KR101137141B1 - 초음파 측정 방법 및 장치 - Google Patents

초음파 측정 방법 및 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101137141B1
KR101137141B1 KR1020087023179A KR20087023179A KR101137141B1 KR 101137141 B1 KR101137141 B1 KR 101137141B1 KR 1020087023179 A KR1020087023179 A KR 1020087023179A KR 20087023179 A KR20087023179 A KR 20087023179A KR 101137141 B1 KR101137141 B1 KR 101137141B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
waveform
master data
data
ultrasonic
observation
Prior art date
Application number
KR1020087023179A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20090035466A (ko
Inventor
신스케 고마츠
요이치로 우에다
Original Assignee
파나소닉 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 파나소닉 주식회사 filed Critical 파나소닉 주식회사
Publication of KR20090035466A publication Critical patent/KR20090035466A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101137141B1 publication Critical patent/KR101137141B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • 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
    • G01N29/44—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
    • G—PHYSICS
    • 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
    • G01N29/44—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
    • G01N29/4409—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor by comparison
    • G01N29/4436—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor by comparison with a reference signal
    • G—PHYSICS
    • 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
    • G—PHYSICS
    • 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
    • G01N29/34—Generating the ultrasonic, sonic or infrasonic waves, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
    • G01N29/348—Generating the ultrasonic, sonic or infrasonic waves, e.g. electronic circuits specially adapted therefor with frequency characteristics, e.g. single frequency signals, chirp signals
    • G—PHYSICS
    • 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
    • G01N29/44—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
    • G01N29/4445—Classification of defects
    • G—PHYSICS
    • 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
    • G01N29/44—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
    • G01N29/46—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor by spectral analysis, e.g. Fourier analysis or wavelet analysis
    • 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
    • G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/023—Solids
    • G01N2291/0231—Composite or layered materials

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

양품 관측 대상물(2)의 파형 신호로부터 작성한 마스터 데이터와 미측정의 관측 대상물로부터 얻은 파형 신호의 비교로, 관측 대상물에서 발생하는 시간 위상차를 보정, 추가로 마스터 데이터와의 차이를 검출한다. 제1단계로서, 작성한 마스터 데이터를 이용한 장구간 마스터 데이터에 의해 미측정의 관측 대상물에 대하여 양부 판정을 실행하여(단계 S31～S33), 시간 위상차를 보정한다(단계 S34). 이어서, 제2단계로서, 시간축으로 분할한 단구간 마스터 데이터와, 마찬가지로 분할한 관측 대상물의 파형 신호에 의해 양부 판정을 실행한다(단계 S35, S36). 이에 따라, 관측 대상물(양품과 불량품) 간에 발생하는 시간 위상차를 보정하고, 양품의 파형 신호와의 비교에 의해 고정밀도 양부 판정을 할 수 있다.
초음파, 측정, 관측, 위상차

Description

초음파 측정 방법 및 장치{ULTRASONIC WAVE MEASURING METHOD AND APPARATUS}
본 발명은, 미세한 두께를 가지며 또한 다층의 계면(界面)을 갖는 관측 대상물에 대하여, 접합 박리 또는 균열 등의 결함을 고정밀도로 검출하여 해석하는 것이 가능한 초음파 측정 방법 및 장치에 관한 것이다.
도 15는, 종래의 가장 일반적인 초음파 측정 장치에서 기본적인 구성을 나타내는 도면이다. 또한, 이하의 설명은, 초음파 반사 신호를 해석하는 것을 특징으로 하고 있지만, 투과법(透過法) 등의 다른 수단을 이용하는 계(系)에 관해서도, 기본적인 수법, 과제 및 해결안은 동일한 것이다.
도 15에 나타낸 바와 같이, 초음파 측정 장치는, 초음파 탐촉자( probe)(101), 제어부(104), 입력부(106)로 구성되어 있고, 초음파 탐촉자(101)로부터 발생하는 초음파를, 물(103)을 매체로 하여 관측 대상물(102)에 조사(照射)하여, 관측 대상물(102)로부터의 반사파를 초음파 탐촉자(101)로 수신하고, 초음파 탐촉자(101)로 수신한 정보를 기초로 제어부(104)에서 파형 처리 및 화상 처리 등을 실행함으로써, 계면의 양부(良否) 판정 및 판정 결과의 화상화를 실행하고 있다. 여기서, 초음파 탐촉자(101)는 송수신 모두에 이용되고, 또한, 제어부(104)는, 초음파 탐촉자(101)로 수신한 초음파를 전압으로 변환하여 증폭하는 펄서 리시버(pulser receiver) 및 관측 파형(105)의 강도값을 화상화하는 화상 처리부를 포함하고 있다. 관측 대상물(102)의 구체적인 예로서는, 반도체 칩 등 전자 패키지를 상정하고 있다. 초음파는 관측 대상물(102)의 내부에도 투과되어, 내부의 계면에서도 반사파가 발생한다. 따라서, 초음파 탐촉자(101)로 수신하는 신호는, 복수의 계면으로부터 발생한 복수의 파가 중첩한 파형이 된다.
도 16에 반사 파형의 예를 나타낸다. 또한, 피검체물(被檢體物)이 되는 관측 대상물의 구체예로서는, 기판에 실장된 전자 패키지를 생각할 수 있다. 이러한 관측 대상물의 구체예인 전자 패키지의 수몰(水沒) 시의 예를, 도 17A에 나타낸다. 도 17A에 나타낸 바와 같이, 액체(물)(27) 속에 설치된 관측 대상물의 구체예인 전자 패키지(29)는, 복수의 계면[예를 들면, 반도체 칩(22), 인터포저층(interposer layer)(23), 솔더 범프(24)와 모기판(mother board)(25) 등의 각각의 접촉면]을 가지기 때문에, 초음파가 전자 패키지(29)에 조사되면, 복수의 반사파(26)가 전자 패키지(29)로부터 반사된다. 이들 반사파(26)는, 도 16에 나타낸 바와 같이 복수의 반사파가 합성된 형태로 되어서 출력된다.
또한, 피검체물의 다른 예를 도 18에 나타낸다. 이 예에서, 관측 대상물(29A)은 단일 구조이며, 도 17A의 관측 대상물(29)과 같이 관측 대상물의 내부에서 복수 개의 경계면을 가지고 있지 않지만, 초음파의 반사파(26A)로서는, 물과 관측 대상물(29A)의 표면과의 계면 및 관측 대상물(29A)의 저면(底面)과 수조의 저면과의 계면의 2개소로부터 발생하는 것을 생각할 수 있다. 따라서, 관측 대상 물(29A)이 복수 개의 경계면을 가지고 있지 않을 경우라도, 초음파의 반사 계면은, 항상 복수 개 존재하게 되고, 그 때문에, 반사파도 복수가 되어, 도 16과 같이 복수의 반사파가 합성된 형태가 된다.
이어서, 종래 기술로서의 초음파 측정 장치에 의해, 관측 대상물의 계면의 양부(良否) 판정을 실행하는 초음파 측정 방법에 대해서 도 16을 이용해서 설명한다. 종래 기술에서는, 우선, 초음파 파형이 안정하게 발생하는 표면파에 트리거(11)를 실행한다. 이어서, 트리거(11)를 제로 기점으로 하여, 게이트(12)라고 불리는 시간 영역의 설정을 실행한다. 게이트 영역은, 관측하고 싶은 계면의 정보를 포함하고 있을 필요가 있다. 즉, 복수의 계면이 존재하기 때문에 발생하는 복수 반사파의 합성파로부터, 측정 목적으로 하는 계면의 정보를 포함하는 반사파를 선택하여, 그 시간 영역에 게이트(12)를 설정한다. 게이트(12)의 설정값으로서는, 게이트 위치 이외에, 게이트 폭 또는, 게이트 수(數)가 있다.
게이트 폭은, 보통은 주목하는 시간대의 반사파 폭으로 설정하고, 많은 경우에는, 정현파(正弦波) 1주기분, 혹은, 그 이하의 길이로 설정한다. 전자 패키지에 사용하는 초음파의 주파수대는, 약 10～100MHz 사이이며, 따라서, 게이트 폭은 10～100ns로 설정되는 경우가 많다. 게이트 수는, 측정 목적으로 하는 계면의 정보가 불분명할 경우, 다른 게이트 정보와 비교하기 위해서, 복수 설정된다. 이렇게 설정한 게이트(12)의 구간 내에서, 주로 파형 강도값으로 관측 대상물(102)의 양부 판정을 실행한다. 판정 방법으로서는, 게이트(12)의 구간 내의 파형 강도의 최대값 및 최저값(부(負)의 최대값) 또는, 절대값의 최대값 등을 사용해서 판정하는 것을 들 수 있다.
특허문헌 1: 일본국 특개평5-333007호 공보
특허문헌 2: 일본국 특개평6-294779호 공보
(발명이 해결하려고 하는 과제)
그러나, 관측 대상물에 따라, 동일 종류라도, 측정 목적의 계면보다 위의 계면으로부터의 정보에 변동을 가질 경우가 있다. 도 17A에 나타낸 바와 같이, 전자 패키지(29)에 있어서는 복수의 계면을 가지기 때문에, 안정하게 반사파가 발생하는 수지 몰드(21)의 표면에 트리거를 맞추어도, 실제로는, 도 19에 나타낸 바와 같이 위상차가 발생하여, 같은 게이트 위치에서 파형을 관측해도, 결과적으로 다른 시간 구간에서의 파형을 비교하는 것이 되어버린다. 위상차의 발생 원인으로서는, 각 층의 두께의 변동 및 재료 내의 음속 변동 등을 들 수 있다. 또한, 인터포저층(23)의 재질로서 폴리이미드, 세라믹 또는 유리 에폭시 수지 등을 생각할 수 있지만, 유리 에폭시 수지의 경우, 유리섬유의 직포 구조에 의해, XY 평면 내에서 초음파 전달의 시간 지연이 발생할 수도 있다. 도 20A는, 인터포저층(23)이 유리 에폭시 수지일 때의 반도체 칩(22)의 C 스코프 화상(반도체 칩(22)의 상면측(上面側)으로부터 관측한 화상)이다. 도 20A에 나타내는 A-A'선의 단면 부분을 잘라내어, 도 20B의 B 스코프(평면-시간 스캔 화상)를 관측하면, 인터포저층(23) 이후의 반사파에서는, 동일한 시간 위치를 보아도, 반사 에코의 도달 시간에 차이가 발생하는 것을 확인할 수 있다.
또한, 일반적으로, 전자 패키지는 복수의 계면 구조를 가지고, 각 계면의 두께가 얇기 때문에(수십～500㎛), 각 계면으로부터의 반사파가 중첩하는 현상이 일어난다. 즉, 탐촉자로부터 발생한 정현파의 초음파가, 수신 시에는 시간적으로 중복을 갖는 반사파가 됨으로써, 측정하고 싶은 계면의 정보를 갖는 반사파가 정현파가 되지 않고, 그 중합(위상차를 포함)이 되어 있을 경우가 있다. 종래, 초음파 탐상(探傷)에서는 복수의 계면을 갖는 구조물을 관측하는 일이 적고, 또한, 계면의 두께도 크기 때문에, 전술한 바와 같은 과제는 없었다.
시간 분해능을 높이기 위해서는, 탐촉자의 주파수(100MHz 이상)를 올리면 좋지만, 고주파 초음파는 깊이 방향으로 투과되기 어려워, 측정 목적의 계면까지 투과되지 않을 가능성이 있다. 그 때문에, 저주파(低周波)로 파형 관측을 실행할 필요가 있다. 또한, 저주파 신호는 전술한 중첩 현상을 일으킨다. 전자 패키지의 관측을 실행하는 때는, 상기한 이유에 의해, 도 21에 나타낸 바와 같이, 관측하는 계면에 있어서의 파형에서 중첩이 일어나기 때문에, 종래와 같이 게이트의 진폭값을 관측하는 것만으로는 양부 판정이 곤란할 경우가 있다. 도 21의 게이트(12)의 영역에 있어서도, 파형의 차이는 크지만, 진폭값의 최대값 등으로 자동 판정할 수는 없다.
본 발명의 목적은, 상기 종래 기술의 문제를 해결하는 데에 있어서, 관측 대상물의 측정하는 계면의 정보가 갖는 파형의 위상차를 해소하고, 파형의 진폭값 이외의 것으로 관측 대상물의 양부 판정을 실행하는 초음파 측정 방법 및 장치를 제공하는 것이다
(과제를 해결하기 위한 수단)
본 발명은, 상기 목적을 달성하기 위해서, 아래와 같이 구성하고 있다.
상기의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 제1형태에 따르면, 복수의 계면을 갖는 피검체물에 초음파를 조사하여 발생하는 파형 신호를 검출해서 상기 피검체물의 경계면의 접합 상태를 관측하는 초음파 측정 방법에 있어서,
상기 초음파를 조사하는 방향과 직교하는 XY 평면 내의 어느 특정 영역에서 단면 구조, 재질 및 두께가 상기 피검체물과 동일한 기준 물체의 관측 지점마다, 상기 기준 물체의 파형 신호의 전체, 혹은 상기 기준 물체의 계면부 부근으로부터 관측된 파형 신호를 기준 신호로 하여 각각 기준 신호 기억부에 보존하고,
상기 기준 물체의 상기 관측 지점에 대응하는 상기 피검체물의 관측 지점에서 또한 미리 기지(旣知)의 두께와 초음파의 음속에 의거하여 계면으로부터의 초음파 반사파의 도달 시간을 추정할 수 있는 관측 대상의 계면부 부근에서 취득된 초음파 파형 신호를 연산부에서 취득하고,
상기 피검체물로부터 취득한 상기 초음파 파형 신호와 상기 기준 신호를 비교 연산해서 상대값을 구함으로써 상기 경계면의 접합 상태를 상기 연산부에서 관측하는 초음파 측정 방법을 제공한다.
본 발명의 제2형태에 따르면, 상기 피검체물의 일부, 혹은 전체의 XY 평면 내에서의 계면으로부터 파형 신호를 상기 연산부에서 취득하고, 측정 목적으로 하는 상기 XY 평면 내에서의 지정된 영역에서, 상기 기준 신호를, 각 영역의 데이터베이스로 하여 상기 기준 신호 기억부에서 유지, 혹은, 상기 측정 목적으로 하는 XY 평면 내에서의 복수의 영역에서 동일한 데이터베이스로 하여 상기 기준 신호 기억부에서 유지하는 제1형태에 기재한 초음파 측정 방법을 제공한다.
본 발명의 제3형태에 따르면, 상기 복수의 계면을 갖는 상기 피검체물에 초음파를 조사하고, 상기 피검체물로부터 관측된 파형 신호와 상기 기준 신호의 사이에서 비교 연산 처리를 상기 연산부에서 실행하여, 미리 설정한 양부 판정용 역치(threshold value)를 기준으로서 사용해서, 비교 연산 결과의 양부 판정을 판정부에서 실행하는 제1형태에 기재한 초음파 측정 방법을 제공한다.
본 발명의 제4형태에 따르면, 상기 복수의 계면을 갖는 상기 피검체물에 초음파를 조사하고, 상기 피검체물로부터 관측된 상기 파형 신호와 상기 기준 신호의 사이에서 비교 연산 처리를 상기 연산부에서 실행하여, 2개의 파형 신호가 가장 일치한 점을 기준점으로 함으로써, 관측된 파형 신호마다 발생하는 시간 위상차를 상기 연산부에서 보정하는 제1형태에 기재한 초음파 측정 방법을 제공한다.
본 발명의 제5형태에 따르면, 상기 복수의 계면을 갖는 상기 피검체물에 초음파를 조사하고, 상기 피검체물로부터 관측된 파형 신호와 상기 기준 신호의 사이에서 비교 연산 처리를 상기 연산부에서 실행하여, 2개의 파형 신호가 가장 일치한 점을 기준점으로 함으로써, 관측된 파형 신호마다 발생하는 시간 위상차를 상기 연산부에서 보정한 후에, 미리 지정되어 있는 상기 XY 평면 내에서, 소정의 시간 영역 내의 파형 성분을 비교해서 판정부에서 양부 판정을 실행하는 제1형태에 기재한 초음파 측정 방법을 제공한다.
본 발명의 제6형태에 따르면, 상기 복수의 계면을 갖는 상기 피검체물에 초음파를 조사하고, 상기 피검체물로부터 관측된 파형 신호와 상기 기준 신호를 시간방향에 복수의 영역으로 각각 분할해서 얻어진 단구간(短區間) 영역 파형 신호와 단구간 영역 기준 신호의 사이에서 비교 연산 처리를 상기 연산부에서 각각 실행하여, 각각의 영역에서의 연산 결과의 값을 판정부에서 비교하는 제1형태에 기재한 초음파 측정 방법을 제공한다.
본 발명의 제7형태에 의하면, 복수의 계면을 갖는 피검체물에 초음파를 조사하여 상기 피검체물로부터 발생하는 파형 신호를 검출해서 상기 피검체물의 경계면의 접합 상태를 관측하는 초음파 측정 장치에 있어서,
상기 피검체물에 초음파를 조사하여 상기 피검체물로부터 발생하는 파형 신호를 검출하는 초음파 송수신 장치와,
상기 초음파를 조사하는 방향과 직교하는 XY 평면 내의 어느 특정 영역에서 단면 구조, 재질 및 두께가 상기 피검체물과 동일한 기준 물체의 관측 지점마다, 상기 기준 물체의 파형 신호의 전체, 혹은 상기 기준 물체의 계면부 부근에서 관측된 파형 신호를 기준 신호로 하여 각각 보존하는 기준 신호 기억부와,
상기 기준 물체의 상기 관측 지점에 대응하는 상기 피검체물의 관측 지점에서 또한 미리 기지의 두께와 초음파의 음속에 의거하여 계면으로부터의 초음파 반사파의 도달 시간을 추정할 수 있는 관측 대상의 계면부 부근에서 취득된 초음파 파형 신호를 취득함과 더불어, 상기 피검체물로부터 취득한 상기 초음파 파형 신호와 상기 기준 신호를 비교 연산해서 상대값을 구함으로써 상기 경계면의 접합 상태를 관측하는 연산부를 구비하는 초음파 측정 장치를 제공한다.
본 발명의 제8형태에 의하면, 상기 연산부는, 상기 복수의 계면을 갖는 상기 피검체물에 초음파를 조사하고, 상기 피검체물로부터 관측된 파형 신호와 상기 기준 신호의 사이에서 비교 연산 처리를 실행하는 한편, 미리 설정한 양부 판정용 역치를 기준으로서 사용하여, 비교 연산 결과의 양부 판정을 실행하는 판정부를 더 구비하는, 제7형태에 기재한 초음파 측정 장치를 제공한다.
상기 측정 방법에 의하면, 피검체물마다, 혹은 피검체물의 영역마다 발생하는 위상차를 해소하고, 양품(良品)의 예(例)인 기준 물체로부터 얻은 기준 신호와의 비교를 실행하여, 양부의 판정을 양호한 정밀도로 할 수 있다.
(발명의 효과)
본 발명에 의하면, 관측 대상물마다, 혹은 관측 대상의 영역마다 발생하는 위상차를 해소하고, 또한 양부가 진폭 강도에 의해서만이 아니라, 양품과의 비교를 실행함으로써 자동 판정을 고정밀도로 실행할 수 있다는 효과를 나타낸다.
본 발명의 이들과 다른 목적과 특징은, 첨부된 도면에 관한 바람직한 실시 형태에 관련된 다음 기술로부터 명확해진다.
도 1A는, 본 발명의 제1실시 형태에 있어서의, 양부 판정을 실행하는 초음파 측정 장치의 개략을 나타내는 도면이며,
도 1B는, 본 발명의 제1실시 형태에 있어서의, 양부 판정을 실행하는 초음파 측정 장치의 제어부 등의 블록도이며,
도 1C는, 본 발명의 제1실시 형태에 있어서의, 양부 판정을 실행하는 초음파 측정 방법의 처리를 나타내는 플로차트이며,
도 1D는, 본 발명의 제1실시 형태에 있어서의, 양부 판정을 실행하는 초음파 측정 방법에 있어서 장구간(長區間) 마스터 데이터(master data)로 판정하는 방법의 처리를 나타내는 플로차트이며,
도 1E는, 본 발명의 제1실시 형태에 있어서의, 양부 판정을 실행하는 초음파 측정 방법에 있어서 단구간(短區間) 마스터 데이터로 판정하는 방법의 처리를 나타내는 플로차트이며,
도 1F는, 본 발명의 제1실시 형태에 있어서의, 양부 판정을 실행하는 초음파 측정 방법에 있어서 장구간 마스터 데이터로 판정하는 방법의 변형예이며, 판정 결과에 문제가 있을 때에, 단구간 마스터 데이터로 판정하는 방법의 처리를 나타내는 플로차트이며,
도 1G는, 본 발명의 제1실시 형태에 있어서 주사(走査) 영역을 설명하기 위해서, 주사 영역의 제1예로서 샘플의 전면이 주사 영역인 XY 평면도이며,
도 1H는, 본 발명의 제1실시 형태에 있어서 주사 영역을 설명하기 위해서, 주사 영역의 제2예로서 샘플 내에서 복수 영역이 주사 영역인 XY 평면도이며,
도 1I는, 본 발명의 제1실시 형태에 있어서 관측 지점을 설명하기 위해서, 1개의 샘플 내에서도, Z방향의 구조가 다르면, 복수의 관측 지점을 가질 때의 설명도이며,
도 1J는, 본 발명의 제1실시 형태에 있어서 관측 지점을 설명하기 위해서, 관측 지점이, 6×6의 복수의 관측 포인트를 가질 때의 설명도이며,
도 2는, 본 제1실시 형태에 있어서의, 마스터 데이터를 작성하는 플로차트이며,
도 3A는, 본 제1실시 형태의 초음파 측정 방법에 있어서 양품의 마스터가 되는 BGA 칩(제1샘플)의 설명도이며,
도 3B는, 본 제1실시 형태의 초음파 측정 방법에 있어서 관측 대상물인 BGA 칩(제2샘플)의 설명도이며,
도 4는, 본 제1실시 형태에 있어서, 제1샘플의 제1전극 및 제2샘플의 제1전극으로부터 각각 취득한 파형 데이터의 예를 나타내는 도면(세로 축의 단위는 임의 강도값, 가로 축은 시간임.)이며,
도 5는, 본 제1실시 형태에 있어서의, 장구간 마스터 데이터를 이용한 판정 처리를 나타내는 플로차트이며,
도 6은, 본 제1실시 형태에 있어서의, 상관 계수(相關係數)를 이용한 판정 방법을 설명하는 도면(도 6의 「취득 파형」의 그래프 및 「마스터 데이터」의 그래프의 각각의 세로 축의 단위는 임의 강도값, 각각의 가로 축은 시간(㎲))이고, 「상관 계수값」의 그래프의 세로 축은 상관값(-1～1 등)이며, 가로 축은 데이터 점수 m임.)이며,
도 7A는, 본 제1실시 형태에 있어서, 제1샘플의 제2전극(양품)의 상관 계수 파형을 나타내는 도면이며,
도 7B는, 본 제1실시 형태에 있어서, 제2샘플의 제2전극(불량품)의 상관 계수 파형을 나타내는 도면이며,
도 8은, 본 제2실시 형태에 있어서의, 단구간 마스터 데이터를 이용한 판정 처리를 나타내는 플로차트이며,
도 9는, 본 제2실시 형태에 있어서의, 시간 위상 보정을 위한 파형 잘라내기를 설명하는 도면(도 9의 「취득 파형」의 그래프 및 「마스터 데이터」의 그래프의 각각의 세로 축의 단위는 임의 강도값, 각각의 가로 축은 시간(㎲))임.)이며,
도 10A는, 본 제2실시 형태에 있어서의, 단구간 마스터 데이터의 판정을 설명하는 도면으로서, 잘라낸 취득 파형을 세분화한 상태의 도면(세로 축의 단위는 임의 강도값, 가로 축은 시간(㎲))임.)이며,
도 10B는, 본 제2실시 형태에 있어서의, 단구간 마스터 데이터의 판정을 설명하는 도면으로서, 마스터 데이터 파형을 세분화한 상태의 도면(세로 축의 단위는 임의 강도값, 가로 축은 시간(㎲))임.)이며,
도 10C는, 본 제2실시 형태에 있어서 시간 탐색 폭을 설명하기 위해서, 장구간 마스터 데이터에서 일치한 시간점 m으로 상관값을 계산할 때의 설명도이며(도시를 간략화하기 위해서, 도 10A와 같은 파형을 생략하여 마스터 데이터의 프레임만 도시하고 있고, 실제로는, 도 10A와 같은 파형이 마스터 데이터의 프레임 내에 있음),
도 10D는, 본 제2실시 형태에 있어서 시간 탐색 폭을 설명하기 위해서, 도 10C에서 상관값을 계산한 후, 재시행(retry) 판정으로서, 마스터 데이터 MD를 시간점 m으로부터 Δt점만큼 옮겼을 때의 설명도이며(도시를 간략화하기 위해서, 도 10A와 같은 파형을 생략하여 마스터 데이터의 프레임만 도시하고 있고, 실제로는, 도 10A와 같은 파형이 마스터 데이터의 프레임 내에 있다),
도 10E는, 본 제2실시 형태에 있어서 시간 신축률을 설명하기 위해서, 장구간 마스터 데이터에서 일치한 시간점 m으로 상관값을 계산할 때의 설명도이며(도시를 간략화하기 위해서, 도 10A와 같은 파형을 생략하여 마스터 데이터의 프레임만 도시하고 있고, 실제로는, 도 10A와 같은 파형이 마스터 데이터의 프레임 내에 있다.),
도 10F는, 본 제2실시 형태에 있어서 시간 신축률을 설명하기 위해서, 도 10E에서 상관값을 계산한 후, 재시행 판정으로서, 마스터 데이터를 X％(X는 미리 설정한 값임.) 시간 방향으로 신축해서 계산을 실행할 때의 설명도이며(도시를 간략화하기 위해서, 도 10A와 같은 파형을 생략하여 마스터 데이터의 프레임만 도시하고 있고, 실제로는, 도 10A와 같은 파형이 마스터 데이터의 프레임 내에 있다.),
도 11A는, 본 제2실시 형태에 있어서, 제1샘플의 제2전극(양품)의 상관 계수 파형을 나타내는 도면이며,
도 11B는, 본 제2실시 형태에 있어서, 제2샘플의 제2전극(불량품)의 상관 계수 파형을 나타내는 도면이며,
도 12는, 본 제3실시 형태에 있어서의, 장구간 마스터 데이터에 의한 시간 위상 보정을 이용한 게이트법에 의한 판정 처리를 나타내는 플로차트이며,
도 13은, 본 제3실시 형태에 있어서의, 마스터 데이터로부터의 게이트 설정 방법을 설명하는 도면(세로 축의 단위는 임의 강도값, 가로 축은 시간(㎲))임.)이며,
도 14는, 본 제4실시 형태에 있어서의, 시간 위상 보정을 실행하지 않는 단구간 마스터 데이터에 의한 판정 방법을 설명하는 도면(세로 축의 단위는 임의 강도값, 가로 축은 시간(㎲))임.)이며,
도 15는, 종래의 초음파 측정 장치의 기본적인 구성을 나타내는 도면이며,
도 16은, 초음파 탐상에 있어서의 반사파의 파형 예를 나타내는 도면이며,
도 17A는, 수조의 수중에 배치된 관측 대상물의 예를 나타내는 도면이며,
도 17B는, 관측 대상물에 대한 초음파의 경로를 설명하기 위한 도면이며,
도 18은, 다른 관측 대상물의 예를 나타내는 도면이며,
도 19는, 샘플마다 표면 트리거 이후에서 시간 위상차의 발생을 설명하는 도면이며,
도 20A는, 인터포저층이 유리 에폭시 수지일 때의 반도체 칩의 C 스코프 화상을 나타내는 도면이며,
도 20B는, 인터포저층이 유리 에폭시 수지일 때의 반도체 칩의 도 20A의 A-A'선의 단면 부분에서의 B 스코프 화상을 나타내는 도면이며,
도 21은, 일정 시간 경과 후에 있어서의 파형차의 발생을 나타내는 도면이다.
(발명을 실시하기 위한 최선의 형태)
본 발명의 기술(記述)을 계속하기 전에, 첨부 도면에서 동일한 부품에 대해서는 동일한 참조 부호를 첨부하고 있다.
이하, 도면을 참조해서 본 발명에 있어서의 실시 형태를 상세히 설명한다.
(제1실시 형태)
도 1A, 도 1B 및 도 1C는, 본 발명의 제1실시 형태에 있어서의 양부 판정을 실행하는 초음파 측정 장치, 초음파 측정 장치의 제어부의 상세한 구성을 나타내는 도면, 초음파 측정 장치를 사용하는 초음파 측정 방법의 처리를 나타내는 플로차트이다.
도 1A의 초음파 측정 장치는, 초음파 탐촉자(1)와 초음파 탐촉자 구동부(1a)와 제어부(4)와 입력부(6)를 구비하도록 구성되어 있다. 도 1A에 있어서, 설정 항목으로서 열거된 주사 영역이란, 샘플의 어느 범위를 계측할지를 설정하는(XY 평면 위치) 것을 의미한다. 예를 들면, 샘플의 전면(全面), 혹은, 샘플의 일부(도 1G의 주사 영역의 제1예인, 샘플 2의 주사 영역 2Sa를 참조.), 혹은, 샘플 내에서 복수 영역을 갖는(도 1H의 주사 영역의 제2예, 샘플 2의 주사 영역 2Sb를 참조.) 것도 가능하다. 또한, 주사 피치(pitch)란, 파형 데이터를 취득하기 위한 기계 분해능(XY 평면)을 의미한다. 하나의 예로서는, 수㎛～100㎛ 피치로 데이터를 취득할 수 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 트리거 위치, 트리거 폭, 게이트 위치, 게이트 폭은, 후술하는 도 16 및 제3실시 형태를 참조한다. 관측 시간 신호의 기준 위치 지정을 위한 신호(트리거 신호)와 그 기준 신호로부터의 시간 오프셋을 갖는 관측 개시 위치 신호(게이트 신호)를 의미한다.
초음파 탐촉자(1)는, 그 하단을 수조(3a) 안의 물(3) 속에 배치하고, 예를 들면 약 10～100MHz의 주파수대의 초음파를 물(3)을 매체로 하여, 수조(3a) 안의 물(3) 속의 소정의 관측 대상물 배치 위치에 배치된 관측 대상물(2)에 조사하여, 관측 대상물(2)에서 반사한 반사파를 수신 가능하게 하고 있다.
초음파 탐촉자 구동부(1a)는, 예를 들면, 수조(3a)의 저면에 평행한 면을 따라, 또한 서로 직교하는 X방향과 Y방향으로 초음파 탐촉자(1)를 각각 이동시키는 XY로봇으로 구성하고 있다. 또한 초음파 탐촉자(1)와 초음파 탐촉자 구동부(1a)와 후술하는 송신 회로(30)와 후술하는 수신 회로(31)에 의해 초음파 송수신 장치의 일례를 구성하고 있다.
제어부(4)에는, 초음파 탐촉자(1)와 입력부(6)와 출력부(5)가 접속되어 있다.
입력부(6)는, 키보드, 마우스, 터치 패널, 혹은, 음성 입력 등의 각종 입력 장치를 사용하여, 작업자가 수치 등의 초음파 측정에 필요한 정보를 입력하는 기기 또는, 관측 대상물(2)의 CAD 데이터 및 수조 내의 관측 대상물 배치 위치의 위치 좌표 데이터 등의 초음파 측정에 필요한 정보를 입력하기 위한, 다른 서버나 기록 매체 등의 데이터베이스와의 접속 단자를 포함하는 기기이다.
출력부(5)는, 일례로서의 디스플레이로 구성되어, 제어부(4)의 후술하는 데이터 처리부(33)에서 수신한 정보를 기초로 소정의 연산 및 판정을 실행한 뒤에 화상화된 판정 결과를 디스플레이에 표시한다.
제어부(4)는, 초음파 탐촉자(1)에 접속되어 초음파를 발신하는 송신 회로(30)와, 초음파 탐촉자(1)에 접속되어 초음파 탐촉자(1)로 수신한 초음파를 전압으로 변환해서 증폭하는 펄서 리시버(수신 회로)(31)와, 수신 회로(31)에 접속되어 수신된 반사파의 신호를 디지털 정보로 변환하는 A/D 회로(32)와, A/D 회로(32)로부터의 디지털 정보가 입력되어 소정의 데이터 처리(예를 들면, 관측 파형의 강도값의 화상화)를 실행하는 데이터 처리부(33)를 구비하고 있다. 제어부(4)는, 또한, 측정 위치 데이터 메모리(37)와, 초음파 탐촉자 구동부(1a)와 측정 위치 데이터 메모리(37)에 각각 접속되며, 측정 위치 데이터 메모리(37)에 기억된 정보를 기초로 초음파 탐촉자 구동부(1a)를 구동 제어하는 구동 제어부(38)를 구비하고 있다.
데이터 처리부(33)는, 초음파 반사 파형의 기준 신호가 되는 마스터 데이터를 미리 기억하는 기준 신호 기억부의 일례로서의 마스터 데이터 유지 메모리(36)와, 마스터 데이터 유지 메모리(36) 및 A/D 회로(32)에 접속되고, 또한 마스터 데이터 유지 메모리(36)에 기억된 정보와 A/D 회로(32)로부터의 디지털 정보에 근거하여 연산을 실행하는 연산부의 일례로서의 데이터 연산부(34)와, 데이터 연산부(34)에 접속되어 데이터 연산부(34)에서의 연산 결과에 근거하여 양부 판정 동작을 실행하는 판정부(35)를 구비하고 있다.
제어부(4)의 송신 회로(30) 및 구동 제어부(38)에 의한 구동 제어 하에서, 초음파 탐촉자(1)로부터 발생하는 초음파를, 물(3)을 매체로 하여 관측 대상물(2)에 조사한다. 그리고 관측 대상물(2)로부터의 반사파를 초음파 탐촉자(1)로 수신하고, 초음파 탐촉자(1)로 수신한 정보를 기초로 제어부(4)의 수신 회로(31)에서 초음파 수신 신호를 전압으로 변환하여 증폭하고, A/D 회로(32)에서 디지털 정보로 변환한 뒤, 데이터 처리부(33)의 데이터 연산부(34)에 입력한다. 데이터 연산부(34)에서 파형 처리 및 화상 처리 등을 실행함으로써, 판정부(35)에서 관측 대상 물(2)의 계면의 양부의 판정 및 판정 결과의 화상화를 실행하고 있다. 화상화된 판정 결과는, 출력부(5)의 일례로서의 디스플레이에 표시된다.
여기서, 초음파 탐촉자(1)는 송수신 모두에 이용된다.
피검체물인 관측 대상물은, 관측 대상(측정하고 싶은 위치)의 계면 위에, 다른 계면이 있어, 초음파가 각각의 계면에서 반사하는 것을 대상으로 하고 있다. 바꿔 말하면, 관측 대상물(2)은, 복수의 계면을 갖는 것이며, 초음파를 조사하여 발생하는 파형 신호를 검출해서, 상기 복수의 계면의 경계면의 접합 상태를 관측하는 물체이다.
관측 대상물(2)의 구체적인 예로서는, 도 17에 나타내는 바와 같은, 반도체 칩 등 전자 패키지(29)를 상정하고 있다. 초음파는, 관측 대상물(2)의 내부에도 투과되어, 내부의 계면으로부터도 반사파가 발생한다. 따라서, 초음파 탐촉자(1)로 수신하는 신호는, 복수의 계면으로부터 발생한 복수의 파가 중첩된 파형이 된다.
도 1C에 나타낸 바와 같이, 본 제1실시 형태의 초음파 측정 방법은, 초음파 반사 파형의 기준 신호가 되는 마스터 데이터를 마스터 데이터 유지 메모리(36)에 미리 기억시켜 두고, 마스터 데이터 유지 메모리(36)에 기억된 마스터 데이터를 기준으로 하여, 판정부(35)에서, 피검체물이 되는 관측 대상물(2)의 양부 판정을 실행한다. 또한 이하의 단계를 실행하는 전(前) 단계(계측 개시 전의 단계)에서, 도 2에 일례로서 나타내는 바와 같이, 입력부(6)로부터 파형 신호의 마스터 데이터 조건(개시 시간 위치, 시간 폭, 단구간 시간 위치, 단구간 시간 폭 등)의 정보를 입력해서 마스터 데이터 유지 메모리(36)에 기억시킴으로써, 파형 신호의 마스터 데 이터를 마스터 데이터 유지 메모리(36)에 미리 작성해 둔다.
우선, 단계 S1에서는, 마스터 데이터 유지 메모리(36)에 기억된 파형 신호의 마스터 데이터, 예를 들면, 파형 신호의 마스터 데이터 조건(개시 시간 위치, 시간 폭, 단구간 시간 위치, 단구간 시간 폭 등)의 정보를 데이터 연산부(34)에서 판독한다. 여기서, 마스터 데이터를 작성하기 위해서, 적어도 1개는 양품 관측 대상물(샘플)이 필요하게 된다. 마스터 데이터는 데이터베이스가 되므로, 실제로 관측을 시작하고, 어떤 일정 시간 경과 후에 마스터 데이터를 변경하거나, 마스터 데이터 수를 늘리거나 해도 문제는 없다.
여기서, 양품 관측 대상물(샘플)이란, 초음파를 조사하는 방향과 직교하는 XY 평면 내의 어느 특정 영역에서 단면 구조, 재질 및 두께가 관측 대상물(2)과 동일한, 양부 판정용의 기준 물체를 의미한다.
그러나 관측 대상물(2)이 변화하거나, 초음파 탐상 조건이 변화하거나 하면 마스터 데이터를 다시 취득할 필요가 있다. 여기서, 「관측 대상물의 변화」란, 관측 대상물(2)의 각 층의 두께 또는/및 음속의 변화 등이 있는 것을 나타낸다. 또한, 「초음파 탐상 조건의 변화」란, 반사 신호를 취득하려고 할 때의, 탐촉자의 초점 위치의 이동, 댐핑(damping) 저항값의 변경, 필터 대역의 변경 등 또는, 파형 신호의 형태 그 자체의 변화 등을 나타낸다.
여기서, 마스터 데이터 작성에 관련하여, 어떤 관측 대상물(2)에 대해 XY 평면 내에서 관측할 때, XY방향과 직교하는 Z방향에 다른 구조가 있을 때, 마스터 데이터도 XY 평면마다 취득할 필요가 있다. 예를 들면, 도 17B에 나타내는 전자 패키 지(29)에 있어서, 솔더 접합부(솔더 범프)(24)를 관측할 때, Si반도체 칩(22)을 통과하는가의 여부로, 2개의 경로를 생각할 수 있다. 즉, 제1경로로서는, 수지 몰드층(21)으로부터 인터포저층(23)(또한, 23a는 도전 입자임.)을 거쳐서 솔더 접합부(24)에 이르는 경로를 설정할 수 있다. 제2경로로서는, 수지 몰드층(21)으로부터 Si반도체 칩(22) 및 인터포저층(23)을 거쳐서 솔더 접합부(24)에 이르는 경로를 설정할 수 있다. 이러한 2개의 경로가 동일한 전자 패키지(29)에 존재한다. 이때, 제1경로와 제2경로에서, 초음파의 솔더 접합부(24)에 도달하는 시간이 달라진다. 또한, Si반도체 칩(22)에 의한 초음파의 감쇠 등으로 인하여, 반사 파형도 제1경로와 제2경로에서 달라진다. 따라서, 제1경로와 제2경로에서 마스터 데이터를 변경할 필요가 있다.
이어서, 파형 신호의 마스터 데이터를 데이터 연산부(34)에서 판독해서(단계 S1) 데이터 처리의 준비를 할 수 있으면, 실제의 관측 대상물(2)의 측정이 가능해진다. 그래서, 장구간 마스터 데이터로 판정할지 또는, 단구간 마스터 데이터로 판정할지를 선택한다(단계 S2). 예를 들면, 설정된 장구간 마스터 데이터에 의한 상관 계수값에 변동이 적을 경우에는, 장구간 마스터 데이터로 판정하는 방법(단계 S3)을 선택한다. 한편, 예를 들면, 설정된 장구간 마스터 데이터에 의한 상관 계수값에 변동이 많을 경우에는, 장구간 마스터 데이터로 위상차를 보정한 후, 그로부터 단구간 마스터 데이터를 작성하여 판정하는, 단구간 마스터 데이터로 판정하는 방법(단계 S4)을 선택한다.
이하, 장구간 마스터 데이터로 판정하는 방법(단계 S3)을 이 제1실시 형태로 설명하고, 단구간 마스터 데이터로 판정하는 방법(단계 S4)에 대해서는, 제2실시 형태로서 설명한다.
또한, 도 1D는, 상기 장구간 마스터 데이터로 판정하는 방법(단계 S3)의 개략 처리를 나타내는 플로차트이며, 최초에, 장구간 마스터 데이터의 파형을 데이터 연산부(34)에서 판독한 뒤(단계 S3A), 장구간 마스터 데이터에 의한 양부 판정을 실행(단계 S3B)하도록 하고 있다. 상기 장구간 마스터 데이터로 판정하는 방법(단계 S3)의 상세에 대해서는, 도 5에 근거하여 후술한다.
또한, 도 1E는, 상기 단구간 마스터 데이터로 판정하는 방법의 처리를 나타내는 플로차트이며, 최초에, 단구간 마스터 데이터의 파형을 데이터 연산부(34)에서 판독한 뒤(단계 S4A), 단구간 마스터 데이터에 의한 양부 판정을 실행(단계 S4B)하도록 하고 있다. 상기 단구간 마스터 데이터로 판정하는 방법(단계 S4)의 상세에 대해서는, 도 8에 근거하여 후술한다.
도 1F는, 상기 장구간 마스터 데이터로 판정하는 방법의 변형예이며, 판정 결과에 문제가 있을 때에, 단구간 마스터 데이터로 판정하는 방법의 처리를 나타내는 플로차트이다. 즉, 장구간 마스터 데이터의 파형을 데이터 연산부(34)에서 판독한 뒤(단계 S3A), 장구간 마스터 데이터에 의한 양부 판정을 실행한다(단계 S3B). 장구간 마스터 데이터에 의한 양부 판정의 결과에 문제가 없다고 판정부(35)에서 판정했을 경우(단계 S3C)에는, 그대로 종료한다. 그러나, 장구간 마스터 데이터에 의한 양부 판정의 결과에 문제가 있다고 판정부(35)에서 판정했을 경우(단계 S3C)에는, 이미 작성해서 마스터 데이터 유지 메모리(36)에 보존하고 있는 테이블로부 터, 단구간 마스터 데이터의 파형을 판독한 뒤(단계 S4A), 단구간 마스터 데이터에 의한 양부 판정을 실행(단계 S4B)하도록 하고 있다. 판정부(35)에서의 판정 결과에 문제가 있는가의 여부의 판정은, 예를 들면, 이하와 같이 하여 실행할 수 있다. 제1 및 제2실시 형태에서 설명하는 바와 같이, 상관 계수값은 -1～1의 값을 취한다. 마스터 데이터가 상관값 1을 취하고, 양품이 상관값 1에 가까운 값을 취하는 것에 반해, 문제가 있는 샘플은, 그들의 값보다도 낮은 값을 취하게 된다. 그 때문에, 계측 전에, 상관값으로 어느 역치를 판정 조건으로서 설정함으로써, 문제가 있는 샘플을 판정할 수 있다. 역치에 관해서는, 여러 가지 샘플로부터의 통계로서, 역치의 값을 결정하는 등의 방법을 생각할 수 있다.
또한, 상기한 도 1D～도 1F 중의 어느 처리를 사용할지는, 관측 대상물마다 변경해도 좋고, 1개의 관측 대상물(2) 내의 측정 위치에 따라(예를 들면 각 전극마다) 변경해도 좋다.
여기서, 「장구간 마스터 데이터로 판정하는 방법」이란, 마스터 데이터의 작성 시에, 마스터 데이터가 되는 파형의 개시 시간과 종료 시간을 지정하는데, 그 지정 시간의 신호의 전부(기준 신호 전체)로 판정하는 방법이라는 의미이다. 또한, 「단구간 마스터 데이터로 판정하는 방법」이란, 장구간 마스터 데이터를 시간 분할하여, 각각의 단시간 폭의 마스터 데이터로 판정하는 방법이라는 의미이다.
이어서, 도 2에 나타내는 파형 데이터의 마스터 데이터를 작성하는 플로차트에 따라 구체적으로 설명한다. 또한, 샘플로서 전자 패키지(29)의 BGA 칩을 관측할 경우를 예로 한다. 도 3A에는 양품의 마스터가 되는 BGA 칩(제1샘플)(51)의 설명도(저면도)를 나타내는 동시에, 도 3B에는 관측 대상물(2)의 예인 BGA 칩(제2샘플)(52)의 설명도(저면도)를 나타낸다. 도 3A 및 도 3B에 있어서, 정상(正常) 전극(OK 전극)은 흰 원으로 표시되고, 이상(異常) 전극(NG 전극)은 검은 원으로 표시되어 있다.
우선, 도 3A에 나타낸 바와 같이, 양품의 마스터가 되는 BGA 칩(제1샘플)(51)을 준비해서 수조(3a)의 물(3) 속의 소정의 관측 대상물 배치 위치에 가라앉힌다. 양품의 BGA 칩(51) 중에서, 측정하고 싶은 위치(측정 위치)를 입력부(6)에서 측정 위치 데이터 메모리(37)에 지정한다(단계 S11). 구체적으로는, 도 3A 및 도 3B의 제1전극(53a와 53b)의 좌표 위치의 지정 방법으로서는, 관측 대상물(2)의 예가 되는 전자 패키지(29)의 전체의 치수 및 전자 패키지(29)를 수조(3a) 안에 배치했을 때의 관측 대상물 배치 위치에서의 전자 패키지(29)의 위치 좌표 및 모든 전극의 치수 및 좌표를 알 수 있는 CAD 좌표를, 제어부(4)의 측정 위치 데이터 메모리(37)로서 미리 기억 유지해 둔다. 또는, 상기 CAD 좌표를, 입력부(6)로부터 측정 위치 데이터 메모리(37)에 입력해서 기억시킨다. 그리고 실제의 계측 시에, 측정 위치 데이터 메모리(37)에 기억되어 있는 좌표 중에서, 지정된 전극, 예를 들면, 제1전극(53a, 53b)의 좌표를 입력부(6)에 의해 측정 위치 데이터 메모리(37)에 미리 지정하고, 지정된 좌표를 기초로, 초음파 탐촉자 구동부(1a)를 구동 제어부(38)에서 구동 제어함으로써, 지정된 제1전극(53a, 53b)에 대하여, 초음파 탐촉자(1)로부터 초음파를 발신 가능한 위치에 제어 가능하게 한다.
이어서, 측정하고 싶은 위치인 제1전극(53a, 53b)을 향해서, 초음파 탐촉자(1)로부터 초음파를 발신하고, 제1전극(53a, 53b)으로부터의 반사파를 초음파 탐촉자(1)로 수신하여, 파형 데이터를 수신 회로(31)에서 취득한다(단계 S12). 여기서는, 관측 파형의 취득 대상으로서, 일례로서, 도 3A의 양품의 제1샘플(51)과 실제의 관측 대상물(2)의 예인 제2샘플(52)에 있어서, 같은 위치(도 3A 및 도 3B의 각 오른쪽 윗부분의 모서리의 위치)에 해당하는 제1전극(53a와 53b)을 각각 예로 든다. 제1전극(53a와 53b)으로부터 각각 취득한 파형 데이터의 예를 도 4에 나타낸다. 또한 제1전극(53a와 53B)은, 양쪽 모두 정상 전극이기 때문에, 같은 파형 데이터가 된다. 도 4에 관해서, 초음파는 압전 소자로 수신하고, 압전 소자로 수신한 아날로그 전기 신호를 임의의 단위계로 A/D 변환해서 디지털 출력하도록 하고 있다. 하나의 구체예로서, 입력 레인지 1V에 대하여 8비트(256 단계)로 A/D 변환하고 있지만, 일반적인 변환으로서는, 이것에 한정되는 것은 아니다. 취득 파형(41)의 형태는, 이미 설명한 바와 같이 초음파가 통과하는 계면의 수 등에 의해 변화된다. 그 때문에, 측정하는 위치인 각 전극의 위치마다 데이터베이스를 마스터 데이터 유지 메모리(36)에서 가지고, 파형 데이터를 데이터 연산부(34)에서 비교할 필요가 있다. 여기서, 각 전극의 위치마다 데이터베이스를 가진다는 것은, 각 전극의 각 관측점에 있어서, 마스터 데이터 파형, 마스터 데이터 분할 방법(단구간 판정을 위한 분할 방법), 판정용 역치 등의 조건의 정보를 갖는 것을 의미한다. 따라서, 마스터 데이터 그 자체를 가질 뿐만 아니라, 장구간 및 단구간에 의한 계측 조건의 정보 및 판정용 역치의 정보 등도 포함되기 때문에, 데이터베이스라고 표현하고 있다.
이어서, 취득 파형(41) 중에서 관측 대상물(2)의 계면(예를 들면, 도 17의 솔더 범프(24)와 모기판(25)과의 계면 등)의 정보가 존재하고 있다고 생각되는 위치의 파형을 데이터 연산부(34)에 의해 골라내고(단계 S13), 그것을 마스터 데이터로서 데이터 연산부(34)에 의해 취득해서 마스터 데이터 유지 메모리(36)에 기억한다(단계 S14).
관측 대상물(2)의 계면에서 정보가 존재하는 위치의 예측 방법으로서는, 예를 들면, 도 4에 나타내는 파형에 있어서, 수지 몰드 표면 반사 파형을 참조 부호 44로 표시하고 있고, 인터포저층 반사 파형을 참조 부호 45로 표시하고 있다. 따라서, 그들 수지 몰드 표면 반사 파형(44) 및 인터포저층 반사 파형(45)은, 시간, 위치 및 반사 강도로부터, 각각, 어느 파형인가를 추측할 수 있기 때문에, 도 17의 솔더 범프(24)와 모기판(25)과의 계면을 판정하고 싶은 경우는, 인터포저층 반사 파형(45)보다, 시간적으로 나중의 파형을 선택하면 좋다. 또한 파형 신호의 마스터 데이터 조건(예를 들면, 개시 시간 위치, 시간 폭, 단구간 시간 위치, 단구간 시간 폭 등)의 정보는, 입력부(6)로부터 마스터 데이터 유지 메모리(36)에 미리 입력해서 기억시켜 둔다.
또는, 관측 대상물(2)인 샘플(전자 패키지(29))의 각 층(두께 방향)의 재질의 음속 C 및 각 층의 두께가 측정 위치 데이터 메모리(37)에 기억되어서 기지(旣知)로 되면, 측정 위치 데이터 메모리(37)에 기억된 상기 재질의 음속 C 및 각 층의 두께의 정보를 기초로, 대략적인 각 계면으로부터의 초음파 반사파의 도달 시간을 데이터 연산부(34)에서 연산해서 추정할 수 있어, 관측 대상물(2)의 계면에서 정보가 존재하는 위치를 데이터 연산부(34)에서 한정할 수 있다. 즉, 초음파 도달 시간을, 측정 위치 데이터 메모리(37)의 데이터로부터, 데이터 연산부(34)에서 추정할 수 있어, 그 시간 조건을 측정 위치 데이터 메모리(37)에 기억해 둔다. 실제의 계측 시에는, 그 도달 시간을 측정 위치 데이터 메모리(37)로부터 데이터 연산부(34)에서 자동적으로 호출해서 사용하면 좋다. 단, 도달 시간은, 음속의 정밀도 또는/및 각 층의 두께의 변동에 의해 변화되어 버리기 때문에, 마스터 데이터로서는, 어느 정도의 시간 폭을 갖게 할 필요가 있다. 일례로서, 도 4에 나타내는 예에서는, 취득 파형(41)의 파형 길이는 약 900ns(수지 몰드(21)의 표면의 트리거 취득 위치로부터 기산(起算)한 파형 길이)이며, 인터포저층 반사 파형(45)은, 약 280～480ns 사이에 분포하고 있다. 그 때문에, 마스터 데이터 파형(43)은, 그 후의 시간인 480ns～880ns의 위치로 설정하고, 그 길이(어느 정도의 시간 폭)는 400ns이다. 따라서, 관측 대상물(2)의 계면은, 이 길이의 구간에 포함되어 있다고 예상된다.
이어서, 동일 관측 지점(측정하고 싶은 위치) 내에서 다른 관측 포인트를 취득할 것인가의 여부를 판정한다(단계 S15). 여기서, 관측 지점이란, Z방향 즉 깊이 방향에 있어서 동일 구조를 갖는 지점이며, Z방향의 구조가 다르면, 「관측 지점」은 변화하게 된다. 따라서, 1개의 샘플 내에서도, Z방향의 구조가 다르면, 복수의 관측 지점을 가지게 되어(도 1I의 샘플 2의 복수의 관측 지점 2Ta, 2Tb를 참조. 관측 지점 2Ta와 관측 지점 2Tb에서는, Z방향(도 1I의 지면 관통 방향)에서 구조가 다름.), 그 각 관측 지점에 따라, 데이터베이스를 보유하게 된다. 또한, 관측 지점은, 복수의 관측 포인트를 갖는다. 여기서 관측 지점을 180×180㎛의 영역으로 하여 데이터 취득 피치(주사 피치)를 30㎛로 하면, 도 1J의 복수의 관측 포인트 2P와 같이, 6×6의 데이터 취득 포인트를 가지게 된다. 이것을, 「관측 포인트」(바꿔 말하면, 데이터 취득 포인트)라고 부른다. 여기서, 전술한 마스터 데이터는, 1개의 관측 지점 내이면, 어느 「관측 포인트」(데이터 취득 포인트)를 취득해도 괜찮은 것으로 하고 있다. 단, 1개의 관측 지점이 같은 Z방향의 깊이 구조라고 해도, 「관측 포인트」(데이터 취득 포인트)마다 미묘한 파형의 차이가 있는 것도 생각할 수 있기 때문에, 이때에, 복수의 「관측 포인트」(데이터 취득 포인트)를 취득하여, 평균화 등의 처리를 실행한다.
다른 관측 포인트를 취득할 것인가의 여부를 판정하는 방법의 일례로서는, 측정 위치 데이터 메모리(37)에서 데이터 취득 방법을 미리 설정해 두면 좋다. 예를 들면, (1) 취득 데이터가 1점인 경우에는, 관측 지점의 중심으로부터 데이터를 취득한다, (2) 취득 데이터가 X점인 경우(X는 2 이상의 정수)에는, 중심으로부터 최근방(最近傍)의 점을 순서대로 취득한다, (3) 취득 데이터가 전점(全点)인 경우에는, 관측 지점의 전점을 자동 취득하는 방법 등을 생각할 수 있어, 데이터 취득 방법으로서, 상기 (1)～(3)의 어느 하나로 측정 위치 데이터 메모리(37)에 미리 설정해 두면 좋다. 예를 들면, 제1전극(53a)에 있어서, 원형 전극(53a)의 지름을 300㎛, 초음파의 X방향의 분해능을 30㎛로 하면, X방향에 10점의 파형을 취득할 수 있다. 제1전극(53a)의 10점 내에서는, 파형의 미묘한 차이가 존재하기 때문에, 그들 파형을 데이터 연산부(34)에서 평균화하고, 데이터베이스로서의 마스터 데이터 유지 메모리(36)에 가지게 할 경우 등, 동일 관측 지점에서, 상기 처리 단계 S12～S14를 반복 실행하고, 복수 점의 파형 데이터의 마스터 데이터를 추출해서 마스터 데이터 유지 메모리(36)에 기억한다.
이어서, 제1샘플(51)의 제1전극(53a)을 포함하는 평면 내에서 다른 관측 지점이 존재할 경우에는, 그 관측 지점의 파형 데이터를 처리 단계 S11～S15의 요령으로 마스터 데이터를 작성해서 마스터 데이터 유지 메모리(36)에 기억한다(단계 S16). 관측 지점으로서는, 제1샘플(51)의 일부이어도 좋고, 전체 영역이어도 좋다.
이상에 의해, 관측 지점에서의 마스터 데이터를 작성해서 마스터 데이터 유지 메모리(36)에 기억한다. 또한 제1샘플(51)에 있어서의 전극부의 측정 위치 이외의 측정 위치의 경우도, 전술한 바에 따르는 것으로 한다.
이어서, 도 5에 나타내는 장구간 마스터 데이터를 이용해서 판정 처리하는 플로차트에 대해서 설명한다. 여기서도, 도 3B의 BGA 칩(제2샘플)(52)의 관측 대상물(2)을 예로 한다. 관측 대상물(2)의 예인 BGA 칩(제2샘플)(52)의 측정 위치를 입력부(6)에서 측정 위치 데이터 메모리(37)에 지정한다(단계 S21). 지정의 방법은, 단계 S11과 마찬가지이다.
이어서, 제2샘플(52)의 측정 위치를 향해서, 초음파 탐촉자(1)로부터 초음파를 발신하고, 제2샘플(52)의 측정 위치로부터의 반사파를 초음파 탐촉자(1)로 수신하여, 단계 S12와 마찬가지로, 파형 데이터를 수신 회로(31)에서 취득한다(단계 S22).
이어서, 마스터 데이터 유지 메모리(36)에 기억된 제1샘플(51)의 마스터 데이터와, A/D 회로(32)로부터 입력되어 취득한 제2샘플(52)의 파형 데이터와의 비교 계산을 데이터 연산부(34)에서 실행한다(단계 S23).
여기서, 데이터 연산부(34)에 의한 비교 방법의 일례로서, 마스터 데이터로서 취득한 파형 데이터의 상관 계수값을 취하는 것을 들 수 있다. 이제, 제1전극(53a)의 비교를 실행한다고 할 때, 제1샘플(51)의 제1전극(53a)에 있어서의 마스터의 파형 데이터로서 데이터 열 x1, x2, …, xn가 있고, 또한, 제2샘플(52)의 제1전극(53a)으로부터 취득한 파형 데이터로서 데이터 열 y1, y2, …, yn이 있을 때, 그들 데이터의 표본 평균을
[수식 1]
Figure 112008066728629-pct00001
로 했을 때, x, y의 상관 계수값 rxy는, 하기의 수식 (수식 2)
[수식 2]
Figure 112008066728629-pct00002
으로 나타낼 수 있다.
도 6에, 상관 계수를 이용한 판정 방법을 나타낸다. 이제, 마스터 데이터로서 취득한 파형 데이터의 데이터 열의 길이를 N, 마스터 데이터의 데이터 열의 길이를 n(단, N>n)으로 한다. A/D 회로(32)로부터 입력되어 취득한 파형 데이터의 1점째와 마스터 데이터 유지 메모리(36)에 기억된 마스터 데이터의 1점째를 데이터 연산부(34)에서 합치고, n점째까지의 점에서 상기의 상관 계수값을 데이터 연산부(34)에서 계산한다. 이어서, 데이터 연산부(34)에 있어서, 마스터 데이터를 1점만큼 오른쪽으로 시프트하고, 취득한 파형 데이터의 2점째로부터 (n+1)점째에서 상관 계수값을 데이터 연산부(34)에서 계산한다. 마찬가지로, 1점만큼 오른쪽으로 시프트해서 상관 계수값의 계산을 실행하는 것을 데이터 연산부(34)에서 반복하여, 파형 데이터의 1점째로부터 {N-(n+1)}점째까지의 상관 계수값을 데이터 연산부(34)에서 구한다.
마스터 데이터를 1, 2, …, N-(n+1)점씩 옮겨감으로써, m열(1≤m≤{N-(n+1)})의 데이터 열이 데이터 연산부(34)에서 작성된다. 도 7A에 제1샘플(51)의 제2전극(54a)(양품)의 상관 계수 파형, 도 7B에 제2샘플(52)의 제2전극(54b)(불량품)의 상관 계수 파형을 나타낸다.
여기서, 마스터 데이터로서는, 제1샘플(51)의 제1전극(54a)의 취득 신호 파형으로부터 데이터 연산부(34)에서 취득하여 마스터 데이터 유지 메모리(36)에 기억하고 있다. 신호 파형 내에서, 측정 목적으로 하는 계면의 정보를 포함하는 데이터 위치의 지정은, 상관 계수값 피크 중에서 가장 큰 값(최대값)을 데이터 연산부(34)에서 취득함으로써 실행한다. 단, 측정하는 계면의 정보가 포함되어 있지 않은 데이터 위치에서, 스펙트럼이 최대가 될 경우도 있는데, 그러한 경우는, 데이터 범위를 데이터 연산부(34)에서 미리 지정하여(예를 들면, 도 4에 나타내는 측정 위치 부근의 파형 영역(42)), 스펙트럼의 정보를 데이터 연산부(34)에서 취득하면 좋다.
상기한 바와 같이, 측정 목적으로 하는 계면의 정보를 포함하는 데이터 위치를 지정할 때, 도 7A의 복수의 상관 계수값 피크 값 중 최대값의 파형값으로 비교하거나, 혹은, 시간 구간을 좁힌 다음, 좁힌 시간 구간 내의 상관 계수값 피크 값의 최대값를 취득하도록 하고 있다. 최대값의 취득은, 데이터 연산부(34)에 의해 자동적으로 실행할 수 있다. 그 후의 판정도, 후술하는 바와 같이, 판정부(35)에 양부 판정용 역치를 미리 갖게 한 후에, 판정부(35)에서 자동적으로 실행하도록 하고 있다.
예를 들면, 도 7A에서는, 데이터 구간을, 600～800점째로 좁혀서 스펙트럼 값을 데이터 연산부(34)에서 취득하면 좋다. 데이터 점수와 초음파 파형 시간축은 관련성이 있기 때문에, 좁혀지는 데이터 구간은, 데이터 연산부(34)에서, 초음파 파형 시간축으로부터 추정할 수 있다. 각 점에서의 상관 계수값으로서는 -1로부터 1까지의 값을 취하고, 1에 가까울수록 마스터 데이터에 가까운 양품의 신호 파형이며, 상관관계가 있다고 하는 의미에서, 관측 대상물(2)도 양품이라고 할 수 있다. 또한, 상관관계가 없는 신호 파형의 상관 계수값은 0에 근접한다. 신호 파형이 반대위상이고, 상관관계가 있을 때는, 값은 -1에 근접한다.
제1샘플(51)은, 마스터 데이터를 취득한 샘플이기 때문에, 마스터 데이터와 취득 파형 자체의 상관 계수 파형은, 피크 값이 1이 된다. 한편, 불량품인 제2샘플(52)에 있어서의 상관 계수값은, 도 7B에 나타낸 바와 같이 제2샘플(52)의 제2전극(54b)(즉, NG 전극)에 있어서, 전극 내 변동을 고려해서 0.68～0.81이다. 불량품인 제2샘플(52)에서는 어떠한 파형 변화가 있기 때문에, 상관 계수값이 떨어진다. 그 때문에, 어떤 상관 계수값을 양부 판정용 역치(예를 들면, 도 7A 및 도 7B의 역치 Th)로 하여, OK/NG의 판정을 판정부(35)에서 실행한다(단계 S24). 즉, 어떤 상관 계수값의 역치보다도 작을 경우에는 NG의 판정을 판정부(35)에서 실행하는 한편, 어떤 상관 계수값의 역치 이상의 경우에는 OK의 판정을 판정부(35)에서 실행한다. 또한 역치는, 사용하는 샘플의 n수를 취해(즉, 같은 구조(종류)의 샘플을, N개(N은 1 이상의 정수) 준비해서 데이터를 취해), 양품 및 불량품의 평균을 구하여, 판정부(35)에서 역치를 결정해서 마스터 데이터 메모리(36)에 보존한다. 또한 이것은, 양품 판정 동작을 실행할 경우에 한해서 역치를 가질 필요가 있어, 양품 판정 동작을 실행하지 않고 상관값을 측정할 뿐인 경우에는 역치는 필요 없다. 또한, 역치로서는, 예를 들면, 입력부(6)로부터 판정부(35)에 입력된 값을 사용하도록 해도 좋다.
전술한 도 2에 있어서의 처리 단계 S15에서 복수의 파형 데이터를 마스터 데이터로서 취득했을 경우 등, 상기의 판정을 동일 관측 지점에서 복수 회 실행해도 좋다. 즉, 동일 개소에서 마스터 데이터를 n개 보유하고 있을 경우(단, 이 n은, 2 이상의 정수.), 1회째의 판정으로 NG를 판정부(35)에서 판정했을 경우, NG로 출력하기 전에 2개째의 마스터 데이터로 2회째의 판정을 판정부(35)에서 실행한다. 이상의 판정을, 유지하고 있는 개수에 상당하는 n회째까지 허용하는 등의 기능이 판정부(35)에 있어도 좋다. 이때의 판정 회수, 마스터 데이터의 선택 방법 또는, 판정 기준 등은, 본 제1실시 형태에 있어서의 방법에 있어서, 입력부(6)를 사용하여, 사용자가 판정부(35)에 대하여 임의로 설정할 수 있는 것으로 한다.
또한, 도 2의 처리 단계 S15에서 복수의 파형을 마스터 데이터로서 취득했을 경우, 데이터 연산부(34)에서 마스터 데이터를 가산 평균한 결과(가산 평균 마스터 데이터)를 1개의 마스터 데이터로서 마스터 데이터 유지 메모리(36)에 기억 유지하고, 이 기억 유지된 가산 평균 마스터 데이터를 사용해서 상기의 판정을 판정부(35)에서 실행하는 등의 방법을 취해도 좋다.
이와 같이, 양품 샘플로부터 얻은 상관 계수 파형의 피크 값과 관측된 값을 데이터 연산부(34)에서 비교하여, 값이 낮은 샘플을 불량품으로서 판정부(35)에서 판정하는 방법이 본 발명의 제1실시 형태의 특징이다.
이러한 제1실시 형태에 따르면, 관측 대상물마다, 혹은 관측 대상의 영역마다 발생하는 위상차를 해소하고 또한 양부가 진폭 강도에 의해서만이 아니라, 양품과의 비교를 실행함으로써 자동 판정을 고정밀도로 실행할 수 있다.
(제2실시 형태)
이어서, 본 발명의 제2실시 형태에 의한 초음파 측정 방법 및 장치에 대해서 설명한다.
상기 제1실시 형태에서 설명한 판정 방법에 있어서, 판정이 곤란한 경우도 예상할 수 있다. 이것은, 설정된 장구간 마스터 데이터에 의한 상관 계수값에 변동이 많을 경우 등, 그 상관 계수값의 변동의 범위가, 양품 및 불량품의 상관 계수값의 범위라면, 판정이 불가능해진다. 원인으로서, 마스터 데이터의 길이가 부적절하며, 계면의 OK/NG 이외의 정보가 과잉 포함되어 있는 것을 생각할 수 있다
예를 들면, 도 4에서는 마스터 데이터 폭이 400ns이지만, 1개의 파의 크기가 약 60ns이며, 불량 발생 시의 파형 변화가 1파분(波分)일 경우는, 매우 많은 여분의 파형 성분을 마스터 데이터가 가지게 된다. 이 경우에는, 만일 불량이 발생해서 1파분(波分)만큼 파형이 변화되었다고 해도, 그러한 파형 변화 정보가 여분의 파형 성분 내에서 파묻혀버려, 상관 계수값으로서, 불량품과 양품의 구별이 되지 않을 가능성이 있다. 그래서, 마스터 데이터로서, 대단히 짧은 마스터 데이터 폭, 예를 들면 상기의 경우에 있어서, 1개의 파의 크기에 상당하는 폭 60ns의 마스터 데이터를 사용하면, 불량 발생 시에, 상관 계수값에 있어서, 양품과의 차이가 난다. 이렇게, 제1실시 형태의 마스터 데이터보다도 매우 폭이 짧은 마스터 데이터를, 단구간 마스터 데이터라고 부른다.
여기서, 장구간 마스터 데이터란, 미리 작성한 기준 신호 전체를 의미하고, 반사 시간 신호 중에서, 측정하고 싶은 계면의 반사 신호 부근을 잘라낸 데이터를 의미한다. 이에 반해, 단구간 마스터 데이터란, 장구간 마스터 데이터를 시간 분할한, 각각의 요소에 상당하는 데이터를 의미한다. 분할 방법의 예는, 후술하는 바와 같다.
그러나, 그러한 단구간 마스터 데이터로 도 6에 설명한 바와 같은 작업을 실행하면, 관측한 취득 파형에 있어서, 유사한 개소를 복수 파악하여 상관 계수 파형으로서 출력할 가능성이 있다. 또한, 전술한 도 19, 도 20A, 도 20B에 나타낸 바와 같이, 관측 대상물(2)에 따라서는, 표면 트리거 위치로부터 나중의 시간에 위상차가 나오기 때문에, 단구간 마스터 데이터에 있어서는, 측정 목적으로 하는 계면에서 상관 계수값의 데이터 위치가, 불명확하게 된다. 그 때문에, 단순한 단구간 마스터 데이터에 의한 상관 계수값 파형으로부터는, 측정 목적으로 하는 계면의 정보를 파악하는 것이 곤란하다.
그래서, 이러한 과제를 해결하기 위한, 본 발명의 제2실시 형태로서, 시간 위상 보정을 포함한, 단구간 마스터 데이터(단시간 영역의 마스터 데이터)에 의한 판정 방법에 대해서 설명한다. 도 8에, 단구간 마스터 데이터에 의한 판정 처리를 실행하는 플로차트를 나타낸다.
대략적인 처리로서는, 제1단계로서, 시간 위상 보정을 장구간 마스터 데이터로 실행하고(단계 S31～S34), 제2단계로서, 양부 판정을 단구간 마스터 데이터로 실행한다(단계 S35, S36). 전술한 장구간 마스터 데이터에 의한 판정 동작과 마찬가지로, 관측 대상물(2)의 예로서는, 도 3A 및 도 3B의 BGA 칩(제1 및 제2샘플)(51, 52)을 사용한다.
제1단계에서의 장구간 마스터 데이터에 의한 시간 위상 보정은, 상기 제1실시 형태의 장구간 마스터 데이터에 의한 판정 처리와 거의 같은 처리이다. 관측 대상물(2)의 제2샘플(52)의 측정 위치를, 단계 S11과 마찬가지의 지정 방법으로 지정한다(단계 S31).
이어서, 제2샘플(52)의 측정 위치를 향해서, 초음파 탐촉자(1)로부터 초음파를 발신하고, 제2샘플(52)의 측정 위치로부터의 반사파를 초음파 탐촉자(1)로 수신하여, 파형 데이터를 단계 S12와 마찬가지 방법으로 취득한다(단계 S32).
이어서, 제1샘플(51)의 마스터 데이터와 제2샘플(52)이 취득한 파형 데이터와의 비교를 상관 계수를 사용하여, 데이터 연산부(34)에서 실행한다(단계 S33).
그 후, 장구간 마스터 데이터에 의한 상관 계수 파형의 스펙트럼 피크(측정하는 계면)가 되는 데이터 위치를 데이터 연산부(34)에서 취득한다(단계 S34).
이어서, 도 9는, 본 제2실시 형태에 있어서의 시간 위상 보정을 위한 파형 잘라내기를 설명하는 도면이다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 장구간 마스터 데이터와 관측한 취득 파형에 의한 상관 계수의 스펙트럼이 피크가 되는 데이터 위치에서, 취득 파형을 데이터 연산부(34)에서 잘라낸다(단계 S34). 상관 계수의 스펙트럼 피크는, 장구간 마스터 데이터와 취득 파형이 비슷한 시간축이다. 즉, 동일 종류의 다른 샘플을 관측할 때, 취득 파형을 얻을 때마다 미묘한 시간 위상차가 발생하는 일이 있어도, 상관 계수 파형 스펙트럼의 피크 값의 위치를 취득함으로써, 측정 목적으로 하는 계면의 파형 데이터를 데이터 연산부(34)에서 항상 잘라낼 수 있다.
측정 목적의 계면에 있어서의 스펙트럼 피크의 탐색 방법으로서, 도 7A를 예로 하면, 피크 위치 중에서 가장 큰 상관 계수값을 데이터 연산부(34)에서 취하는 것을 들 수 있다. 당연히, 마스터 데이터와 취득 파형이 가장 비슷한 시간 영역이, 큰 스펙트럼의 피크 값을 가질 것이다.
단, 경우에 따라서는, 측정 목적으로 하는 계면의 파형 위치에서 반드시 최대의 피크가 안되거나, 혹은, 측정 목적의 계면의 스펙트럼 피크와 다른 계면의 스펙트럼 피크와의 유의차(有意差)가 작을 경우도 있다. 그 경우는, 측정 목적으로 하는 계면의 스펙트럼 피크의 위치에서, 시간 범위를 데이터 연산부(34)에서 미리 한정하는 방법을 생각할 수 있다.
예를 들면, 샘플마다의 위상 시간차의 변동의 범위가, 약 40ns인 것을 검증 할 수 있는 경우, 관측하는 상관 계수 스펙트럼도 ±40ns 정도의 범위 내에서 데이터 연산부(34)에서 취득하면 좋다. 혹은, 선두(先頭) 시간으로부터의 스펙트럼 피크를 데이터 연산부(34)에서 계산하여, 측정 목적으로 하는 계면의 스펙트럼 피크를 데이터 연산부(34)에서 특정하는 방식도 생각할 수 있다.
이어서, 제2단계로서, 단구간 마스터 데이터에 의한 양부 판정을 실행한다.
우선, 장구간 마스터 데이터를 데이터 연산부(34)에서 세분화해서 분할하여 단구간 마스터 데이터로 해서, 상관 계수값을 데이터 연산부(34)에서 구한다(단계 S35). 여기서, 도 10A는, 본 제2실시 형태에 있어서의 단구간 마스터 데이터의 판정을 설명하는 도면으로서, 잘라낸 취득 파형을 세분화한 상태의 도면이며, 도 10B는, 본 제2실시 형태에 있어서의 단구간 마스터 데이터의 판정을 설명하는 도면으로서, 마스터 데이터 파형을 세분화한 상태의 도면이다. 예를 들면, 도 10A 및 도 10B에서는, 장구간 마스터 데이터의 시간 폭은 400ns이며, 그로부터, 단구간 마스터 데이터의 작성을 데이터 연산부(34)에서 실행한다. 세분화의 방법(분할의 방법)으로서는, 분할 수 또는 마스터 데이터 시간 폭 등을 사용해서 세분화하는 것을 들 수 있다. 분할 수 또는 시간 폭은 파형의 주파수 성분 또는, 불량품 발생 시의 파형에 대한 영향 정도 등에 따라 다르다. 장구간 마스터 데이터의 파형의 전부, 혹은 일부에 대하여, 고속 푸리에 변환을 데이터 연산부(34)에서 실시하여, 주파수 스펙트럼을 데이터 연산부(34)에서 취득한 후, 최적의 시간 폭을 데이터 연산부(34)에서 설정해도 좋다. 최적의 시간 폭을 설정하는 일례로서는, 아래와 같이 설정할 수 있다. 초음파 진동자는, 진동자마다 있는 주파수 대역을 갖는 파를 내는 것이다(이 경우, 주파수 대역을 변경하기 위해서는, 센서마다 변경할 필요가 있다.). 따라서, 그 주파수 대역을 관측하고, 발생 파형의 주기를 계산하여, 그 주기로부터 시간 폭을 설정할 수 있다. 구체적으로는, 관측 신호 파형의 푸리에 변환에 의해 얻어진 스펙트럼의 중심 주파수를 F(MHz)로 하면, 그 파형의 주기 T는, T=1/F(㎲)가 된다. 따라서, 예를 들면, 그 주기의 폭, 혹은 2배, 3배의 주기의 폭을 단구간의 시간 폭으로 함으로써, 최적의 시간 폭으로 할 수 있다.
또한, 반드시 시간 폭은 일정하게 할 필요는 없고, 예를 들면, n분할(단, n은 2 이상의 정수.) 중의 m개(단, m은 n 미만의 정수.)의 단구간 마스터 데이터의 시간 폭만은 20ns로 하고, 다른 (n-m)개의 단구간 마스터 데이터의 시간 폭은 40ns로 하는 등과 같이 단구간 마스터 데이터끼리 길이가 달라도 좋다. 이 세분화 방법은 측정 전에 설정값으로서 데이터 연산부(34) 내의 메모리에 미리 보존해 둔다. 단구간 마스터 데이터의 정보로서는 앞서 말한 분할 수 또는, 시간 폭 이외에, 예를 들면, 단구간 마스터 데이터의 시간 탐색 폭 또는, 시간 신축률 등을 들 수 있다. 단구간 마스터 데이터의 설정값은 관측마다 수시로 데이터 연산부(34)에서 미리 설정된 값만큼 변경하여, 최적의 설정값을 데이터 연산부(34)에서 얻어 간다. 여기서, 상기 시간 탐색 폭이란, 장구간 마스터 데이터에서 일치한 시간점 m에서 상관값을 계산한 후, 재시행 판정으로서, 마스터 데이터 MD를 시간점 m으로부터 △t점만큼 옮겨(예를 들면, 도 10C로부터 도 10D에 나타낸 바와 같이 시간점 m으로부터 Δt점만큼 옮겨), 다시 단구간 마스터 데이터에 의한 계산을 실행할 수도 있다(예를 들면, 도 10C 및 도 10D 참조.). 그때의 재시행의 Δt의 폭을, 시간 탐색 폭 이라 정의하고 있다. 또한, 상기 시간 신축률이란, 장구간 마스터 데이터에서 일치한 시간점 m에서 상관값을 계산한 후, 재시행 판정으로서, 마스터 데이터를 X％(X는 미리 설정한 값임.) 시간 방향으로 신축해서(예를 들면, 도 10E로부터 도 10F에 나타낸 바와 같이 X％ 시간 방향으로 축소해서) 계산을 실행할 수도 있다(예를 들면, 도 10E 및 도 10F 참조.). 그때의 재시행에서의 마스터 데이터의 신축률을, 시간 신축률이라 정의하고 있다. 또한, 최적의 설정값을 데이터 연산부(34)에서 얻는 방법으로서는, 예를 들면, 단구간 마스터 데이터의 데이터 설정을 관측마다 변화시켜 갔을 때에, 어느 정도의 규칙성(예를 들면 탐색 폭, 신축률, 분할 수 등을, 어떤 임의의 값으로 하면 좋다고 하는 정도의 규칙성)이 나온다고 생각된다. 그때의 설정 데이터를, 라이브러리로서 보존하는 등의 방법을 생각할 수 있다.
그리고 처리 단계 S35에서 얻은 상관 계수값에 있어서도, 어떠한 파형 변화가 있기 때문에, 상관 계수값이 떨어진다. 그 때문에, 어떤 상관 계수값을 역치로 하여, OK/NG의 판정을 판정부(35)에서 실행한다(단계 S36). 즉, 어떤 상관 계수값의 역치보다도 작을 경우에는 NG의 판정을 판정부(35)에서 실행하는 한편, 어떤 상관 계수값의 역치 이상인 경우에는 OK의 판정을 판정부(35)에서 실행한다. 역치의 설정의 방법은, 단계 S24와 마찬가지이다.
여기서, 장구간 마스터 데이터에 의해 잘라낸 파형을 나타내는 도 10A와, 단구간 마스터 데이터를 나타내는 도 10B와의 상관 계수값을 취한다. 이 경우에는, 단구간 마스터 데이터는, 상기 도 6과 같은 시프트에 의한 상관 계수 파형을 산출하는 것이 아니라, 시간 위상 보정되어 잘라내어진 상태인 도 10A의 데이터 위치에 서, 각 단구간 마스터 데이터와의 상관 계수값을 데이터 연산부(34)에서 취한다. 즉, 장구간 마스터 데이터에 의해 잘라내어진 취득 파형을 데이터 연산부(34)에서 세분화하고, 장구간 마스터 데이터를 설정값에 근거하여 데이터 연산부(34)에서 세분화한 단구간 마스터 데이터의 각각과, 상관 계수를 데이터 연산부(34)에서 취한다. 예로서, 도 10B에서는, 장구간 마스터 데이터(폭 400ns)를 데이터 연산부(34)에서 10분할(폭 40ns)하고, 10분할에 의해 잘라내어진 취득 파형, 도 10A도, 마찬가지로, 데이터 연산부(34)에서 10분할로 하여, 각각의 단구간 마스터 데이터 성분의 상관 계수를 데이터 연산부(34)에서 계산한다(10개의 상관 계수값을 데이터 연산부(34)에서 산출함.).
도 11A는 제1샘플(51)의 제2전극(54a)(도 3A 참조)의 각 단구간 마스터 데이터에서의 상관 계수값이며, 도 11B는, 제2샘플(52)의 제2전극(54b)(도 3B 참조)의 각 단구간 마스터 데이터에서의 상관 계수값이며, 각각, 마스터 데이터를 10분할하고 있기 때문에 10점에서의 상관 계수값을 표시하고 있다. 점수는, 각각 세분화된 단구간 마스터 데이터 중에서 빠른 시간순(왼쪽으로부터 순서대로)으로 나타내고 있다. 도 11A에 나타내는 제1샘플(51)(양품)의 상관 계수값에 대하여, 도 11B에 나타내는 제2샘플(52)(불량품)의 상관 계수값에 있어서, 7번째의 단구간 마스터 데이터에서 큰 유의차를 확인할 수 있다.
여기서, 도 11A 및 도 11B에 있어서, 세분화한 상관 계수값의 7번째의 단구간 마스터 데이터에 주목한 이유에 대해서 설명한다.
우선, 도 9에 있어서, 최초의 큰 반사 파형(사각 프레임 I을 참조)은, 수지 몰드(21)의 표면으로부터의 반사파이며, 잘라내기 파형의 직전의 파형(사각 프레임 II를 참조)은, 인터포저층(23)의 표면으로부터의 반사파이다. 이것은, 전자 패키지(29)의 층 구조의 순번으로부터 용이하게 추측 가능하다. 그리고 사각 프레임 II의 파형 이후의 반사파(즉, 인터포저층(23)의 표면 이후의 반사파)를, 장구간 마스터 데이터로 하고 있다.
여기서, 도 9의 예에서는, 인터포저층(23)의 두께는 350㎛, 음속은 2800m/s다. 이 때문에, 인터포저층(23)을 초음파가 통과하는 시간은, (350×2)/2800=0.250㎲이 된다[단, 여기서는, 구하는 시간이, 인터포저층(23)을 초음파가 왕로(往路)와 귀로로 2회 통과하는 왕복 시간이기 때문에, (인터포저층(23)의 두께×2)로 하고 있음.].
장구간 마스터 데이터의 폭은 400ns, 세분화 폭은 40ns이며, 40×7=280ns가 되기 때문에, 7번째의 세분화 폭에 인터포저층(23)의 하면(下面)의 반사파가 돌아온다. 이 접합면은, 솔더 범프(24)와 인터포저층(23)의 접합면, 즉, 측정하는 위치가 된다. 따라서, 세분화 폭의 7번째에 주목하면 좋다.
상기의 유의차는, 앞서 설명한 장구간 마스터 데이터에 의한 판정에 있어서의 유의차에 비하여, 큰 것이 될 경우가 있다. 예를 들면, OK/NG의 파형에서의 차이가, 어떤 40ns의 구간에서밖에 관측할 수 없을 경우는, 장구간 마스터 데이터로는 판정이 불가능하다. 또한, 그 파형차가 나타나는 구간이, 어느 시간 영역에서 나타날지 불분명할 경우에도, 단구간 마스터 데이터에 의한 상관 계수 플롯(plot)으로, 파형의 변화를 볼 수 있다. OK/NG 샘플로부터의 반사파의 파형차가 1파 정도 일 경우도, 현실에서는 많으며, 그 때문에, 단구간 마스터 데이터로 양부 판정하는 방법도 많이 이용하는 것이 유효하다.
이러한 제2실시 형태에 따르면, 관측 대상물마다, 혹은 관측 대상의 영역마다 발생하는 위상차를 해소하고 또한 양부가 진폭 강도에 의해서만이 아니라, 양품과의 비교를 실행함으로써 자동 판정을 고정밀도로 실행할 수 있다.
(제3실시 형태)
이어서, 본 발명의 제3실시 형태에 대해서 설명한다. 이 제3실시 형태는, 상기 제2실시 형태에서 나타낸 제1단계로서의, 장구간 마스터 데이터를 이용한 시간 위상 보정을 이용하여, 종래의 게이트법에 의한 판정 방법에 대해서 설명한다.
종래의 게이트법에 있어서는, 배경기술에서 나타낸 대로, 도 16에 나타낸 바와 같이, 표면파에 트리거(11)를 실행하고, 트리거(11)를 실행한 위치를 제로 기준으로 해서 관측하고 싶은 파형 위치에 게이트(12)를 설정하고, 게이트(12) 내의 파형 성분에 의해 상기 제로 기준과의 비교를 실행하여, 관측 대상물(102)의 양부 판정을 실행하고 있었다. 즉, 파형의 시간 보정을, 표면파에 의한 트리거(11)에 의해 실행하고 있었다. 그러나 본 발명이 해결하려고 하는 과제에서 설명한 대로, 도 19와 같이, 표면파에 의한 트리거(11) 이후의 파형에서도, 시간적인 편차가 생길 수도 있어, 표면 트리거에 의한 시간 보정은 충분하지 않았다.
그래서, 이러한 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 제3실시 형태에 관한 초음파 측정 방법 및 장치로서, 전술한 제2실시 형태에서 설명한, 장구간 마스터 데이터에 의한 시간 위상 보정을 실시한 후에, 종래의 게이트법에 의한 판정을 실행 하는 방법에 대해서 설명한다. 도 12에, 본 제3실시 형태의 장구간 마스터 데이터에 의한 시간 위상 보정을 이용한 게이트법에 의한 판정 처리의 플로차트를 나타낸다.
대략적인 처리로서는, 게이트(61)의 위치를 데이터 연산부(34)에서 미리 설정하고(단계 S41), 시간 위상 보정을 장구간 마스터 데이터로 데이터 연산부(34)에 의해 실행하여(단계 S42～S45), 양부 판정을 게이트 내에서의 파형 성분 비교에 의해 판정부(35)에서 실행한다(단계 S46～S47). 상기의 장구간 마스터 데이터에 의한 판정과 마찬가지로, 관측 대상물(2)의 예로서, 도 3A 및 도 3B의 BGA 칩(제1 및 제2샘플)(51, 52)을 사용한다.
제1단계로서, 파형의 게이트 위치를 설정한다. 게이트 위치의 설정으로서는, 미리 작성된 장구간 마스터 데이터로부터 게이트 위치를 데이터 연산부(34)에서 설정하는 것을 생각할 수 있다. 도 13에, 장구간 마스터 데이터로부터의 게이트(61)의 설정 방법의 설명도를 나타낸다. 장구간 마스터 데이터로부터, 관측하고 싶은 시간 위치에 게이트(61)를 입력부(6)에서 마스터 데이터 유지 메모리(36)에 설정한다(단계 S41). 이 게이트 위치 내의 파형으로, 판정을 판정부(35)에서 실행하게 된다. 장구간 마스터 데이터에 의해 시간 위상 보정된 관측 지점을 제로 기준으로 하고, 그로부터 나중의 시간, 혹은, 데이터 영역을 게이트(61)로 입력부(6)에서 마스터 데이터 유지 메모리(36)에 지정한다.
제2단계에서의 장구간 마스터 데이터에 의한 시간 위상 보정은, 상기 제1실시 형태의 장구간 마스터 데이터에 의한 판정 처리와 거의 같은 처리이다.
우선, 관측 대상물(2)의 제2샘플(52)의 측정 위치를 입력부(6)에서 측정 위치 데이터 메모리(37)에 지정한다(단계 S42). 지정 방법은, 단계 S11과 마찬가지이다.
이어서, 제2샘플(52)의 측정 위치를 향해서, 초음파 탐촉자(1)로부터 초음파를 발신하고, 제2샘플(52)의 측정 위치로부터의 반사파를 초음파 탐촉자(1)로 수신하여, 단계 S12와 마찬가지로, 파형 데이터를 수신 회로(31)에서 취득한다(단계 S43).
이어서, 마스터 데이터 유지 메모리(36)에 기억된 제1샘플(51)의 마스터 데이터와, A/D 회로(32)로부터 입력되어 취득한 제2샘플(52)의 파형 데이터와의 비교 계산을, 상관 계수를 사용하여 데이터 연산부(34)에 의해 실행한다(단계 S44).
이어서, 장구간 마스터 데이터에 의한 상관 계수 파형의 스펙트럼 피크(측정하는 계면)가 되는 데이터 위치를 데이터 연산부(34)에서 단계 S34와 마찬가지로 취득한다(단계 S45).
이에 따라, 샘플마다 또는, 장소마다에 따른 시간 위상을 보정하는 것이 가능해지고, 상관 계수 파형으로부터 얻어진, 취득 파형의 제로 기준점으로부터, 상기한 바와 같이, 게이트 위치를 입력부(6)에서 마스터 데이터 유지 메모리(36)에 설정하고, 그 파형 성분을 데이터 연산부(34)에서 취득한다(단계 S46). 파형 성분으로서는, 게이트 구간 내의 파형 강도의 최대값 및 최저값(부의 최대값) 또는, 절대값의 최대값 등을 들 수 있다. 이들 성분을 데이터 연산부(34)에서 취득하고, 미리 설정한 판정 기준을 초과한 파형 성분을, 판정부(35)에서 OK 판정으로 하고, 판 정 기준을 초과하지 않는 파형 성분을 NG 판정으로 하여, 출력부(5)에 출력해서 디스플레이에 표시한다.
이상과 같은, 본 제3실시 형태에 따르면, 앞의 실시 형태에 의한 시간 위상 보정을 실행한 후에, 종래의 게이트법에 의해 판정을 실행하는 방법으로서도 사용할 수 있다. 즉, 종래의 게이트법에서는, 도 19에서 나타낸 바와 같이, 표면에 트리거를 실행해도, 그 이후에 파형의 시간차가 존재하고 있었지만, 제3실시 형태에 따르면, 그 시간 보정이 가능해진다. 또한, 제2실시 형태(단구간 마스터 데이터 방법)와 비교하여, 판정을 위한 계산 시간을 적게 할 수 있다. 즉, 단구간 마스터 데이터에서는, 세분화수 m의 회수만큼, 상기 수식(수식 2)의 계산을 실행할 필요가 있다. 이에 반해, 제3실시 형태의 방법에서는, 장구간 마스터 데이터의 보정 후에는, 마스터 데이터의 게이트 구간의 진폭의 강도 정보를 관측할 뿐이기 때문에, 계산량을 적게 할 수 있다(단, 양부 판정은, 강도 정보로 실행하게 된다). 또한, 제3실시 형태에 따르면, 다른 실시 형태와 마찬가지로, 관측 대상물마다, 혹은 관측 대상의 영역마다 발생하는 위상차를 해소하고 또한 양부가 진폭 강도에 의해서만이 아니라, 양품과의 비교를 실행함으로써 자동 판정을 고정밀도로 실행할 수 있다.
(제4실시 형태)
이어서, 본 발명의 제4실시 형태에 의한 초음파 측정 방법 및 장치에 대해서 설명한다. 상기 제2실시 형태에 있어서, 제1단계로서 장구간 마스터 데이터를 이용한 시간 위상 보정을 실행하고, 제2단계로서 단구간 마스터 데이터에 의한 판정을 실행하는 예를 나타내고 있다. 그러나, 반드시 제1단계의 시간 위상 보정을 실행한 후에 제2단계의 단구간 마스터 데이터에 의한 판정을 실행할 필요는 없으며, 단구간 마스터 데이터에 의한 판정만을 실행하는 것도 생각할 수 있다. 이하에, 그 예를 나타낸다.
도 14에, 본 제4실시 형태에 있어서의, 시간 위상 보정을 실행하지 않는 단구간 마스터 데이터에 의한 판정 방법의 설명도를 나타낸다. 제2실시 형태와 마찬가지로 장구간 마스터 데이터를 미리 작성하고, 장구간 마스터 데이터의 세분화 폭 등의 설정을 실행해 둔다. 도 14의 예에서는, 장구간 마스터 데이터를 10등분으로 하고 있지만, 반드시 등분으로 할 필요는 없다.
이어서, 마스터 데이터의 개시점을 취득 파형의 어느 점에 데이터 연산부(34)에서 맞춘다. 도 14에서는, 마스터 데이터의 개시점과 취득 파형의 개시점을 데이터 연산부(34)에서 맞추고 있지만, 반드시 개시점과 맞출 필요는 없으며, 취득 파형의 도중(途中) 점에 데이터 연산부(34)에서 맞춰도 좋다.
이어서, 취득 파형을 각 단구간 마스터 데이터와 같은 시간 폭으로 데이터 연산부(34)에 의해 세분화하고, 각 시간 폭의 데이터와, 단구간 마스터 데이터의 각 시간 폭의 데이터를 사용하여, 데이터 연산부(34)에서 상관 계수처리를 실행한다. 이제, 마스터 데이터의 시간 폭이 400ns이고 분할 수가 10개일 때, 시간 폭 400ns를 10등분 하면, 각 단구간 마스터 데이터의 폭은 40ns가 된다. 여기서, 취득 파형의 개시점에 마스터 데이터의 개시점을 데이터 연산부(34)에 의해 맞췄다고 하면, 취득 파형에서는, 개시점으로부터 40ns마다 세분화된 데이터가, 10개 설정되게 된다. 이어서, 취득 파형의 각 데이터와, 단구간 마스터 데이터의 각 데이터의 상 관 계수값을 데이터 연산부(34)에 의해 구한다.
이어서, 도 14와 같이, 어떤 설정 폭분만큼, 마스터 데이터를 데이터 연산부(34)에서 시프트시키고, 마찬가지로, 취득 파형의 세분화를 데이터 연산부(34)에서 실행하여, 상관 계수값을 데이터 연산부(34)에서 구한다. 설정 폭으로서는, 샘플링 데이터 시간 폭분 또는, 마스터 데이터 시간 폭분 등, 데이터 연산부(34)에 있어서, 입력부(6)를 통하여, 임의로 설정할 수 있는 것으로 한다. 또한, 그 설정 폭의 간격도 일정하지 않아도 좋고, 관측 파형의 데이터의 종료점까지 마스터 데이터를 시프트시키지 않아도 좋다.
이상과 같이, 마스터 데이터의 개시점마다, 분할 수분만큼의 상관 계수값이 데이터 연산부(34)에서 산출된다. 이 예의 경우, 1개의 개시점에 대하여 10개의 상관 계수값이 있어, 시프트를 20회 반복했을 경우, 각각 10개의 상관 계수값이 데이터 연산부(34)에서 산출되어, 최종적으로 합계 200점의 상관 계수값이 데이터 연산부(34)에서 산출된다.
상기와 같은 수법에서의 양부의 판정 방법으로서, 각 분할점의 상관 계수값, 마스터 데이터의 개시점 등을 판정부(35)에서 종합적으로 판정하여, 판정부(35)에서 양부 판정하는 것을 들 수 있다. 예를 들면, 어떤 개시점에 대하여 10개의 상관 계수값이 데이터 연산부(34)에서 산출되었을 경우, 모든 개시점에 있어서 10개 중 7개의 상관 계수값이, 어떤 일정한 값(역치)(예를 들면 0.8 이상)을 초과할 경우이면, 판정부(35)에서 양품이라고 판정하는 등의 판정 방법을 생각할 수 있다. 혹은, 10개 중 7개가, 상기 어떤 일정한 값(역치)을 초과할 경우, 그 개시점이, 관측하는 계면 정보를 포함한다고 생각하여(즉, 마스터 데이터와 상관관계가 있다고 생각하여), 그로부터, 어떤 시간 폭의 관측 지점(예를 들면 10개 중 3번째, 8번째의 세분화점)에서의 상관 계수값을 판정부(35)에서 판정하여, 양부 판정을 실행하는 등의 판정 방법도 생각할 수 있다.
판정 방법에 관해서는, 잘라낸 마스터 데이터의 종류, 길이 또는 세분화수 등 여러 가지 요인으로부터 생각해서 결정해 가면 좋다.
또한, 마스터 데이터는 양품을 측정해서 데이터를 취득하도록 하고 있지만, 설계 데이터로부터 계산으로 구해서 마스터 데이터를 취득하도록 할 수도 있다.
또한, 본 발명은 전술한 실시 형태에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 여러 가지로 변경할 수 있는 것은 물론이다.
또한, 상기 여러 가지 실시 형태 중 임의의 실시 형태를 적절히 조합함으로써, 각각이 갖는 효과를 나타내도록 할 수 있다.
본 발명에 의한 초음파 측정 방법 및 장치는, 관측 대상물(피검체물)마다, 혹은 관측 대상영역마다 발생하는 위상차를 해소하고, 피검체물로부터 취득한 초음파 파형 신호와 기준 신호를 비교해서 상대값을 얻음으로써 초음파 측정을 실행하는 것이다. 본 발명에 따르면, 진폭강도에 의해서만이 아니라, 취득한 상대값을 이용함으로써, 양품과의 비교를 실행할 수 있어, 자동 판정을 고정밀도로 실행할 수 있고, 미세한 두께를 가지며 또한 다층의 계면을 갖는 관측 대상물에 대하여, 접합 박리 또는 균열 등의 결함을 고정밀도로 검출하여 해석하는 측정 방법 및 장치로서 유용하다.
본 발명은, 첨부 도면을 참조하면서 바람직한 실시 형태에 관련하여 충분히 기재되어 있지만, 이 기술이 숙련된 사람들에게 있어서는 여러 가지의 변형이나 수정은 명백하다. 그러한 변형이나 수정은, 첨부한 청구 범위에 의한 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않는 한에서, 그 중에 포함된다고 이해되어야 한다.

Claims (8)

  1. 복수의 계면을 갖는 피검체물(被檢體物)에 초음파를 조사(照査)하여 발생하는 파형 신호를 검출해서 상기 피검체물의 경계면의 접합 상태를 관측하는 초음파 측정 방법에 있어서,
    상기 초음파를 조사하는 방향과 직교하는 XY 평면 내의 어느 특정 영역에서 단면 구조, 재질 및 두께가 상기 피검체물과 동일한 기준 물체의 관측 지점마다, 상기 기준 물체의 파형 신호의 전체, 혹은 상기 기준 물체의 계면부 부근에서 관측된 파형 신호를 기준 신호로 하여 각각 기준 신호 기억부에 보존하고,
    상기 기준 물체의 상기 관측 지점에 대응하는 상기 피검체물의 관측 지점에서 또한 미리 기지(旣知)의 두께와 초음파의 음속에 의거하여 상기 계면으로부터의 초음파 반사파의 도달 시간을 추정할 수 있는 관측 대상의 계면부 부근에서 취득된 초음파 파형 신호를 연산부에서 취득하고,
    상기 피검체물로부터 취득한 상기 초음파 파형 신호와 상기 기준 신호를 비교 연산해서 상대값을 구함으로써 상기 경계면의 접합 상태를 상기 연산부에서 관측하는 경우에,
    상기 복수의 계면을 갖는 상기 피검체물에 초음파를 조사하고, 상기 피검체물로부터 관측된 파형 신호와 상기 기준 신호와의 사이에서 비교 연산 처리를 상기 연산부에서 실행하여, 2개의 파형 신호가 가장 일치한 점을 기준점으로 함으로써, 관측된 파형 신호마다 발생하는 시간 위상차를 상기 연산부에서 보정한 후에, 미리 지정하고 있는 상기 XY 평면 내에서, 상기 피검체물로부터 관측된 파형 신호와 상기 기준 신호를 시간 방향에 복수의 영역으로 각각 분할해서 얻어진 단구간(短區間) 영역 파형 신호와 단구간 영역 기준 신호와의 사이에서 비교 연산 처리를 상기 연산부에서 각각 실행하고, 각각의 영역에서의 연산 결과의 값을 판정부에서 비교하여, 양부 판정을 실행하는
    초음파 측정 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 복수의 계면을 갖는 피검체물에 초음파를 조사하여 상기 피검체물로부터 발생하는 파형 신호를 검출해서 상기 피검체물의 경계면의 접합 상태를 관측하는 초음파 측정 장치에 있어서,
    상기 피검체물에 초음파를 조사하여 상기 피검체물로부터 발생하는 파형 신호를 검출하는 초음파 송수신 장치와,
    상기 초음파를 조사하는 방향과 직교하는 XY 평면 내의 어느 특정 영역에서 단면 구조, 재질 및 두께가 상기 피검체물과 동일한 기준 물체의 관측 지점마다, 상기 기준 물체의 파형 신호의 전체, 혹은 상기 기준 물체의 계면부 부근에서 관측된 파형 신호를 기준 신호로 하여 각각 보존하는 기준 신호 기억부와,
    상기 기준 물체의 상기 관측 지점에 대응하는 상기 피검체물의 관측 지점에서 또한 미리 기지의 두께와 초음파의 음속에 의거하여 상기 계면으로부터의 초음파 반사파의 도달 시간을 추정할 수 있는 관측 대상의 계면부 부근에서 취득된 초음파 파형 신호를 취득함과 더불어, 상기 피검체물로부터 취득한 상기 초음파 파형 신호와 상기 기준 신호를 비교 연산해서 상대값을 구함으로써 상기 경계면의 접합 상태를 관측하는 연산부를 구비하고,
    상기 연산부는, 상기 복수의 계면을 갖는 상기 피검체물에 초음파를 조사하고, 상기 피검체물로부터 관측된 파형 신호와 상기 기준 신호와의 사이에서 비교 연산 처리를 실행하여, 2개의 파형 신호가 가장 일치한 점을 기준점으로 함으로써, 관측된 파형 신호마다 발생하는 시간 위상차를 상기 연산부에서 보정한 후에, 미리 지정하고 있는 상기 XY 평면 내에서, 상기 피검체물로부터 관측된 파형 신호와 상기 기준 신호를 시간 방향에 복수의 영역으로 각각 분할해서 얻어진 단구간(短區間) 영역 파형 신호와 단구간 영역 기준 신호와의 사이에서 비교 연산 처리를 각각 실행하는 한편,
    각각의 영역에서의 연산 결과의 값을 비교해서 양부 판정을 실행하는 판정부를 더 구비하는
    초음파 측정 장치.
  8. 삭제
KR1020087023179A 2007-03-29 2008-03-26 초음파 측정 방법 및 장치 KR101137141B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007087280 2007-03-29
JPJP-P-2007-00087280 2007-03-29
PCT/JP2008/000729 WO2008129832A1 (ja) 2007-03-29 2008-03-26 超音波測定方法及び装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20090035466A KR20090035466A (ko) 2009-04-09
KR101137141B1 true KR101137141B1 (ko) 2012-04-20

Family

ID=39875364

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020087023179A KR101137141B1 (ko) 2007-03-29 2008-03-26 초음파 측정 방법 및 장치

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8091426B2 (ko)
JP (1) JP5154422B2 (ko)
KR (1) KR101137141B1 (ko)
CN (1) CN101542279B (ko)
WO (1) WO2008129832A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190143378A (ko) * 2018-06-19 2019-12-30 가부시키가이샤 히타치 파워 솔루션즈 초음파 검사 장치, 제어 장치 및 검사 방법

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5221314B2 (ja) * 2007-12-26 2013-06-26 パナソニック株式会社 超音波測定方法、及び、電子部品製造方法
JP5278346B2 (ja) * 2010-02-09 2013-09-04 トヨタ自動車株式会社 超音波を用いた接合面検査方法および接合面検査装置
EP2659839A1 (en) * 2010-12-27 2013-11-06 Hitachi Medical Corporation Ultrasonic diagnosis device and image processing method
CA2835899C (en) 2011-05-10 2019-04-16 Edison Welding Institute, Inc. Three-dimensional matrix phased array spot weld inspection system
CN102628835A (zh) * 2012-04-19 2012-08-08 迪皮埃复材构件（太仓）有限公司 一种风力发电叶片腹板粘接质量检测系统及方法
KR101513142B1 (ko) * 2012-04-24 2015-04-17 히하카이켄사 가부시키가이샤 적층체의 박리검사방법 및 박리검사장치
JP5770215B2 (ja) * 2013-04-08 2015-08-26 中国電力株式会社 作業エリアに存在する危険箇所に関する情報を収集する方法、及び危険箇所情報収集システム
CN103969335B (zh) * 2013-06-27 2016-12-28 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 一种焊缝侧壁未熔合自动超声成像与可视化方法
US10338036B2 (en) * 2014-05-01 2019-07-02 TecScan Systems Inc. Method and apparatus for scanning a test object and correcting for gain
US9594058B2 (en) * 2014-09-29 2017-03-14 Bell Helicopter Textron Inc. Implementing steep delta wave technique to inspect joints
CN104359432B (zh) * 2014-12-02 2017-04-12 中电科信息产业有限公司 电磁超声波测厚方法及装置
JP6333871B2 (ja) * 2016-02-25 2018-05-30 ファナック株式会社 入力画像から検出した対象物を表示する画像処理装置
JP6055948B1 (ja) * 2016-04-20 2016-12-27 株式会社岩崎電機製作所 データベース構築装置、データベース構築方法、および、データベース構築プログラム
JP6182236B1 (ja) * 2016-04-25 2017-08-16 非破壊検査株式会社 積層体の剥離検査方法及び剥離検査装置
US10575258B2 (en) * 2016-10-27 2020-02-25 Qualcomm Incorporated Techniques and apparatuses for uplink power control
JP7037776B2 (ja) * 2017-03-27 2022-03-17 株式会社アミック コンクリート構造物の診断方法及びその診断装置
CN108318579B (zh) * 2017-12-26 2021-03-26 中国航空工业集团公司基础技术研究院 一种蜂窝共固化结构缺陷超声a扫描识别方法及装置
CN108362772A (zh) * 2018-01-17 2018-08-03 中国第汽车股份有限公司 一种检测dpf载体内部损伤的超声波无损探伤方法
FR3079302B1 (fr) * 2018-03-22 2020-03-20 Safran Procede et dispositif de cartographie de pieces pour detection de direction d'allongement
JP7042149B2 (ja) * 2018-04-12 2022-03-25 株式会社日立パワーソリューションズ 超音波検査装置及び超音波検査方法
JP6602449B1 (ja) * 2018-12-05 2019-11-06 株式会社日立パワーソリューションズ 超音波検査方法、超音波検査装置及び超音波検査プログラム
JP2022526837A (ja) * 2019-04-17 2022-05-26 ディーエムシー グローバル インコーポレイテッド 多層構造の物品における強固な結合と弱い結合の間の結合境界を特定する方法及びシステム
JP7485564B2 (ja) * 2019-08-09 2024-05-16 Ntn株式会社 算出方法、検査方法および軸受の製造方法
JP7257290B2 (ja) * 2019-08-27 2023-04-13 株式会社日立パワーソリューションズ 超音波検査装置および超音波検査方法
CA3138634C (en) 2021-03-04 2023-09-19 TecScan Systems Inc. System and method for scanning an object using an array of ultrasonic transducers
JP2023138149A (ja) * 2022-03-18 2023-09-29 株式会社東芝 超音波溶接診断方法、超音波溶接部材の製造方法、検査装置、及びプログラム
CN117007681B (zh) * 2023-09-27 2023-12-19 苏州有执激光智能科技有限公司 超声波探伤方法及系统

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63241351A (ja) * 1986-11-11 1988-10-06 Bridgestone Corp 超音波パルスの反射波処理方法
JPH07303640A (ja) * 1994-03-16 1995-11-21 Fujitsu Ltd 超音波診断装置
JP2001272339A (ja) * 2000-03-28 2001-10-05 Niigata Eng Co Ltd 多層成形品の検査方法及び装置

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1592601A (en) * 1977-02-19 1981-07-08 Rolls Royce Apparatus for ultrasonic examination
JPH0833378B2 (ja) 1987-01-12 1996-03-29 株式会社明電舎 セラミツク半導体基板の検査装置
JPH05333007A (ja) 1992-05-27 1993-12-17 Olympus Optical Co Ltd 超音波測定装置
JPH06148153A (ja) 1992-06-24 1994-05-27 Hitachi Constr Mach Co Ltd 超音波検査装置
JPH06294779A (ja) 1993-04-08 1994-10-21 Hitachi Constr Mach Co Ltd 超音波映像検査装置および超音波映像検査方法
JPH07280542A (ja) * 1994-04-11 1995-10-27 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 超音波厚さ計
US5684252A (en) * 1996-07-15 1997-11-04 Sonoscan, Inc. Method and apparatus for ultrasonic inspection of electronic components
JPH1090237A (ja) 1996-09-17 1998-04-10 Hitachi Constr Mach Co Ltd 合否判定機能付き超音波探傷器および超音波検査装置
US6089095A (en) * 1997-12-19 2000-07-18 Texas Instruments Incorporated Method and apparatus for nondestructive inspection and defect detection in packaged integrated circuits
JP2000140781A (ja) 1998-11-06 2000-05-23 Inst Of Physical & Chemical Res 物体表面の洗浄および状態判定方法ならびにその装置
JP3323152B2 (ja) 1999-06-28 2002-09-09 九州日本電気株式会社 はんだボールの接合検査方法及び検査装置
JP2003004710A (ja) * 2001-06-21 2003-01-08 Daido Steel Co Ltd 肉盛管の検査方法
US6606909B2 (en) * 2001-08-16 2003-08-19 Lockheed Martin Corporation Method and apparatus to conduct ultrasonic flaw detection for multi-layered structure
JP4583847B2 (ja) 2004-09-07 2010-11-17 ユーテック株式会社 機能デバイスの欠陥を検出する超音波探傷方法および設備

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63241351A (ja) * 1986-11-11 1988-10-06 Bridgestone Corp 超音波パルスの反射波処理方法
JPH07303640A (ja) * 1994-03-16 1995-11-21 Fujitsu Ltd 超音波診断装置
JP2001272339A (ja) * 2000-03-28 2001-10-05 Niigata Eng Co Ltd 多層成形品の検査方法及び装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190143378A (ko) * 2018-06-19 2019-12-30 가부시키가이샤 히타치 파워 솔루션즈 초음파 검사 장치, 제어 장치 및 검사 방법
KR102143460B1 (ko) 2018-06-19 2020-08-12 가부시키가이샤 히타치 파워 솔루션즈 초음파 검사 장치, 제어 장치 및 검사 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20090035466A (ko) 2009-04-09
WO2008129832A1 (ja) 2008-10-30
US20100224000A1 (en) 2010-09-09
JPWO2008129832A1 (ja) 2010-07-22
CN101542279B (zh) 2013-03-13
US8091426B2 (en) 2012-01-10
JP5154422B2 (ja) 2013-02-27
CN101542279A (zh) 2009-09-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101137141B1 (ko) 초음파 측정 방법 및 장치
US8192075B2 (en) Method for performing ultrasonic testing
WO2011068084A1 (ja) 三次元超音波検査装置
KR101738803B1 (ko) 초음파 탐상 방법 및 초음파 탐상 장치
JP7042149B2 (ja) 超音波検査装置及び超音波検査方法
US8904872B2 (en) Detection of channel saturation in phase-array ultrasonic non-destructive testing
JP5221314B2 (ja) 超音波測定方法、及び、電子部品製造方法
CN114258488B (zh) 超声波检查装置以及超声波检查方法
CN115540790A (zh) 一种高精度超声厚度测量方法和装置
KR20210083336A (ko) 초음파 검사 방법, 초음파 검사 장치 및 초음파 검사 프로그램
US8138601B2 (en) Ultrasonic measuring method, electronic component manufacturing method, and semiconductor package
JP6034057B2 (ja) 局所ゲイン間隔を用いた超音波スキャニング
CN103097884B (zh) 用于测定机械部件中存在的缺陷的方位的方法和装置
JP2018084416A (ja) 超音波検査装置及び超音波検査方法
JP2971321B2 (ja) 超音波映像検査装置
JP2008102071A (ja) 超音波探傷方法および超音波映像装置
JP4682921B2 (ja) 超音波探傷方法及び超音波探傷装置
US10620162B2 (en) Ultrasonic inspection methods and systems
JP2013011526A (ja) 超音波探傷方法および超音波探傷装置
KR102694849B1 (ko) 초음파 검사 장치
CN218937340U (zh) 一种高精度超声厚度测量装置
JP7349390B2 (ja) 溶接部の超音波検査装置
WO2018015722A1 (en) Non-destructive testing apparatus
CN108693252A (zh) 三角矩阵聚焦成像的工件探伤检测方法
KR20190070324A (ko) 초음파 테스트에서 커플링 불균일성을 보상하기 위한 방법 및 디바이스

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160318

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170302

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180329

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190401

Year of fee payment: 8