特許 7508384 超音波検査装置、超音波検査方法及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-06-21

(45)【発行日】2024-07-01

(54)【発明の名称】超音波検査装置、超音波検査方法及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   G01N 29/06 20060101AFI20240624BHJP

   G01N 29/38 20060101ALI20240624BHJP

【ＦＩ】

G01N29/06

G01N29/38

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2021018817

(22)【出願日】2021-02-09

(65)【公開番号】P2022121859

(43)【公開日】2022-08-22

【審査請求日】2023-05-30

(73)【特許権者】

【識別番号】000233044

【氏名又は名称】株式会社日立パワーソリューションズ

(74)【代理人】

【識別番号】110001807

【氏名又は名称】弁理士法人磯野国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】酒井 薫

(72)【発明者】

【氏名】小林 昌幸

(72)【発明者】

【氏名】菅谷 夏樹

(72)【発明者】

【氏名】菊川 耕太郎

【審査官】村田 顕一郎

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－０９１１９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－１２１４２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１８４４４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１７５１３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０５６２９８６５（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ２９／００－２９／５２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

超音波を発生して被検査体に送信し、前記被検査体から反射した反射波を受信する超音波プローブと、
コントローラと、
を備える超音波検査装置であって、
前記コントローラは：
（Ａ）ユーザから受け付けた所定の条件に基づいて、前記反射波の一部を抽出する時間範囲を示す、第一ゲートを定義し、
（Ｂ）前記第一ゲートの終了時間より前に、時間幅が前記第一ゲートより小さい時間幅を示す第二ゲートを１以上定義し、
（Ｃ）前記被検査体の複数の測定点の各々について：
（Ｃ１）前記測定点に対応する前記反射波から、前記被検査体の上表面より下層の界面から反射した下層エコー又は局所ピークを前記第一ゲートに対応する時間範囲内で検出し、
（Ｃ２）前記第一ゲート内で検出された前記下層エコー又は局所ピークに基づいて、当該反射波の受信時間を調整し、（Ｄ）時間調整後の反射波と、前記第二ゲートに基づいて、前記被検査体の断面画像を生成する、
超音波検査装置。

【請求項2】

請求項１記載の超音波検査装置であって、
前記コントローラは：
（Ｅ）前記被検査体の第一参照用の測定点からの反射波である、第一参照波を取得し、
（Ｆ）ユーザから前記第一ゲートの定義を含む前記所定の条件を受け付ける前に、ユーザインターフェースに表示させる、
超音波検査装置。

【請求項3】

請求項１記載の超音波検査装置であって、
前記コントローラは：
（Ｇ）前記被検査体の第二参照用の測定点からの反射波である、第二参照波を取得し、
（Ｈ）前記第二参照波から前記下層の界面から反射した参照用下層エコー又は参照用局所ピークを前記第一ゲートに対応する時間範囲内で検出し、
ここで、（Ｃ２）の受信時間の調整は、複数の測定点について、前記参照用下層エコー又は前記参照用局所ピークを基準に、調整する、
超音波検査装置。

【請求項4】

請求項３記載の超音波検査装置であって、
前記コントローラは、
（Ｉ）時間調整前の反射波と、前記第一ゲート内の反射強度に基づいて、前記被検査体の断面画像を生成し、
（Ｊ）（Ｉ）で生成した断面画像を構成する画素について、当該画素の濃淡値と、当該画素および周辺の画素の濃淡値の変化と、に基づいて評価することで、所定の画素に対応する測定点を前記第二参照用の測定点と定める、
超音波検査装置。

【請求項5】

請求項４記載の超音波検査装置であって、
（Ｃ１）として、所定の第一測定点に対応する所定の第一反射波から、下層エコー又は局所ピークを検出するために、前記コントローラは：
（Ｃ１Ａ）前記所定の第一測定点から所定の範囲内に位置する所定の第二測定点を選択し、
（Ｃ１Ｂ）前記所定の第二測定点に対応する所定の第二反射波から、検出済の下層エコ
ーの時間範囲を取得し、
（Ｃ１Ｃ）（Ｃ１Ｂ）で取得した時間範囲内で、前記所定の第一反射波から局所ピークを選択し、
（Ｃ１Ｄ）（Ｃ１Ｃ）で選択した局所ピークに基づいて、前記所定の第一反射波から下層ピークを検出する、
超音波検査装置。

【請求項6】

請求項１記載の超音波検査装置であって、
前記第二ゲートの時間幅は、前記第一ゲートの時間幅より短く、かつ前記被検査体に送信した超音波の１波長以下である、
超音波検査装置。

【請求項7】

請求項１記載の超音波検査装置であって、
（Ｂ）の第二ゲートの定義は、前記第一ゲートの時間範囲よりも手前に、ユーザから受け付けた断面画像数と同数になるように設定し、各第二ゲート内の強度に基づいて各断面画像を生成する、
超音波検査装置。

【請求項8】

請求項１記載の超音波検査装置であって、
前記上表面より下層の界面は、前記被検査体の測定領域に広範囲又は全般にわたり共通に前記第一ゲートの時間範囲に相当する深さに存在する下層の界面である、
超音波検査装置。

【請求項9】

請求項１記載の超音波検査装置であって、
前記上表面より下層の界面は、前記被検査体に含まれるプリント配線基板の底面、インターポーザ基板の底面、のいずれかである、
超音波検査装置。

【請求項10】

請求項１記載の超音波検査装置であって、
（Ｂ）の第二ゲートの定義は、ユーザから受け付けた前記被検査体の設計データの縦構造及び横構造に基づいて行われる、
超音波検査装置。

【請求項11】

請求項１記載の超音波検査装置であって、
前記被検査体は、第一チップと、前記第一チップと構造が異なる第二チップと、を含み、（Ａ）から（Ｄ）の処理は、チップ毎に行われ、
前記第一チップに関する第二ゲートの時間範囲又は数と、前記第二チップに関する第二ゲートの時間範囲又は数と、は異なるように定義可能である、
超音波検査装置。

【請求項12】

超音波を発生して被検査体に送信し、前記被検査体から反射した反射波を受信する超音波
プローブと、
コントローラと、
を備える超音波検査装置による超音波検査方法であって、
（Ａ）ユーザから受け付けた所定の条件に基づいて、前記反射波の一部を抽出する時間範囲を示す、第一ゲートを定義し、
（Ｂ）前記第一ゲートの終了時間より前に、時間幅が前記第一ゲートより小さい時間幅を示す第二ゲートを１以上定義し、
（Ｃ）前記被検査体の複数の測定点の各々について：
（Ｃ１）前記測定点に対応する前記反射波から、前記第一ゲートに対応する時間範囲内で前記被検査体の上表面より下層の界面からの反射とみなされる下層エコー又は局所ピークを検出し、
（Ｃ２）前記第一ゲート内で検出された前記下層エコー又は局所ピークに基づいて、当該反射波の受信時間を調整し、（Ｄ）時間調整後の反射波と、前記第二ゲートに基づいて、前記被検査体の断面画像を生成する、
超音波検査方法。

【請求項13】

請求項１２記載の超音波検査方法を、超音波検査装置に実行させる、プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、非破壊検査装置に関し、特に超音波を用いて、電子部品などの被検査体内部に存在する剥離などの欠陥の有無判定、及び内部状態の可視化を行う超音波検査装置、超音波検査方法及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

被検査体の画像から欠陥を検査する非破壊検査方法として、被検査体に超音波を照射してその反射波を検出して超音波画像を生成し、欠陥を特定する方法がある。また、被検査体にＸ線を照射し試料を透過したＸ線を検出してＸ線画像を生成し、欠陥を特定する方法がある。

【0003】

一般的に、多層構造を有する被検査体内に存在する欠陥を超音波で検出するには、音響インピーダンスの違いによる反射特性が利用される。超音波は液体や固体物質中を伝搬し、音響インピーダンスの異なる物質の境界面や空隙のところで、反射波（エコー）が生じる。ここで、剥離、ボイドといった欠陥からの反射波は、欠陥のないところからの反射波に比べて、その強度が高い。そのため、被検査体の各層の境界面での反射強度を画像化することで、被検査体内に存在する欠陥が顕在化された断面画像を得ることができる。

【0004】

超音波検査装置にて断面画像を生成する方法として、ＳゲートとＦゲートを用いた方法のほか、特許文献１に記載の方法がある。これは、複雑、かつ多層構造を有する被検査体から得られる各測定位置の反射波に対して、局所ピークの特徴に基づき反射波同士を照合し、全反射波間で対応する局所ピークの対応付けを行う手段を有するものである（特許文献１のＳ１０５とＳ１０７）。また、特許文献１に記載の方法は、局所ピークが１つ、指定されると、指定された局所ピークと対応付けされた全反射波の局所ピークにより画像を生成する手段を有する。なお、特許文献１に記載の特徴量の例は、極性（＋ or －）、Ｚ座標（ｚ）、反射強度（f(z)）、近傍内での局所ピーク数（ピーク密度）、参照波形との相互相関関数が開示されている。（００５３段落参照）これにより、特許文献１に記載の方法は、Ｓゲートによるトリガポイントが得られない場合であっても境界面の画像の生成を可能とする。

【0005】

また、トリガポイントが得られない場合の別の従来技術として、特許文献２に記載された方法がある。これは、被検査体の表面粗さなどにより設定したＳゲート内でトリガポイントが得られない測定位置に対し、周辺の測定位置で得られたトリガポイントを適用することで、目標断面からの反射波の取りこぼしを低減するものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特許６６０８２９２号公報

【文献】特開２０１５－８３９４３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献１に記載された方法は、局所ピークの特徴量を演算し、特徴量を座標軸とする空間（特徴空間）に当該局所ピークをプロットする。その後、当該方法では、プロットをグルーピングすることで行われる。しかし、当該方法では、特徴量空間の軸となる。特徴量の選定や対応付け基準の調整といった試行錯誤が引き続き発生してしまい、利便性が悪い。
一方、特許文献２に記載された方法は、Ｓゲートによるトリガポイントが検出できなかった測定位置の画像化を可能とする。しかし、被試験体を覆うモールド樹脂表面の凹凸により、表面トリガポイントと同一境界面からのエコーの受信時間差が測定点毎に一定でない場合に対応できない。

【0008】

そこで、本発明の目的は、適切な設定が困難であるＳゲートを用いずに、利便性低下を抑止しつつ、所望の接合界面のクリアな画像を生成可能な超音波検査装置、超音波検査方法及びプログラムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決するために、超音波検査装置は、
超音波を発生して被検査体に送信し、前記被検査体から反射した反射波を受信する超音波プローブと、
コントローラと、
を備える超音波検査装置であって、
前記コントローラは：
（Ａ）ユーザから受け付けた所定の条件に基づいて、前記反射波の一部を抽出する時間範囲を示す、第一ゲートを定義し、
（Ｂ）前記第一ゲートの終了時間より前に、時間幅が前記第一ゲートより小さい時間幅を示す第二ゲートを１以上定義し、
（Ｃ）前記被検査体の複数の測定点の各々について：
（Ｃ１）前記測定点に対応する前記反射波から、前記被検査体の上表面より下層の界面から反射した下層エコー又は局所ピークを前記第一ゲートに対応する時間範囲内で検出し、
（Ｃ２）前記第一ゲート内で検出された前記下層エコー又は局所ピークに基づいて、当該反射波の受信時間を調整し、（Ｄ）時間調整後の反射波と、前記第二ゲートに基づいて、前記被検査体の断面画像を生成する。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、適切な設定が困難であるＳゲートを用いずに、所望の接合界面のクリアな画像を生成可能な利便性の高い超音波検査装置、超音波検査方法及びプログラムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】超音波検査方法の処理手順の例である。

【図2】超音波検査装置の概念を示すブロック図である。

【図3】超音波検査装置の概略の構成を示すブロック図である。

【図4】被検査体の一例である、多層構造体をもつ半導体パッケージの縦構造の模式図である。

【図5】ＳゲートとＦゲートの定義例を示す図である。

【図6】第一および第二ゲート定義の例である。

【図7】第二参照波に対する下層エコーと局所ピークを示す図である。

【図8】局所ピークおよび下層エコーの伝搬処理の例である。

【図9】超音波反射波の時間調整処理の例である。

【図10】時間調整後の超音波反射波と第二ゲートとの関係を示す図である。

【図11】欠陥自動検出処理の例である。

【図12】複数のチップを有する被検査体の例を示す図である。

【図13】計算機のハードウェア構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下に実施例を説明する。

【0013】

本実施例は、ＩＣチップなどの多層構造から成る電子部品を主な検査対象とするものである。また、本実施例は、封止樹脂の表面粗さや厚みむら、縦構造の面内の違いによる反射波の歪みがあっても、ユーザが所望する異種構造物の接合界面の画像を簡単な条件受付のみで生成する。そして、本実施例は、微小な剥離、ボイドなどの接合不良を検出可能とする超音波検査装置、超音波検査方法方法及びプログラムに関する。すなわち、本実施例では、得られた全測定位置の反射波について、順次、局所ピークレベルで底面などの下層界面からのエコー（下層界面エコー）を認識する。そして、その受信時間ずれを基に、全測定位置の反射波の受信時間が補正される。さらに、特定の狭い時間幅の映像化ゲートを下層界面エコーより手前の受信時間帯に定義して画像が生成される。本実施例は、複雑、かつ多層構造を有し、かつ縦構造が測定位置により異なる場合であっても被検査体の超音波による非破壊検査に特に有効である。

【0014】

以下、実施例について図面を用いて説明する。ただし、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。本発明の思想ないし趣旨から逸脱しない範囲で、その具体的構成を変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。変更例については本明細書の最後にバリエーションとして記す。

【0015】

以下、本実施例に係わる超音波検査装置、超音波検査方法及びプログラムの実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、説明の簡易化のため、２．５次元、３次元半導体パッケージング製品といった複数の電子デバイスが積層されて形成された多層構造を有する被検査体を例として説明する。

【0016】

まず、超音波が被検査体の表面に向けて照射されると、超音波の特性として、被検査体内部を超音波が伝搬し、材料特性（音響インピーダンス）が変わる境界面があると、超音波の一部が反射する。特に、空隙があると大部分が反射する。このため、所望する異種境界面からの反射波を捉え、その強度を画像化することで、ボイドや剥離などの欠陥が顕在化された超音波検査画像を生成することができる。なお、以降、「境界面」を「界面」と称することがある。また、「位置」を「箇所」と呼ぶことがある。以下、多層構造品の異種接合界面における欠陥を検出対象として説明する。

【0017】

＜超音波検査装置＞
図２は、本実施例に係る超音波検査装置の実施の形態を示す概念図である。超音波検査装置は、検出部１、Ａ／Ｄ変換器６、信号処理部７及び全体制御部８を備えている。検出部１は、超音波プローブ（超音波探触子）２及び探傷器３を備えて構成される。探傷器３は超音波プローブ２にパルス信号を与えることで、超音波プローブ２を駆動する。探傷器３で駆動された超音波プローブ２は超音波を発生させ、水を媒介にして被検査体（試料５と呼ぶことがある）に送信する。

【0018】

送信された超音波が多層構造を有する試料５に入射すると、試料５の表面、あるいは異種境界面から反射波４が発生する。なお、本明細書では、被検査体と試料とは同じ意味である。反射波４は超音波プローブ２で受信され、探傷器３にて反射強度信号に変換される。次に、この反射強度信号はＡ／Ｄ変換器６にてデジタル波形データに変換され、信号処理部７に入力される。この超音波の送信、受信を試料５上の検査領域内で逐次走査して行う。なお、説明の便宜上、超音波プローブ２が発生する超音波を「送信波」、超音波プローブ２が受信する超音波を「反射波」と称する。また、「反射波」は適宜「超音波反射波」と称することがある。

【0019】

信号処理部７は、画像生成部７－１、欠陥検出部７－２、データ出力部７－３を適宜有して構成される。画像生成部７－１は、Ａ／Ｄ変換器６から信号処理部７に入力された波形データに対し、後述する信号処理を行う。この処理によって、画像生成部７－１は、デジタル波形データから試料５の特定の接合面の断面画像を生成する。欠陥検出部７－２は画像生成部７－１で生成された接合面の断面画像内で、後述する画像処理を行う。この処理によって、欠陥検出部７－２は、剥離、ボイドなどの欠陥を検出する。剥離やボイドを有する接合面は前述の異種境界面となり、反射波４が発生するため、欠陥の検出が可能となる。また、データ出力部７－３は、欠陥検出部７－２で検出された欠陥個々の情報や断面の観察用画像といった検査結果として出力するデータを生成し、全体制御部８に出力する。

【0020】

次に、図２に示す構成を実現する具体的な超音波検査装置１００の一構成例の模式図を図３に示す。図３において、１０はＸ，Ｙ，Ｚの直交３軸の座標系を示している。
図３の１は、図２で説明した検出部１に相当する。検出部１に含まれる１１はスキャナ台、１２はスキャナ台１１の上に設けられた水槽である。また、１３はスキャナ台１１上で水槽１２を跨ぐように設けられたＸ、Ｙ、Ｚ方向の移動が可能なスキャナである。スキャナ台１１はほぼ水平（ＸＹ平面に平行な面）に設置された基台である。Ｚ軸は重力方向に沿った軸である。

【0021】

水槽１２には水１４が点線で示す高さまで注入されており、水槽１２の底部（水中）に試料５が置かれている。試料５は、前述の通り、多層構造などを含むパッケージング製品である。水１４は、超音波プローブ２から出射された超音波を、試料５の内部に効率的に伝搬せるために必要な媒体である。１６はメカニカルコントローラである。

【0022】

試料５に対して、超音波プローブ２は、下端の超音波出射部から超音波を送信し、試料５から戻ってきた反射波を受信する。超音波プローブ２は、ホルダ１５に取り付けられており、メカニカルコントローラ１６で駆動されるスキャナ１３によってＸ、Ｙ、Ｚ方向に自在に移動可能となっている。これにより、超音波プローブ２はＸ、Ｙ方向に移動しながら試料５の事前にユーザから受け付けたされた（または信号処理部７が選択した）複数の測定点で反射波を受信する。そして、測定領域（ＸＹ平面）内の接合面の二次元画像を得ることができ、欠陥を検査することができる。超音波プローブ２はケーブル２２を介し、反射波を反射強度信号に変換する探傷器３と接続されている。なお、超音波検査装置１００により得られる二次元画像は、特定深さＺにおける断面画像であるとも言え、またＸＹ平面に沿った断面画像である、とも言える。なお、以後の説明では「ａａａ平面に沿った断面」であることを断面［ａａａ］と略記することがある。例えばＸＹ平面に沿った断面は「断面［ＸＹ］」となる。

【0023】

超音波検査装置１００は、更に図２で説明した、Ａ／Ｄ変換器６と、信号処理部７と、全体制御部８と、メカニカルコントローラ１６と、を備えて構成される。
信号処理部７は、Ａ／Ｄ変換器６でＡ／Ｄ変換された反射強度信号を処理して試料５の内部欠陥を検出する処理部である。信号処理部７は、画像生成部７－１、欠陥検出部７－２、データ出力部７－３、パラメータ設定部７－４を備えている。

【0024】

画像生成部７－１は、Ａ／Ｄ変換器６から得られるデジタルデータから画像を生成する。デジタルデータは、ユーザから受け付けた試料５の測定領域［ＸＹ］において表面、及び、各異種境界面などから戻ってきて超音波プローブ２で受信された反射波をＡ／Ｄ変換器６でＡ／Ｄ変換したものである。欠陥検出部７－２は、画像生成部７－１で生成した画像を処理して内部欠陥を顕在化、もしくは検出する。データ出力部７－３は、欠陥検出部７－２で内部欠陥を顕在化もしくは検出した検査結果を出力する。パラメータ設定部７－４は、外部（例えばユーザインターフェース部を操作するユーザ）から入力される測定条件などのパラメータを受け付け、画像生成部７－１、欠陥検出部７－２へセットする。そして、信号処理部７において例えばパラメータ設定部７－４はデータベース１８と接続されている。

【0025】

全体制御部８は、ユーザからのパラメータ（後術する条件に相当）などを受け付ける。また、全体制御部８は、超音波反射波、信号処理部７で検出された欠陥の画像、欠陥数、欠陥個々の座標や寸法などの情報を表示するユーザインターフェース部１７及び信号処理部７で検出された欠陥の特徴量や画像などを記憶する記憶装置１９を適宜接続している。メカニカルコントローラ１６は、全体制御部８からの制御指令に基づいてスキャナ１３を駆動する。尚、信号処理部７、探傷器３なども全体制御部８からの指令により駆動される。

【0026】

なお、信号処理部７、全体制御部８、およびメカニカルコントローラ１６のハードウェア構成は、図１３を用いて後程説明する。なお、信号処理部７、全体制御部８、メカニカルコントローラ１６は、図３の通り、別々なハードウェアであってもよく、共通のハードウェアに統合されていてもよい。又は、メカニカルコントローラ１６を統合せずに、信号処理部７と全体制御部８とが共通のハードウェアに統合されていてもよい。なお、以後の説明では、統合の有無にかかわらず、信号処理部７、全体制御部８、およびメカニカルコントローラ１６の少なくとも一つが含まれる、または統合されたハードウエアを単に「コントローラ」と呼ぶことがある。

【0027】

＜試料＞
図４は試料５の一例である被検査体４００を示した図である。被検査体４００は、主な検査対象となる多層構造を有する電子部品であり、本図では電子部品の縦構造を模式的に示している。なお、前述の通り、本明細書では被検査体は、試料と同じ意味である。４０１はＸ，Ｙ，Ｚの直交３軸の座標系を示している。座標系４０１は、図３の座標系１０である。被検査体４００は最下層のプリント配線基板４０の上にはんだボール４１を介して半導体デバイス４２が接合されたものである。半導体デバイス４２は、複数のチップ（ここでは４３，４４，４５の３個）が積層され、インターポーザ基板４６とバンプ層４７を介して接続されて生成されている。バンプ層４７の周辺は、液状封止材（アンダーフィル、図中の黒い部分）で封止する、モールドアンダフィリングが行われている。また、全体に対して、樹脂４８（図中の網掛け部）で封止するオーバモールドが行われ、外部から保護されている。被検査体４００の表面側（図中の上方）から超音波４９が入射されると超音波４９は被検査体４００の内部へと伝搬する。超音波４９は、樹脂４８の表面、及び各チップ４３，４４，４５間の境界面、バンプ層４７に代表される音響インピーダンスの違いのある箇所で反射し、これらが１つの反射波として超音波プローブ２で受信される。

【0028】

＜ＳゲートとＦゲート方式の課題詳細＞
図５は、ＳゲートとＦゲート方式の課題を示す図である。なお、以下、主語を省略している場合は、信号処理部７が処理主体である。
図５の５０、５５は、図４に示した被検査体４００の異なる測定点より超音波プローブで受信した反射波の一例である。５０、５５は横軸に受信時間（路程）をとり、縦軸に反射強度（波高値）をとったときの超音波波形である。なお、図５以外の図６～図１１の反射波のグラフの縦軸と横軸も同じである。また、受信時間は超音波プローブが超音波を受信した時間を指してもよく、超音波検査装置の他の構成物が超音波反射波（または反射波に基づくデジタル又はアナログデータ）を受信した時間でもよい。試料５内部の各構成物内の超音波の移動速度は大体同じであると想定した場合、受信時間は被検査体４００の深さ（Ｚ軸方向の位置ともいえる）を示すものである。縦軸にとった反射強度は中央を０として、そこから上方向は正の極性、下方向は負の極性を示す。反射波は、極性の異なるピークが交互に現れる。以下、個々のピークを局所ピークと記載する。一般的なゲート制御方式では、まず、ユーザから条件を受け付けて、表面からの反射波を検出するためのゲートであるＳゲート５１（５６）を定義する。そして、Ｓゲートの時間範囲において、最初にしきい値を越えるピークが発生するタイミング（以後トリガポイントと呼ぶことがある）を表面からの反射波（表面エコー）から検出する。

【0029】

なお、ＳゲートとＦゲート方式に限らず、本明細書では反射波の一部（ピンポイントでもよく、区間でもよい）を「エコー」と呼ぶことがある。さらには、試料５の特定部位（表面、界面、欠陥、下層、底面）から反射された（または「反射されたとみなされる」）反射波の一部を当該部位の名前を先頭に付与したエコー（例えば表面エコー、界面エコー、欠陥エコー）と呼ぶことがある。
また、上記の通り、本明細書では「ゲート」と呼ばれる用語を用いて説明するが、その意味は「反射波から欠陥エコー等を抽出するために時間軸に定義された範囲」である。

【0030】

再びＳゲートとＦゲート方式の課題詳細に戻る。次に、トリガポイントより、ユーザから受け付けた時間だけ遅延した時間範囲に映像化ゲート（図中の５２，５７）が定義される。なお、映像化ゲートはＦゲートと呼ぶことがある。その上で、Ｆゲート５２、５７内で、ユーザから受け付けた極性が正であれば、最大反射強度、極性が負の場合には、最小反射強度を検出する。これを検査対象となる接合界面のエコーとみなし、検出された最大反射強度、もしくは最小反射強度の絶対値を基に検査画像を生成する。つまり、表面から一定距離だけ下層の界面からの反射波をＦゲート５２，５７により捉え、画像を生成する。

【0031】

このような処理を行うため、Ｓゲートは、その高さが重要である。Ｓゲートの高さは、前述のトリガポイントを特定するしきい値だからである。しかし、しきい値が５１における破線で示す高さに定義されると、反射波５０においては、検出すべき強度最大のピーク５３（ＯＫ）よりも手前のピーク５４（ＮＧ）が表面エコーとして誤検出されることになる。一方、誤検出をしないように、しきい値がＳゲートを５１における実線の高さに定義されると、反射波５５では正しい表面エコー５８（ＯＫ）を見逃すことなる。このように、表面エコーの強度が測定点により異なる原因は、モールド表面の粗さの不均一性により、表面において照射波が散乱することによる。そのため、Ｓゲートの高さの調整が困難になることがわかる。表面エコーの誤検出があると、Ｆゲート５２，５７が誤った時間範囲（深さ）に定義され、誤った深さの画像が生成されることになる。

【0032】

ＳゲートとＦゲート方式では、信号処理部７の画像生成部７－１は以下のような処理を繰り返すことで、表面から一定の深さにある接合界面の画像を生成する：：
（Ａ１）測定領域（ＸＹ平面）内で走査して得られる各反射波４から、トリガポイントを算出する。
（Ａ２）一定時間（ユーザより受け付けた時間である）だけ遅延した時間範囲にＦゲートを設定する。
（Ａ３）Ｆゲートの範囲から、ユーザから受け付けた極性に合致し、かつ波高値の絶対値が最大となる局所ピークを選択する。
（Ａ４）波高値の絶対値を濃淡値に変換する（例えば、２５６階調の画像を生成する場合、濃淡値は０～２５５の値であり、絶対値がゼロであれば、濃淡値は０である）。
以上が処理の説明である。なお、本明細書における局所ピークの「検出」の一例は、元となる反射波から条件を満たす点や時点を「選択」したり「特定」することである。

【0033】

このように、これまでのゲート制御方式は、図４の４００のように、表面から各チップの境界面までの距離が一定であり、かつ、安定して表面エコーが得られることを前提としている。しかし、実際には、上述の通り、表面エコーの波高値は試料５の表面により大きく変動し、所望の接合界面の画像を安定して得ることが困難になる場合がある。

【0034】

また、近年、電子部品の小型・薄型化の進展により、内部構造物も薄化が進み、様々な異種界面からの反射波が時間軸上で近接して受信される。このため、Ｆゲートが図５の５２，５７のような時間範囲に定義されると、複数の界面からの反射信号がＦゲート内で混在し、誤った界面の反射信号を検出することになる。

【0035】

以下に示す本実施例における方式では、このような状況でも複雑なＳゲートをユーザに設定させずに、簡単に、所望の界面の画像が生成可能となる。

【0036】

＜本実施例の処理＞
以下に本実施例の処理を説明する。
図１は、本実施例に関わる超音波検査方法の処理手順を示すフローチャートの一例である。適宜、図３を参照する。なお、Ｓ１０１～Ｓ１１１の処理は、信号処理部７が行う処理である。もし信号処理部７が、図３に示す各部７－１から７－４を有する場合は、各ステップの処理主体である各部との対応は下記の通りである：
画像生成部７－１：Ｓ１０１～Ｓ１１０。
欠陥検出部７－２：Ｓ１１１。
データ出力部７－３：画像１－２、画像１－３、検出結果１－４の表示。これらはより正確には、情報を各部から受信して、ユーザインターフェース部１７に表示するために、全体制御部８に送信する処理である。
パラメータ設定部７－４：条件１－１の受け付け、設計情報１－５の受け付け、受け付けたこれら情報の各部への送信。
ただし、処理主体とステップは上記例に縛られない。

【0037】

（Ｓ１０１）まず、検出部１は試料へ超音波を照射し、その反射波である第一参照波を取得する。第一参照波は、測定領域内の任意の位置から取得する。なお、第一参照波は、測定領域におけるＸＹ平面のうち、少なくとも一カ所から取得されればよい。取得された第一参照波は、ユーザインターフェース部１７に表示される。

【0038】

第一参照波に基づき、後述の第一断面画像を生成する条件として条件１－１を受け付ける。当該受け付けは、第一参照波を視認したユーザが、条件１－１をユーザインターフェース部１７に入力することで行われる。条件１－１には、例えば、第一ゲート（時間範囲）、及び後述の第二断面画像を生成する条件として、生成する断面画像数、及び画像を生成するためのエコーの極性などが格納されている。ここで、ゲートの終了時間に関して、後述する第二ゲートは第一ゲートよりも時間軸上で手前に定義され、かつ第一ゲートより幅の狭い時間範囲とすることが望ましい。ユーザにとっては、第一ゲートは、複数の断面画像（後術する第二断面画像）を生成する時間範囲を、信号処理部７に入力する手段という意味を持つとみなしてもよい。なお、条件１－１は前述のパラメータの一例である。

【0039】

図６は、第一ゲート、第二ゲートを示す図である。
ここで、図６の６０は第一参照波の一例、６２は第一参照波に基づき定義される第一ゲート、６１は第一ゲート内を拡大した第一参照波、６３～６８は、第二ゲートの例である。第一ゲート６２は後述する第一断面画像を生成するためのゲートである。また、第二ゲート６３～６８は後述する第二断面画像を生成するためのゲートである。図６の例では第二ゲート６３～６８が６つ定義されているが、これは第二断面画像が６つ生成されることを示している。本例においては、第一ゲート６２は、複数の局所ピークを含むように広い時間幅で定義される。また、第二ゲート６３～６８は、局所ピークを１つ含む程度の、第一ゲートより短い時間幅のゲートが６つ、信号処理部７により定義されている。この場合、第二ゲート６３～６８の数は、図１の条件１－１の断面画像数により決定する。また、図６に示すように、第二ゲート６３～６８は第一ゲート６２の終了時間より前に定義される。また、第二ゲート６３～６８の時間幅は、試料に照射される超音波の一波長以下である。

【0040】

なお、以後の説明では個々の第二ゲートの時間幅は同じで、第一ゲートの時間範囲を重複なく埋めている前提で説明する。ただし、図６の通り、第一ゲートの開始時間および終了時間から所定の時間範囲は第二ゲートに対応させないようにしてもよい。この場合、前述の所定の時間範囲は条件１－１としてユーザから受け付けられるようにしてもよい。以後の説明では、第二ゲートの時間範囲は、ユーザから直接受け付けるのではなく、断面画像数等に基づいて定義される例で説明する。その他の例はバリエーションに記す。

【0041】

図１の説明に戻る。
（Ｓ１０２）図１において、受け付けた条件１－１に基づき、測定領域内を走査しながら各測定点より超音波反射波（以降、適宜、反射波と略する）を取得し、データベース１８（図３参照）に保存する。

【0042】

（Ｓ１０３）そして、第一ゲート内における最大反射強度（ユーザから受け付けた検出極性（以後、単に極性と呼ぶ）が正の場合）、もしくは最小反射強度（ユーザから受け付けた極性が負の場合）、の絶対値で第一断面画像１－２を生成する。この第一断面画像１－２は参照位置決定用の断面画像である。この際、図５に示すようなＳゲートを使用せず、Ｆゲートに相当する第一ゲートのみによって映像化が行われる。

【0043】

（Ｓ１０４）次に、生成した第一断面画像１－２内の濃淡変化に基づき、特定の測定位置（以後、位置Ｕと呼ぶ）を選択し、選択した測定位置からの第二参照波をデータベース１８から取得する。第二参照波を取得する測定位置は、第一断面画像１－２で、濃淡値が高く（白に近く）、周辺の濃淡変化が小さい箇所が望ましい。

【0044】

前述の第二参照波を得る箇所（以後、位置Ｕと呼ぶ）は、信号処理部７が、第一断面画像１－２に基づき、画像内の濃淡変動を計測し、変動の小さい箇所より決定することが好ましい。位置Ｕを決定するための濃淡変動の計測方法の一例としては、以下の手法がある。
（Ｂ１）第一断面画像１－２の各位置（ｘ，ｙ）の濃淡値ｆ（ｘ、ｙ）がしきい値Ｔｈよりが高い箇所。
（Ｂ２）自身の画素を含むその近傍の（Ｎ＋１）×（Ｎ＋１）個の画素の濃淡値ｆ（ｘ＋Ｌ、ｙ＋Ｍ）（Ｌ，Ｍ＝ －Ｎ～Ｎ）の標準偏差σを算出し、σが最小となる箇所。
上記（Ｂ１）かつ（Ｂ２）を満たす箇所が位置Ｕとなる。

【0045】

（Ｓ１０５）次に第二参照波より、下層からの反射波、すなわち下層エコーを検出する。下層エコーは、ＸＹ平面上の測定領域に広範囲（または全般）にわたり共通に存在する下層の界面（以後、共通下層界面と呼ぶ）からのエコーであることが望ましい。当該下層の一例は、プリント配線基板（図４の４０）の底面やインターポーザ基板（図４の４６）の底面等が考えられるが、他の構造であってもよい。下層エコーは、１つの局所ピークを含み、また、第二参照波において、第一ゲート内より特定される。より具体的には、信号処理部７が、第一ゲート内に含まれる第二参照波の局所ピークのうち、反射強度の絶対値が最大となる局所ピークを選択し、選択した局所ピークを中心とする第二ゲート幅の時間範囲を、下層エコーと検出する処理が考えられる。

【0046】

図７は、下層エコーの例を示す図である。
図７の７１は第二参照波の例、７２は第一ゲートの例である。ここで、第一ゲート７２は第一参照波の第一ゲート（図６の６２）と同じ時間範囲を示す。７３は信号処理部７により検出された下層エコーである。なお、本明細書の図では、ゲートは角を丸くした四角（実線）で示され、エコーは角を丸くした四角（一点鎖線）で示している。以下の説明では、下層エコー７３の時間幅は第二ゲート幅と同じであるものとして説明する。７４は、７１の第一ゲート７２内を拡大した第二参照波、７５は下層エコーの中心として選択された局所ピークをさす。

【0047】

なお、第二参照波７１からの下層エコーの検出方法は、例えば以下が考えられる：
＊第二参照波７１のうちで、所定基準以上のピーク強度から時間軸上で一番遅い局所ピークを選択する。そして、当該局所ピークを中心に第二ゲート幅の半分をマイナスした時間と、第二ゲート幅の半分をプラスした時間と、の時間範囲を下層エコー７３とする。（「下層」＝試料５の底面の場合）
＊ユーザから下層エコーを検出する時間範囲を条件１－１の一部として受け付ける。そして、当該時間範囲の中で、所定の基準（例えば所定基準以上のピーク強度であったり、最も絶対値の大きいピーク強度であったり、時間軸上で一番遅い、又は早い局所ピークであったり）に基づいて局所ピークを選択する。そして、当該局所ピークを中心に第二ゲート幅の半分をマイナスした時間と、第二ゲート幅の半分をプラスした時間と、の時間範囲を下層エコー７３とする。（「下層」＝試料５の底面より上部の境界面の場合）。後程図８および＜下層エコーの伝搬＞の章で説明する処理によれば、当該時間範囲の指定は第二参照波７１に対してのみ行えばよいので、利便性の高さは維持できる。さらには当該時間範囲の幅は、図８および＜下層エコーの伝搬＞で用いる下層エコー８３の幅としてもよい。
以上が検出方法である。なお、第二参照波７１に対する下層エコーは上記検出方法で検出した後に、ユーザが変更できてもよい。

【0048】

図１の説明に戻る。
（Ｓ１０６）次に、各測定点より得られた超音波反射波をデータベース１８から読み出し、Ｓ１０５で検出した下層エコー（第二参照波に対応）に基づいて、読み出した各反射波から下層エコーを検出する。この処理は、第二参照波で共通下層界面に由来する下層エコー（より具体的には局所ピーク）を、他の測定点の超音波反射波からも検出するともいえる。ただし、Ｓ１０６で処理対象とする、各々の反射波において、ピンポイントの時間に下層エコーの特定に用いる局所ピークが含まれるとは限らない。例えば、試料５の表面高さ（Ｚ軸方向）が元々不均一となっていたり、試料５に含まれる構成物の材質の違いにより、複数の測定点において、たとえ表面からの深さが同じ深さの箇所に局所ピークの発生源となる構造物があったとしても、超音波が到達して反射する時間が異なる場合があるためである。以下にその対処方法を説明する。

【0049】

＜下層エコーの伝搬＞
図８に、下層エコーの検出処理の一例を示す。なお、本図は第二参照波以外の超音波反射波を対象としている。８００は試料５のＸＹ測定領域面（すなわち走査する面）、位置Ｕ（すなわち、位置Ｕ）、Ｍ、Ｄは各測定点である。なお、測定点は「測定位置」や「測定箇所」ということもある。また、以下ではＵ、Ｍ、Ｄ測定点の各々が出力画像における１画素に対応する場合で説明する。その他の対応はバリエーションに記す。

【0050】

Ｕは第二参照波が測定された試料５の位置である。８１は、測定点Ｕより取得した第二参照波を示す。８２はＳ１０５で選択した局所ピークであり、８３はＳ１０５で検出した下層エコーである。８１、８２、８３はそれぞれ、図７の７１、７５、７３に対応する。８４、８７は、測定点Ｕに隣接する測定点Ｍ、測定点Ｍに隣接する測定点Ｄより得られた反射波である。

【0051】

ここから下層エコーを検出するために、測定点Ｕから隣接する測定点Ｍへ、更に測定点Ｍに隣接する測定点Ｄへと、第二参照波８１で検出された下層エコー８３の時間範囲を順次、伝搬させる。これにより、第二参照波以外の反射波８４，８７各々についても下層エコーを検出する。

【0052】

これを図８を用いてより具体的に説明すると、矢印ペア８３Ｔｒで示すように、第二参照波８１で特定された下層エコー８３の時間範囲が反射波８４に伝搬する。矢印ペア８３Ｔｒの下の領域が、伝搬する時間範囲である。信号処理部７は、反射波８４に伝搬した時間範囲内に存在する局所ピーク８５を中心に、反射波８４の下層エコー８６を検出する。なお、本図では、当該検出は、局所ピーク８５を中心に下層エコー８３の幅の半分をマイナスした時間と、下層エコー８３の幅の半分をプラスした時間と、の時間範囲を下層エコー８６とする例を示している。また、図８の例では、局所ピークの時間が第二参照波８１と反射波８４でずれているため、結果として伝播された時間範囲と、新たに検出された下層エコー８６とは一部重複しているが、ずれている。

【0053】

次に反射波８７について説明すると、矢印ペア８６Ｔｒで示すように、下層エコー８６で特定された時間範囲が反射波８７に伝搬する。信号処理部７は、反射波８７に伝搬した時間範囲内に存在する局所ピーク８８を中心に、反射波８７の下層エコー８９を検出する。検出方法は反射波８４と同様である。

【0054】

この処理を繰り返していくことで、更に隣接する超音波反射波に下層エコーを伝搬していく。つまり、隣接する超音波反射波に下層エコーが認識されていく。同様の処理をＸＹ測定領域面で距離の離れた測定点に順次、下層エコーを伝搬していくことを全超音波反射波に対して行う。図８の例は、８００のＸＹ測定領域内で上から下へ伝搬を行っているが、下から上へ、左から右へ、右から左へと４方向に伝搬を行うことで認識精度の向上を図ることも可能である。

【0055】

伝搬を伴った下層エコー検出処理の特性について述べる。

【0056】

厳密にいえば、超音波の伝搬速度は送信波が通過する電子部品内の構造物の素材により異なるため、仮に共通下層界面がＸＹ平面と平行であったとしても、共通下層界面エコーの受信時間が微小ながらずれてしまうため、当該伝搬によりこうしたずれを吸収することもできる。

【0057】

以上の通り、各反射波間の局所ピークの対応付けを下層エコーの伝搬により行う例を示したが、反射波と反射波で一括の対応付けを動的計画法に基づく弾性マッチングで行ってもよい。このように対応付けの方法は複数種あるが、局所ピークの対応付けを全反射波間で行うことで、表面からの反射信号が得られない場合、つまり、トリガポイントが得られないような反射波に対しても、共通下層界面からのエコーを検出することが可能となる。

【0058】

図１の説明に戻る。
（Ｓ１０７）各超音波反射波に対して下層エコーを検出後、第二参照波で選択された局所ピークの受信時間を基準に、各超音波反射波の受信時間を調整する。より具体的には、各超音波反射波で選択された下層エコー（またはそれに含まれる局所ピーク）が同じ受信時間となるように、各超音波反射波の受信時間を調整する。これは、別な言い方をすれば、共通下層界面に由来する下層エコー（またはそれに含まれる局所ピーク）が同じ受信時間となるように、各超音波反射波の受信時間を調整するともいえる。なお、以後の説明では当該処理を「時間調整」と呼ぶことがある。以下は、局所ピークで受信時間調整をする場合を例として説明する。

【0059】

＜超音波反射波の時間調整＞
図９は、超音波反射波（反射波）の時間調整の一例を示す。９１は第二参照波、９２は選択された局所ピークを示す。９３（一点鎖線の時間範囲）は局所ピーク９２を時間中心とする下層エコーである。９１、９２、９３は、それぞれ、図７の７１，７５，７３に対応する。９４は別の測定点より得られた超音波反射波（時間調整前の各反射波）であり、図８の８４，８７に対応する。そして超音波反射波９４の局所ピーク９５（理解しやすいように円で囲っている）が、Ｓ１０５で選択された第二参照波９１の局所ピーク９３（図８の８５，８８相当）に対応する、Ｓ１０６で選択された局所ピークである。局所ピーク９５は、局所ピーク９２に対して、Δｔだけ受信時間が早い。この場合、Δｔが０になるように、超音波反射波９４を時間軸上で後ろにΔｔだけシフトする。つまり、局所ピーク９２を基準に超音波反射波９４を時間調整する。９６は時間調整後の超音波反射波９４（各反射波）を９１に重ねて示したものである。

【0060】

図１の説明に戻る。
（Ｓ１０８）次に、前述の時間調整を行った後の超音波反射波について、第二ゲート内の最大反射強度、もしくは最小反射強度を取得する。当該処理は複数存在する第二ゲートの各々について行う。なお、反射波についての「最大反射強度、もしくは最小反射強度を取得する」は、「最大絶対値を取得する」とも言える。なお、第二ゲートは時間調整（つまりシフト）はしない。もし、仮に第二ゲートが図９の受信時間が２０００近辺に定義されていたとしたら、反射波９４（時間調整前）の場合は、絶対値の小さな局所ピークを対象に検出することになる。一方で、時間調整後の反射波であれば９６のように好適な局所ピークが時間２０００に近接するため、上記時間２０００近辺の第二ゲートで好適な局所ピークが含まれる。

【0061】

（Ｓ１０９）以上のＳ１０６～Ｓ１０８を試料の測定領域内の全反射波に対して実施する。

【0062】

（Ｓ１１０）Ｓ１０８で検出した反射強度を濃淡値に変換する。これにより、欠陥検査用の断面画像である第二断面画像１－３を生成し、第二断面画像１－３を出力する。出力する第二断面画像１－３の枚数は複数枚であり、条件１－１にて受け付けた断面画像数で決まるものである。例えば、図６に示すように、第二ゲート６３～６８と、６つの第二ゲートが定義されている場合、６枚の第二断面画像１－３が出力される。反射強度から濃淡値への変換方法はＦゲートの場合と同じであってもよい。

【0063】

図１０は、時間調整後の反射波と、複数の第二ゲートとの関係の一例を示す。
図１０の１００ａは、第二参照波の例、１０１は第二参照波１００ａで検出した局所ピーク、１０２は局所ピーク１０１を時間中心とする下層エコーである。なお、第二参照波１００ａは図７の第二参照波７１に対応し、下層エコー１０２は図７の下層エコー７３に対応し、局所ピーク１０１は図７の局所ピーク７５に対応する。１００ｂは、複数の測定点より得られた複数の超音波反射波（第二参照波も含む）を、時間調整した後の反射波である。１００ｂの一部反射波が、図９の９６に相当し、１０１が図８の局所ピーク９２、９５に相当する。

【0064】

１００ｃは、その一部を拡大したものである。一点鎖線で示す下層エコー１０２に対し、それよりも時間軸上で手前の実線で示す１０３～１０６の４つのゲートが第二ゲートとして定義されていることを図は示している。そして、各ゲート内の最大反射強度、最小反射強度により、第二断面画像１－３（図１参照）を生成する。

【0065】

これにより、共通下層界面から一定の距離だけ上層にある、複数の接合界面の画像を生成することが可能となる。

【0066】

図１の説明に戻る。
（Ｓ１１１）更に、本実施例では、試料の各接合界面の画像の生成に加え、生成した接合界面画像より欠陥を検出し、検出結果１－４を出力する。

【0067】

＜欠陥検出例＞
図１１は欠陥の検出処理Ｓ１１１の一例を示す。１１００は第二参照波の例、１１０１は下層エコー、１１０２は第二ゲートである。なお、第二参照波１１００は図７の第二参照波７１に対応し、下層エコー１１０１は図７の下層エコー７３に対応する。また、第二ゲート１１０２は図１０の第二ゲート１０３～１０６のいずれか１つに相当する。

【0068】

また、１１０３は、第一ゲートに基づいて生成した第一断面画像である（図１の１－２に対応）。第一ゲートは、下層エコーを含む広い時間範囲とする。そのため、本例では、下層エコーが他の界面からのエコーに対して反射強度が強いことから、第一断面画像１１０３は、共通下層界面（ここでは底面）の配線パターンを多く含む。なお、図６に示すように第一ゲート６２は広い時間幅で定義されるため、仮に共通下層界面よりも上面に反射強度の強い構造がある場合は、当該画像には当該構造が含まれることがある。

【0069】

一方、１１０４は第二ゲート１１０２内の反射強度に基づいて生成した第二断面画像である（図１の１－３に対応）。第二断面画像１１０４は、第二ゲート１１０２の幅を狭い時間範囲とすることで、底面の配線パターンの影響が排除され、底面よりも上層にあるバンプが顕在化することを示す。つまり、第二ゲート１１０２は、狭い時間幅で定義されるため、第二断面画像１１０４では特定の深さ領域の構造のみが観察される。なお、個々の第二ゲートは、当該画像に基づいて、より構造や欠陥が顕在化するようにユーザが時間範囲を変更可能としてもよい。

【0070】

バンプ接合層の検査においては、バンプのクラックなどの接合不良を検出する必要がある。ここで、第二断面画像１１０４内の破線で囲んだバンプ１１０４ａの画像は他のバンプと比べて、中央部分が暗く、欠陥であるが、ユーザは第二断面画像１１０４を目視確認することで、欠陥を検出することが可能となる。

【0071】

更に本実施例では、欠陥を自動で検出することも可能である。
このような検出方法の一例は、良品画像をあらかじめ生成、保存しておき、比較する方法である。１１０５は良品画像の例を示す。良品画像１１０５は欠陥が含まれないことが既知である必要がある。同じ品種の試料の画像で、欠陥を含まないと目視判断したものが良品画像１１０５として採用されてもよい。あるいは、同じ品種の複数の試料の画像を取得し、各画像の濃淡値の平均値や中央値を演算して画像化することで良品画像１１０５が生成されてもよい。

【0072】

そして、第二断面画像１１０４と良品画像１１０５の各画素について、濃淡値の差が事前に定義したしきい値（固定値でもよく、ユーザから受け付けた値でもよい）よりも大きい箇所を欠陥として検出する。良品画像１１０５において、１１０４ａのバンプと同じ位置にあるバンプ１１０５ａの中央部分は明るく、これを良品としているため、１１０４ａは欠陥と判定する。

【0073】

検出方法の別の例としては、被検査体（試料）の縦構造、横構造に関する設計データ、すなわちバンプのレイアウト情報を使う方法がある。１１０６は設計データの一例であり、測定領域内のバンプの配置情報を円形の線画が示したものである。本実施例による超音波検査装置１００では、設計情報として、検査対象となる試料５（図２参照）について、各層の配線パターンなどのレイアウト情報を受け付け（図１の１－５）、欠陥検出に利用することが可能である。設計データ１１０６の各バンプ領域（個々の円形内）に基づき、第二断面画像１１０４内の各バンプの濃淡値特徴（例えば、濃淡値の平均や標準偏差など）を算出し、特徴が良品ばらつきの範囲を逸脱しているバンプを欠陥として検出する。

【0074】

１１０４ａは、第二断面画像１１０４内の他のバンプに比べて濃淡平均値が低く、かつ、標準偏差が大きくなるため、欠陥として検出可能となる。このようにして、欠陥検出部７－２は欠陥の画像を抽出する。図１１の１１０７は欠陥検出結果（図１の１－４）の一例である。

【0075】

以上に述べた第一断面画像１－２、第二断面画像１－３、欠陥検出結果１－４に加え、第一参照波、第二参照波などの超音波反射波や処理途中結果などは適宜、データ出力部７－３により、ユーザインターフェース部１７に表示される。

【0076】

上記に述べた通り、設計データにより各層の設計情報を受け付け、欠陥の検出に利用可能であるが、設計情報１－５として、深さ方向の設計情報も受け付け、利用可能である。深さ方向の設計情報の一例は、各層の厚さ（縦方向、横方向に関する情報）、材質である。これらの情報より、所望の接合界面からの反射波の受信時間を算出し、図１１の反射波１１００に第二ゲート１１０２を定義してもよい。なお、ユーザが生成される画像を確認しながら、定義後の第二ゲートを時間軸方向に微調整できてもよい。

【0077】

以上に述べた実施例により、縦構造が測定領域面内で異なる試料についても、欠陥の検出が可能である。図１２にその処理の例を示す。
１２００は、測定領域面内で異なる縦構造を有する電子部品（被検査体）の内部構造を模式的に示した例である。被検査体１２００は最下層のプリント配線基板１２１の上にはんだボール１２２を介して半導体デバイス１２３が接合されたものである。半導体デバイス１２３は、異なる種類のチップ（ここでは１２４ａ，１２４ｂの２種）が実装されており、インターポーザ基板１２５とそれぞれバンプ層１２６ａ，１２６ｂを介して接続されて生成されている。

【0078】

バンプ層１２６ａ，１２６ｂの周辺は、それぞれ液状封止材（アンダーフィル、図中の黒い部分）で封止される、モールドアンダフィリングが行われている。また、全体を樹脂（図中の網掛け部）で封止するオーバモールドが行われ、外部から保護されている。被検査体１２００の表面側（図中の上方）から入射される超音波は、ＸＹ平面の位置によって縦構造が異なるため、バンプ層１２６ａとバンプ層１２６ｂでは、その反射波の受信時間が異なる。なぜならば、封止で用いられる樹脂は、その他の電子部品の素材とは、超音波の移動速度が異なることがあるからである。このような被検査体において、個々のチップに分けてこれまで説明した処理で検査してもよい。例えば、ＸＹ面内のレイアウト情報、及び縦構造情報、すなわちＺ方向構造情報を基に、共通の基板であるインターポーザ基板１２５の表面または裏面（いずれも前述の共通下層界面に該当）からのエコー（つまり下層エコー）を、測定領域を２つに分けてそれぞれの領域内の各反射波より検出する。そして、分割した各測定領域の各々について、反射波の時間調整後、領域毎に異なる時間範囲に第二ゲートを定義してもよいということである。

【0079】

図１２の１２７は、被検査体１２００を上面からみたときの測定領域であり、２つの異なる領域１２８ａ、１２８ｂは、縦構造が異なることを示している。これを基に領域１２８ａ内で得られる反射波と、領域１２８ｂ内で得られる反射波とで、異なる下層エコーの認識、異なる時間範囲に第二ゲートを定義して、二種類のバンプ層の断面画像を生成することが可能である。

【0080】

＜ハードウェア構成＞
図１３は、計算機９００のハードウェア構成を示す図である。
計算機９００は、図３に示す信号処理部７、全体制御部８の実現形態の一つである。なお、各部は複数の計算機９００で実現してもよい。例えば、複数の計算機９００で並列計算を行ったり、ユーザインターフェース部７１を備えるタブレット計算機を含めてもよい。
計算機９００は、メモリ９０１、ＣＰＵ（Central Processing Unit）９０２、ＨＤ（Hard Disk）などの記憶装置９０３、ＮＩＣ（Network Interface Card）などの通信装置９０４を有する。
そして、記憶装置９０３に記憶されているプログラムがメモリ９０１にロードされ、ロードされたプログラムがＣＰＵ９０２によって実行される。これによって、図３に示す画像生成部７－１、欠陥検出部７－２、データ出力部７－３、パラメータ設定部７－４、全体制御部８の各機能が具現化する。記憶装置９０３を図３のデータベース１８や、記憶装置１９に対応させることも可能である。また、図示は省略するが、計算機９００はユーザインターフェース部１７の一例である、ディスプレイ、タッチパネル、マウス、キーボードを有してもよい。

【0081】

本実施例では、信号処理部７及び全体制御部８のそれぞれが別の計算機９００で構成されているものとしているが、これに限らない。前述の通り、信号処理部７及び全体制御部８が統合された結果として、共通の計算機９００で実現してもよい。また、画像生成部７－１、欠陥検出部７－２、データ出力部７－３、パラメータ設定部７－４、全体制御部８の各機能を具現化するためのプログラムを、信号処理部７や、全体制御部８に配信する配信サーバ（不図示）が備えられてもよい。また、このようなプログラムはＵＳＢメモリ等の不揮発記憶媒体に格納された状態で、配布されてもよい。こうした媒体は、超音波検査装置１００のセットアップ、機能更新に用いられる。

【0082】

なお、図１３に示す例では、プログラムを実行するプロセッサの一例としてＣＰＵ９０２を記載している。しかし、これに限らず、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）などがプロセッサとして使用されてもよいし、所定の処理を実行する主体であれば他の半導体デバイスがプロセッサとして使用されてもよい。また、計算機９００は他の構成物を含んでもよい。

【0083】

また、メカニカルコントローラ１６の実現形態の一つとして計算機９００の構成を採用してもよい。この場合、計算機９００はスキャナ１３（図３参照）を駆動する素子又は回路を含んでもよい。例えば、スキャナ１３に含まれるモータに電圧又は電流を供給する、ステッピングモータ用のドライバＩＣや、ＤＣモータ用のドライバ回路が一例である。

【0084】

＜バリエーション＞
以上、本実施例を説明した。なお、バリエーションとして以下の事項が考えられる。
＊本実施例では、Ｓ１０６に使用する反射波は、Ｓ１０２で取得し、データベース１８（図３参照）に記憶されている反射波を利用している。しかし、これに限らず、Ｓ１０６において、新たに超音波を試料（被検査体）に照射してもよい。

【0085】

＊また、予め、図１の条件１－１が確定している場合、Ｓ１０１がスキップされてもよい。あるいは、Ｓ１０１では試料の検査箇所に対して走査するように超音波を照射・取得し、取得された反射波がデータベース１８に保存されてもよい。この場合、図１における第一参照波、反射波、第二参照波は、データベース１８に保存されている反射波（のデータ）を利用すればよい。

【0086】

＊さらに、本実施例では下層エコーの時間範囲幅を第二ゲートの時間幅と一致させているが、必ずしも一致させなくてもよい。
そして、本実施例では、Ｓ１０６～Ｓ１０９の処理が、それぞれの反射波毎に行われているが、各反射波が一度に取得され、それぞれの反射波の時間調整（Ｓ１０７）が一度に行われてもよい。

【0087】

＊また、本実施例では、第一断面画像が生成され、その第一断面画像を基に第二参照波を取得する箇所が選択されているが、例えば、設計情報を基に、ユーザが第二参照波を取得する箇所を選定してもよい。このようにすれば、第一断面画像の生成を省略することができ、処理手順を減少させることができる。

【0088】

＊なお、第二参照波を得る箇所は、Ｚ軸方向にて界面が少ない、つまり表面をのぞけば、そのまま共通下層界面に至る位置を選択できるのであれば、他の方法でもよい。

【0089】

＊なお、超音波を媒介する液体は水以外であってもよい。

【0090】

＊以上の例では、図１に示す通り、Ｓ１０２において測定領域内の全反射波を取得、保存し、以後の処理では、保存した反射波を再利用する方式を述べた。これにより、第二断面画像１－３を生成する際には超音波プローブ２の走査による全反射波再取得は必要ないが、全反射波を一旦、保存する際に時間を要する。しかし、よりリアルタイム性を追求するために、全反射波を保存せず、画像生成の都度、超音波プローブ２の走査と並行して、画像生成部７－１の処理をリアルタイムに行ってもよい。

【0091】

＊位置Ｕは、ユーザが、画面に表示された第一断面画像１－２を確認しながらの指定を受け付けることで決定してもよい。さらには、信号処理部７によって決定された位置Ｕを推奨点（または推奨領域）として第一断面画像１－２の上に表示することで、ユーザによる選択が支援されてもよい。
＊下層エコーは、局所ピークを中心として定義しなくてもよい。例えば、送信波や反射波の局所ピークが１／２波形の中心から所定の割合だけずれる場合は、当該ずれる割合を加味してもよい。
＊下層エコーの幅は、第二ゲートの幅と同じでなくてもよい。例えば、下層エコーの幅は送信波または反射波の１／２波長に対応する時間幅であってもよい。

【0092】

＊反射波９４の時間調整は、第二参照波９１を基準に、局所ピークに対して行われることを説明してきた。しかし、時間調整は、第二参照波以外の任意の反射波を基準に行ってもよく、局所ピーク以外の時間で行ってもよい。
＊なお、時間調整後の第二参照波以外の反射波をユーザインターフェース部１７に出力してもよい。当該出力をする際には、時間調整していることを示すテキストや記号、強調色を合わせて出力してもよい。

【0093】

＊以上の説明では、測定点１つに対して断面画像の１画素が対応する場合について説明してきたが、そうでなくてもよい。

【0094】

＊図８で説明した下層エコーの伝搬について、伝搬元の測定点と伝搬先の測定点とは必ずしも対応する画素同士が隣接している必要はなく、画素間又は測定点間が、事前に定めた所定の範囲内（隣接画素に相当する測定領域上の距離以上）に位置する場合に伝搬させてもよい。もし、下層エコーの受信時間があまりずれていない場合は、所定の範囲を大きく設定しても好適に下層エコーの検出又は局所ピークの選択ができる。画素の視点で言えば、２、３画素分離れた画素同士を対象に伝搬を行ってもよい。

【0095】

＊また、伝搬単位はこれまで説明した１画素や１測定点毎でなくても、複数画素や複数測定点でまとめて行ってもよい。
＊図１の処理を行う超音波検査装置は、ユーザから受け付けた指示で、断面画像生成処理モードを切り替えてもよい。この場合、第一モードは、図１およびこれまで説明してきた処理によって画像が生成され、第二モードでは、ＳゲートとＦゲートを用いて断面画像を生成してもよい。

【0096】

＊上記説明では、第一ゲートは、第二ゲートを定義させる時間範囲と、共通下層界面から反射されたとみなす下層エコー又は局所ピークを検出する時間範囲と、をユーザに指定させるエンティティであることを示した。しかし、ユーザにとっての第一ゲートの設定意義はこれ以外が追加されても、一部の意義のみであってもよい。

【0097】

＊また、前記した各構成、機能、各部７－１～７－４，８、データベース１８、記憶装置１９などは、それらの一部又はすべてを、例えば集積回路で設計することなどによりハードウェアで実現してもよい。また、図１３に示すように、前記した各構成、機能などは、ＣＰＵ９０２などのプロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイルなどの情報は、ＨＤ（Hard Disk）に格納すること以外に、メモリ９０１や、ＳＳＤ（Solid State Drive）などの記録装置、又は、ＩＣ（Integrated Circuit）カードや、ＳＤ（Secure Digital）カード、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などの記録媒体に格納することができる。
＊また、各実施形態において、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしもすべての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には、ほとんどすべての構成が相互に接続されていると考えてよい。

【0098】

＜まとめ＞
以上の説明により、本明細書では以下を説明した。
＜＜観点１＞＞
超音波を発生して被検査体に送信し、前記被検査体から反射した反射波を受信する超音波プローブと、
コントローラと、
を備える超音波検査装置であって、
前記コントローラは：
（Ａ）ユーザから受け付けた所定の条件に基づいて、前記反射波の一部を抽出する時間範囲を示す、第一ゲートを定義し、
（Ｂ）前記第一ゲートの終了時間より前に、時間幅が前記第一ゲートより小さい時間幅を示す第二ゲートを１以上定義し、
（Ｃ）前記被検査体の複数の測定点の各々について：
（Ｃ１）前記測定点に対応する前記反射波から、前記被検査体の上表面より下層の界面から反射した下層エコー又は局所ピークを検出し、
（Ｃ２）前記下層エコー又は局所ピークに基づいて、当該反射波の受信時間を調整し、
（Ｄ）時間調整後の反射波と、前記第二ゲートに基づいて、前記被検査体の断面画像を生成する。

【0099】

＜＜観点２＞＞
前記コントローラは：
（Ｅ）前記被検査体の第一参照用の測定点からの反射波である、第一参照波を取得し、
（Ｆ）ユーザから前記所定の条件を受け付ける前に、ユーザインターフェースに表示させてもよい。

【0100】

＜＜観点３＞＞
前記コントローラは：
（Ｇ）前記被検査体の第二参照用の測定点からの反射波である、第二参照波を取得し、
（Ｈ）前記第二参照波から前記下層の界面から反射した参照用下層エコー又は参照用局所ピークを検出し、
ここで、（Ｃ２）の受信時間の調整は、前記参照用下層エコー又は前記参照用局所ピークを基準に、調整する、
超音波検査装置。

【0101】

＜＜観点４＞＞
前記コントローラは、
（Ｉ）時間調整前の反射波と、前記第一ゲートに基づいて、前記被検査体の断面画像を生成し、
（Ｊ）（Ｉ）で生成した断面画像を構成する画素について、当該画素の濃淡値と、当該画素および周辺の画素の濃淡値の変化と、に基づいて評価することで、所定の画素に対応する測定点を前記第二参照用の測定点と定めてもよい。

【0102】

＜＜観点５＞＞
（Ｃ１）として、所定の第一測定点に対応する所定の第一反射波から、下層エコー又は局所ピークを検出するために、前記コントローラは：
（Ｃ１Ａ）前記所定の第一測定点から所定の範囲内に位置する所定の第二測定点を選択し、
（Ｃ１Ｂ）前記所定の第二測定点に対応する所定の第二反射波から、検出済の下層エコーの時間範囲を取得し、
（Ｃ１Ｃ）（Ｃ１Ｂ）で取得した時間範囲内で、前記所定の第一反射波から局所ピークを選択し、
（Ｃ１Ｄ）（Ｃ１Ｃ）で選択した局所ピークに基づいて、前記所定の第一反射波から下層ピークを検出してもよい。

【0103】

＜＜観点６＞＞
前記第二ゲートの時間幅は、前記被検査体に送信した超音波の１波長以下であってもよい。
＜＜観点７＞＞
（Ｂ）の第二ゲートの定義は、ユーザから受け付けた断面画像数に基づいて行われてもよい。

【0104】

＜＜観点８＞＞
前記上表面より下層の界面は、前記被検査体の測定領域に広範囲又は全般にわたり共通に存在する下層の界面であってもよい。

【0105】

＜＜観点９＞＞
前記上表面より下層の界面は、前記被検査体に含まれるのプリント配線基板の底面、インターポーザ基板の底面、のいずれかであってもよい。

【0106】

＜＜観点１０＞＞
（Ｂ）の第二ゲートの定義は、ユーザから受け付けた前記被検査体の設計データの縦構造及び横構造に基づいて行われてもよい。

【0107】

＜＜観点１１＞＞
前記被検査体は、第一チップと、前記第一チップと構造が異なる第二チップと、を含み、
（Ａ）から（Ｄ）の処理は、チップ毎に行われ、
前記第一チップに関する第二ゲートの時間範囲又は数と、前記第二チップに関する第二ゲートの時間範囲又は数と、は異なるように定義可能でであってもよい。

【0108】

＜＜観点１２＞＞
前記第一ゲートは、前記第二ゲートの定義範囲と、前記上表面より下層の界面より反射される下層エコー又は局所ピークの検出時間範囲と、をユーザに指定させるエンティティであってもよい。

【0109】

＜＜観点１３＞＞
前記コントローラは、ユーザから受け付けた指示で、（Ａ）から（Ｄ）の処理で断面画像を生成する第一モードと、ＳゲートとＦゲートを用いて断面画像を生成する第二モードと、を切り替えてもよい。

【符号の説明】

【0110】

１－１ 条件（所定の条件、断面画像数を含む）
１－２，１１０３ 第一断面画像（第一ゲートに基づく断面画像）
１－３，１１０４ 第二断面画像（第二ゲートに基づく断面画像）
１－４ 検出結果
１－５ 設計情報
２ 超音波プローブ
４，５０，５５，８４、８７ 反射波
５ 試料（被検査体）
７ 情報処理部（コントローラ）
７－１ 画像生成部（コントローラ）
７－２ 欠陥検出部（コントローラ）
１７ ユーザインターフェース部（ユーザインターフェース）
４０，１２１ プリント配線基板（下層の界面を含む）
４６，１２５ インターポーザ基板（下層の界面を含む）
５１，５６ Ｓゲート
５２，５７ Ｆゲート
６０ 第一参照波
６２，７２ 第一ゲート
６３～６８，１０３～１０６，１１０２ 第二ゲート
７１，７４，９１，１００ａ，１１００ 第二参照波
７３，８３，８６，８９，９３，１０２，１１０１ 下層エコー（参照用下層エコー）
７５、８２，８５，８８，９２，９５，１０１ 局所ピーク（参照用下層ピーク）
８１ 第二参照波（第二反射波）
８４，８７ 超音波反射波（第一反射波）
９４ 超音波反射波（反射波）
４００，１２００ 被検査体
１００ 超音波検査装置
１００ｂ，１００ｃ 時間調整した後の反射波（時間調整後の反射波）
１２４ａ チップ（第一チップ）
１２４ｂ チップ（第二チップ）
１２８ａ，１２８ｂ 領域
１１０６ 設計データ
Ｕ 位置（第二参照用の測定点、第二測定点）
Ｍ 位置（第二参照用の測定点、第一測定点）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】