JPH0257968A - 超音波検査装置 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、被検体内部の接合面の接着状態を超音波を用
いて非破壊検査する超音波検査装置に関する。

〔従来の技術〕

超音波を被検体に放射し、被検体からの反射エコーの信
号に基づいて被検体内部の状態（欠陥の有無等）を検査
する超音波検査手段は良く知られている。このような検
査の一例として、被検体が半導体装置である場合につい
て説明する。

第３図は半導体装置の断面図である。図で、１は半導体
回路を構成するシリコンチップ、２はシリコンチップ１
を固定するフレーム、３はシリコンチップ１と外部回路
との接続を行なうリードフレーム、４はこれらをモール
ドするモールド樹脂体である。モールド樹脂体４は合成
樹脂により構成されている。なお、リードフレーム３は
紙面と垂直方向に多数配列され、これらリードフレーム
３とシリコンチップ１とは図示されていない極細のリー
ド線により接続されている。５は半導体装置を示す。

このような半導体装置５では、その製造過程において、
シリコンチップ１とモールド＋Ｍ　Ｂ’Ｏ体４、および
リードフレーム３とモールド樹脂体４との間が完全に接
着されず剥離が生じる場合がある。

このような剥離が生じている半導体装置５は、剥離部分
に？電気が混入し、この温気によりシリコンチップ１の
機能に支障を生じ、使用不能となることが多い、又、剥
離を生じるとこの部分からモールド樹脂体に亀裂を生じ
易く、この亀裂により温気の侵入はより一層助長される
。したがって、上記剥離の有無を検査することは、半導
体装置５の使用においては不可欠のことである。この検
査に使用される超音波検査装置を第４図により説明する
。

第４図は従来の超音波検査装置のブロック図である。図
で、５は第３図に示す半導体装置である。

６は音響レンズにより超音波ビーム７を集束して放射す
る探触子である。探触子６は超音波ビーム７を放射する
とともにその半導体装１．５からの反射波をこれに比例
した電気信号に変換する。８は探触子６に電気的パルス
を印加するバルサであり、このバルサ８からのパルスの
印加により探触子６は超音波ビーム７を放射する。９は
探触子６からの超音波反射波の電気信号を受信して増幅
するレシーバ、１０はレシーバ９の出力信号波形を表示
するオシロスコープである。

１１はレシーバ９の出力信号のうち、ある特定時間内の
信号のうちのピーク値を検出するピークデテクタである
。このピークデテクタ１１における上記特定時間は、半
導体装置５における検査対象部分近辺からの反射波が探
触子６に到達する時間に選定されている。１２はピーク
デテクタ１１で検出されたピーク値を処理して検査対象
部分における剥離の有無を判断する信号処理装置、１３
は信号処理袋Ｗ１２で得られた結果を表示するモニタＴ
Ｖである。

次に、第４図に示す超音波検査装置の動作の概略を第５
図（ａ）、　　（ｂ）に示す反射波信号の波形図を参照
しながら説明する。探触子６からの反射波信号はレシー
バ９で増幅され、オシロスコープ１０に表示される。と
ころで、シリコンチップ１とモールド樹脂体４との接着
、又はリードフレーム３とモールド樹脂体４との接着が
正常である場合、当該接着部分における反射波信号の波
形は第５図（ａ）に示すような波形となる。これに対し
て、当該接着部分に剥離が生じて空気層が形成されてい
る場合、その反射波信号の波形は第５図（ｂ）に示すよ
うに、第５図（ａ）に示す波形よりもその波高値が大き
く、かつ、その位相が反転することが知られている。し
たがって、オシロスコープ１０に表示された波形を観察
することにより、接着部分の剥離の有無を判断すること
ができる。

しかしながら、オシロスコープ１０に表示されるのは、
接着部分からの反射波信号の波形だけでなく、半導体装
置５を構成する各要素の面からの波形も表示され、接着
部分からの反射波信号の波形の観察は容易ではなく、又
、剥離が生じていてもその信号波形はそれ程大きくなら
ない場合や、位相の反転が明確に現れない場合がある。

したがって、オシロスコープ１０による剥離の有無の判
定は極めて困難である。このため、ピークデテクタ１１
および信号処理装置１２による剥離の有無の判定手段が
提案されている。この判定手段による判定は次のように
してなされる。

ピークデテクタ１１は、レシーバ９からの信号を入力し
、特定時間内の波形（接着部分の波形）のうち正のピー
ク値と負のピーク値を検出する。

接着部分に＠離がない場合のこれらピーク値が第５図（
ａ）にＰＩ、ＰＩで示され、剥離が生じている場合のピ
ーク値が第５図（ｂ）にＰ、　　＋Ｐ２で示されている
。信号処理装置１２は２つのピーク値の絶対値を入力し
て正側のピーク値から負側のピーク値を減算する演算を
行なう。ところで、接着部分に剥離がない場合、ピーク
値Ｐ＋、Ｐｚの絶対値はＰｉ　＞ｐ２の関係にあり、剥
離がある場合、ピーク値ｐ＋’、ｐｚ′の絶対値はｐ　
、　ｒ　＞Ｐ２′の関係にあるので、剥離がない場合の
差（ｐ＋　−Ｐｇ　）は正、剥離がある場合の差（ｐ。

−ｐｚ’）は負となり、上記減算値の正負を判断するこ
とにより後者の位相の反転を知ることができ、その宥１
離も検出することができる。なお、接着部分に剥離が生
じている場合であっても上記の差が正となることがある
。その場合、当該差の値は小さな値となるので、上記減
算は、差が正の場合にある閾値を設定し、この闇値を組
み込んで実施される。具体的には、当該差の値からさら
に当該闇値が減算され、得られた値の正負が判断される
ことになる。

信号処理装置１２は、上記のような減算の結果の正負の
判断に応じて、例えば差が正の場合には高レベル信号、
負の場合には低レベル信号を出力する。そして、モニタ
ＴＶ１３はこの出力信号により、それが高レベルの場合
には例えば白、低レベルの場合には黒を表示する。この
ようにして、半導体装置５の平面を超音波で走査するこ
とにより、走査ライン−ヒの各点における剥離の有無が
モニタＴＶ１３の画面に白、黒画像として表示され、検
査を行なうことができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記超音波検査装置による半導体装置５の検査の時期は
必ずしもその製造直後に行なわれるものとは限らず、製
造から相当時間経過した時点、例えば当該半導体装置５
を種々の機械、装置等に組込む直前等で行なわれること
が多い。ところで、半導体装置５の接着部に剥離が存在
する場合、時間の経過とともに剥離部分に導気が侵入し
、遂にはこの部分に水が溜った状態となる。これは、前
述のように剥離部分からの亀裂が生じている場合に著る
しい。そして、このように剥離部分に水の層が形成され
ると、超音波が放射されたとき、その反射波の大きさは
水が溜ってない状Ｂ（空気の層が形成されている状Ｂ）
の反射波に比較して小さくなり、正常に接着されている
場合の反射波より僅かに低い程度に減少する。したがっ
て、正常な接着状態と剥離部分に水が溜っている状態と
の区別が不可能となり、剥離が存在するにもかかわらず
そこに水が溜っている場合には正常な接着と判断され、
この半導体装置５を組込んだ装置１機械等の故障原因と
なることが多かった。このような問題は半導体装置に限
らず、他の被検体にも生じる問題である。

本発明の目的は、上記従来技術における課題を解決し、
被検体の接合面の剥離を確実に検出することができる超
音波検査装置を提供するにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するため、本発明は、被検体に超音波
を放射し、その反射波信号に基づいて前記被検体の内部
の接合面を検査する超音波検査装置において、第１の振
動周波数を有する第１の探触子と、前記第１の振動周波
数より高い第２の振動周波数を有する第２の探触子と、
前記第１の探触子および前記第２の探触子を切換える切
換器と、前記第１の探触子および前記第２の探触子から
出力される各反射波信号の正のピーク値の差を演算する
信号処理手段と、この信号処理手段で得られた差の信号
に基づいて前記接合面の剥離の有無を判断する判定手段
とを設けたことを特徴とする。

〔作　用〕

切換器を第１の探触子側に切換え、接着部分からの反射
波信号のピーク値をとり出し、又、切換器を第２の探触
子側に切換え、接着部分からの反射波信号のピーク値を
とり出す。そして、これら２つのピーク値の差を求め、
その差に基づいて接合面の剥離の有無を判断する。

〔実施例〕

以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。

第１図は本発明の実施例に係る超音波検査装置のブロッ
ク図である。図で、第４図に示す部分と同一部分には同
一符号が付しである。６Ｌ、６Ｈはそれぞれ異なる振動
周波数を有する探触子である。探触子６Ｈは探触子６Ｌ
より高い振動周波数を有し、かつ、その振動周波数自体
可成り高い振動周波数のものが選定されている。１５は
探触子６Ｌと探触子６Ｈとを選択的に切換える切換器で
ある。１１′はゲートである。このゲート１１′は第４
図に示すピークデテクタ１１の機能中のある特定時間内
の信号、即ち接着部分の反射波信号をとり出す機能のみ
を有する。したがって、ゲート１１′の出力は第５図（
ａ）に示す波形に相当する波形となる。１６はゲート１
１′から出力される反射波信号を検波し、そのピーク値
を出力する検波器、１７は検波器１６から出力されるピ
ーク値をディジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器である。

１８は切換器１５と連動して切換動作を行なう切換器で
ある。１９はメモリ、２０は減算器、２１は判定器であ
る。判定器２１は減算器２０の出力信号に基づいて接着
部分の剥離の有無を判断する。２２は探触子６Ｈに接続
された減衰器である。

次に、本実施例の動作を第２図（ａ）、　　（ｂ）に示
す反射波信号の波形図を参照しながら説明する。第２図
（ａ）、　　（ｂ）で横軸には時間、縦軸には電圧がと
ってあり、いずれも第５図（ａ）に比してやや拡大して
描かれている。一般に、振動周波数の低い超音波は水の
層を通過するとき干渉による減衰は少ないが、振動周波
数の高い超音波は干渉により太き（減衰せしめられる。

本実施例は、このような超音波の特性を利用して水が溜
っている剥離部分の剥離を検出するものである。

本実施例ではまず切換器１５が探触子６Ｌ側に切換えら
れる。これに連動して切換器１８はメモ１Ｊ１９側に切
換えられる。又、探触子６Ｌは検査のための所定の位置
に移動せしめられる。この状態でパルサ８からパルスが
出力されると、探触子６Ｌから超音波ビーム７が検査対
象の接着部分に放射されその反射波信号が探触子６■、
から出力される０反射波信号は切換器１５、レシーバ９
を通ってゲート１１’に入力されここで第５図（ａ）に
示すような接着部分の反射波信号のみがとり出され７．
その信号は検波器１−６で第２図（ａ）に示すように検
波され、この検波波形のピーク値Ｐ□が出力され、Ａ／
Ｄ変換器１７で当該ピーク値Ｐ　ｉ＋をディジタル値に
変換する。変換されたピーク値Ｐ□１は切換器】８を介
してメモリ１９に格納される。

次いで今度は切換器１５が探触子６Ｈ９切換器１日が減
算器２０側へ切換えられ、又、探触子６ト■はその超音
波ビーム７がさきの位置と同一位置に照射される位置に
移動せしめられる。この状態で超音波が放射されるとそ
の反射波信号は切換器１５が、レシーバ９、ゲート１１
′を経て検波器１６に入力され第２図（ｂ）に示される
検波波形のピーク値Ｐｂｌが出力される。このときＰｂ
ｌ≦Ｐ０となるよう減衰器２２でＰ、の値を調整してお
く。この後ピーク値Ｐ１＋ｌはＡ／Ｄ変換器１７でデジ
タル値に変換され、切換器１８を介して減算器２０に入
力される。このとき、さきにメモリ１９に格納されてい
る値も減算器２０に入力され、減算器２０では両者の減
算が行われる。この減算結果を基準値として判定器２１
に記憶させる。

次に超音波ビームが照射される位置を移動し、探触子６
Ｈと探触子６Ｌにより、上記と同様に２つの検波波形を
得て、そのピーク値の差を減算器２０から得る。減算器
２０からの値は判定器２１ト送信されさきに記憶されて
いる基準値との差がとられる。

ここで、接着部が正常であれば、検波器１６で検波され
た波形は第２図（ａ）、　　（ｂ）の実線のようになり
、探触子６Ｌのピーク値がＰｏ、探触子６Ｈのピーク値
がＰｂｌである。これに対し、接着部に剥離が生じそこ
に水が溜っている場合、高い振動周波数を有する探触子
６Ｈからの超音波は当該水の層を通過するとき干渉によ
り大きさ減衰を受けるので、検波器１６で検波された波
形は第２図（ａ）、　　（ｂ）の破線で示すように、探
触子６Ｌのピーク値が比較的減衰の小さな値Ｐ０、探触
子６Ｈのピーク値が減衰の大きな（ｉＰｂｔとなる。

したがってピーク値Ｐ□とピーク値Ｐｂ１Ｏ差より、ピ
ーク値Ｐユ２とピーク値Ｐ１□の差の方が大きくなり、
前記基準値が接着の正常な部分でとられており、かつ、
新たに探傷を行った部分が正常であれば判定器２１から
の出力は０又はＯに極めて近い値となり、又、新たに探
傷を行った部分が水の溜った剥離部であれば、判定器２
１からの出力は正値となる。逆に前記の基準値が水の溜
った剥離部でとられており、かつ、新たに探傷を行った
部分が水の溜った剥離部であれば判定器２１からの出力
は０又はＯに極めて近い値となり、又、新たに探傷を行
った部分が正常部であれば判定器２１からの出力は負値
となる。以上のことから、順次探傷を行なってゆく経過
において、負値が生じた場合には、それまで用いていた
基準値は水の溜った剥離部に基づく基準値であると判断
されるので、それまで用いていた基準値を現在の減算器
２０からの出力に記憶し直し、再び最初から探傷し直す
。

これにより、判定器２１からの出力は接着部が正常であ
ればＯ又はＯに極めて近い値、水の溜った剥離部であれ
ば、０より相当程度大きい値が出力されることになる。

このように、本実施例では、低周波の探触子と高周波の
探触子により、同一個所を別々に検査し、得られた各反
射波信号の各ピーク値を減算し、この減算値に基づいて
検査を行うようにしたので、接着部分の剥離個所に水が
溜っていても、確実に剥離を検出することができる。

なお、表示はオシロスコープに限ることはなく、モニタ
ＴＶを用い輝度の大小により表示してもよく、その他、
表示灯やブザー等を用いることもできる。

〔発明の効果〕

以り述べたように、本発明は、低い周波数と高い周波数
の２つの探触子による接着部分の各反射波信号の正のピ
ーク値の差を演算し、これにより剥離の有無を判断する
ようにしたので、当該剥離部分に水が存在していても、
剥離を確実に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る超音波検査装置のブロッ
ク図、第２図（ａ）、　　（ｂ）は反射波信号の検波波
形図、第３図は被検体である半導体装置の断面図、第４
図は従来の超音波検査装置のブロック図、第５図（ａ）
、　　（ｂ）は反射波信号の波形図である。 ６Ｌ、６Ｈ・・・・・・・・・探触子、９・・・・・・
・・・レシーバ１．１１′・・・・・・・・・ゲート、
１５．１８・・・・・・・・・切換器、１６・・・・・
・・・・検波器、１７・・・・・・・・・Ａ／Ｄ変換器
、１９・・・・・・・・・メモリ、２０・・・・・・・
・・減算器、２１・・・・・・・・・判定器、２２・・
・・・・・・・減衰器。 第１図 第 図 第 図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）被検体に超音波を放射し、その反射波信号に基づ
   いて前記被検体の内部の接合面を検査する超音波検査装
   置において、第１の振動周波数を有する第１の探触子と
   、前記第１の振動周波数より高い第２の振動周波数を有
   する第２の探触子と、前記第１の探触子および前記第２
   の探触子を切換える切換器と、前記第１の探触子および
   前記第２の探触子から出力される各反射波信号の正のピ
   ーク値の差を演算する信号処理手段と、この信号処理手
   段で得られた差の信号に基づいて前記接合面の剥離の有
   無を判断する判定手段とを設けたことを特徴とする超音
   波検査装置。
2. （２）請求項（１）において、前記信号処理手段は、前
   記各反射波信号を検波してそれらのピーク値を出力する
   検波器と、この検波器の出力をディジタル値に変換する
   Ａ／Ｄ変換器と、前記第１の探触子から得られたピーク
   値を記憶するメモリと、このメモリに記憶された値と前
   記第２の探触子から得られたピーク値との差を演算する
   減算器とで構成されることを特徴とする超音波検査装置
   。
3. （３）請求項（１）において、前記判定手段は、前記信
   号処理手段から出力される差の信号が０近辺の値か否か
   を弁別する弁別手段で構成されていることを特徴とする
   超音波検査装置。