JPH0833378B2

JPH0833378B2 - セラミツク半導体基板の検査装置

Info

Publication number: JPH0833378B2
Application number: JP62004460A
Authority: JP
Inventors: 耕一岩田; 常悦高橋; 友文根本; 浩司井倉
Original assignee: Meidensha Corp
Current assignee: Meidensha Corp
Priority date: 1987-01-12
Filing date: 1987-01-12
Publication date: 1996-03-29
Anticipated expiration: 2011-03-29
Also published as: JPS63172960A

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ツ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、セラミツク半導体基板の検査装置におい
て、セラミツ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ツ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。

C.従来の技術 EPROMやマイクロプロセツサ等、高い放熱特性が要求
されるICには、その基板として、短冊状のセラミツクス
が多用されている。ところでセラミツクスは一般に脆
く、クラツク等が生じやすいという欠点を持つている。
そのため、現在は基板を焼結した後、クラツクが入つて
いるか否かを一枚ずつ人間が目視で検査を行つている。

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

D.発明が解決しようとする問題点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
という問題があつた。

一方、セラミツク基板の外観を映像化して検査する方
法では、セラミツク基板表面に付着している焼きむら等
のパターンとクラツクとを区別することが難しく、安定
してクラツクを検出できないという問題があつた。

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

E.問題点を解決するための手段本発明のセラミツク半導体基板の検査装置は、セラミ
ツ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ツク基板を良
品セラミツク基板と不良品セラミツ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、セラミツク基板内に超音波
を発射する超音波送信手段と、上記セラミツク基板内か
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、
良品セラミツク基板内に超音波を発射したとき得られる
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
を持つている。

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
して上記合否判定信号を出力する比較手段を有してい
る。

F.作用超音波送信手段は検査すべきセラミツク基板内に超音
波を発射し、超音波受信手段はその反射波を受信する。
検査用のセラミツ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、良品セラミツ
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ツク基板を良
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、複数
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ツク基板11a〜11mが充填され
ている。移動モータ３は制御装置10からの信号にもとづ
いてこの試料供給ステージ１をＡ方向に移動させ、位置
設定を行うためのものである。位置設定の後、セラミツ
ク基板11a〜11mは重力により順次試験ステージ４に落と
される。

試験ステージ４はこれらセラミツク基板を試験レール
５で受け取る。試験レール５は待機部5aと、試験ヘツド
5bと、ストツパ5cとを備え、試験ステージ４から落下し
たセラミツク基板は１つずつ待機部5aから試験ヘツド5
b、ストツパ5cへと移動する。セラミツク基板は待機部5
aでまず試験順番待となり、試験ヘツド5bが空になる
と、これに供給される。ここでセラミツク基板に超音波
送信および受信プローブが計測ヘツド移動機構により押
し当てられ、検査が行われる。検査が終了すると、セラ
ミツク基板はストツパ5cで一旦保持され、その後落下さ
せて良品・不良品分類ステージ７に送られる。セラミツ
ク基板を検査終了後ただちにストツパ5cに送ることによ
り、次のセラミツク基板の検査に素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ツド5bのセラミツク基板に対
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、得られた受信信号に
対して信号解析を行い、その結果をもとに超音波伝ぱん
経路の途中にクラツ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置10に出力する。

良品・不良品分類ステージ７は良品のセラミツク基板
を格納する良品レール8b,8c,8dと、不良品のセラミツク
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からのセラミツク基板をこれらのレールで受け取る。
移動モータ９は制御装置10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。

制御装置10は、超音波生成解析検査装置６から上記合
否判定信号を受け取り、移動モータ９を駆動してストツ
パ5cの下に所定のレールがくるように制御し、検査の終
了したセラミツク基板を落下させる。これにより、良品
セラミツク基板は良品レール8b,8c,8dのいずれかに、不
良品セラミツ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、試験ステージ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、その角度はセラミツク基板11a〜1
1mが静止摩擦力に打ち勝つ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、本検査装置において中心的役割を果たす超音波
生成解析検査装置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ツク基板の検査を行う場合の一
例を模式的に示す。第３図はセラミツク基板の平面図、
第４図は側面図である。セラミツク基板11の上面に超音
波プローブ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〜21d,22a〜22dを
配置する。

また、第５図、第６図にはセラミツク基板に穴が開い
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をセラミツク基板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21a〜21f,22a〜22fを図のように
配置する。

セラミツ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
多数配置して超音波を受信する。

超音波生成解析検査装置６は、このようにセラミツク
基板上に配置されたプローブによつ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
にそのブロツク図を示す。超音波発振器61は、制御装置
67の制御のもとで所定の周波数の信号を発信し、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、基準波をセラミツク基板11内に
発射する。この超音波は基板内を伝ぱんし、超音波受信
プローブ21a〜21f,22a〜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21a,22a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サ（MU
X）62は超音波受信プローブ21a〜21f,22a〜22fからの信
号を制御装置67の制御のもとで信号線群62aまたは信号
線群62bに切り換えて出力する。

ウエーブメモリ63a〜63nおよびウエーブメモリ64a〜6
4nはそれぞれ信号線弾62a、62bからの信号をデイジタル
化し、これらの波形を記憶する。

相関器65はウエーブメモリ63a〜63nおよびウエーブメ
モリ64a〜64nから記憶波形を読み出し、対応するウエー
ブメモリ（例えば、63aと64a）の波形の類似度を相関演
算により算出する。また、特徴抽出器66はウエーブメモ
リ63a〜63nおよびウエーブメモリ64a〜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
るウエーブメモリ間で比較する。これら相関器65および
特徴抽出器66は制御装置67の制御のもとで動作する。

次に、超音波生成解析検査装置６の動作を説明する。
この装置は、テイーチングモードと試験モードの２つの
モードで動作する。テイーチングモードでは基準となる
良品のサンプル基板を試験ヘツド5bにセツトする。この
時、制御装置67はMUX62を制御して受信信号を信号線群6
2bに出力させる。すなわち、発振器61からの信号により
超音波送信プローブ20から発射された基準波は超音波受
信プローブ21a〜21f,22a〜22fにより受信され、それら
の波形はMUX62を介してテンプレート波形としてウエー
ブメモリ64a〜64nに記憶される。

試験モードでは、検査すべきセラミツク基板を試験ヘ
ツド5bにセツトする。この時、制御装置67はMUX62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、超音波送信プローブ20から発射された基準波は超音
波受信プローブ21a〜21f,22a〜22fにより受信され、そ
れらの波形はMUX62を介して試験波形としてウエーブメ
モリ63a〜63nに記憶される。この時、超音波送信プロー
ブ20から発射される基準波の波形を第９図（ａ）に、ま
た、超音波受信プローブ21a〜21f,22a〜22fにより受信
され、ウエーブメモリ63a〜63nに記憶される信号の波形
の例を第９図（ｂ）〜（ｄ）に示す。基板にクラツクが
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はウエーブメモリ63a〜63nおよびウエ
ーブメモリ64a〜64nから記憶波形を読み出し、対応する
ウエーブメモリの波形の類似度を相関演算により算出す
る。すなわち、良品のサンプル基板で得られたテンプレ
ート波形と検査すべきセラミツク基板で収集した試験波
形との類似度を算出し、これら両波形の間に違いがある
か否かを検査する。

一方、特徴抽出器66はウエーブメモリ63a〜63nおよび
ウエーブメモリ64a〜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、対応するウエーブメモリ
間で比較する。すなわち、クラツクあるいは空洞等から
の有意の反射波が試験波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試験波形とを比較して
その差異を調べることにより、セラミツク基板に生じた
クラツクあるいは空洞等を検出することができる。相関
器65および特徴抽出器66は検査結果によつてセラミツク
基板が良品であるか不良品であるかを判定し、判定結果
を示す合否判定信号を出力する。

なお、ウエーブメモリに波形を記憶する際、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、検査の安
定性を高めることができる。

また、テンプレート波形と試験波とを直接比較する代
わりに、これらのフーリエ係数を比較しても信号の差異
を検出でき、従つてセラミツク基板の良・不良を判定で
きる。

H.発明の効果以上説明したように本発明のセラミツク半導体基板の
検査装置は、基板内に超音波を発射し、クラツクあるい
は空洞等からの反射波を検出して基板の良・不良を判定
する構成となつている。従つて、基板表面にすじ状のパ
ターンあるいは焼きむら等があつても、これらに影響さ
れることなく安定にセラミツク基板の検査が行える。

また、セラミツク基板の設定、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、検査の高速
化が実現できる。

さらに、セラミツク基板の内部に超音波を伝ぱんさせ
るので、基板の表面に現れないクラツクあるいは空洞等
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構成図、第２図は同実
施例の一部を示す側面図、第３図〜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査装
置を示すブロツク図、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信プ
ローブの受信信号を示す波形図である。１……試料供給ステージ、2a〜2n……供給レール、３、
９……移動モータ、４……試験ステージ、５……試験レ
ール、5a……待機部、5b……試験ヘツド、5c……ストツ
パ、６……超音波生成解析検査装置、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、11、11a〜11m、12……セ
ラミツク基板、20……超音波送信プローブ、21、21a〜2
1f、22、22a〜22f……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、63a〜63n、64a〜64n……ウエーブメモリ、65……
相関器、66……特徴抽出器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者井倉浩司東京都品川区大崎２丁目１番17号株式会社明電舎内 (56)参考文献特開昭61−207964（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−167859（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−286750（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−173157（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の数の試験用セラミック基板を充填し
て所定位置で順次試験テージに落とす試料供給ステージ
と、試験ステージで受け取ったセラミック基板を試験ヘ
ッドまで移動し該セラミック基板に超音波送信および受
信プローブを押し当てて超音波の送受信を行い当該セラ
ミックの基板の検査を行って合否を判定する超音波生成
解析装置と、この合否判定の信号を受け良品・不良品を
選別して格納する良品・不良品分類ステージを備え、前記超音波生成解析装置は、セラミック基板内に超音波送信プローブにより超音波を
発射する超音波送信手段と、前記セラミック基板の表面および裏面に当てられた複数
の超音波受信プローブにより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。
【請求項２】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項の記載のセラミック半導体基板
の検査装置。
【請求項３】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波形の類似度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。
【請求項４】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。
【請求項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、第２の記憶手段に記憶された信号のフ
ーリェ係数を比較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。