(57)【要約】【課題】反射信号のエコー強度のレベル変動に依存せず位相成分を正確に抽出でき、被検査体内の欠陥を常に正確に再現性よく安定して検出できる超音波映像装置を提供する。【解決手段】超音波映像装置は、反射信号に係るディジタル波形のデータを演算処理する信号演算処理部１６を有し、この信号演算処理部は、ディジタル波形のデータを、超音波探触子の中心周波数を用いて、直交演算して同相成分と直交成分を出力する直交検波部２１と、ローパスフィルタ２２１，２２２と、同相成分と直交成分に基づいてディジタル波形に含まれる周波数成分の位相を算出する位相演算部３３，３４と、位相差を算出する位相差算出部３５を含む。この位相差算部から出力された位相差に基づいて表示装置１７の画面に画像を表示する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査体に対して超音波を送り前記被検査体からの超音波を受ける超音波探触子と、前記超音波探触子を駆動するためのパルス電圧を出力しまたは前記超音波探触子から出力される反射信号を入力するパルス送受信回路と、このパルス送受信回路から出力される波形信号をディジタル化するＡ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ変換器から出力されたディジタル波形のデータを演算処理する信号演算処理手段と、演算結果を表示する表示装置とを備えた超音波映像装置において、
前記信号演算処理手段は、
前記ディジタル波形のデータを、前記超音波探触子の中心周波数を用いて、直交演算して同相成分と直交成分を出力する直交検波手段と、
前記直交検波手段から出力される前記同相成分と前記直交成分に含まれる高周波成分を除去するローパスフィルタと、
前記ローパスフィルタから出力される前記同相成分と前記直交成分に基づいて前記ディジタル波形に含まれる周波数成分の位相を算出する位相演算手段と、
前記被検査体内の欠陥から反射される超音波に係る信号について前記位相演算手段で算出された位相から、前記被検査体内の正常部からの超音波に係る信号について前記位相演算手段で算出された位相を減算して位相差を算出する位相差算出手段と、
を含み、
前記位相差算出手段から出力された前記位相差に基づいて前記表示装置の画面に画像を表示することを特徴とする超音波映像装置。
【請求項２】
前記直交検波手段で用いられる前記中心周波数は、前記被検査体の内部の正常部からの超音波に係る前記ディジタル波形のデータの振幅スペクトルをＦＦＴ演算手段で求め、さらに、前記振幅スペクトルから抽出された前記ディジタル波形のデータの中心周波数であり、
前記中心周波数を用いて直交演算処理を行い前記同相成分および前記直交成分を発生することを特徴とする請求項１記載の超音波映像装置。
【請求項３】
被検査体に対して超音波を送り前記被検査体からの超音波を受ける超音波探触子と、前記超音波探触子を駆動するためのパルス電圧を出力しまたは前記超音波探触子から出力される反射信号を入力するパルス送受信回路と、このパルス送受信回路から出力される波形信号をディジタル化するＡ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ変換器から出力されたディジタル波形のデータを演算処理する信号演算処理手段と、演算結果を表示する表示装置とを備えた超音波映像装置において、
前記信号演算処理手段は、
前記ディジタル波形のデータの位相スペクトルを求めるＦＦＴ演算手段と、
前記超音波探触子の中心周波数を用いて、前記被検査体内の欠陥から反射される超音波に係る信号について前記ＦＦＴ演算手段で求められた位相から、前記被検査体内の正常部からの超音波に係る信号について前記ＦＦＴ演算手段で求められた位相を減算し、位相差を算出する位相差算出手段と、
を含み、
前記位相差算出手段から出力された前記位相差に基づいて前記表示装置の画面に画像を表示することを特徴とする超音波映像装置。
【請求項４】
被検査体に対して超音波を送り前記被検査体からの超音波を受ける超音波探触子と、前記超音波探触子を駆動するためのパルス電圧を出力しまたは前記超音波探触子から出力される反射信号を入力するパルス送受信回路と、このパルス送受信回路から出力される波形信号をディジタル化するＡ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ変換器から出力されたディジタル波形のデータを演算処理する信号演算処理手段と、演算結果を表示する表示装置とを備えた超音波映像装置において、
前記信号演算処理手段は、
前記ディジタル波形のデータの振幅と位相のスペクトルを求めるＦＦＴ演算手段と、
前記被検査体内の正常部からの超音波に係る信号について前記ＦＦＴ演算手段で求められた前記振幅スペクトルで最大振幅に対応する中心周波数に基づき基準位相を求める第１の演算手段と、
前記中心周波数を用いて、前記被検査体内の欠陥から反射される超音波に係る信号について前記ＦＦＴ演算手段で求められた位相スペクトルから対象位相を求める第２の演算手段と、
前記被検査体内の欠陥から反射される超音波に係る信号についての前記対象位相から、前記被検査体内の正常部からの超音波に係る信号についての前記基準位相を減算し、位相差を算出する位相差算出手段と、
を含み、
前記位相差算出手段から出力された前記位相差に基づいて前記表示装置の画面に画像を表示することを特徴とする超音波映像装置。
【請求項５】
被検査体に対して超音波を送り前記被検査体からの超音波を受ける超音波探触子と、前記超音波探触子を駆動するためのパルス電圧を出力しまたは前記超音波探触子から出力される反射信号を入力するパルス送受信回路と、このパルス送受信回路から出力される波形信号をディジタル化するＡ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ変換器から出力されたディジタル波形のデータを演算処理する信号演算処理手段と、演算結果を表示する表示装置とを備えた超音波映像装置において、
前記信号演算処理手段は、
前記超音波に係る前記ディジタル波形のデータの振幅と位相をヒルベルト変換により演算する演算手段と、
前記被検査体内の欠陥から反射される超音波に係る信号について前記演算手段で演算された前記位相から、前記被検査体内の正常部からの超音波に係る信号について前記演算手段で求められた前記位相を減算し、位相差を算出する位相差算出手段と、
を含み、
前記位相差算出手段から出力された前記位相差に基づいて前記表示装置の画面に画像を表示することを特徴とする超音波映像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は超音波映像装置に関し、特に、半導体パッケージ等の被検査内部の接着部における剥離やボイド等の欠陥の有無を検出・判定するのに好適な超音波映像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体パッケージ等の物体の内部の剥離やボイド等の欠陥を超音波で検出するには、音響インピーダンス（密度×音速）の違いによる反射特性を利用する。一般に、音響インピーダンスの大きい物質から小さい物質へ超音波が入射される場合、その音響インピーダンスの異なる境界面で反射波が発生し、反射波の位相が、入射した元の超音波の位相に比して１８０°変化する。例えば、超音波が固体から水や空気のように音響インピーダンスの小さい物質へ入射される場合、図９に示されるごとく、入射信号（入射超音波）９１の位相に対して反射信号（反射超音波）９２の位相は１８０°反転する。従って入射信号９１に対して位相反転した反射信号を検出し、位相の反転または非反転を判断することにより、パルス状の超音波を利用して、物体内部の剥離やボイド等の欠陥を検出することができる。
【０００３】
上記の物理現象を利用した従来の超音波装置として特許文献１に開示されたものがある。この超音波装置では、非反転信号と反転信号のそれぞれの波形の正ピークの最大値と負ピークの絶対値の最大値とを検出し、比較し、これにより物体内部の欠陥の有無を判定する。また他の従来装置としては、特許文献２に開示される装置がある。この装置では、非反転信号と反転信号のそれぞれの波形の正ピークの最大値と負ピークの絶対値の最大値とを検出し、検出した２つの最大値の和を計算し、この和の値と２つの最大値のいずれかとの比を計算し、和の値と比の値を独立したパラメータとしてＣスコープ表示を行い、欠陥の有無の判定を行う。
【特許文献１】特公平７−１８８４２号公報
【特許文献２】特開平３−１０２２５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の従来技術ではいずれも反射信号のエコー強度（信号レベル）を検出することを前提としている。エコー強度は、被検査体内での超音波の減衰率によって異なり、波形形状のわずかな変化によっても強度のレベルが変動する。そのわずかなレベル変動により、欠陥判定のＣスコープ表示の結果が変動し、再現性や安定性という点で問題が生じていた。また特に減衰率が大きい場合には、図１０の波形９２’に示すように、反射信号の波形は大きく歪む。図示した例では、欠陥からの反転信号であるにも拘わらず、正ピークの最大値Ｐが負ピークの絶対値の最大値Ｎよりもわずかに大きいため、反転した反射信号であるにも拘わらず、欠陥であるという判定を行うことができなかった。
【０００５】
本発明の目的は、上記の課題に鑑み、反射信号のエコー強度のレベル変動に依存せず反射信号の位相成分を正確に抽出することができ、被検査体内部の剥離やボイド等の欠陥を常に正確に再現性よく安定して検出することのできる超音波映像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る超音波映像装置は、上記の目的を達成するため、次のように構成される。
【０００７】
第１の超音波映像装置（請求項１に対応）は、被検査体に対して超音波を送り被検査体からの超音波を受ける超音波探触子と、超音波探触子を駆動するためのパルス電圧を出力しまたは超音波探触子から出力される反射信号を入力するパルス送受信回路と、このパルス送受信回路から出力される波形信号をディジタル化するＡ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ変換器から出力されたディジタル波形のデータを演算処理する信号演算処理手段と、演算結果を表示する表示装置とを備え、さらに信号演算処理手段は、ディジタル波形のデータを、超音波探触子の中心周波数を用いて、直交演算して同相成分と直交成分を出力する直交検波手段と、直交検波手段から出力される同相成分と直交成分に含まれる高周波成分を除去するローパスフィルタと、ローパスフィルタから出力される同相成分と直交成分に基づいてディジタル波形に含まれる周波数成分の位相を算出する位相演算手段と、被検査体内の欠陥から反射される超音波に係る信号について位相演算手段で算出された位相から、被検査体内の正常部からの超音波に係る信号について位相演算手段で算出された位相を減算して位相差を算出する位相差算出手段と、を含む。この位相差算出手段から出力された位相差に基づいて表示装置の画面に画像を表示する。
【０００８】
上記の超音波映像装置では、被検査体の正常部または剥離欠陥から反射信号として戻ってくる超音波に係る電気信号のディジタル波形データの位相成分出力と直交成分出力を抽出し、それらの位相差を求めて画像出力信号を生成し、画像を表示する。この際に、直交検波手段で用いられる周波数（ｆｃ）について、使用される超音波探触子の中心周波数を用いることにより必要な演算を実行するように構成している。かかる構成を採用することにより、反射信号のエコー強度のレベル変動に依存せず反射信号の位相成分を正確に抽出することができ、被検査体内部の剥離やボイド等の欠陥を常に正確に再現性よく安定して検出することができる。
【０００９】
第２の超音波映像装置（請求項２に対応）は、上記の構成において、好ましくは、直交検波手段で用いられる中心周波数は、被検査体の内部の正常部からの超音波に係るディジタル波形のデータの振幅スペクトルをＦＦＴ演算手段で求め、さらに、振幅スペクトルから抽出されたディジタル波形のデータの中心周波数であり、中心周波数を用いて直交演算処理を行い同相成分および直交成分を発生することで特徴づけられる。
【００１０】
第３の超音波映像装置（請求項３に対応）は、第１の超音波探触子と同様に超音波探触子、パルス送受信回路、Ａ／Ｄ変換器と、信号演算処理手段、演算結果を表示する表示装置を備え、さらに信号演算処理手段は、ディジタル波形のデータの位相スペクトルを求めるＦＦＴ演算手段と、超音波探触子の中心周波数を用いて、被検査体内の欠陥から反射される超音波に係る信号についてＦＦＴ演算手段で求められた位相から、被検査体内の正常部からの超音波に係る信号についてＦＦＴ演算手段で求められた位相を減算し、位相差を算出する位相差算出手段とを含む。この位相差算出手段から出力された位相差に基づいて表示装置の画面に画像を表示する。
【００１１】
第４の超音波映像装置（請求項４に対応）は、第１の超音波探触子と同様に超音波探触子、パルス送受信回路、Ａ／Ｄ変換器と、信号演算処理手段、演算結果を表示する表示装置を備え、さらに信号演算処理手段は、ディジタル波形のデータの振幅と位相のスペクトルを求めるＦＦＴ演算手段と、被検査体内の正常部からの超音波に係る信号についてＦＦＴ演算手段で求められた振幅スペクトルで最大振幅に対応する中心周波数に基づき基準位相を求める第１の演算手段と、中心周波数を用いて、被検査体内の欠陥から反射される超音波に係る信号についてＦＦＴ演算手段で求められた位相スペクトルから対象位相を求める第２の演算手段と、被検査体内の欠陥から反射される超音波に係る信号についての対象位相から、被検査体内の正常部からの超音波に係る信号についての基準位相を減算し、位相差を算出する位相差算出手段とを含む。この位相差算出手段から出力された位相差に基づいて表示装置の画面に画像を表示する。
【００１２】
第５の超音波映像装置（請求項５に対応）は、第１の超音波探触子と同様に超音波探触子、パルス送受信回路、Ａ／Ｄ変換器と、信号演算処理手段、演算結果を表示する表示装置を備え、さらに信号演算処理手段は、超音波に係る前記ディジタル波形のデータの振幅と位相をヒルベルト変換により演算する演算手段と、被検査体内の欠陥から反射される超音波に係る信号について演算手段で演算された位相から、被検査体内の正常部からの超音波に係る信号について演算手段で求められた位相を減算し、位相差を算出する位相差算出手段と、を含む。この位相差算出手段から出力された位相差に基づいて表示装置の画面に画像を表示する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、超音波映像装置において、被検査体の正常部または剥離欠陥から反射信号として戻ってくる超音波に係る電気信号のディジタル波形データの位相成分出力と直交成分出力を、直交検波手段での演算で超音波探触子の中心周波数を用いることにより抽出し、それらの位相差を求めて画像出力信号を生成するため、反射信号のエコー強度のレベル変動に依存せず反射信号の位相成分を正確に抽出することができ、被検査体内部の剥離やボイド等の欠陥を常に正確に再現性よく安定して検出することができる。
さらに本発明によれば、超音波探触子の中心周波数を用いて、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）演算、あるいはヒルベルト変換によって、上記ディジタル波形データの位相成分を抽出するように構成したため、同様に上記の効果を発揮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本発明の好適な実施形態（実施例）を添付図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１は本発明の実施形態に係る超音波映像装置の主要部の構成を示している。パワーディバイダ１０を経由してパルス送信機１１から超音波探触子１３にパルス電圧が印加される。超音波探触子１３は、印加されたパルス電圧により振動子が駆動され、被検査体１４に対して水等の媒質１８中にパルス状の超音波を発射する。被検査体１４に照射された超音波は、被検査体１４の内部の剥離欠陥等で反射され、反射波（エコー）として再び超音波探触子１３に戻り、この超音波探触子１３で電気信号に変換される。この反射波に係る電気信号はエコー信号である。超音波探触子１３から出力された電気信号は、再びパワーディバイダ１０を経由してパルス受信機１２に入力される。エコーに係る電気信号はパルス受信機１２で受信され、増幅される。パルス受信機１２から出力された電気信号は、Ａ／Ｄ変換器１５でディジタル化の処理が施され、信号処理演算部１６において以下で説明される欠陥有無の判定処理が施され、欠陥に係る映像を作成し、その映像を表示装置１７の画面に表示する。
【００１６】
以下では、信号処理演算部１６で実施される欠陥の有無を判定するための処理の仕組みについて説明する。
【００１７】
図２と図３に従って第１の実施形態に係る欠陥有無の判定処理の仕組みを説明する。図２は信号処理演算部１６の直交検波演算部３１の構成を示し、図３は直交検波演算部３１における演算の処理フローを示している。
【００１８】
直交検波演算部３１は、入力端子３１ａから分岐したルートでかつ並列に配置された２つの乗算器２１１，２１２を備えている。乗算器２１１は同相成分出力（Ｉ）を得るためのものであり、乗算器２１２は直交成分出力（Ｑ）を得るためのものである。２つの乗算器２１１，２１２を含むブロック２１は直交検波部である。２つの乗算器２１１，２１２の各々の下流側にはＬＰＦ（ローパスフィルタ）２２１，２２２が配置されている。直交検波演算部３１の入力端子３１ａに入力された電気信号は、並設された２つの乗算器２１１，２１２の各々の信号ルートを通って別々の出力端子３１ｂ，３１ｃから出力される。出力端子３１ｂから出力される電気信号Ｉは同相成分の出力信号であり、出力端子３１ｃから出力される電気信号Ｑは直交成分の出力信号である。
【００１９】
前述のＡ／Ｄ変換器１５によってディジタル化されたエコー波形に係る電気信号すなわちディジタル波形データは、直交検波演算部３１の入力端子３１ａを経由して、２つの乗算器２１１，２１２のそれぞれで同相成分信号および直交成分信号に変換される。同相成分信号と直交成分信号は、それぞれ、ＬＰＦ２２１，２２２において高周波成分が除去される。
【００２０】
ここで、直交検波について説明する。任意の周波数ｆ、振幅Ａ、位相θにおける電気信号は、次の（１）式のように表される。
【００２１】
Ａsin（２πｆｔ＋θ）＝Ｉcos２πｆｔ＋Ｑsin２πｆｔ          …（１）
但し、Ｉ＝Ａsinθ，Ｑ＝Ａcosθ
【００２２】
（１）式において、右辺のＩは上記同相成分に対応し、Ｑは上記直交成分に対応している。（１）式に cos２πｆｔを乗算して高周波成分を除去すればＩ成分を抽出することができ、同様に（１）式に sin２πｆｔを乗算して高周波成分を除去すればＱ成分を抽出することができる。こうして得られたＩおよびＱから次の（２）式を用いて電気信号の位相θを抽出する。
【００２３】
θ＝tan−１（Ｉ／Ｑ）          …（２）
【００２４】
本実施形態では直交検波演算部３１に対してさらにｆc決定部３２を備える。このｆc決定部３２は、乗算器２１１で使用される「cos２πｆcｔ」および乗算器２１２で使用される「sin２πｆcｔ」の各々での「ｆc」を決定する機能を有している。ｆc決定部３２では、超音波探触子１３の中心周波数をｆcとして採用する。その後、cos２πｆcｔとsin２πｆcｔを演算し、さらに直交検波部２１の乗算器２１１で被検査体１４の内部から反射された超音波に係る電気信号の同相成分を演算し、同様にして乗算器２１２で同電気信号の直交成分を演算する。
【００２５】
次に、同相成分Ｉと直交成分Ｑの各信号の高周波成分をＬＰＦ２２１，２２２で除去するが、入力された反射超音波（エコー）に係る電気信号はパルス波形であるので、入力端子３１ａに入力されるパルス波形に応じて異なる同相成分Ｉと直交成分Ｑが出力される。
【００２６】
図２では、前述した直交検波演算部３１に対して、図中左手側に「入力」の内容の例が図示され、図中右手側に「出力」の内容の例が図示されている。
【００２７】
図２において、入力端子３１ａに与えられる「入力」の例として２つのタイプの反射波に係る電気信号（ａ），（ｂ）が示されている。反射波に係る電気信号（ａ）は被検査体１４内の正常部からの波形信号を示し、電気信号（ｂ）は剥離欠陥等からの波形信号を示している。電気信号（ａ）と電気信号（ｂ）の間では波形の位相が反転した関係にある。
【００２８】
さらに図２において、「出力」の例としては、正常部からの波形信号（ａ）および直交検波演算部３１の演算処理に基づく（ａ）’に示すようなＩ，Ｑに係るパルス出力が出力され、同様に剥離欠陥等からの波形信号（ｂ）および直交検波演算部３１の演算処理に基づく（ｂ）’に示すようなＩ，Ｑに係るパルス出力が出力される。（ａ）’と（ｂ）’のいずれにおいても、同相成分のＩ出力および直交成分のＱ出力の各々のパルス波形のピーク値（極大値または極小値）をサンプルホールドすることにより、同相成分Ｉおよび直交成分Ｑの値を抽出する。
【００２９】
図３は、前述した通り直交検波演算部３１での演算処理フローを示している。エコー強度画３０の正常部３０Ａに対応して基準波形３０１（上記の電気信号（ａ）に対応）が示され、剥離欠陥３０Ｂに対応して剥離欠陥からの反射波形３０２（上記の電気信号（ｂ）に対応）が示されている。基準波形３０１に対応して電気信号（ａ）が直交検波演算部３１に入力され、反射波形３０２に対応して電気信号（ｂ）が直交検波演算部３１に入力される。直交検波演算部３１にはｆc決定部３２から超音波探触子１３の中心周波数（ｆc）が与えられる。直交検波演算部３１の出力端からは、その演算処理によって同相成分Ｉと直交成分Ｑの各波形が出力される。Ｉ出力とＱ出力に対しては、サンプルホールドの処理ステップ（演算処理ブロック３３）が実行される。こうしてＩ成分とＱ成分とが抽出される。
【００３０】
その後、図３に示されるように、前述した（２）式に基づいて座標（ｘ，ｙ）における位相成分θcal（ｘ，ｙ）を演算する処理ステップ（演算処理ブロック３４）。
【００３１】
次の処理ステップ（演算処理ブロック３５）では、まず予め、事前に、被検査体１４の内部の正常部３０Ａからの反射信号を上記のごとく基準波形３０１としてその位相成分θrefを抽出して、用意しておく。そしてさらに、当該処理ステップにおいて、直前の演算処理ステップ（演算処理ブロック３４）で算出された位相成分θcal（ｘ，ｙ）をθrefにより差演算によって規格化して、その結果得られたθ（ｘ，ｙ）を求める。このθ（ｘ，ｙ）を表示装置１７の画面１７ａに画像化する。画面１７ａでは、剥離欠陥３６に関するθ（ｘ，ｙ）の画像が示されている。
【００３２】
位相の画像データθ（ｘ，ｙ）において、正常部３０Ａの位相に対して１８０°の変化が見られる箇所があれば、被検査体１４の内部の接着部における剥離やボイド等の欠陥で反射した超音波であって位相が反転した超音波信号であると判定される。
【００３３】
次に、図４に従って第２の実施形態に係る欠陥有無の判定処理の仕組みを説明する。図４は、上記の図３に対応する図であり、直交検波演算部３１における演算の処理フローを示している。図４において、図３で説明した要素と実質的に同一の要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００３４】
第２の実施形態では、上記のｆc決定部３２での中心周波数ｆcの決め方について、被検査体１４内の正常部３０Ａからの基準波形３０１に対してＦＦＴ演算（高速フーリエ変換処理演算）を実行し（ステップＳ３２）、当該基準波形３０１に関する振幅スペクトルでの中心周波数３０３をｆcとして採用する点に特徴がある。ｆc決定部３２で決定された中心周波数ｆcは直交検波演算部３１に与えられる。その他の構成、すなわち、直交検波、Ｉ成分およびＱ成分の抽出、サンプルホールド、座標（ｘ，ｙ）における位相成分θcal（ｘ，ｙ）の演算、基準波形の位相成分θrefにより規格化して得られたθ（ｘ，ｙ）の画像化等は、上記の第１の実施形態の場合の構成と同じである。
【００３５】
次に、図５に従って第３の実施形態に係る欠陥有無の判定処理の仕組みを説明する。図５は、上記の図３に対応する図であり、直交検波演算部３１の代わりにＦＦＴ演算部４１が位相成分抽出に係わることを特徴とする。図５において、図３で説明した要素と実質的に同一の要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００３６】
第３の実施形態によれば、上記のＡ／Ｄ変換器１５においてディジタル化されたディジタル波形データ（基準波形３０１の波形データ、および剥離欠陥波形３０２からの波形データ）は、次の段のＦＦＴ演算部４１でその位相スペクトルθ（ｆ）が求められる。またｆc決定部３２では超音波探触子１３の中心周波数をｆcとして採用する。次に、ＦＦＴ演算後の基準波形３０１に対応する振幅および位相のスペクトル特性表示ブロック４２、あるいはＦＦＴ演算後の剥離欠陥波形３０２に対応する振幅および位相のスペクトル特性表示ブロック４３に示されるごとく、中心周波数ｆcにおける位相を座標（ｘ，ｙ）における位相成分として抽出する。ブロック４２，４３の各々で、４２Ａ，４３Ａは振幅スペクトル特性を示し、４２Ｂ，４３Ｂは位相スペクトル特性を示している。剥離欠陥波形３０２の場合には当該位相はθｆcとなる。また基準波形３０１の場合には当該位相θrefとなる。通常、被検査体１４の内部の正常部３０Ａからの反射信号すなわち基準波形３０１については予めθrefとして抽出しておく。その後、演算処理ブロック４４に示されるように、位相θｆcについてθrefにより位相値の規格化が行われる。さらにその後、その結果得られたθ（ｘ，ｙ）を表示装置１７の画面１７ａにおいて画像化する。位相の画像データθ（ｘ，ｙ）において、正常部３０Ａの位相θrefに対して１８０°の変化が見られる箇所があれば、上記の検査対象の波形データ３０２は、被検査体１４の内部の接着部等における剥離やボイド等の欠陥からの反転超音波信号であると判定することができる。
【００３７】
次いで図６に従って第４の実施形態に係る欠陥有無の判定処理の仕組みを説明する。第４の実施形態は、上記の第３の実施形態の変形例である。図６は、図５に対応し、ＦＦＴ演算部４１における演算の処理フローを示している。図６において、図５等で説明した要素と実質的に同一の要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００３８】
第４の実施形態によれば、ｆc決定部３２において、被検査体１４の内部の正常部３０Ａからの基準波形３０１の振幅スペクトル特性４２Ａにおける中心周波数をｆcとして採用することを特徴とする。すなわち、ＦＦＴ演算部４１で求められた出力として振幅およびその位相のスペクトル特性表示ブロック４２に対してｆc決定部３２は、基準波形３０１の振幅スペクトル特性４２Ａにおける中心周波数をｆcとして決定する処理を行う。ｆc決定部３２で決定された中心周波数ｆcに基づいて、剥離欠陥波形３０２の場合における位相θｆcを求める。その後、演算処理ブロック４４に示されるように、位相θｆcについてθrefにより位相値の規格化が行われ、さらにその後、得られたθ（ｘ，ｙ）を表示装置１７の画面１７ａにおいて画像化する。位相の画像データθ（ｘ，ｙ）において、正常部３０Ａの位相θrefに対して１８０°の変化が見られる箇所があれば、上記の検査対象の波形データ３０２は、被検査体１４の内部の接着部等における剥離やボイド等の欠陥からの反転超音波信号であると判定することができる。
【００３９】
次に図７と図８に従って第５の実施形態に係る欠陥有無の判定処理の仕組みを説明する。図７は信号処理演算部１６の要部構成を示し、図８はヒルベルト変換演算部等における演算の処理フローを示している。
【００４０】
前述のＡ／Ｄ変換器１５によってディジタル化されたエコー波形に係る電気信号すなわちディジタル波形データは、ヒルベルト変換演算部７１に入力され、ヒルベルト変換演算部７１において直交成分（ｘ（ｔ））を出力し、その後の演算部８１の入力端子８１ａに入力される入力信号（ｒ（ｔ））とその直交成分（ｘ（ｔ））により複素信号を演算することにより、位相成分を抽出する。
【００４１】
ここで、ヒルベルト変換について説明する。ヒルベルト変換は、入力信号ｒ（ｔ）に対してその直交成分ｘ（ｔ）を求める作用があり、ｒ（ｔ）およびｘ（ｔ）に基づいて次の（３）式で示される複素信号ｈ（ｔ）が得られる。
【００４２】
ｈ（ｔ）＝ｒ（ｔ）＋ｊｘ（ｔ）＝Ａ（ｔ）exp（ｊφ（ｔ））        …（３）
【００４３】
ここで、Ａ（ｔ）は信号ｒ（ｔ）の瞬時振幅項で瞬時の包絡線に対応し、φ（ｔ）は瞬時位相項に対応する。演算部８１では、ヒルベルト変換を演算するブロック７１、複素信号を演算するブロック７２、位相成分を抽出するブロック７３が示されている。
【００４４】
超音波信号はパルス波形であるので、「入力」に関して正常部からの反射信号（図７の波形（ａ））および剥離欠陥からの反射信号（図７の波形（ｂ））のそれぞれについて、振幅Ａ（ｔ）は、図２の（ａ）’と（ｂ）’のようにパルス出力となる。さらに本実施形態では、上記の振幅Ａ（ｔ）の最大振幅における時間ｔｍにおけるφ（ｔｍ）を座標（ｘ，ｙ）における位相成分として抽出する。この内容は図７のブロック８２，８３に示される。ブロック８２は、正常部からの波形（ａ）に対応するＡ（ｔ）とφ（ｔ）の出力（ａ）’を示し、ブロック８３は、剥離欠陥からの波形（ｂ）に対応するＡ（ｔ）とφ（ｔ）の出力（ｂ）’を示している。ブロック８２，８３のそれぞれで最大振幅に対応する位相φrefとφ（ｔ）とが求められている。
【００４５】
図８に示すように、被検査体１４の内部の正常部３０Ａからの反射信号を基準波形３０１としてその位相φ（ｔｍ）をφrefとして予め抽出しておく。次に、演算ブロック８４に示すように、波形３０２に基づいて得られたφ（ｔｍ）を、φrefを利用して規格化し、得られたθ（ｘ，ｙ）を表示装置１７の画像１７ａに表示する。位相の画像データθ（ｘ，ｙ）において、正常部の位相に対して１８０°の変化が見られる箇所があれば、被検査体内部の接着部における剥離やボイド等の欠陥からの反転超音波信号と判定される。
【００４６】
以上の実施形態で説明された構成、形状、大きさおよび配置関係については本発明が理解・実施できる程度に概略的に示したものにすぎない。従って本発明は、説明された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明に係る超音波映像装置は、半導体製造装置で半導体パッケージ等の被検査体の接着部における剥離やボイド等の欠陥の有無を正確に検出するのに利用される
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明に係る超音波映像装置の基本的な構成示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る超音波映像装置の直交検波演算部の構成と入力・出力関係を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施形態で、ｆｃとして超音波探触子の中心周波数を用いて直交検波により位相成分を画像化する演算処理フローを示す図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に関し、ｆｃとして基準波形の振幅スペクトルにおける中心周波数を用いて直交検波により位相成分を画像化する演算処理フローを示す図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に関し、ｆｃとして超音波探触子の中心周波数を用いてＦＦＴ演算により位相成分を画像化する演算処理フローを示す図である。
【図６】本発明の第４の実施形態に関し、ｆｃとして基準波形の振幅スペクトルにおける中心周波数を用いてＦＦＴ演算により位相成分を画像化する演算処理フローを示す図である。
【図７】本発明の第５の実施形態に係る超音波映像装置のヒルベルト変換演算部の構成を示すブロック図である。
【図８】第５の実施形態に関し、ヒルベルト変換演算により位相成分を画像化する演算処理フローを示す図である。
【図９】剥離等の欠陥からの超音波反射信号の例を示す信号波形図である。
【図１０】剥離等の欠陥からの超音波反射信号において波形歪みを生じた例を示す信号波形図である。
【符号の説明】
【００４９】
１１          パルス送信機
１２          パルス受信機
１３          超音波探触子
１４          被検査体
１５          Ａ／Ｄ変換器
１６          信号処理演算部
１７          表示装置
２１          直交検波部
３１          直交検波演算部
３２          ｆｃ検波部
４１          ＦＦＴ演算部
７１          ヒルベルト変換演算部
３０１        基準波形（正常部）
３０２        剥離欠陥からの反射波形
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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