JP4700015B2 - Ultrasonic inspection method and ultrasonic inspection apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、超音波検査方法及び超音波検査装置に係り、特に、多層型半導体及び多層型ICなどの多層構造物である検査対象物の超音波検査に適用するのに好適な超音波検査方法及び超音波検査装置に関するものである。 The present invention relates to an ultrasonic inspection method and an ultrasonic inspection apparatus, and more particularly to an ultrasonic inspection method suitable for application to an ultrasonic inspection of an inspection object that is a multilayer structure such as a multilayer semiconductor and a multilayer IC. And an ultrasonic inspection apparatus.
内部のはく離及びボイドなどの有無を調べる半導体及びICなどの微細な構造物に対する超音波検査においては、従来、単一焦点型の超音波センサをスキャナなどにより機械的に二次元走査する方法が実用化されている。この方法は、単一焦点型超音波センサで検査対象物である上記構造物内の検査対象部位に焦点を結んで超音波の送・受信を行い、検査対象部位からの反射波をゲート処理することによって、その反射波の強度を求める。単一焦点型超音波センサを機械的に二次元走査し、得られた反射波の情報を2次元空間に並べるマッピングを行って、検査画像情報が作成される。この検査画像情報を基に、欠陥の有無を調べる(例えば、特許文献1及び2参照)。
For ultrasonic inspection of fine structures such as semiconductors and ICs that check for internal delamination and voids, a conventional two-dimensional mechanical scanning method using a single-focus ultrasonic sensor with a scanner or the like is practical. It has become. This method uses a single-focus ultrasonic sensor to focus on the inspection target site in the structure, which is the inspection target, to transmit and receive ultrasonic waves, and to gate the reflected wave from the inspection target region. Thus, the intensity of the reflected wave is obtained. Inspection image information is created by mechanically two-dimensionally scanning a single-focus ultrasonic sensor and mapping the obtained reflected wave information in a two-dimensional space. Based on this inspection image information, the presence or absence of a defect is examined (for example, refer to
しかしながら、上述した単一焦点型超音波センサを機械的に走査する検査方法は、超音波のビーム径及び機械走査の送り幅(ピッチ)が検査画像の空間分解能を決定している。このため、小さい欠陥の検出には、その走査ピッチを細かくする必要があった。しかし、走査ピッチを細かくした場合には、単一焦点型超音波センサの機械的な走査に時間を要し、検査時間が長くなるという問題が生じる。この問題を解決するために、アレイ型超音波センサを用いた検査手法が考案されてきた。 However, in the inspection method that mechanically scans the single focus ultrasonic sensor described above, the ultrasonic beam diameter and the mechanical scanning feed width (pitch) determine the spatial resolution of the inspection image. For this reason, in order to detect small defects, it is necessary to make the scanning pitch fine. However, when the scanning pitch is made fine, it takes time to mechanically scan the single focus type ultrasonic sensor, resulting in a problem that the inspection time becomes long. In order to solve this problem, an inspection method using an array type ultrasonic sensor has been devised.
アレイ型超音波センサは、複数の圧電振動素子を一列に配列し、この一部に素子駆動の時間遅延を与えて超音波を送信及び受信することで、検査対象部位に送信された超音波を集束させて焦点を結ぶことができる。また、圧電振動素子の並び(アレイ方向)の法線方向にレンズを配置することによって、または圧電振動素子の配列を曲面上に配置することによって、単一焦点型超音波センサと同様に、一点に集束するように超音波を送信及び受信することができる。また、アレイ型超音波センサで焦点を結び、アレイ方向での超音波の送信及び受信に用いる一部の圧電振動素子を電子的に切替えて電子的に走査することによって、機械走査よりも迅速な超音波検査が可能となった(例えば、特許文献3及び4参照)。アレイ型超音波センサを用いた検査方法には、反射法及び透過法と呼ばれるそれぞれの超音波検査方法がある。反射法は、アレイ型超音波センサから送信した超音波が検査対象物内部の欠陥で反射されて生じる反射波を受信し、この反射波の強度に基づいて検査画像情報を作成する(特許文献3参照)。透過法は、例えば超音波の減衰の大きな検査対象物を間に挟むように2つのアレイ型超音波センサを配置し、一方のアレイ型超音波センサから送信されて検査対象物を透過した超音波を他方のアレイ型超音波センサにて受信し、検査画像情報を作成する(特許文献4参照)。 An array-type ultrasonic sensor arranges a plurality of piezoelectric vibration elements in a line, and transmits and receives ultrasonic waves by giving a time delay of element driving to a part of the ultrasonic vibration elements, thereby transmitting ultrasonic waves transmitted to a site to be inspected. It can be focused and focused. Also, by placing lenses in the normal direction of the array of piezoelectric vibration elements (array direction), or by arranging the array of piezoelectric vibration elements on a curved surface, one point as with the single focus ultrasonic sensor Ultrasound can be transmitted and received so as to focus. In addition, it is faster than mechanical scanning by focusing with an array type ultrasonic sensor and electronically switching and electronically scanning some piezoelectric transducers used for transmitting and receiving ultrasonic waves in the array direction. Ultrasonic inspection has become possible (see, for example, Patent Documents 3 and 4). As an inspection method using an array type ultrasonic sensor, there are respective ultrasonic inspection methods called a reflection method and a transmission method. The reflection method receives a reflected wave generated by reflection of an ultrasonic wave transmitted from an array-type ultrasonic sensor by a defect inside an inspection object, and creates inspection image information based on the intensity of the reflected wave (Patent Document 3). reference). In the transmission method, for example, two array type ultrasonic sensors are arranged so as to sandwich an inspection object having a large attenuation of ultrasonic waves, and the ultrasonic wave transmitted from one array type ultrasonic sensor and transmitted through the inspection object. Is received by the other array-type ultrasonic sensor, and inspection image information is created (see Patent Document 4).
特許文献5にも、透過法による超音波検査が説明されている。透過法を実施する前に反射法により検査対象物内の欠陥に上方の超音波センサの焦点を合わせ、上方の超音波センサの高さが決められる。その後、受信器への配線を下方の超音波センサにつなぎ替えて、透過法が実施される。
近年、携帯電話及びデジタルカメラなどの小型電子機器の普及に伴い、集積回路(IC)の高集積化が急速に進んでいる。これまでのICの高集積化においては、製造プロセスの微細化技術に因るところが大部分を占めていた。しかしながら、ここ数年間でのこれら小型電子機器の高機能化、多機能化及び高性能化は目覚しく、更なる高密度実装技術が必要となってきた。このため、半導体メーカは、更なる実装密度の向上を目指して、ICチップ(層構造物)を層状に配置した多層型半導体の開発を行い、その多層型半導体を実用化している。しかしながら、多層型半導体は、プロセスが微細化している上、積層構造であるので、その信頼性確保が大きな課題になっている。この信頼性確保のためには、多層型半導体を検査する技術開発が必要となっている。 In recent years, with the spread of small electronic devices such as mobile phones and digital cameras, the integration of integrated circuits (ICs) is rapidly progressing. In the past, high integration of ICs was mostly due to the miniaturization technology of the manufacturing process. However, these small electronic devices have been remarkably improved in functionality, multifunction and performance in recent years, and further high-density mounting technology has become necessary. For this reason, semiconductor manufacturers have developed multilayer semiconductors in which IC chips (layer structures) are arranged in layers in order to further improve the mounting density, and have put the multilayer semiconductors into practical use. However, since a multilayer semiconductor has a miniaturized process and has a laminated structure, ensuring its reliability is a major issue. In order to ensure this reliability, it is necessary to develop technology for inspecting multilayer semiconductors.
従来の単層型半導体においては、その接合部のはく離などの欠陥検査に反射型の超音波検査が用いられてきた(特許文献1〜3)。しかし、多層型半導体に反射法による超音波検査を適用した場合には、複数層のうちの下層の超音波検査では、上層の各層で生じる反射波の影響により、下層の反射波を検出しにくいという課題があった。このため、発明者らは、2つの超音波センサを、多層型半導体を間に挟むように配置し、その上層での反射波の影響を受けない透過法により、多層型半導体の超音波検査を行うことが考えられている。しかしながら、従来の透過法では、超音波が検査対象物を通過してきたか否かだけの情報により、検査を行うため、その欠陥が多層構造物のどの層にあるのかを特定できなかった。
In conventional single-layer semiconductors, reflection-type ultrasonic inspection has been used for defect inspection such as peeling of the joint (
本発明の目的は、欠陥が存在しないことをより短時間に確認でき、欠陥が存在する場合には欠陥が存在する層構造物を精度良く見つけることができる超音波検査方法及び超音波検査装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an ultrasonic inspection method and an ultrasonic inspection apparatus that can confirm in a shorter time that a defect does not exist, and can accurately find a layer structure in which a defect exists when a defect exists. It is to provide.
上記した目的を達成する本発明の特徴は、第1アレイ型超音波センサ及び第2アレイ型超音波センサのうちの一方の超音波センサから複数の層構造物を有する検査対象物に超音波を送信し、検査対象物を透過した超音波を第1アレイ型超音波センサ及び第2アレイ型超音波センサのうちの他方の超音波センサで受信し、他方の超音波センサから出力された第1受信信号を基に第1画像情報を作成し、第1画像情報に基づいて検査対象物内の欠陥が見つかったとき、その検査対象物への超音波の送信及び検査対象物から反射される超音波の受信を同一の超音波センサにて行い、この超音波センサから出力される第2受信信号を基に第2画像情報を作成することにある。 A feature of the present invention that achieves the above-described object is that ultrasonic waves are emitted from one of the first array type ultrasonic sensor and the second array type ultrasonic sensor to an inspection object having a plurality of layer structures. The first ultrasonic wave transmitted and received by the other ultrasonic sensor of the first array type ultrasonic sensor and the second array type ultrasonic sensor is output and transmitted from the other ultrasonic sensor. First image information is created based on the received signal, and when a defect in the inspection object is found based on the first image information, transmission of an ultrasonic wave to the inspection object and a reflection reflected from the inspection object It is to perform reception of sound waves by the same ultrasonic sensor and create second image information based on a second reception signal output from the ultrasonic sensor.
一方の超音波センサから検査対象物に送信されて検査対象物を透過した超音波を他方の超音波センサで受信し、他方の超音波センサから出力された第1受信信号を基に第1画像情報を作成しているので、複数の層構造物を有する検査対象物に欠陥が無い場合に欠陥が無いことをより短時間に確認することができる。第1画像情報により検査対象物内に欠陥を見つけたときに、その検査対象物への超音波の送信及び検査対象物から反射される超音波の受信を同一の超音波センサにて行い、この超音波センサから出力される第2受信信号を基に第2画像情報を作成するので、欠陥が存在する層構造物を精度良く見つけることができる。 The ultrasonic wave transmitted from one ultrasonic sensor to the inspection object and transmitted through the inspection object is received by the other ultrasonic sensor, and the first image is based on the first reception signal output from the other ultrasonic sensor. Since the information is created, it can be confirmed in a shorter time that there is no defect when the inspection object having a plurality of layer structures has no defect. When a defect is found in the inspection object by the first image information, transmission of ultrasonic waves to the inspection object and reception of ultrasonic waves reflected from the inspection object are performed by the same ultrasonic sensor. Since the second image information is created based on the second reception signal output from the ultrasonic sensor, it is possible to accurately find the layer structure in which the defect exists.
本発明によれば、複数層の層構造物を有する検査対象物において欠陥が存在しないことをより短時間に確認することができる。また、欠陥が存在する検査対象物において、欠陥が存在する層構造物を精度良く見つけることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it can confirm in a short time that a defect does not exist in the test target object which has a multilayered structure of multiple layers. Further, it is possible to accurately find a layer structure in which a defect exists in an inspection object in which a defect exists.
本発明の実施例を以下に説明する。 Examples of the present invention will be described below.
本発明の好適な一実施例である超音波検査方法を、図1〜6を用いて以下に説明する。まず、この超音波検査方法に用いられる超音波検査装置1を図1に基づいて説明する。超音波検査装置1は、探傷装置2、送信受信装置16及び制御装置26を備えている。
An ultrasonic inspection method according to a preferred embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. First, an
探傷装置1は、アレイ型超音波センサ(以下、単に超音波センサという)2A,2B及び走査装置4を有する。超音波センサ2Aは複数の圧電振動素子3Aを有し、超音波センサ2Bは複数の圧電振動素子3Bを有している。圧電振動素子3Aの個数は圧電振動素子3Bのそれと同じである。超音波センサ2Aは超音波センサ2Bの上方に位置する。走査装置4は、床面等に設置される支持部材5、Y方向移動装置6、Z方向移動装置7,8及びX方向移動装置9を有する。Y方向移動装置6は、支持部材5にY方向に移動可能に取り付けられている。Z方向移動装置7,8は、Y方向移動装置6に、それぞれZ方向(上下方向)に移動可能に取り付けられている。超音波センサ2AはZ方向移動装置8に取り付けられる。超音波センサ2BはZ方向移動装置7に取り付けられている。超音波センサ2Aと超音波センサ2Bは、圧電振動素子3Aと圧電振動素子3Bが互いに向き合うように配置されている。X方向移動装置9は、図示されていないが、支持部材5にX方向に移動可能に取り付けられる。X方向は、Z方向に直交し、水平方向に伸びる一つの方向である。Y方向は、Z方向に直交し、水平方向でそのX方向に直交している。水平方向に伸びる支持部材10が、Z方向に移動可能にX方向移動装置9に取り付けられる。検査対象物である多層型半導体11は、支持部材10に取り付けられる。
The
走査装置4の支持部材5は、水槽14の外側に配置された支柱(図示せず)に取り付けられて支持されている。水槽14内には水15が充填されている。超音波センサ2A,2B及び支持部材10に取り付けられた検査対象物である多層型半導体11は、水槽14内に配置され、水15の中に浸漬される。
The
送信受信装置16は、パルサ17及びレシーバ21を有する。パルサ17は、送信遅延回路18、送信切替回路19及び送信増幅器20を有する。送信遅延回路18は、図示されていないが、圧電振動素子3Aの個数と同じ個数が存在する。送信切替回路19は、その個数の第1スイッチング回路を有するマルチプレクサ(またはクロスポイントスイッチ)を用いる。送信増幅器20は、図示されていないが、圧電振動素子3A,3Bのそれぞれの個数を合計した個数だけ存在する。1つの送信遅延回路18は、送信切替回路19の1つの第1スイッチング回路の一端子に接続される。この第1スイッチング回路の他の2つの端子は、2つの送信増幅器20に別々に接続されている。このように接続された送信遅延回路18、第1スイッチング回路及び送信増幅器20の第1接続体が、圧電振動素子3Aの個数だけ設けられている。これらの第1接続体のそれぞれにおいて、2つの送信増幅器20のうち一方は1つの圧電振動素子3Aに、他方は1つの圧電振動素子3Bに接続される。それぞれの第1接続体において第1スイッチング回路は、切替操作により、該当する送信増幅器20を介した、送信遅延回路18と圧電振動素子3A及びその送信遅延回路18と圧電振動素子3Bのいずれかの接続状態を実現する。
The transmission /
レシーバ21は、受信切替回路25、受信増幅器24、アナログ/ディジタル変換器(A/D変換器)23及び遅延メモリ22を有する。受信切替回路25は、複数の第2スイッチング回路を有するマルチプレクサ(またはクロスポイントスイッチ)を用いる。図示されていないが、受信切替回路25の第2スイッチング回路、受信増幅器24、A/D変換器23及び遅延メモリ22も、圧電振動素子3Aの個数と同じ個数が存在する。1つの第2スイッチング回路、1つの受信増幅器24、1つのA/D変換器23及び1つの遅延メモリ22がこの順に接続されて構成された第2接続体が、上記の個数だけ設けられている。これらの第2接続体のそれぞれにおいて、第2スイッチング回路の1つの端子が圧電振動素子3Aに、その第2スイッチング回路の他の1つの端子が圧電振動素子3Bに接続される。それぞれの第2接続体において、第2スイッチング回路は、切替操作により、圧電振動素子3Aと受信増幅器24及び圧電振動素子3Bとその受信増幅器24のいずれかの接続状態を実現する。
The
パルサ17及びレシーバ21内のそれぞれの接続体を上記したように構成することによって、パルサ17内の送信遅延回路18、及びレシーバ21内の受信増幅器24、A/D変換器23及び遅延メモリ22を、圧電振動素子3A,3Bで共用することができる。
By configuring the connection bodies in the
コンピュータ27は、制御器28、信号処理装置20及び記憶装置30を含んでいる。信号処理装置29は、画像情報作成装置としても機能する。制御装置26は、制御器28、走査制御器31、切替制御器32、遅延制御器33及び加算回路34を有する。制御器28は、走査制御器31、切替制御器32及び遅延制御器33に接続される。走査制御器31は、走査装置4のX方向体移動装置9、Y方向移動装置6及びZ方向移動装置7,8及びX方向移動装置9にそれぞれ接続されている。切替制御器32は、各送信切替回路19及び各受信切替回路25に接続される。遅延制御器33は、各送信遅延回路18及び各遅延メモリ22にそれぞれ接続される。加算回路34は、各遅延メモリ22にそれぞれ接続され、さらに信号処理装置29に接続される。信号処理装置29は、記憶装置30及び表示装置35に接続される。
The
超音波検査装置1を用いた本実施例の超音波検査方法を、検査対象物である多層型半導体11を検査する場合を例にして、図2に示す手順により説明する。多層型半導体11は複数層の層構造物として例えば複数層のICチップを有している。図2に示すステップS1を実行する前に、多層型半導体11を支持部材10に取り付ける。オペレータは、入力装置(図示せず)から検査開始信号を制御器28に入力する。制御器28は走査制御器31に対して走査指令を出力する。走査指令を入力した走査制御器31は、X方向移動装置9に設けられた支持部材用駆動装置、Y方向移動装置6及びZ方向移動装置7,8に駆動指令を出力する。支持部材用駆動装置、Y方向移動装置6及びZ方向移動装置7,8がそれぞれ駆動され、支持部材10、超音波センサ3A,3Bが水槽14内の水15中で所定の位置に配置される。多層型半導体11は、超音波センサ3Aと超音波センサ3Bの間に配置される。
The ultrasonic inspection method of the present embodiment using the
透過法を実施し、検査対象物の検査画像情報を作成する(ステップS1)。透過法による多層型半導体(以下、検査対象物と称する)11の検査が、実施される。超音波センサ2Bを送信用とし、超音波センサ2Aを受信用とした場合について、説明する。オペレータは、検査開始指令、透過法において送信用として超音波センサ2Bを、受信用として超音波センサ2Aを用いることを示すセンサ指定指令、及び検査対象物11内での深さ方向における超音波の焦点位置(超音波の集束点)を示す焦点位置情報を、上記の入力装置から制御器28に入力する。さらに、反射法において先に使用する超音波センサ(例えば、超音波センサ2A)を指定するセンサ指定指令も、その入力装置から制御器28に入力される。検査対象物11内での深さ方向における超音波の焦点(以下、単に焦点という)の位置は、欠陥の発生確率等に基づいてオペレータが決定すればよい。例えば、検査対象物11内のどの層に欠陥が発生するか分からない場合には、検査対象物11の厚み方向での中心に焦点位置を設定すればよい。また、検査対象物11の下層に欠陥が発生しやすい場合には、想定する下層の欠陥発生層に焦点位置を設定すればよい。設定される、深さ方向における焦点位置は、透過法により受信信号に基づいて作成される検査画像情報における欠陥像のボケ及びそのボケによる欠陥の検出限界寸法を左右することになる。
A transmission method is performed to create inspection image information of the inspection object (step S1). Inspection of a multilayer semiconductor (hereinafter referred to as inspection object) 11 by a transmission method is performed. The case where the
制御器28は、入力した検査開始指令及びセンサ指定指令に基づいて、全圧電振動素子3Bのうちの一部である連続した複数の圧電振動素子3Bに対する励起信号(送信信号)、及び切替指令を出力する。全圧電振動素子3Bのうちの一部である連続した複数の圧電振動素子(以下、一部の圧電振動素子という)3Bとは、例えば、超音波センサ2Bが19個の圧電振動素子3Bを有する場合には連続した5個の圧電振動素子3Bである。制御器28は、入力した焦点位置情報に基づいて求めた、一部の圧電振動素子3Bに対応する各遅延時間情報、及び上記の励起信号を遅延制御器33に出力する。また、制御器28は、上記した一部の圧電振動素子3Bに対応する各切替指令を切替制御器32に出力する。
Based on the input inspection start command and sensor designation command, the
切替制御器32は、送信切替回路19に含まれる第1スイッチング回路のうち、上記した一部の圧電振動素子3Bに接続されているそれぞれの第1スイッチング回路を制御し、これらの圧電振動素子3Bと該当する送信遅延回路18をそれぞれ接続状態にする。また、切替制御器32は、これらの圧電振動素子3Bと向き合っている同じ個数の圧電振動素子(一部の圧電振動素子)3Aが接続されている、受信切替回路25に含まれる各第2スイッチング回路を制御する。これらの第2スイッチング回路は、その制御によって、それらの圧電振動素子3Aと該当するそれぞれの受信増幅器24を接続する。
The switching
遅延制御器33から励起信号及び遅延時間情報を入力した各送信遅延回路18は、入力した遅延時間情報に基づいて遅延させた励起信号を出力する。この励起信号は、該当するそれぞれの第1スイッチング回路を介して各送信増幅器20に入力される。これらの送信増幅器20で増幅された励起信号は、一部の圧電振動素子3B、例えば図1において斜線で示す5個の圧電振動素子3Bに入力される。これらの圧電振動素子3Bは、励起されて振動し、超音波を送信する。各圧電振動素子3Bから送信された超音波は、検査対象物11の下面から検査対象物11内に達し、焦点位置情報で指定された位置にある焦点12に集束される。
Each
切替制御器32は、その一部の圧電振動素子3Bが接続される各第1スイッチング回路を個々にまたは全て同時に切替える。これにより、一部の圧電振動素子3Bのそれぞれに対して、個々にまたは全て同時に励起信号を伝えることができる。送信切替回路19及び受信切替回路25にマルチプレクサなどの切替器を用いているため、超音波を送信する一番端の圧電振動素子3B及び圧電振動素子3Bの個数を決めることによって、超音波センサ2Bに含まれる1〜N個の圧電振動素子3Bのうちその個数の一連の圧電振動素子3Bが、上記した一部の圧電振動素子3Bとして選択される。また、一番端の圧電振動素子3Bに向き合ってそれを受信する一番端の圧電振動素子3A及び圧電振動素子3Aの個数を決めることによって、超音波センサ2Aに含まれる1〜N個の圧電振動素子3Aのうちその個数の一連の圧電振動素子3Aが、上記した一部の圧電振動素子3Aとして選択される。
The switching
前述したように遅延時間が与えられた各励起信号が、選択された一部の圧電振動素子に伝えられると、それぞれの圧電振動素子は遅延時間に対応した時間遅れで超音波を送信する。それぞれの超音波を集束させる場合には、各圧電振動素子から集束位置までの幾何学的な距離、つまり各媒質での超音波の音速及び境界面での屈折を考慮した距離に対応した遅延時間で各圧電指導素子に電圧を印加すればよい。一般的には、検査対象物が複数の材質で構成される場合には、(1)式で示されるスネルの法則を用いて各媒質間での屈折角度を求め、焦点までの幾何学的な伝播経路を計算して各圧電振動素子に対する遅延時間を決定する。 As described above, when each excitation signal to which a delay time is given is transmitted to some selected piezoelectric vibration elements, each piezoelectric vibration element transmits ultrasonic waves with a time delay corresponding to the delay time. When focusing each ultrasonic wave, the delay time corresponding to the geometric distance from each piezoelectric vibration element to the focusing position, that is, the distance considering the sound velocity of the ultrasonic wave in each medium and refraction at the boundary surface Thus, a voltage may be applied to each piezoelectric guiding element. In general, when the object to be inspected is composed of a plurality of materials, the angle of refraction between each medium is obtained using Snell's law expressed by equation (1), and the geometrical distance to the focal point is determined. A propagation path is calculated to determine a delay time for each piezoelectric vibration element.
ここで、θは超音波の入射角度及び屈折角度、vは超音波の音速、及び添え字の1,2は媒質番号である。そのように決められた遅延時間を用いて、検査対象物11の所定の位置(焦点12)に超音波を集束する。
Here, θ is the incident angle and refraction angle of the ultrasonic wave, v is the sound velocity of the ultrasonic wave, and the
検査対象物11内に送信された超音波は、検査対象物11を透過して前述の一部の圧電振動素子3A、例えば前述の5個の圧電振動素子3Aに受信される。これらの圧電振動素子3Aは、それぞれの受信信号を該当する第2スイッチング回路を介してそれぞれの受信増幅器24に出力する。切替制御器32は、その一部の圧電振動素子3Aが接続される各第2スイッチング回路を個々にまたは全て同時に切替える。これにより、一部の圧電振動素子3Aからのそれぞれの受信信号を、個々にまたは全て同時に該当する受信増幅器24に伝えることができる。
The ultrasonic wave transmitted into the
超音波センサ2Bの一部の圧電振動素子3Bから送信された超音波は、線対称の位置にある、超音波センサ2Aの一部の圧電振動素子3Aで受信される。但し、検査対象物11、超音波センサ2B、超音波センサ101Cの全てが平行に配置されている。超音波センサ2A,2Bは互いに平行に配置されていることは必須である。しかし、検査対象物11が傾斜している場合は、線対称の位置の圧電振動素子ではなく、(数1)により計算される超音波の幾何学的な伝播経路から、超音波を受信するために最適な圧電振動素子を受信切替回路25で選択すればよい。
The ultrasonic waves transmitted from a part of the
アナログ信号である受信信号は、受信増幅器24で増幅され、A/D変換器23でディジタル信号に変換される。ディジタル信号に変換された受信信号は、該当する遅延メモリ22に記憶される。それぞれの遅延メモリ22は、焦点13に集束された超音波を受信するときには、遅延制御器33から出力された各遅延時間情報を、各圧電振動素子3Aからのそれぞれの受信信号に付与し、これらの受信信号を記憶する。遅延時間情報を付与されたディジタル信号である各受信信号は、各遅延メモリ22から加算回路34に出力される。加算回路34は、上記した一部の圧延振動素子3Aからの各受信信号である、遅延時間情報を付与されたそれぞれのディジタル信号を加算する。すなわち、加算回路34は、付与された遅延時間情報に基づいて時間軸を修正した各ディジタル信号を加算し、信号処理装置29に出力する。信号処理装置29は、加算されたディジタル信号の情報(受信した超音波の波形情報及び強度情報を含む)を記憶装置30に記憶する。
The reception signal which is an analog signal is amplified by the
以上で説明した一部の圧電振動素子3Bからの超音波の送信及び対応する一部の圧電振動素子3Aでの超音波の受信を、超音波センサ2B内の全圧電振動素子3B及び超音波センサ2A内の全圧電振動素子3Aを対象に、それぞれの一部の圧電振動素子を電子的に順次切替えて実施する。このような電子的な走査によって、検査対象物11を対象としたY方向での超音波検査を行うことができる。検査対象物11のX方向に対する検査は、走査制御装置31の制御によってX方向移動装置9を移動させることによって行われる。本実施例は、このような超音波検査によって、検査対象物11を透過して受信された超音波の波形及び強度を、検査対象物11のX方向及びY方向の二次元平面において得ることができる。この二次元平面内での超音波の受信波形及び受信強度の情報は、信号処理装置29によって、記憶装置30に記憶される。
The ultrasonic transmission from some of the
信号処理装置34は、記憶装置30に記憶された、透過した受信信号の強度情報を基に、検査画像情報を作成する。透過した受信信号の強度情報を基に作成されたその検査画像情報を、透過画像情報という。圧電振動素子3Bから送信された超音波は、検査対象物11を透過して伝播する際、検査対象物(多層型半導体)11内の接合部で透過と反射を繰り返しながら進む。ここで、超音波のエネルギー透過率は(2)式で表すことができる。
The
ここで、Tは超音波のエネルギー透過率、zは音響インピーダンス(媒質の音速と密度の積)、及び添え字の1及び2は媒質番号を示しており、超音波のエネルギー透過率Tは媒質1から媒質2へ透過する場合の割合を示している
。(2)式によれば、媒質1及び媒質2が連続、つまり接合された状態であれば、超音波は一定の割合で透過することになる。逆に、媒質1と媒質2が接合されていない場合には、z2は空気の音響インピーダンスとなるため、固体と比較して非常に小さい値となる。このため、超音波は検査対象物をほとんど透過しなくなる。
Here, T is the ultrasonic energy transmittance, z is the acoustic impedance (the product of the sound speed and density of the medium), and the
. According to the equation (2), if the
上記した現象により、検査対象物11を対象にした透過法による超音波検査では、検査対象物11の欠陥13が存在する横断面において、図3に示す透過した超音波の受信信号の強度41が得られる。検査対象物11の外側の領域50では、圧電振動素子3Bから送信された超音波は、媒質である水15を透過するのみである。このため、領域50における受信信号の強度41Aは最も大きくなる。検査対象物11の欠陥13以外の領域での受信信号の強度41Bは、検査対象物11により超音波が内部で反射する分だけ、強度41Aよりも小さくなる。超音波は欠陥13では検査対象物11を透過しないので、欠陥13の領域での受信信号の強度41Cはゼロとなる。
Due to the above phenomenon, in the ultrasonic inspection by the transmission method for the
信号処理装置29は、上記した受信信号の強度41の情報を含む二次元平面内での受信強度の情報を用いて、透過画像情報38(図3参照)を作成する。透過画像情報38は、例えばグレースケールで作成される。すなわち、受信信号強度が最も大きい領域は白で、受信信号強度がだんだん弱くなる各領域はそれに従って濃淡のグレーで、受信信号強度がゼロの領域は黒で表示される。上記のように作成された透視画像情報38は、強度が最も強い強度41Aの部分が白、強度41Bの部分がグレー、強度41Cの部分(透過画像情報38の欠陥領域39)は強度がゼロであるので黒で表示される。透過画像情報38内で透過画像情報38は、グレースケールではなく、受信信号強度に応じて色を割り当てカラーで表示することも可能である。表示装置35は、信号処理装置29から出力された、欠陥領域39を含む透過画像情報38を表示する。オペレータは表示された透過画像情報38を見ることによって検査対象物11における欠陥の有無及び欠陥13が存在する場合には二次元平面内での位置及び大きさを把握することができる。
The
透過法による超音波検査は、超音波センサ2Aを送信用に、超音波センサ2Bを受信用に用いて、上記したように実施することもできる。検査対象物11の平滑な面が下向きになっている場合には超音波センサ2Bを送信用として用い、検査対象物11の平滑な面が上向きになっている場合には超音波センサ2Aを送信用として用いることが望ましい。高音波を平滑な面から検査対象物11に入射した場合には、超音波は検査対象物11内で容易に集束し、検査対象物11の超音波検査を容易に行うことができる。しかしながら、ハンダボール等が付いている平滑でない面から超音波を検査対象物11に入射した場合には、入射した超音波の波面が乱れて超音波が検査対象物11の内部で集束しなくなる。
送信用として超音波センサ2A及び2Bのいずれを用いるかは、オペレータが判断し、制御器28に入力するセンサ指定指令によって指示される。
The ultrasonic inspection by the transmission method can be performed as described above by using the
The operator determines which of the
オペレータは、表示された透過画像情報38を見て欠陥が存在する場合には「欠陥有り」の情報を、欠陥が存在しない場合には「欠陥なし」の情報を前述の入力装置から制御器28に入力する。制御器28は、この入力情報に基づいて、図2に示す欠陥有無の判定を行う(ステップS2)。検査対象物11に欠陥が存在しない場合には、その検査対象物11に対する超音波検査が終了する。この検査対象物11が支持部材10から取り外される。その後、新たな検査対象物11が支持部材10に取り付けられ、この検査対象物11を対象とする上記した超音波検査が実施される。
When the operator sees the displayed
透過画像情報38には欠陥13が存在することが表示されているため、ステップS2の判定は「欠陥有り」となり、検査対象物11に対する反射法による超音波検査が実施される。この反射法による超音波検査では、図2に示すステップS3〜S8の処理が実行される。これらの処理について、詳細に説明する。
Since the
上方に位置する超音波センサを用いて反射法を実施し、検査対象物の検査画像情報を作成する(ステップS3)。制御器28は、前述の検査開始指令と共に入力している反射法でのセンサ指定指令に基づいて、上方に位置する超音波センサ2Aの全圧電振動素子3Aのうちの一部である連続した複数の圧電振動素子(以下、一部の圧電振動素子という)3Aに対する励起信号、及び切替指令を出力する。この一部の圧電振動素子3Aは、例えば、5個の圧電振動素子3Aである。制御器28は、一部の圧電振動素子3Aに対応する各遅延時間情報、及び上記の励起信号を遅延制御器33に出力する。制御器28は、上記した一部の圧電振動素子3Aに対応する各切替指令を切替制御器32に出力する。上記の各遅延時間情報は、制御器28で作成される。制御器28は、予め記憶装置30に入力されている検査対象物11内の層構造物の層数のデータ、及び(1)式を用い、層構造物毎に焦点を位置させるための検査対象物11内での超音波の幾何学的伝播経路を計算し、各層毎に焦点を形成するための遅延時間をそれぞれ求める。これらの遅延時間情報は、図2に示す処理手順に合わせて層構造物毎に、順次、制御器28から遅延制御器33に出力される。
The reflection method is performed using the ultrasonic sensor located above, and inspection image information of the inspection object is created (step S3). Based on the sensor designation command in the reflection method that is input together with the above-described inspection start command, the
切替制御器32は、上記した一部の圧電振動素子3Aに接続されるそれぞれの前述の第1スイッチング回路を制御し、これらの圧電振動素子3Aを該当する送信遅延回路18にそれぞれ接続させる。切替制御器32は、前述の各第2スイッチング回路を制御し、該当するそれぞれの圧電振動素子3Aを該当するそれぞれの受信増幅器24に接続させる。
The switching
遅延制御器33から励起信号及び上から1層目の層構造物(例えば図4に示す層構造物40)に焦点を合わせる遅延時間情報を入力した各送信遅延回路18は、入力した遅延時間情報に基づいて遅延させた各励起信号を出力する。これらの励起信号は、それぞれの第1スイッチング回路及びそれぞれの送信増幅器20通って、一部の圧電振動素子3Aに入力される。この一部の圧電振動素子3Aからそれぞれ送信された各超音波は、検査対象物11内の1層目の層構造物に焦点が合わされる。検査対象物11から反射された反射波はその一部の圧電振動素子3Aでそれぞれ受信される。一部の圧電振動素子3Aからそれぞれ出力された、反射波の各受信信号は、該当するそれぞれ第2スイッチング回路、それぞれの受信増幅器24、それぞれのA/D変換器23及びそれぞれの遅延メモリ22を、順次、通って、ディジタル信号に変換された状態で加算回路34に入力される。反射法においても、透過法と同様に、加算回路34で得られた、検査対象物11のX方向及びY方向の二次元平面における受信信号の超音波の波形及び強度の各情報が、信号処理装置29によって記憶装置30に記憶される。
Each
信号処理装置29は、記憶装置30に記憶された、反射波の受信信号の強度情報を基に、検査画像情報を作成する。反射波の受信信号の強度情報を基に作成されたその検査画像情報を、反射画像情報という。ステップS3では、図4に示す1層目の層構造物40に一部の圧電振動素子3Aのそれぞれから送信された超音波の焦点が形成される。この第1層目の層構造物40の横断面において、図4に示す反射波の受信信号の強度43が得られる。検査対象物11の外側の領域50では、圧電振動素子3Bから送信された超音波は、媒質である水15を透過するのみであって反射波がないため、受信信号の強度43Aはゼロになる。検査対象物11内の1層目の層構造物40の領域では、欠陥13が存在しないため、強度43Bとなる。強度43Bは、検査対象物11の表面及び1層目の層構造物40で反射が起こる分だけ強度43Aよりも大きくなる。
The
信号処理装置29は、上記した受信信号の強度43を含む二次元平面内での受信強度の情報を用いて、反射画像情報42(図4参照)を作成する。反射画像情報42もグレースケールを用いて作成される。強度がゼロである強度43Aの部分は黒、及び最も大きい強度よりも小さい強度43Bの部分はグレーで作成される。この作成された反射画像情報42は、検査対象物11の層数(例えば1層目)の情報と共に、信号処理装置29から表示装置35に出力されて表示される。オペレータは、1層目での欠陥の有無を確認できる。
The
反射法による検査対象になる次の層構造物の層数が(N/2)層目より大きいかを判定する(ステップS4)。例えば、検査対象物11に含まれる層構造物の層数が4つある場合、上から数えて2層目の層構造物までは超音波センサ2Aを用いて反射法による検査が行われる。上から数えて3層目及び4層目の層構造物に対する超音波センサ2Aを用いた反射法による検査は行われない。
It is determined whether the number of layers of the next layer structure to be inspected by the reflection method is larger than the (N / 2) th layer (step S4). For example, when the number of layer structures included in the
ステップS4の判定が「NO」である場合は、焦点位置を1層下の次の層構造物の位置まで移動させる(ステップS5)。制御器28は、1層下の2層目の層構造物に焦点を合わせる遅延時間情報を遅延制御器33に出力する。
If the determination in step S4 is “NO”, the focal position is moved to the position of the next layer structure one layer below (step S5). The
ステップS3において、検査対象物11内の2層目の層構造物に焦点を合わせた、超音波センサ2Aを用いた反射法による超音波検査が実施される。すなわち、各送信遅延回路18は、遅延制御器33から励起信号及び遅延時間情報を入力し、入力した遅延時間情報に基づいて遅延させた各励起信号を出力する。これらの励起信号が入力された一部の圧電振動素子3Aのそれぞれから送信された各超音波は、検査対象物11内の2層目の層構造物に焦点が合わされる。検査対象物11の2層目の層構造物から反射された反射波はその一部の圧電振動素子3Aでそれぞれ受信され、一部の圧電振動素子3Aからそれぞれ受信信号が出力される。1層目の層構造物に焦点を合わせた場合と同様に、反射画像情報が作成される。この反射画像情報も表示装置35に表示される。
In step S3, the ultrasonic inspection by the reflection method using the
図1に示す検査対象物11は2層の層構造物を含んでいるので、上から1層目の層構造物に焦点を合わせた反射法による超音波検査が行われ、反射画像情報42が作成された後のステップS4では、判定が「YES」となる。
Since the
このため、下方に位置する超音波センサを用いて反射法を実施し、検査対象物の検査画像情報を作成する(ステップS6)。制御器28は、センサ指定指令に基づいて、下方に位置する超音波センサ2Bの全圧電振動素子3Bのうち透過法で述べたように一部の圧電振動素子3Bに対する励起信号、及び切替指令を出力する。制御器28は、一部の圧電振動素子3Bに対応する各遅延時間情報、及び上記の励起信号を遅延制御器33に出力し、上記した一部の圧電振動素子3Bに対応する各切替指令を切替制御器32に出力する。
For this reason, a reflection method is implemented using the ultrasonic sensor located below, and inspection image information of an inspection object is created (Step S6). Based on the sensor designation command, the
切替制御器32は、上記した一部の圧電振動素子3Bに接続されているそれぞれの前述の第1スイッチング回路を制御し、これらの圧電振動素子3Bを該当する送信遅延回路18にそれぞれ接続させる。また、切替制御器32は、前述の各第2スイッチング回路を制御し、該当するそれぞれの圧電振動素子3Bを該当するそれぞれの受信増幅器24に接続させる。
The switching
遅延制御器33から励起信号及び最も下方に位置するN層の層構造物(下方から1層目)に焦点を合わせる遅延時間情報を入力した各送信遅延回路18は、入力した遅延時間情報に基づいて遅延させた各励起信号を出力する。これらの励起信号を受信した一部の圧電振動素子3Bのそれぞれから送信される各超音波は、N層目の層構造物(本実施例では下から1層目の層構造物44(図5参照))に焦点が合わされる。検査対象物11から反射された反射波はその一部の圧電振動素子3Bでそれぞれ受信される。ステップS6においても、ステップS3と同様に、加算回路34で得られた、検査対象物11のX方向及びY方向の二次元平面における受信信号の超音波の波形及び強度の各情報が、信号処理装置29によって記憶装置30に記憶される。
Each
信号処理装置29は、記憶装置30に記憶された、反射波の受信信号の強度情報を基に、反射画像情報を作成する。超音波の焦点が形成される下から1層目の層構造物44の横断面において、図5に示す反射波の受信信号の強度47が得られる。検査対象物11の外側の領域50では、反射波がないため、圧電振動素子3Bから出力された受信信号の強度47Aはゼロになる。下から1層目の層構造物44の横断面には欠陥13が存在するため、欠陥13以外の検査対象物11の領域での受信信号の強度47Bは、検査対象物11により超音波が内部で反射する分だけ、強度47Aよりも大きくなる。超音波は欠陥13で最も反射されるので、欠陥13の領域での受信信号の強度47Cは最も大きくなる。
The
信号処理装置29は、上記した受信信号の強度47を含む二次元平面内での受信強度の情報を用いて、反射画像情報45(図5参照)を作成する。反射画像情報45もグレースケールで作成される。強度47Aの部分は黒、強度47Bの部分はグレー、及び強度47Cの部分は白で作成される。この作成された欠陥領域46を含む反射画像情報45は、検査対象物11の層数(例えば下から1層目)の情報と共に、信号処理装置29から表示装置35に出力されて表示される。オペレータは、2層目での欠陥の有無を確認できる。
The
反射法による検査対象になる次の層構造物の層数が(N/2)層目より小さいかを判定する(ステップS7)。図1に示す例では、下から1層目の次の層構造物は最も上の層構造物となるため、ステップS7の判定は「YES」となる。このため、超音波センサ2Bを用いた反射法の検査は終了する。以上により、透過法の後に行われる反射法による、検査対象物11を対象にした超音波検査が全て完了する。
It is determined whether the number of layers of the next layer structure to be inspected by the reflection method is smaller than the (N / 2) th layer (step S7). In the example shown in FIG. 1, the next layer structure in the first layer from the bottom is the uppermost layer structure, and therefore the determination in step S <b> 7 is “YES”. For this reason, the inspection of the reflection method using the
もし、検査対象物11が前述したように4層の層構造物を含んでいる場合には、ステップS7の判定は「NO」となる。この場合は、焦点位置を1層下の次の層構造物の位置まで移動させる(ステップS8)。制御器28は、1層上の下から2層目の層構造物に焦点を合わせる遅延時間情報を遅延制御器33に出力する。ステップS6の処理に戻って、下から2層目の層構造物に焦点を合わせた、超音波センサ2Bを用いた反射法による超音波検査が実施される。上記したと同様に、反射画像情報が作成される。その後において、ステップS7の判定が「YES」になったとき、上記したように超音波センサ2Bを用いた反射法の検査は終了する。
If the
図2に示す処理が「終了」になったとき、信号処理装置29は、図1に示すように、表示装置35に受信した超音波の波形情報36及び反射画像情報45を表示する。また、図6に示すように、信号処理装置29は、透過画像情報38及び反射画像情報42,45を表示することも可能である。このように、透過画像情報38及び反射画像情報42,45を表示装置35に同時に表示することによって、オペレータが、透過画像情報に含まれる欠陥領域が、反射画像情報に含まれる欠陥領域と対応するのか否かを判別し易くしている。特に、透過画像情報38と並べて、上方の超音波センサ2Aを用いた反射法で得られた反射画像情報42及び下方の超音波センサ2Bを用いた反射法で得られた反射画像情報45を上下に配置している。このため、オペレータが、透過画像情報と反射画像情報における欠陥領域の対応を取りながら、欠陥の確認とその欠陥がどの層構造物に存在するのかを精度良く特定することができる。
When the processing shown in FIG. 2 is “finished”, the
検査画像情報の表示に際して透過画像情報と反射画像情報を受信信号の強度で画像化した場合、原理的に欠陥領域の色が逆転してしまう。例えばグレースケールで画像化した場合には、透過画像情報では欠陥領域は黒く表示されるが、反射画像情報ではその領域は白く表示される。このため、例えば、透過画像情報における受信信号の強度に対する色情報の割り当てを反射画像情報と逆にすることによって、両情報の欠陥領域を同じ色にすることができ、両情報における欠陥領域の判別がし易くなる。 When the transmission image information and the reflection image information are imaged with the intensity of the reception signal when the inspection image information is displayed, the color of the defective area is reversed in principle. For example, when imaged in gray scale, the defect area is displayed in black in the transmission image information, but the area is displayed in white in the reflection image information. For this reason, for example, by reversing the color information allocation with respect to the intensity of the received signal in the transmitted image information to the reflected image information, the defect area of both information can be made the same color, and the defect area in both information It becomes easy to do.
本実施例は、内部に複数層の層構造物(例えば層構造物40,44)を有する検査対象物11に対して最初に透過法による超音波検査を実施しているので、検査対象物11に欠陥が存在しないことをより短時間に確認することができる。このため、複数の検査対象物11に対して実施する超音波検査に要する時間を短縮することができる。本実施例は、特に、検査対象物11に対して透過法による超音波検査を実施し、この検査により欠陥の存在が確認された検査対象物11に対して反射法による超音波検査を実施している。このため、複数の検査対象物11に対する、超音波検査に要する時間を短縮することができ、さらに、検査対象物11内の、欠陥が存在する層構造物を精度良く見つけることができる。
In this embodiment, since the ultrasonic inspection by the transmission method is first performed for the
本実施例は、上記のように、欠陥が存在する層構造物、及びこの層構造物のどこに欠陥が存在するかを確認することができる。これにより、欠陥が存在する検査対象物である多層型半導体11の製造工程、具体的には欠陥が存在する層構造物の製造工程、さらには、この層構造物の欠陥が存在する部分の製造工程に異常が無かったかを容易にチェックすることができる。製造工程の該当箇所に異常が存在した場合には、使用している製造装置の該当箇所を修理することができ、以降に製造される多層型半導体11に欠陥が生じることを防止することができる。本実施例は、透過法の後に実施する反射法による超音波検査を、検査対象物11内の全ての層構造物に、順次、焦点を合わせて実施しているので、欠陥が存在する複数の層構造物を精度良く検出することができる。このため、これらの層構造物の製造工程の各異常の原因を容易に取り除くことができる。
In this embodiment, as described above, it is possible to confirm the layer structure in which the defect exists and where the defect exists in the layer structure. Thereby, the manufacturing process of the
本実施例は、反射法による超音波検査において、一方の超音波センサ(例えば超音波センサ2A)を用いて検査対象物11に超音波を送信することができると共に、一方の超音波センサによる超音波検査が終わった後、他方の超音波センサ(例えば超音波センサ2B)を用いて検査対象物11に超音波を送信することができる。このため、本実施例は、反射波の減衰を低減することができ、また、ノイズ重畳の影響も著しく低減することができる。これにより、得られる反射画像情報の精度が向上し、反射画像がより鮮明になる。反射波の減衰の低減及びノイズ重畳の影響の低減が得られる理由を、以下に説明する。反射法による超音波検査は、送信された超音波が欠陥で反射してから超音波センサの圧電振動素子に到達するまでに通過する、層構造物の数だけ反射及び透過が繰り返えされる。1つの超音波センサを用いた、反射法による超音波検査では、検査対象物11に設けられた層構造物の全層数だけ、反射及び透過が繰り返えされるので、超音波の受信信号強度が大幅に減衰する。また、超音波が通過する層構造物の層数が多い場合には、既に通過した層構造物での反射波が残存し、ノイズ成分として、検査対象層と同じ時間位置に重畳する。すなわち、検査対象物11内で上部の層構造物での多重反射波と下部の層構造物での反射波が重畳する。複数層の層構造物を有する検査対象物11では超音波の多重反射が起こるため、下部の層構造物ほど上部の層構造物での多重反射波が重畳してくる。したがって、下部の層構造物ほど超音波検査しにくくなる。
。しかしながら、本実施例は、2つの超音波センサを用い、一方の超音波センサにより検査対象物の上方からの超音波検査、他方の超音波センサにより検査対象物の下方からのその検査を行うので、1つの超音波センサからの超音波が反射及び透過を繰り返えす層数が減少する。したがって、本実施例は、受信信号の強度の減衰及びノイズ重畳の影響のそれぞれが低減される。
In the present embodiment, in the ultrasonic inspection by the reflection method, the ultrasonic wave can be transmitted to the
. However, in this embodiment, two ultrasonic sensors are used, one ultrasonic sensor performs ultrasonic inspection from above the inspection object, and the other ultrasonic sensor performs inspection from below the inspection object. The number of layers in which ultrasonic waves from one ultrasonic sensor repeat reflection and transmission is reduced. Therefore, in this embodiment, each of the influence of the attenuation of the received signal strength and the noise superposition is reduced.
透過画像情報38に含まれる欠陥領域39の位置及びこの大きさ同じ欠陥領域が、ある層構造物に焦点を合わせて得られた反射画像情報に存在するとき、焦点を合わせて超音波検査を行っていない層構造物が存在しても、反射法による超音波検査を終了することも可能である。これによって、検査対象物11に対する超音波検査の時間をさらに短縮することができる。
When a
本発明の他の実施例である超音波検査方法を、図7を用いて以下に説明する。本実施例の超音波検査方法に用いられる超音波検査装置1Aを図7に基づいて説明する。超音波検査装置1Aは、探傷装置2、送信受信装置16A,16B、制御装置26及び表示装置35を備えている。探傷装置2及び制御装置26の構成は、実施例1の超音波検査装置1のそれらと同じである。超音波検査装置1Aは、超音波検査装置1の送信受信装置16を送信受信装置16A,16Bに替えた構成を有する。送信受信装置16Aは超音波センサ2A専用の装置であり、送信受信装置16Bは超音波センサ2B専用の装置である。
An ultrasonic inspection method according to another embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. An ultrasonic inspection apparatus 1A used in the ultrasonic inspection method of the present embodiment will be described with reference to FIG. The ultrasonic inspection apparatus 1A includes a
送信受信装置16Aはパルサ17A及びレシーバ21Aを有する。パルサ17Aは、送信遅延回路18A、送信切替回路19A及び送信増幅器20Aを有する。送信切替回路19Aは、複数の第1スイッチング回路を有するマルチプレクサ(またはクロスポイントスイッチ)を用いる。レシーバ21Aは、受信切替回路25A、受信増幅器24A、A/D変換器23A及び遅延メモリ22Aを有する。受信切替回路25Aは、複数の第2スイッチング回路を有するマルチプレクサ(またはクロスポイントスイッチ)を用いる。
The transmission /
送信受信装置16Bはパルサ17B及びレシーバ21Bを有する。パルサ17Bは、送信遅延回路18B、送信切替回路19B及び送信増幅器20Bを有する。送信切替回路19Bは複数の第1スイッチング回路を有するマルチプレクサ(またはクロスポイントスイッチ)を用いる。レシーバ21Bは、受信切替回路25B、受信増幅器24B、A/D変換器23B及び遅延メモリ22Bを有する。受信切替回路25Bは、複数の第2スイッチング回路を有するマルチプレクサ(またはクロスポイントスイッチ)を用いる。
The transmission /
パルサ16A,16Bにそれぞれ含まれる各構成要素の接続状態は、実施例1におけるパルサ16に含まれる各構成要素の接続状態と同じである。レシーバ17A,17Bにそれぞれ含まれる各構成要素の接続状態は、実施例1におけるレシーバ17に含まれる各構成要素の接続状態と同じである。送信遅延回路18A、送信切替回路19Aの第1スイッチング回路、送信増幅器20A、受信切替回路25Aの第2スイッチング回路、受信増幅器24A、A/D変換器23A及び遅延メモリ22Aは、圧電振動素子3Bと同じ数だけ存在する。送信遅延回路18B、送信切替回路19Bの第1スイッチング回路、送信増幅器20B、受信切替回路25Bの第2スイッチング回路、受信増幅器24B、A/D変換器23B及び遅延メモリ22Bは、圧電振動素子3Bと同じ数だけ設けられている。
The connection state of each component included in each of the
切替制御器32は、送信切替回路19A,19Bに含まれるそれぞれの第1スイッチング回路を実施例1における第1スイッチング回路と同様に制御する。また、切替制御器32は、受信切替回路25A,25Bに含まれるそれぞれの第2スイッチング回路を実施例1における第2スイッチング回路と同様に制御する。遅延制御器33は、励起信号及び遅延時間情報を各送信遅延回路18A及び各送信遅延回路18Bに出力する。加算回路34は、各遅延メモリ22A及び各遅延メモリ22Bから遅延時間情報を付与されたそれぞれのディジタル信号を入力する。
The switching
各送信増幅器20A及び受信切替回路25Aの各第2スイッチング回路は、それぞれの圧電振動素子3Bに一つずつ接続される。各送信増幅器20B及び受信切替回路25Bの各第2スイッチング回路も、それぞれの圧電振動素子3Aに一つずつ接続される。
Each second switching circuit of each
超音波検査装置1Aを用いた本実施例の超音波検査方法も、検査対象物11を対象に図2に示す各手順を実行する。本実施例の超音波検査方法が実施例1における超音波検査方法と異なる点は、圧電振動素子3Bから超音波を送信する場合にはパルサ16Aが用いられ、圧電振動素子3Bの受信信号の処理にはレシーバ21Aが用いられる。また、圧電振動素子3Aから超音波を送信する場合にはパルサ16Bが用いられ、圧電振動素子3Aの受信信号の処理にはレシーバ21Bが用いられる。
The ultrasonic inspection method of the present embodiment using the ultrasonic inspection apparatus 1A also executes each procedure shown in FIG. The ultrasonic inspection method of the present embodiment is different from the ultrasonic inspection method of the first embodiment in that a
本実施例も、実施例1で生じる効果を得ることができる。しかしながら、本実施例は、送信受信装置16A,16Bをそれぞれ設けているので、実施例1よりも送信受信装置が大きくなる。
Also in this embodiment, the effect produced in the first embodiment can be obtained. However, since the transmission /
1,1A…超音波検査装置、2…探傷装置、2A,2B…アレイ型超音波センサ、3A,3B…圧電振動素子、4…走査装置、6…Y方向移動装置、7,8…Z方向移動装置、9…X方向移動装置、10…支持部材、11…検査対象物、12…焦点、13…欠陥、16,16A,16B…送信受信装置、17,17A,17B…パルサ、18,18A,18B…送信遅延回路、19,19A,19B…送信切替回路、21,21A,21B…レシーバ、22,22A,22B…遅延メモリ、25,25A,25B…受信切替回路、26…制御装置、28…制御器、29…信号処理装置、31…走査制御器、32…切替制御器、33…遅延制御器。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記第2アレイ型超音波センサの複数の第2振動子から送信されるそれぞれの超音波を他の前記層構造物に集束させ、反射した超音波を前記複数の第2振動子で受信し、それぞれの第2振動子から前記第2受信信号を出力する請求項4に記載の超音波検査方法。 The ultrasonic waves transmitted from the plurality of first transducers of the first array type ultrasonic sensor are focused on the layer structure, and the reflected ultrasonic waves are received by the plurality of first transducers. Outputting the second received signal from the first vibrator;
Focusing each ultrasonic wave transmitted from the plurality of second transducers of the second array type ultrasonic sensor on the other layer structure, and receiving the reflected ultrasonic waves by the plurality of second transducers; The ultrasonic inspection method according to claim 4, wherein the second reception signal is output from each second transducer.
複数の遅延装置と、前記遅延装置と前記第1振動子の第1接続状態と、前記遅延装置と前記第2振動子の第2接続状態を切替える複数の第1スイッチング装置を含む第1切替装置を有し、前記第1スイッチング装置の切替操作によって前記遅延装置に接続された、前記第1振動子及び前記第2振動子のうちの1つの振動子に送信信号を送信するパルサと、
複数の遅延メモリと、前記遅延メモリと前記第1振動子の第3接続状態と、前記遅延メモリと前記第2振動子の第4接続状態を切替える複数の第2スイッチング装置を含む第2切替装置を有するレシーバと、
複数の層構造物を有する検査対象物を挟んで互いに向かい合って配置される前記第1振動子及び前記第2振動子のうち送信用として用いる一方の振動子を前記遅延装置に接続するように前記第1スイッチング装置を制御し、前記第1振動子及び前記第2振動子のうち受信用として用いる他方の振動子を前記遅延メモリに接続するように前記第2スイッチング装置を制御し、
送信用の前記一方の振動子に受信される送信信号を複数の前記遅延装置にそれぞれ出力し、前記遅延装置及び前記遅延メモリに遅延時間情報を出力し、及び
前記検査対象物に欠陥が存在する場合に、前記検査対象物への超音波の送信及び前記検査対象物から反射される前記超音波の受信の両方を行う、前記第1振動子及び前記第2振動子のうちの一方の振動子が、前記遅延装置及び前記遅延メモリにそれぞれ接続されるように前記第1スイッチング装置及び前記第2スイッチング装置を制御する制御装置と、
受信用の前記他方の振動子から出力される第1受信信号を基づいて得られる第1の情報を用いて第1画像情報を作成し、送信及び受信を行う前記一方の振動子から出力される第2受信信号に基づいて得られる第2の情報を用いて第2画像情報を作成する画像情報作成装置とを備えたことを特徴とする超音波検査装置。 A first array-type ultrasonic sensor having a plurality of first transducers; a second array-type ultrasonic sensor having a plurality of second transducers;
A first switching device including a plurality of delay devices, a first connection state of the delay device and the first vibrator, and a plurality of first switching devices for switching a second connection state of the delay device and the second vibrator. And a pulser for transmitting a transmission signal to one of the first vibrator and the second vibrator connected to the delay device by a switching operation of the first switching device,
A second switching device including a plurality of delay memories, a third connection state of the delay memory and the first transducer, and a plurality of second switching devices for switching a fourth connection state of the delay memory and the second transducer. A receiver having
One of the first vibrator and the second vibrator arranged opposite to each other with an inspection object having a plurality of layer structures sandwiched therebetween is connected to the delay device so as to be connected to the delay device. Controlling the first switching device, controlling the second switching device to connect the other transducer used for reception among the first transducer and the second transducer to the delay memory;
A transmission signal received by the one transducer for transmission is output to each of the plurality of delay devices, delay time information is output to the delay device and the delay memory, and a defect exists in the inspection object In this case, one of the first vibrator and the second vibrator that transmits both the ultrasonic waves to the inspection object and receives the ultrasonic waves reflected from the inspection object. A control device for controlling the first switching device and the second switching device so as to be respectively connected to the delay device and the delay memory;
First image information is generated using first information obtained based on the first reception signal output from the other transducer for reception, and is output from the one transducer that performs transmission and reception. An ultrasonic inspection apparatus comprising: an image information creation device that creates second image information using second information obtained based on a second received signal.
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