JPH06294779A - 超音波映像検査装置および超音波映像検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＩＣ等の部品の内部での剥離状態やボイトに
ついて明確な映像を誰でも簡単に表示することができる
超音波映像検査装置およびその検査方法を提供すること
にある。 【構成】 測定データあるいは表示データに対して平滑
化処理を行った後のデータに基づき輪郭データを生成し
て剥離状態の領域やボイド部分を輪郭表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、超音波映像検査装置
およびその検査方法に関し、詳しくは、ＩＣ等の部品の
内部での接着素材等の剥離状態やボイドについて明確な
映像を簡単に表示することができる超音波映像検査装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】超音波測定装置の１つである超音波映像
検査装置は、例えば、被検査部品の所定の深さ位置に焦
点を合わせてその位置のＣスコープ像を採取することが
できる。その採取は、被検査部品から得られるエコー受
信信号（ビデオ信号あるいはＲＦ信号等）に対して前記
焦点位置に対応してゲートをかけて、エコー受信信号の
エコー高さ（ピーク値）の大小を輝度あるいはカラー信
号に変換することによる。

【０００３】電子部品のうち特にＩＣの検査では、電気
的な特性のほかに、チップとこれを載置するベースとの
接着状態が製品の良否を決めることから、超音波映像検
査装置によりその剥離状態やボイドの検査が行われる。
チップとベースが剥離している場合には、そこでの反射
強度が高いので、ある程度以上のレベルのエコー受信信
号があったときに、その部分を赤色のカラー信号とすれ
ば、剥離やボイド部分を赤色の映像として表示できる。
これにより剥離状態やボイドが明確になる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、一般に、超音
波測定装置では、エコー受信信号の信号レベルがゲイン
調整できるようになっているので、ゲイン（エコー受信
信号の増幅率あるいは減衰率）を調整するだけで、エコ
ー受信信号のレベルが大きく変わり、赤色表示の部分は
全体的に大きくなったり、小さくなったりする。また、
ゲインを下げれば、剥離状態やボイドが赤色表示されな
い状態にもなる。したがって、剥離に対応する明確な映
像を得ることはなかなか難しく、剥離状態やボイドの誤
判定も多い。

【０００５】Ｃスコープ像は、検査面に焦点を合わせて
そこでの検査映像を採取するものであるが、焦点合わせ
の位置ずれによってもエコー受信信号の信号レベルは変
化する。これによっても表示される映像の内容が異な
り、剥離状態やボイドの誤判定が発生する。さらに、使
用する探触子の選択や、焦点距離などによっても測定映
像の状態は変わる。

【０００６】これらのことは、剥離状態やボイドの検査
だけでなく、超音波による映像検査に共通するものであ
り、超音波映像検査装置にあっては、被検査部品の検査
内容に応じてエコー受信信号に対するゲインを最適に設
定することが必要である。このゲインの設定を始め、探
触子の選択や焦点合わせについては、被検査部品や検査
内容に応じて熟練者により行われ、何回も基礎データを
採ることが必要である。したがって、熟練者でないと最
適ゲインの設定や焦点合わせが難しいのが現状である。

【０００７】最近では、超音波映像検査装置は、各種の
部品の非破壊検査に利用され、熟練者ばかりでなく、超
音波測定に詳しくない人が操作できるものという要請も
ある。この発明の目的は、このような従来技術の問題点
を解決し、前記の要請に応えるものであって、ＩＣ等の
部品の内部での接着素材の剥離状態やボイドについて明
確な映像を誰でも簡単に得ることができる超音波映像検
査装置およびその検査方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るこの発明の超音波映像検査装置の特徴は、焦点型プロ
ーブと、このプローブを駆動しこのプローブからエコー
受信信号を受けてこれを増幅あるいは減衰させて測定信
号を得る超音波探傷部とを有し、プローブの焦点位置を
被検査物品の内部の所定の位置に設定して測定信号に応
じて被検査物品の断面映像を表示する超音波映像検査装
置において、測定信号に応じて得られる被検査物品の測
定データあるいは表示データに対して平滑化処理を行う
平滑化処理手段と、平滑化された測定データあるいは表
示データに対して２次微分処理を行い輪郭データを生成
する輪郭データ生成手段と、輪郭データに応じて輪郭映
像を表示する輪郭表示手段とを備えていて、超音波探傷
部の増幅率あるいは減衰率が外部から調整できるもので
ある。

【０００９】また、この発明の検査方法にあっては、被
検査物品の測定データあるいは表示データに対して平滑
化処理を行い、平滑化された測定データあるいは表示デ
ータに対して２次微分処理を行って輪郭データを生成
し、この輪郭データに基づいて輪郭映像を表示し、表示
された輪郭映像が適切でないときに被検査物品のエコー
受信信号のゲインあるいは焦点型プローブの焦点位置を
調整するものである。

【００１０】

【作用】まず、この発明の剥離状態の検出原理について
図２に従って説明する。剥離状態が発生すると、そこに
は間隙あるいは薄い空気の層がある。図２（ａ）の２０
は、この剥離層である。ＩＣチップ２２が接着されてい
る２１がベースである。超音波は、この層の境界部分に
照射されると、剥離層側のエコー受信信号Ａと剥離して
いない側のエコー受信信号Ｂとでは、位相が反転あるい
は相違することが分かった（図２（ｂ）参照）。この位
相の反転あるいは相違により、境界部分のエコー受信信
号は大きく変化する。これは、エコー受信信号について
ゲインの多少の相違や焦点位置のずれに関係しない。

【００１１】図２（ｃ）〜（ｆ）は、ＩＣについて剥離
層境界部分を測定した場合のエコー受信信号のレベルの
一例である。矢印で示すように、剥離状態の境界部分に
対応してエコー受信信号には大きな落ち込みが現れてい
る。図（ｃ）は、表示画面のＸ方向（横方向）において
ゲインが適正な場合のエコー受信信号のレベルを示し、
（ｄ）がゲインが過剰に設定された場合の同様なエコー
受信信号のレベルである。図（ｅ）は、表示画面のＹ方
向（縦方向）においてゲインが適正な場合のエコー受信
信号のレベルを示し、（ｆ）がゲインが過剰に設定され
た場合の同様なエコー受信信号のレベルである。ここ
で、この落ち込み（矢印位置のエコー受信信号）は、超
音波探傷部のゲインを多少上させても、焦点位置を多少
ずらせても明確に現れる。

【００１２】この剥離状態の境界部分の信号は、エコー
受信信号の２次微分を採ることにより、明確に捕らえる
ことができるが、このようなエコー受信信号の落ち込み
部分（矢印の位置）は、ノイズによっても発生する。そ
こで、ノイズ部分の落ち込みと境界部分の落ち込みとを
区別するためにエコー受信信号の測定データに対して平
滑処理を行う。これによりノイズ部分が除かれ、剥離状
態の境界線部分をノイズから分けて輪郭表示できその部
分を明らかにすることができる。なお、以上は、ボイド
にも共通することである。

【００１３】したがって、前記のように測定データある
いは表示データに対して平滑化処理を行った後のデータ
に基づき輪郭データを生成することにより剥離状態の領
域やボイド部分を輪郭表示することができる。輪郭表示
は、被検査部品の内部の構造に応じて剥離状態やボイド
のほか、構造の外形も表示される。超音波探傷部のゲイ
ンや焦点位置が著しく大きくずれているときには、その
輪郭も十分に現れないので、そのような場合は、輪郭映
像を見れば一目瞭然である。そこで、超音波測定の熟練
者でなくても、輪郭映像が明確になるように、ゲインや
焦点位置の調整をすればよい。その結果、超音波測定の
熟練者でなくても、被検査物品について内部の剥離状態
やボイドを検査することが容易にできる。特に、従来の
Ｃスコープの断面映像を表示し、その後、ここでのこの
輪郭映像を表示することにより一層分かり易くなる。

【００１４】

【実施例】図１は、この発明の超音波映像検査装置を適
用した超音波測定装置のブロック図、図２は、この発明
の剥離状態の検出原理の説明図、図３は、その剥離やボ
イドの検査処理のフローチャート、図４は、ＩＣのチッ
プ部分について従来のＣスコープの断面映像とこの発明
による輪郭映像の説明図である。図１において、２０
は、超音波測定装置であり、プローブ４が接続された超
音波探傷部６を有している。プローブ４は、走査機構で
あるＸＹＺ移動機構５に取付けられた焦点型のプローブ
であって、プローブ４がＸＹ方向に移動してプローブ４
によりＸＹ方向にＩＣ等の被検査部品１が走査される。
また、Ｚ方向にプローブ４を移動させることで被検査部
品１に対するプローブ４の高さの設定が可能であり、こ
れにより検査したい所定の深さ位置にプローブ４の焦点
を合わせる。なお、被検査部品１は、検査の際には、通
常、水槽２の底部あるいは台座の上に置かれ、プローブ
４とともに水３に浸された状態にある。

【００１５】超音波探傷部６は、プローブ４に送信パル
ス信号を送出し、これからエコー受信信号を受ける、い
わゆるパルサ・レシーバを内蔵し、必要に応じてオシロ
スコープ等を備える測定部であって、エコー受信信号を
増幅又は減衰してピーク検出部７へと送出する。

【００１６】ピーク検出部７は、超音波探傷部６とプロ
ーブ４によって得られたエコー受信信号の波形に対し
て、プローブ４の焦点位置に対応して設定されたゲート
部分でエコー受信信号波形を抽出してそのピーク値を検
出する。そして、ゲート内のエコー受信信号のピークレ
ベルに応じたアナログ電圧値をその内部に設けられたＡ
／Ｄ変換回路８によりＡ／Ｄ変換してデジタル化し、そ
れを測定データ処理装置１６に送出する。なお、前記の
ゲートは、測定データ処理装置１６においてプローブ４
の被検査部品１からの距離（Ｚ方向の高さ）に応じてそ
の位置が算出され、この位置に対応するゲート制御信号
が測定データ処理装置１６から送出されて設定される。
ピーク検出部７により設定されるゲートは、表面波同期
ゲートモードと主同期ゲートモードとがある。

【００１７】測定データ処理装置１６は、マイクロプロ
セッサ（以下ＭＰＵ）９及び、キーボード（又は操作パ
ネル、これを含めてキーボードとする。）１０、インタ
フェース１２、画像メモリ１３、メインメモリ１４、そ
して、ディスプレイ１５等を備えていて、これらがバス
１１により相互に接続されている。また、ＸＹＺ移動機
構５と、ピーク検出部７、そして、超音波探傷部６もイ
ンタフェース１２を介してバス１１に接続され、ＭＰＵ
９によりそれらは制御される。

【００１８】ＭＰＵ９は、ピーク検出部７（そのＡ／Ｄ
変換回路８）からデータを受けて、メインメモリ１４に
そのデータを一旦記憶し、このデータに対してメモリに
格納された種々の処理プログラムに従って後述する処理
を実行し、その結果を画像メモリ１３に記憶して測定結
果をディスプレイ１５に表示する処理をする。ここで、
メインメモリ１４には、画像平滑化処理プログラム１４
ａと、エッジ強調処理プログラム１４ｂ、検査領域二値
化処理プログラム１４ｃ、そして剥離面積率算出／合否
判定プログラム１４ｄ等が格納され、キーボード１０か
ら入力された検査面の表面からの深さ設定値や被検査部
品の音速等の測定データ、そして測定結果等のデータが
そのデータ記憶領域１４ｅに記憶される。

【００１９】画像平滑化処理プログラム１４ａは、キー
ボード１０からの剥離検査の機能キーの入力によりＭＰ
Ｕ９により起動される。図３は、この場合の剥離検査処
理プログラムの処理の流れを示すものである。剥離検査
の機能キー入力によりＭＰＵ９は、このプログラムを実
行する。このことによりメインメモリ１４に記憶された
測定データを表示画面の画素対応に２次元の画像データ
に展開して注目画素について、例えば、その前後左右斜
めの９画素の平均値を算出し、その注目画素の値にす
る。そして、注目画素を順次更新して平均値を算出し、
表示画素すべての平均値を算出して画像を平滑化した表
示データを生成する（ステップ１００）。なお、画像の
平滑化は、次のエッジ強調処理においてノイズがエッジ
と誤検出されないために行うものであり、平均値の採用
の仕方は、例えば、前後、左右の４画素と自己の５画素
であってもよく、検査対象によってそれぞれ決定すれば
よい。

【００２０】エッジ強調処理プログラム１４ｂは、画像
平滑化処理プログラム１４ａの処理が終了した後、起動
される（ステップ１０１）。ＭＰＵ９は、これの実行に
より平滑化された表示データに対してラプラシアンによ
る、いわゆる輪郭抽出処理を行い、エッジ強調をする。

【００２１】ラプラシアンは、いわゆる原データの２次
微分であり、画面（Ｘ，Ｙ）の表示位置に対応して得ら
れる各測定データの関数ｆ（ｘ，ｙ）について、ｘ方向
は▽² ｆ（ｘ）で、ｙ方向は、▽² ｆ（ｙ）になる。こ
れら関数により画面の画素位置対応に表示データが生成
され、画像メモリ１３に転送される。

【００２２】図２で説明したように、剥離やボイドの境
界では、反射エコーの位相が反転あるいは位相が相違す
ることにより測定データに大きな変化が現れる。これを
２次微分で捕らえることで、この部分が輪郭として表示
できる。このとき、ＩＣチップの枠も同様に輪郭となっ
て現れる。

【００２３】そこで、ゲインの調整が悪いときに、ある
いは、焦点合わせが悪いときには、ＩＣチップ側の輪郭
画像が十分に得られなくなる。この輪郭画がよく現れる
ときには、剥離やボイドの輪郭もよく捕らえられる。そ
こで、ＩＣチップ側の輪郭画像が十分に得られるように
ゲインや焦点を調整すればよい。このような調整は、検
査対象物の構造や形態が分かっていれば、熟練者でなく
ても比較的簡単に行うことができる。

【００２４】検査領域二値化処理プログラム１４ｃは、
エッジ強調処理プログラム１４ｂの処理が終了した後に
良否判定の機能キー入力（ステップ１０２）により起動
される（ステップ１０３）。ＭＰＵ９は、そのキーボー
ドが入力されると、検査領域二値化処理プログラム１４
ｃを実行する。この実行により、まず、前記の輪郭抽出
の表示データについて、検査対象領域を設定してそのデ
ータを二値化する。すなわち、まず、オペレータがカー
ソルにより検査する範囲を指定する（ステップ１０
３）。次に、画面のカーソルの位置からその範囲を読込
み、この範囲についてしきい値（スレッシュホールドレ
ベル）を設定して多階調データの表示データを二値化表
示データに変換する（ステップ１０４）。これを画像メ
モリ１３に転送してディスプレイ１３の画面上にエッジ
表示をする（ステップ１０５）。例えば、検査範囲とし
てＩＣでは、そのチップ領域が検査領域であるので、ス
テップ１０３では、この範囲を設定する。また、ここで
は、ステップ１０４では、例えば、スレッシュホールド
を越えたデータを“１”とし、それ以外を“０”に二値
化処理するものとする。

【００２５】図４（ａ）は、ステップ１０５において輪
郭表示された検査部分の映像を示すものであり、図４
（ｂ）は、従来のＣスコープ像を示すものである。剥離
面積率算出／合否判定プログラム１４ｄは、検査領域二
値化処理プログラム１４ｃの処理が終了した後に起動さ
れる（ステップ１０６，１０７）。ＭＰＵ９は、これの
実行により、“１”により囲まれた内側の領域の面積Ｓ
を算出する。なお、剥離やボイドの領域は、全体の面積
に比べて小さい領域である。したがって、小さい囲まれ
た領域側が剥離領域として選択される。この領域の面積
Ｓが算出される。外側の外形輪郭で囲まれる部分は、剥
離領域とされないのはもちろんである。算出された面積
Ｓは、良否判定基準として設定される面積ＳR と比較さ
れ、これを越えているときに不良と判定される（ステッ
プ１０８）。ＩＣでは、例えば、チップの面積の５乃至
１０％程度が良否の比較基準にされる。

【００２６】以上説明してきたが、実施例では、検査領
域を指定して二値化処理により剥離やボイドの状態を検
出し、面積を算出して良否を判定しているが、単に、表
示される映像から検査部品の良否を判定してもよい。な
お、この場合、図４の（ｂ）に示す従来の測定映像を表
示した上で、図４（ａ）の映像を表示すると分かりやす
い。（ａ）の映像で輪郭が不明な場合には、ゲインを設
定しなおし、あるいは焦点位置を調整して再び検査すれ
ばよい。また、検査される対象は、電子部品に限定され
るものではなく、剥離やボイド等の欠陥を検査する物品
であれば、どのような物品であってもよい。

【００２７】

【発明の効果】以上の説明から理解できるように、この
発明にあっては、測定データあるいは表示データに対し
て平滑化処理を行った後のデータに基づき輪郭データを
生成して剥離状態の領域やボイド部分を輪郭表示するの
で、剥離やボイドの状態が明確に表示でき、しかも、超
音波探傷部のゲインの設定の多少の相違や多少の焦点合
わせずれなどに影響されずに部品の検査が容易にでき
る。その結果、熟練者でなくても部品の検査が可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は、この発明の超音波映像検査装置を適
用した超音波測定装置のブロック図である。

【図２】 図２は、この発明の剥離状態の検出原理の説
明図である。

【図３】 図３は、その剥離やボイドの検査処理のフロ
ーチャートである。

【図４】 図４は、図４は、ＩＣのチップ部分について
従来のＣスコープの断面映像とこの発明による輪郭映像
の説明図である。

【符号の説明】

１…被検査部品、２…水槽、４…焦点型超音波探触子
（プローブ）、５…ＸＹＺ移動機構、６…超音波探傷
部、７…ピーク検出部、８ａ…Ａ／Ｄ変換回路、８ｂ…
時間計測回路、９…マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）、１
０…キーボード、１１…バス、１３…画像メモリ、１４
…メインメモリ、１４ａ…画像平滑化処理プログラム、
１４ｂ…エッジ強調処理プログラム、１４ｃ…検査領域
二値化処理プログラム１４ｃ、１４ｄ…剥離面積率算出
／合否判定プログラム、１４ｅ…データ記憶領域、１６
…測定データ処理装置。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】焦点型プローブと、このプローブを駆動し
   このプローブからエコー受信信号を受けてこれを増幅あ
   るいは減衰させて測定信号を得る超音波探傷部とを有
   し、前記プローブの焦点位置を被検査物品の内部の所定
   の位置に設定して前記測定信号に応じて前記被検査物品
   の断面映像を表示する超音波映像検査装置において、前
   記測定信号に応じて得られる前記被検査物品の測定デー
   タあるいは表示データに対して平滑化処理を行う平滑化
   処理手段と、平滑化された前記測定データあるいは表示
   データに対して２次微分処理を行い輪郭データを生成す
   る輪郭データ生成手段と、前記輪郭データに応じて輪郭
   映像を表示する輪郭表示手段とを備え、前記超音波探傷
   部の前記増幅率あるいは減衰率が外部から調整できるこ
   とを特徴とする超音波映像検査装置。
2. 【請求項２】被検査物品は電子部品であり、前記輪郭デ
   ータ生成手段は、ラプラシアン処理を行うものであっ
   て、前記輪郭映像が適正でないときに前記プローブの焦
   点位置あるいは前記増幅率あるいは減衰率が調整される
   請求項１記載の超音波映像検査装置。
3. 【請求項３】焦点型プローブを有し、被検査物品を超音
   波測定して断面映像を表示する超音波映像検査装置にお
   いて、前記被検査物品の測定データあるいは表示データ
   に対して平滑化処理を行い、平滑化された測定データあ
   るいは表示データに対して２次微分処理を行って輪郭デ
   ータを生成し、この輪郭データに基づいて輪郭映像を表
   示し、表示された前記輪郭映像が適切でないときに前記
   被検査物品のエコー受信信号のゲインあるいは前記焦点
   型プローブの焦点位置を調整することを特徴とする超音
   波映像検査方法。