(57)【要約】【課題】測定前の機器セッティングが容易である非破壊評価装置およびマイクロ波照射装置を提供する。【解決手段】非破壊評価装置１００が有する誘電体レンズ３１，３２は、雰囲気との誘電率の差により入射したマイクロ波の進行方向を偏向させて射出する、両凸形状のレンズである。マイクロ波制御装置１０で発振（発生）し、ケーブル１１を介してホーンアンテナ２０から照射（送信）されたマイクロ波は、誘電体レンズ３１を透過することでマイクロ波の進行方向が平行となる。この平行となったマイクロ波が誘電体レンズ３２を透過することで集束され、所定の焦点距離で焦点を結ぶ。この位置に置かれた被検査体４０に照射されて反射したマイクロ波は、上記と逆の進行方向にてホーンアンテナ２０へ戻る。そして、ケーブル１１を介してマイクロ波制御装置１０で受信される。【選択図】      図１
2004156987.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波を発生して被検査体を照射する照射手段と、
マイクロ波源で発生して照射されるマイクロ波の入射波を透過集束させる少なくとも１枚の集束レンズと、
前記集束レンズにより被検査体で集束されて反射する反射波を受信する受信手段と、
前記マイクロ波の入射波および前記反射波によって被検査体の内部を評価する評価手段とを備えることを特徴とする非破壊評価装置。
【請求項２】
請求項１に記載の非破壊評価装置において、
前記集束レンズは誘電体レンズであることを特徴とする非破壊評価装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の非破壊評価装置において、
前記集束レンズは第１および第２の集束レンズを備え、
前記第１の集束レンズは前記マイクロ波の入射波を平行にし、
前記第２の集束レンズは前記平行にされたマイクロ波の入射波を集束することを特徴とする非破壊評価装置。
【請求項４】
請求項３に記載の非破壊評価装置において、
前記照射手段は、マイクロ波を発生するマイクロ波源と、そのマイクロ波を照射するホーンとを有し、このホーンは前記第２の集束レンズに対して前記第１の集束レンズと一体的に移動可能であることを特徴とする非破壊評価装置。
【請求項５】
請求項３に記載の非破壊評価装置において、
前記照射手段は、マイクロ波を発生するマイクロ波源と、そのマイクロ波を照射するホーンとを有し、このホーンは前記第１の集束レンズに対して移動可能であることを特徴とする非破壊評価装置。
【請求項６】
マイクロ波を発生して被検査体を照射するとともに、この入射波が被検査体で反射する反射波を受信する送受信手段と、
前記送受信手段により照射される入射波の照射方向に位置して、照射されるマイクロ波が被検査体で集束されるように透過集束させる少なくとも１枚の集束レンズと、
前記マイクロ波の入射波および前記反射波とによって被検査体の内部を評価する評価手段とを備え、
前記集束レンズの光軸が前記入射波の照射方向の軸と一致することを特徴とする非破壊評価装置。
【請求項７】
マイクロ波源から発生するマイクロ波を照射するホーンと、
前記ホーンから照射されるマイクロ波を透過集束させる少なくとも１枚の集束レンズとを備えるマイクロ波照射装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロ波を用いた非破壊評価装置およびマイクロ波照射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、マイクロ波を用いて被検査体の内部を非破壊で評価することができる非破壊評価装置が知られている。マイクロ波を用いた非破壊評価装置は、超音波による評価装置と異なり、伝達媒体としての水が不要なので、高付加価値の積層回路などにダメージを及ぼすことがなく、迅速かつ簡易に評価できる利点がある。従来の非破壊評価装置として、被検査体との距離（スタンド・オフ距離）を大きくするために楕円球面体形状の反射鏡を用いるものがある（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２８１１６７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
楕円球面体形状の反射鏡を用いる従来の非破壊評価装置では、マイクロ波を照射するホーンアンテナと反射鏡との位置がわずかにずれても測定精度に大きく影響するため、ホーンアンテナと反射鏡との位置合わせなど、測定前の機器セッティングに多大な時間を要していた。
【０００５】
本発明は、測定前の機器セッティングが容易である非破壊評価装置およびマイクロ波照射装置を提供する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
（１）  請求項１の発明による非破壊評価装置は、マイクロ波を発生して被検査体を照射する照射手段と、マイクロ波源で発生して照射されるマイクロ波の入射波を透過集束させる少なくとも１枚の集束レンズと、集束レンズにより被検査体で集束されて反射する反射波を受信する受信手段と、マイクロ波の入射波および反射波によって被検査体の内部を評価する評価手段とを備えることを特徴とする。
（２）  請求項２の発明は、請求項１に記載の非破壊評価装置において、集束レンズは誘電体レンズであることを特徴とする。
（３）  請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載の非破壊評価装置において、集束レンズは第１および第２の集束レンズを備え、第１の集束レンズは前記マイクロ波の入射波を平行にし、第２の集束レンズは前記平行にされたマイクロ波の入射波を集束することを特徴とする。
（４）  請求項４の発明は、請求項３に記載の非破壊評価装置において、照射手段は、マイクロ波を発生するマイクロ波源と、そのマイクロ波を照射するホーンとを有し、このホーンは第２の集束レンズに対して第１の集束レンズと一体的に移動可能であることを特徴とする。
（５）  請求項５の発明は、請求項３に記載の非破壊評価装置において、照射手段は、マイクロ波を発生するマイクロ波源と、そのマイクロ波を照射するホーンとを有し、このホーンは第１の集束レンズに対して移動可能であることを特徴とする。
（６）  請求項６の発明による非破壊評価装置は、マイクロ波を発生して被検査体を照射するとともに、この入射波が被検査体で反射する反射波を受信する送受信手段と、送受信手段により照射される入射波の照射方向に位置して、照射されるマイクロ波が被検査体で集束されるように透過集束させる少なくとも１枚の集束レンズと、マイクロ波の入射波および反射波とによって被検査体の内部を評価する評価手段とを備え、集束レンズの光軸が入射波の照射方向の軸と一致することを特徴とする。
（７）  請求項７の発明によるマイクロ波照射装置は、マイクロ波源から発生するマイクロ波を照射するホーンと、ホーンから照射されるマイクロ波を透過集束させる少なくとも１枚の集束レンズとを備える。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１を参照して、本発明による非破壊評価装置の一実施の形態について説明する。図１に示すように、非破壊評価装置１００は、マイクロ波を発生させる送信機および照射したマイクロ波の反射波を受信する受信機を有するマイクロ波制御装置１０と、マイクロ波を伝送するケーブル１１と、マイクロ波を照射するとともにその反射波を受信するホーンアンテナ２０と、マイクロ波を収束するための誘電体レンズ３１，３２と、被検査体４０を載置して３次元の各方向に移動可能な基台５０とを有する。なお、誘電体レンズ３２と被検査体４０との距離をスタンド・オフ距離と呼ぶ。
【０００８】
ホーンアンテナ２０はアンテナ支持部６０に支持され、誘電体レンズ３１，３２はそれぞれレンズ支持部６１，６２に支持される。これら各支持部６０〜６２は、支持体６４の固定部６３に固定される。固定部６３には、マイクロ波の照射方向と平行に溝部６５，６６が設けられている。各支持部６０〜６２には、溝部６５，６６に対して摺動可能に挿入される不図示の凸部が設けられている。この凸部は、不図示の固定ねじにより固定部６３に対して溝部６５，６６の長手方向に関して任意の位置に固定される。すなわち各支持部６０〜６２に支持されるホーンアンテナ２０および誘電体レンズ３１，３２は、ホーンアンテナ２０が照射するマイクロ波の照射方向の軸と誘電体レンズ３１，３２の光軸を一致させた状態で、マイクロ波照射方向に対して、固定部６３上の相対位置をそれぞれ任意に設定可能である。
【０００９】
非破壊評価装置１００は、さらにコンピュータ７０を有する。コンピュータ７０は、基台５０を３次元方向に駆動する不図示の駆動部を制御して、誘電体レンズ３２に対する被検査体４０の相対位置を変化させる。また、コンピュータ７０は、マイクロ波制御装置１０と接続されており、後述するように、被検査体４０の各位置におけるマイクロ波の入射波および反射波の振幅比または位相差を測定できる。
【００１０】
誘電体レンズ３１，３２は、雰囲気との誘電率の差により入射したマイクロ波の進行方向を偏向させて射出する、両凸形状のレンズである。マイクロ波制御装置１０で発振（発生）し、ケーブル１１を介してホーンアンテナ２０から照射（送信）されたマイクロ波は、誘電体レンズ３１を透過することでマイクロ波の進行方向が平行となる。この平行となったマイクロ波が誘電体レンズ３２を透過することで集束され、所定の焦点距離で焦点を結ぶ。この位置に置かれた被検査体４０に照射されて反射したマイクロ波は、上記と逆の進行方向にてホーンアンテナ２０へ戻る。そして、ケーブル１１を介してマイクロ波制御装置１０で受信される。
【００１１】
このように構成される非破壊評価装置１００では、次のようにして被検査体内部にマイクロ波を照射して評価することができる。
（１）  基台５０に載置する被検査体４０に対して焦点を結ぶよう、被検査体４０から所定の距離に誘電体レンズ３２を保持する支持部６２を不図示の固定ねじにより固定部６３に対して固定する。
（２）  誘電体レンズ３２に対して所定の距離をもって、誘電体レンズ３１を保持する支持部６１を不図示の固定ねじにより固定部６３に対して固定する。
（３）  誘電体レンズ３１の焦点に合わせてホーンアンテナ２０を保持する支持部６０を不図示の固定ねじにより固定部６３に対して固定する。
（４）  ケーブル１１でマイクロ波制御装置１０〜ホーンアンテナ２０間を接続し、被検査体４０を基台５０に載置してマイクロ波の照射を行う。
（５）  基台５０をＸＹＺの３軸駆動することで被検査体４０をマイクロ波で走査して、入射波および反射波の振幅比または位相差を測定する。
【００１２】
【実施例】
本発明による非破壊評価装置の一実施例について説明する。図２は、非破壊評価装置１００を側面から見た場合のホーンアンテナ２０〜被検査体４０までの機器構成について示す図である。誘電体レンズ３１，３２はともにテトラフルオロエチレン樹脂により作製された比誘電率２．１の両凸レンズであり、有効径５０ｍｍ、曲率半径４０ｍｍである。マイクロ波の周波数は１１０ＧＨｚである。被検査体４０と誘電体レンズ３２との距離（スタンド・オフ距離）は、誘電体レンズ３２の焦点距離に相当する５０ｍｍである。誘電体レンズ３２と誘電体レンズ３１との距離は約３５ｍｍとしている。この誘電体レンズ３１，３２間の距離を必要以上にとると高周波のマイクロ波が減衰してしまい測定に悪影響を及ぼす。誘電体レンズ３１の焦点距離は５０ｍｍであり、この焦点位置にホーンアンテナ２０を設置する。
【００１３】
被検査体４０として電子パッケージ８１，８２を用いる場合について具体的に説明する。図３は、電子パッケージ８１，８２を示す図である。電子パッケージ８１，８２の外形寸法は、幅２０ｍｍ、厚さ２ｍｍであり、表面から深さ０．７ｍｍの位置に幅９．５ｍｍのチップパッド８３が埋め込まれている。電子パッケージ８１には、チップパッド８３と樹脂８４の間に剥離欠陥が生じて、電子パッケージ８２には剥離欠陥が生じていないものとして説明する。電子パッケージ８１，８２における剥離欠陥の有無は、事前に超音波探傷装置にて確認されている。これらの電子パッケージ８１，８２について、図３に示したＩ−Ｉラインを走査した場合に測定されるマイクロ波の入射波および反射波の位相差を図４に示す。マイクロ波の周波数は上述のように１１０ＧＨｚである。図４において、スキャニングエリアの中央付近で電子パッケージ８１，８２では１１．２ｄｅｇの位相差が生じていることが確認できる。これは、電子パッケージ内部の剥離の有無により生じたものである。
【００１４】
上述した一実施の形態の非破壊評価装置１００では、以下の作用効果を奏する。
（１）  誘電体レンズを用いてマイクロ波を集束させることができるので、マイクロ波の反射鏡を用いることなくスタンドオフ距離を多くとることができる。また、多大な時間を要するホーンアンテナと反射鏡の位置合わせが不要であり、迅速に測定が開始できる。
（２）  誘電体レンズは、マイクロ波照射方向に移動して固定できるので、軸合わせや焦点距離の調整といったセッティングが容易であり、迅速かつ簡便に測定ができるとともに、測定結果の信頼度も高い。
（３）  マイクロ波の反射鏡を用いないので、従来のマイクロ波評価装置のように、導電率の良い銅などで作製されている反射鏡を傷つけることに起因するマイクロ波の集束点での位相不揃いという問題がない。これにより、経年的な性能劣化が少なく、長期間にわたり安定した測定が可能である。
（４）  従来のマイクロ波評価装置では、反射鏡が汚れた場合、清掃時に傷を付ける可能性が高く、また清掃後の組立調整に時間を要する。これに対し、本発明による非破壊評価装置１００は、テトラフルオロエチレン樹脂製の誘電体レンズを用いているので、汚れが付着しにくく、メンテナンス性がよい。
（５）  誘電体レンズを用いてマイクロ波を集束させることができるので、銅製の反射鏡内面を楕円球面体に加工するというコストの高い加工が不要である。これにより装置コストを低減できる。
（６）  誘電体レンズを２枚用いているので、ホーンアンテナ２０と誘電体レンズ３１との焦点調整は、誘電体レンズ３２と被検査体４０との位置合わせと独立して実施できるので、セッティングが容易であり、迅速かつ簡便に測定ができる。
【００１５】
上述の説明では、誘電体レンズを２枚用いたが、誘電体レンズは１枚でも、３枚以上でも良い。上述の説明では、ホーンアンテナ２０と誘電体レンズ３１とを別体としていたが、ホーンアンテナ２０と誘電体レンズ３１とを一体のものとして構成しても良い。さらに、本発明の特徴的な機能を損なわない限り、本発明は、上述した実施の形態における機器構成に何ら限定されない。
【００１６】
以上の実施の形態およびその変形例において、照射手段、受信手段、および送受信手段は、マイクロ波制御装置１０とホーンアンテナ２０により構成される。評価手段は、コンピュータ７０に対応する。
【００１７】
【発明の効果】
本発明によれば、マイクロ波を照射する照射手段により照射されたマイクロ波を透過集束させる集束レンズを用いることで、位置合わせに多大な時間を要する反射鏡が不要になる。これにより、測定前の機器セッティングが容易である非破壊評価装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による非破壊評価装置の一実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の非破壊評価装置１００の一実施例であり、非破壊評価装置１００を側面から見た場合のホーンアンテナ２０〜被検査体４０までの機器構成について示す図である。
【図３】被検査体としての電子パッケージ８１，８２を示す図である。
【図４】図２の非破壊評価装置１００によって、図３の電子パッケージ８１，８２を測定した結果を示す図である。
【符号の説明】
１０  マイクロ波制御装置                ２０  ホーンアンテナ
３１，３２  誘電体レンズ                ４０  被検査体
５０  基台                              ６０，６１，６２  支持部
６３  固定部                            ６４  支持体
６５，６６  溝部                        ７０  コンピュータ
８１  電子パッケージ（剥離欠陥有り）
８２  電子パッケージ（剥離欠陥なし）
１００  非破壊評価装置
【図１】
2004156987.tif 000003
【図２】
2004156987.tif 000004
【図３】
2004156987.tif 000005
【図４】
2004156987.tif 000006