JPH04282445A - 熱比解析を使用する製品欠陥検出方法及び装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱解析を使用する製品
欠陥検出に関する。

【０００２】

【発明の背景】優れた品質の得るために、部品及び製品
の隠れた欠陥を早期に発見することに製造業者の関心が
高まって来ている。即ち、不確定な時間に亙って潜在す
る、つまり発見されないままとなりがちな欠陥の早期発
見に対するニーズが存在している。

【０００３】近年これらの欠陥を発見する一方法として
、サーモグラフィ（熱像法）または熱解析が注目を集め
ている。全ての物体は、温度に依存してある強さと“色
”の熱放射で“輝く”。室温においては、この“色”は
赤外線として知られる範囲内にあり、裸眼では見ること
ができない。火中の鉄のように、高温では物体は見える
ように光る。この特性を使用して、如何なる種類の接触
も必要とせずに、表面の温度を測定することができる。 幾つかの型の装置は何れも、この温度情報をその場面内
の温度を表す白黒またはカラー画像に変換することがで
きる。この装置を“サーマルイメージャ”と呼び、電子
組立体の不可視特性の研究に使用して欠陥デバイスの探
知を期待できる。

【０００４】製品の加熱効果のパターン（例えば赤外光
輝のパターン）が、潜在欠陥によって影響され得ること
は長い間知られていたが、若干の型の欠陥は加熱効果を
容易に検出することができなかった。具体的に言えば、
バイポーラ半導体回路において、従来の熱解析（サーモ
グラフィ）技術は欠陥を探知するのに、若干の限定され
た状況を除いて、周縁のみに有効であった。

【０００５】このような装置を用いた解析技術は、幾つ
かの画像の少なくとも１つのために物体の温度を上昇さ
せることが屡々であった。異なる条件下で得られた画像
を比較して、画像から正常なものを除去し、欠陥に関係
のある画像特色のみを残す。半導体回路または成分の場
合には、異なる条件は正常給電状態及び正常非給電状態
であり得る。

【０００６】これらの従来の解析技術の１つは画像減算
として知られている。要するに、この技術においては、
製品の良質サンプルである参照サンプルから赤外放射を
表す値の正規アレイからなる画像を入手し、製品の未知
品質のサンプルである試験サンプルから入手した類似の
画像から差し引く。この目的は、正常であることが知ら
れている特色を差画像から除去し、差画像内の残りが製
品の欠陥を表すとする見込みを増加させることである。 従来の熱解析技術は、１つの形状で、または別の形状で
画像減算を使用している。例えば、１９８９年　３月の
ＴＥＳＴ　ＡＮＤＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴＷＯＲＬＤ　
の１００　、１１１　、１１２　頁に所載の　Ｃ．Ｇ．
Ｍａｓｉ　の論文「Ｆｉｎｄｉｎｇ　Ｂｏａｒｄ　Ｆａ
ｕｌｔｓＷｉｔｈ　Ｔｈｅｒｍａｌ　Ｉｍａｇｉｎｇ」
を参照されたい。回路基板に関して記述されているこの
論文の画像減算技術は、基板を既知の熱状態にして（例
えば、基板全体を２２°Ｃ）開始される。試験員は所与
の電力を基板に供給し、基板が動作温度まで熱せられる
際のサーモグラムの変化を監視する。

【０００７】これらの製品に関して画像減算サーモグラ
フィに使用されている基本現象は、１９８８年　５月の
ＴＥＳＴ　ＡＮＤ　ＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴ　ＷＯＲＬ
Ｄに記載のＣ．Ｇ．Ｍａｓｉの論文「Ｗｈａｔ　Ｃａｎ
　Ｔｈｅｒｍａｌ　Ｉｍａｇｉｎｇ　Ｄｏ　Ｆｏｒ　Ｙ
ｏｕ　？」に述べられているように、電流輸送トレース
及び成分の抵抗加熱からの黒体放射である。しかし、画
像減算サーモグラフィは、これらの製品が制御された熱
変化を受けるような非電流輸送製品にも適用できること
は周知である。

【０００８】画像減算による熱変化の監視は、無欠陥製
品の熱変化が、欠陥製品の熱変化とは異なるべきである
という前提に基づいている。即ち、既知の無欠陥製品（
サンプル）のサーモグラムを被試験製品（もしくはサン
プル）のサーモグラムから差し引いた時、差（もしあれ
ば）が欠陥を表すことを期待しているのである。反対に
サンプル内に隠れた欠陥が存在すれば、その欠陥が無欠
陥サンプルのサーモグラムとは異なるサーモグラムを発
生するであろうことを期待している。従来技術が成功し
た最も顕著な例は、比較的少ない熱を発生する製品に関
してであった。しかし遥かに大きい熱を発生するトラン
ジスタ・トランジスタ論理回路のような製品の診断試験
では、従来技術はぎりぎりの成功を見たに過ぎなかった
。無欠陥（正常）サンプルの加熱のばらつきが、微妙な
欠陥を有するサンプルが発生する加熱がもたらす効果よ
りも遥かに大きくなり得ることが問題なのである。この
傾向が、従来の画像減算技術によるこのような欠陥の検
出を、不可能ではないにしても、困難ならしめていた。

【０００９】

【発明の概要】本発明の目的は、画像減算サーモグラフ
ィの限界を打破することである。参照サンプルのサーモ
グラフと、欠陥を表していると考えられる試験サンプル
のサーモグラフとの差を、欠陥には関係がないと考えら
れる差に対して強調することが望ましい。

【００１０】本発明は、先ず、良好であることが知られ
ている試験済製品（“参照サンプル”）に、次いで同一
製品の試験サンプルに適用される２つの異なる非平衡熱
刺激に対するサーモグラフィック応答に関係付けられた
変数の比を求めることによって、欠陥に対してより鋭敏
な解析を達成できるという認識に基づいている。ここで
使用する“熱刺激”なる語は、製品のサンプルに適用さ
れる時、始めは必ずしも熱ではなくとも最終的には製品
の温度に変化をもたらすような刺激のことである。各サ
ンプル毎の安定したベースレベル（もしくは平衡）サー
モグラムも変数の決定に包含される。

【００１１】参照サンプルと試験サンプルとに関係する
４つの差記録が生成され、それらから少なくとも１つの
比記録が誘導される。この比記録と未使用差記録とから
複合記録が形成される。この複合記録が予測した値から
統計的に重大な偏差を生じた場合に欠陥指示が生成され
る。この欠陥検出のための統計基準に関しては後述する
。

【００１２】本発明の技術を、「熱比解析法（ＴＲＡ）
」と名付けた。本発明は、参照サンプルと試験サンプル
とから得た複数の熱差記録から少なくとも１つの熱比パ
ターンを求め、少なくとも１つの熱比パターンを含む複
合記録を形成する方法及び試験装置を提供する。これら
のサンプルは同一部品または製品の類似サンプルである
から、それらを“参照サンプル”及び“試験サンプル”
と名付ける。

【００１３】本発明の重要な特色によれば、製造された
デバイスの試験サンプル内の欠陥を検出する方法が提供
され、本方法は、（１）ベース値熱刺激における参照サ
ンプルのベース熱記録を作成する副段階と、（２）ベー
ス値から変化させた値の熱刺激を参照サンプルに与える
ことを含み、複数の変化値熱刺激における参照サンプル
の複数の変化値熱記録を作成する副段階と、（３）ベー
ス値熱記録と複数の変化値熱記録の１つとから第１差記
録と、少なくとも別の複数の変化値熱記録が関連してい
る第２差記録を作成する（第１及び第２差記録は各々画
像関連アレイ内の複数のデータ点からなる）副段階と、
からなり、デバイスの少なくとも１つの参照サンプルに
関する参照記録を確立する段階と、参照サンプルを試験
サンプルに置換えて副段階（１）−（３）を繰り返すこ
とによって試験サンプルの試験記録を生成する段階と、
試験サンプルの第１及び第２差記録と、参照サンプルの
第１及び第２差記録とからなる４つの差記録から少なく
とも１つの比記録を誘導する段階と、少なくとも１つの
誘導された比記録を含む複合記録を形成する段階と、こ
の複合記録が予測値から統計的に重大な偏差を生じた場
合、欠陥表示を生成する段階とを具備する。

【００１４】好ましい実施例においては、第１及び第２
サーモグラフを発生させる段階において変化させる熱刺
激は、サンプル内に加熱を生じさせるように印加する第
１及び第２の振幅の電圧であり、ベースレベルサーモグ
ラフは周囲温度サーモグラフである。１実施例は集積し
た回路基板上の電子成分に直接的に適用可能であり、画
像強調技術と呼ばれることもあるマスキング及びフィル
ターリング技術を使用することによって、及びロボット
式操作制御を使用することによって、半導体集積回路、
特にセラミックサブストレートまたは印刷回路基板上に
取りつけられたパッケージされた集積回路まで拡張でき
る。

【００１５】本発明の別の実施例においては、熱刺激は
、振幅ではなく持続時間を変化させた電圧である。もし
半導体成分または半導体回路のような電子成分または回
路を、コンピュータまたはタイミングプログラムによる
制御を意図した動作モードに関係付けた実際的な条件の
下で試験するのであれば、この実施例は特に有利である
。実際に、熱比解析と同時に、慎重にタイミングを考慮
した動作試験を実施することを考えることは確かに合理
的である。

【００１６】本発明の原理は、サーモグラフ的に試験で
きる全ての製品に拡張される。電流を流さない製品の場
合、使用される１つの刺激としてマイクロ波放射を考え
ることができる。このようにすればこれらの製品、より
特定的にはこれらの製品のサンプルを、特許請求の範囲
内の方法及び装置によって試験することができる。以下
に添付図面に基づいて本発明の好ましい実施例を説明す
るが、この説明から本発明の原理が明白に理解されよう
。

【００１７】

【実施例】図１乃至図５に好ましい方法の例の流れ図を
示す。本発明の方法は、所与の製品の類似サンプルの間
で予測される熱変動を補償することによって、画像減算
技術の限界を打破する。本発明は、異なる熱刺激の下で
類似サンプルの加熱の比が一定であることを前提として
いる。もしサンプル内に機能的欠陥または他の異常が存
在すれば、少なくとも１つの熱刺激に対して予測される
値からずれた熱応答が得られることが期待され、そして
実際にこの期待通りであった。これは、データ点の画像
関連アレイ内の特定データ点におけるそのサンプルの加
熱の比を変化させ、従って実際の欠陥、欠陥関連現象、
または潜在欠陥の何れかの位置としてそのデータ点を指
示する。この応用の場合には、欠陥は製品の受け入れ可
能な品質または特性からの偏差である。

【００１８】同一サンプルから、または参照サンプル及
び試験サンプルから画像差の２つのアレイの比が誘導さ
れると、通常熱変動は打ち消される。この技術を完成さ
せるために、測定値は、参照サンプル及び試験サンプル
の（各アレイ内の対応データ点の）他の２つの画像差の
アレイを含む複合記録に形成される。例えば測定の複合
集合を形成するために、異なる比記録を誘導し、これら
の比記録の比を取って不正確な温度プロファイルから正
しいものを見分ける手段とすることができる。一般的に
は、複合記録内に異常領域または異常データが現れると
欠陥であるとされる。

【００１９】現在では、２つの型の刺激が本発明による
ＴＲＡに有用であることが認められている。最初の、そ
して最も簡単な刺激は、サンプルに給電するための電圧
を変化させる（典型的にはサンプルに指定されている最
高電圧と最低電圧を使用）ことである。サンプルは独立
サンプルであっても、またはより大きい機能群の一部で
あってもよい。サンプルは完全に静的に試験することが
でき、またもし熱比解析のタイミング制約と両立可能で
あるならば予測される動作の完全なシミュレーションに
よって試験することもできる。しかし、静的試験はシミ
ュレーションと加熱効果との考え得る相互作用（即ちシ
ミュレーション中に欠陥によって通常判断ループから分
岐するソフトウエアによる動作の変更）を排除する。試
験のシミュレーションの型は、故意に、２つのソフトウ
エアルーチンまたはクロック動作対非クロック動作によ
って導入される加熱効果に依存させる。実際にこの型の
試験は単にサンプルの動作をシミュレートするように設
計することができ、またサンプルに及ぼす普通の信号の
持続時間ストレスの効果を（各刺激の振幅ではなく主と
して持続時間を変えることによって）シミュレートする
ことさえできる。

【００２０】製品の異なる無欠陥サンプル間に見られる
熱変動は、サンプル自体の製造及び設計公差が大きな原
因である。電子回路の場合、この変動は印加電圧に対し
て線形及び非線形の両抵抗成分を有し、また印加される
動的刺激にもさらされる。周囲温度からの温度上昇の量
は、消散電力×定数（集積回路の場合はそのパッケージ
ングに起因する）に線形に比例する。このパッケージン
グは回路毎に変化し得るものであるが、外部刺激の関数
ではない。従って観測されるであろうと予測される温度
上昇は、内部的にはパッケージングと線形及び非線形抵
抗との関数であり、外部的には印加電圧と動的刺激（即
ちソフトウエア）との関数である。

【００２１】欠陥は電子サンプルの内部抵抗構造の変化
として証明することができるが、標準の画像減算法では
通常の変動から識別することは困難である。２つの温度
上昇間の比を取ると製品の特性熱サイン、即ち製品内に
１つの点が得られることは、従来のサーモグラフィ技術
では理解されていない。欠陥は、外部変数の関数となる
（それらの通常の対応変数によって表される関数とは異
なる）強い傾向をも有している。例えば、製品の複数の
正常サンプルの非線形抵抗は通常は同じ非線形関係を有
しており、線形定数だけが異なる。もし２つの異なる電
圧で電力をサンプルに印加して刺激し、本発明の爾後の
諸段階を使用すれば、任意の対応データ点において測定
される２つの温度は、（１）印加電圧の比の関数（比の
α乗、但しαは０に等しくない）として表される非線形
抵抗、及び（２）２つの電圧の比の自乗によって関係付
けられる。均等に分布している線形関係は消去される。

【００２２】２つの異なる電圧レベルに対する周囲温度
からの温度上昇の比は、同一製品では全てのサンプルで
一定となる筈である。パッケージングが極端に異なる場
合を除いて、パッケージの熱定数でさえも計算から消去
される。従って同一製品の参照サンプル及び試験サンプ
ルを測定し、以下に説明するように少なくとも１つの比
を適切に含む解析諸段階と、例えばこれらの比の比を取
る諸段階とを遂行することよって、予測される変動を実
質的に打ち消し乃至は排除することができる。以下に数
学的に示すようにしてこれを遂行すると、画像関連デー
タ点の値に関する式の若干の項は全て（電圧の自乗に関
する項さえも）消去される。残されるのは、参照サンプ
ルと試験サンプルとがそれらの“非線形”特性の中で実
質的な差を呈したピクセル（画素、得られるアレイ内の
データ点）だけが強調された画像である。

【００２３】熱比解析のために２レベルの電圧刺激を使
用する本発明による上述の原理を以下に数学的に説明す
る。サンプルの周囲温度からの温度上昇ΔＴは、電力消
散（Ｐｄ　）と、サンプルのパッケージング及びヒート
シンキングに関係づけられた定数（Ｃｐ　）との積と等
価である。即ち ΔＴ＝Ｔ（Ｅ）−Ｔａ　＝Ｃｐ　×Ｐｄ　（Ｅ）、但し
Ｔａ　は周囲温度、Ｔ（Ｅ）は印加電圧Ｅによって生ず
る上昇温度である。

【００２４】 　　Ｐ＝Ｅ×Ｉ（Ｅ）　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　（１）であるから、 　　ΔＴ＝Ｃｐ　×Ｅ×Ｉ（Ｅ）　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　（２）また 　　Ｉ（Ｅ）＝Ｅ／Ｒ（Ｅ）　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　（３）であるから、 　　ΔＴ＝Ｃｐ　×Ｅ＊＊２／Ｒ（Ｅ）（＊＊は累乗を
表す、以下同じ）　　（４）　　抵抗はその逆数である
コンダクタンス（導電率）Ｇに置換できるから、　　Δ
Ｔ＝Ｃｐ　×Ｅ＊＊２×Ｇ（Ｅ）　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（５）
　　コンダクタンスは、線形項及び非線形項を有するＥ
の関数としてモデル化することができる。即ち、　　Ｇ
（Ｅ）＝β×Ｅ＊＊α　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
（６）　　ΔＴ＝Ｃｐ　×Ｅ＊＊２×β×Ｅ＊＊α　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　（７）この関係はαの０からの偏差の程度に依存する
程度に非線形である。

【００２５】画像を２つの電圧レベルで取り、それらか
ら温度差比Ｔ２：１　を求めれば、 　　Ｔ２：１　＝（ΔＴ２　／ΔＴ１　）　　　　　　
　　＝（Ｃｐ　×Ｅ２　＊＊２×β×Ｅ２　＊＊α）／
　　　　　　　　　　　（Ｃｐ　×Ｅ１　＊＊２×β×
Ｅ１　＊＊α）　　　　　　　　　　　　　　　　　　
（８）　　Ｔ２：１　＝（Ｅ２　／Ｅ１　）＊＊２×（
Ｅ２　／Ｅ１　）＊＊α　　　　　　　　　　　　（９
）この点で不要項は既に消去されている。

【００２６】参照サンプルが画像化され、その温度比が
Ｔｒｓであり、また試験サンプルの比がＴｔｓであるも
のとする。これらの比の比を取ると、 　　Ｔｔｓ　２：１／Ｔｒｓ　２：１＝（Ｅ２　／Ｅ１
　）＊＊（αｔｓ−αｒｓ）　　　　　　　　（１０）
　　即ち、得られる画像は、印加電圧と、内部抵抗の非
線形成分の差とだけの関数である。つまり、検出できる
差は、αｔｓがαｒｓに等しくない場合に（一般的には
αが０に等しくない場合にはαｔｓはαｒｓに等しくな
い）データ点のアレイに存在することになる。もし非線
形抵抗が等しければ、結果は１になる。このように小さ
いが容易に変化しやすい非線形項が、消去された大きい
線形変動によって圧倒されることがないため、これは非
線形欠陥の感受性の高い尺度となり得る。

【００２７】また、電圧を一定に保ち、普通はソフトウ
エアを変えたり、またはクロックをオンオフすることに
よって、動的刺激を変化させることもできる。このメカ
ニズムは、熱刺激の持続時間またはその振幅を変化させ
ると、欠陥によって発生する熱がそれに依存することを
期待している。刺激には関係なく、ＴＲＡの一般的な温
度関係を図７に示す。

【００２８】２つの刺激に応答して測定された温度をＴ
１　及びＴ２で示してある。元の周囲温度はＴａ　であ
る。 同一製品の２つの無欠陥サンプルの場合には、２つの刺
激による温度の比は、雑音及び測定誤差限界内で参照サ
ンプルと試験サンプルとの間で等しい。上述の数学的展
開から、及び図７から、 　　（Ａ／Ｂ）／（Ｃ／Ｄ）＝１　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（
１１）　　Ａ／Ｂ＝Ｃ／Ｄ、またはＡ／Ｃ＝Ｂ／Ｄ　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（１２
）　　これらは両サンプルのＴａ　、Ｔ１　及びＴ２　
を測定し、適切な減算を遂行することによって直接的に
求めることができる（例えば、参照サンプルの場合Ｄ＝
Ｔ２−Ｔ１　）。

【００２９】欠陥サンプルの場合、元の温度成分（Ａ、
Ｂ、Ｃ及びＤ）は無欠陥サンプルに関するシナリオと同
一であると考えることができる。しかし、図７に示すよ
うに欠陥によって付加される温度成分（Ｆ）のために直
接測定することはできない。図示のように、欠陥温度成
分Ｆが２つのまたは何れかの熱刺激の関数であることは
明白である。

【００３０】さらなる解析を遂行しなくとも、３つの比
（先ず式（１２）の何れかに従って２つのの比を求め、
次いで式（１１）によって示唆されているように各デー
タ点毎に比の比を取る）の使用を含む熱比解析を遂行す
ることが可能である。実際的に言えば、上述のようにし
て求めた４つの差記録を入手すれば、基本的には以下の
ようにしてＴＲＡを遂行することができる。即ち、参照
サンプルの第１及び第２差記録と試験サンプルの第１及
び第２差記録とから、第１差記録同士の比及び第２差記
録同士の比を取ってこれらの比の比を取るか、または参
照サンプルの差記録同士の比及び試験差記録同士の比を
取ってこれらの比の比を取ることによって、第１及び第
２比記録を誘導する。

【００３１】ＦがＣの値だけを変更するものと仮定する
ことによって、Ｆを予測することができる。（類似の効
果を得るために他の近似仮定を行うこともできる。）上
式を並べ換え、測定したＡ、Ｂ及びＤの値に基づいてＣ
を求め、このＣを試験サンプルのＴ２−Ｔ１について測
定した値（Ｃ′）から差し引く。即ち、　　Ｃ＝Ｄ×Ａ
／Ｂ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（１
３）　　Ｃ′＝Ｃ＋Ｆ　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　（１４）　　Ｆ＝Ｃ′−Ｃ＝Ｃ′−Ｄ
×Ａ／Ｂ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　（１５）　　式（１５）は、式（１
１）の多くの近似代数変換の１つである。

【００３２】実際に、式（１１）の代数変換である式（
１５）は、ＴＲＡを、類似成分間の予測可能な変動を補
償するように正規化された特定の型の画像減算と見做し
得ることを示唆している。これは本発明の特に有用な実
例である。ＴＲＡの別の方法である近似形は、その最も
簡単な形状として参照サンプルと試験サンプルの対照的
な差記録から１つの比だけを求める必要がある。但し、
この方法は乗算と他の差記録を含む最終的な、即ち“正
規化された”差を求めることをいとわないことが条件で
ある。

【００３３】上述した解析はＴＲＡの単純さを明らかに
しており、ＴＲＡ以外では除去されなかった画像内の多
くのアーチファクト（人工生成物）を、比を使用するＴ
ＲＡが何故除去するのかを示している。式（１０）及び
（１１）から、欠陥が存在しない場合には、測定した熱
値から計算した比の比が１に等しいことは明白である。 望むならば、適用可能な何等かの代数変換によって熱比
関係を別の形で表すこともできる。式（１５）は、無欠
陥に対応する値が１ではなく０となるように熱情報に影
響を与える変換の例である。この形は、計算された値が
無欠陥レベルに対して対称的になることが長所でもある
。

【００３４】何れの場合も、全ての測定には統計の法則
に従うある自然変動、即ち分散が存在する。この理由か
らＴＲＡ計算の結果は正確に１（式（１１）の場合）、
または０（式（１５）の場合）にはならない。その替わ
りにデータ値は中心値を中心としてランダムに分布、即
ち分散する。この分布は中心に強く重み付けられ、環境
要因とＴＲＡシステム内の成分の質とに依存するある特
徴的な広がり（即ち標準偏差）を有している。画像とし
て表示された時、これは雑音のない均質な背景の中にあ
る程度の雑音、または非均質性として現れる。

【００３５】欠陥に対応するＴＲＡ値は中心値（使用す
る式に依存して１または０）に接近しない傾向がある。 欠陥関連熱情報検出の方法は、簡単な統計的試験である
。測定データの広がりまたは散乱の値は計算される（標
準偏差が良い尺度である）。この広がりは試験フィール
ド全体を包含してもよいし、またはその局部領域だけを
包含していてもよい。この広がり値の倍数に基づいてし
きい値が設定される。普通は統計的に標準偏差（“シグ
マ”）の２乃至３倍の倍数が取られ、次いでこのしきい
値は中心値の上下に設定される。もし倍数に２を使用す
れば、通常雑音の９５％が２つのしきい値の間に入るこ
とになる。倍数が３であれば、通常雑音の９９％が限界
内に入る。これらの範囲の１つに入らないＴＲＡ値があ
れば、それは障害を表しているものと考えられる。

【００３６】欠陥指示の確実性は２つの理由から偏らせ
ることができる。第１に、しきい値を遥かに超えた値は
普通、わずかに超えた値よりも強い欠陥指示であると考
えられるからである。第２に、ＴＲＡ値を用いてある画
像を形成させた時殆どの実成分は、少なくとも幾つかの
明確な隣接熱比解析値が所与の成分に一致するであろう
程十分に大きいからである。欠陥指示の不確実性は、し
きい値を超えるＴＲＡ画像値の数に逆比例する。従って
一般的には、欠陥に対して所与の確実性を維持するため
には、ある成分に一致する画像点（この成分においては
総体的な背景に対してこれらの画像点が十分なコントラ
ストを有する）が多い程、しきい値を下げることができ
る。任意の大きさ（画像値の数で表した）の成分に対し
て、良品であるデバイスを誤って欠陥品と指示したり、
または欠陥デバイスを検出しなかったりする確率を固定
されたものに維持する動的試験しきい値を設定すること
ができる。これらは雑音の中から所望の特色を検出する
ための標準的な統計的方法である。

【００３７】この点まで欠陥検出を向上させることが、
ＴＲＡデータ値で画像を構成させる本発明の好ましい実
施例の関心事であった。この場合、上述の欠陥検出の正
規の統計的手法を破棄して、画像を視的に検査するより
直感的な手法を選択することができる。簡単にいえば、
表示の強さ（または色）が残余の画像から重大な（即ち
平均より大きい）コントラストによって目立つ点または
領域として欠陥を表すのである。

【００３８】しかし本発明は画像応用のみに限定される
ものではない。本発明の実施例は、単一の点（通常はユ
ニット上の個々の成分に一致する点）だけにおいて離散
した温度測定を行うことが可能である。明らかにこれら
の測定は互いに空間的に関係なく、またデータ値の画像
アレイを形成していない。この場合、正常熱値から欠陥
関連熱値を識別するためには、正規の統計的解析が必要
である。しかし、ユニット上で成分のない領域は試験の
ために使用できないから、遥かに少ないデータを使用し
て参照しきい値を確立することができる。しかし、実際
の製造環境では殆どの成分は良品であり、良い成分のデ
ータ値は相応してこれを反映するから、上述の統計的方
法はそれでも有効である。従って良い成分のデータ値は
欠陥成分を検出可能ならしめるための十分な統計的情報
を提供する。熱的に捕らえにくい欠陥を検出する能力は
、処理のために使用可能な情報量が少ないために、本発
明の画像表示バージョン程性格ではないであろう。全て
の統計的試験の場合のように、正確さは使用可能なデー
タの量に正比例する。

【００３９】誤差要因ＴＲＡ画像内に誤差をもたらす要
因について説明する。画像を前処理する前に、近似ＴＲ
Ａ式の形状から量子化誤差の量を推定することができる
。 　　Ｆ＝Ｃ′−Ｄ×（Ａ＋ε）／（Ｂ＋ε）　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（１６）
　　しかしこれを使用する前に、先ず誤差を導入する変
数について考えよう。任意の温度測定Ｔの不確実性（∂
Ｔ）は、イメージャの最小温度解像力Ｔｒ（通常は±０
．０５°Ｃ）プラス熱安定の前に画像を撮ることに起因
する不確実さと等価である。これは温度安定化誤差Ｔｓ
ｅと呼ばれ、式で表せば 　　　∂Ｔ＝Ｔｒ　＋Ｔｓｅ　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　（１７）である。

【００４０】Ｔｓｅを評価するために、温度安定化関数
をモデル化しなければならない。これは、対応付けられ
た時定数τを有する指数で粗に近似され、最終的にはあ
る上限温度Ｔｍａｘ　に到達するものと考えることがで
きる。 時間（ｔ）及び時定数（τ）の関数として温度安定化関
数を表せば、 　　Ｔｓ　（τ，ｔ）＝Ｔｍａｘ　×（１−ｅ＊＊−ｔ
／τ）　　　　　　　　　　　　　　　　（１８）　　
Ｔｓ　の不確実性をτ及びｔの値及び不確実性で表せば
、　　Ｔｓｅ＝Ｔｓ　（τ＋∂τ，ｔ＋∂ｔ）−Ｔｓ　
（τ，ｔ）　　　　　　　　　　　　　　（１９）　　
Ｔｓｅ＝Ｔｍａｘ　×｛ｅ＊＊（＋ｔ／τ）　　　　　
　　　　−ｅ＊＊−（ｔ＋∂ｔ）／（τ＋∂τ）｝　　
　　　　　　　　　　　　　　　（２０）　　因にＴＲ
Ａ式のＡ、Ｂ、Ｃ′及びＤの各項は実際には、Ｔ１　ま
たはＴ２　の何れかと元の周囲温度Ｔａ　との差である
。従ってこれらの各項毎の正味の累積不確実性は２回目
の測定温度Ｔｍ　（Ｔ１　またはＴ２　の何れか）と元
の周囲温度Ｔａ　の不確実性の関数として表すことがで
きる。

【００４１】 　　∂Ａ＝∂Ｂ＝∂Ｃ′＝∂Ｄ＝∂Ｔｍ　＋∂Ｔａ　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（２１）
しかし、 　　∂Ｔｍ　＝∂Ｔａ　＝Ｔｒ　＋Ｔｓｅ　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　（２２）であるから、 　　∂Ａ＝∂Ｂ＝∂Ｃ′＝∂Ｄ＝２×Ｔｒ　＋２×Ｔｓ
ｅ　　　　　　　　　　　　　　　　　　（２３）　　
これは、正常（無誤差）項が減算される場合でさえも、
誤差項は常に加算されるためである。誤差項加算の正味
の効果は、０と±３σ点との平均を全ての誤差項の±和
に等しくして、正常分布関数を近似することである。画
像表示に関して言えば、これは平均的に、特色が保存さ
れているが斑点状の内容が誇張された画像を発生する。

【００４２】このことから、計算された画像の不確実性
は、近似的に、 　　∂Ｆ＝∂Ｃ′＋∂Ｄ×（Ａ±∂Ａ＋ε）／（Ｂ±∂
Ｂ＋ε）　　　　　　　　（２４）但し、信号は、それ
らが　　Ｄ項を最大にするように選択されている。全て
の実用的な目的から、εは多分無視できるであろう。事
実、∂Ａ、∂Ｂ及びε項は、Ａ＞＞∂Ａ及びＢ＞＞∂Ｂ
である限り無視することができる。従って誘導された欠
陥関連画像（殆ど加熱を生じない領域対重大な加熱を生
ずる領域を画像上に描く）内の誤差に関して２つの一般
化を行うことができる。

【００４３】加熱が重大である場合には、誤差項は　　
∂Ｆ＝∂Ｃ′＋∂Ｄ＋Ａ／Ｂ 　　　　　　＝２＋（２×Ａ／Ｂ）×（Ｔｒ　＋Ｔｓｅ
）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（２
５）に接近する。加熱が最小である場合には、誤差項は
　　∂Ｆ＝∂Ｃ′＋∂Ｄ×（∂Ａ＋ε）／（∂Ｂ＋ε）
　　　　　　　　　　　　　　　　（２６）に接近する
。しかし最小加熱ε＞＞∂Ａ＝∂Ｂを用いれば、良好な
近似は　　∂Ｆ＝∂Ｃ′＋∂Ｄ＝４×（Ｔｒ　＋Ｔｓｅ
）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
（２７）である。しかし、最小加熱Ｔｒ　＞＞Ｔｓｅと
すれば、式（２７）は　　∂Ｆ＝４×Ｔｒ　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　（２８）まで約
すことができる。

【００４４】ＴＲＡ画像内の雑音は、Ｔｒ　及びＴｓｅ
を最小にすることによって減少させ得ることは明白であ
る。 Ｔｒ　は、ＴＲＡ画像のピクセルの値を、それらの最隣
接値と補間（平均）することによって大幅に減少させる
ことができる。これは画像の量子化の効果を少なくする
。 同様にＴｓｅは、タイミング間隔の精度を適切に制御し
、タイミング間隔を実行可能な限り長くすることによっ
て最小にすることができる。Ｔｓｅの式から、ｔ＞３τ
として安定状態値の９５％以上の温度を達成できるよう
にすれば、　　ｔ及び　　τの効果を最小にできること
は明白である。最初に階段関数の熱刺激を印加してから
４分後にサーモグラムを記録すれば、十分な結果が得ら
れることが分かった。

【００４５】図１乃至図５に示す本発明の方法の流れ図
は、ＭＩＫＲＯＮ（登録商標）６Ｔ６２サーモトレーサ
にょうな市販の熱イメージャを使用するために開発され
たものである。これらのイメージャは電気機械式に走査
し、熱データのラスタ画像を発生する。この画像は、標
準ビデオモニタまたはコンピュータインタフェース及び
モニタによって見ることができる。

【００４６】基板上に取り付けられた集積回路を試験す
る場合には、上述の技術は成分（例えば抵抗、能動デバ
イス、または“チップ”全体でさえも）の位置だけでデ
ータを入手するためにロボット制御されたセンサを使用
するように変更することができる。このような特色は、
自動化された装置として使用する場合に欠陥認識データ
処理を簡易化するので望ましいと言えよう。

【００４７】図１の流れ図では、段階１１において３つ
の二次元アレイ、またはデータ点の画像状行列、即ち３
つの熱画像が、参照サンプルに関して取得される。第１
画像は、安定周囲温度における参照サンプルに関するも
のである。周囲温度に等しいかまたは僅かに低い圧縮空
気をサンプル上に吹き付けると、サンプルを比較的急速
に周囲温度に安定させ得ることが分かった。第２画像は
第１の上昇温度における、または第１の刺激（例えばサ
ンプルに第１の量の加熱を発生させる第１の電圧）に応
答した参照サンプルに関するものである。次いで、典型
的にはより強い刺激を参照サンプルに印加して第３画像
（上昇温度における第２の画像）を入手する。サンプル
に第１の刺激より５−１０％多い加熱を生じさせる刺激
が適していることが分かった。２つの異なる階段関数状
刺激を同じ印加時間（例えば４分間）とすると、実質的
に完全な加熱が得られ、そのようにすることが有利であ
ることも分かった。２つの刺激印加時間が等しいと否と
に拘らず、試験サンプルと参照サンプルとに対しては、
同じ刺激に関して同じ印加時間としなくてはならない。 段階１１は、既知の良品質の高度に標準化された試験済
サンプルを有していない限り、少なくとも第２の参照サ
ンプルに対して繰り返すことができる。

【００４８】段階１２において、ＴＲＡを特徴付ける初
期解析段階が各参照サンプル毎に参照データの集合（こ
れらのデータの取得に関しては今述べたばかりである）
に対して遂行される。段階１２は、周囲温度サーモグラ
フと上昇温度サーモグラフとから第１差記録Ｂを作成し
、上昇温度サーモグラフから第２差記録Ｄを作成する。 段階１３においては、参照サンプルを試験サンプルに置
換えて段階１１及び段階１２に示した手順が繰り返され
る。何等かの比を取る前に、もし望むならば、段階１４
に示すような予備画像処理段階が遂行される。図２に示
すように、段階１５において種々の式の何れか１つに従
って比解析が遂行される。除算は交換可能であるから、
第１の式の“Ｂ”と“Ｃ”は交換することができる。４
つの差記録の各２つ内の全てのデータ点に関する段階１
５の各比はサンプル内のある点に一致する。ＴＲＡがサ
ーモグラフィにおける優れた“正規化”技術であること
が証明されているから、段階１５において、例えば恐ら
く極めて類似した“参照サンプル”の比画像を比較する
ことによって、迅速な“健全”検査を遂行できる。比較
の結果が著しく異なっていれば、それはさらなる適切な
試験技術を要する障害か、または適当な参照試験ユニッ
トを必要とする障害であることを指摘しているのである
。

【００４９】適切な試験技術に必要とされるのは以下の
通りである。 ａ．周囲温度維持のための多分制御された空気流を除き
通風がないこと。 ｂ．付近に熱源（サンプル自体の電源を含む）がないこ
と。 ｃ．熱的に安定化させるための空気ジェットによる吹き
付けを行うこと。 ｄ．触手による加温を回避するために絶縁用手袋を使用
のこと。

【００５０】ｅ．実際の試験周囲条件への自然な熱的等
化を行うために事前試験段階実施位置はＴＲＡ装置に近
接させるべきであること。これは空気ジェットによる安
定化時間を短縮する。 ｆ．テープ臨界反射点（後刻テープ除去の際に静電欠陥
が発生しないように要注意）。この技術がサンプルから
の赤外放射に依存し、反射は望ましくないことを思い出
されたい。成分リードはそのように取り扱う必要はない
。

【００５１】ｇ．サンプルの加温を妨げないように、半
導体回路に典型的に使用されるエッジコネクタは熱的に
周囲温度に維持すべきであること。 ｈ．空調または日照窓からの大きい熱シフトを経験する
領域を避けること。 ｉ．低熱質量及び高放射率のバッフルを使用して周囲表
面及び物体からの反射を防ぐこと。

【００５２】ｊ．モジュールからの反射でイメージャま
たは検出器がそれ自体を見ることがないような視角を探
すこと。（このことは長めの視距離とセンサに対するサ
ンプルの小さい傾きとを暗示している。）若干の場合に
は、正常または無欠陥と考えていた参照（のつもりの）
サンプルが実際はそうではなく、交換しなければならな
いことを見出すことがある。

【００５３】図２に示すように、最初の（基本）式は差
記録から順番に２つの比を誘導することを含み、これら
の比記録は更にデータ点毎に比が取られることに注目さ
れたい。各データ点の複合記録は比の比からなる。参照
サンプルと試験サンプルとの間の偏差の第１の直接指示
は、段階１５の複合記録から段階１７に従って求められ
る。多くの場合、さらなる試験は不要であり、段階１６
の手順は飛ばされて、試験サンプルが参照サンプルに十
分に類似しているか否かに関する判定を直ちに行うこと
ができる。実際に、複合記録が背景から標準偏差の倍数
のような統計的な限界を超える変動を有していない無特
色であることを試験することによって、段階１７を自動
的に遂行させることができる。この指示が無欠陥を表す
。

【００５４】もし段階１５を遂行した後に望ましくない
レベルの曖昧さが存在すれば、即ちもし推測される欠陥
が参照サンプルの画像から、第１の所定レベル（“３シ
グマ”レベル）を超えてはいるが、より低い第２の所定
レベル（“シグマ”レベル）よりも上にあれば、特に試
験サンプルの熱比画像に対して種々の画像強調技術を使
用することができる。これらの技術では、熱比データは
元のサーモグラフと同じ二次元で編成され、例えばコン
ピュータモニタ上で見ることができる。これらが段階１
６に示す任意選択の事後比解析画像処理段階である。

【００５５】例えば、段階１６、または図４に示す任意
選択の雑音濾波が行われる。もし結果の曖昧さのレベル
が、判定を可能ならしめるのに十分な程度まで減少して
いなければ、段階５０は参照サンプル及び試験サンプル
の何れかに見出された既知の無欠陥型アーチファクトを
、マスキング技術によって除去する。これは、画像強調
技術として天文学及び偵察写真技術においては周知の技
術の特定例である。

【００５６】考えられる関連強調技術の他の例に関して
は、Ａｄｄｉｓｏｎ−Ｗｅｓｌｅｙ（１９８７）から刊
行の　Ｒ．Ｇｏｎｚａｌｅｚ　らの　Ｄｉｇｉｔａｌ　
Ｉｍａｇｅ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　、１６２−１６３
　頁（中間濾波、雑音濾波に関して）、１５８−１６０
　頁（局部強調、元の画像データからのマスク生成に関
して）を参照されたい。適切に強調された熱比画像は段
階１７において再比較され、試験サンプルに関して例え
ば何れかの点において第１の所定レベルまたは量（“３
シグマ”レベル）を超えているか否かの判定が行われる
。段階１８に一般的に示してあるように、試験装置及び
技術は次の試験サンプル（例えば半導体集積回路の組立
ラインを下って来るサンプル）に適用する準備を整える
。

【００５７】図３は、図１及び図２の手順の一部を電流
消費製品に適用して上述の良品試験を実施する場合の若
干の点の特定例を示す。図１及び図２の諸段階の部分的
な繰り返しである図３の諸段階においては、典型的な電
子成分に対して動作性能試験に使用できる正常動作電圧
に近い電圧を印加することによって、第１及び第２上昇
温度サーモグラフを作成できることに特に注目されたい
。例えば、段階３４、３６、３８及び４０に示すように
、連続熱刺激は正常動作電圧の９５％及び正常動作電圧
の１０５％によって与えることができる。本方法のこの
柔軟性は、その広いダイナミックレンジによって大いに
助長され、そのことはまた、刺激には臨界値が存在しな
いことを意味している。

【００５８】図４は、画像強調の若干の面、特に雑音濾
波を扱う図である。段階５０〜５２は各熱比画像の隣接
ピクセル間を相対平滑し、結果として斑点雑音が濾波さ
れている画像を得るための手順である。図５は，画像強
調の更に別の面を示すものであって、これは段階６１〜
６３毎に、１またはそれ以上の元の上昇温度サーモグラ
フを用いて遂行することができ、空間濾波のための１ま
たはそれ以上のマスク画像を生成するのに有用なもので
ある。

【００５９】図６は、ＴＲＡに使用される装置の諸成分
の相互関係を示す。サーモグラムデータ収集装置９１は
、赤外データを取得するサンプル９６を保持するように
構成されている。データは赤外センサ９７によって取得
される。典型的には赤外センサ９７は単一の固定され離
散した検知素子であって、サンプル９６の露出部分をセ
ンサ９７内に含まれるスキャナによって効果的にサンプ
ル即ち走査する。好ましい実施例の赤外センサ９７は、
例えばＭＩＫＲＯＮ　　６Ｔ６２サーモトレーサのよう
なサーモトレーサである。

【００６０】代替として、センサ９７を半導体電荷結合
デバイスカメラとし、それによってＭＩＫＲＯＮ　　６
Ｔ６２サーモトレーサの電気機械式スキャナを省くこと
ができる。このようにすれば画像型データ点のシーケン
スを、例えばこのカメラにおいては典型的であるように
、純電子的に入手できる。熱比論理及び記憶装置９２は
基本的には中央処理装置であり、これは上述の計算を遂
行する他に、画像強調装置９３及び判定回路９４の機能
、並びに刺激源９５からサンプル９６へ印加する熱刺激
のタイミング（持続時間制御装置９９を介して）と大き
さ（ピーク制御装置９８を介して）を、センサ９７の走
査と共に制御する。熱比論理及び記憶装置９２は種々の
差記録と、参照サンプル比画像と、試験サンプル比画像
とを入手する。画像強調装置９３は、前述の濾波、平滑
及び他の画像強調技術の何れか、並びに従来から周知の
技術の何れかを使用することができる。前述のように、
実際の画像強調は、図示した位置において遂行する他に
、熱比論理及び記憶装置９２に印加される前のサーモグ
ラフに、または該装置が入手した差記録に直接操作して
もよい。従って、図６の配列は単なる例示に過ぎないの
である。

【００６１】判定回路９４は、複合記録の統計的解析に
基づいて（例えば１またはそれ以上の標準偏差によって
周囲背景からずれた１またはそれ以上のピクセルの存否
を示すことができる）、無欠陥試験サンプルを受け入れ
たり、または十分な大きさの欠陥を有する試験サンプル
を拒絶したりする。ＴＲＡは、半導体回路または電子組
立体以外の製品に対してより広く適用可能であることを
理解すべきである。製造された全ての製品（非生体）に
制御された温度変移を経験せしめることができる。組立
てライン上で使用することが好ましい用法ではあるが、
ある製品の参照サンプルからのデータ（保管されたデー
タでさえも）が使用可能であれば、その製品の耐用期間
内のどの時点においても使用することができる。

【００６２】当業者ならば付加的な長所及び変更は容易
に考えられよう。従って本発明は、その広い面において
、図示し説明した特定の細部、代表的なデバイス、及び
実施例に限定されるものではない。本発明は特許請求の
範囲によって限定される概念から逸脱することなく細部
に変更を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法の諸段階を示す流れ図。

【図２】本発明の方法の諸段階を示す流れ図。

【図３】本発明の方法の諸段階を示す流れ図。

【図４】本発明の方法の諸段階を示す流れ図。

【図５】本発明の方法の諸段階を示す流れ図。

【図６】本発明の方法を実施するための試験装置のブロ
ック線図。

【図７】参照サンプルと試験サンプルの対比点の温度関
係を示すバーグラフ。

【符号の説明】

９１　　サーモグラムデータ収集装置 ９２　　熱比論理及び記憶装置 ９３　　画像強調装置 ９４　　判定回路 ９５　　熱刺激源 ９６　　サンプル（モジュール） ９７　　赤外センサ ９８　　ピーク制御装置 ９９　　持続時間制御装置

Claims (40)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　製品の試験サンプル内の欠陥を検出す
   る方法であって、（１）周囲温度における参照サンプル
   周囲温度熱記録を作成する副段階と、（２）熱刺激を参
   照サンプルに印加することを含み、複数の上昇温度にお
   ける複数の参照サンプル上昇温度熱記録を作成する副段
   階と、（３）周囲温度熱記録と複数の上昇温度熱記録の
   １つとから参照サンプル第１差記録を作成し、複数の上
   昇温度熱記録の少なくとも別の上昇温度熱記録を包含す
   る参照サンプル第２差記録を作成する副段階とからなる
   欠陥を有していない製品の少なくとも１つの参照サンプ
   ルの参照記録を生成する段階と、参照サンプルを試験サ
   ンプルに置換えて上記副段階（１）〜（３）を繰り返す
   ことによって、試験サンプル第１差記録及び少なくとも
   第２差記録を生成する段階と、参照サンプル差記録及び
   試験サンプル差記録から少なくとも１つの比記録を誘導
   する段階と、少なくとも１つの誘導された比記録を含む
   複合記録を形成する段階と、複合記録が予測値から統計
   的に重大な偏差を生じた時に欠陥指示を生成する段階と
   を具備することを特徴とする欠陥検出方法。
2. 【請求項２】　　複数の上昇温度熱記録を作成する副段
   階が、温度をコンピュータ制御する請求項１に記載の欠
   陥検出方法。
3. 【請求項３】　　複数の上昇温度熱記録を作成する副段
   階が、固定時間間隔で各刺激を印加する請求項１に記載
   の欠陥検出方法。
4. 【請求項４】　　周囲温度熱記録を作成する副段階が、
   圧縮ガス源からのガスを周囲温度にほぼ等しい実効温度
   でサンプルの周囲に急速に流すことによってサンプルの
   熱状態を安定化させることを含む請求項１に記載の欠陥
   検出方法。
5. 【請求項５】　　製品の試験サンプル内の欠陥を検出す
   る方法であって、（１）熱刺激のベース値における参照
   サンプルベース熱記録を作成する副段階と、（２）値を
   変化させた熱刺激を参照サンプルに印加することを含み
   、複数の変化値熱刺激における参照サンプルの複数の変
   化値熱記録を作成する副段階と、（３）ベース値熱記録
   と複数の変化値熱記録の１つとから参照サンプル第１差
   記録を作成し、複数の変化値熱記録の少なくとも別の変
   化値熱記録を包含する参照サンプル第２差記録を作成す
   る副段階とからなる欠陥を有していない製品の少なくと
   も１つの参照サンプルの参照記録を生成する段階と、参
   照サンプルを試験サンプルに置換えて上記副段階（１）
   〜（３）を繰り返すことによって、試験サンプル第１差
   記録及び第２差記録を生成する段階と、参照サンプル第
   １及び第２差記録と試験サンプル第１及び第２差記録と
   からなる４つの差記録から少なくとも１つの比記録を誘
   導する段階と、この複合比記録が予測値から統計的に重
   大な偏差を生じた時に欠陥指示を生成する段階とを具備
   することを特徴とする欠陥検出方法。
6. 【請求項６】　　製品の試験サンプル内の欠陥を検出す
   る方法であって、（１）周囲温度における参照サンプル
   周囲温度熱記録を作成する副段階と、（２）電圧を参照
   サンプルに印加することを含み、印加した複数の電圧に
   よって加熱され上昇した各温度における参照サンプルの
   複数の上昇温度熱記録を作成する副段階と、（３）周囲
   温度熱記録と複数の上昇温度熱記録の１つとから参照サ
   ンプル第１差記録を作成し、複数の上昇温度熱記録の少
   なくとも別の上昇温度熱記録を包含する参照サンプル第
   ２差記録を作成する副段階とからなる欠陥を有していな
   い製品の少なくとも１つの参照サンプルの参照記録を生
   成する段階と、参照サンプルを試験サンプルに置換えて
   上記副段階（１）〜（３）を繰り返すことによって、試
   験サンプル試験記録を生成する段階と、試験サンプル第
   １及び第２差記録と参照サンプル第１及び第２差記録と
   からなる４つの差記録から少なくとも１つの比記録を誘
   導する段階と、少なくとも１つの比記録を含む複合記録
   を形成する段階と、複合記録が予測値から統計的に重大
   な偏差を生じた時に欠陥指示を生成する段階とを具備す
   ることを特徴とする欠陥検出方法。
7. 【請求項７】　　熱刺激をサンプルに印加する副段階が
   、別の熱刺激を印加する時間とは異なる時間に亙って熱
   刺激を印加する請求項１に記載の欠陥検出方法。
8. 【請求項８】　　複数の変化値熱記録を作成する副段階
   が、刺激値をコンピュータ制御する請求項５に記載の欠
   陥検出方法。
9. 【請求項９】　　複数の変化値熱記録を作成する副段階
   が、刺激を最初に印加した後に安定化期間を置くことを
   含む請求項５に記載の欠陥検出方法。
10. 【請求項１０】　　ベース熱記録を作成する副段階が、
    圧縮ガス源からのガスを周囲温度にほぼ等しい実効温度
    でサンプルの周囲に急速に流すことによってサンプルを
    安定化させることを含む請求項５に記載の欠陥検出方法
    。
11. 【請求項１１】　　複数の上昇温度熱記録を作成する副
    段階が、電圧をコンピュータ制御する請求項６に記載の
    欠陥検出方法。
12. 【請求項１２】　　複数の上昇温度熱記録を作成する副
    段階が、電圧を最初に印加した後に温度安定化期間を置
    くことを含む請求項６に記載の欠陥検出方法。
13. 【請求項１３】　　周囲温度熱記録を作成する副段階が
    、圧縮ガス源からのガスを周囲温度にほぼ等しい実効温
    度でサンプルの周囲に急速に流すことによってサンプル
    を安定化させることを含む請求項６に記載の欠陥検出方
    法。
14. 【請求項１４】　　複数の上昇温度熱記録を作成する副
    段階が、各期間をコンピュータ制御する請求項７に記載
    の欠陥検出方法。
15. 【請求項１５】　　複数の上昇温度熱記録を作成する副
    段階が、上昇温度に到達した後に温度安定化期間を置く
    ことを含む請求項７に記載の欠陥検出方法。
16. 【請求項１６】　　サンプルを周囲温度に安定化させる
    副段階が、圧縮ガス源からのガスを周囲温度にほぼ等し
    い実効温度でサンプルの周囲に急速に流すことを含む請
    求項７に記載の欠陥検出方法。
17. 【請求項１７】　　製品の試験サンプル内の欠陥を検出
    する装置であって、欠陥を有していない参照サンプルの
    周囲温度及び上昇温度における赤外データと、試験サン
    プルの周囲温度及び上昇温度における赤外データとを記
    録する装置と、参照サンプルの周囲温度及び上昇温度に
    おける赤外データから参照サンプル差記録を形成し、試
    験サンプルの周囲温度及び上昇温度における赤外データ
    から試験サンプル差記録を形成する装置と、参照サンプ
    ル差記録と試験サンプル差記録とからなる４つの差記録
    の２つから少なくとも１つの比を誘導する装置と、この
    比を全ての差記録を包含する複合記録に変換する装置と
    、複合記録が予測値から統計的に重大な偏差を生じた時
    に欠陥指示を生成する装置とを具備することを特徴とす
    る装置。
18. 【請求項１８】　　比記録を強調して潜在的な偽欠陥指
    示を除去する装置をも具備する請求項１７に記載の装置
    。
19. 【請求項１９】　　比記録から斑点雑音を除去する装置
    をも具備する請求項１８に記載の装置。
20. 【請求項２０】　　比記録を誘導する前に、熱記録、ま
    たは差記録を前処理する装置をも具備する請求項１９に
    記載の装置。
21. 【請求項２１】　　製品の試験サンプル内の欠陥を検出
    する方法であって、（１）周囲温度における参照サンプ
    ル周囲温度サーモグラフを作成する副段階と、（２）熱
    刺激を参照サンプルに印加することを含み、複数の上昇
    温度における参照サンプルの複数の上昇温度サーモグラ
    フを作成する副段階と、（３）周囲温度サーモグラフと
    複数の上昇温度サーモグラフの１つとから参照サンプル
    第１差記録を作成し、複数の上昇温度サーモグラフの少
    なくとも別の上昇温度サーモグラフを包含する参照サン
    プル第２差記録とを作成する（第１及び第２の差記録は
    各々画像関連アレイ内の複数の画像型データ点からなる
    ）副段階とからなる欠陥を有していない製品の少なくと
    も１つの参照サンプルの参照記録を生成する段階と、参
    照サンプルを試験サンプルに置換えて上記副段階（１）
    〜（３）を繰り返すことによって、試験サンプル第１差
    記録及び第２差記録を生成する段階と、参照サンプル第
    １及び第２差記録と試験サンプル第１及び第２差記録と
    からなる４つの差記録から、少なくとも１つの差記録内
    のデータ点に対応するデータ点を含む少なくとも１つの
    比記録を誘導する段階と、複合記録が、周囲領域に対す
    る平均コントラストより実質的に大きい少なくとも１つ
    の離散した領域を有する時に欠陥指示を生成する段階と
    を具備することを特徴とする欠陥検出方法。
22. 【請求項２２】　　複数の上昇温度サーモグラフを作成
    する副段階が、熱刺激をコンピュータ制御する請求項２
    １に記載の欠陥検出方法。
23. 【請求項２３】　　複数の上昇温度サーモグラフを作成
    する副段階が、固定時間間隔で各刺激を印加する請求項
    ２１に記載の欠陥検出方法。
24. 【請求項２４】　　周囲温度サーモグラフを作成する副
    段階が、圧縮ガス源からのガスを周囲温度にほぼ等しい
    実効温度でサンプルの周囲に急速に流すことによってサ
    ンプルの熱状態を安定化させることを含む請求項２１に
    記載の欠陥検出方法。
25. 【請求項２５】　　製品の試験サンプル内の欠陥を検出
    する方法であって、（１）熱刺激のベース値における参
    照サンプルのベースサーモグラフを作成する副段階と、
    （２）値を変化させた熱刺激を参照サンプルに印加する
    ことを含み、複数の変化値熱刺激における参照サンプル
    の複数の変化値サーモグラフを作成する副段階と、（３
    ）ベース値サーモグラフと複数の上昇値サーモグラフの
    １つとから参照サンプル第１差記録を作成し、複数の上
    昇値サーモグラフの少なくとも別の上昇値サーモグラフ
    を包含する参照サンプル第２差記録とを作成する（第１
    及び第２の差記録は各々画像関連アレイ内の複数の画像
    型データ点からなる）副段階とからなる欠陥を有してい
    ない製品の少なくとも１つの参照サンプルの参照記録を
    確立する段階と、参照サンプルを試験サンプルに置換え
    て上記副段階（１）〜（３）を繰り返すことによって、
    試験サンプル第１差記録及び第２差記録を生成する段階
    と、参照サンプル第１及び第２差記録と試験サンプル第
    １及び第２差記録とからなる４つの差記録から、少なく
    とも１つの差記録内のデータ点に対応するデータ点を含
    む少なくとも１つの比記録を誘導する段階と、少なくと
    も１つの誘導された比記録を含む複合記録を形成する段
    階と、複合記録が、周囲領域に対する平均コントラスト
    より実質的に大きい少なくとも１つの離散した領域を有
    する時に欠陥指示を生成する段階とを具備することを特
    徴とする欠陥検出方法。
26. 【請求項２６】　　製品の試験サンプル内の欠陥を検出
    する方法であって、（１）周囲温度における参照サンプ
    ルの周囲温度サーモグラフを作成する副段階と、（２）
    電圧を参照サンプルに印加することを含み、印加した複
    数の電圧によって加熱され上昇した各温度における参照
    サンプルの複数の上昇温度サーモグラフを作成する副段
    階、及び（３）周囲温度サーモグラフと複数の上昇温度
    サーモグラフの１つとから参照サンプル第１差記録を作
    成し、複数の上昇温度サーモグラフの少なくとも別の上
    昇温度サーモグラフを包含する参照サンプル第２差記録
    を作成する（第１及び第２の差記録は各々画像関連アレ
    イ内の複数の画像型データ点からなる）副段階からなる
    欠陥を有していない製品の少なくとも１つの参照サンプ
    ルの参照記録を確立する段階と、参照サンプルを試験サ
    ンプルに置換えて上記副段階（１）〜（３）を繰り返す
    ことによって、試験サンプル試験記録を生成する段階と
    、試験サンプル第１及び第２差記録と参照サンプル第１
    及び第２差記録とからなる４つの差記録から、少なくと
    も１つの差記録内のデータ点に対応するデータ点を含む
    少なくとも１つの比記録を誘導する段階と、少なくとも
    １つの比記録を含む複合記録を形成する段階と、複合記
    録が、周囲領域に対する平均コントラストより実質的に
    大きい少なくとも１つの離散した領域を有する時に欠陥
    指示を生成する段階とを具備することを特徴とする欠陥
    検出方法。
27. 【請求項２７】　　熱刺激をサンプルに印加する副段階
    が、別の熱刺激を印加する時間とは異なる時間に亙って
    熱刺激を印加する請求項２１に記載の欠陥検出方法。
28. 【請求項２８】　　複数の変化値サーモグラフを作成す
    る副段階が、刺激の値をコンピュータ制御する請求項２
    ５に記載の欠陥検出方法。
29. 【請求項２９】　　複数の変化値サーモグラフを作成す
    る副段階が、刺激を最初に印加した後に安定化期間を置
    くことを含む請求項２５に記載の欠陥検出方法。
30. 【請求項３０】　　ベースサーモグラフを作成する副段
    階が、圧縮ガス源からのガスを周囲温度を超えない実効
    温度でサンプルの周囲に急速に流すことによってサンプ
    ルを安定化させることを含む請求項２５に記載の欠陥検
    出方法。
31. 【請求項３１】　　複数の上昇温度サーモグラフを作成
    する副段階が、電圧をコンピュータ制御する請求項２６
    に記載の欠陥検出方法。
32. 【請求項３２】　　複数の上昇温度サーモグラフを作成
    する副段階が、電圧を最初に印加した後に温度安定化期
    間を置くことを含む請求項２６に記載の欠陥検出方法。
33. 【請求項３３】　　周囲温度サーモグラフを作成する副
    段階が、圧縮ガス源からのガスを周囲温度を超えない実
    効温度でサンプルの周囲に急速に流すことによってサン
    プルを周囲温度に安定化させることを含む請求項２６に
    記載の欠陥検出方法。
34. 【請求項３４】　　複数の上昇温度サーモグラフを作成
    する副段階が、各期間をコンピュータ制御する請求項２
    ７に記載の欠陥検出方法。
35. 【請求項３５】　　複数の上昇温度サーモグラフを作成
    する副段階が、上昇温度に到達した後に温度安定化期間
    を置くことを含む請求項２７に記載の欠陥検出方法。
36. 【請求項３６】　　サンプルを周囲温度に安定化させる
    副段階が、圧縮ガス源からのガスを周囲温度にほぼ等し
    い実効温度でサンプルの周囲に急速に流すことを含む請
    求項２７に記載の欠陥検出方法。
37. 【請求項３７】　　製品の試験サンプル内の欠陥を熱的
    に検出する装置であって、欠陥を有していない参照サン
    プルの周囲温度及び上昇温度における赤外画像と、試験
    サンプルの周囲温度及び上昇温度における赤外画像とを
    形成する（各画像は複数の画像データ点からなる）装置
    と、参照サンプルの周囲温度及び上昇温度における画像
    から参照サンプル差記録を形成し、試験サンプルの周囲
    温度及び上昇温度における画像から試験サンプル差記録
    を形成する装置と、参照サンプル差記録と試験サンプル
    差記録とからなる４つの差記録の２つから少なくとも１
    つの比記録を形成する装置と、この比記録を全ての差記
    録を包含する複合記録に変換する装置と、複合記録が、
    周囲領域に対する平均コントラストより実質的に大きい
    少なくとも１つの離散した領域を有する時に欠陥指示を
    生成する装置とを具備することを特徴とする装置。
38. 【請求項３８】　　比記録を強調して潜在的な偽欠陥指
    示を除去する装置をも具備する請求項３７に記載の装置
    。
39. 【請求項３９】　　比記録から斑点雑音を除去する装置
    をも具備する請求項３８に記載の装置。
40. 【請求項４０】　　比記録を誘導する前に、サーモグラ
    フ、または差記録を前処理する装置をも具備する請求項
    ３９に記載の装置。