光学式非破坏检查方法以及光学式非破坏检查装置制造方法

光学式非破坏检查方法以及光学式非破坏检查装置制造方法
【专利摘要】本发明提供光学式非破坏检查方法以及光学式非破坏检查装置，能在短时间内进行正确的检查，利用激光不破坏测定对象物地加热测定对象物，基于测定对象物的温度上升特性的曲线形状判定测定对象物的状态。该方法及装置使用加热用激光源(21)、至少一个红外线检测器(31、32)、控制装置(50)和存储装置(60)。在存储装置存储将与测定对象物的状态对应的参数和表示与该参数的状态对应地不同的温度上升特性的曲线形状的时间常数建立联系的参数状态-时间常数特性。通过控制装置求得基于温度上升特性中的加热开始时刻到达到饱和温度的时刻的曲线形状的时间常数，基于求得的时间常数与参数状态-时间常数特性判定测定对象物的参数的状态。
【专利说明】光学式非破坏检查方法以及光学式非破坏检查装置
[0001] 本申请主张于2013年5月14日提出的日本专利申请第2013-102226号的优先权， 并在此引用包括说明书、附图、摘要在内的全部内容。

【技术领域】
[0002] 本发明涉及光学式非破坏检查方法以及光学式非破坏检查装置。

【背景技术】
[0003] 当在半导体芯片上通过引线结合连接电极的情况下，利用各种方法对电极与引线 进行接合，但需要对电极与引线是否被适当地接合进行检查。以往，工作人员利用显微镜等 对接合处进行放大来目视检查，或者取出规定的样本，对电极与引线进行破坏来检查其强 度等。
[0004] 在工作人员目视检查的情况下，因为会产生由工作人员的技能导致的差异、以及 即便是相同的工作人员因疲劳、身体状况等导致的差异，所以检查结果的可靠性降低，检查 的效率也不高。另外，在利用取出样本进行破坏检查的情况下，无法保证实际上未作为样本 被破坏的对象物全部（未被取出的剩余的全部）与已破坏的样本相同的状态。
[0005] 因此，在日本特开2011-191232号公报所记载的现有的微小直径引线结合的合格 与否判定方法以及判定装置中，为了通过非接触方式根据接合部的面积对基于引线结合的 接合状态的合格与否进行判定，而利用激光对接合位置进行加热，并利用双波长红外辐射 温度计对从加热位置放射的微量的红外线进行检测，对接合部的温度进行测定。对从加热 开始达到饱和温度为止的、接合部的温度的时间变化亦即温度上升特性进行测定，根据温 度上升特性求得存在与接合面积相关的数值，并根据该数值对合格与否进行判定。
[0006] 通常，温度上升特性的曲线形状与测定对象物的接合部的面积的大小对应地不 同，因此只要基于该曲线形状，对接合部的面积是否在允许范围内进行判定即可。在上述现 有技术中，使用使温度上升特性相对于时间轴积分的值（即温度的时间变化的面积），对接 合部的合格与否进行判定。当在具有必要最小限度的接合面积的实际的样本的温度上升特 性的时间轴积分值与具有必要最大限的接合面积的实际的样本的温度上升特性的时间轴 积分值之间存在检查对象的温度上升特性的时间轴积分值的情况下，判定为合格。
[0007] 在日本特开2011-191232号公报中，虽示出了具有最小限度的接合面积的测定对 象物的饱和温度与具有最大限度的接合面积的测定对象物的饱和温度等收敛在相同的饱 和温度的附图，但在接合面积较大的情况下，导热量较多，因此处于饱和温度降低的趋势， 在接合面积较小的情况下，导热量较少，因此处于饱和温度增高的趋势。另外，即便为相同 的物质、相同的接合面积，也存在成为与照射加热用激光的表面状态对应地不同的饱和温 度的可能性。因此，在每个测定对象物中，饱和温度不同，因此不仅温度上升特性的曲线形 状变化，饱和温度的值的大小为原因也使上述的温度上升特性的时间轴积分值变化。这样， 存在无法根据曲线形状进行正确判定的可能性。
[0008] 另外，在日本特开2008-145344号公报所记载的现有技术中，记载有在利用激光 对接合部位进行加热至规定温度后，使用温度测定用红外线传感器，对停止激光照射后的 温度的下降状态进行测定，并基于温度下降状态对接合状态的合格与否进行判定的、微小 的金属接合部位的评价方法。该技术方案具备反射率测定用激光、与反射率测定用红外线 传感器，通过对接合部位的反射率进行测定，来对检测出的温度下降状态进行修正。加热时 达到饱和温度为止的时间通常为数十毫秒左右，与此相对，加热后的温度下降时间通常花 费数十秒?数分钟左右，在对温度下降时间进行测定的该技术方案中，检查时间非常长，因 此不优选。
[0009] 在日本专利第4857422号公报所记载的其他的现有技术中，记载有在真空室内的 高频线圈内使样品熔融并且浮游，导入忠实地表现基于激光加热的热物性值测定法的导热 的基础式，从而能够对因高温熔融的导电材料的真实的热物性直接进行测定的热物性测定 方法以及测定装置。本技术是使用非常大规模的装置，使样品熔融并且浮游的方法，从而无 法应用于引线结合的接合状态的检查。


【发明内容】

[0010] 本发明的目的之一在于提供能够解决上述课题的光学式非破坏检查方法以及光 学式非破坏检查装置。根据利用激光以不破坏测定对象物的方式对测定对象物进行加热， 基于测定对象物的温度上升特性的曲线形状判断测定对象物的状态的方法，由此能在短时 间内进行正确的判定。
[0011] 本发明的一方式是光学式非破坏检查方法，其具有如下步骤：
[0012] 加热用激光照射，其根据控制单元对加热用激光源进行控制，朝向设定在测定对 象物上的测定点照射加热用激光；
[0013] 放射红外线检测，其中通过上述控制单元，使用红外线检测单元对从上述测定点 放射的光中取出的规定红外线波长的红外线进行检测；
[0014] 温度上升特性测定，其中通过上述控制单元，基于由上述放射红外线检测中检测 出的检测值与作为上述加热用激光的照射时间的加热时间，对作为与加热时间对应的上述 测定点的温度上升状态的温度上升特性进行测定。
[0015] 而且，上述光学式非破坏检查方法使用光学式非破坏检查装置来执行，上述光学 式非破坏检查装置具有：
[0016] 加热用激光源，其射出设定为不破坏测定对象物地对测定对象物进行加热的输出 的加热激光波长的加热用激光；
[0017] 至少一个红外线检测单元，其能够对红外线进行检测；
[0018] 控制单元，其对上述加热用激光源进行控制，并且获取来自上述红外线检测单元 的检测信号；以及
[0019] 存储单元，其存储有参数状态-时间常数特性，定义与应该判定的测定对象物 的状态对应的参数的状态，上述温度上升特性与该参数的状态对应地不同，上述参数状 态-时间常数特性是表示上述温度上升特性的曲线形状的时间常数存在与上述参数的状 态建立联系而成的。
[0020] 本发明的其他方式是上述方式所记载的光学式非破坏检查方法，还具备如下判 定：
[0021] 在上述控制单元中，基于测定出的上述温度上升特性中的上述曲线形状求得时间 常数，并基于求得的时间常数与存储于上述存储单元的上述参数状态-时间常数特性，对 测定对象物的上述参数的状态进行判定，
[0022] 求得上述时间常数时的上述曲线形状的解析对象区间是从加热开始时刻到直至 饱和温度的时刻，
[0023] 上述饱和温度是指在相对于时间变化的温度变化的图线中图表的倾斜程度成为 规定值以下的温度。
[0024] 在本方式中，基于时间常数与参数状态-时间常数特性，对测定对象物的参数的 状态进行判定，上述时间常数基于测定出的温度上升特性中的从加热开始时刻到直至饱和 温度的时刻的曲线形状。
[0025] 例如即便在每一个测定对象物的温度上升特性的饱和温度不同的情况下，若使用 曲线形状的时间常数、参数状态-时间常数特性进行判定，则不受饱和温度的差异影响，而 能够纯粹地以曲线形状的差异对测定对象物的参数状态进行判定，因此能够进行更加正确 的判定。
[0026] 本发明的又一其他方式是上述方式所记载的光学式非破坏检查方法，还具备如下 判定：
[0027] 在上述控制单元中，以测定出的上述温度上升特性中的上述饱和温度成为预先设 定的标准化饱和温度的方式，使上述温度上升特性在温度方向上压缩或者伸长，求得标准 化温度上升特性，
[0028] 基于求得的上述标准化温度上升特性中的曲线形状求得时间常数或者与时间常 数有关的信息，
[0029] 基于求得的时间常数或者与时间常数有关的信息与存储于上述存储单元的上述 参数状态-时间常数特性，对测定对象物的上述参数的状态进行判定，
[0030] 求得上述时间常数或者与时间常数有关的信息时的上述曲线形状的解析对象区 间是从加热开始时刻到达到上述标准化饱和温度的时刻。
[0031] 在本方式中，以测定出的温度上升特性的饱和温度成为标准化饱和温度的方式对 温度上升特性进行加工而获得标准化温度上升特性。然后，基于时间常数或者与时间常数 有关的信息、参数状态-时间常数特性，对测定对象物的参数的状态进行判定，上述时间常 数基于标准化温度上升特性中的从加热开始时刻到直至标准化饱和温度的时刻的曲线形 状。
[0032] 例如即便在每一个测定对象物的温度上升特性的饱和温度不同的情况下，将饱和 温度统一为标准化饱和温度，若使用标准化温度上升特性的曲线形状的时间常数或者与时 间常数有关的信息、参数状态-时间常数特性进行判定，则不受饱和温度的差异影响，而能 够纯粹地以曲线形状的差异对测定对象物的参数状态进行判定，因此能够进行更加正确的 判定。
[0033] 本发明的又一其他方式是上述方式所记载的光学式非破坏检查方法，
[0034] 与上述时间常数有关的信息是在上述标准化温度上升特性中被温度上升曲线形 状围起的区域的面积，
[0035] 上述面积在从加热开始时刻到达到上述标准化饱和温度的时刻的区域内被计算。
[0036] 与使用控制装置求得时间常数相比，求得温度上升曲线形状部分的面积更容易， 因此能够更加容易地对测定对象物的上述参数的状态进行判定。
[0037] 本发明的又一其他方式是上述方式的任一个所涉及的光学式非破坏检查方法，
[0038] 上述测定对象物是包括对两个部件进行接合的接合部的接合构造部位，
[0039] 上述测定点设定于上述两个部件中的一个部件的表面，
[0040] 上述参数的状态是上述两个部件的接合部的面积的大小，
[0041] 在上述控制单元中，执行上述判定，从而对上述两个部件的接合部的面积是否在 允许范围内进行判定。
[0042] 在本方式中，测定对象物的参数的状态是两个部件的接合部的面积的大小，例如 在两个部件为电极与引线的情况下，对电极与引线的接合部的面积是否在允许范围内进行 判定，因此能够更加适当地进行电极与引线的接合状态的合格与否的判定。
[0043] 本发明的又一其他方式是上述方式的任一个所涉及的光学式非破坏检查方法，使 用能够显示基于来自上述控制装置的输出信号的图像的显示装置，使与上述判定步骤的结 果有关的信息显示于上述显示装置。
[0044] 在本方式中，将与判定步骤的结果有关的信息显示于显示装置。
[0045] 不仅显示判定结果的合格与否，例如也使测定出的标准化温度上升特性、与理想 的面积相当的标准化温度上升特性、与允许下限的面积相当的标准化温度上升特性、与允 许上限的面积相当的标准化温度上升特性重叠来显示，从而工作人员不仅能够对合格与否 的状态容易地进行识别，也能够对是否从理想状态向哪个下限侧或者上限侧偏移容易地进 行识别，因此能够应用于测定对象物的品质的偏差的管理。
[0046] 本发明的又一其他方式是用于实施上述方式的任一个所涉及的光学式非破坏检 查方法的光学式非破坏检查装置。
[0047] 在本方式中，能够提供一种光学式非破坏检查装置，即便在每一个测定对象物的 饱和温度不同的情况下，也不受饱和温度的差异影响，而能够纯粹地以与曲线形状相当的 时间常数或者与时间常数有关的信息的差异对测定对象物的参数状态进行判定，因此能够 进行更加正确的判定。

【专利附图】

【附图说明】
[0048] 根据以下参照附图对实施例进行的详细说明可了解本发明的上述以及更多的特 点和优点，在附图中，对相同的元素标注相同的附图标记。
[0049] 图1A是对测定对象物的例子进行说明的图。
[0050] 图1B是说明通过引线结合在电极上接合引线的状态的例子的图。
[0051] 图2是对光学式非破坏检查装置的结构的例子进行说明的图。
[0052] 图3是说明光学式非破坏检查方法的处理顺序的例子的流程图。
[0053] 图4是对红外线波长、红外线能量、温度的关系进行说明的图。
[0054] 图5是对温度与不同的2个波长的红外线的能量的比（2波长比）的关系进行说 明的图。
[0055] 图6是对测定出的温度上升特性的例子进行说明的图。
[0056] 图7是对根据接合面积（参数的状态）将时间常数建立联系的参数状态-时间常 数特性的例子进行说明的图。
[0057] 图8是对将温度上升特性沿温度方向压缩而标准化的标准化温度上升特性进行 说明的图。
[0058] 图9是对将温度上升特性沿温度方向伸长而标准化的标准化温度上升特性进行 说明的图。
[0059] 图10是表示使标准化理想温度上升特性、标准化下限温度上升特性、标准化上限 温度上升特性重叠的状态的例子的图。
[0060] 图11是对从根据测定出的温度上升特性求得的标准化温度上升特性的加热开始 时刻到达到标准化饱和温度的规定时间（TS)的面积进行说明的图。
[0061] 图12是对根据接合面积（参数的状态），将在图11中求得的面积（与时间常数有 关的信息）建立联系的参数状态-时间常数特性的例子进行说明的图。
[0062] 图13是对将与测定对象物的状态的判定结果有关的信息显示于显示装置的例子 进行说明的图。

【具体实施方式】
[0063] 以下，参照附图对本发明的各实施方式进行说明。使用图1，对测定对象物的例子 进行说明。
[0064] 图1A示出了基板90的立体图。在设置于基板90上的各电极92上，通过引线结 合机械式以及电气接合直径为数十微米?数百微米左右的铝等的引线93的第一端，在固 定于基板90上的半导体芯片94的各端子通过引线结合接合引线93的第二端。
[0065] 另外，图1B是从B方向观察图1A的图。在本实施方式的说明中，将包括对引线93 与电极92进行接合的接合部96的接合构造部位97作为测定对象物进行说明。
[0066] 为了对在电极92是否适当地接合了引线93进行判定，只要通过接合部96的面 积，换句话说在图1B中引线93的面与电极92的面平行的区域的面积是否在允许范围内， 来对接合状态的合格与否进行判定即可。因此，如图1B的接合构造部位97的放大图所示， 在接合构造部位97的引线93的表面设定测定点SP，对测定点SP照射加热用激光来进行 加热。于是，测定点SP的温度逐渐上升，从测定点SP经由引线93内以及接合部96向电极 92传播热。另外，从包括测定点SP的接合构造部位97放射与上升的温度对应的红外线。 [0067] 另外，测定点SP的温度逐渐上升，但若达到加热量与放热量相等的饱和温度，则 温度的上升停止，即使继续加热，也成为几乎恒定的温度。此处，在接合部96的面积比较大 的情况下，导热量较多，因此与加热时间对应的温度的上升比较缓慢，饱和温度比较低。在 接合部96的面积比较小的情况下，向电极92传播的导热量较少，因此与加热时间对应的温 度的上升比较急剧，饱和温度增高（参照图11)。
[0068] 因此，能够对测定点SP照射加热激光，来对图6所示的温度上升特性进行测定，基 于温度上升特性，求得接合部96的面积的大小，对接合部96的面积是否在允许范围内进行 判定，从而对接合状态的合格与否进行判定。
[0069] 在以下的说明中，对能够对上述的接合状态的合格与否进行判定的光学式非破坏 检查装置的结构的例子以及光学式非破坏检查方法的详细进行说明。图2示出了光学式非 破坏检查装置1的结构的例子。
[0070] 图2所示的光学式非破坏检查装置1构成为包括聚光准直装置10、加热用激光源 21、加热用激光准直装置41、加热激光用选择反射装置11A、第一红外线检测器31、第一红 外线用选择反射装置12A、第一红外线聚光装置51、第二红外线检测器32、第二红外线用选 择反射装置13A、第二红外线聚光装置52、控制装置50以及存储装置60等。
[0071] 此外，光学式非破坏检查装置的结构不被图2所示的结构限定。例如也能够使用 如下的光学式非破坏检查装置等，即将红外线检测器设为一个，追加反射率测定用的激光 源与光传感器等，基于反射率对红外线检测器的检测值进行修正。
[0072] 聚光准直装置10使沿着自身的光轴从第一侧（在图2中从上方）入射的平行光 从第二侧（在图2中从下方）射出，朝向作为焦点位置而设定在测定对象物上的测定点SP 进行聚光。另外，聚光准直装置10将从测定点SP放射以及被测定点SP反射且从第二侧入 射的光变换为沿着自身的光轴的平行光而从第一侧射出。聚光准直装置10也能够由使光 透过而折射的聚光透镜构成，但由于要处理不同的多个波长的光，因此不太优选会产生色 差的聚光透镜。因此，利用非球面的反射镜10A、10B构成聚光准直装置，从而排除色差的产 生，与较宽的波段对应。
[0073] 加热用激光源21基于来自控制装置50的控制信号射出调整为能够不破坏测定对 象物地加热测定对象物的输出的加热用激光。将该激光的波长称为加热激光波长λ a。加 热用激光源21例如为半导体激光。
[0074] 加热用激光准直装置41配置于加热用激光源21的附近，换句话说配置于激光射 出位置的附近且加热用激光的光轴上，将从加热用激光源21射出的加热用激光变换为平 行光的加热用激光La。例如加热用激光准直装置41只要仅将加热激光波长λ a的光变换 为平行光即可，因此也可以为准直透镜。此外，若加热用激光源21能够射出平行光，则能够 省略加热用激光准直装置41。
[0075] 加热激光用选择反射装置11A配置在聚光准直装置10的光轴上，使从加热用激光 源21射出并被变换为平行光的加热用激光La朝向聚光准直装置10的第一侧反射。加热 用激光La的波长为加热激光波长λ &。另外，加热激光用选择反射装置11A使从测定点SP 放射以及被测定点SP反射且从聚光准直装置10的第一侧射出的平行光中的、与加热激光 波长λ a不同的波长的平行光L12透过。例如加热激光用选择反射装置11A是对加热激光 波长λ a的光进行反射，而使加热激光波长λ a以外的波长的光透过的二向色镜。
[0076] 而且，由加热用激光准直装置41与加热激光用选择反射装置11A构成加热用激光 导光装置，加热用激光导光装置将从加热用激光源21射出的加热用激光变换为平行光并 向聚光准直装置10的第一侧引导。
[0077] 第一红外线检测器31能够检测从测定点SP放射的红外线的能量。例如第一红外 线检测器31为红外线传感器。此外，来自第一红外线检测器31的检测信号被控制装置50 获取。
[0078] 第一红外线用选择反射装置12A配置于从聚光准直装置10的第一侧射出并透过 了加热激光用选择反射装置11A的平行光L12的路径上，在本检查装置中，配置在聚光准直 装置10的光轴上。该平行光L12是与加热激光波长不同的波长的平行光。而且第一红外 线用选择反射装置12A，从自聚光准直装置10的第一侧射出且从透过了加热激光用选择反 射装置11A的平行光L12中，使第一红外线波长λ 1的红外线的平行光L1朝向第一红外线 检测器31反射，而使与第一红外线波长λ 1不同的波长的平行光L13透过。因此，第一红 外线检测器31仅检测第一红外线波长λ 1的红外线的能量。
[0079] 例如第一红外线用选择反射装置12Α是反射第一红外线波长λ 1的光，而使第一 红外线波长λ 1以外的波长的光透过的二向色镜。
[0080] 另外，第一红外线聚光装置51配置于第一红外线检测器31的附近，使被第一红外 线用选择反射装置12Α反射的第一红外线波长λ 1的平行光L1的红外线朝向第一红外线 检测器31的检测位置聚光。例如第一红外线聚光装置51只要仅使第一红外线波长λ 1的 光聚光即可，因此也可以为聚光透镜。
[0081] 而且，由加热激光用选择反射装置11Α、第一红外线用选择反射装置12Α、第一红 外线聚光装置51构成第一放射红外线导光装置。第一放射红外线导光装置从自测定点SP 放射且从聚光准直装置10的第一侧射出的平行光L12中取出第一红外线波长λ 1的红外 线，并向第一红外线检测器31引导。
[0082] 第二红外线检测器32能够检测从测定点SP放射的红外线的能量。例如第二红外 线检测器32为红外线传感器。此外，来自第二红外线检测器32的检测信号被控制装置50 获取。
[0083] 第二红外线用选择反射装置13Α配置于从聚光准直装置10的第一侧射出并透过 了加热激光用选择反射装置11Α以及第一红外线用选择反射装置12Α的平行光L13的路径 上，在本检查装置中，配置在聚光准直装置10的光轴上。该平行光L13是与加热激光波长 以及第一红外线波长不同的波长的平行光。而且第二红外线用选择反射装置13Α从自聚光 准直装置10的第一侧射出且从透过了加热激光用选择反射装置11Α以及第一红外线用选 择反射装置12Α的平行光L13中，使第二红外线波长λ 2的红外线的平行光L2朝向第二红 外线检测器32反射，而使与第二红外线波长λ 2不同的波长的平行光L14透过。透过的平 行光L14不需要，因此例如让光吸收体等吸收。
[0084] 因此，第二红外线检测器32仅检测第二红外线波长λ 2的红外线的能量。例如第 二红外线用选择反射装置13Α是反射第二红外线波长λ 2的光，而使第二红外线波长λ 2 以外的波长的光透过的二向色镜。
[0085] 另外，第二红外线聚光装置52配置于第二红外线检测器32的附近，使作为被第二 红外线用选择反射装置13Α反射的第二红外线波长λ 2的红外线的平行光L2朝向第二红 外线检测器32的检测位置聚光。例如第二红外线聚光装置52只要仅对第二红外线波长 入2的光聚光即可，因此也可以为聚光透镜。
[0086] 而且，由加热激光用选择反射装置11Α、第一红外线用选择反射装置12Α、第二红 外线用选择反射装置13Α、以及第二红外线聚光装置52构成第二放射红外线导光装置。第 二放射红外线导光装置从自测定点SP放射且从聚光准直装置10的第一侧射出的平行光 L12中取出第二红外线波长λ 2的红外线，并向第二红外线检测器32引导。
[0087] 控制装置50为个人计算机等，对加热用激光源21进行控制并利用加热用激光对 测定点SP进行加热，并且获取来自第一红外线检测器31的检测信号与来自第二红外线检 测器32的检测信号，基于第一红外线检测器31的检测值与第二红外线检测器32的检测值 的比，对测定点SP的温度进行测定。而且控制装置50对与加热时间对应的测定点的温度 上升状态亦即温度上升特性进行测定，基于测定出的温度上升特性对测定对象物的状态进 行判定。此外，对温度的测定方法与控制装置50的动作的详细后述。
[0088] 存储装置60例如是硬盘等存储装置。在存储装置60存储有表示与应该判定的 测定对象物的状态对应的温度上升特性的曲线形状的时间常数或者与时间常数有关的信 息。该信息以与应该判定的测定对象物的参数的状态建立联系的形式，换句话说以参数状 态-时间常数特性（参照图7、图12)的形式被存储。
[0089] 例如在图7所示的参数状态-时间常数特性的例子中，参数的状态是接合部的面 积。相对于该接合部的面积，将表示温度上升特性的曲线形状的时间常数建立联系并存储。
[0090] 而且，控制装置50基于该特性的曲线形状求得测定出的温度上升特性的时间常 数、或者与时间常数有关的信息。温度上升特性的解析范围是从加热开始时刻到测定点直 至饱和温度的时刻为止。饱和温度是温度上升特性的斜率，换句话说单位时间的温度变化 量成为规定值以下的时刻的温度。控制装置50基于求得的时间常数或者与时间常数有关 的信息、存储于存储装置的参数状态-时间常数特性求得测定对象物的参数的状态，对求 得的参数的状态是否在允许范围内进行判定。在本实施方式中，测定对象物的参数的状态 是接合部的面积。
[0091] 以下，使用图3所示的流程图说明通过上述光学式非破坏检查装置1的控制装置 50的处理顺序实现的、本发明所涉及的光学式非破坏检查方法的第一实施方式。图3所示 的处理在对测定点进行检查时，由控制装置50执行。
[0092] 在步骤S10中，控制装置50对加热用激光源进行控制，从加热用激光源射出加热 用激光，进入步骤S15。加热用激光被向测定点引导。步骤S10相当于通过控制装置对加热 用激光源进行控制，朝向设定在测定对象物上的测定点照射加热用激光的、加热用激光照 射步骤。从测定点放射的红外线被向第一红外线检测器以及第二红外线检测器引导。
[0093] 在步骤S15中，控制装置50获取基于来自第一红外线检测器的检测信号的第一 红外线波长λ 1的红外线的能量的检测值、基于来自第二红外线检测器的检测信号的第二 红外线波长λ 2的红外线的能量的检测值、在步骤S10中从开始加热用激光的照射后经过 的时间（加热时间），进入步骤S20。步骤S15相当于通过控制装置，使用红外线检测器对 从测定点放射的红外线中取出的规定红外线波长的红外线进行检测的、放射红外线检测步 骤。在本实施方式中，所谓规定红外线波长是第一红外线波长λ 1与第二红外线波长λ 2， 所谓红外线检测器是第一红外线检测器与第二红外线检测器。
[0094] 在步骤S20中，控制装置50基于来自第一红外线检测器的检测值与来自第二红外 线检测器的检测值的比，求得与加热时间对应的测定点的温度，进入步骤S25。步骤S20相 当于通过控制装置，基于在放射红外线检测步骤中检测出的检测值与作为照射加热用激光 的时间的加热时间，对作为与加热时间对应的测定点的温度的温度上升特性进行测定的、 温度上升特性测定步骤。
[0095] 图4示出了在完全吸收以及放射被照射的光的黑体的温度为各温度（Μ1、Μ2、···、 Μ6)的情况下，表示从黑体放射的红外线的波长（横轴）与各波长的红外线的能量（纵轴） 的关系的红外线放射特性的例子。例如在测定点为黑体的情况下，第一红外线波长λ?的 位置为在图8中所示的λ 1的位置，第二红外线波长λ 2的位置为在图8中所示的λ 2的 位置。
[0096] 控制装置50在加热时间Τ1的时机内获取的由第一红外线检测器检测出的第一红 外线波长λ 1的红外线能量的检测值为E1A，由第二红外线检测器检测出的第二红外线波 长λ 2的红外线能量的检测值为E2A的情况下，根据作为上述的检测值的比（以下，称为2 波长比）的Ε1Α/Ε2Α与在图5中表示例子的温度-2波长比特性的Ε λ 1/Ε λ 2特性，求得测 定点的温度。该情况求得M5[°C]。2波长比是不同的2个波长的红外线的能量的比。在图 5中表示例子的温度_2波长比特性被预先存储于存储装置60。
[0097] 使用2波长的检测值的比，从而控制装置能够不受测定点的反射率（放射率）的 影响，而求得测定点的正确的温度。当在加热时间T2、T3、T4时刻获取的第一红外线波长的 红外线能量、第二红外线波长的红外线能量分别为（E1B、E2B)、（E1C、E2C)、（E1D、E2D)的情 况下，根据温度-2波长比特性，明确加热时间T2、T3、T4时刻的温度分别为M4、M3、M2。这 样，控制装置根据照射开始后的经过时间即加热时间和与上述加热时间对应的温度，求得 在图6中表示例子的温度上升特性。
[0098] 在步骤S25中，控制装置50对是否为测定结束时机进行判定。控制装置50在判 定为求得的温度达到饱和温度的情况下，判定为测定结束时机。例如控制装置50在这次的 步骤S20中求得的温度相对于在上次的步骤S20中求得的温度为规定值以下的温度上升状 态的情况下，判定为达到饱和温度。此外，饱和温度在图6所示的温度上升特性的斜率成为 规定值以下的情况下，为温度成为几乎恒定的状态的温度。
[0099] 控制装置50在判定为达到饱和温度为测定结束时机的情况下（是）进入步骤 S30,在判定为不是测定结束时机的情况下（否）返回步骤S15。此外，在返回步骤S15时， 若在等待规定时间（例如lms左右）后返回，则能够以规定时间间隔求得温度，因此更加优 选。
[0100] 在进入步骤S30的情况下，控制装置50对加热用激光源进行控制，停止加热用激 光的照射，进入步骤S35。
[0101] 在步骤S35中，控制装置50基于该特性的曲线形状求得在步骤S20中测定出的温 度上升特性（图6)的时间常数。温度上升特性的解析范围是从加热开始时刻到测定点直 至饱和温度的时刻。时间常数的求法不特别地限定，但预先将例如与多个不同的时间常数 对应的曲线形状存储于存储装置60,对与在步骤S20中求得的温度上升特性一致或者最近 似的曲线形状进行检索，输出检索出的与该曲线形状对应的时间常数。当然，也可以通过其 他的方法求得时间常数。而且，控制装置50基于求得的时间常数与预先存储于存储装置60 的参数状态-时间常数特性（参照图7)求得测定对象物的参数的状态。在本实施方式中， 测定对象物的参数的状态为接合部的面积。
[0102] 在参数状态-时间常数特性（图7)中，将参数的状态与时间常数建立联系。图7 所示的例子示出了控制装置50在实测的温度上升特性的时间常数为A1的情况下，求得接 合部的面积的大小=S1。
[0103] 而且，若求得的参数的状态（接合部的面积）在允许范围内，则控制装置50判定 为接合状态良好。在求得的参数的状态（接合部的面积）从允许范围脱离的情况下，判定 为接合状态不良。然后，控制装置50进入步骤40。用于对是否在允许范围内进行判定的阈 值预先存储于存储装置60。步骤S35相当于判定步骤。
[0104] 在步骤S40中，控制装置50将与判定步骤（步骤S35)的结果有关的信息显示于 显示装置，结束处理。此外，显示装置显示基于来自控制装置的输出信号的画面，例如为个 人计算机用显示器。对显示器画面的显示的例子后述。
[0105] 在以上进行了说明的处理顺序中，基于温度上升特性的曲线形状的时间常数对参 数的状态（接合部的面积）进行判定，不论饱和温度的差异如何均以曲线形状的差异进行 判定，因此能够进行更加正确的判定。通过实施以上进行了说明的处理顺序，能够构成通过 控制装置判定测定对象物（接合构造部位97)的参数的状态（接合部的面积的大小），或者 两个部件（引线93与电极92)的接合部的面积是否在允许范围内的光学式非破坏检查装 置。
[0106] 在以上进行了说明的第一实施方式的处理顺序中，在图3的步骤S35(判定步骤） 中，虽基于测定出的温度上升特性的曲线形状求得时间常数，但在求得时间常数的处理中 稍微繁琐。在实现本发明的第二实施方式的处理顺序中，代替时间常数，将测定出的温度上 升特性标准化而求得与时间常数有关的信息，从而求得接合部的面积。以下对第二实施方 式的处理顺序进行说明。
[0107] 前面已经说明了根据接合部的面积的大小，温度上升特性的曲线形状以及饱和温 度会不同的情况，但在温度上升特性的饱和温度不同的状态下，曲线形状的差异很难辨别。 此外，使温度上升特性的曲线形状变化的因素为接合部的面积，但饱和温度的因素不仅为 接合部的面积，也为测定点的表面状态（凹凸状态）等。因此，不优选基于饱和温度的差异 对接合部的面积的合格与否进行判定，优选仅基于曲线形状的差异对合格与否进行判定。 因此，在以下进行说明的处理顺序中，排除饱和温度的差异，仅通过曲线形状的差异判定接 合部的面积的合格与否。
[0108] 在第二实施方式的处理顺序中，如下改变第一实施方式的步骤S35(判定步骤）的 处理。
[0109] 在步骤S35中，控制装置50以在步骤S20中测定出的温度上升特性（图6)中的饱 和温度成为预先设定的标准化饱和温度的方式，使温度上升特性在温度方向上压缩或者伸 长，生成标准化温度上升特性。对于时间轴方向而言，不改变温度上升特性。例如，将标准 化饱和温度设定为接合部的面积为理想尺寸的测定对象物的温度上升特性中的饱和温度， 预先将标准化饱和温度存储于存储装置60。
[0110] 控制装置50在测定出的温度上升特性的饱和温度比标准化饱和温度高的情况 下，如图8所示，以测定出的温度上升特性的饱和温度与标准化饱和温度一致的方式，使温 度上升特性在温度方向上压缩，而获得标准化温度上升特性。另外，控制装置50在测定出 的温度上升特性的饱和温度比标准化饱和温度低的情况下，如图9所示，以测定出的温度 上升特性的饱和温度与标准化饱和温度一致的方式，使温度上升特性在温度方向上伸长， 而获得标准化温度上升特性。
[0111] 标准化是以测定出的温度上升特性中的饱和温度与预先设定的标准化饱和温度 一致的方式使温度上升特性在温度方向上压缩或者伸长的处理。图10示出了以重叠的方 式显示使接合部的面积为理想尺寸的测定对象物的温度上升特性标准化的标准化理想温 度上升特性、使接合部的面积为允许下限的测定对象物的温度上升特性标准化的标准化下 限温度上升特性、使接合部的面积为允许上限的测定对象物的温度上升特性标准化的标准 化上限温度上升特性的例子。通过如图10所示那样进行标准化，能够仅以从加热开始时刻 到达到标准化饱和温度的时刻的曲线形状的差异表示接合部的面积的大小的差异。
[0112] 也可以根据该标准化温度上升特性的曲线形状求得时间常数，根据该时间常数求 得接合部的面积，但求得被该曲线形状围起的区域的面积，并根据该面积求得接合部的面 积更加容易。该曲线形状的差异作为被该曲线形状围起的区域的面积的差异来表示。
[0113] 因此，在控制装置50中，如图11所示，求得从加热开始时刻到达到标准化饱和温 度的时刻TS的、被标准化温度上升特性的曲线形状围起的区域的面积SS1。
[0114] 在存储装置60中预先存储有将标准化温度上升特性的曲线形状部分的面积 SS1 (与时间常数有关的信息）与参数的状态（接合部的面积的大小）建立联系的参数状 态-时间常数特性（参照图12)。
[0115] 而且，控制装置50基于求得的曲线形状的面积SS1 (与时间常数有关的信息）和 预先存储于存储装置60的参数状态-时间常数特性（参照图12)，求得参数的状态（接合 部的面积）。图12所示的例子示出了在标准化温度上升特性的从加热开始时刻到达到标 准化饱和温度的时刻TS的面积为SS1的情况下，控制装置50求得接合部的面积的大小= S1。
[0116] 而且，若求得的参数的状态（接合部的面积）在允许范围内，则控制装置50判定 为接合状态良好。在求得的参数的状态（接合部的面积）偏离允许范围的情况下，判定为 接合状态不良。用于判定是否在允许范围内的阈值预先被存储于存储装置60。
[0117] 在以上进行了说明的第二实施方式的处理顺序中，基于标准化温度上升特性的与 时间常数有关的信息（在该情况下，为曲线形状部分的面积）对参数的状态（接合部的面 积）进行判定。在该形态下，不论饱和温度的差异如何均以曲线形状的差异对参数的状态 (接合部的面积）进行判定，因此能够进行更加正确的判定。此外，与时间常数有关的信息 不限定于曲线形状部分的面积，也可以是确定时间常数的内容。例如如图11所示，也可以 为曲线形状部分内的规定时间TA的温度值MA等。
[0118] 如上，与时间常数有关的信息基于标准化温度上升特性中的从加热开始时刻到达 到标准化饱和温度的时刻TS的曲线形状部分。
[0119] 另外，在第二实施方式中，代替时间常数，使用与时间常数有关的信息对测定对象 物的参数的状态进行了判定，但也可以根据标准化温度上升特性与第一实施方式相同地求 得时间常数，对测定对象物的参数的状态进行判定。在该情况下，参数状态-时间常数特性 与第一实施方式相同。通过实施以上进行了说明的处理顺序，能够构成通过控制装置判定 测定对象物（接合构造部位97)的参数的状态（接合部的面积的大小），或者两个部件（引 线93与电极92)的接合部的面积是否在允许范围内的光学式非破坏检查装置。
[0120] 图13表示图3的流程图中的步骤S40的显示的例子。
[0121] 图13所示的例子示出了在控制装置50中的显示装置50G的画面50M上显示与控 制装置的判定结果有关的信息的例子。在该例子中，判定结果是"良好"，在接合部的面积为 上限面积120、理想面积100、下限面积80的情况下，示出了根据温度上升特性的时间常数 和参数状态-时间常数特性，或者标准化温度上升特性的与时间常数有关的信息和参数状 态-时间常数特性来求得的测定对象物的接合部的面积为110的情况。工作人员通过观察 接合部的面积的数字（在该情况下，为110)，能够容易判断出测定对象物的状态在允许范 围内但向上限侧稍微偏离，因此以接合面积略微变小的方式对接合用的装置进行调整接近 理想面积较容易，从而在进行品质管理时非常便利。
[0122] 另外，在图13的例子中，在画面50M的一部分还示出了将测定对象物的标准化温 度上升特性（画面50M中的实线）、标准化下限温度上升特性（在该情况下，为与下限面积 80对应的特性，画面50M中的点划线）、标准化上限温度上升特性（在该情况下，为与上限 面积120对应的特性，画面50M中的双点划线）、标准化理想温度上升特性（在该情况下， 为与理想面积100对应的特性，画面50M中的虚线）重叠而成的温度上升特性线图的例子。 即便仅观察该温度上升特性线图，工作人员也能够容易判断出测定对象物的状态在允许范 围内但向上限侧稍稍偏离，因此以接合面积略微变小的方式对接合用的装置进行调整来接 近理想面积较容易，从而在进行品质管理时非常便利。
[0123] 以上，在本实施方式中进行了说明的光学式非破坏检查装置使用从利用加热用激 光开始加热到达到饱和温度为止的数十毫秒左右的期间的温度上升特性对测定对象物的 状态进行判定，因此与在加热后的放热状态下进行判定的情况（数十秒?数分钟左右）进 行比较，检查时间非常短。本实施方式能够利用于引线结合处的接合的合格与否判定，与基 于工作人员的目视观察的检查、取出样本的破坏检查等进行比较，能够以更高的可靠性进 行检查。另外，即使温度上升特性的饱和温度不同，基于温度上升特性的曲线形状的时间常 数或者标准化温度上升特性的曲线形状的与时间常数有关的信息、以及参数状态-时间常 数特性，不受饱和温度的差异影响，而根据曲线形状的差异，能够更加正确地求得参数的状 态（接合部的面积）。并且，使温度上升特性在温度方向上压缩或者伸长而获得标准化温度 上升特性，从而使用与时间常数相比能够比较容易地求得的"与时间常数有关"的信息，能 够更加容易地求得参数的状态（接合部的面积）。
[0124] 本发明的光学式非破坏检查方法以及光学式非破坏检查装置的处理顺序、结构、 构造、外观、形状等能够在本发明的范围内进行各种变更、追加、削除。
[0125] 此外，在本实施方式中进行了说明的红外线放射特性（图4)的例子、以及在该红 外线放射特性中表不的第一红外线波长λ 1、第二红外线波长λ 2的位置为一个例子，不限 定于此。
[0126] 另外，本实施方式的说明所使用的数值为例子，并不限定于该数值。
【权利要求】
1. 一种光学式非破坏检查方法，其具有如下步骤： 加热用激光照射，其根据控制单元对加热用激光源进行控制，朝向设定在测定对象物 上的测定点照射加热用激光； 放射红外线检测，其中通过所述控制单元，使用红外线检测单元对从所述测定点放射 的光中取出的规定红外线波长的红外线进行检测； 温度上升特性测定，其中通过所述控制单元，基于由所述放射红外线检测步骤中检测 出的检测值与作为所述加热用激光的照射时间的加热时间，对作为与加热时间对应的所述 测定点的温度上升状态的温度上升特性进行测定， 所述光学式非破坏检查方法的特征在于， 所述光学式非破坏检查方法使用光学式非破坏检查装置来执行， 所述光学式非破坏检查装置具有： 加热用激光源，其射出设定为不破坏测定对象物地对测定对象物进行加热的输出的加 热激光波长的加热用激光； 能够检测红外线的至少一个红外线检测单元； 控制单元，其对所述加热用激光源进行控制，并且获取来自所述红外线检测单元的检 测信号；以及 存储单元，其存储有参数状态-时间常数特性，定义了与应该判定的测定对象物的状 态对应的参数的状态，所述温度上升特性与该参数的状态对应地不同，所述参数状态-时 间常数特性是表示所述温度上升特性的曲线形状的时间常数存在与所述参数的状态建立 联系而成的。
2. 根据权利要求1所述的光学式非破坏检查方法，其特征在于，还具有如下判定： 在所述控制单元中，基于测定出的所述温度上升特性中的所述曲线形状求得时间常 数，并基于求得的时间常数与存储于所述存储单元的所述参数状态-时间常数特性，对测 定对象物的所述参数的状态进行判定，其中， 求得所述时间常数时的所述曲线形状的解析对象区间是从加热开始时刻到直至饱和 温度的时刻的区间， 所述饱和温度是指在相对于时间变化的温度变化的图线中图表的倾斜程度成为规定 值以下的温度。
3. 根据权利要求1所述的光学式非破坏检查方法，其特征在于，还具备如下判定： 在所述控制单元中，以测定出的所述温度上升特性中的所述饱和温度成为预先设定的 标准化饱和温度的方式，使所述温度上升特性在温度方向上压缩或者伸长，求得标准化温 度上升特性， 基于求得的所述标准化温度上升特性中的曲线形状求得时间常数或者与时间常数有 关的信息， 基于求得的时间常数或者与时间常数有关的信息与存储于所述存储单元的所述参数 状态-时间常数特性，对测定对象物的所述参数的状态进行判定， 求得所述时间常数或者与时间常数有关的信息时的所述曲线形状的解析对象区间是 从加热开始时刻到达到所述标准化饱和温度的时刻。
4. 根据权利要求3所述的光学式非破坏检查方法，其特征在于， 与所述时间常数有关的信息是在所述标准化温度上升特性中被温度上升曲线形状围 起的区域的面积， 所述面积是针对在从加热开始时刻到达到所述标准化饱和温度的时刻的区域内被计 算的。
5. 根据权利要求1?4所述的光学式非破坏检查方法，其特征在于， 所述测定对象物是包括对两个部件进行接合的接合部的接合构造部位， 所述测定点设定于所述两个部件中的一个部件的表面， 所述参数的状态是所述两个部件的接合部的面积的大小， 在所述控制单元中，执行所述判定步骤，从而对所述两个部件的接合部的面积是否在 允许范围内进行判定。
6. 根据权利要求2所述的光学式非破坏检查方法，其特征在于， 使用能够显示基于来自所述控制单元的输出信号的图像的显示单元， 使与所述判定的结果有关的信息显示于所述显示单元。
7. -种光学式非破坏检查装置，其特征在于， 是实施权利要求1所记载的光学式非破坏检查方法的装置。
【文档编号】G01N25/72GK104155343SQ201410168755
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年4月24日 优先权日:2013年5月14日
【发明者】松本直树, 吉田航也 申请人:株式会社捷太格特