JP6241069B2 - Optical nondestructive inspection method and optical nondestructive inspection apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、光学非破壊検査方法及び光学非破壊検査装置に関する。 The present invention relates to an optical nondestructive inspection method and an optical nondestructive inspection apparatus.
例えば半導体チップに電極をワイヤボンディングで接続する場合、種々の方法で電極とワイヤを接合するが、電極とワイヤとが適切に接合されていることを検査する必要がある。
従来では、接合個所を顕微鏡等で拡大して作業者が目視で検査したり、所定のサンプルを抜き取り、電極とワイヤを破壊してその強度等を検査したりしていた。破壊検査の方法としては、例えば接合部にせん断応力を印加してせん断破壊するシェアと呼ばれる方法や、接合したワイヤを引張ってワイヤを剥がし破壊するプルと呼ばれる方法がある。
作業者の目視で検査した場合、作業者のスキルによる差や、同じ作業者であっても疲れや体調等による差が発生するので、検査結果の信頼性が低く、検査の効率も悪い。
また抜き取りサンプルで破壊検査をした場合、実際にサンプルとして破壊されなかった対象物のすべて(抜き取られなかった残りのすべて)が、破壊したサンプルと同じ状態であると保証することはできない。
For example, when an electrode is connected to a semiconductor chip by wire bonding, the electrode and the wire are bonded by various methods, but it is necessary to inspect that the electrode and the wire are appropriately bonded.
Conventionally, the joint portion is enlarged with a microscope or the like, and an operator visually inspects, or a predetermined sample is taken out, the electrode and the wire are broken, and the strength and the like are inspected. As a method of destructive inspection, there are, for example, a method called shearing in which shear stress is applied to a joint and shearing is broken, and a method called pulling in which a wire is pulled and peeled to break.
When the worker visually inspects, a difference due to the skill of the worker or a difference due to fatigue or physical condition occurs even for the same worker, so the reliability of the inspection result is low and the inspection efficiency is also poor.
In addition, if a sample is subjected to a destructive inspection, it cannot be guaranteed that all the objects that were not actually destroyed as a sample (all the remaining samples that were not sampled) are in the same state as the sample that was destroyed.
そこで、特許文献1には、ワイヤボンディングによる接合状態の良否を、非接触にて接合部の面積から判定するために、ワイヤの対象位置をレーザで加熱し、加熱位置から放射される微少量の赤外線を2波長赤外放射温度計を用いて飽和温度に達するまでの温度変移を測定し、温度変移から接合面積と相関のある数値を求め、その数値から良否を判定する、微小径ワイヤボンディングの良否判定方法及び判定装置が記載されている。
また特許文献2には、接合部位をレーザにて所定温度まで加熱した後、温度測定用赤外線センサを用いて、レーザ照射を停止してからの温度の下降状態を測定し、温度下降状態に基づいて接合状態の良否を判定する微小な金属接合部位の評価方法が記載されている。また反射率測定用レーザと、反射率測定用赤外線センサと、を備え、反射率を測定して検出した温度下降状態を補正している。
また特許文献3には、微小金属同士の接合部に加熱エネルギーを照射し、加熱点から放射される赤外線を受光して加熱点の温度変化量を測定し、加熱量と温度変化量の関係から加熱点の接合面積係数を算出し、算出した接合面積係数と基準モデル品の接合面積係数とを比較して接合部の良否を判定する微小金属接合部の検査方法が記載されている。
Therefore, in Patent Document 1, in order to determine the quality of the bonded state by wire bonding from the area of the bonded portion in a non-contact manner, the target position of the wire is heated with a laser, and a minute amount emitted from the heated position Measure the temperature transition until the infrared temperature reaches the saturation temperature using a two-wavelength infrared radiation thermometer, obtain a numerical value that correlates with the bonding area from the temperature transition, and determine the quality from the numerical value. A quality determination method and a determination apparatus are described.
Further, in Patent Document 2, after the bonding portion is heated to a predetermined temperature with a laser, a temperature decrease state after the laser irradiation is stopped is measured using a temperature measurement infrared sensor, and based on the temperature decrease state. Thus, there is described a method for evaluating a minute metal joint portion for judging the quality of the joint state. Also, a reflectance measurement laser and a reflectance measurement infrared sensor are provided, and the temperature drop state detected by measuring the reflectance is corrected.
Further, in Patent Document 3, heating energy is applied to the junction between the minute metals, infrared rays emitted from the heating point are received, and the temperature change amount of the heating point is measured. From the relationship between the heating amount and the temperature change amount, A method of inspecting a micro metal joint is described in which a joint area coefficient of a heating point is calculated, and the calculated joint area coefficient is compared with the joint area coefficient of a reference model product to determine whether the joint is good or bad.
例えば図1(A)及び(B)に示す例において、一方端を半導体チップ94の端子に接合したワイヤ93の他方端を、基板90上の電極92にワイヤボンディングにて接合する場合において、例えば電極92の材質が銅であり、ワイヤ93の材質がアルミニウムである場合がある。この場合、銅の熱伝導率のほうがアルミニウムの熱伝導率よりも高い。従って、加熱用レーザをワイヤ93上の測定スポットSPに照射して測定スポットSPを加熱した場合、発生した熱量の多くは接合部96を経由して電極92に伝導されて電極92から放射されてしまうので、測定スポットSP(加熱位置)から放射される熱量が少なくなる。これでは、測定スポットSPから放射される熱量(赤外線)のエネルギー量が少ないので、検出信号のSN比が小さくなってしまい、接合部の状態をより正確に検出することが困難である。
接合部の状態(例えば接合部の面積)を、より正確に検出するためには、検出信号のSN比をより大きくすることが望ましい。SN比をより大きくするには、ノイズ成分を低減させるか、信号成分を増大させる必要があるが、ノイズ成分の低減は非常に困難である。従って、信号成分を増大させる必要があるが、信号成分を増大させるために加熱用レーザの出力を上げると、温度上昇特性の立ち上がりが急峻となって、より正確な温度上昇特性が得られなくなる可能性や、測定スポットが溶融してしまう可能性が考えられるので、好ましくない。
また特許文献1〜3には、加熱用レーザの出力を上げることなく測定スポットから放射される赤外線のエネルギー量を増大させてSN比をより大きくする点についての記載は見当たらないので、SN比をより大きくするには加熱用レーザの出力を上げなければならず、好ましくない。
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、加熱用レーザの出力を上げることなくSN比をより大きくすることが可能であり、より正確に測定対象物の状態を検出することができる、光学非破壊検査方法及び光学非破壊検査装置を提供することを課題とする。
For example, in the example shown in FIGS. 1A and 1B, when the other end of the wire 93 having one end bonded to the terminal of the semiconductor chip 94 is bonded to the electrode 92 on the substrate 90 by wire bonding, The electrode 92 may be made of copper and the wire 93 may be made of aluminum. In this case, the thermal conductivity of copper is higher than that of aluminum. Therefore, when the measurement spot SP on the wire 93 is irradiated with the heating laser to heat the measurement spot SP, most of the generated heat is conducted to the electrode 92 via the junction 96 and radiated from the electrode 92. Therefore, the amount of heat radiated from the measurement spot SP (heating position) is reduced. In this case, since the amount of heat (infrared rays) radiated from the measurement spot SP is small, the SN ratio of the detection signal becomes small, and it is difficult to detect the state of the junction more accurately.
In order to more accurately detect the state of the junction (for example, the area of the junction), it is desirable to increase the SN ratio of the detection signal. To increase the SN ratio, it is necessary to reduce the noise component or increase the signal component, but it is very difficult to reduce the noise component. Therefore, it is necessary to increase the signal component. However, if the output of the heating laser is increased to increase the signal component, the rise of the temperature rise characteristic becomes steep and a more accurate temperature rise characteristic may not be obtained. And the possibility of melting the measurement spot is not preferable.
In Patent Documents 1 to 3, there is no description about the point of increasing the SN ratio by increasing the amount of infrared energy emitted from the measurement spot without increasing the output of the heating laser. To make it larger, the output of the heating laser must be increased, which is not preferable.
The present invention has been devised in view of these points, and can increase the S / N ratio without increasing the output of the heating laser, and more accurately detect the state of the measurement object. It is an object of the present invention to provide an optical nondestructive inspection method and an optical nondestructive inspection apparatus.
上記課題を解決するため、本発明に係る光学非破壊検査方法及び光学非破壊検査装置は次の手段をとる。
まず、本発明の第1の発明は、測定対象物を破壊することなく加熱する出力に設定された加熱レーザ波長の加熱用レーザを出射する加熱用レーザ光源と、赤外線を検出可能な少なくとも1つの赤外線検出手段と、前記加熱用レーザ光源を制御するとともに前記赤外線検出手段からの検出信号を取り込む制御手段と、を用いた光学非破壊検査方法である。
そして、前記制御手段から前記加熱用レーザ光源を制御して、測定対象物上に設定した測定スポットに向けて加熱用レーザを照射する、加熱用レーザ照射ステップと、前記制御手段にて前記測定スポットから放射される光の中から取り出した所定赤外線波長の赤外線を前記赤外線検出手段を用いて検出する、放射赤外線検出ステップと、前記制御手段にて、前記放射赤外線検出ステップにて検出した検出値と、前記加熱用レーザ照射ステップによる加熱用レーザの照射時間である加熱時間と、に基づいて、加熱時間に応じた前記測定スポットの温度上昇状態である温度上昇特性を測定する、温度上昇特性測定ステップと、前記制御手段にて、前記温度上昇特性に基づいて、測定対象物の状態を判定する、判定ステップと、を有する光学非破壊検査方法において、前記測定スポットが設定された部材は、酸化膜を形成することが可能な金属または合金であり、前記加熱用レーザ照射ステップを実行する前に、前記制御手段から前記加熱用レーザ光源を制御して、前記加熱用レーザよりも高い出力の酸化膜形成用レーザを前記測定スポットに一時的に照射して、測定対象物を破壊することなく前記測定スポットを含む前記測定スポットの周囲に酸化膜を形成する酸化膜形成ステップを有し、形成された前記酸化膜上に新たな測定スポットを設定して前記加熱用レーザ照射ステップと、前記放射赤外線検出ステップと、前記温度上昇特性測定ステップと、前記判定ステップと、を実行して、前記測定対象物の状態を判定する、光学非破壊検査方法である。
In order to solve the above problems, the optical nondestructive inspection method and the optical nondestructive inspection apparatus according to the present invention take the following means.
First, the first invention of the present invention comprises a heating laser light source that emits a heating laser having a heating laser wavelength set to an output for heating without destroying the measurement object, and at least one that can detect infrared rays. An optical nondestructive inspection method using an infrared detection means and a control means for controlling the heating laser light source and capturing a detection signal from the infrared detection means.
A heating laser irradiation step of controlling the heating laser light source from the control means to irradiate a heating laser toward the measurement spot set on the measurement object; and the measurement spot by the control means Detecting infrared rays of a predetermined infrared wavelength extracted from the light emitted from the infrared detecting means using the infrared detecting means, and a detection value detected in the emitting infrared detecting step by the control means; A temperature rise characteristic measuring step for measuring a temperature rise characteristic that is a temperature rise state of the measurement spot according to the heating time based on a heating time that is an irradiation time of the heating laser in the heating laser irradiation step. And a determination step of determining a state of the measurement object on the basis of the temperature rise characteristic by the control means. In the inspection method, the member on which the measurement spot is set is a metal or an alloy capable of forming an oxide film, and before performing the heating laser irradiation step, the heating laser light source from the control means is executed. The measurement spot is temporarily irradiated with a laser for forming an oxide film having a higher output than the heating laser, and the measurement spot including the measurement spot is surrounded without destroying the measurement target. An oxide film forming step for forming an oxide film, setting a new measurement spot on the formed oxide film, the heating laser irradiation step, the radiant infrared detection step, and the temperature rise characteristic measurement step And the determination step to determine the state of the measurement object.
この第1の発明では、加熱用レーザ照射ステップを実行する前に、加熱用レーザよりも高い出力の酸化膜形成用レーザを測定スポットに一時的に照射して、測定スポットを含む測定スポットの周囲に酸化膜を形成し、形成した酸化膜上に新たな測定スポットを設定して、加熱用レーザ照射ステップ以降のステップを実行する。
酸化膜を形成する前に測定スポットが設定された部材が、例えばアルミニウムの場合、熱の吸収率(放射率)が比較的低く、また表面粗さは個々にばらつきがあり反射率が個々にばらついている。吸収率=放射率=1−反射率の関係があり、酸化膜を形成しない場合では、吸収率(放射率)が低いので測定スポットから放射される赤外線のエネルギー量が少なくSN比が比較的小さいことに加えて反射率のばらつきが大きいので、より正確な検査を行うことが困難である。
しかし酸化膜を形成した場合では、酸化膜は吸収率(放射率)が比較的大きいことに加えて、酸化膜がある厚さを超えると吸収率(放射率)が飽和することが知られており、また酸化膜の表面粗さも比較的均一となり、反射率のばらつきも小さくなる。
従って、加熱用レーザの出力を上げることなく放射される赤外線のエネルギー量が増大し、SN比をより大きくすることが可能であり、より正確に測定対象物の状態を検出することができる。
In the first aspect of the invention, before executing the heating laser irradiation step, the measurement spot including the measurement spot is temporarily irradiated with the oxide film forming laser having a higher output than the heating laser. Then, an oxide film is formed, a new measurement spot is set on the formed oxide film, and the steps after the heating laser irradiation step are executed.
If the member where the measurement spot is set before forming the oxide film is aluminum, for example, the heat absorption rate (emissivity) is relatively low, the surface roughness varies individually, and the reflectivity varies individually. ing. There is a relationship of absorptivity = emissivity = 1−reflectance, and when no oxide film is formed, since the absorptivity (emissivity) is low, the amount of infrared energy emitted from the measurement spot is small and the SN ratio is relatively small. In addition, since the variation in reflectance is large, it is difficult to perform a more accurate inspection.
However, when an oxide film is formed, the oxide film has a relatively large absorption rate (emissivity), and it is known that the absorption rate (emissivity) is saturated when the oxide film exceeds a certain thickness. In addition, the surface roughness of the oxide film is relatively uniform, and the variation in reflectance is reduced.
Therefore, the amount of energy of infrared rays emitted without increasing the output of the heating laser can be increased, the SN ratio can be increased, and the state of the measurement object can be detected more accurately.
次に、本発明の第2の発明は、上記第1の発明に係る光学非破壊検査方法であって、記憶手段を備え、前記記憶手段には、前記酸化膜を形成する部材の材質とサイズに対応させて、前記酸化膜形成用レーザの出力である酸化膜形成用出力情報と、前記酸化膜形成用レーザの照射時間である酸化膜形成用照射時間情報と、照射した前記酸化膜形成用レーザの停止後から前記加熱用レーザ照射ステップの開始までの待機時間である酸化膜形成後待機時間情報と、が記憶されている。
そして、前記酸化膜を形成する部材の材質とサイズが指定されると、前記制御手段にて、指定された材質とサイズに対応する前記酸化膜形成用出力情報と前記酸化膜形成用照射時間情報と前記酸化膜形成後待機時間情報とを前記記憶手段から読み出し、読み出した前記酸化膜形成用出力情報と前記酸化膜形成用照射時間情報に基づいて前記加熱用レーザ光源を制御して前記酸化膜形成ステップを実行し、前記制御手段にて、前記酸化膜形成ステップの実行後に、前記記憶手段から読み出した前記酸化膜形成後待機時間情報に基づいた待機時間が経過した後、前記加熱用レーザ照射ステップと、前記放射赤外線検出ステップと、前記温度上昇特性測定ステップと、前記判定ステップと、を実行する。
Next, a second invention of the present invention is an optical nondestructive inspection method according to the first invention, comprising a memory means, wherein the memory means has a material and a size of a member forming the oxide film. Corresponding to the output information for forming the oxide film that is the output of the laser for forming the oxide film, the irradiation time information for forming the oxide film that is the irradiation time of the laser for forming the oxide film, and for forming the irradiated oxide film. The waiting time information after the oxide film formation which is the waiting time from the stop of the laser to the start of the heating laser irradiation step is stored.
When the material and size of the member forming the oxide film are designated, the control means outputs the oxide film formation output information and the oxide film formation irradiation time information corresponding to the designated material and size. And the waiting time information after the oxide film formation are read from the storage means, and the heating laser light source is controlled based on the read output information for forming the oxide film and the irradiation time information for forming the oxide film, thereby the oxide film The heating laser irradiation is performed after the standby time based on the post-oxide film formation waiting time information read from the storage means has elapsed after the execution of the oxide film formation step by the control means. A step, a step of detecting the emitted infrared light, a step of measuring the temperature rise characteristic, and the step of determining.
この第2の発明では、酸化膜形成用出力情報と、酸化膜形成用照射時間情報と、酸化膜形成後待機時間情報と、が酸化膜を形成する部材の材質とサイズに対応させて記憶された記憶手段を備える。
これにより、酸化膜を形成する部材の材質とサイズに対して適切な出力の酸化膜形成用レーザを、適切な時間だけ照射することが可能であり、酸化膜を容易に且つ適切に形成することができる。
また、酸化膜を形成する際に一時的に測定スポットの温度が上昇するが、適切な待機時間を設けることで、測定に影響がない温度まで温度が下がった後、加熱用レーザ照射ステップ以降を実行することで、より正確に測定対象物の状態を検出することができる。
In the second invention, the output information for forming the oxide film, the irradiation time information for forming the oxide film, and the waiting time information after forming the oxide film are stored in correspondence with the material and size of the member that forms the oxide film. Storage means.
As a result, it is possible to irradiate an oxide film forming laser having an output suitable for the material and size of the member forming the oxide film for an appropriate time, and to form the oxide film easily and appropriately. Can do.
In addition, when the oxide film is formed, the temperature of the measurement spot temporarily rises, but by providing an appropriate standby time, after the temperature has dropped to a temperature that does not affect the measurement, the heating laser irradiation step and subsequent steps are performed. By executing, the state of the measurement object can be detected more accurately.
次に、本発明の第3の発明は、上記第1の発明に係る光学非破壊検査方法であって、測定対象物は、2つの部材を接合した接合部を含む接合構造部位であり、前記酸化膜を形成する前の前記測定スポットは、前記2つの部材における一方の部材の表面に設定されており、判定する前記測定対象物の状態とは、前記2つの部材の接合部の面積の大きさである。
そして、記憶手段を備え、前記記憶手段には、前記2つの部材の接合部の面積が許容下限のサンプルの温度上昇特性である下限温度上昇特性と、前記2つの部材の接合部の面積が許容上限のサンプルの温度上昇特性である上限温度上昇特性と、が記憶されており、前記制御手段にて前記判定ステップにおいて、前記温度上昇特性測定ステップにて測定した前記温度上昇特性と、前記記憶手段に記憶されている前記下限温度上昇及び前記上限温度上昇特性と、を比較して前記2つの部材の接合部の面積が許容範囲内であるか否かを判定する。
Next, a third invention of the present invention is the optical nondestructive inspection method according to the first invention, wherein the object to be measured is a joint structure part including a joint part obtained by joining two members, The measurement spot before forming the oxide film is set on the surface of one member of the two members, and the state of the measurement object to be determined is the size of the area of the joint portion of the two members That's it.
The storage means includes a lower limit temperature rise characteristic that is a temperature rise characteristic of a sample whose joint area between the two members is an allowable lower limit, and an area of the joint part between the two members. An upper limit temperature rise characteristic that is a temperature rise characteristic of the upper limit sample is stored, and in the determination step by the control means, the temperature rise characteristic measured in the temperature rise characteristic measurement step, and the storage means The lower limit temperature rise and the upper limit temperature rise characteristic stored in the above are compared to determine whether the area of the joint portion of the two members is within an allowable range.
この第3の発明では、測定対象物の状態とは、接合部の面積の大きさであり、下限温度上昇特性と上限温度上昇特性を記憶した記憶手段を新たに備える。
そして制御手段にて、測定した温度上昇特性と、下限温度上昇特性及び上限温度上昇特性と、を比較することで、接合部の面積が許容範囲内であるか否かを判定する。
これにより、接合部が所望する接合状態であるか否かを適切に判定することができる。
In the third aspect of the invention, the state of the measurement object is the size of the area of the joint, and newly includes storage means for storing the lower limit temperature increase characteristic and the upper limit temperature increase characteristic.
Then, the control means compares the measured temperature rise characteristic with the lower limit temperature rise characteristic and the upper limit temperature rise characteristic to determine whether or not the area of the joint is within an allowable range.
Thereby, it can be determined appropriately whether a junction part is the joining state which it desires.
次に、本発明の第4の発明は、上記第2の発明に係る光学非破壊検査方法であって、測定対象物は、2つの部材を接合した接合部を含む接合構造部位であり、前記酸化膜を形成する前の前記測定スポットは、前記2つの部材における一方の部材の表面に設定されており、判定する前記測定対象物の状態とは、前記2つの部材の接合部の面積の大きさである。
そして、前記記憶手段には、前記2つの部材の接合部の面積が許容下限のサンプルの温度上昇特性である下限温度上昇特性と、前記2つの部材の接合部の面積が許容上限のサンプルの温度上昇特性である上限温度上昇特性と、が記憶されており、前記制御手段にて前記判定ステップにおいて、前記温度上昇特性測定ステップにて測定した前記温度上昇特性と、前記記憶手段に記憶されている前記下限温度上昇及び前記上限温度上昇特性と、を比較して前記2つの部材の接合部の面積が許容範囲内であるか否かを判定する。
Next, a fourth invention of the present invention is the optical nondestructive inspection method according to the second invention, wherein the measurement object is a bonded structure portion including a bonded portion obtained by bonding two members, The measurement spot before forming the oxide film is set on the surface of one member of the two members, and the state of the measurement object to be determined is the size of the area of the joint portion of the two members That's it.
The storage means includes a lower limit temperature rise characteristic that is a temperature rise characteristic of a sample having a joint area of the two members having an allowable lower limit, and a temperature of the sample having a joint area of the two members having an allowable upper limit. And an upper limit temperature rise characteristic which is a rise characteristic, and is stored in the storage means and the temperature rise characteristic measured in the temperature rise characteristic measurement step in the determination step by the control means. The lower limit temperature rise and the upper limit temperature rise characteristic are compared to determine whether the area of the joint between the two members is within an allowable range.
この第4の発明では、第3の発明に対して、予め備えている記憶手段に、下限温度上昇特性と上限温度上昇特性を記憶させておく。
そして制御手段にて、測定した温度上昇特性と、下限温度上昇特性及び上限温度上昇特性と、を比較することで、接合部の面積が許容範囲内であるか否かを判定する。
これにより、接合部が所望する接合状態であるか否かを適切に判定することができる。
In the fourth aspect of the present invention, the lower limit temperature increase characteristic and the upper limit temperature increase characteristic are stored in the storage means provided in advance with respect to the third aspect of the invention.
Then, the control means compares the measured temperature rise characteristic with the lower limit temperature rise characteristic and the upper limit temperature rise characteristic to determine whether or not the area of the joint is within an allowable range.
Thereby, it can be determined appropriately whether a junction part is the joining state which it desires.
次に、本発明の第5の発明は、上記第1の発明〜第4の発明のいずれか1つに係る光学非破壊検査方法であって、前記制御手段からの出力信号に基づいた画像を表示可能な表示手段を用い、前記制御手段から、前記判定ステップの結果に関する情報を前記表示手段に表示させる。 Next, a fifth invention of the present invention is the optical nondestructive inspection method according to any one of the first to fourth inventions, wherein an image based on an output signal from the control means is obtained. Using displayable display means, information related to the result of the determination step is displayed on the display means from the control means.
この第5の発明では、判定ステップの結果に関する情報を表示手段に表示する。
判定結果の良否の表示だけでなく、例えば測定した温度上昇特性と、理想的な面積に相当する温度上昇特性と、許容下限の面積に相当する温度上昇特性と、許容上限の面積に相当する温度上昇特性と、を重ねて表示することで、作業者は、良否の状態だけでなく、理想状態からどれくらい下限側あるいは上限側にずれているか、を容易に認識することができるので、測定対象物の品質のばらつきの管理に役立てることができる。
In the fifth invention, information relating to the result of the determination step is displayed on the display means.
In addition to displaying the quality of the judgment result, for example, the measured temperature rise characteristic, the temperature rise characteristic corresponding to the ideal area, the temperature rise characteristic equivalent to the allowable lower limit area, and the temperature corresponding to the allowable upper limit area By displaying the ascending characteristics in an overlapping manner, the operator can easily recognize not only the pass / fail state but also how much the ideal state deviates from the lower limit side or the upper limit side. It can be used to manage the quality variation.
次に、本発明の第6の発明は、光軸に沿って一方の側から入射された平行光を、焦点位置として測定対象物上に設定した測定スポットに向けて集光して他方の側から出射するとともに、前記測定スポットから放射及び反射されて他方の側から入射された光を、光軸に沿った平行光に変換して一方の側から出射する集光コリメート手段と、測定対象物を破壊することなく加熱する出力に設定された加熱レーザ波長の加熱用レーザを出射する加熱用レーザ光源と、前記加熱用レーザを前記集光コリメート手段の一方の側へと導く加熱用レーザ導光手段と、前記測定スポットから放射された赤外線を検出可能な少なくとも1つの赤外線検出手段と、前記測定スポットから放射されて前記集光コリメート手段の一方の側から出射された平行光の中から所定赤外線波長の赤外線を前記赤外線検出手段へと導く放射赤外線導光手段と、前記加熱用レーザ光源を制御するとともに前記赤外線検出手段からの検出信号を取り込む制御手段と、を備え、前記制御手段が、前記加熱用レーザ光源を制御して、測定対象物上に設定した測定スポットに向けて加熱用レーザを照射する、加熱用レーザ照射ステップと、前記測定スポットから放射される光の中から取り出した所定赤外線波長の赤外線を前記赤外線検出手段を用いて検出する、放射赤外線検出ステップと、前記放射赤外線検出ステップにて検出した検出値と、前記加熱用レーザ照射ステップによる加熱用レーザの照射時間である加熱時間と、に基づいて、加熱時間に応じた前記測定スポットの温度上昇状態である温度上昇特性を測定する、温度上昇特性測定ステップと、前記温度上昇特性に基づいて、測定対象物の状態を判定する、判定ステップと、を実行するように構成された光学非破壊検査装置である。
そして、前記測定スポットが設定された部材は、酸化膜を形成することが可能な金属または合金であり、前記制御手段が、前記加熱用レーザ照射ステップを実行する前に、前記加熱用レーザ光源を制御して、前記加熱用レーザよりも高い出力の酸化膜形成用レーザを前記測定スポットに一時的に照射して、測定対象物を破壊することなく前記測定スポットを含む前記測定スポットの周囲に酸化膜を形成する酸化膜形成ステップを実行するように構成され、さらに、形成された前記酸化膜上に新たな測定スポットを設定して前記加熱用レーザ照射ステップと、前記放射赤外線検出ステップと、前記温度上昇特性測定ステップと、前記判定ステップと、を実行して、前記測定対象物の状態を判定するように構成された、光学非破壊検査装置である。
Next, the sixth invention of the present invention condenses the parallel light incident from one side along the optical axis toward the measurement spot set on the measurement object as the focal position, and collects the other side. A condensing collimator that emits light from the other side while being emitted and reflected from the measurement spot and converted into parallel light along the optical axis and emitted from one side; A heating laser light source for emitting a heating laser having a heating laser wavelength set to an output for heating without destroying the laser beam, and a heating laser light guide for guiding the heating laser to one side of the condensing collimating means Means, at least one infrared detecting means capable of detecting infrared rays emitted from the measurement spot, and parallel light emitted from the measurement spot and emitted from one side of the condensing collimating means Radiation infrared light guiding means for guiding infrared light of a constant infrared wavelength to the infrared detection means, and control means for controlling the heating laser light source and capturing detection signals from the infrared detection means, the control means The heating laser light source is controlled to irradiate the heating laser toward the measurement spot set on the measurement object, and the heating laser irradiation step and the light emitted from the measurement spot are extracted. The detected infrared ray detection step of detecting infrared rays of a predetermined infrared wavelength using the infrared detection means, the detected value detected in the emitted infrared ray detection step, and the irradiation time of the heating laser in the heating laser irradiation step. Based on the heating time, the temperature rise characteristic that is the temperature rise state of the measurement spot according to the heating time is measured. And characteristic measuring step, based on the temperature rise characteristics, determines the state of the measurement object, an optical non-destructive inspection apparatus configured to perform a determination step.
The member on which the measurement spot is set is a metal or an alloy capable of forming an oxide film, and the control means turns off the heating laser light source before executing the heating laser irradiation step. Control and temporarily irradiate the measurement spot with an oxide film forming laser having a higher output than the heating laser, and oxidize around the measurement spot including the measurement spot without destroying the measurement object. An oxide film forming step for forming a film; and a new measurement spot is set on the formed oxide film, the heating laser irradiation step, the radiation infrared detection step, and the An optical nondestructive inspection apparatus configured to execute a temperature rise characteristic measurement step and the determination step to determine a state of the measurement object.
この第6の発明では、加熱用レーザの出力を上げることなくSN比をより大きくすることが可能であるので、温度上昇特性の立ち上がりが急峻になることがなく、より正確な検出を行うことが可能な、光学非破壊検査装置を提供することができる。
また加熱用レーザの出力を上げる必要がないので、測定スポットが溶融することもない。
In the sixth aspect of the invention, since the SN ratio can be increased without increasing the output of the heating laser, the rise of the temperature rise characteristic does not become steep and more accurate detection can be performed. A possible optical nondestructive inspection apparatus can be provided.
Further, since it is not necessary to increase the output of the heating laser, the measurement spot does not melt.
以下に本発明を実施するための形態を図面を用いて説明する。
●[測定対象物の例(図1)]
図1を用いて測定対象物の例について説明する。
図1(A)は、基板90上に設けた各電極92に、径が数10[μm]〜数100[μm]程度のアルミニウム等のワイヤ93の一方端をワイヤボンディングにて接合し、基板90上のベース91上に接着剤95等にて固定した半導体チップ94の各端子に、ワイヤ93の他方端をワイヤボンディングにて接合した状態の斜視図を示している。
また図1(B)は、図1(A)をB方向から見た図である。
EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, the form for implementing this invention is demonstrated using drawing.
● [Example of measurement object (Fig. 1)]
An example of the measurement object will be described with reference to FIG.
In FIG. 1A, one end of a wire 93 such as aluminum having a diameter of about several tens [μm] to several hundred [μm] is bonded to each electrode 92 provided on a substrate 90 by wire bonding. The perspective view of the state which joined the other end of the wire 93 to each terminal of the semiconductor chip 94 fixed on the base 91 on 90 with the adhesive agent 95 etc. by wire bonding is shown.
FIG. 1B is a view of FIG. 1A viewed from the B direction.
電極92にワイヤ93が適切に接合されているか否かを判定するには、接合部96の面積(ワイヤ93と対向している電極92の面と平行な方向の面積)が許容範囲内であるか否かで接合状態の良否を判定すればよい。
そこで、図1(B)の接合構造部位97の拡大図に示すように、接合構造部位97のワイヤ93の表面に測定スポットSPを設定し、測定スポットSPに加熱用レーザを照射して加熱する。すると、測定スポットSPの温度は徐々に上昇し、測定スポットSPからワイヤ93内及び接合部96を経由して電極92へと熱が伝播される。また測定スポットSPを含む接合構造部位97からは、上昇した温度に応じた赤外線が放射される。
また測定スポットSPの温度は徐々に上昇するが、加熱量と放熱量が一致する飽和温度に達すると、温度の上昇が止まり、加熱を継続してもほぼ一定の温度となる。ここで、接合部96の面積が比較的大きい場合は熱伝導量が多いので、加熱時間に応じた温度の上昇が比較的緩やかで飽和温度は比較的低くなり、接合部96の面積が比較的小さい場合は熱伝導量が少ないので(電極92に伝播される熱が少ない)、加熱時間に応じた温度の上昇が比較的急峻で飽和温度は比較的高くなる。
従って、測定スポットSPに加熱レーザを照射して図10に示すような温度上昇特性を測定し、温度上昇特性に基づいて、接合部96の面積の大きさを求め、求めた接合部96の面積が許容範囲内であるか否かを判定して接合状態の良否を判定することが可能である。
In order to determine whether or not the wire 93 is appropriately bonded to the electrode 92, the area of the bonding portion 96 (the area in the direction parallel to the surface of the electrode 92 facing the wire 93) is within an allowable range. Whether or not the joining state is good or not may be determined by whether or not
Therefore, as shown in the enlarged view of the bonding structure portion 97 in FIG. 1B, a measurement spot SP is set on the surface of the wire 93 of the bonding structure portion 97, and the measurement spot SP is irradiated with a heating laser to be heated. . Then, the temperature of the measurement spot SP gradually increases, and heat is propagated from the measurement spot SP to the electrode 92 through the wire 93 and the junction 96. In addition, infrared rays corresponding to the increased temperature are emitted from the junction structure portion 97 including the measurement spot SP.
Further, although the temperature of the measurement spot SP gradually increases, when the temperature reaches a saturation temperature at which the heating amount and the heat radiation amount coincide with each other, the temperature increase stops and becomes a substantially constant temperature even if the heating is continued. Here, since the amount of heat conduction is large when the area of the joint portion 96 is relatively large, the temperature rise according to the heating time is relatively slow and the saturation temperature is relatively low, and the area of the joint portion 96 is relatively small. If it is small, the amount of heat conduction is small (less heat propagates to the electrode 92), so that the temperature rise according to the heating time is relatively steep and the saturation temperature is relatively high.
Accordingly, the measurement spot SP is irradiated with a heating laser to measure the temperature rise characteristic as shown in FIG. 10, the size of the junction 96 is determined based on the temperature rise characteristic, and the obtained area of the junction 96 is obtained. It is possible to determine whether the joining state is good or not by determining whether or not the value is within the allowable range.
図1に示す測定対象物にて、測定スポットSPをワイヤ93に設定し、測定スポットSPを加熱用レーザにて加熱しながら測定スポットSPから放射された赤外線のエネルギーを検出し、検出した赤外線エネルギーに基づいて接合構造部位97の温度上昇特性を求め、求めた温度上昇特性から接合構造部位97の接合状態を判定することもできるが、あまり好ましくない場合がある。
例えばワイヤ93の材質がアルミニウムの場合、アルミニウムは熱の吸収率(放射率)が比較的低く、また表面粗さは個々にばらついており反射率が個々にばらついている。吸収率=放射率=1−反射率の関係があるので、反射率のばらつきは、測定スポットから放射される赤外線のエネルギー量のばらつきとなって現われる。また吸収率(放射率)の低さは、測定スポットから放射される赤外線のエネルギー量の少なさとして現われる。従って、SN比が小さいことに加えて個々のばらつきが大きいので、測定対象物の状態の、より正確な検査を行うことが困難である。
以上より、測定スポットSPから放射される赤外線のエネルギーを検出する方法では、SN比がより小さく、ばらつきも大きいので好ましくない。SN比については、より大きいほうが、より正確な検出を行うことができる。
SN比をより大きくするためには、ノイズ成分を低減させるか、信号成分を増大させれば良いが、ノイズ成分の低減は非常に困難である。しかし信号成分を増大させるために加熱用レーザの出力を上げると、温度上昇特性の立ち上がりが急峻となって、より正確な温度上昇特性が得られなくなる可能性や、測定スポットが溶融してしまう可能性が考えられるので、好ましくない。
以降の説明にて、加熱用レーザの出力を上げることなくSN比をより大きくすることが可能であり、より正確に測定対象物の状態を検出することができる、光学非破壊検査方法の詳細について説明する。
In the measurement object shown in FIG. 1, the measurement spot SP is set on the wire 93, the infrared energy emitted from the measurement spot SP is detected while the measurement spot SP is heated by the heating laser, and the detected infrared energy is detected. Based on the above, the temperature rise characteristic of the joint structure portion 97 can be obtained, and the joining state of the joint structure portion 97 can be determined from the obtained temperature rise characteristic.
For example, when the material of the wire 93 is aluminum, the heat absorption rate (emissivity) of aluminum is relatively low, the surface roughness varies individually, and the reflectance varies individually. Since there is a relationship of absorptivity = emissivity = 1−reflectance, the variation in reflectance appears as a variation in the amount of energy of infrared rays emitted from the measurement spot. The low absorption rate (emissivity) appears as a small amount of infrared energy emitted from the measurement spot. Therefore, in addition to the small SN ratio, individual variations are large, and it is difficult to perform a more accurate inspection of the state of the measurement object.
From the above, the method of detecting the infrared energy emitted from the measurement spot SP is not preferable because the SN ratio is smaller and the variation is large. As for the S / N ratio, a larger value enables more accurate detection.
In order to increase the S / N ratio, it is sufficient to reduce the noise component or increase the signal component, but it is very difficult to reduce the noise component. However, if the output of the heating laser is increased in order to increase the signal component, the rise of the temperature rise characteristic may become steep, and a more accurate temperature rise characteristic may not be obtained, or the measurement spot may be melted This is not preferable because of possible nature.
In the following description, the details of the optical nondestructive inspection method that can increase the S / N ratio without increasing the output of the heating laser and can detect the state of the measurement object more accurately. explain.
●[光学非破壊検査装置1の構成の例(図2)]
光学非破壊検査方法を説明する前に、光学非破壊検査方法にて用いる光学非破壊検査装置について説明する。図2(A)は光学非破壊検査装置1を用いて、ワイヤ93の表面に酸化膜形成用レーザLbを照射してワイヤ93の表面に酸化膜93Sを形成する様子を示しており、図2(B)は光学非破壊検査装置1を用いて、形成した酸化膜93S上に新たな測定スポットSP´を設定して加熱用レーザLaを照射して接合構造部位97の接合部96の状態を検査する様子を示している。
本実施の形態では、図2(A)に示すように、測定スポットSPに加熱用レーザを照射して測定対象物の温度上昇特性を測定する前に、測定スポットSPに、加熱用レーザよりも高い出力の酸化膜形成用レーザLbを一時的に照射して、測定スポットSPの表面に酸化膜93Sを形成する。そして図2(B)に示すように、形成した酸化膜93S上に新たな測定スポットSP´を設定して、加熱用レーザLaを照射して測定対象物の温度上昇特性を測定する。
金属の表面に形成された酸化膜は、一般的に、その金属の吸収率(放射率)よりも高い吸収率(放射率)を有しており、ある厚さを超えると吸収率(放射率)が飽和することが知られている。また酸化膜の表面粗さも比較的均一となり、反射率のばらつきも小さくなる。
従って、加熱用レーザの出力を上げることなく放射される赤外線のエネルギー量が増大し、SN比をより大きくすることが可能であり、ばらつきもより小さくなるので、より正確に測定対象物の状態を検出することができる。
例えばアルミニウムの表面に酸化膜を形成した場合、酸化膜(Al2O3)はいわゆるセラミックであり、吸収率(放射率)が高く、表面粗さも比較的均一であり、融点も非常に高い。
従って、SN比をより大きくすることができるとともに、加熱用レーザの出力をより小さくすることも可能であるので、時間の経過に対する温度上昇特性をより正確に測定することができるとともに、測定対象物の破壊を回避することが容易である。
● [Example of configuration of optical nondestructive inspection system 1 (Fig. 2)]
Before describing the optical nondestructive inspection method, an optical nondestructive inspection apparatus used in the optical nondestructive inspection method will be described. FIG. 2A shows a state in which an oxide film 93S is formed on the surface of the wire 93 by irradiating the surface of the wire 93 with the laser Lb for forming an oxide film using the optical nondestructive inspection apparatus 1. FIG. (B) uses the optical nondestructive inspection apparatus 1 to set a new measurement spot SP ′ on the formed oxide film 93S and irradiate a heating laser La to thereby show the state of the joint portion 96 of the joint structure portion 97. It shows a state of inspection.
In the present embodiment, as shown in FIG. 2A, before measuring the temperature rise characteristic of the measurement object by irradiating the measurement spot SP with the heating laser, the measurement spot SP is more than the heating laser. A high output oxide film forming laser Lb is temporarily irradiated to form an oxide film 93S on the surface of the measurement spot SP. Then, as shown in FIG. 2B, a new measurement spot SP ′ is set on the formed oxide film 93S, and the temperature rise characteristic of the measurement object is measured by irradiating the heating laser La.
An oxide film formed on the surface of a metal generally has an absorptance (emissivity) higher than the absorptivity (emissivity) of the metal, and the absorptivity (emissivity) exceeds a certain thickness. ) Is known to saturate. Further, the surface roughness of the oxide film becomes relatively uniform, and the variation in reflectance is reduced.
Therefore, the amount of energy of infrared rays radiated without increasing the output of the heating laser can be increased, the SN ratio can be increased, and the variation can be reduced. Can be detected.
For example, when an oxide film is formed on the surface of aluminum, the oxide film (Al 2 O 3 ) is a so-called ceramic, has a high absorption rate (emissivity), a relatively uniform surface roughness, and a very high melting point.
Accordingly, the SN ratio can be further increased and the output of the heating laser can be further decreased, so that the temperature rise characteristic with time can be measured more accurately, and the measurement object It is easy to avoid destruction.
図2(A)及び(B)に示す光学非破壊検査装置1は、集光コリメート手段10、加熱用レーザ光源21、加熱用レーザコリメート手段41、加熱レーザ用選択反射手段11A、第1赤外線検出手段31、第1赤外線用選択反射手段12A、第1赤外線集光手段51、第2赤外線検出手段32、第2赤外線用選択反射手段13A、第2赤外線集光手段52、制御手段50、記憶手段60等にて構成されている。
なお、光学非破壊検査装置の構成は、図2(A)及び(B)に示す構成に限定されるものではない。例えば赤外線検出手段を1個にして、反射率測定用のレーザ光源と光センサ等を追加し、反射率に基づいて赤外線検出手段にて検出した検出値を補正する光学非破壊検査装置等を用いることもできる。
2A and 2B, the optical nondestructive inspection apparatus 1 includes a condensing collimating means 10, a heating laser light source 21, a heating laser collimating means 41, a heating laser selective reflecting means 11A, and a first infrared detection. Means 31, first infrared selective reflection means 12A, first infrared condensing means 51, second infrared detection means 32, second infrared selective reflection means 13A, second infrared condensing means 52, control means 50, storage means. 60 or the like.
In addition, the structure of an optical nondestructive inspection apparatus is not limited to the structure shown to FIG. 2 (A) and (B). For example, an optical non-destructive inspection apparatus or the like that corrects the detection value detected by the infrared detecting means based on the reflectance by using a single infrared detecting means, adding a laser light source for measuring the reflectance, an optical sensor, and the like is used. You can also.
集光コリメート手段10は、自身の光軸に沿って一方の側から(図2(A)及び(B)の例では上方から)入射された平行光を、焦点位置として測定対象物上に設定した測定スポットSP(または測定スポットSP´)に向けて集光して他方の側から(図2(A)及び(B)の例では下方から)出射する。
また集光コリメート手段10は、(焦点位置である)測定スポットSP(または測定スポットSP´)から放射及び反射されて他方の側から入射された光を、自身の光軸に沿った平行光に変換して一方の側から出射する。
なお集光コリメート手段10は、光を透過させて屈折する集光レンズで構成することも可能であるが、異なる複数の波長の光を扱うので、色収差が発生する集光レンズではあまり好ましくない。そこで、(非球面)反射ミラー10A、10Bにて集光コリメート手段を構成することで、色収差の発生を排除し、広い波長帯に対応させている。
The condensing collimating means 10 sets parallel light incident from one side along its own optical axis (from above in the examples of FIGS. 2A and 2B) as a focal position on the measurement object. The light is condensed toward the measurement spot SP (or measurement spot SP ′) and emitted from the other side (from below in the examples of FIGS. 2A and 2B).
Further, the condensing collimating means 10 converts the light emitted and reflected from the measurement spot SP (or the measurement spot SP ′) (which is the focal position) and incident from the other side into parallel light along its own optical axis. Convert and emit from one side.
The condensing collimating means 10 can be constituted by a condensing lens that transmits light and refracts it. However, since the condensing collimating means 10 handles light having a plurality of different wavelengths, it is not preferable for a condensing lens that generates chromatic aberration. Therefore, by forming the condensing collimating means with the (aspherical) reflecting mirrors 10A and 10B, the occurrence of chromatic aberration is eliminated, and a wide wavelength band is supported.
加熱用レーザ光源21は、測定対象物を破壊することなく加熱することが可能な出力に調整された、加熱レーザ波長(λa)の加熱用レーザを、制御手段50からの制御信号に基づいて出射する。例えば加熱用レーザ光源21は、半導体レーザである。
なお、酸化膜93Sを形成する場合、加熱用レーザ光源21は、制御手段50からの制御信号に基づいて、加熱用レーザよりも高い出力の酸化膜形成用レーザを一時的に照射し、測定対象物を破壊することなく、測定スポットSPを含む測定スポットSPの周囲に酸化膜93Sを形成する。従って、酸化膜93Sを表面に形成するための測定対象物(この場合、ワイヤ93)は、酸化膜を形成することが可能な金属であり、例えばアルミニウムや銅等が挙げられる。
加熱用レーザコリメート手段41は、加熱用レーザ光源21の近傍(レーザ出射位置の近傍であって加熱用レーザの光軸上)に配置されて、加熱用レーザ光源21から出射された加熱用レーザ(または酸化膜形成用レーザ)を平行光の加熱用レーザLa(または酸化膜形成用レーザLb)に変換する。例えば加熱用レーザコリメート手段41は、加熱レーザ波長(λa)の光のみを平行光に変換すればよいので、コリメートレンズでよい。なお加熱用レーザ光源21が平行光の加熱用レーザ(または酸化膜形成用レーザ)を出射できるのであれば加熱用レーザコリメート手段41を省略することができる。
加熱レーザ用選択反射手段11Aは、集光コリメート手段10の光軸上に配置されて、加熱用レーザ光源21から出射されて平行光に変換された加熱レーザ波長(λa)の加熱用レーザLa(または酸化膜形成用レーザLb)を集光コリメート手段10の一方の側に向けて反射するとともに、測定スポットSPから放射及び反射されて集光コリメート手段10の一方の側から出射された加熱レーザ波長(λa)とは異なる波長の平行光L12を透過する。例えば加熱レーザ用選択反射手段11Aは、加熱レーザ波長(λa)の光を反射し、加熱レーザ波長(λa)以外の波長の光を透過するダイクロイックミラーである。
そして、加熱用レーザコリメート手段41と加熱レーザ用選択反射手段11Aにて加熱用レーザ導光手段(または酸化膜形成用レーザ導光手段)が構成されており、加熱用レーザ導光手段(または酸化膜形成用レーザ導光手段)は、加熱用レーザ光源21から出射された加熱用レーザ(または酸化膜形成用レーザ)を、平行光に変換して集光コリメート手段10の一方の側へと導く。
The heating laser light source 21 emits a heating laser having a heating laser wavelength (λa) adjusted to an output capable of heating without destroying the measurement object based on a control signal from the control means 50. To do. For example, the heating laser light source 21 is a semiconductor laser.
When the oxide film 93S is formed, the heating laser light source 21 temporarily irradiates the oxide film forming laser having a higher output than the heating laser based on the control signal from the control means 50, and the measurement target. An oxide film 93S is formed around the measurement spot SP including the measurement spot SP without destroying the object. Therefore, the measurement object (in this case, the wire 93) for forming the oxide film 93S on the surface is a metal capable of forming the oxide film, and examples thereof include aluminum and copper.
The heating laser collimating means 41 is arranged in the vicinity of the heating laser light source 21 (near the laser emission position and on the optical axis of the heating laser), and the heating laser emitted from the heating laser light source 21 ( Alternatively, the oxide film forming laser) is converted into a parallel heating laser La (or oxide film forming laser Lb). For example, the heating laser collimating means 41 may be a collimating lens because it only needs to convert the light of the heating laser wavelength (λa) into parallel light. If the heating laser light source 21 can emit a parallel heating laser (or oxide film forming laser), the heating laser collimating means 41 can be omitted.
The selective reflection means for heating laser 11A is disposed on the optical axis of the condensing collimating means 10, and is heated by a heating laser La (having a heating laser wavelength (λa) emitted from the heating laser light source 21 and converted into parallel light. Alternatively, the wavelength of the heating laser that reflects the oxide film forming laser Lb) toward one side of the condensing collimating means 10 and is emitted and reflected from the measurement spot SP and emitted from one side of the condensing collimating means 10. Transmits parallel light L12 having a wavelength different from (λa). For example, the selective reflection means for heating laser 11A is a dichroic mirror that reflects light having a heating laser wavelength (λa) and transmits light having a wavelength other than the heating laser wavelength (λa).
The heating laser collimating means 41 and the heating laser selective reflection means 11A constitute a heating laser light guiding means (or an oxide film forming laser light guiding means), and the heating laser light guiding means (or oxidation). The film-forming laser light guiding means) converts the heating laser (or oxide film-forming laser) emitted from the heating laser light source 21 into parallel light and guides it to one side of the condensing collimating means 10. .
第1赤外線検出手段31は、測定スポットSP´(または測定スポットSP)から放射された赤外線のエネルギーを検出可能であり、例えば第1赤外線検出手段31は、赤外線センサである。なお第1赤外線検出手段31からの検出信号は制御手段50に取り込まれる。
第1赤外線用選択反射手段12Aは、集光コリメート手段10の一方の側から出射されて加熱レーザ用選択反射手段11Aを透過してきた平行光L12(加熱レーザ波長とは異なる波長の平行光)の経路上に配置されている(この場合、集光コリメート手段10の光軸上に配置されている)。そして第1赤外線用選択反射手段12Aは、集光コリメート手段10の一方の側から出射されて加熱レーザ用選択反射手段11Aを透過してきた平行光L12の中から第1赤外線波長(λ1)の赤外線の平行光L1を第1赤外線検出手段31に向けて反射し、第1赤外線波長(λ1)とは異なる波長の平行光L13を透過する。
従って、第1赤外線検出手段31は、第1赤外線波長(λ1)の赤外線のエネルギーのみを検出する。例えば第1赤外線用選択反射手段12Aは、第1赤外線波長(λ1)の光を反射し、第1赤外線波長(λ1)以外の波長の光を透過するダイクロイックミラーである。
また第1赤外線集光手段51は、第1赤外線検出手段31の近傍(検出位置の近傍)に配置されて、第1赤外線用選択反射手段12Aにて反射された第1赤外線波長(λ1)の平行光L1の赤外線を、第1赤外線検出手段31に向けて集光する。例えば第1赤外線集光手段51は、第1赤外線波長(λ1)の光のみを集光すればよいので、集光レンズでよい。
そして、加熱レーザ用選択反射手段11Aと第1赤外線用選択反射手段12Aと第1赤外線集光手段51にて第1放射赤外線導光手段が構成されており、第1放射赤外線導光手段は、測定スポットSP´(または測定スポットSP)から放射されて集光コリメート手段10の一方の側から出射されて加熱レーザ用選択反射手段11Aを透過してきた平行光L12の中から第1赤外線波長(λ1)の赤外線を、第1赤外線検出手段31へと導く。
The first infrared detection means 31 can detect infrared energy emitted from the measurement spot SP ′ (or measurement spot SP). For example, the first infrared detection means 31 is an infrared sensor. The detection signal from the first infrared detecting means 31 is taken into the control means 50.
The first infrared selective reflection means 12A emits parallel light L12 (parallel light having a wavelength different from the heating laser wavelength) emitted from one side of the condensing collimating means 10 and transmitted through the selective reflection means 11A for heating laser. It arrange | positions on a path | route (In this case, it arrange | positions on the optical axis of the condensing collimating means 10). The first infrared selective reflection means 12A is an infrared ray having a first infrared wavelength (λ1) out of the parallel light L12 emitted from one side of the condensing collimating means 10 and transmitted through the selective reflection means 11A for heating laser. The parallel light L1 is reflected toward the first infrared detecting means 31, and the parallel light L13 having a wavelength different from the first infrared wavelength (λ1) is transmitted.
Therefore, the first infrared detecting means 31 detects only infrared energy having the first infrared wavelength (λ1). For example, the first infrared selective reflection means 12A is a dichroic mirror that reflects light having a first infrared wavelength (λ1) and transmits light having a wavelength other than the first infrared wavelength (λ1).
The first infrared condensing means 51 is disposed in the vicinity of the first infrared detecting means 31 (near the detection position) and has the first infrared wavelength (λ1) reflected by the first infrared selective reflecting means 12A. The infrared rays of the parallel light L <b> 1 are collected toward the first infrared detection means 31. For example, the first infrared condensing means 51 may be a condensing lens because it only needs to condense light having the first infrared wavelength (λ1).
The selective reflection means for heating laser 11A, the selective reflection means for first infrared 12A, and the first infrared condensing means 51 constitute a first radiant infrared light guiding means. A first infrared wavelength (λ1) from the parallel light L12 emitted from the measurement spot SP ′ (or measurement spot SP) and emitted from one side of the condensing collimating means 10 and transmitted through the selective reflection means for heating laser 11A. ) Is guided to the first infrared detecting means 31.
第2赤外線検出手段32は、測定スポットSP´(または測定スポットSP)から放射された赤外線のエネルギーを検出可能であり、例えば第2赤外線検出手段32は、赤外線センサである。なお第2赤外線検出手段32からの検出信号は制御手段50に取り込まれる。
第2赤外線用選択反射手段13Aは、集光コリメート手段10の一方の側から出射されて加熱レーザ用選択反射手段11A及び第1赤外線用選択反射手段12Aを透過してきた平行光L13(加熱レーザ波長及び第1赤外線波長とは異なる波長の平行光)の経路上に配置されている(この場合、集光コリメート手段10の光軸上に配置されている)。そして第2赤外線用選択反射手段13Aは、集光コリメート手段10の一方の側から出射されて加熱レーザ用選択反射手段11A及び第1赤外線用選択反射手段12Aを透過してきた平行光L13の中から第2赤外線波長(λ2)の赤外線の平行光L2を第2赤外線検出手段32に向けて反射し、第2赤外線波長(λ2)とは異なる波長の平行光L14を透過する。なお、透過した平行光L14は不要であるので、例えば光吸収体等に吸収させる。
従って、第2赤外線検出手段32は、第2赤外線波長(λ2)の赤外線のエネルギーのみを検出する。例えば第2赤外線用選択反射手段13Aは、第2赤外線波長(λ2)の光を反射し、第2赤外線波長(λ2)以外の波長の光を透過するダイクロイックミラーである。
また第2赤外線集光手段52は、第2赤外線検出手段32の近傍(検出位置の近傍)に配置されて、第2赤外線用選択反射手段13Aにて反射された第2赤外線波長(λ2)の平行光L2の赤外線を、第2赤外線検出手段32に向けて集光する。例えば第2赤外線集光手段52は、第2赤外線波長(λ2)の光のみを集光すればよいので、集光レンズでよい。
そして、加熱レーザ用選択反射手段11Aと第1赤外線用選択反射手段12Aと第2赤外線用選択反射手段13Aと第2赤外線集光手段52にて第2放射赤外線導光手段が構成されており、第2放射赤外線導光手段は、測定スポットSP´(または測定スポットSP)から放射されて集光コリメート手段10の一方の側から出射されて加熱レーザ用選択反射手段11A及び第1赤外線用選択反射手段12Aを透過してきた平行光L13の中から第2赤外線波長(λ2)の赤外線を、第2赤外線検出手段32へと導く。
The second infrared detection means 32 can detect the energy of infrared rays emitted from the measurement spot SP ′ (or measurement spot SP). For example, the second infrared detection means 32 is an infrared sensor. The detection signal from the second infrared detection means 32 is taken into the control means 50.
The second infrared selective reflection means 13A is emitted from one side of the condensing collimating means 10 and passes through the heating laser selective reflection means 11A and the first infrared selective reflection means 12A (the heating laser wavelength 13A). And parallel light having a wavelength different from the first infrared wavelength) (in this case, the light is disposed on the optical axis of the condensing collimating means 10). The second infrared selective reflection means 13A is output from the parallel light L13 emitted from one side of the condensing collimating means 10 and transmitted through the heating laser selective reflection means 11A and the first infrared selective reflection means 12A. The infrared parallel light L2 having the second infrared wavelength (λ2) is reflected toward the second infrared detection means 32, and the parallel light L14 having a wavelength different from the second infrared wavelength (λ2) is transmitted. In addition, since the transmitted parallel light L14 is unnecessary, it is absorbed by, for example, a light absorber.
Accordingly, the second infrared detecting means 32 detects only the infrared energy having the second infrared wavelength (λ2). For example, the second infrared selective reflection means 13A is a dichroic mirror that reflects light having the second infrared wavelength (λ2) and transmits light having a wavelength other than the second infrared wavelength (λ2).
The second infrared condensing means 52 is disposed in the vicinity of the second infrared detecting means 32 (near the detection position) and has the second infrared wavelength (λ2) reflected by the second infrared selective reflecting means 13A. The infrared rays of the parallel light L <b> 2 are collected toward the second infrared detection means 32. For example, the second infrared condensing means 52 may be a condensing lens because it only needs to condense light having the second infrared wavelength (λ2).
The heating laser selective reflection means 11A, the first infrared selective reflection means 12A, the second infrared selective reflection means 13A, and the second infrared light collecting means 52 constitute a second radiation infrared light guiding means, The second radiant infrared light guide means is radiated from the measurement spot SP ′ (or measurement spot SP) and emitted from one side of the condensing collimator means 10 to selectively reflect the heating laser selective reflection means 11A and the first infrared selective reflection. Infrared light having the second infrared wavelength (λ2) is guided to the second infrared detecting means 32 from the parallel light L13 transmitted through the means 12A.
制御手段50はパーソナルコンピュータ等であり、加熱用レーザ光源21を制御して酸化膜形成用レーザLbを出射させ、測定スポットSPを含む測定スポットSPの周囲に酸化膜93Sを形成する。
また制御手段50は、加熱用レーザ光源21を制御して加熱用レーザLaを出射させ、加熱用レーザにて測定スポットSP´を加熱しながら第1赤外線検出手段31からの検出信号と第2赤外線検出手段32からの検出信号を取り込み、第1赤外線検出手段31からの検出値と第2赤外線検出手段32からの検出値との比に基づいて測定スポットSP´の温度を測定する。なお、温度の測定方法については後述する。
そして制御手段50は、加熱時間に応じた測定スポットの温度上昇状態である温度上昇特性を測定し、測定した温度上昇特性に基づいて測定対象物の状態を判定する。
なお、制御手段50の動作の詳細については後述する。
記憶手段60は例えばハードディスク等の記憶装置であり、記憶手段60には、酸化膜形成用レーザを出力するためのデータや、求めた温度上昇特性から接合部の状態の判定を支援するデータ等(詳細は後述する)が記憶されている。
The control means 50 is a personal computer or the like, controls the heating laser light source 21 to emit the oxide film forming laser Lb, and forms the oxide film 93S around the measurement spot SP including the measurement spot SP.
The control unit 50 controls the heating laser light source 21 to emit the heating laser La, and the detection signal from the first infrared detecting unit 31 and the second infrared ray while heating the measurement spot SP ′ with the heating laser. The detection signal from the detection means 32 is taken in, and the temperature of the measurement spot SP ′ is measured based on the ratio between the detection value from the first infrared detection means 31 and the detection value from the second infrared detection means 32. The temperature measurement method will be described later.
And the control means 50 measures the temperature rise characteristic which is the temperature rise state of the measurement spot according to heating time, and determines the state of a measuring object based on the measured temperature rise characteristic.
Details of the operation of the control means 50 will be described later.
The storage means 60 is a storage device such as a hard disk, for example. The storage means 60 includes data for outputting a laser for forming an oxide film, data for assisting determination of the state of the joint from the obtained temperature rise characteristics, and the like ( The details will be described later).
本願の特徴は、接合構造部位97のワイヤ93の表面に加熱用レーザLaを照射して温度上昇特性を求める前に、高出力の酸化膜形成用レーザLbを一時的に照射してワイヤ93の表面に酸化膜93Sを形成し、当該酸化膜93S上に新たな測定スポットを設定して加熱用レーザLaを照射して温度上昇特性を求める点に特徴がある。
以下、制御手段50による測定対象物の状態の判定方法の手順を説明する。
The feature of the present application is that the surface of the wire 93 in the joint structure portion 97 is irradiated with the laser La for heating to obtain the temperature rise characteristic, and then the high-power oxide film forming laser Lb is temporarily irradiated to obtain the temperature rise characteristic. An oxide film 93S is formed on the surface, a new measurement spot is set on the oxide film 93S, and the heating laser La is irradiated to obtain a temperature rise characteristic.
Hereinafter, the procedure of the method for determining the state of the measurement object by the control means 50 will be described.
●[光学非破壊検査方法の処理手順(図3〜図11)]
次に図3に示すフローチャートを用いて、図2(A)及び(B)に示す光学非破壊検査装置1を用いた光学非破壊検査方法の処理手順等について説明する。
● [Processing procedure of optical nondestructive inspection method (Figs. 3 to 11)]
Next, the processing procedure of the optical nondestructive inspection method using the optical nondestructive inspection apparatus 1 shown in FIGS. 2A and 2B will be described using the flowchart shown in FIG.
例えば光学非破壊検査装置1が起動された場合、または起動された光学非破壊検査装置1の制御手段50から検査の実行が指示された場合等において、図3に示すフローチャートの処理が実行される。
ステップS10にて、制御手段50は、酸化膜を形成する部材(この場合、ワイヤ93)の材質とサイズの選択画面を表示して作業者からの入力(選択)を待ち、ステップS15に進む。
ステップS15にて、制御手段50は、作業者からの入力(選択)が完了したか否かを判定する。作業者からの入力(選択)が完了した場合(Yes)はステップS20に進み、入力(選択)が完了していない場合(No)はステップS15に戻る。
例えば制御手段50は、ステップS10にて、図5に示す選択画面50Sを表示する。
作業者が、材質選択エリア50Zにタッチまたはカーソルを移動させて材質を選択し、サイズ(径)選択エリア50Yにタッチまたはカーソルを移動させてサイズ(径)を選択し、材質、サイズ(径)の選択が終了後に選択完了ボタン50Xをタッチまたはクリックすると、制御手段50は、作業者からの入力(選択)が完了したと判定する。
For example, when the optical nondestructive inspection apparatus 1 is activated, or when execution of inspection is instructed from the control means 50 of the activated optical nondestructive inspection apparatus 1, the process of the flowchart shown in FIG. 3 is executed. .
In step S10, the control means 50 displays a selection screen for the material and size of the member (in this case, the wire 93) for forming the oxide film, waits for input (selection) from the operator, and proceeds to step S15.
In step S15, the control means 50 determines whether or not the input (selection) from the operator is completed. When the input (selection) from the operator is completed (Yes), the process proceeds to step S20, and when the input (selection) is not completed (No), the process returns to step S15.
For example, the control means 50 displays the selection screen 50S shown in FIG. 5 in step S10.
The operator touches or moves the cursor to the material selection area 50Z to select the material, touches or moves the cursor to the size (diameter) selection area 50Y, selects the size (diameter), and selects the material and size (diameter). When the selection completion button 50X is touched or clicked after the selection is completed, the control means 50 determines that the input (selection) from the operator is completed.
ステップS20に進んだ場合、制御手段50は、選択された材質、及びサイズ(径)に応じた情報を、記憶手段60から読み出し、ステップS25に進む。
記憶手段60には、図4の例に示す検査用情報H1が予め記憶されている。検査用情報H1には、酸化膜を形成する部材(この場合、ワイヤ93)の材質H1Aとサイズ(径)H1Bに対応させて、酸化膜形成用レーザの出力[W]である酸化膜形成用出力情報H1Cと、酸化膜形成用レーザの照射時間[μs]である酸化膜形成用照射時間情報H1Dと、照射した酸化膜形成用レーザの停止後から加熱用レーザの照射開始までの待機時間[ms](加熱用レーザ照射ステップの開始までの待機時間)である酸化膜形成後待機時間情報H1Eと、加熱用レーザの出力[W]である検査用出力情報H1F等が記憶されている。例えば作業者が、図5に示す選択画面50Sの材質選択エリア50Zにてアルミニウムを選択し、サイズ(径)選択エリア50YにてS2を選択した場合、制御手段50は、記憶手段60に記憶されている検査用情報H1の中から、材質がアルミニウム、且つサイズ(径)がS2であるH1G(図4参照)より、酸化膜形成用出力情報としてPA2、酸化膜形成用照射時間情報としてTA2、酸化膜形成後待機時間情報としてWA2、検査用出力情報としてCA2、を読み出す。
When the process proceeds to step S20, the control unit 50 reads information corresponding to the selected material and size (diameter) from the storage unit 60, and proceeds to step S25.
The storage unit 60 stores in advance inspection information H1 shown in the example of FIG. The inspection information H1 includes an oxide film forming laser output [W] corresponding to the material H1A and the size (diameter) H1B of the member (in this case, the wire 93) that forms the oxide film. Output information H1C, oxide film formation laser irradiation time information H1D, which is an irradiation time [μs] of the oxide film formation laser, and a standby time from the stop of the irradiated oxide film formation laser to the start of heating laser irradiation [ ms] (waiting time until the start of the heating laser irradiation step), and waiting time information H1E after oxide film formation, inspection output information H1F that is the output [W] of the heating laser, and the like are stored. For example, when the operator selects aluminum in the material selection area 50Z of the selection screen 50S shown in FIG. 5 and selects S2 in the size (diameter) selection area 50Y, the control means 50 is stored in the storage means 60. From H1G (see FIG. 4) whose material is aluminum and whose size (diameter) is S2, among the inspection information H1, the output information for oxide film formation is PA2, the irradiation time information for oxide film formation is TA2, Read WA2 as standby time information after oxide film formation and CA2 as output information for inspection.
ステップS25にて、制御手段50は、記憶手段から読み出した酸化膜形成用出力情報に基づいた出力(強度)にて加熱用レーザ光源21を制御して、酸化膜形成用レーザの照射を開始してステップS30に進む。なお、酸化膜形成用レーザの波長は、加熱レーザ波長(λa)と同じである。酸化膜形成用レーザを照射する前の時点では、図7(A)に示すように、ワイヤ93上に設定された測定スポットSPを含む測定スポットSPの周囲には、酸化膜が形成されていない状態である。
ステップS30にて、制御手段50は、酸化膜形成用レーザの照射を開始してからの経過時間が、記憶手段から読み出した酸化膜形成用照射時間情報に基づいた時間に達したか否かを判定する。酸化膜形成用照射時間情報に基づいた時間に達している場合(Yes)はステップS35に進み、まだ酸化膜形成用照射時間情報に基づいた時間に達していない場合(No)はステップS30に戻る。
In step S25, the control means 50 controls the heating laser light source 21 with the output (intensity) based on the oxide film formation output information read from the storage means, and starts the irradiation of the oxide film formation laser. Then, the process proceeds to step S30. The wavelength of the oxide film forming laser is the same as the heating laser wavelength (λa). At the time before irradiation with the oxide film forming laser, as shown in FIG. 7A, no oxide film is formed around the measurement spot SP including the measurement spot SP set on the wire 93. State.
In step S30, the control unit 50 determines whether or not the elapsed time from the start of the irradiation of the oxide film forming laser has reached the time based on the irradiation time information for forming the oxide film read from the storage unit. judge. When the time based on the oxide film formation irradiation time information has been reached (Yes), the process proceeds to step S35, and when the time based on the oxide film formation irradiation time information has not yet been reached (No), the process returns to step S30. .
ステップS35に進んだ場合、制御手段50は、酸化膜形成用レーザの照射を停止し、ステップS40に進む。この時点で、図7(B)に示すように、ワイヤ93に設定された測定スポットSPを含む測定スポットSPの周囲には、所定の厚さの酸化膜が形成されている。高出力の酸化膜形成用レーザを、非常に短時間だけ照射するので、熱がワイヤ全体に伝わることなく、測定スポット及びその周囲の表面が加熱され、酸化膜が形成される。
なお、ステップS25〜ステップS35の処理は、酸化膜形成用レーザを測定スポットSPに一時的に照射して測定スポットSPを含む測定スポットSPの周囲に酸化膜を形成する酸化膜形成ステップに相当する。
ステップS40にて、制御手段50は、酸化膜形成用レーザの照射を停止してからの経過時間が、記憶手段から読み出した酸化膜形成後待機時間情報に基づいた時間に達したか否かを判定する。酸化膜形成後待機時間情報に基づいた時間に達している場合(Yes)はステップS45に進み、まだ酸化膜形成後待機時間情報に基づいた時間に達していない場合(No)はステップS40に戻る。
When the process proceeds to step S35, the control unit 50 stops the irradiation of the oxide film forming laser and proceeds to step S40. At this point, as shown in FIG. 7B, an oxide film having a predetermined thickness is formed around the measurement spot SP including the measurement spot SP set on the wire 93. Since a high-power laser for forming an oxide film is irradiated for a very short time, the measurement spot and its surrounding surface are heated and an oxide film is formed without transferring heat to the entire wire.
Note that the processing in steps S25 to S35 corresponds to an oxide film forming step in which the oxide film forming laser is temporarily irradiated onto the measurement spot SP to form an oxide film around the measurement spot SP including the measurement spot SP. .
In step S40, the control means 50 determines whether or not the elapsed time after stopping the irradiation of the oxide film forming laser has reached the time based on the post-oxide film formation waiting time information read from the storage means. judge. When the time based on the standby time information after the oxide film formation has been reached (Yes), the process proceeds to step S45, and when the time based on the standby time information after the oxide film formation has not yet been reached (No), the process returns to step S40. .
次に図5(A)を用いて、ステップS25〜ステップS40までの処理による、レーザ照射状態等について説明する。
図5(A)は、時間の経過(横軸)に対するレーザ強度(縦軸であり、加熱用レーザ光源から照射するレーザの強度(出力))を示す照射レーザ強度特性と、時間の経過(横軸)に対する測定スポットの温度(縦軸)を示す温度特性の例を示している。
照射レーザ強度特性では、ステップS25にて酸化膜形成用レーザの照射の開始が時刻Z0から開始され、ステップS35にて酸化膜形成用レーザの照射の停止が時刻Z1にて行われて時間ΔZ1(=酸化膜形成用照射時間)の間、酸化膜形成用レーザが照射されたことを示している。またステップS40にて、時刻Z1〜時刻Z2の間隔である時間ΔZ2(=酸化膜形成後待機時間)の間、加熱用レーザ光源からのレーザの照射が停止されたことを示している。
時刻Z0〜時刻Z2の間は、特に温度を測定する必要はないが、仮に測定した場合は、温度特性に示すように、酸化膜形成用レーザの照射を開始した時刻Z0から急激に温度が上昇し、酸化膜形成用レーザの照射を停止した時刻Z1から比較的緩やかに温度が下降する。適切な待機時間(時刻Z1〜時刻Z2の間の時間ΔZ2)を設けることで、酸化膜を形成した後の測定スポットの温度が、次に行う検査による温度上昇(時刻Z2〜時刻Z3)に影響を及ぼさない温度(図5(A)の温度特性における温度Mb)まで下降させる。そして待機時間の経過後に、ステップS45以降の処理(時刻Z2以降の処理)を実行する。
Next, with reference to FIG. 5A, the laser irradiation state and the like by the processing from step S25 to step S40 will be described.
FIG. 5A shows an irradiation laser intensity characteristic indicating laser intensity (vertical axis, laser intensity (output) irradiated from a heating laser light source) with respect to time (horizontal axis) and time (horizontal axis). The example of the temperature characteristic which shows the temperature (vertical axis) of the measurement spot with respect to (axis) is shown.
In the irradiation laser intensity characteristics, the start of the irradiation of the oxide film forming laser is started from the time Z0 in step S25, and the irradiation of the oxide film forming laser is stopped in the step S35 at the time Z1, and the time ΔZ1 ( (= Oxide film formation irradiation time) indicates that the oxide film formation laser was irradiated. In step S40, the laser irradiation from the heating laser light source is stopped for a time ΔZ2 (= standby time after oxide film formation) which is an interval between time Z1 and time Z2.
It is not necessary to measure the temperature between time Z0 and time Z2, but if it is measured, the temperature rises sharply from time Z0 when the irradiation of the oxide film forming laser is started as shown in the temperature characteristics. Then, the temperature falls relatively slowly from time Z1 when the irradiation of the oxide film forming laser is stopped. By providing an appropriate standby time (time ΔZ2 between time Z1 and time Z2), the temperature of the measurement spot after forming the oxide film affects the temperature rise (time Z2 to time Z3) due to the next inspection. The temperature is lowered to a temperature that does not affect the temperature (temperature Mb in the temperature characteristics of FIG. 5A). Then, after the standby time elapses, processing after step S45 (processing after time Z2) is executed.
ステップS45では、制御手段50は、記憶手段から読み出した検査用出力情報に基づいた出力(強度)にて加熱用レーザ光源21を制御して、加熱用レーザの照射を開始してステップS50に進む。なお、新たな測定スポットSP´は、形成された酸化膜上に新たに設定されるが、酸化膜は非常に薄いので、酸化膜が形成される前に設定されたワイヤ93上の測定スポットSPの位置と、酸化膜が形成された後に新たに設定された酸化膜上の測定スポットSP´の位置は、ほぼ同じ位置である。
そして加熱用レーザは測定スポットへと導光され、測定スポットから放射された赤外線は第1赤外線検出手段及び第2赤外線検出手段へと導光される。なお、この場合の加熱用レーザの出力は、図10に示す(測定した)温度上昇特性を適切に測定できる出力に設定されている。
なお図5(A)及び(B)の温度特性に示すように、同じレーザ強度(Pc)であっても(加熱用レーザの出力が同じであっても)、酸化膜を形成した本実施の形態である(A)の温度特性のほうが、酸化膜を形成しない従来の方法である(B)の温度特性よりも、測定される温度が高い。図5(A)及び(B)の例では、同じレーザ強度(Pc)を照射した場合でも、酸化膜を形成した(A)の温度特性のほうが、酸化膜を形成しない(B)の温度特性よりも、測定される温度がΔM分、高いことを示している。
酸化膜を形成しない従来の方法では、ワイヤの材質による比較的低い吸収率(放射率)に起因した測定スポットから放射される赤外線のエネルギー量が、酸化膜を形成した本実施の形態の測定スポットから放射される赤外線のエネルギー量よりも少ないためである。また、酸化膜を形成した本実施の形態のほうが、反射率のばらつきも少ない。
従って、加熱用レーザの出力を上げることなく、酸化膜を形成しない従来の方法よりも、SN比をより大きくすることが可能であり、より正確に測定スポットの温度を測定することができる。
なお、ステップS45は、制御手段から加熱用レーザ光源を制御して、測定対象物上に設定した測定スポットに向けて加熱用レーザを照射する、加熱用レーザ照射ステップに相当する。
In step S45, the control unit 50 controls the heating laser light source 21 with an output (intensity) based on the inspection output information read from the storage unit, starts irradiation of the heating laser, and proceeds to step S50. . A new measurement spot SP ′ is newly set on the formed oxide film, but the oxide film is very thin. Therefore, the measurement spot SP on the wire 93 set before the oxide film is formed. And the position of the measurement spot SP ′ on the oxide film newly set after the oxide film is formed are substantially the same position.
The heating laser is guided to the measurement spot, and the infrared rays emitted from the measurement spot are guided to the first infrared detection means and the second infrared detection means. Note that the output of the heating laser in this case is set to an output capable of appropriately measuring the temperature rise characteristic (measured) shown in FIG.
Note that, as shown in the temperature characteristics of FIGS. 5A and 5B, even when the laser intensity (Pc) is the same (even if the output of the heating laser is the same), this embodiment in which an oxide film is formed is used. The temperature characteristic of the form (A) is higher in the measured temperature than the temperature characteristic of (B), which is a conventional method in which no oxide film is formed. In the example of FIGS. 5A and 5B, even when the same laser intensity (Pc) is irradiated, the temperature characteristic of (A) where an oxide film is formed is the temperature characteristic of (B) where no oxide film is formed. Rather, the measured temperature is higher by ΔM.
In the conventional method in which an oxide film is not formed, the amount of infrared energy radiated from the measurement spot due to the relatively low absorption rate (emissivity) due to the material of the wire is the measurement spot of this embodiment in which the oxide film is formed. This is because it is less than the amount of infrared energy radiated from. Further, the present embodiment in which an oxide film is formed has less variation in reflectance.
Therefore, it is possible to increase the S / N ratio without increasing the output of the heating laser and to measure the temperature of the measurement spot more accurately than in the conventional method in which no oxide film is formed.
Note that step S45 corresponds to a heating laser irradiation step in which the heating laser light source is controlled from the control means and the heating laser is irradiated toward the measurement spot set on the measurement object.
ステップS50にて、制御手段50は、第1赤外線検出手段からの検出信号に基づいた第1赤外線波長(λ1)の赤外線のエネルギーの検出値と、第2赤外線検出手段からの検出信号に基づいた第2赤外線波長(λ2)の赤外線のエネルギーの検出値と、ステップS45にて加熱用レーザの照射を開始してからの時間(加熱時間)と、を取り込んで、ステップS55に進む。
なお、ステップS50は、制御手段にて、測定スポットから放射される光の中から取り出した所定赤外線波長(この場合、第1赤外線波長(λ1)と第2赤外線波長(λ2))の赤外線を、赤外線検出手段(この場合、第1赤外線検出手段と第2赤外線検出手段)を用いて検出する、放射赤外線検出ステップに相当する。
In step S50, the control means 50 is based on the detection value of the infrared energy of the first infrared wavelength (λ1) based on the detection signal from the first infrared detection means and the detection signal from the second infrared detection means. The detected value of the infrared energy of the second infrared wavelength (λ2) and the time (heating time) from the start of irradiation with the heating laser in step S45 are taken in, and the process proceeds to step S55.
In step S50, the control means emits infrared rays having predetermined infrared wavelengths (in this case, the first infrared wavelength (λ1) and the second infrared wavelength (λ2)) extracted from the light emitted from the measurement spot, This corresponds to a radiation infrared detection step of detecting using infrared detection means (in this case, first infrared detection means and second infrared detection means).
ステップS55にて、制御手段50は、第1赤外線検出手段からの検出値と、第2赤外線検出手段からの検出値と、の比に基づいて、加熱時間に対応する測定スポットの温度を求め、ステップS60に進む。
なお、ステップS55は、制御手段にて、放射赤外線検出ステップにて検出した検出値と、加熱用レーザ照射ステップによる加熱用レーザの照射時間である加熱時間と、に基づいて、加熱時間に応じた測定スポットの温度上昇状態である温度上昇特性を測定する、温度上昇特性測定ステップに相当する。
In step S55, the control means 50 obtains the temperature of the measurement spot corresponding to the heating time based on the ratio between the detection value from the first infrared detection means and the detection value from the second infrared detection means, Proceed to step S60.
In step S55, the control means responds to the heating time based on the detection value detected in the radiation infrared detection step and the heating time that is the irradiation time of the heating laser in the heating laser irradiation step. This corresponds to a temperature rise characteristic measuring step for measuring a temperature rise characteristic that is a temperature rise state of the measurement spot.
例えば図8は、照射された光を完全に吸収及び放射する黒体の温度が各温度(M1、M2・・M6)の場合において、黒体から放射される赤外線の波長(横軸)と、各波長の赤外線のエネルギー(縦軸)の関係を示す赤外線放射特性の例を示している。
例えば測定スポットが黒体である場合であって、第1赤外線波長(λ1)の位置が図8中に示す(λ1)の位置であり、第2赤外線波長(λ2)の位置が図8中に示す(λ2)の位置であるとする。
そして制御手段50は、加熱時間T1のタイミングで取り込んだ第1赤外線検出手段にて検出した第1赤外線波長(λ1)の赤外線エネルギーの検出値がE1Aであり、第2赤外線検出手段にて検出した第2赤外線波長(λ2)の赤外線エネルギーの検出値がE2Aであった場合、検出値の比であるE1A/E2Aと、温度・2波長比特性(図9)の「E(λ1)/E(λ2)」特性より、測定スポットの温度を求め、この場合はM5[℃]であると求める。なお2波長比は、異なる2波長の赤外線のエネルギーの比である。
なお図9の例に示す温度・2波長比特性は、予め記憶手段60に記憶されている。
検出値の比を用いることで、制御手段は、測定スポットの反射率(放射率)の影響を受けることなく、正しい測定スポットの温度を求めることができる。
なお、加熱時間T2、T3、T4のタイミングで取り込んだ(第1赤外線波長の赤外線エネルギー、第2赤外線波長の赤外線エネルギー)が、それぞれ(E1B、E2B)、(E1C、E2C)、(E1D、E2D)であった場合、温度・2波長比特性より、加熱時間T2、T3、T4のタイミングのそれぞれの温度は、M4、M3、M2であることがわかる。
そして制御手段は、照射開始後の時間(加熱時間に相当)と、当該時間に対応する温度から、図10の例に示す(測定した)温度上昇特性を求める。
なお図10に示す例では、加熱開始時点である時間T0の温度Mbも求めている。
For example, FIG. 8 shows the wavelength (horizontal axis) of infrared rays emitted from a black body when the temperature of the black body that completely absorbs and emits irradiated light is each temperature (M1, M2,... M6). The example of the infrared radiation characteristic which shows the relationship of the energy (vertical axis | shaft) of the infrared rays of each wavelength is shown.
For example, when the measurement spot is a black body, the position of the first infrared wavelength (λ1) is the position of (λ1) shown in FIG. 8, and the position of the second infrared wavelength (λ2) is shown in FIG. It is assumed that the position is (λ2).
The control unit 50 detects the infrared energy of the first infrared wavelength (λ1) detected by the first infrared detection unit captured at the timing of the heating time T1 as E1A, and detects it by the second infrared detection unit. When the detected value of the infrared energy at the second infrared wavelength (λ2) is E2A, the ratio of the detected values E1A / E2A and the temperature / two-wavelength ratio characteristic (FIG. 9) “E (λ1) / E ( The temperature of the measurement spot is obtained from the “λ2)” characteristic, and in this case, it is obtained as M5 [° C.]. The two-wavelength ratio is a ratio of energy of two different wavelengths of infrared rays.
The temperature / two-wavelength ratio characteristics shown in the example of FIG. 9 are stored in the storage unit 60 in advance.
By using the ratio of the detection values, the control unit can obtain the correct temperature of the measurement spot without being affected by the reflectance (emissivity) of the measurement spot.
In addition, (E1B, E2B), (E1C, E2C), (E1D, E2D) are taken in at the timings of the heating times T2, T3, T4 (infrared energy of the first infrared wavelength, infrared energy of the second infrared wavelength), respectively. ), It can be seen from the temperature / two-wavelength ratio characteristics that the temperatures of the heating times T2, T3, and T4 are M4, M3, and M2, respectively.
And a control means calculates | requires the temperature rise characteristic shown in the example of FIG. 10 from the time (equivalent to a heating time) after irradiation start, and the temperature corresponding to the said time.
In addition, in the example shown in FIG. 10, the temperature Mb of the time T0 which is a heating start time is also calculated | required.
ステップS60に進んだ場合、制御手段50は、測定終了タイミングであるか否かを判定する。制御手段50は、求めた温度が飽和温度に達していると判定した場合、測定終了タイミングであると判定する。例えば制御手段50は、今回のステップS55にて求めた温度が、前回のステップS55にて求めた温度に対して、所定値以下の温度上昇状態であった場合、飽和温度に達したと判定する。なお飽和温度は、図10に示す温度上昇特性の傾きが所定値以下となった場合であって、温度がほぼ一定となった状態の温度である。
制御手段50は、飽和温度に達して測定終了タイミングであると判定した場合(Yes)はステップS65に進み、測定終了タイミングでないと判定した場合(No)はステップS50に戻る。なお、ステップS50に戻る際、所定時間(例えば1ms程度)待ってから戻ると、所定時間間隔で温度を求めることができるので、より好ましい。
When it progresses to step S60, the control means 50 determines whether it is a measurement end timing. When it is determined that the calculated temperature has reached the saturation temperature, the control means 50 determines that it is the measurement end timing. For example, the control means 50 determines that the saturation temperature has been reached when the temperature obtained in the current step S55 is in a temperature rising state below a predetermined value with respect to the temperature obtained in the previous step S55. . The saturation temperature is a temperature in a state where the temperature rise characteristic shown in FIG. 10 is equal to or lower than a predetermined value and the temperature is substantially constant.
If the control means 50 reaches the saturation temperature and determines that the measurement end timing is reached (Yes), the control unit 50 proceeds to step S65. If the control means 50 determines that it is not the measurement end timing (No), the control unit 50 returns to step S50. When returning to step S50, it is more preferable to wait for a predetermined time (for example, about 1 ms) before returning, because the temperature can be obtained at predetermined time intervals.
ステップS65に進んだ場合、制御手段50は、加熱用レーザ光源を制御して、加熱用レーザの照射を停止し、ステップS70に進む。
ステップS70にて制御手段50は、図10に示すように、ステップS55にて求めた温度と加熱時間による温度上昇特性に基づいて、測定対象物の接合部の状態を判定し、ステップS75に進む。なお、判定方法の詳細の例について、以下に説明する。
例えば記憶手段60に、予め接合部96の面積が理想サイズのサンプル(酸化膜を形成したサンプル)の理想温度上昇特性と、接合部96の面積が許容下限のサンプル(酸化膜を形成したサンプル)の下限温度上昇特性と、接合部96の面積が許容上限のサンプル(酸化膜を形成したサンプル)の上限温度上昇特性と、を予め記憶させておく。図10に示すように、接合部96の面積のサイズに応じて電極92への熱伝導量が異なるので、各温度上昇特性が異なる。
なお上限温度上昇特性、下限温度上昇特性、理想温度上昇特性は、温度Mbからの温度上昇特性であることが好ましい。
そして制御手段50は、図10に示すように、下限温度上昇特性と上限温度上昇特性との間に、測定した温度上昇特性がある場合は接合部96の状態は良好であると判定し、測定した温度上昇特性が下限温度上昇特性と上限温度上昇特性との間から外れている場合は接合部96の状態は不良であると判定する。
なお、理想温度上昇特性は省略してもよいが、理想温度上昇特性があると、測定した温度上昇特性が理想状態から上限側あるいは下限側に、どれくらい離れているか、作業者は容易に理解できるので、より好ましい。
また、ステップS70は、判定ステップに相当する。
When the process proceeds to step S65, the control unit 50 controls the heating laser light source to stop the irradiation of the heating laser, and the process proceeds to step S70.
In step S70, as shown in FIG. 10, the control means 50 determines the state of the joint portion of the measurement object based on the temperature obtained in step S55 and the temperature rise characteristic due to the heating time, and proceeds to step S75. . A detailed example of the determination method will be described below.
For example, an ideal temperature rise characteristic of a sample in which the area of the junction 96 is an ideal size (a sample in which an oxide film is formed) and a sample in which the area of the junction 96 is an allowable lower limit (a sample in which an oxide film is formed) Are stored in advance, and the upper limit temperature increase characteristic of a sample whose sample has an allowable upper limit in the area of the joint portion 96 (a sample in which an oxide film is formed). As shown in FIG. 10, the amount of heat conduction to the electrode 92 varies depending on the size of the area of the joint portion 96, so that each temperature rise characteristic varies.
The upper limit temperature rise characteristic, the lower limit temperature rise characteristic, and the ideal temperature rise characteristic are preferably temperature rise characteristics from the temperature Mb.
Then, as shown in FIG. 10, the control means 50 determines that the state of the joint 96 is good when there is a measured temperature rise characteristic between the lower limit temperature rise characteristic and the upper limit temperature rise characteristic, and the measurement is performed. When the temperature rise characteristic deviated from between the lower limit temperature rise characteristic and the upper limit temperature rise characteristic, it is determined that the state of the joint portion 96 is defective.
Although the ideal temperature rise characteristic may be omitted, if there is an ideal temperature rise characteristic, the operator can easily understand how far the measured temperature rise characteristic is from the ideal state to the upper limit side or the lower limit side. So it is more preferable.
Step S70 corresponds to a determination step.
ステップS75は、制御手段50が、ステップS70の接合状態判定処理の判定結果に関する情報を表示手段に表示するステップである。なお、表示手段は、制御手段からの出力信号に基づいた画面を表示するものであり、例えばモニタである。
図11に示す例は、制御手段50の表示手段50Gの画面50Mに、制御手段の判定結果に関する情報を表示した例を示している。
この例では、判定結果は「良好」であり、電極とワイヤとの接合部96の状態に基づいた「測定した温度上昇特性」は、下限温度上昇特性と上限温度上昇特性の間にあり、理想温度上昇特性に対して、やや下限温度上昇特性の側にずれていることを示している。
作業者は、表示された各温度上昇特性を見ることで、電極とワイヤとの接合部96の面積は許容範囲に収まってはいるが、面積が下限側に少しずれていると容易に判断することができるので、接合面積がやや大きくなるように、電極とワイヤとの接合用の装置を調整して理想面積に近づけるようにすることが容易であり、品質管理を行う際に非常に便利である。
Step S75 is a step in which the control unit 50 displays information on the determination result of the joining state determination process in step S70 on the display unit. The display means displays a screen based on an output signal from the control means, and is a monitor, for example.
The example shown in FIG. 11 shows an example in which information related to the determination result of the control means is displayed on the screen 50M of the display means 50G of the control means 50.
In this example, the determination result is “good”, and the “measured temperature rise characteristic” based on the state of the joint 96 between the electrode and the wire is between the lower limit temperature rise characteristic and the upper limit temperature rise characteristic. It shows that the temperature rise characteristic is slightly shifted to the lower limit temperature rise characteristic side.
The operator can easily determine that the area of the joint 96 between the electrode and the wire is within an allowable range by looking at the displayed temperature rise characteristics, but the area is slightly shifted to the lower limit side. Therefore, it is easy to adjust the device for bonding electrodes and wires so that the bonding area is slightly larger so that it approaches the ideal area, which is very convenient for quality control. is there.
以上に説明した処理手順を実施することで、測定対象物の接合部の状態(接合部の面積の大きさ)、または電極92とワイヤ93との接合部96の面積が許容範囲内であるか否か、を制御手段にて判定する光学非破壊検査装置を構成することも、もちろん可能である。 By performing the processing procedure described above, whether the state of the joint portion of the measurement object (the size of the joint portion area) or the area of the joint portion 96 between the electrode 92 and the wire 93 is within an allowable range. Of course, it is possible to configure an optical nondestructive inspection apparatus that determines whether or not the control means determines.
以上、本実施の形態にて説明した光学非破壊検査方法では、測定スポットが設定された部材(この場合、ワイヤ)の表面に酸化膜を形成することで、加熱用レーザの出力を上げることなくSN比をより大きくすることが可能であり、より正確に測定対象物の状態(それぞれの接合部の面積の大きさ)を検出(判定)することができる。
また本実施の形態にて説明したように、上記の光学非破壊検査方法を実施するための光学非破壊検査装置を実現することができる。
As described above, in the optical nondestructive inspection method described in this embodiment, an oxide film is formed on the surface of a member (in this case, a wire) on which a measurement spot is set without increasing the output of the heating laser. The SN ratio can be increased, and the state of the measurement object (the size of the area of each joint) can be detected (determined) more accurately.
Further, as described in the present embodiment, an optical nondestructive inspection apparatus for performing the above optical nondestructive inspection method can be realized.
以上の説明では、酸化膜形成用レーザの照射を停止した後、所定の待機時間だけ待ち、加熱用レーザを照射する例を説明したが、酸化膜形成用レーザの照射と加熱用レーザの照射とを続けて行わなくてもよい。
図12は、図1に示す各電極92に接合した各ワイヤ93(ワイヤ(1)〜ワイヤ(8))に対して、時間の経過に応じて、酸化膜形成用レーザL51〜L58をワイヤ(1)〜ワイヤ(8)の順に照射した後、加熱用レーザL61〜L68をワイヤ(1)〜ワイヤ(8)の順に照射した様子を示している。
図12に示す例では、光学非破壊検査装置1は、まずワイヤ(1)の測定スポットにレーザを照射可能な位置に相対的に移動した後、酸化膜形成用レーザL51を照射し、次のワイヤ(2)の測定スポットにレーザを照射可能な位置に相対的に移動した後(時間ΔZSが移動時間に相当する)、酸化膜形成用レーザL52を照射する(照射時間は時間ΔZ1)、という動作をワイヤ(8)まで順次行うことを示している。
光学非破壊検査装置1は、ワイヤ(1)〜ワイヤ(8)のそれぞれの位置に移動した後、ステップS25〜ステップS40の処理をそれぞれの位置で実行し、酸化膜形成用レーザL51〜L58を照射して、ワイヤ(1)〜ワイヤ(8)に酸化膜を形成する。
そして光学非破壊検査装置1は、ワイヤ(1)〜ワイヤ(8)のそれぞれの位置に移動した後、ステップS45〜ステップS75の処理をそれぞれの位置で実行し、加熱用レーザL61〜L68を照射して、ワイヤ(1)〜ワイヤ(8)の温度上昇特性をそれぞれ測定し、それぞれ判定する。
この場合は特に待機時間を設けなくても、例えばワイヤ(1)の例のように、酸化膜形成用レーザL51の照射の後、加熱用レーザL61の照射の開始まで、時間ΔZAを確保することができる。従って、酸化膜を形成した後、温度が下降するまで待つ待機時間を特に設定しなくてもよい。
このように、測定対象物に対して、酸化膜形成用レーザの照射と、加熱用レーザの照射とを、連続的に行わず、別々の工程として実行するようにしてもよい。
In the above description, after stopping the irradiation of the oxide film forming laser, the example of waiting for a predetermined waiting time and irradiating the heating laser has been described. However, the irradiation of the oxide film forming laser and the irradiation of the heating laser are described. It is not necessary to continue.
FIG. 12 shows the oxide films forming lasers L51 to L58 as the wires 93 (wire (1) to (8)) bonded to the electrodes 92 shown in FIG. The state is shown in which the lasers for heating L61 to L68 are irradiated in the order of wire (1) to wire (8) after being irradiated in the order of 1) to wire (8).
In the example shown in FIG. 12, the optical nondestructive inspection apparatus 1 first moves the measurement spot of the wire (1) relatively to a position where the laser can be irradiated, and then irradiates the oxide film forming laser L51. After moving relative to the position where the laser beam can be irradiated to the measurement spot of the wire (2) (time ΔZS corresponds to the movement time), the oxide film forming laser L52 is irradiated (irradiation time is time ΔZ1). The operation is sequentially performed up to the wire (8).
The optical nondestructive inspection apparatus 1 moves to the respective positions of the wire (1) to the wire (8), and then executes the processes of Steps S25 to S40 at the respective positions, and activates the oxide film forming lasers L51 to L58. Irradiation forms oxide films on the wires (1) to (8).
The optical nondestructive inspection apparatus 1 moves to the respective positions of the wire (1) to the wire (8), and then executes the processes of steps S45 to S75 at the respective positions, and irradiates the heating lasers L61 to L68. Then, the temperature rise characteristics of the wires (1) to (8) are respectively measured and determined.
In this case, even if no standby time is provided, a time ΔZA is ensured from the irradiation of the oxide film forming laser L51 to the start of the irradiation of the heating laser L61 as in the example of the wire (1). Can do. Therefore, it is not necessary to set a waiting time for waiting for the temperature to drop after the oxide film is formed.
As described above, the irradiation of the oxide film forming laser and the heating laser may be performed as separate steps on the measurement object, instead of continuously.
本発明の光学非破壊検査方法及び光学非破壊検査装置、の処理手順、構成、構造、外観、形状等は、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。
なお、本実施の形態にて説明した赤外線放射特性(図8)の例と、この赤外線放射特性中に示した第1赤外線波長(λ1)、第2赤外線波長(λ2)の位置は、ひとつの例であり、これに限定されるものではない。
また本実施の形態の説明では、酸化膜を形成するワイヤ93の材質がアルミニウムの場合を説明したが、アルミニウムに限定されず、金、銅、はんだ、ニッケル等、酸化膜を形成することが可能な種々の金属または合金に適用することが可能である。
また、以上(≧)、以下(≦)、より大きい(>)、未満(<)、AとCの間にBがあるという表現(A<B<C)等は、等号を含んでも含まなくてもよい。
また、本実施の形態の説明に用いた数値は一例であり、この数値に限定されるものではない。
The processing procedure, configuration, structure, appearance, shape, and the like of the optical nondestructive inspection method and optical nondestructive inspection apparatus of the present invention can be variously changed, added, and deleted without changing the gist of the present invention.
In addition, the example of the infrared radiation characteristic (FIG. 8) demonstrated in this Embodiment, and the position of the 1st infrared wavelength ((lambda) 1) shown in this infrared radiation characteristic, and the 2nd infrared wavelength ((lambda) 2) are one. It is an example and is not limited to this.
In the description of the present embodiment, the case where the material of the wire 93 forming the oxide film is aluminum is described. However, the material is not limited to aluminum, and an oxide film such as gold, copper, solder, nickel, or the like can be formed. It is possible to apply to various metals or alloys.
Further, the above (≧), the following (≦), the greater (>), the less (<), the expression that there is B between A and C (A <B <C), etc. are included even if they contain an equal sign. It does not have to be.
The numerical values used in the description of the present embodiment are examples, and are not limited to these numerical values.
1 光学非破壊検査装置
10 集光コリメート手段
10A、10B (非球面)反射ミラー
11A 加熱レーザ用選択反射手段
12A 第1赤外線用選択反射手段
13A 第2赤外線用選択反射手段
21 加熱用レーザ光源
31 第1赤外線検出手段
32 第2赤外線検出手段
41 加熱用レーザコリメート手段
50 制御手段
50G 表示手段
51 第1赤外線集光手段
52 第2赤外線集光手段
60 記憶手段
92 電極
93 ワイヤ
93S 酸化膜
96 接合部
97 接合構造部位
H1 検査用情報
H1C 酸化膜形成用出力情報
H1D 酸化膜形成用照射時間情報
H1E 酸化膜形成後待機時間情報
SP、SP´ 測定スポット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical nondestructive inspection apparatus 10 Condensation collimating means 10A, 10B (Aspherical) reflective mirror 11A Heating laser selective reflection means 12A First infrared selective reflection means 13A Second infrared selective reflection means 21 Heating laser light source 31 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Infrared detection means 32 2nd infrared detection means 41 Heating laser collimating means 50 Control means 50G Display means 51 1st infrared condensing means 52 2nd infrared condensing means 60 Memory | storage means 92 Electrode 93 Wire 93S Oxide film 96 Junction 97 Junction structure part H1 Information for inspection H1C Output information for oxide film formation H1D Irradiation time information for oxide film formation H1E Standby time information after oxide film formation SP, SP 'Measurement spot
Claims (6)
赤外線を検出可能な少なくとも1つの赤外線検出手段と、
前記加熱用レーザ光源を制御するとともに前記赤外線検出手段からの検出信号を取り込む制御手段と、を用い、
前記制御手段から前記加熱用レーザ光源を制御して、測定対象物上に設定した測定スポットに向けて加熱用レーザを照射する、加熱用レーザ照射ステップと、
前記制御手段にて前記測定スポットから放射される光の中から取り出した所定赤外線波長の赤外線を前記赤外線検出手段を用いて検出する、放射赤外線検出ステップと、
前記制御手段にて、前記放射赤外線検出ステップにて検出した検出値と、前記加熱用レーザ照射ステップによる加熱用レーザの照射時間である加熱時間と、に基づいて、加熱時間に応じた前記測定スポットの温度上昇状態である温度上昇特性を測定する、温度上昇特性測定ステップと、
前記制御手段にて、前記温度上昇特性に基づいて、測定対象物の状態を判定する、判定ステップと、を有する光学非破壊検査方法において、
前記測定スポットが設定された部材は、酸化膜を形成することが可能な金属または合金であり、
前記加熱用レーザ照射ステップを実行する前に、前記制御手段から前記加熱用レーザ光源を制御して、前記加熱用レーザよりも高い出力の酸化膜形成用レーザを前記測定スポットに一時的に照射して、測定対象物を破壊することなく前記測定スポットを含む前記測定スポットの周囲に酸化膜を形成する酸化膜形成ステップを有し、形成された前記酸化膜上に新たな測定スポットを設定して前記加熱用レーザ照射ステップと、前記放射赤外線検出ステップと、前記温度上昇特性測定ステップと、前記判定ステップと、を実行して、前記測定対象物の状態を判定する、
光学非破壊検査方法。 A heating laser light source for emitting a heating laser having a heating laser wavelength set to an output for heating without destroying the measurement object;
At least one infrared detection means capable of detecting infrared;
Using the control means for controlling the heating laser light source and taking in a detection signal from the infrared detection means,
A heating laser irradiation step of controlling the heating laser light source from the control means and irradiating a heating laser toward a measurement spot set on a measurement object;
A radiation infrared detection step of detecting infrared rays of a predetermined infrared wavelength extracted from the light emitted from the measurement spot by the control means using the infrared detection means;
The measurement spot according to the heating time based on the detection value detected in the radiation infrared detection step by the control means and the heating time that is the irradiation time of the heating laser in the heating laser irradiation step. A temperature rise characteristic measuring step for measuring a temperature rise characteristic which is a temperature rise state of
In the optical nondestructive inspection method, including a determination step of determining the state of the measurement object based on the temperature rise characteristic in the control means.
The member in which the measurement spot is set is a metal or an alloy capable of forming an oxide film,
Before performing the heating laser irradiation step, the heating laser light source is controlled from the control means to temporarily irradiate the measurement spot with an oxide film forming laser having a higher output than the heating laser. An oxide film forming step for forming an oxide film around the measurement spot including the measurement spot without destroying the measurement object, and setting a new measurement spot on the formed oxide film Performing the heating laser irradiation step, the radiation infrared detection step, the temperature rise characteristic measurement step, and the determination step to determine the state of the measurement object;
Optical nondestructive inspection method.
記憶手段を備え、
前記記憶手段には、前記酸化膜を形成する部材の材質とサイズに対応させて、前記酸化膜形成用レーザの出力である酸化膜形成用出力情報と、前記酸化膜形成用レーザの照射時間である酸化膜形成用照射時間情報と、照射した前記酸化膜形成用レーザの停止後から前記加熱用レーザ照射ステップの開始までの待機時間である酸化膜形成後待機時間情報と、が記憶されており、
前記酸化膜を形成する部材の材質とサイズが指定されると、前記制御手段にて、指定された材質とサイズに対応する前記酸化膜形成用出力情報と前記酸化膜形成用照射時間情報と前記酸化膜形成後待機時間情報とを前記記憶手段から読み出し、読み出した前記酸化膜形成用出力情報と前記酸化膜形成用照射時間情報に基づいて前記加熱用レーザ光源を制御して前記酸化膜形成ステップを実行し、
前記制御手段にて、前記酸化膜形成ステップの実行後に、前記記憶手段から読み出した前記酸化膜形成後待機時間情報に基づいた待機時間が経過した後、前記加熱用レーザ照射ステップと、前記放射赤外線検出ステップと、前記温度上昇特性測定ステップと、前記判定ステップと、を実行する、
光学非破壊検査方法。 The optical nondestructive inspection method according to claim 1,
A storage means,
The storage means includes an oxide film forming output information which is an output of the oxide film forming laser and an irradiation time of the oxide film forming laser, corresponding to the material and size of the member forming the oxide film. Information on the irradiation time for forming an oxide film and the waiting time information after forming the oxide film, which is the waiting time from the stop of the irradiated laser for forming the oxide film to the start of the heating laser irradiation step, are stored. ,
When the material and size of the member forming the oxide film are specified, the control means outputs the oxide film forming output information corresponding to the specified material and size, the oxide film forming irradiation time information, and the The waiting time information after the oxide film formation is read from the storage means, and the heating laser light source is controlled based on the read output information for forming the oxide film and the irradiation time information for forming the oxide film, and the oxide film forming step Run
In the control means, after the execution of the oxide film forming step, after the standby time based on the post-oxide film formation standby time information read from the storage means has elapsed, the heating laser irradiation step, and the radiation infrared radiation Performing a detection step, the temperature rise characteristic measurement step, and the determination step;
Optical nondestructive inspection method.
測定対象物は、2つの部材を接合した接合部を含む接合構造部位であり、
前記酸化膜を形成する前の前記測定スポットは、前記2つの部材における一方の部材の表面に設定されており、
判定する前記測定対象物の状態とは、前記2つの部材の接合部の面積の大きさであり、
記憶手段を備え、
前記記憶手段には、前記2つの部材の接合部の面積が許容下限のサンプルの温度上昇特性である下限温度上昇特性と、前記2つの部材の接合部の面積が許容上限のサンプルの温度上昇特性である上限温度上昇特性と、が記憶されており、
前記制御手段にて前記判定ステップにおいて、
前記温度上昇特性測定ステップにて測定した前記温度上昇特性と、前記記憶手段に記憶されている前記下限温度上昇及び前記上限温度上昇特性と、を比較して前記2つの部材の接合部の面積が許容範囲内であるか否かを判定する、
光学非破壊検査方法。 The optical nondestructive inspection method according to claim 1,
The measurement object is a joint structure part including a joint part obtained by joining two members,
The measurement spot before forming the oxide film is set on the surface of one of the two members,
The state of the measurement object to be determined is the size of the area of the joint between the two members,
A storage means,
The storage means includes a lower temperature rise characteristic that is a temperature rise characteristic of a sample having a joint area of the two members having an allowable lower limit, and a temperature rise characteristic of a sample having a joint area of the two members having an allowable upper limit. And the upper limit temperature rise characteristic is stored,
In the determination step by the control means,
Comparing the temperature rise characteristic measured in the temperature rise characteristic measurement step with the lower limit temperature rise and the upper limit temperature rise characteristic stored in the storage means, the area of the joint portion of the two members is Determine whether it is within the acceptable range,
Optical nondestructive inspection method.
測定対象物は、2つの部材を接合した接合部を含む接合構造部位であり、
前記酸化膜を形成する前の前記測定スポットは、前記2つの部材における一方の部材の表面に設定されており、
判定する前記測定対象物の状態とは、前記2つの部材の接合部の面積の大きさであり、
前記記憶手段には、前記2つの部材の接合部の面積が許容下限のサンプルの温度上昇特性である下限温度上昇特性と、前記2つの部材の接合部の面積が許容上限のサンプルの温度上昇特性である上限温度上昇特性と、が記憶されており、
前記制御手段にて前記判定ステップにおいて、
前記温度上昇特性測定ステップにて測定した前記温度上昇特性と、前記記憶手段に記憶されている前記下限温度上昇及び前記上限温度上昇特性と、を比較して前記2つの部材の接合部の面積が許容範囲内であるか否かを判定する、
光学非破壊検査方法。 The optical nondestructive inspection method according to claim 2,
The measurement object is a joint structure part including a joint part obtained by joining two members,
The measurement spot before forming the oxide film is set on the surface of one of the two members,
The state of the measurement object to be determined is the size of the area of the joint between the two members,
The storage means includes a lower temperature rise characteristic that is a temperature rise characteristic of a sample having a joint area of the two members having an allowable lower limit, and a temperature rise characteristic of a sample having a joint area of the two members having an allowable upper limit. And the upper limit temperature rise characteristic is stored,
In the determination step by the control means,
Comparing the temperature rise characteristic measured in the temperature rise characteristic measurement step with the lower limit temperature rise and the upper limit temperature rise characteristic stored in the storage means, the area of the joint portion of the two members is Determine whether it is within the acceptable range,
Optical nondestructive inspection method.
前記制御手段からの出力信号に基づいた画像を表示可能な表示手段を用い、
前記制御手段から、
前記判定ステップの結果に関する情報を前記表示手段に表示させる、
光学非破壊検査方法。 An optical nondestructive inspection method according to any one of claims 1 to 4,
Using display means capable of displaying an image based on an output signal from the control means,
From the control means,
Displaying information on the result of the determination step on the display means;
Optical nondestructive inspection method.
測定対象物を破壊することなく加熱する出力に設定された加熱レーザ波長の加熱用レーザを出射する加熱用レーザ光源と、
前記加熱用レーザを前記集光コリメート手段の一方の側へと導く加熱用レーザ導光手段と、
前記測定スポットから放射された赤外線を検出可能な少なくとも1つの赤外線検出手段と、
前記測定スポットから放射されて前記集光コリメート手段の一方の側から出射された平行光の中から所定赤外線波長の赤外線を前記赤外線検出手段へと導く放射赤外線導光手段と、
前記加熱用レーザ光源を制御するとともに前記赤外線検出手段からの検出信号を取り込む制御手段と、を備え、
前記制御手段が、
前記加熱用レーザ光源を制御して、測定対象物上に設定した測定スポットに向けて加熱用レーザを照射する、加熱用レーザ照射ステップと、
前記測定スポットから放射される光の中から取り出した所定赤外線波長の赤外線を前記赤外線検出手段を用いて検出する、放射赤外線検出ステップと、
前記放射赤外線検出ステップにて検出した検出値と、前記加熱用レーザ照射ステップによる加熱用レーザの照射時間である加熱時間と、に基づいて、加熱時間に応じた前記測定スポットの温度上昇状態である温度上昇特性を測定する、温度上昇特性測定ステップと、
前記温度上昇特性に基づいて、測定対象物の状態を判定する、判定ステップと、
を実行するように構成された光学非破壊検査装置において、
前記測定スポットが設定された部材は、酸化膜を形成することが可能な金属または合金であり、
前記制御手段が、
前記加熱用レーザ照射ステップを実行する前に、前記加熱用レーザ光源を制御して、前記加熱用レーザよりも高い出力の酸化膜形成用レーザを前記測定スポットに一時的に照射して、測定対象物を破壊することなく前記測定スポットを含む前記測定スポットの周囲に酸化膜を形成する酸化膜形成ステップを実行するように構成され、さらに、形成された前記酸化膜上に新たな測定スポットを設定して前記加熱用レーザ照射ステップと、前記放射赤外線検出ステップと、前記温度上昇特性測定ステップと、前記判定ステップと、を実行して、前記測定対象物の状態を判定するように構成された、
光学非破壊検査装置。 Parallel light incident from one side along the optical axis is condensed toward the measurement spot set on the measurement object as a focal position and emitted from the other side, and emitted and reflected from the measurement spot. The light collimating means for converting the light incident from the other side into parallel light along the optical axis and emitting it from one side;
A heating laser light source for emitting a heating laser having a heating laser wavelength set to an output for heating without destroying the measurement object;
A laser guide for heating that guides the laser for heating to one side of the condensing collimator;
At least one infrared detection means capable of detecting infrared rays emitted from the measurement spot;
A radiant infrared light guiding means for guiding an infrared ray of a predetermined infrared wavelength from the parallel light emitted from the measurement spot and emitted from one side of the condensing collimating means to the infrared detecting means;
A control means for controlling the heating laser light source and taking in a detection signal from the infrared detection means,
The control means is
A heating laser irradiation step of controlling the heating laser light source and irradiating a heating laser toward a measurement spot set on a measurement object;
A radiation infrared detection step of detecting infrared rays of a predetermined infrared wavelength extracted from the light emitted from the measurement spot using the infrared detection means;
Based on the detection value detected in the radiation infrared detection step and the heating time that is the irradiation time of the heating laser in the heating laser irradiation step, the temperature rise state of the measurement spot according to the heating time A temperature rise characteristic measuring step for measuring the temperature rise characteristic;
A determination step of determining a state of the measurement object based on the temperature rise characteristic; and
In an optical nondestructive inspection apparatus configured to perform
The member in which the measurement spot is set is a metal or an alloy capable of forming an oxide film,
The control means is
Before executing the heating laser irradiation step, the heating laser light source is controlled to temporarily irradiate the measurement spot with a laser for forming an oxide film having a higher output than the heating laser. It is configured to execute an oxide film forming step for forming an oxide film around the measurement spot including the measurement spot without destroying an object, and a new measurement spot is set on the formed oxide film. The heating laser irradiation step, the radiant infrared detection step, the temperature rise characteristic measurement step, and the determination step are configured to determine the state of the measurement object,
Optical nondestructive inspection device.
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