１１次検肴してそれらが良品であるか不良品
であるかを示す合否判定信号を出力する検査手段と、こ
の合否判定信号にもとづいて検査後のセラミック基板を
良品セラミック基板と不良品セラミック基板とに分類す
る基板分類手段とを備えている。

そして、上記検査手段は、セラミック基板内に超音波を
発射する超音波送信手段と、上記セラミック基板内から
の超音波を受信する超音波受信手段とを持ち、この超音
波受信手段からの信号を記憶する第１の記憶手段と、良
品セラミック基板内に超音波を発射したとき得らねる超
音波受信手段からの１言号を記憶する第２の記憶手段と
を持っている。

さらに、第１の記憶手段に記憶された信号と、第２の記
憶手段に記憶された信号とを比較し、これら２つのイー
号の差異の程度が所定の基準を越えているか否かを判定
して上記合否判定信号を出力する比較手段を有している
。

２１作用超音波送信手段は横置すべきセラミック基板内に超音波
を発射し、超音波受信手段はその反射波を受信する。検
査用のセラミック基板内に超音波を発射したとき得られ
る受信信号は第１の記憶手段に記憶し、良品セラミック
基板内に超音波を発射して得られる受信信号は第２の記
憶手段に記憶する。比較手段は、これら第１の記憶手段
に記憶された信号と、第２の記憶手段に記憶された信号
とを比較し、これら２つの信号の差異の程度が所定の基
準を越えているか否かを判定して合否判定信号を出力す
る。分類手段はこの信号をもとにセラミック基板を良品
あるいは不良品として分類する。

Ｇ、実施例次に本発明の一実施例について説明する。第１図に本実
施例の構成図を示す。試料供給ステージ１には、祷数の
供給レール２ａ、２ｂ、・・・・・・、２ｎが設けられ
、各レールには所定の数の試験用セラミック基板１１　
ａ〜ｔ１ｍが充填されている。移動モータ３は制倒装ｍ
　ｔｏからの信号にもとづいてこの試料供給ステージ１
を入方向に４ｍさせ、位置設定を行うためのものである
。位置設定の虎、セラミック基板ｔｉ　ａ〜１１　ｍは
重力によりｊＩ日次試験ステーｉ７４に落とされる。

試験ステーｉ；／４はこれらセラミック基板を試験レー
ル５で受は取る。試験レール５は特機部５ａと、試験ヘ
ッド５ｂと、ストッパ５Ｃとを備え、試験ステージ４か
ら落下したセラミック基板は１つずつ待機１ｆＢＦｌか
ら試験ヘッド５ｂ、　　ストッパ５Ｃへと移動する。セ
ラミック基板は侍轡部５ａでまず試験順番待となり、試
験ヘッド５ｂが空になると、これに供給される。ここで
セラミック基板に超音波送信および受信プローブが計測
ヘッド掻動ａ構により押し当てられ、検査が行わ拘る。

検査が終了すると、セラミック基板はストッパ５ｃで一
旦保持され、その後落下させて良品・不良品分相ステー
ジ７に送られる。セラミック基板を検査終了後ただちに
ストッパ５ｃに送ることにＪＩＧ）、次のセラミック基
板の検査に紫早く移行することが可能となる。

超音波生成解析検査装置６は上記超音波送信および受信
プローブを通じて試験ヘッド５ｂのセラミック基板に対
して超音波の送受信を行う。このとき超音波の受信には
複数のプローブを用いる。

そして、得られた受１言１Ｓ号に対して信号哨析を行い
、その結果をもとに超音波伝ばん経路の途中にクラック
あるいは空洞等が生じているか否かを判断し、合否判定
信号を制御装＠１０に出力する。

良品・不良品分類ステージ７は良品のセラミック基板を
格納する良品レール（Ｊｒ　ｂ　、８ｃ　、　８（ｌと
、不良品のセラミック基板を格納する不良品レール８ａ
とを持ち、試験ステージ４からのセラミック基板をこれ
らのレールで受は取る。電動モータ９は制−装置【０か
らの信号にもとづいて良品・不良品分類ステージ７をＢ
方向に移動させ、その位置設定を行うためのものである
。

制＠装置１０は、超音波生成解析検査装置６から上記合
否判定信号を受は取り、移動モータ９を型動してストッ
パ５ｃの下に所定のレールがくるように制御し、検査の
終了したセラミック基板を落下させる。こねにより、良
品セラミック基板は良品レール８　ｂ　ｓ　８ａ　ｓ　
８ｄのいずねかに、不良品セラミック基板は不良品レー
ル８ａにそれぞれ格納される。

第２図は本検査装置の部分側面図である。試料供給ステ
ージ１、試料ステージ４、ならびに良品・不良品分類ス
テージ７は各ステージに設けられたそれぞれのレールと
共に傾斜しており、その角度はセラミック基板１１　ａ
〜１１　ｍが静止摩擦力に打ち勝って重力により安定に
落下する角度（例えば水平面に対して７２°前後）に設
定されている。

次に、本倹ｘｙｉｖにおいて中心的役割を来たす超音波
生成解析検量装置６の動作について、第３図〜第７図を
用いてさらに詳しく説明する。まず超音波送信および受
信プローブの配置について説明する。第３図、第４図に
中央に穴の開いたセラミック基板の検査を行う場合の一
例を模式的に示す。第３図はセラミック基板の平向図、
第４図は側面図である。セラミック基板１１の上面に超
音波送信プローブ２０を１つ設け、これに対し、基板の
上面と下面に４つづつ超音波受信プローブ２１ａ〜２１
ｄ１２２ａ〜２２ｄを配置スル。

また、第５図、第６図にはセラミック基板に穴が開いて
いない場合の一例を模式的に示す。超音波送信プローブ
２０をセラミック基板１２の上面あるいは下面の中央に
配置し、これに対し、基板の上面と下面とにそれぞれ６
個の超音波受信プローブ２］　ａ〜２１ｆ、２２ａ〜２
２　ｆを図のように配置する。

セラミック基板をより精密に検査する場合には、第７図
に示したように、超音波受信プローブ２１．２２をさら
に多数配置りして超音波を受信する。

超音波生成解析検査装置ｔｆ　６は、このようにセラミ
ック基板上に配置されたプローブによって超音波の送受
信を行い、その結果得られた受信信号の解析を行う。第
８図にそのブロック図を示す。超音波発Ｓ　器６１は、
制菌装置６７の制御のもとて所定の周波数の信号を発１
ｊシ、電力増幅して超音波送信プローブ２０に供給する
。超音波送信プローブ２０はこれにより、基準波をセラ
ミック基板１１内に発射する。この超音波は扇板内を伝
はんし、超音波受信プローブ２１　ａ　〜２１　ｆ　、
　！２　ａ　−２２ｆにより受信される。なお、図では
簡単のため超音波受信プローブ２］　ａ　、　２２　ａ
のみを示した。試験ステージ４に設けられたマルチプレ
ク＋（ＭＴＴＸ）６２は超音波受傷プローブ２１　’　
〜２１　ｆ　Ｔ　２２　ａ　〜２２ｆからの信号を制例
装［イ６７の制御のもとて信号線群１’）２ａまたは９
号線群６２１）に切り換えて出力する。

ウェーブメモリ６３ａ〜６３ｎおよびウェーブメモリ６
４ａ〜６４ｎはそれぞれ信号線弾６２ａ、　６２１）か
らの信号をディジタル化し、これらの波形を記憶する。

相関器６５はウェーブメモリ６３ａ〜６３ｎおよびウェ
ーブメモリ６４ａ〜６４ｎから記憶波形を計４出し、対
応するウェーブメモリ（例えば、５　、’４　ａと６４
ａ）の波形の類似度を相関器−１１により：ｉｔｉ　）
ｉ−１する。また、特徴抽出器６６はウェーブメモリ６
３ａ〜ｌ’ｉ３ｎおよびウェーブメモリ６４ａ〜６４ｎ
から読み出された波形の極大値の位＋ａ　Ｅよび＊小値
の泣Ｗを、対応するウェーブメモリ間で比較する。こ省
ら相関器６５および特徴抽出器６６は制仰装精６７の制
御のもとで動作する。

次に、超音波生成解析検査装装置６の動作を部門する。

この装槓は、ティーチングモードと試愉モードの２つの
モードで動作する。ティー千ングモードでは基準上々る
良品のサンプル基板を試験ヘッド５ｂにセットする。こ
の時、制闘装＠６７はＭｕ　Ｘ６２を制御して受信信号
を信号線群６２１）に出力させる。すなわち、発撮器６
１からの信号により超音波送悟プローブ２（）から発射
された基準波は超音波受信プローブ２］　ＦＬ　〜２１
　ｆ　、　２２　ａ　％−２２ｆにより受信″！ｃｔ′
Ｌ、それらの波形はＭ　Ｕ　Ｘ　６２を介してテンプレ
ート波形としてウェーブメモリ６４ａ〜６４ｎＫｉ己憶
される。

試・倹モードでは、検査すべきセラミック基板を区検ヘ
ッド５ｂにセットする。この時、湘１調装ば６７はＭＵ
Ｘｆｉ２を制御して受信信号を信号線群６２ａに出力さ
せる。すなわち、超音波？５信プローブ２０から発射さ
れた基準波は超音波受信プローブ２１　ａ〜２１ｆ、２
２ａ〜２２　ｆにより受信され、それらの波形はＭＵＸ
６２を介して試呻波形としてウェーブメモ’Ｊ６３ａ〜
６．’４ｎにｎピ１．＠される。この時、超音波送信プ
ローブ２Ｕから発射される基準波の波形を第９図ｆａｌ
に、また、超音波受信プローブ２１　ａ〜２１ｆ。

ヱ２ａ〜２２　ｆにより受傷され、ウェーブメモリ６３
ａ〜６３ｎｌ’Ｃ記憶される信号の波形の例を第９図＋
ｂ）〜Ｉｄ）に示す。基板にクラックかある場合には、
図に示したようにその反射波が含まれている。

次に、相関器６５はウェーブメモリ６３ａ〜６３ｎおよ
びウェーブメモリ６４ａ〜６４ｎがら記憶波形を読み出
し、対応するウェーブメモリの波形の類似度を相関演算
により肩出する。すなわち、良品のサンプル基板で祷ら
れたテンプレート波形と検査すべきセラ汁ツク基板で収
集した試験波形との類似度を看出し、これら両波形の間
に違いカイあるが否かを検査する。

−万、特徴抽出器６６はウェーブメモ！７５３ａ〜６３
ｎおよびウェーブメモリｆｉ４ａ〜６４ｎから読み出さ
れた波形の極大値の位置および極小値の位置を、対応す
るウェーブメモリ間で比較する。すなわち、クラックあ
るいは′ｇ！酬等からの有意の反射波が試′、＊彼に含
まれているか否かを検査する。

このようにテンプレート波形とｆ：、験波形とを比較し
てその差異を調べることによン′）、セラミック基板に
生じたクラックあるいは空洞等を検出することができる
。相関４６５および特徴抽出器６６は信置結果によって
セラミック基板が良品であるか不良品であるかｔ−判定
し、判定結果を示す合否判定信号を出力する。

なお、ウェーブメモリに波形ｆ、記憶する際、基準波を
複数回超音波送信プローブ２０から発射し、受信波の平
均値を記憶することによりノイズ等が除去され、横置の
安定性を高めることができる。

また、テンプレート波形と試険波とを直接比較する代わ
りに、これらのフーリエ係畝を比較しても信号の差異を
検出でき、従ってセラミック基板の良・不良を判定でき
る。

Ｈ０発明の詳細な説明したように本発明のセラミック半導体基板の検査
装置は、基板内に超音波を発射し、クランクあるいは空
洞等からの反射波を検出して基板の良・不良を判定する
碑成となっている。従って、基板表面にすし状のパター
ンあるいは焼きむら等があっても、これらに影響される
ことなく安定にセラミック基板の検査が行える。

また、セラミック基板の設定、超音波の送受信、ならび
に信号処理等はすべて自動的に行うので、検査の高−車
化が実現できる。

さらに、セラミック基板の内部に超音波を伝ばんさせる
ので、基板の表面に現れないクラックあるいは空洞等も
検査することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すｔ４成図、第２図は：
ｌ実施例の一部を示すＩｔｉ１１面図、第３区〜第７図
は同実施例における超音波送信および受信プローブの配
置を表す模式図、第８図は同実施例を構成する超音波生
成解析検量装置を示すブロック図、第９図は同実施例に
おいて超音波送信プローブから発射される基準波および
超音波受ｆ、１Ｍプローブの受信信号を示す波形図であ
る。１・・・試′＃＋共給ステージ、２ａ〜２ｎ・・・併給
レール、３，９・・・移動モータ、４・・・試験ステー
ジ、５・・・試験レール、５ａ・・・待慢部、５ｂ・・
・試輪ヘッド、５ｃ・・・ストッパ、６・・・超音波生
成解析検量装置、７・・・良品・不良品分類ステージ、
８ａ・・・不良品レール、８ｂ〜８ｄ・・・良品レール
、１０，６７・・・制御装置、【１．１１　ａ　〜１１
　ｍ、　１２・・・セラミック基板、２０　・・・超音
波送信プローブ、２１％　２１　ａ　〜２］　ｆ　、　
２２．２２　ａ〜２２　ｆ・・・超音波受信プローブ、
６１・・・発振器、６２・・・マルチプレクサ（ＭＵＸ
）、６２ａ、６２ｂ・・・信号線群、６３１Ｌ〜６３ｎ
、　６４ｆＬ〜６４ｎ・・・ウェーブメモリ、６５・・
・相関器、６６　　・・・ｔ１￥徴抽出器。第１図第３図　　　　第４図第５図　　　　第６図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）セラミック基板を順次検査してそれらが良品であ
るか不良品であるかを示す合否判定信号を出力する検査
手段と、この合否判定信号にもとづいて検査後のセラミ
ック基板を良品セラミック基板と不良品セラミック基板
とに分類する基板分類手段とを備えたセラミック半導体
基板の検査装置において、前記検査手段は、セラミック基板内に超音波を発射する超音波送信手段と
、前記セラミック基板内からの超音波を受信する超音波受
信手段と、前記超音波受信手段からの信号を記憶する第１の記憶手
段と、良品セラミック基板内に超音波を発射して得た前記超音
波受信手段からの信号を記憶する第２の記憶手段と、前記第１の記憶手段に記憶された信号と、前記第２の記
憶手段に記憶された信号とを比較し、これら信号の差異
の程度が所定の基準を越えているか否かを判定して前記
合否判定信号を出力する比較手段とを有することを特徴
とするセラミック半導体基板の検査装置。
（２）前記超音波受信手段は複数の超音波プローブによ
り構成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載のセラミック半導体基板の検査装置。
（３）前記超音波受信手段は前記セラミック基板の表面
および裏面に設けられた複数の超音波プローブにより構
成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載のセラミック半導体基板の検査装置。
（４）前記第１の記憶手段と前記第２の記憶手段とは、
複数回の超音波の発射により得られた前記超音波受信手
段からの信号の平均値を記憶することを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載のセラミック半導体基板の検査装
置。
（５）前記比較手段は、前記第１の記憶手段に記憶され
た信号と、前記第２の記憶手段に記憶された信号との相
関をとって信号を比較する相関器により構成されている
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のセラミッ
ク半導体基板の検査装置。
（６）前記比較手段は、前記第１の記憶手段に記憶され
た信号の波形と、前記第２の記憶手段に記憶された信号
の波形との実時間領域における特徴を抽出して信号を比
較する特徴抽出手段により構成されていることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載のセラミック半導体基板
の検査装置。
（７）前記超音波送信手段は周波数の異なる複数の超音
波を送信することを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載のセラミック半導体基板の検査装置。