(57)【要約】【課題】  電子部品を水の中に入れて超音波探触子から出射される超音波を媒質に相当する水を介して音波検査を行う場合、電子部品は水に濡れて機能が劣化すること、水が中に浸入しない容器に入れて、水槽内に設置する方法があるものの、水を媒質にするために検査に至るまでに多くの時間、準備、及びコストを要する。【解決手段】  探傷信号回路により発生する電気信号を音波探触子で音波に変換し、音波探触子に取り付けられたプローブの先端部を電子部品、半田若しくはプリント配線基板の測定物に直接、接触させた状態で、該音波を測定物に照射し、その反射波をプローブを介した音波探触子にて電気信号に変換した信号により該測定物の良否を判断する音波検査装置であり、検査対象である複数の測定物の測定位置に音波探触子に取り付けられたプローブの先端部を接触させて測定するための移動機構を備えている。【選択図】  図１
2009243912.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
探傷信号回路により発生する電気信号を音波探触子で音波に変換し、音波探触子に取り付けられたプローブの先端部を電子部品、半田若しくはプリント配線基板に直接、接触させた状態で、該音波を電子部品、半田若しくはプリント配線基板に照射し、その反射波を前記プローブを介した音波探触子にて電気信号に変換し、メモリに記憶された信号と対比することで、電子部品、半田若しくはプリント配線基板の良否を判断する音波検査装置であり、検査対象である複数の電子部品、半田若しくはプリント配線基板の測定位置に音波探触子に取り付けられたプローブの先端部を接触させて測定するための移動機構を備え、前記探傷信号回路により発生する電気信号はパルス波信号、バースト信号、若しくは連続波信号の何れかを選択することを特徴とする音波検査装置。
【請求項２】
探傷信号回路により発生する電気信号を複数ある音波探触子の一つで音波に変換し、該音波探触子に取り付けられたプローブの先端部を電子部品、半田若しくはプリント配線基板に直接、接触させた状態で、該音波を電子部品、半田若しくはプリント配線基板に照射し、その反射波を該音波を照射した前記プローブ及び音波探触子以外の1つ以上のプローブを介した音波探触子にて受信し、受信した各々の音波探触子にて電気信号に変換し、メモリに記憶された信号と対比することで、電子部品、半田若しくはプリント配線基板の良否を判断する音波検査装置であり、検査対象である複数の電子部品、半田若しくはプリント配線基板の測定位置に音波探触子に取り付けられたプローブの先端部を接触させて測定するための移動機構を備え、前記探傷信号回路により発生する電気信号はパルス波信号、バースト信号、若しくは連続波信号の何れかを選択することを特徴とする音波検査装置。
【請求項３】
探傷信号回路により発生する電気信号を音波探触子で音波に変換し、音波探触子に取り付けられたプローブの先端部を電子部品、半田若しくはプリント配線基板に直接、接触させた状態で、該音波を電子部品、半田若しくはプリント配線基板に照射し、その反射波を前記プローブを介した音波探触子にて電気信号に変換し、メモリに記憶された信号と対比することで、電子部品、半田若しくはプリント配線基板の良否を判断する音波検査方法であり、検査対象である複数の電子部品、半田若しくはプリント配線基板の測定位置まで移動機構により移動し、音波探触子に取り付けられたプローブの先端部を測定物に接触させて検査する際に、前記探傷信号回路により発生する電気信号はパルス波信号、バースト信号、若しくは連続波信号の何れかを選択することを特徴とする音波検査方法。
【請求項４】
探傷信号回路により発生する電気信号を複数ある音波探触子の一つで音波に変換し、該音波探触子に取り付けられたプローブの先端部を電子部品、半田若しくはプリント配線基板に直接、接触させた状態で、該音波を電子部品、半田若しくはプリント配線基板に照射し、その反射波を該音波を照射した前記プローブ及び音波探触子以外の1つ以上のプローブを介した音波探触子にて受信し、受信した各々の音波探触子にて電気信号に変換し、メモリに記憶された信号と対比することで、電子部品、半田若しくはプリント配線基板の良否を判断する音波検査方法であり、検査対象である複数の電子部品、半田若しくはプリント配線基板の測定位置まで移動機構により移動し、音波探触子に取り付けられたプローブの先端部を電子部品、半田若しくはプリント配線基板に接触させて検査する際に、前記探傷信号回路により発生する電気信号はパルス波信号、バースト信号、若しくは連続波信号の何れかを選択することを特徴とする音波検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は音波検査方法及び音波検査装置、特に電子部品、半田若しくは部品内蔵プリント配線基板を含むプリント配線基板等の欠陥を識別する音波検査方法及び音波検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子部品の欠陥の有無を調査し、分析する検査装置として超音波を用いた検査装置が使用されている。これらの検査装置は電子部品の信頼性評価や故障箇所の解析に利用されてきた。ここで、一般的に超音波を用いた検査装置は、検査対象である試料を、水槽に溜めた水に沈め、超音波探触子から出射される超音波を媒質に相当する水を介して試料の中に入射する。試料の中から反射される超音波は超音波探触子で受信され、電気信号に変換される。この電気信号を信号処理し、表示装置にて映像表示している。
【０００３】
それに対して特許文献１は、検査対象である試料を水槽内に配置して弾性フィルムで覆い、この弾性フィルムで覆った水槽を水の入った容器に沈めた後に、超音波探触子から出射される超音波を媒質に相当する水を介して試料の中に入射している。だが、特許文献１は試料を直接、水に接触させないだけであり、同様に超音波探触子から出射される超音波を媒質に相当する水を介して試料の中に入射する必要があった。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−７７３４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、ＩＣチップなどの電子部品では、パッケージの界面剥離、樹脂ボイド、チップクラック、パッケージクラック等の不良を検査する為に、特許文献１記載のように試料を水の中に入れて超音波探触子から出射される超音波を媒質に相当する水を介して試料の中に入射する音波検査装置を使用することが多い。このような電子部品を試験体として、音波検査を行うとき水槽の水等の液体中に電子部品を配置しなければならないが、一般的に電子部品は水に濡れると機能が劣化するものが多い。そのため、超音波検査で水槽内に入れて一度測定した電子部品を正常品として扱うことは稀である。その為、品質管理の観点で前記検査を行うことはあるが、定常的な全数検査に利用されることは少ない。
【０００６】
そこで、特許文献１のように水が中に浸入しない容器に入れて、水槽内に設置する方法があるものの、プリント配線基板に実装された部品の検査を行うには、検査対象であるプリント配線基板の形状に合わせた専用の容器を用意する必要が有ること、プリント配線基板は両面実装の場合、検査する面に超音波探触子から出射される超音波を入射できるように設置し直す必要があることが生じるので、多くの時間や手間がかかる欠点があった。更に特許文献１では、容器内に検査対象である試料を配置し、その上に弾性フィルムを配置し、開口部が形成された蓋部材で容器本体の内部空間を閉じ、容器本体に真空ポンプで真空排気にて弾性フィルムを検査対象である試料に密着させている。これは弾性フィルムを検査対象である試料に密着させなければ、水槽内の水と検査対象である試料の間に弾性フィルムを介して空気が存在する空間が生じ、超音波による検査ができないためであると考えられる。しかし、様々な高さの部品が実装されたプリント配線基板の検査では、全ての箇所にて空気が存在する空間を生じることなく弾性フィルムを検査対象である電子部品、半田箇所に密着させることは困難である。
【０００７】
また近年、電子部品の小型化、高集積化および高密度実装が進んでいる。このためプリント配線基板に実装した抵抗、コンデンサ等のチップ部品で、チップクラック、チップ立ち、実装ずれ、欠品（機械実装時の不具合による部品の落下）等の不具合が発生している。これら不具合の検査のために目視や光学系の検査機を用いて検査を行っているが、微細なクラック等の欠陥を検出することは非常に難しい。
【０００８】
上記の様な微細な欠陥は、一般的な超音波検査装置を用いることで検出することができる。しかしながら、前述のとおり、従来の超音波検査装置を用いて全数検査を行うにはコスト、人手及び時間がかかる。
【０００９】
従って本発明は、このような課題に関して、水等の液体の媒質を介することなく、電子部品および半田の欠陥、プリント配線基板の亀裂・破損等の検査を可能とし、定常的な全数検査に利用できる音波検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
即ち、探傷信号回路により発生する電気信号を音波探触子で音波に変換し、音波探触子に取り付けられたプローブの先端部を電子部品、半田若しくはプリント配線基板に直接、接触させた状態で、該音波を電子部品、半田若しくはプリント配線基板に照射し、その反射波を前記プローブを介した音波探触子にて電気信号に変換し、メモリに記憶された信号と対比することで、電子部品、半田若しくはプリント配線基板の良否を判断する音波検査装置であり、検査対象である複数の電子部品、半田若しくはプリント配線基板の測定位置に音波探触子に取り付けられたプローブの先端部を接触させて測定するための移動機構を備え、前記探傷信号回路により発生する電気信号はパルス波信号、バースト信号、若しくは連続波信号の何れかを選択することを特徴とする。
【００１１】
好適には、探傷信号回路により発生する電気信号を複数ある音波探触子の一つで音波に変換し、該音波探触子に取り付けられたプローブの先端部を電子部品、半田若しくはプリント配線基板に直接、接触させた状態で、該音波を電子部品、半田若しくはプリント配線基板に照射し、その反射波を該音波を照射した前記プローブ及び音波探触子以外の1つ以上のプローブを介した音波探触子にて受信し、受信した各々の音波探触子にて電気信号に変換し、メモリに記憶された信号と対比することで、電子部品、半田若しくはプリント配線基板の良否を判断する音波検査装置であり、検査対象である複数の電子部品、半田若しくはプリント配線基板の測定位置に音波探触子に取り付けられたプローブの先端部を接触させて測定するための移動機構を備え、前記探傷信号回路により発生する電気信号はパルス波信号、バースト信号、若しくは連続波信号の何れかを選択することを特徴とする。
【００１２】
又、好適には、探傷信号回路により発生する電気信号を音波探触子で音波に変換し、音波探触子に取り付けられたプローブの先端部を電子部品、半田若しくはプリント配線基板に直接、接触させた状態で、該音波を電子部品、半田若しくはプリント配線基板に照射し、その反射波を前記プローブを介した音波探触子にて電気信号に変換し、メモリに記憶された信号と対比することで、電子部品、半田若しくはプリント配線基板の良否を判断する音波検査方法であり、検査対象である複数の電子部品、半田若しくはプリント配線基板の測定位置まで移動機構により移動し、音波探触子に取り付けられたプローブの先端部を測定物に接触させて検査する際に、前記探傷信号回路により発生する電気信号はパルス波信号、バースト信号、若しくは連続波信号の何れかを選択することを特徴とする。
【００１３】
又、好適には、探傷信号回路により発生する電気信号を複数ある音波探触子の一つで音波に変換し、該音波探触子に取り付けられたプローブの先端部を電子部品、半田若しくはプリント配線基板に直接、接触させた状態で、該音波を電子部品、半田若しくはプリント配線基板に照射し、その反射波を該音波を照射した前記プローブ及び音波探触子以外の1つ以上のプローブを介した音波探触子にて受信し、受信した各々の音波探触子にて電気信号に変換し、メモリに記憶された信号と対比することで、電子部品、半田若しくはプリント配線基板の良否を判断する音波検査方法であり、検査対象である複数の電子部品、半田若しくはプリント配線基板の測定位置まで移動機構により移動し、音波探触子に取り付けられたプローブの先端部を電子部品、半田若しくはプリント配線基板に接触させて検査する際に、前記探傷信号回路により発生する電気信号はパルス波信号、バースト信号、若しくは連続波信号の何れかを選択することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、水等の液体の媒質を介することなく、電子部品および半田の欠陥、部品内蔵プリント配線基板の内部欠陥の検査が可能になり、水槽、試験体を入れる容器等が不要になる為、コスト、検査工数の低減に寄与する。
【００１５】
加えて水等の液体によって濡れることが無いため、全数検査が可能であり、且つプローブを介した複数の音波探触子によって、１つの部品においても異なる複数の箇所にて試験体に照射した音波の反射波を受信できるため、電子部品および半田の欠陥、部品内蔵プリント配線基板の内部欠陥の検査精度が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の音波検査装置及び音波検査方法の実施形態について図面を用いて説明する。
【００１７】
図１は本発明の一実施例である音波検査装置の構成図である。本発明の音波検査装置はベースとなる基台１１の上に位置決め装置６ａが設けられている。位置決め装置６ａは支持体７ａ、支持体８ａ、支持体９ａ、支持体１０ａと、プローブ５ａを先端に取り付けた音波振動子４ａによって構成されている。支持体７ａ、支持体８ａ、支持体９ａ、支持体１０ａにはそれぞれアクチュエータが内蔵されていて、例えば音波振動子４ａを固定する支持体８ａはＡ方向とＡ‘方向に移動することができ、プローブ５ａの先端部を測定対象である試験体１２の測定位置に合わせるように内蔵のアクチュエータに印加する信号を変化することによりＡ方向とＡ‘方向の間で微小調節できる。この内蔵のアクチュエータに印加する信号はコンピュータ２からの命令に基づき、図示されていない発振器から生成される。同じ構成にて支持体７ａはＺ軸方向を上下動し、支持体９ａはＢ方向とＢ‘方向に移動する（Ｘ方向にて動く）。そして、支持体１０ａはＣ方向と｜Ｃ‘方向に移動する（Ｙ方向にて動く）ことと、Ｘ方向の移動の２軸方向で移動できるように少なくとも２ケ以上のアクチュエータが内蔵されている。従って、これらの構成により、位置決め装置６ａはＸ、Ｙ、Ｚの３軸方向に移動可能であり、音波探触子およびプローブを３軸方向に自在に動作できるようになっている。
【００１８】
本発明の音波検査方法の一実施例を下記に記載する。図１にて音波探触子４ａの片側の先端部には、プローブ５ａが接続されており、位置決め装置６ａにより試験体１２の音波を照射する位置まで移動させて、その位置にプローブ５ａの先端部を接触させる。ここで、基台１１には検査対象である試験体１２を直接、基台上に載置しても構わないが、試験体１２にはプローブ５ａの先端部を接触させる為、プローブ５ａの先端部の接触により試験体１２のがたつきが無いようにする必要がある。試験体１２がプリント基板１３に片面のみ実装されている状態では問題ないが、両面実装の場合はがたつきが無いようにプリント基板１３を固定できる基台１１である必要がある。
【００１９】
試験体１２の音波を照射する位置にプローブ５ａの先端部を接触させた後は、コンピュータ２の指示により探傷信号回路３ａを制御する。探傷信号回路３ａはパルス波信号、バースト信号、連続波信号を生成し、コンピュータ２の指示によりこれらの信号から１種類の電気信号を選択して音波探触子４ａに出力する。音波探触子４ａはこの電気信号を音波に変換して、片側に接続しているプロ−ブ５ａを介して、直接試験体１２の音波を照射する位置に音波を照射する。試験体１２の内部では音波の反射エコー（反射波）が発生し、この反射エコーを前述プローブ５ａを介して音波探触子４ａで電気信号に変換し、探傷信号回路３ａに送る。コンピュータ２は探傷信号回路３ａからの情報に基づき試験体の欠陥を判断する。この判断方法としてはコンピュータ２が探傷信号回路３ａからの情報を表示装置１に映像表示することや、予め記憶装置（メモリ）に格納している正常な時の反射エコーを電気信号に変換した電気信号と測定した電気信号とを対比することにより試験体の欠陥を判断することができる。表示装置１で、映像表示以外にスピーカーを通して音声によって判断する方法も可能である。
【００２０】
１つの検査が完了すると、位置決め装置６ａをコンピュータ２で制御することにより、位置決め装置６ａはＸ、Ｙ、Ｚの３軸方向の任意の位置に移動されることとなり、目標位置にプローブを接触させるよう制御することで、引き続き反射エコーを得ることができる。このようにして得られた反射エコーを変換した電気信号により、任意の部品および半田の欠陥を検出する。又、この方法で部品内蔵プリント基板１３の内部の欠陥も検出可能である。
【００２１】
又、図２は本発明の別の実施例である音波検査装置の構成図である。本発明の音波検査装置はベースとなる基台１１の上に２つの位置決め装置６ｂ、６ｃが設けられている。但し、図２では２つの位置決め装置が記載されているが、３つ以上の位置決め装置を基台１１の上に設置することも可能である。
【００２２】
位置決め装置６ｂは支持体７ｂ、支持体８ｂ、支持体９ｂ、支持体１０ｂと、プローブ５ｂを先端に取り付けた音波振動子４ｂによって構成されている。支持体７ｂ、支持体８ｂ、支持体９ｂ、支持体１０ｂにはそれぞれアクチュエータが内蔵されていて、例えば音波振動子４ｂを固定する支持体８ｂはＤ方向とＤ‘方向に移動することができ、プローブ５ｂの先端部を測定対象である試験体１２の一つの測定位置に合わせるように内蔵のアクチュエータに印加する信号を変化することによりＤ方向とＤ‘方向の間で微小調節できる。この内蔵のアクチュエータに印加する信号はコンピュータ２からの命令に基づき、図示されていない発振器から生成される。同じ構成にて支持体７ｂはＺ軸方向を上下動し、支持体９ｂはＥ方向とＥ‘方向に移動する（Ｘ方向にて動く）。そして、支持体１０ｂはＦ方向とＦ‘方向に移動する（Ｙ方向にて動く）ことと、Ｘ方向の移動の２軸方向で移動できるように少なくとも２ケ以上のアクチュエータが内蔵されている。従って、これらの構成により、位置決め装置６ｂはＸ、Ｙ、Ｚの３軸方向に移動可能であり、音波探触子およびプローブを３軸方向に自在に動作できるようになっている。
【００２３】
位置決め装置６ｂと同様に、位置決め装置６ｃは支持体７ｃ、支持体８ｃ、支持体９ｃ、支持体１０ｃと、プローブ５ｃを先端に取り付けた音波振動子４ｃによって構成されている。支持体７ｃ、支持体８ｃ、支持体９ｃ、支持体１０ｃにはそれぞれアクチュエータが内蔵されていて、音波振動子４ｃを固定する支持体８ｃはＧ方向とＧ‘方向に移動することができる。そして、支持体７ｃはＺ軸方向を上下動し、支持体９ｃはＨ方向とＨ‘方向に移動する（Ｘ方向にて動く）。そして、支持体１０ｃはＩ方向とＩ‘方向に移動する（Ｙ方向にて動く）。ここで、プローブ５ｃはもう一つの位置決め装置６ｂにおけるプローブ５ｂと異なる測定位置に合わせることにより、照射するプローブ付きの音波振動子と試験体１２からの反射エコーを受信するプローブ付きの音波振動子を別にすることができる。このことにより、試験体１２の照射位置と反射エコーを受信する位置を異なるところで検出できることになり、容量の大きい電子部品や部品内蔵プリント配線基板の欠陥や亀裂等を判別することが容易になる。
【００２４】
又、図２の実施例では、試験体１２の音波を照射する位置にプローブ５ｂの先端部を接触させた後は、コンピュータ２の指示により探傷信号回路３ｂを制御する。探傷信号回路３ｂはパルス波信号、バースト信号、連続波信号を生成し、コンピュータ２の指示によりこれらの信号から１種類の電気信号を選択して音波探触子４ｂに出力する。音波探触子４ｂはこの電気信号を音波に変換して、片側に接続しているプロ−ブ５ｂを介して、直接試験体１２の音波を照射する位置に音波を照射する。試験体１２の内部では音波の反射エコー（反射波）が発生し、この反射エコーをプロ−ブ５ｂと別のポイントに接触させたプローブ５ｃを介して音波探触子４ｃで電気信号に変換し、探傷信号回路３ｃに送る。コンピュータ２は探傷信号回路３ｃからの情報に基づき試験体の欠陥を判断する。この判断方法としてはコンピュータ２が探傷信号回路３ｃからの情報を探傷信号回路３ｂから生成した情報と同時に情報表示装置１に映像表示することや、予め記憶装置（メモリ）に格納している正常な時の反射エコーを電気信号に変換した電気信号と検査した電気信号とを対比することにより試験体の欠陥を判断することができる。図１の実施例と同様に表示装置１で、映像表示以外にスピーカーを通して音声によって判断する方法も可能である。試験体１２の照射位置と反射エコーを受信する位置を異なるところで検出できること、特に反射エコーを受信する位置を複数設定して検出し、その複数の反射エコーを電気信号に変換した情報を同時に情報表示装置１に映像表示することが可能なことから、上述したように容量の大きい電子部品や複雑な形状の電子部品、大きな面積の半田や部品内蔵プリント配線板の内部の欠陥を容易に測定することができる。
【００２５】
更に図２の実施例ではプローブを先端に取り付けた音波振動子位置決め装置を複数用意して、検査できるために表示装置を複数設置するなどにより、全数検査をより効率よく短時間で行うことが可能になる。又、ここでは電子部品、半田、部品内蔵プリント配線板の内部の欠陥を測定して良否の検査をしているが、電子部品表面の毀損やプリント配線板一般の亀裂・破損等の測定も可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明は従来の媒質に液体を用いて欠陥を検出する超音波検査方法および超音波検査装置では、時間がかかり困難であったプリント配線基板に実装された部品および半田の欠陥の全数検査を行うことができ、実装済みプリント配線基板の定常全数検査等に有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施例である音波検査装置の構成図である。
【図２】本発明の別の実施例である音波検査装置の構成図である。
【符号の説明】
【００２８】
１：表示装置
２：コンピュータ
３ａ、３ｂ、３ｃ：探傷信号回路
４ａ、４ｂ、４ｃ：音波探触子
５ａ、５ｂ、５ｃ：プローブ
６ａ、６ｂ、６ｃ：位置決め装置
７ａ、７ｂ、７ｃ：支持体
８ａ、８ｂ、８ｃ：支持体
９ａ、９ｂ、９ｃ：支持体
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ：支持体
１１：基台
１２：試験体
１３：プリント配線基板
【図１】
2009243912.tif 000003
【図２】
2009243912.tif 000004