超声波检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种可简单、便捷地检测、可高分辨率、高速处理的超声波检测装置。本发明专利技术的超声波检测装置具有：激光光源，其间歇地或调制强度来发生激光；光学照射系统，其使发生的激光成点状对检测对象进行照射；扫描移动机构，其使光学照射系统相对检测对象扫描移动；振动移位检测部，其利用使用激光的移位测定方法，非接触地检测检测对象表面的振动移位，并转换成电信号，该检测对象表面的振动移位由照射的激光发生的检测对象中的超声波的回波引起；和处理部，其根据转换的电信号和扫描移动的光学照射系统的位置，对检测对象的状态进行可视化处理。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及使用超声波检测半导体芯片和金属、陶瓷部件、树脂等的内部缺陷和剥离等异常的超声波检测装置，特别涉及简单便捷、更精密或者更高速检测异常的超声波检测装置。
技术介绍
使用超声波检测半导体芯片(集成电路IC)等的微小内部构造物的目的在于，对接合半导体芯片的功能面和布线基板的焊锡和填充在它们的间隙中的填充材料的接合状态进行检测等。一种这样的检测方法如下一边使单眼超声波换能器在水中进行机械扫描，一边从换能器通过水向检测对象照射超声波，使用上述换能器对传播检测对象成为回波返回的超声波进行捕捉，处理由此得到的信号，判定检测对象的状态。这种检测方法同时存在如下的问题浸在水中的机械扫描费力费时，在检测半导体芯片等时，检测后芯片就不能使用了，而且检测对象半导体芯片的连接端子面积越来越小，节距越来越窄，在现在的检测精度下异常判定能力有可能不足。如上所述的超声波换能器虽可以通过对氧化锌、氧化锡等压电材料进行膜化制造其主要部分，但要确保检测灵敏度需要一定膜厚。而实际应用中，确保膜厚的厚度受发生超声波的频率上限所限。频率基本上与检测分辨率相关，因此就与异常判定能力不足相关。虽然可以这样理解，如果压电材料选择转换灵敏度高的材料，也可使膜厚更薄，因此能提高驱动频率、提高分辨率，但是一般来讲，要达到无偏差是有困难的。另外，作为超声波成像装置有单眼超声波传感器，例如使用水浸法在垂直方向发送超声波，在正面有反射物体的前提下，在特定的焦点深度成像。此时，不适合对表面为曲面形状的检测对象的内部进行成像的情况，例如存在焦点不能聚集、不能高精度成像的异常情况。另外，在具有由配置成矩阵状或一列的多个压电转换元件构成的超声波换能器的超声波成像装置中，虽然能与高精度化对应，但是，当检测对象具有多个不同声特性的层构造和表面成曲面形时，检查内部缺陷、凹陷、剥离等并进行可视化处理时，处理量庞大成为问题。在这种处理中，在成矩阵状配置的压电转换元件间发送接收的多个超声波的传播折射计算，需要进行二维或三维的计算，会导致庞大的处理时间。因此，为了缩短处理时间，例如，可以利用在能特定检测对象的层构造或表面形状时，根据折射等的传播路径，事先对在配置成矩阵状或一列的多个压电转换元件之间发送接收的超声波信号的传播时间进行计算，制成表格进行存储。这样一来，就不需要一个个进行折射计算。但是，在这种情况下，由于有多个压电转换元件，也不能达到特别高的计算速度。另外，利用水浸法进行超声波检测时，通过将压电转换元件(超声波发送器和接收器)及被检测物体浸入水等液体中，一边使压电转换元件进行机械扫描，一边发送接收超声波，可以实现被检测物体内部的可视化(参考下述文献)。小仓、“非破坏检测半导体封装的现状”、非破坏检测、社团法人日本非破坏性检测协会、平成13年5月、第50卷、第5号、第291～292页。但是，由于用水浸法要将压电转换元件浸到液体中，因此液体容易侵入压电转换元件内，使其耐久性降低。而且难以从外部对配置在密闭容器中的被检测物体进行内部检测。
技术实现思路
本专利技术是考虑到上述问题而提出的，目的是提供使用超声波检测半导体芯片和复合材料等的内部接触部分等的剥离或金属内部缺陷等异常的超声波检测装置，提供能简单便捷、更精密或更高速检测异常的超声波检测装置。为解决上述问题，另外，本专利技术相关的超声波检测装置，其特征在于，具有激光光源，其间歇地或调制强度来发生激光；光学照射系统，其使上述发生的激光成点状对检测对象进行检测；扫描移动机构，其使上述光学照射系统相对上述检测对象扫描移动；振动移位检测部，其利用使用激光的移位测定方法，非接触地检测上述检测对象表面的振动移位，并转换成电信号，该上述检测对象表面的振动移位由上述照射的激光发生的上述检测对象中的超声波的回波引起；和处理部，其根据上述转换的电信号和上述扫描移动的光学照射系统的位置，对上述检测对象的状态进行可视化处理。该超声波检测装置通过使间歇地或调制强度发生的激光以点状向检测对象照射来谋求高分辨率。通过点状照射可以在检测对象上的正确位置产生极小面积的超声波发生源。因此通过捕捉其回波，可以进行高分辨率的探测。另外，本专利技术相关的超声波检测装置，其特征在于，具有压电转换部，具有多个压电转换元件；固体传声媒质，与上述压电转换部进行声连接且成平板状；驱动部，从上述压电转换部选择压电转换元件来发生超声波；检测部，根据由上述驱动部选择出的压电转换元件发送的超声波的一部分被上述液体声媒质中的被检测物体反射而形成的反射超声波，检测从上述压电转换部的压电转换元件发生的电信号；图像生成部，根据由上述检测部检测出的电信号，生成显示上述被检测物体的内部状态的图像；及显示部，显示由上述图像生成部生成的图像。通过对多个配置的压电转换元件进行电子选择来进行发送接收，不进行机械扫描就可以进行可视化。另外，将被检测物体装在内部，而且对装有液体声媒质的容器，贯通固体传声媒介，或与其外面进行声连接，压电转换元件配置在容器外仍能对容器内的被检测物体的外形以及内部构造进行可视化处理。其中，所谓“声连接”是指在不同的传声媒介间可进行声的传播的状态。而且，通过在声媒质之间通过夹装耦合介质(couplant)，可以进一步提高不同传声媒质之间的传声特性。附图说明图1是说明与本专利技术的第1实施例相关的超声波检测装置构成的构成图。图2是示出图1中所示的压电转换元件41a等的剖面构造的图。图3是说明与本专利技术的第2实施例相关的超声波检测装置构成的构成图。图4是说明与本专利技术的第3实施例相关的超声波检测装置构成的构成图。图5是说明与本专利技术的第4实施例相关的超声波检测装置构成的构成图。图6是说明与本专利技术的第5实施例相关的超声波检测装置构成的构成图。图7是说明与本专利技术的第6实施例相关的超声波检测装置构成的构成图。图8是进一步详细示出图7所示信号处理部270内的构成的图。图9是说明图8所示各并行处理器207a、207b、…、207i内进行的处理的图。图10是其他说明图8所示各并行处理器207a、207b、…、207i内进行的处理的图。图11是说明与本专利技术的第7实施例相关的超声波检测装置构成的构成图。图12是说明与本专利技术的第8实施例相关的超声波检测装置构成的构成图。具体实施例方式根据本专利技术的实施例，从超声波换能器的构造、材料的特征，可以实现简单便捷、分辨率高的超声波非破坏性检测。另外，根据本专利技术的实施例，由于在检测对象表面可以制作极小面积的超声波发生源，所以可以实现超声波检测的高分辨率化。作为本专利技术的实施例，超声波检测装置还具有可收纳液体的容器，可在上述被收纳的液体中浸渍上述超声波换能器和上述检测对象。例如使用超声波传播特性比气体好的水作为声媒质。另外，作为本专利技术的实施例，超声波检测装置的上述处理部通过计算在声媒质和上述检测对象的界面产生的超声波的折射，特定在上述检测对象内的超声波路径。是和声媒质为与检测对象(照射对象)不同的物质时相对应的装置。另外，作为本专利技术的实施例，超声波检测装置还具有耦合介质，该耦合介质设在上述超声波换能器的上述衬底的背面，夹持在它与上述检测对象之间。这样，可以不需要将衬底和检测对象浸入水中，就能有效且简便地照射超声波。这时，通过耦合介质可以不污染检测对象和衬底并且不使它们产本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超声波检测装置，其特征在于，具有：激光光源，其间歇地或调制强度来发生激光；光学照射系统，其使上述发生的激光成点状对检测对象进行照射；扫描移动机构，其使上述光学照射系统相对上述检测对象扫描移动；振动移位检测 部，其利用使用激光的移位测定方法，非接触地检测上述检测对象表面的振动移位，并转换成电信号，该上述检测对象表面的振动移位由上述照射的激光发生的上述检测对象中的超声波的回波引起；和处理部，其根据上述转换的电信号和上述扫描移动的光学照射系 统的位置，对上述检测对象的状态进行可视化处理。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐泽博一，中本正幸，落合诚，福田胜义，平泽泰治，池田贤弘，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：JP[日本]