VON BAUTEILEN

5 Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur zerstörungsfreien Inspektion des Inneren von Bauteilen. Das Innere von Bauteilen wird dabei mittels einer Ultraschallanordnung untersucht. Die zu untersuchenden Bauteile, bzw. Proben sind auf mindestens einem Tisch angeordnet. Die Ultraschallanordnung kann zur Inspektion in Reflexion oder in Reflexion und Transmission ausgebil- 10 det sein. Die Ultraschallanordnung trägt mindestens einen Transducer, wobei zwischen einem freien Ende des mindestens einen Transducers und den zu inspizierenden Bauteilen ein flüssiges Koppelmedium vorgesehen ist. Ferner umfasst die Vorrichtung eine Verfahreinrichtung, die den mindestens einen Transducer entlang einer ersten Bewegungsrichtung und einer zweiten Bewei s gungsrichtung verfährt, um die mehreren Bauteile zu inspizieren.

Die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2006 032 431 A1 offenbart ein Verfahren zur Detektion von mechanischen Defekten in einem aus einem Stabstück bestehenden Halbleitermaterial. Das Halbleitermaterial besitzt mindestens eine ebene Fläche und eine senkrecht zu dieser Fläche gemessene Dicke von 1 cm 20 bis 100 cm. Bei dem Verfahren wird die ebene Fläche des Stabstücks mit mindestens einem Transducer abgerastert, der über ein flüssiges Koppelmedium an die ebene Fläche des Stabstücks angekoppelt ist.

Die unveröffentlichte deutsche Patentanmeldung DE 10 2008 002 832.0 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur zerstörungsfreien Detektion von 25 Defekten im Inneren von Halbleitermaterial. Das Halbleitermaterial besitzt eine Länge, eine Querschnittsfläche und eine entlang der Länge ausgerichtete Mantelfläche. Eine Ultraschallanordnung ist dem Halbleitermaterial zugeordnet. Ebenso ist eine Einrichtung zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen der Ultraschallanordnung und entlang der Länge L der Mantelfläche des Halbleitermaterials vorgesehen.

Die Japanische Patentanmeldung JP 4-084755 offenbart eine Vorrichtung zur Inspektion von Bauteilen mittels Ultraschallwellen. Hierzu ist das zu inspizieren- de Teil jeweils an benachbarten Positionen auf einem Arbeitstisch angeordnet. Ein Fokalpunkt einer Ultraschallwellen-Sonde ist vorgesehen. Mit einem Scanner wird das zu inspizierende Teil inspiziert. Auf einem Sichtgerät kann das Ergebnis der Inspektion des Bauteils angezeigt werden.

Die Japanische Patentanmeldung JP 1 1 -064302 offenbart eine Vorrichtung, die das Auftreten von Luftblasen verhindern kann. Mittels der Ultraschall- Prüfvorrichtung werden von einer Sonde Ultraschallwellen auf eine sich unter Wasser befindliche Probe abgestrahlt. Die reflektierten Wellen werden empfangen, die das zurücklaufende Echo-Signal sind. Aus dem zurücklaufenden Echo- Signal können evtl. Fehler innerhalb der Probe detektiert werden. Die Koreanische Patentanmeldung KR 2002-0053416 offenbart eine Vorrichtung für das Inspizieren von Abblätterungen in gehausten Halbleiterbauteilen. Eine Mehrzahl der Halbleiterbauteile ist in einem Wassertank angeordnet. Die Halbleiterbauteile werden in einem Streifen gehaltert, wobei Klemmplatten für das Festklemmen des Streifens an jedem Ende des Streifens vorgesehen sind. Das U.S. -Patent 5,684,252 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur zerstörungsfreien Ultraschallinspektion. Eine Mehrzahl der integrierten Schaltungen oder der sonstigen elektronischen Bauelemente sind in einem örtlich festgelegten Muster auf einer Flüssigkeit-durchlässigen Schale angeordnet. Entlang eines Inspektions-Weges werden diese durch eine abtastende Station bewegt. In der abtastenden Station werden die elektronischen Bauelemente wiederholt durch einen Ultraschallstrahl bestrahlt, der von einem Sender ausgesendet wird und von einem Empfänger letztendlich abgetastet wird. Eine Koppelflüssigkeit fließt dabei ununterbrochen entlang des Weges des Ultraschallstrahls. Die Koppelflüssigkeit fließt auch entlang der Oberflächen der ge- genüberliegenden elektronischen Bauelemente. Die Halterung, bzw. die Schale für die elektronischen Bauelemente wird an der Luft getrocknet, während sie von der abtastenden Station herausfährt.

Der Stand der Technik spricht dabei nicht die Problematik an, dass bei höherer Scangeschwindigkeit für die zu inspizierenden Bauteile eine sichere Halterung auf dem Tisch im Koppelmedium gewährleistet sein muss. Wenn sich nämlich die Scangeschwindigkeiten erhöht, erhöhen sich folglich auch die Turbulenzen im Koppelmedium. Somit besteht die Gefahr, dass die zu inspizierenden Bauteile vom Tisch sich abheben und frei im Koppelmedium innerhalb des Behälters der Ultraschallvorrichtung schwimmen und letztlich auch verloren gehen.

Hinzu kommt, dass bei hohen Geschwindigkeiten sich Turbulenzen, bzw. am freien Ende des Transducers anhaftende Blasen bilden. Diese am Transducer anhaftenden Blasen führen zu einer Verfälschung der Meßergebnisse. Hinzu kommt, dass aufgrund der Verfälschung eine neue Messung erforderlich ist. Dies führt zu einem erheblichen Zeitverlust bei der Auswertung der Meßergebnisse. Um dies zu vermeiden, ist es dem Stand der Technik nur möglich, die Scangeschwindigkeit des Transducers oder der Transducer nicht all zu groß werden zu lassen. Die maximale Geschwindigkeit, mit der der Transducer im flüssigen Koppelmedium verfahren werden kann beträgt bei den Vorrichtungen des Standes der Technik maximal 1 m/s.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur zerstörungsfreien Inspektion des Inneren von Bauteilen zu schaffen, mit der es möglich ist mit hohem Durchsatz Bauteilen zu inspizierenden und dabei sicherzustellen, dass von den zu inspizierenden Bauteilen auswertbare Meßergebnisse resultieren, so dass Mehrfachmessungen vermeiden werden. Hinzu kommt, dass die Vorrichtung derart ausgestaltet ist, dass bei dem Scanvorgang keines der zu inspizierenden Bauteile verloren geht oder beschädigt wird.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur zerstörungsfreien Inspektion des Inneren von Bauteilen gelöst, die die Merkmale des Anspruchs 1 umfasst. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst mindestens einen Tisch, der die zu untersuchenden oder zu inspizierenden Bauteile trägt. Der Tisch wird dabei zusammen mit den zu untersuchenden Bauteilen in ein Behältnis abgesenkt, so dass der Tisch und die zu untersuchenden Bauteile komplett von einem Kop- pelmedium umgeben sind.

Die Ultraschallanordnung zur Inspektion der Bauteile kann dabei derart ausgestaltet sein, dass die Inspektion in Reflexion durchgeführt wird. Eine weitere Möglichkeit der Ausgestaltung der Ultraschallanordnung ist, dass die Inspektion in Reflexion und Transmission durchgeführt werden kann. Die Ultraschallanord- nung trägt mindestens einen Transducer. Der Transducer ist dabei derart an der Ultraschallanordnung angebracht, dass zwischen einem freien Ende des Transducers und den zu inspizierenden Bauteilen das flüssige Koppelmedium vorgesehen ist. Die zu inspizierenden Bauteile sind vollkommen mit dem flüssigen Koppelmedium bedeckt. Um eine Vielzahl der Bauteile inspizieren zu können, ist eine Verfahreinrichtung vorgesehen, die den mindestens einen Transducer entlang einer ersten Bewegungsrichtung und entlang einer zweiten Bewegungsrichtung verfährt. Der mindestens eine Transducer trägt dabei ein Element, das derart am Transducer befestigt ist, dass es nur zum Teil in das Koppelmedium eintaucht. Das Element hat zwei Fortsätze ausgebildet, die in Richtung der ersten Bewegungsrichtung und in Richtung der zweiten Bewegungsrichtung ausgerichtet sind. Ebenso ist der Tisch derart ausgebildet, dass das mindestens eine zu inspizierende Bauteil während der Inspektion am Tisch ortsfest fixiert ist, so dass es nicht von den Bewegungen im Koppelmedium vom Tisch gelöst oder in seiner Position ver- schoben wird.

Unter der ortsfesten Fixierung des mindestens einen zu inspizierenden Bauteils ist zu verstehen, dass das Bauteil derart am Tisch fixiert ist, das die Bewegungen im Koppelmedium das Bauteil nicht vom Tisch abheben können. Das einmal auf dem Tisch angeordnete Bauteil soll somit während des gesamten Vor- gangs der Inspektion der verschiedenen Bauteile innerhalb der Vorrichtung an der einmal vorgesehenen Position auf dem Tisch verbleiben.

Die mehreren zu inspizierenden Bauteile werden auf dem Tisch in Form einer Matrix angeordnet. Gemäß einer ersten Ausführungsform hat der Tisch eine Freisparung ausgebildet. Die Ultraschallanordnung hat eine Halterung, an der der mindestens eine Transducer über den zu untersuchenden Bauteilen verfahrbar ist. Ebenso ist unterhalb der zu untersuchenden Bauteile dem Transducer ein Empfänger zugeordnet, der ebenfalls über die Halterung synchron verfahrbar ist. Mit dieser Ultraschallanordnung ist es möglich, eine Inspektion der Bauteile in Reflexion und Transmission gleichzeitig durchführen zu können.

Der Empfänger ist an einem Flügel befestigt, der in das Koppelmedium eintaucht. Dadurch ist der Empfänger synchron mit dem Transducer in Bezug auf die zu inspizierenden Bauteile verfahrbar. Der Flügel, welcher an der Halterung der Ultraschallanordnung angebracht ist, besitzt ebenfalls eine strömungsopti- mierte Form, so dass durch das Verfahren der Halterung durch den Flügel im Koppelmedium keine zusätzlichen unnötigen Turbulenzen entstehen. Ein oberer Abschnitt des Flügels, der aus dem Koppelmedium ragt, trägt eine Spritschutzplatte, damit elektronische Elemente oder mechanische Elemente der Halterung nicht aufgrund von Spritzern des flüssigen Koppelmediums beschädigt oder in ihrer Funktion beeinträchtigt werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform trägt die Halterung einen ersten Transducer und einen zweiten Transducer. Ebenso sind dem ersten Transducer und dem zweiten Transducer jeweils ein erster Empfänger und ein zweiter Empfän- ger zugeordnet. Der erste Transducer und der zweite Transducer, sowie der erste Empfänger und der zweite Empfänger sind an gegenüberliegenden Seiten der Halterung angebracht. An beiden Seiten des Flügels ist jeweils ein Arm angebracht, der an seinem freien Ende den Empfänger trägt. Für die Inspektion der Bauteile in Reflexion und Transmission sind diese auf einem für die Schallwellen transparenten Element angebracht. Eine Möglichkeit ist, dass zu inspizierenden Bauteile dabei auf einer Folie aus einem Polymermaterial festgelegt sind. Die Folie wird zusammen mit den Bauteilen auf dem Tisch eingespannt, so dass die zu inspizierenden Bauteile innerhalb der Frei- sparung des Tisches zu liegen kommen. Gemäß einer weiteren Möglichkeit der Anordnung der zu inspizierenden Bauteilte, sind diese beiden Seiten der Folie in Matrixform angeordnet. Wie bereits eingangs erwähnt, ist die bevorzugte Anordnung der Bauteile eine Matrixform. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Tisch als eine geschlossene Platte ausgebildet, die einen umlaufenden Rahme ausgebildet hat und mindestens ein Positionierelement trägt, an das ein Unterdruck anlegbar ist. Mittels des Unterdrucks können somit die zu inspizierenden Bauteile ortsfest auf dem vom Koppelmedium vollständig umgebenen Tisch festgelegt werden.

Das Positionierelement kann als ein Tray ausgebildet sein, in dem die zu inspizierenden Bauteile in einer Matrixform angeordnet sind. Das Tray lässt sich zusammen mit den Bauteilen auf den Tisch setzen. Die Bauteile und das Tray können zusammen mittels Unterdruck entsprechend angesaugt werden, damit eine ortsfeste Lage der zu inspizierenden Bauteile während des gesamten Scanvorgangs mittels der Ultraschallanordnung gewährleistet ist.

Eine weitere Möglichkeit der Ausgestaltung des Positionierelements ist, dass das Positionierelement eine mikroporöse Platte ist, an welche ein Unterdruck anlegbar ist. Die zu inspizierenden Bauteile sind ebenfalls mittels eines Unter- drucks am Tisch ortsfest festgelegt. Die Anordnung der zu inspizierenden Bauteile kann auf der mikroporösen Platte in beliebiger Art und Weise erfolgen. Die mikroporöse Platte kann zusammen mit dem Tisch vollständig vom Koppelmedium umgeben werden. Der Unterdruck wird mittels einer Pumpe an die mikroporöse Platte oder an die Positionierelemente angelegt. Für den Fall, dass der Tisch als eine geschlossene Platte ausgebildet ist, kann mittels der Ultraschallanordnung lediglich eine Inspektion der Bauteile in Reflexion durchgeführt werden. Gemäß dieser Ausführungsform trägt die Ultraschallanordnung an der Halterung einen ersten Transducer und einen zweiten Transducer, wobei der erste Transducer und der zweite Transducer an gegenüberliegenden Seiten der Halterung angebracht sind. Es ist selbstverständlich, dass der erste Transducer und der zweite Transducer über den zu inspizierenden Bauteilen angeordnet sind.

Es ist ebenso möglich, dass die Vorrichtung mehrere Tische aufweist, die die zu inspizierenden Bauteile im Koppelmedium tragen und somit von einer Ultraschallanordnung inspiziert werden können. Das Vorsehen mehrerer Tische bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung erhöht logischerweise den Durchsatz an zu inspizierenden Bauteilen.

Jeder der Transducer trägt im Bereich seines freien Endes das Element, das zur Strömungsoptimierung zwei Fortsätze aufweist, die in der Richtung der ersten Bewegungsrichtung und in Richtung der zweiten Bewegungsrichtung ausgerichtet sind und jeweils einen spitzen Winkel zwischen den Schenkeln des Elements ausbilden. Das Element kann verschiedene Ausführungsformen aufweisen. Eine Möglichkeit ist, dass das Element, welches am freien Ende des Transducers sitzt, zwei Transducer aufnimmt.

Um die Transducer und/oder die Empfänger in Bezug auf die zu inspizierenden Bauteile zu verfahren, ist eine Verfahreinrichtung vorgesehen, so dass der mindestens eine Transducer und/oder der Empfänger mäanderförmig in Bezug auf die zu untersuchenden Bauteile bzw. Proben verfahren werden können. Hierbei wird der Transducer bzw. der Empfänger im Wesentlichen entlang einer ersten Bewegungsrichtung und entlang einer zweiten Bewegungsrichtung verfahren. Die erste Bewegungsrichtung ist dabei der zweiten Bewegungsrichtung entgegengesetzt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt ein Behältnis in Form einer Wanne, in der sich das Koppelmedium befindet. Der mindestens eine Tisch kann zusammen mit den zu inspizierenden Bauteilen im Koppelmedium versenkt werden. Die Bewegung der Transducer und/oder der Empfänger erfolgt dann im Koppelmedium. Es ist sichergestellt, dass zwischen den zu inspizierenden Bauteilen und dem Transducer, bzw. dem Empfänger immer Koppelmedium vorhanden ist, so dass die Ultraschallwellen in die zu inspizierenden Bauteile ein- bzw. ausgekoppelt werden können.

Ein Transducer umfasst ein Piezo-Element, das aus Zinkoxyd (ZnO) besteht. Wird an den Transducer eine elektrische Spannung angelegt, verformt sich das Piezo-Element. Wird die elektrische Spannung mit einer bestimmten Frequenz angelegt, erfolgt auch die Verformung des Piezo-Elements im Transducer mit der Frequenz, bei der akustische Wellen erzeugt werden. In Abhängigkeit von der Form und Größe des Piezo-Elements und dem Material werden Ultraschall- Signale mit unterschiedlicher Frequenz bzw. Bandbreite erzeugt. Die akustischen Wellen bzw. Ultraschallwellen werden im Transducer gebündelt und durch eine Reihe von Linsen und Filtern fokussiert. Über eine weitere Linse (Kalotte) auf der Unterseite bzw. am freien Ende des Transducers verlassen die erzeugten Ultraschallwellen den Transducer. Für die Erzeugung eines Bildes des zu inspizierenden Bauteils nutzt man die Umkehrung des Piezoelektrischen Effekts aus. Trifft das reflektierte und/oder transmittierte Ultraschallsignal auf den Transducer oder Empfänger, werden diese Ultraschallwellen an das aktive Element im Inneren des Transducers bzw. Empfängers geleitet. Die Ultraschallwellen bewirken dort eine Verformung des Piezo-Elements. Das Piezo-Element wandelt die Verformung in eine entsprechende elektrische Spannung um. Aus der Höhe und Art der elektrischen Spannung wird das Ultraschallbild von dem zu untersuchenden Bauteil erzeugt.

Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die erfindungsgemäße Vorrichtung und deren Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern. Figur 1 zeigt eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zur zerstörungsfreien Inspektion des Inneren von Bauteilen.

Figur 2 zeigt eine schematische Ansicht des Aufbaus eines Transducers für die Abgabe und den Empfang von Ultraschallwellen. Figur 3 zeigt eine schematische Ansicht, wie ein zu untersuchendes bzw.

mehrere zu untersuchenden Bauteile mit einem Transducer mä- anderförmig abgescannt werden können.

Figur 4 zeigt eine schematische Draufsicht auf den Transducer gemäß der gegenwärtigen Erfindung, der mit einem strömungsoptimierten Element versehen ist.

Figur 5 zeigt eine schematische Ansicht der Zuordnung des Transducers zu den zu inspizierenden Bauteilen, welche auf einem Tisch angeordnet sind.

Figur 6 zeigt in perspektivischer Ansicht den Aufbau eines Tisches, auf dem die zu untersuchenden Proben positioniert werden können.

Figur 7 zeigt eine Draufsicht auf ein Tray, welches auf dem Tisch aufgesetzt werden kann und die zu inspizierenden Bauteile darin in einer Matrixform anordenbar sind.

Figur 8 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Trays, das auf einem

Tisch aufgesetzt warden kann.

Figur 9 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Tisches, der mehrere Positionierelemente ausgebildet hat, an die ein Unterdruck anlegbar ist.

Figur 10 zeigt eine Schnittansicht des in Fig. 9 perspektivisch dargestellten

Tisches. zeigt eine mikroporöse Platte, an die über den Tisch ein Unterdruck anlegbar ist, so dass in beliebiger Anordnung die zu inspizierenden Bauteile auf der mikroporösen Platte abgelegt werden können. zeigt eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform des Tisches, der eine Freisparung ausgebildet hat, so dass mit diesem Tisch die Inspektion der Bauteile in Reflexion und Transmission möglich ist. zeigt eine Draufsicht auf den in Fig. 12 dargestellten Tisch. zeigt eine Anordnung von zwei Tischen, welche in das Koppelmedium abgesenkt werden können. zeigt eine Matrixanordnung von zu inspizierenden Bauteilen, die auf einer Folie aus Polymermaterial angeordnet sind. zeigt eine Seitenansicht der Anordnung der zu inspizierenden Bauteile über und unter der Folie. zeigt eine schematische Frontansicht der Halterung, so dass mit der Ultraschallanordnung die zu inspizierenden Proben sowohl in Transmission, als auch in Reflexion untersucht werden können. zeigt eine perspektivische Ansicht der in Fig. 17 gezeigten Vorrichtung, wobei der Übersicht halber die Transducer oberhalb der zu inspizierenden Bauteile weggelassen sind. zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ultraschallanordnung, bei der die zu untersuchenden Bauteile mittels der Transducer in Reflexion untersucht werden können. Figur 20 zeigt eine Seitenansicht der Ausführungsform der Ultraschallanordnung aus den Fig. 17 und 18. Figur 21 a, 21 b zeigen eine Ausführungsform des Elements, welches am freien Ende des Transducers zur Strömungsoptimierung befestigt werden kann.

Figur 22a, 22b zeigen eine weitere Ausführungsform des Elements, wel- ches am freien Ende des Transducers zur Strömungsoptimierung befestigt werden kann.

Figur 23 zeigt eine Ausführungsform des strömungsoptimierten Elements.

Figur 24 zeigt eine weitere Ausführungsform des strömungsoptimierten

Elements. Figur 25 zeigt eine andere Ausführungsform des strömungsoptimierten

Elements, das am freien Ende des Transducers befestigt werden kann.

Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszei- chen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind.

Figur 1 zeigt eine schematische Ansicht einer Vorrichtung 1 zur zerstörungsfreien Inspektion von Bauteilen 2. Obwohl in der hier dargestellten Ausführungsform nur ein Bauteil 2 dargestellt ist, soll dies nicht als eine Beschränkung der Erfindung aufgefasst werden. Mit der gegenwärtigen Erfindung ist es möglich, eine Vielzahl von Bauteilen 2 zu untersuchen, wobei diese sicher und ortsfest im Koppelmedium 8 auf einem Tisch 4 festgelegt sind. Es ist besonders wichtig, dass sich die zu inspizierenden Bauteile 2 während des Scanvorgangs durch den oder die Transducer 12 nicht verschieben oder sogar im Koppelmedium 8 verloren gehen. Die in Fig. 1 beschriebene Vorrichtung 1 besitzt folglich den Tisch 4 für das, bzw. die Bauteile 2, auf welchem diese ortsfest fixiert werden können. Mit der Vorrichtung 1 können Bauteile 2 in beliebiger Form, Größe und Art untersucht werden. Das zu inspizierende Bauteil 2 ist zusammen mit dem Tisch 4 in einem Behältnis 6 positioniert. Das Behältnis 6 ist mit einem flüssigen Koppelmedium 8 (in der Regel Wasser) gefüllt. Die Ultraschallanordnung 10 zur zerstörungsfreien Inspektion des Bauteils 2 besitzt in der hier gezeigten Darstellung mehrere Transducer 12. Von den Transducern 12 werden Ultraschallwel- len abgegeben und über das Koppelmedium 8 an das zu inspizierende Bauteil 2 gekoppelt.

Der Doppelpfeil 9a deutet an, dass die mehreren Transcuder 12 entlang des zu untersuchenden Bauteils 2 verfahren werden können. Hierzu ist mit den Transducern 12 eine Verfahreinrichtung 9 gekoppelt, so dass dadurch das gesamte Bauteil 2 oder die gesamten Bauteile 2 erfasst werden kann. Die in Figur 1 dargestellte Vorrichtung arbeitet ausschließlich in Reflexion R. Die vom Bauteil 2 zurückkommenden Ultraschallechos werden ebenfalls mit den Transducern 12 erfasst, die mit der Verfahreinrichtung 9 verfahren werden. Aus den zurückkommenden Signalen wird ein entsprechendes Bild des Inneren des Bauteils 2 erzeugt. Die mehreren Transducer 12 werden entsprechend entlang der Oberfläche 2a des, bzw. der Bauteile 2 verfahren, damit das gesamte Bauteil 2 erfasst werden kann. Während des Verfahrens tauchen die Transducer 12 in das flüssige Koppelmedium 8 ein. Für einen Fachmann ist es selbstverständlich, dass eine beliebige Anzahl von Transducern 12 verwendet werden kann. Damit die zu untersuchenden Bauteile vom Tisch 4 ortsfest im Koppelmedium 8 gehalten werden können, ist eine Pumpe P vorgesehen, mit der an dem Tisch 4 über eine fluide Verbindung V ein Unterdruck angelegt werden kann, so dass die zu untersuchenden Bauteile 2 sicher am Tisch gehalten werden können.

Fig. 2 zeigt eine schematische Ausgestaltung des Aufbaus eines Transducers 12, der zur Erzeugung eines Ultraschallbildes eines zu inspizierenden Bauteils

2 Verwendung findet. Der Transducer 12 besitzt eine Verbindung 7, über die er mit der Ultraschallanordnung 10 verbunden werden kann. Über diese Verbindung 7 werden z. B. die elektrischen Verbindungen (nicht dargestellt) geführt. Ferner stellt diese Verbindung 7 ebenfalls eine mechanische Verbindung zur Ultraschallanordnung 10 dar. Am freien Ende 12a des Transducers 12 ist das aktive Element 14 vorgesehen. Das aktive Element 14 ist das Piezo-Element, mit dem die Schallwellen erzeugt werden und das die vom zu inspizierenden Bauteil 2 zurückkommenden Ultraschallwellen empfängt und in entsprechende elektrische Signale wandelt. Ferner sind mehrere Elektroden 1 1 vorgesehen, die für die entsprechende Wandlung der Signale verantwortlich sind. Über mehrere elektrische Leitungen 17 werden dem Transducer 12 die erforderlichen elektrischen Spannungen zugeführt, bzw. werden von den Transducern 12 die entsprechenden elektrischen Spannungen abgeführt, um eine Wandlung durchzuführen. Ebenso ist eine elektrische Schaltung 18 vorgesehen, die für die Wandlung der Ultraschallwellen in elektrische Signale verantwortlich ist. Ebenso wird über die elektrische Schaltung 18 das Anlegen der elektrischen Spannung an das entsprechende aktive Element 14 gesteuert. Die elektrischen Leitungen, die elektrische Schaltung 18 und das aktive Element 14 sind in einem Gehäuse 19 untergebracht. An der Gehäuseinnenwand liegt ein zusätzliches Rohr 16 an, das das aktive Element 14 haltert. Das Gehäuse 19 ist durch eine Endplatte 13 abgeschlossen und bildet somit das freie Ende 12a des Transducers 12. Im Inneren des Gehäuses sind zumindest die Leitungen 17 von einer Füllung 15 umgeben. Diese Füllung 15 dämpft diffus die abgestrahlten Ultraschallsignale.

Fig. 3 zeigt die schematische Darstellung, wie das zu inspizierende Bauteil oder die zu inspizierenden Bauteile 2 mit dem Transducer 12 abgescannt werden. Der Transducer 12 wird dabei mäanderförmig über die Oberfläche 2a des Bauteils 2 geführt. Die mäanderförmige Bewegung des Transducers 12 setzt sich somit aus einer ersten Bewegungsrichtung 20a und einer zweiten Bewegungsrichtung 20b zusammen. Dabei ist die erste Bewegungsrichtung 20a parallel zur zweiten Bewegungsrichtung 20b und die zweite Bewegung 20b ist der ersten

Bewegungsrichtung 20a entgegengesetzt. Bei den Umkehrpunkten 22 wird der Transducer 12 von der ersten Bewegungsrichtung 20a in die zweite Bewegungsrichtung 20b übergeführt. Somit ist es möglich, die gesamte Oberfläche 2a des zu untersuchenden Bauteils 2 mit dem Transducer 12 oder den Trans- ducern 12 abzuscannen und somit ein Ultraschallbild von einem inneren Bereich des Bauteils 2 zu erfassen. Fig. 4 zeigt eine vorteilhafte Ausgestaltung des Transducers 12 mit einem am Transducer 12 befestigten Element 27, das geeignet ist, bei der Bewegung des Transducers 12 im flüssigen Koppelmedium 8 die Turbulenzen (nicht dargestellt) und die Blasenbildung (nicht dargestellt) zu reduzieren und somit Fehl- messungen zu vermeiden. Das Element 27 besitzt einen ersten Fortsatz 27a und einen zweiten Fortsatz 27b. Durch diese Fortsätze 27a, 27b ist es möglich, dass auch bei hohen Scangeschwindigkeiten von bis zu ca. 1 ,5 m pro Sekunde und höher die Turbulenzen und die Blasenbildung im Koppelmedium 8 reduziert sind. Die in Fig. 4 gezeigte. Der erste Fortsatz 27a ist in Bewegungsrichtung 20a und der zweite Fortsatz 27b ist in Bewegungsrichtung 20b ausgerichtet. Jeder der Fortsätze 27a und 27b besitzen eine Breite B und eine Länge L. Dabei ist die Länge L größer als die Breite B des ersten bzw. zweiten Fortsatzes 27a, bzw. 27b. Ebenso sind die beiden Fortsätze 27a und 27b derart ausgebildet, dass deren Breite B zumindest gleich im Durchmesser D des Transducers 12 ist. Die Fortsätze 27a und 27b des Elements 27 haben beide die gleiche Form. Die Form der Fortsätze 27a und 27b sind ein gleichschenkliges Dreieck. Die Schenkel 28 eines jeden der Fortsätze 27a oder 27b schließen dabei einen spitzen Winkel α ein. Die Spitzen 29 der Fortsätze 27a und 27b sind in dieser Ausführungsform abgerundet. Fig. 5 zeigt eine schematische Seitenansicht des Transducers 12 in der Zuordnung zu den zu inspizierenden Bauteilen 2. Der Transducer 12 ist, wie bereits erwähnt, zur Reduzierung der Turbulenzbildung mit dem Element 27 versehen. In der hier dargestellten Ausführungsform ist das Element 27 derart am Transducer 12 befestigt, dass das freie Ende 12a des Transducers über das Element 27 hinausragt. Es ist für einen Fachmann selbstverständlich, dass das Element

27 auch derart am Transducer 12 befestigt sein kann, dass das freie Ende 12a bündig mit dem Element 27 abschließt. Das freie Ende 12a des Transducers 12 ist gegenüber den zu inspizierenden Bauteilen 2 angeordnet. Der Transducer 12 taucht dabei derart weit in das Koppelmedium 8 ein, dass zumindest die Li- nie 8a des flüssigen Koppelmediums bis zu einer Eintauchtiefe H des Elements

27 reicht. In der Regel taucht der Transducer derart weit in das Koppelmedium 8 ein, dass die Linie 8a des flüssigen Koppelmediums 8 etwa bei der Hälfte der Höhe h des Elements 27 liegt. Wie bereits erwähnt, hat das Element 27 die beiden Fortsätze 27a und 27b ausgebildet, die eine strömungsoptimierte Form besitzen, so dass Turbulenzen, Luftblasen und Wellenbildung im Koppelmedium 8 bei dem Verfahren des Transducers 12 reduziert bzw. vermieden ist.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Transducers 12 ist es möglich, die maximale Scangeschwindigkeit mit einem Ultraschallmikroskop von bisher 1 m/s auf über 1 ,5 m/s zu erhöhen. Mit dem Ultraschallmikroskop kann eine maximale Vergrößerung von 625-fach erreicht werden. Dabei ist ein minimales Scannfeld von 200 pm auf 200 pm möglich. Der Transducer 12 sendet Schallfrequenzen im Bereich von 1 Mhz bis 1000 Mhz aus. In der hier dargestellten Ausführungsform sind die zu inspizierenden Bauteile 2 in einem Positionierelement 30 angeordnet. Das Positionierelement 30 selbst liegt dabei auf dem Tisch 4 auf, so dass über den Tisch 4 oder das Positionierelement 30 ein Unterdruck angelegt werden kann, so dass die zu inspizierenden Bauteile 2 fest und sicher während des Scanvorgangs im oder am Positionierelement 30 des Tisches 4 gehalten werden.

Fig. 6 zeigt eine perspektivische Ansicht des Tisches 4, der bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 Verwendung findet. Der Tisch 4 ist als geschlossene Platte 41 ausgebildet, die mindestens ein Positionierelement 30 trägt. In der hier dargestellten Ausführungsform sind drei Positionierelemente 30 auf der Platte 41 angeordnet. An den gegenüberliegenden Seiten 43 des Tisches 4 ist jeweils ein Montageelement 42 angebracht. Die Montageelemente 42 dienen dazu, den Tisch 4 auf einem bestimmten Niveau im Koppelmedium 8 zu halten. Fig. 7 zeigt eine Draufsicht und Fig. 8 zeigt eine Perspektivansicht eines

JEDEC-Trays 50. Ds JEDEC-Tray 50 stellt eine Lösung zum Produkthandling in der Halbleiterbranche dar. Das JEDEC Tray 50 kann auf dem Tisch 4 aus Fig. 6 aufgesetzt werden. Die Bauelemente 2 sind Halbleiterbauelemente und werden während der Produktion in die einzelnen Fächer 52 des JEDEC-Trays 50 ge- setzt. Das JEDEC Trax 50 dient zum Transport der Bauteile 2 zu einer anderen Verarbeitungsmaschine (nicht dargestellt). Das JEDEC-Tray 50 sitzt auf dem Tisch 4, bzw. auf den Positionierelementen 30. An das JEDEC-Tray 50 kann über eine Unterdruckleitung 51 ein Unterdruck angelegt werden, so dass die Bauteile, in den einzelnen Fächern 52 des JEDEC-Trays 50 angesaugt werden. Die einzelnen Fächer 52 haben hierzu entsprechende Durchlässe 53 ausgebildet, über die der Unterdruck auf das Bauteil 2 wirkt und dieses ortsfest im JEDEC-Tray 50 haltert.

Fig. 9, Fig. 10 und Fig. 11 zeigen verschiedene Ansichten einer weiteren Ausführungsform zum ortsfesten Festlegen der Bauteile 2 für die Inspektion mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 . Der Tisch 4 ist als geschlossene Platte 41 ausgebildet und trägt mehrere Positionierelemente 30. Im Rahmen 46 des Tisches 4 sind mehrere Anschlüsse 45 vorgesehen. Über die Anschlüsse 45 kann ein Unterdruck angelegt werden. Dieser Unterdruck wirkt auf eine mikroporöse Platte 55, die in den Rahmen 46 des Tisches 4 passt. Fig. 10 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 54 aus Fig. 9. Die mikroporöse Platte 55 ist dabei in den Tisch 4 eingesetzt und liegt auf den Positionierelementen 30 auf. Über die Anschlüsse 45 wird ein Unterdruck angelegt, der sich über die mikroporöse Platte fortpflanzt und auf die Bauteile 2 wirkt, welche auf der mikroporösen Platte 55 angeordnet sind. Durch den Unterdruck werden die Bauteile 2 auf der mikroporösen Platte 55 ortsfest fixiert.

Fig. 12 und Fig. 13 zeigen eine weitere Ausführungsform des Tisches 4 für die Inspektion von Bauteilen 2. Der Tisch 4 ist für die Inspektion der Bauteile 2 in Reflexion R und Transmission T ausgebildet. Hierzu hat der Tisch 4 eine Frei- sparung 48 ausgebildet, in die die Bauteile eingelegt werden können, so dass sie ungehindert von den Ultraschallwellen, die von dem Transducer ausgehen, durchstrahlt werden können. Damit die Bauteile 2 sicher in der Freisparung 48 gehalten werden, sind die Bauteile 2 auf eine Folie 35 aufgesetzt. Die Folie 35 wird mittels Spannelementen 49 am Tisch 4 über der Freisparung 48 befestigt. Der Tisch 4 hat ebenfalls, wie bereits beschrieben, die in Fig. 6 gezeigten Mon- tageelemente 42 ausgebildet, damit der Tisch in das Koppelmedium 8 im Behältnis 6 abgesenkt werden kann.

Fig. 14 zeigt eine perspektivische Ansicht von zwei Tischen 4, die jeweils mit einer Freisparung 48 versehen sind. Die Tische 4 sitzen mit den Montageele- menten 42 auf Schienen 37, mit denen die Tische innerhalb des Behältnisses 6 im Koppelmedium 8 positioniert werden können.

Fig. 15 zeigt eine schematische Draufsicht auf die Anordnung der Bauteile 2 für die Inspektion mittels Reflexion und Transmission. Die Bauteile 2 sind dabei in einer Matrixform auf der Folie 35 aufgebracht. In Fig. 16 ist die Ausführungsform dargestellt, dass auf beiden Seiten der Folie 35 4die Bauteile 2 in Matrixform aufgebracht sind. Wie bereits in der Beschreibung zu Fig. 12, Fig. 13 und Fig. 14 erwähnt, wird die Folie 35 mittels der Spannelemente 49 in den Tisch 4 eingespannt, so dass die Folie 35 und somit die Bauteile 2 in einer Ebene innerhalb der Freisparung 48 sitzen. Fig. 17 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ultraschallanordnung 10, bei der die Bauteile 2 sowohl in Reflexion R, als auch in Transmission T untersucht werden können. Bei der in Fig. 17 gezeigten Ausführungsform wird ein Tisch 4 verwendet, der eine Freisparung 48 besitzt. Nur so ist es möglich, die Bauteile 2 in Reflexion R und Transmission T zu untersuchen. In der hier dargestellten Ausführungsform besitzt die Ultraschallanordnung 10 eine Halterung 24, in der ein erster Transducer 12a und ein zweiter Transducer 12b überhalb den zu inspizierenden Bauteilen 2 angeordnet ist. Die Halterung 24 trägt einen Flügel 25, in dem an beiden Seiten jeweils ein Arm 26 befestigt ist. An jedem Arm 26 ist ein Empfänger 31 angebracht. Der Empfänger 31 ist dabei derart am Arm 31 angebracht, dass er direkt dem ersten Transducer 12a, bzw. zweiten Transducer 12b gegenüberliegt. Zwischen dem ersten Transducer 12a und dem ersten Empfänger 31 sind die zu untersuchenden Bauteile 2 im Koppelmedium 8 eingebracht. Ebenso sind zwischen dem zweiten Transducer 12b und dem zweiten Empfänger 31 die zu untersu- chenden Bauteile 2 im Koppelmedium 8 eingebracht. Mittels der Verfahreinrichtung 9 wird die Ultraschallanordnung 10 derart verfahren, dass parallel zwei in einer Matrixanordnung angeordnete Bauteile 2 erfasst werden können. Der erste Transducer 12a und der zweite Transducer 12b tragen jeweils das strö- mungsoptimierte Element 27. Der erste Transducer 12a und der zweite Transducer 12b tauchen dabei derart weit in das flüssige Koppelmedium 8 ein, dass eine obere Linie 8a des flüssigen Koppelmediums 8 in etwa bei der Hälfte des strömungsoptimierten Elements 27 liegt.

Fig. 18 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der Ultra- schallanordnung 10. Bei der hier gezeigten Ansicht sind der erste Transducer 12a und der zweite Transducer 12b der Übersicht halber weggelassen. Am oberen Ende des Flügels 25, welches aus dem Koppelmedium 8 herausragt, ist eine Spritzschutzplatte 33 angebracht. Mittels der Spritzschutzplatte 33 werden die Elemente der Ultraschallanordnung 10 von Spritzern des Koppelmediums 8 geschützt.

Fig. 19 zeigt eine schematische Ansicht der Ausführungsform der Ultraschallanordnung 10, mit der die zu untersuchenden Bauteile 2 in Reflexion R inspiziert werden können. Die Halterung 24 der Ultraschallanordnung 10 trägt einen ersten Transducer 12a und einen zweiten Transducer 12b. Jeder der Transdu- cer 12a und 12b ist mit einem strömungsoptimierten Element 27 versehen, dass nur zum Teil in das Koppelmedium 8 eintaucht. Der erste Transducer 12a und der zweite Transducer 12b sind dabei jeweils einem Tisch 4 zugeordnet, auf dem sich die zu inspizierenden Bauteile 2 befinden. Mit einer hier nicht dargestellten Verfahreinrichtung kann die gesamte Ultraschallanordnung 10 verfahren werden, so dass parallel die zu inspizierenden Bauteile 2 auf den zwei Tischen

4 untersucht werden können.

Fig. 20 zeigt eine Seitenansicht der in Fig. 17 und Fig. 18 dargestellten Ausführungsformen der Ultraschallanordnung zur Inspizierung der Bauteile 2 in Reflexion R und Transmission T. Die gesamte Ultraschallanordnung 10 ist in einer ersten Bewegungsrichtung 20a und in einer zweiten Bewegungsrichtung 20b verfahrbar, um somit alle auf einer Folie 35 angebrachten und ortsfest fixierten Bauteile 2 mit dem Ultraschall aus dem Transducer 12 zu untersuchen. Die Bauteile 2 sind dabei auf der Folie 35 ortsfest fixiert und in einem Tisch 4, der eine Freisparung 48 aufweist, eingespannt. Der Tisch 4 (hier nicht dargestellt) ist dabei derart im Koppelmedium 8 positioniert, dass die zu inspizierenden Bauteile 2 zwischen dem Transducer 12 und dem Empfänger 31 zu liegen kommen. Der Empfänger 31 sitzt dabei auf einem Arm 26, der am Flügel 25 angebracht ist. Somit ist es möglich, dass die Transducer 12 und die Empfänger 31 positionsgleich in Bezug auf die zu inspizierenden Bauteile 2 mittels der Ultraschalleinrichtung 10 in der ersten Bewegungsrichtung 20a und der zweiten Bewegungsrichtung 20b verfahren werden können. Am oberen Ende des Flügels 25 der aus dem Koppelmedium 8 herausragt, ist die Spritzschutzplatte 33 angebracht, die den Rest der Ultraschallanordnung 10 von Spritzern des Koppelmediums 8 schützt. Fig. 21a und 21 b zeigen eine schematische Ansicht einer Ausführungsform des Elements 27, welches am Transducer (hier nicht dargestellt) befestigt werden kann. Das Element 27 ist hier derart ausgebildet, dass es zwei Bohrungen 60 besitzt, von denen jede einen Transducer aufnimmt. Somit trägt ein strömungs- optimiertes Element 27 zwei Transducer. Das strömungsoptimierte Element 27 hat eine Gewindebohrung 62 ausgebildet, über die das strömungsoptimierte Element 27 an einem der zwei Transducer befestigt und fixiert werden kann.

Die Fig. 22a und 22b zeigen eine weitere Ausführungsform des strömungsop- timierten Elements 27. Das strömungsoptimierte Element 27 hat eine Bohrung 60 ausgebildet, in die ein Transducer aufgenommen werden kann. An diametral gegenüberliegenden Stellen der Bohrung 60 sind Gewindebohrungen 62 vorgesehen, über die das strömungsoptimierte Element 27 positionsgenau am Transducer fixiert und montiert werden kann. Analog zu dem strömungsopti- mierten Element 27 der Fig. 21 a und 21 b hat auch das strömungsoptimierte Element 27 der Fig. 22 a und 22 b jeweils abgerundete Spitzen 29 ausgebildet, die in die erste Bewegungsrichtung 20a bzw. in die zweite Bewegungsrichtung 20b bei der Benutzung des strömungsoptimierten Elements 27 in der Ultraschallanordnung 10 weisen.

Fig. 23 zeigt eine weitere Ausführungsform des strömungsoptimierten Elements 27. Seitlich an der Bohrung 60 für den Transducer ist eine Ausformung 64 aus- gebildet, über die die elektronischen Anschlüsse (hier nicht dargestellt) des Transducers herausgeführt werden. Über ebenfalls zwei diametral angeordnete Gewindebohrungen 62 kann das strömungsoptimierte Element 27 am Transducer montiert und fixiert werden. Die Spitzen 29 des strömungsoptimierten Elements 27 sind hier nicht abgerundet ausgebildet. Fig. 24 zeigt eine weitere Ausführungsform des strömungsoptimierten Elements 27, das ebenfalls abgerundete Spitzen 29 besitzt. Die Bohrung 60 für den Transducer hat eine seitliche Kerbe 66 ausgebildet, über die elektrische Anschlüsse für den Transducer herausgeführt werden. Ebenfalls über zwei Gewindebohrungen 62 wird das strömungsoptimierte Element 27 am Transducer montiert und fixiert.

Fig. 25 zeigt eine weitere Ausführungsform des strömungsoptimierten Elements 27. Die Spitzen 29 des strömungsoptimierten Elements 27 sind hier nicht abgerundet ausgebildet. Die Bohrung 60 für den Transducer ist abgestuft ausgebildet und über ebenfalls zwei Gewindebohrungen 62 kann das strömungsopti- mierte Element 27 am Transducer befestigt werden.

Bezugszeichenliste:

1 Vorrichtung

2 zu inspizierende Bauteile

2a Oberfläche des Bauteils

4 Tisch

6 Behältnis

7 Verbindung

8 flüssiges Koppelmedium

8a Linie

9 Verfahreinrichtung

9a Doppelpfeil

10 Ultraschallanordnung

12 Transducer

12a freien Ende des Transducers

13 Endplatte

14 aktives Element

15 Füllung

16 Rohr

18 Schaltung

19 Gehäuse

20a erste Bewegungsrichtung

20b zweite Bewegungsrichtung

22 Umkehrpunkten

24 Halterung

25 Flügel

26 Arm

27 Element

27a erster Fortsatz

27b zweiter Fortsatz

28 Schenkel

29 Spitzen

30 Positionierelement

31 Empfänger

33 Spritzschutzplatte

35 Folie

37 Schiene

41 geschlossene Platte

42 Montagelemente

43 Gegenüberliegende Seiten

45 Anschluss

46 Rahmen des Tisches

48 Freisparung

49 Spannelemente

50 JEDEC Tray 51 Druckleitung

52 Fächer

53 Durchlass

54 Schnittlinie

55 Mikroporöse Platte

60 Bohrungen

62 Gewindebohrung

64 Ausformung

66 seitliche Kerbe

B Breite

D Durchmesser des Transducers

H Eintauchtiefe des Transducers h Höhe des Elements

L Länge

P Pumpe

R Reflexion

T Transmission

V Verbindung

α spitzer Winkel