JPH039250A - 接合部の良否検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、接合面に光を当て、その反射状態に応じて接
合の良否を検査する接合部の良否検査方法に関する。

［従来の技術］ 例えば、ガラスとシリコンチップとを接合して成る半導
体圧力センサの場合では、ガラスとシリコンチップとの
接合部分にはがれ等の接合不良があると、圧力漏れが生
じてセンサとしての機能が低下する。

このため、従来より、第６図に示すように、半導体圧力
センサ１００のガラス１０１の側面からガラス１０１と
シリコンチップ１０２どの接合面１０３に光を当て、そ
の接合面１０３での反射状態を顕微鏡１０４などで観察
して、接合の正常部分と不良部分との明るさの違いから
接合の良否を検査する方法がある。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、上述した半導体圧力センサ１００では、シリ
コンチップ１０２の台座となるガラス１０１が、板ガラ
スを所定の寸法に切断して形成されることから、切断表
面となるガラス１０１の四方側面が粗く、すりガラス状
を呈している。

このため、接合面１０３で反射した光が、異なった屈折
率を有するガラス中から空気中へ進む際に、ガラス１０
１の側面に対してそれぞれ異なった角度で入射すること
になる。

従って、第７図に示すように、表面の粗いガラス１０１
の側面で屈折した光は、散乱を起こし、それぞればらば
らの方向へ進行してしまう。

散乱を抑えるために、ガラス１０１の表面を磨くことも
考えられるが、この場合には、検査毎に余分な工程が増
えることから、製品コストが高くなってしまう。

従って、従来の方法では、不良部分の像がぼけて、検査
精度が低下する課題を有していた。

本発明は上記事情に基づいてなされたもので、その目的
は、検査工程の増加や製品コストの上昇を伴うことなく
、検査精度を向上させることのできる接合部の良否検査
方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、第１発明および第２発明は
、以下の技術的手段を採用する。

（第１発明） 光を透過可能な接合物を被接合物に接合して成る接合体
の前記接合物と前記被接合物との接合面に、前記接合物
の一方側より光を当て、前記接合物の他方側より観察し
た前記接合面での反射状態に応じて接合の良否を検査す
る接合部の良否検査方法において、前記接合体を、屈折
率が空気より前記接合物に近い液体中に沈め、前記接合
面での反射状態を、前記液体を介して観察する。

（第２発明） 光を透過可能な接合物を被接合物に接合して成る接合体
の前記接合物と前記被接合物との接合面に、前記接合物
の一方側より光を当て、前記接合物の他方側より観察し
た前記接合面での反射状態に応じて接合の良否を検査す
る接合部の良否検査方法において、前記接合物の他方側
に、外表面が滑らかに設けられて、屈折率が空気より前
記接合物に近い媒質を密着させ、前記接合面での反射状
態を、前記媒質を介して観察する。

［作用および発明の効果］ 上記構成よりなる第１発明は、接合体を液体中に沈めた
状態で検査を行う。

従って、接合面で反射された光は、接合物中から液体中
へと進む、このとき、接合物に対して、空気より液体の
方が屈折率の差が小さいため、接合面での反射光が、接
合物中から空気中へ進む場合と、接合物中から液体中へ
進む場合とでは、後者の方が、境界面での光の散乱が少
なくなる。

この結果、液体を介して接合面での反射状態を観察した
場合に、従来より不良部分の像のぼけが少なくなること
から、正常部分と不良部分との識別が容易になり、検査
精度を向上させることができる。

また、第２発明は、接合物の他方側に、外表面が滑らか
に設けられた媒質を密着さぜな状態で検査を行う。

従って、接合面で反射された光は、接合物中から媒質中
へと進む。このとき、接合物に対して、空気より媒質の
方が屈折率の差が小さいため、接合面での反射光が、接
合物中から空気中へ進む場合と、接合物中から媒質中へ
進む場合とでは、後者の方が、境界面での光の散乱が少
なくなる。

この結果、媒質を介して接合面での反射状態を観察した
場合に、上記第１発明と同様に、従来より不良部分の像
のぼけが少なくなることから、正常部分と不良部分との
識別が容易になり、検査精度を向上させることができる
。

また、この第２発明の場合には、液体を用いる必要がな
いことから、検査における取り扱いが簡単である。

［実施例］ 次に、本発明の接合部の良否検査方法を図面に示す一実
施例に基づき説明する。

第１図は本実施例の検査方法を示す全体構成図、第２図
および第３図は半導体圧力センサの側面断面図および斜
視図である。

本実施例では、検査対象として、本発明の接合体である
半導体圧力センサ（以下圧力センサと言う）１を使用し
、検査装置として、光源２、水槽３、顕微鏡４などを備
える。

圧力センサ１は、第２図および第３図に示すように、受
圧ダイアフラム５ａを形成したシリコンチップ（本発明
の被接合物）５とガラスの台座（本発明の接合物）６か
ら成り、シリコンチップ５の周囲が台座６の上端面に陽
極接合されている。

台座６の中央部には、受圧ダイアフラム５ａに圧力を導
入するため、台座６を上下に貫通する圧力導入孔６ａが
形成されている。また、台座６の底面は、半田付けを行
うための鍍金が施されている。

この台座６は、透明な板ガラスを直方体形状に切断して
形成したものであり、台座６の四方側面は、切断した状
態のまま研磨してないため、表面が粗くすりガラス状に
なっている。

水槽３は、表面が鏡面状に研磨された透明なガラスによ
って形成され、内部に、上記した圧力センサ１が十分に
沈められる深さまで水（本発明の液体）Ｗが蓄えられて
いる。圧力センサ１は、ガラスの台座６を上向きにした
状態で水槽３内に沈められている。

この水槽３は、第１図に示すように、光源２側である一
方の側面３ａが、底面に対して直角に設けられるととも
に、顕微鏡４側である他方の側面３ｂが、底面からθの
角度で内側に傾斜して設けられている。

顕微鏡４は、圧力センサ１の接合面（第３図にハツチン
グで示す）Ｉａでの反射状態を観察するものであり、光
軸が、圧力センサ１の接合面１ａに対してθの角度にな
るように配置されている。従って、水槽３の他方の側面
３ｂと光軸とは、直角に交差するように設定されている
。

これは、圧力センサ１の接合面１ａで反射した光が、水
槽３の他方の側面３ｂを通過する際に、入射角が０度に
なるように設定したものである。これにより、圧力セン
サ１の接合面１ａで反射した光を顕微鏡４で観察した際
に、水中から空気中への屈折の影響や水面の揺れによる
影響を少なくすることができる。

また、照明の方向は、圧力センサ１の接合面１ａに対し
て入射角θ１が４３．６度以上になるように光源２の位
置を設定する。

これは、ガラスから空気への入射角が４３４６度以上に
なると全反射して光が外に出られないことから、圧力セ
ンサ１の接合面１ａに生じた不良部分で全反射させて、
正常部分とのコントラストを明確にするためである。つ
まり、不良部分は、ガラスの台座６とシリコンチップ５
との間に空気層が生じたものであることから、接合面１
ａに対する入射角を４３．６度以上とすることで、不良
部分では全反射し、正常部分では一部の光が屈折する。

従って、圧力センサ１の接合面１ａで反射した光を顕微
鏡４で観察すると、不良部分では明るく、正常部分では
暗く見えることになる。

上述のように、水槽３内に置かれた圧力センサ１の接合
面１ａに光源２の光を当てた場合、接合面１ａで反射し
た光は、ガラス（台座６）中から水中へと進む。

このとき、ガラスに対して、空気より水の方が屈折率の
差が小さいため、接合面１ａで反射した光は、第４図に
示すように、ガラス中から水中へ進む際に、はとんど屈
折することなくほぼ同じ方向へ進む。従って、台座６の
側面が粗くすりガラス状であっても、散乱を抑えること
ができる。

なお、ガラスの屈折率：　１．４５ 空気の屈折率：１．ＯＯ 水の屈折率：１．３３である。

その後、水中から水槽３の他方の側面３ｂを通過して空
気中へ進む際には、他方の側面３ｂが鏡面状に研磨され
ていることから散乱はなく、また、光軸が他方の側面３
ｂに対して直角に交差するため、水中から空気中へ進む
際の屈折もない。

このように散乱を抑えたことにより、接合面１ａで反射
した光を顕微鏡４で観察した際に、接合面１ａに不良部
分がある場合には、不良部分の像がぼけることなく微小
な不良まで検出することができ、検査精度を向上させる
ことができる。

例えば、サンプル（本実施例では圧力センサ１）を空気
中に置いて検査した場合には、φ０．５ｕ程度までの大
きさの不良しか検出できなかったものが、水中に沈めて
検査した場合には、φ０．０５ｕ程度までの大きさの不
良を検出することができる。

なお、接合状態の良否は、例えば、全体の接合面積に対
する不良部分（明るい部分）の面積割合より判定する。

あるいは、ＴＶカメラ７等を用いて、コンピュータによ
るパターン認識で自動判別することも可能である。

ここで、サンプルを空気中に置いて検査した場合と、水
中に沈めて検査した場合の正常部分と不良部分との明る
さの比であるコントラストを測定し、その結果を表１に
示す。

表１の中の数字は２５６段階の濃淡で表した時の明るさ
を示す。

表１ ８１．６８／９４．３３ この測定では、サンプルを水中に沈めて検査した場合の
方が、空気中に置いて検査した場合よりも、約１．４倍
コントラストが向上した。

但し、検出可能な不良部分の大きさや、正常部分と不良
部分とのコントラストなどは、対象となるガラス（台座
６）の表面の粗さによって異なる。

なお、上述した実施例において、水Ｗの代わりに、ガラ
スに対する屈折率の差が空気より小さい他の液体を使用
しても良い。例えば、フロン液やアルコール類を使用す
れば、サンプルを液から出してすぐ乾燥させることがで
きるとともに、洗浄の効果をも有する。

また、観察用の顕微鏡４を水中に設置して、接合面１ａ
での反射状態を水中で観察するように設定すれば、水Ｗ
を蓄えるための水槽３は、実施例で示したような形状で
ある必要はなく、外表面が鏡面状に研磨されている必要
もない。

第５図に本発明の第２実施例を示す。

本実施例は、顕微鏡４側の圧力センサ１の側面に、透明
なシリコンゴムシート（本発明の媒質）８を密着さぜ、
光源２側の圧力センサ１の側面とシリコンゴムシート８
の外側とに、表面が鏡面状に研磨された板ガラス９を当
てて検査するものである。

これにより、上記した第１実施例と同様の効果を得るこ
とができる。また、本実施例の検査方法によれば、水（
液体）を用いる必要がないなめ、取り扱いが簡単である
。

シリコンゴムシート８以外に、ガラスに対する屈折率の
差が空気より小さく、透明で密着性の良い材料であれば
良い。

（変形例） 検査対象であるサンプルとして半導体圧力センサ１を例
示したが、このようなガラスと金属との接合体に限定す
るものではなく、ガラスとガラス、アクリル樹脂と金属
、ガラスと樹脂など、一方が光を透過可能な材料で形成
された接合体であれば良い。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の第１実施例を示すもので
、第１図は検査方法を示す全体構成図、第２図および第
３図は半導体圧力センサの側面断面図および斜視図、第
４図はガラス中から水中へ進む光の状態図であり、第５
図は本発明の第２実施例を示す検査方法の全体構成図、
第６図および第７図は従来技術を説明するもので、第６
図は検査方法を示す全体構成図、第７図は光の散乱を示
す状態図である。 図中 １・・・半導体圧力センサ（接合体） １ａ・・・接合面 ５・・・シリコンチップ（被接合物〉 ６・・・台座（接合物） ８・・・シリコンゴムシート（媒質） Ｗ・・・水（液体） 代 理 人 石 黒 健二 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）光を透過可能な接合物を被接合物に接合して成る接
   合体の前記接合物と前記被接合物との接合面に、前記接
   合物の一方側より光を当て、前記接合物の他方側より観
   察した前記接合面での反射状態に応じて接合の良否を検
   査する接合部の良否検査方法において、 前記接合体を、屈折率が空気より前記接合物に近い液体
   中に沈め、前記接合面での反射状態を、前記液体を介し
   て観察することを特徴とする接合部の良否検査方法。 ２）光を透過可能な接合物を被接合物に接合して成る接
   合体の前記接合物と前記被接合物との接合面に、前記接
   合物の一方側より光を当て、前記接合物の他方側より観
   察した前記接合面での反射状態に応じて接合の良否を検
   査する接合部の良否検査方法において、 前記接合物の他方側に、外表面が滑らかに設けられて、
   屈折率が空気より前記接合物に近い媒質を密着させ、前
   記接合面での反射状態を、前記媒質を介して観察するこ
   とを特徴とする接合部の良否検査方法。