JP2008256441A

JP2008256441A - Ｘ線検査装置

Info

Publication number: JP2008256441A
Application number: JP2007097231A
Authority: JP
Inventors: Akira Teraoka; 璋寺岡
Original assignee: DYNE KK
Current assignee: DYNE KK
Priority date: 2007-04-03
Filing date: 2007-04-03
Publication date: 2008-10-23

Abstract

【課題】小型・高密度化するＢＧＡやＣＳＰなどの電子部品の基板への実装状態の検査
をより精度良く、より安価で行うことのできるＸ線検査装置を提供すること。
【解決手段】Ｘ線発生器１２を、Ｘ線放射面１２ａを試料台２１の載置面と平行にした
まま、なおかつＸ線放射面１２ａ上のある２点を結ぶ直線の向きを一定方向に保たせたま
ま、試料台２１の載置面と直交する軸Ｌ１を中心に、軸Ｌ１からＸ線焦点Ｓ１までの長さ
ｒを径として円形に移動させる円形移動機構２５と、Ｘ線検出器１１を、Ｘ線受光面Ｉを
載置面と平行にしたまま、なおかつＸ線受光面Ｉ上のある２点を結ぶ直線の向きを一定方
向に保たせたまま、軸Ｌ１のまわりを軸Ｌ１を中心にして円形に移動させる円形移動機構
２４とを装備し、これら円形移動を同期させる。
【選択図】図９

Description

本発明はＸ線検査装置に関し、より詳細には、小型・高密度化するＢＧＡ（Ball Grid
Array）やＣＳＰ（Chip Scale Package）などの電子部品の基板（実装基板）への実装状
態をＸ線を用いて検査するためのＸ線検査装置に関する。

ＰＣ（Personal Computer）や携帯電話、映像・音声機器などにおける、その高性能化
には目覚ましいものがある。そして、その核の一つであり、推進力となっているのが、こ
れら機器のコア部分である実装基板の高密度化である。特に、近年ではＢＧＡやＣＳＰな
どの多端子化に優れたＩＣパッケージが多く採用されてきている。

ところが、ＢＧＡやＣＳＰなどのパッケージは多端子化に非常に優れているが、その構
造上、プリント基板に実装した場合に、パッケージ本体によってパッケージとプリント基
板との接合部が隠れてしまうので、人間による目視検査はもちろんのこと、光学式の外観
検査でも接合状態の良否の確認は難しい。

図１４は、ＢＧＡ１の一例を模式的に示した斜視図であり、図１５は図１４に示したＢ
ＧＡ１が実装された状態のプリント基板２を模式的に示した斜視図である。図１５から明
らかなように、最外周以外の部分に配設されているはんだボール１ａとプリント基板２と
の接合状態の良否を外観で判断することは難しい。

そこで注目されているのが、物体を透過する性質の強いＸ線による検査である。Ｘ線に
よる検査装置としては、被検対象となる物体にＸ線を放射し、前記物体を透過したＸ線を
検出することによって、前記物体の透視画像を得るＸ線透視装置（例えば、下記の特許文
献１参照）や、プリント基板の主面に対して平行な面でスライスしたような断層画像を得
るＸ線断層撮影装置（例えば、下記の特許文献２参照）などがある。

断層撮影画像（ラミノグラフィ：Lamino graphy）を取得する原理について図１６を使
って説明する。ある被写体の特定の深さの層域を被検対象（被検対象面Ｔ）とし、被検対
象となる部分を基準として、Ｘ線を放射するＸ線焦点ＳとＸ線を検出する撮像管Ｃとの幾
何学的関係を一定に保たせたまま、Ｘ線焦点Ｓと撮像管Ｃとを互いに移動させると、移動
の基準部分（すなわち、被検対象となる部分）は一応不動と看做し得る関係状態となり、
それ以外の部分については、前記基準部分から入力する像の位置が絶えず変化するので、
結果的には像がボケてしまって、視認の対象とならなくなる。

前記被検対象となる部分を基準とし、点Ｏを中心として、Ｘ線焦点Ｓと撮像管Ｃとの幾
何学的関係を一定に保たせたまま、Ｘ線焦点ＳをＳ₁〜Ｓ₃へ、撮像管ＣをＣ₁〜Ｃ₃へ
と移動させた場合、被検対象面Ｔ上に存在する点Ｏ、点Ｐの撮像管Ｃ上における撮像位置
は点Ｏ₁〜Ｏ₃、点Ｐ₁〜Ｐ₃と前記移動に関係なく絶えず同じ位置となる。

撮像管ＣのＸ線受光面と被検対象面Ｔとが常に平行に保たれているとし、そして点Ｏを
中心としたＸ線焦点Ｓの径をＤとし、点Ｏを中心とした撮像管Ｃの径をｄとすると、△Ｓ
₁Ｏ₁Ｐ₁と、△Ｓ₂Ｏ₂Ｐ₂と、△Ｓ₃Ｏ₃Ｐ₃とにおいては、下記の式が成立することになる。
Ｏ₁Ｐ₁＝Ｏ₂Ｐ₂＝Ｏ₃Ｐ₃＝ＯＰ（Ｄ＋ｄ）／Ｄ
因みに、（Ｄ＋ｄ）／Ｄは断層撮影画像の幾何学的拡大率となる。

これに対し、被検対象面Ｔ上に存在しない（例えば、別の面Ｔ’上に存在する）点Ｑの
撮像管Ｃ上における撮像位置については、Ｘ線焦点ＳをＳ₁〜Ｓ₃へ、撮像管ＣをＣ₁〜
Ｃ₃へと移動させた場合、点Ｑ₁〜Ｑ₃へと変化していく。すなわち、点Ｑの像の入力位
置が変化するので、像がボケてしまい、視認の対象とならなくなる。従って、被検対象面
Ｔ上に存在する点Ｐの画像だけ（すなわち、断層画像）が得られることになる。

Ｘ線透視装置を用いると、外側からでは観察することのできない内部形状を透視画像と
して観察することができ、Ｘ線透視装置は、はんだブリッジ（ショート）や、はんだボイ
ド（はんだ接合部の内部に包含される気泡）の有無、はんだクズの有無などの比較的単純
な不良要因の検出に効果がある。
しかしながら、Ｘ線透視装置では、はんだボール部のオープン（浮き上がり不良）や、
はんだの過少・過多などの不良要因を検出することは難しい。

これに対し、Ｘ線断層撮影装置を用いると、原理的にははんだボール部のオープンや、
はんだブリッジ、はんだの過少・過多などの不良要因の検出に効果があることが知られて
いる。
しかしながら、はんだボール部のオープンを明確に検出することは、実際には非常に困
難を伴う。また、良否を検出できたとしても、どのような不良状態であるのかといったこ
とまではなかなか検出できなかった。

また、図１７は従来のＸ線断層撮影装置の一例を示した摸式的斜視図である。図中ｓｍ
ｐは被検対象となる試料を示しており、試料ｓｍｐを挟んで、複数の撮像管Ｃを含んで構
成されたＸ線検出器３と、Ｘ線焦点Ｓを含んで構成されたＸ線発生器４とが対向して配置
され、Ｘ線焦点ＳからＸ線が放射され、試料ｓｍｐを透過したＸ線がＸ線検出器３の撮像
管Ｃで検出されるようになっている。また、Ｘ線発生器４は特殊な構造を有しており、図
１８に示したように、Ｘ線焦点Ｓがスリップリング（図示せず）を介して、Ｘ線を放射し
ながら回転するようになっている。

Ｘ線検出器３には比較的高価な撮像管Ｃが多数配設されているので、どうしてもコスト
高となってしまう。他方、Ｘ線発生器４もその特殊な構造ゆえにコスト高となる。また、
寿命が短いため（例えば、１００時間程度）、Ｘ線管球の交換頻度が高くなる。そのため
、図１７に示したようなＸ線断層撮影装置ではコストパフォーマンスが悪かった。
特開平１０−２３９２５３号公報特開２００４−２１２２００号公報

課題を解決するための手段及びその効果

本発明は上記課題に鑑みなされたものであって、小型・高密度化するＢＧＡやＣＳＰな
どの電子部品の基板への実装状態の検査をより精度良く、より安価で行うことのできるＸ
線検査装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために本発明に係るＸ線検査装置（１）は、試料を載置する試料台
を挟んで、Ｘ線焦点を含んで構成されたＸ線発生器とＸ線検出器とが対向して配置され、
前記Ｘ線焦点から放射され、前記試料を透過したＸ線が前記Ｘ線検出器にて検出されるよ
うに構成されたＸ線検査装置において、前記Ｘ線発生器のＸ線放射面を、前記試料台の載
置面と平行にしたまま、なおかつ前記Ｘ線放射面上のある２点を結ぶ直線の向きを一定方
向に保たせたまま、前記Ｘ線発生器を、前記載置面と直交する軸を中心に、該軸から前記
Ｘ線焦点までの長さを径として円形に移動させる発生器移動手段と、前記Ｘ線検出器のＸ
線受光面を、前記載置面と平行にしたまま、なおかつ前記Ｘ線受光面上のある２点を結ぶ
直線の向きを一定方向に保たせたまま、前記Ｘ線検出器を、前記軸のまわりを該軸を中心
にして円形に移動させる検出器移動手段とを備えると共に、これら円形移動が同期して行
われるように構成されていることを特徴としている。

上記Ｘ線検査装置（１）によれば、前記Ｘ線発生器は、前記Ｘ線放射面を前記載置面と
平行にしたまま、なおかつ前記Ｘ線放射面上のある２点を結ぶ直線の向きを一定方向に保
たせたまま、前記載置面と直交する軸を中心に、該軸から前記Ｘ線焦点までの長さを径と
して円形に移動するので、前記Ｘ線焦点は前記軸を中心にして回転することになる。

他方、前記Ｘ線検出器は、前記Ｘ線受光面を前記載置面と平行にしたまま、なおかつ前
記Ｘ線受光面上のある２点を結ぶ直線の向きを一定方向に保たせたまま、前記軸のまわり
を該軸を中心にして円形に移動する。また、これら円形移動は同期して行われるように構
成されている。従って、前記Ｘ線検出器の前記軸のまわりを該軸を中心にした円形移動に
同期させて、前記Ｘ線焦点を前記軸を中心に回転させることができる。

前記Ｘ線検出器及び前記Ｘ線焦点の動きを図１〜図４に示した模式図を使って説明する
。図１は斜視図を示し、図２は正面図を示し、図３は側面図を示し、図４は平面図を示し
ている。Ｘ線検出器１１は試料台（図示せず）の載置面と直交する軸Ｌ１のまわりを軸Ｌ
１を中心に円形に移動する。

そのため、Ｘ線検出器１１は、軸Ｌ１を中心に純粋に回転移動するのではなく、Ｘ線受
光面Ｉを所定面上に維持したまま、なおかつＸ線受光面Ｉ上のある２点を結ぶ直線の向き
（例えば、点αと点βとを結ぶ直線αβの向き）を一定方向に保たせたまま、軸Ｌ１を中
心に例えばＩ₁〜Ｉ₃へと円形移動するようになっている。
一方、Ｘ線焦点Ｓ１は、図１〜図４に示したように、Ｘ線検出器１１の円形移動に同期
して１８０°の位相差をもって、軸Ｌ１を中心にＳ１₁〜Ｓ１₃へと円形移動するように
なっている。なお、図中ｒは軸Ｌ１からＸ線焦点Ｓ１までの距離を示している。

Ｘ線検出器１１及びＸ線焦点Ｓ１を上記したように円形移動させると、面Ｔ１上に存在
する点Ｏ１（Ｘ線焦点Ｓ１から放射されるＸ線の光軸ＯＡと軸Ｌ１との交点）、点Ｐ１の
Ｘ線受光面Ｉ上における検出位置は、点Ｏ１₁〜Ｏ１₃、点Ｐ１₁〜Ｐ１₃と円形移動に
関係なく絶えず同じ位置となる。これは、点Ｏ１を基準として、Ｘ線焦点Ｓ１とＸ線受光
面Ｉとの幾何学的関係が一定に保たれているからである。

また、Ｘ線焦点Ｓ１から面Ｔ１上の点Ｏ１までの距離をＤ１とし、Ｘ線受光面Ｉ上の点
Ｏ１₁〜Ｏ１₃から点Ｏ１までの距離をｄ１とすると、△Ｓ１₁Ｏ１₁Ｐ１₁と、△Ｓ１
₂Ｏ１₂Ｐ１₂と、△Ｓ１₃Ｏ１₃Ｐ１₃とにおいては、下記の数式が成立することにな
る。
Ｏ１₁Ｐ１₁＝Ｏ１₂Ｐ１₂＝Ｏ１₃Ｐ１₃＝Ｏ１Ｐ１（Ｄ１＋ｄ１）／Ｄ１
因みに、（Ｄ１＋ｄ１）／Ｄ１は断層撮影画像の幾何学的拡大率となる。

これに対し、面Ｔ１上に存在しない、例えば、別の面Ｔ１’（図１、図２参照）上に存
在する点Ｑ１のＸ線受光面Ｉ上における検出位置については、Ｘ線焦点Ｓ１をＳ１₁〜Ｓ
１₃へ、Ｘ線受光面ＩをＩ₁〜Ｉ₃へと移動させた場合、点Ｑ１₁〜Ｑ１₃へと変化して
いく。すなわち、点Ｑ１の像の入力位置が変わり、像がボケてしまい、視認の対象となら
なくなる。

このように、Ｘ線検出器１１（Ｘ線受光面Ｉ）及びＸ線焦点Ｓ１を上記したように円形
移動させた場合、面Ｔ１上に存在する点（例えば、点Ｏ１、点Ｐ１）のＸ線受光面Ｉ上に
おける検出位置が、絶えず同じ位置となるのに対し、面Ｔ１上に存在しない点（例えば、
点Ｑ１）のＸ線受光面Ｉ上における検出位置は変化していく。従って、Ｘ線検出器１１及
びＸ線焦点Ｓ１を上記したように円形移動させることによって、面Ｔ１上に存在する像だ
け（すなわち、面Ｔ１の断層画像）を取得することができる。

従って、上記Ｘ線検査装置（１）を用いることによって、前記試料台に載置された試料
の断層画像を取得することができるので、外側からでは観察することの難しい、はんだボ
ール部のオープンや、はんだブリッジ、はんだの過少・過多などの不良原因を的確に検出
することができる。

また、上記Ｘ線検査装置（１）によれば、前記Ｘ線発生器は、前記Ｘ線放射面を前記載
置面と平行にしたまま、なおかつ前記Ｘ線放射面上のある２点を結ぶ直線の向きを一定方
向に保たせたまま、前記載置面と直交する軸を中心に、該軸から前記Ｘ線焦点までの長さ
を径として円形に移動する。

前記Ｘ線発生器の動きを図５に示した摸式的平面図を使って説明する。Ｘ線発生器１２
は載置面と直交する軸Ｌ１を中心に、軸Ｌ１からＸ線焦点Ｓ１までの長さｒを径として円
形に移動する。図５（ａ）〜（ｄ）は、Ｘ線発生器１２が軸Ｌ１を中心に１周する状態を
示している。

図６は、Ｘ線発生器１２が軸Ｌ１を中心に、距離ｒを径として円形移動した軌跡を示し
た平面図である。Ｘ線発生器１２の移動範囲はエリアＥ内であり、Ｘ線発生器１２のｘ軸
方向の長さをｘ₁₂とし、ｙ軸方向の長さをｙ₁₂とした場合、Ｘ線発生器１２はｘ軸方向に
ｘ₁₂＋２ｒの範囲内を移動し、ｙ軸方向にｙ₁₂＋２ｒの範囲内を移動することが分かる。
また、Ｘ線発生器１２が回転運動をしないことは明らかである。
従って、上記Ｘ線検査装置（１）によれば、Ｘ線発生器を回転運動させることなく断層
画像を取得することができる。また、図６から明らかなように、前記Ｘ線発生器の移動範
囲を必要最小限に抑えることができる。

ところで、Ｘ線発生器には電源ケーブルを接続する必要がある。もし、前記Ｘ線発生器
が回転運動をすると、それに接続されている電源ケーブルに捩れが生じ、またその移動範
囲も広範囲となる。捩れはその製品の寿命を短くする一つの要因となる。そのため、耐久
性の高い電源ケーブルを使用する必要がある。これは、コストアップに繋がる。
また、当然のことではあるが、電源ケーブルの移動範囲を装置内で確保する必要がある
が、その移動範囲が広範囲となると、装置の複雑化は避けられない。これもまた、コスト
アップに繋がる。

上記Ｘ線検査装置（１）によれば、Ｘ線発生器は回転運動をせず、その移動範囲も必要
最小限に抑えることができるので、電源ケーブルの捩れが生じないようにすることができ
、また装置についても単純化することができる。そのため、例えば、図７に示したように
、Ｘ線発生器１２の側方から電源ケーブル１３を接続することができる。

また、上記したように、前記Ｘ線発生器を回転運動させず、またその移動範囲も必要最
小限に抑えることができるので、前記Ｘ線発生器の前記軸方向への移動についても比較的
容易に実現することができる。Ｘ線発生器の移動範囲が広範囲であったり、前記Ｘ線発生
器が回転運動をすると、装置内が複雑になるので、そのような装置で前記Ｘ線発生器の前
記軸方向への移動を実現することは極めて困難である。

図８は、Ｘ線焦点Ｓ１を載置面と直交する軸Ｌ１方向へ移動させた場合のＸ線焦点Ｓ１
と断層撮影面ＦＰとの位置関係の一例を示した図である。Ｘ線焦点Ｓ１が位置Ｇにある時
、位置ＧとＸ線検出器１１のＸ線受光面Ｉ上の点Ｈとを結ぶ直線ＧＨと軸Ｌ１との交点Ｊ
を含む面が断層撮影面ＦＰとなる。ここでは、Ｘ線焦点Ｓ１が位置Ｇにある時の断層撮影
面ＦＰを基準面Ｆとしている。

Ｘ線焦点Ｓ１を高さｈ₁₂だけ上昇させると、断層撮影面ＦＰは高さｈ₁₁上昇することに
なる。従って、基準面Ｆとは別の面で試料の断層撮影を行うことができる。これを位置Ｇ
から、例えば８回繰り返すことによって、合計で異なる９つの面で前記試料の断層撮影を
行うことができる。なお、Ｘ線焦点Ｓ１が位置Ｋにある時、位置ＫとＸ線受光面Ｉ上の点
Ｈとを結ぶ直線ＫＨと軸Ｌ１との交点Ｎを含む面が断層撮影面ＦＰとなる。

Ｘ線焦点Ｓ１が位置Ｇ（最下点）にある時の幾何学的拡大率はＧＨ／ＧＪとなり、Ｘ線
焦点Ｓ１が位置Ｋ（最高点）にある時の幾何学的拡大率はＫＨ／ＫＮとなる。軸Ｌ１から
Ｘ線焦点Ｓ１までの距離をｒとし、軸Ｌ１から点Ｈまでの距離をＲとすると、幾何学的拡
大率ＧＨ／ＧＪ、ＫＨ／ＫＮはいずれも（ｒ＋Ｒ）／ｒとなり、同じになる。

すなわち、Ｘ線焦点Ｓ１を軸Ｌ１方向へ移動させても、幾何学的拡大率を変化させるこ
となく、断層撮影面ＦＰを変えることができる。従って、前記載置面に載置された試料の
断層画像を異なる面で、なおかつ同じ拡大率で取得することができるので、前記試料の３
次元的な画像を取得することができる。これにより、電子部品の基板への実装状態をより
詳しく検査することができる。

また、上記Ｘ線検査装置（１）によれば、前記試料の断層画像だけでなく、透視画像に
ついてももちろん取得可能であり、前記Ｘ線検出器や前記Ｘ線焦点を移動させることによ
って、様々な角度からの透視画像を取得することができる。
さらに、上記Ｘ線検査装置（１）によれば、図１７に示したような、複数の撮像管Ｃを
有したＸ線検出器３や特殊な構造を有したＸ線発生器４でなく、汎用のＸ線検出器やＸ線
発生器を使用することができるので、コストダウンはもちろん、寿命についても大幅に向
上させることができる。

また、本発明に係るＸ線検査装置（２）は、上記Ｘ線検査装置（１）において、前記発
生器移動手段が、支持台に配設された、前記軸を軸心とする駆動軸と、該駆動軸に接合さ
れた、該駆動軸と前記Ｘ線発生器とを結合するための結合部と、前記支持台に配設された
、前記駆動軸と並列した並列軸と、該並列軸に接合された、該並列軸と前記Ｘ線発生器と
を結合するための結合部とを含んで構成され、前記Ｘ線発生器が、これら結合部を介して
、前記駆動軸及び前記並列軸それぞれの軸心から同一方向へ前記長さのずれた位置で、軸
支点間距離が前記駆動軸と前記並列軸との軸心間距離と同じになるように軸支されている
ことを特徴としている。

上記Ｘ線検査装置（２）によれば、前記Ｘ線発生器が、異なる２点で軸支されているの
で、その移動路が一つに特定される。また、これら軸支点は、前記駆動軸及び前記並列軸
それぞれの軸心から同一方向へ前記長さのずれた位置であるので、前記Ｘ線発生器を、前
記駆動軸の軸心（すなわち、前記載置面と直交する軸）を中心に前記長さを径として円形
に移動させることができる。

また、本発明に係るＸ線検査装置（３）は、上記Ｘ線検査装置（２）において、前記Ｘ
線発生器を取り付ける取付部を備え、該取付部が、これら結合部を介して、前記駆動軸及
び前記並列軸それぞれの軸心から同一方向へ前記長さのずれた位置で、軸支点間距離が前
記駆動軸と前記並列軸との軸心間距離と同じになるように軸支されると共に、前記取付部
を前記軸方向に移動させる軸方向移動手段を備えていることを特徴としている。

上記Ｘ線検査装置（３）によれば、前記取付部を前記載置面と直交する軸方向に移動さ
せる軸方向移動手段を備えているので、前記Ｘ線発生器を前記軸方向に移動させることが
できる。前記Ｘ線発生器を前記軸方向に移動させると、前記Ｘ線焦点を前記軸方向に移動
させることができるので、幾何学的拡大率を変化させることなく、断層撮影面を変えるこ
とができる。従って、前記載置面に載置された試料の断層画像を異なる面で、なおかつ同
じ拡大率で取得することができるので、前記試料の３次元的な画像を取得することができ
る。

また、本発明に係るＸ線検査装置（４）は、上記Ｘ線検査装置（１）〜（３）のいずれ
かにおいて、前記検出器移動手段が、支持台に配設された、前記軸を軸心とする駆動軸と
、該駆動軸と前記Ｘ線検出器とを結合するための結合部と、前記支持台に配設された、前
記駆動軸と並列した並列軸と、該並列軸と前記Ｘ線検出器とを結合するための結合部とを
含んで構成され、前記Ｘ線検出器が、これら結合部を介して、前記駆動軸及び前記並列軸
それぞれの軸心から同一方向へ所定の長さ離れた位置で、軸支点間距離が前記駆動軸と前
記並列軸との軸心間距離と同じになるように軸支され、前記所定の長さが、前記Ｘ線検出
器の受光面の半径以上であることを特徴としている。

上記Ｘ線検査装置（４）によれば、前記Ｘ線検出器が、異なる２点で軸支されているの
で、その移動路が一つに特定される。また、これら軸支点は、前記駆動軸及び前記並列軸
それぞれの軸心から同一方向へ前記所定の長さ離れた位置であるので、前記Ｘ線検出器を
、前記駆動軸の軸心（すなわち、前記載置面と直交する軸）を中心に前記所定の長さを径
として円形に移動させることができる。また、前記所定の長さが前記Ｘ線検出器の受光面
の半径以上であるので、前記Ｘ線検出器を、前記軸のまわりを該軸を中心にして円形に移
動させることができる。

また、本発明に係るＸ線検査装置（５）は、上記Ｘ線検査装置（４）において、前記Ｘ
線検出器を取り付ける取付部を備え、該取付部が、これら結合部を介して、前記駆動軸及
び前記並列軸それぞれの軸心から同一方向へ前記所定の長さ離れた位置で、軸支点間距離
が前記駆動軸と前記並列軸との軸心間距離と同じになるように軸支され、前記取付部を前
記載置面と平行に移動させる平行移動手段を備えていることを特徴としている。

上記Ｘ線検査装置（５）によれば、前記取付部を前記載置面と平行に移動させる平行移
動手段を備えているので、前記Ｘ線検出器を前記載置面と平行に移動させることができ、
様々な角度からの透視画像を取得することができる。従って、例えば、前記Ｘ線焦点の真
上に移動させれば、Ｘ線垂直透視撮影を行うことができ、Ｘ線垂直透視画像を取得するこ
とができる。

以下、本発明に係るＸ線検査装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。図９は、実
施の形態（１）に係るＸ線検査装置の要部を概略的に示したブロック図である。図中ｓｍ
ｐは被検対象となる試料を示しており、試料ｓｍｐは中央部にＸ線を透過する透過板２１
ａが形成された試料台２１に載置されるようになっている。

試料台２１を挟んで、Ｘ線受光面Ｉを有したＸ線検出器１１と、Ｘ線焦点Ｓ１を含んで
構成されたＸ線発生器１２とが対向して配置され、Ｘ線焦点Ｓ１からＸ線が放射され、透
過板２１ａ及び試料ｓｍｐを透過したＸ線が、Ｘ線検出器１１のＸ線受光面Ｉで検出され
るようになっている。また、図中Ｔ１はＸ線焦点Ｓ１から放射されるＸ線の光軸ＯＡと、
試料台２１の載置面と直交する軸Ｌ１との交点Ｏ１を含む面を示しており、面Ｔ１が断層
撮影面ＦＰとなる。

Ｘ線検出器１１は画像処理部２２に接続されており、Ｘ線検出器１１で検出されたＸ線
に応じた画像データ（映像信号）が画像処理部２２へ出力されるようになっている。画像
処理部２２は、画質を改善するなどの信号処理を行い、信号処理した画像データをディス
プレイ（図示せず）へ出力したり、マイコン２３へ出力するようになっている。

円形移動機構２４は、モータＭ１からの回転力を受けて駆動し、Ｘ線受光面Ｉを試料台
２１の載置面と平行にしたまま、なおかつＸ線受光面Ｉ上のある２点を結ぶ直線の向きを
一定方向に保たせたまま、Ｘ線検出器１１を軸Ｌ１のまわりを軸Ｌ１を中心にして円形に
移動させるものである。

他方、円形移動機構２５は、モータＭ２からの回転力を受けて駆動し、Ｘ線放射面１２
ａを試料台２１の載置面と平行にしたまま、なおかつＸ線放射面１２ａ上のある２点を結
ぶ直線の向きを一定方向に保たせたまま、Ｘ線発生器１２を軸Ｌ１を中心に軸Ｌ１からＸ
線焦点Ｓ１までの距離ｒを径として円形に移動させるものである（すなわち、Ｘ線焦点Ｓ
１を軸Ｌ１を中心に回転運動させるものである）。
また、これらモータＭ１、Ｍ２はマイコン２３によって制御され、Ｘ線焦点Ｓ１が、Ｘ
線検出器１１の円形移動に同期して１８０°の位相差をもって、軸Ｌ１を中心に回転運動
するようになっている（図１〜図４参照）。

水平移動機構２６は、モータＭ３からの回転力を受けて駆動し、Ｘ線検出器１１を載置
面と平行に移動させるものである。また、鉛直移動機構２７は、モータＭ４からの回転力
を受けて駆動し、Ｘ線発生器１２を軸Ｌ１方向に移動させるものである。これらモータＭ
３、Ｍ４もマイコン２３によって制御されるようになっている。また、マイコン２３には
操作部２８が接続されており、使用者の所望する検査が行えるようになっている。

上記実施の形態（１）に係るＸ線検査装置によれば、Ｘ線検出器１１は、Ｘ線受光面Ｉ
を試料台２１の載置面と平行にしたまま、なおかつＸ線受光面Ｉ上のある２点を結ぶ直線
の向きを一定方向に保たせたまま、軸Ｌ１のまわりを軸Ｌ１を中心にして円形に移動する
。

他方、Ｘ線発生器１２は、Ｘ線放射面１２ａを試料台２１の載置面と平行にしたまま、
なおかつＸ線放射面１２ａ上のある２点を結ぶ直線の向きを一定方向に保たせたまま、軸
Ｌ１を中心に、軸Ｌ１からＸ線焦点Ｓ１までの距離ｒを径として円形に移動するので、Ｘ
線焦点Ｓ１は軸Ｌ１を中心にして回転することになる。また、Ｘ線焦点Ｓ１は、Ｘ線検出
器１１の円形移動に同期して１８０°の位相差をもって、軸Ｌ１を中心に回転運動するよ
うになっている。

Ｘ線検出器１１及びＸ線焦点Ｓ１を、上記したように円形に移動させながら、Ｘ線焦点
Ｓ１からＸ線を試料ｓｍｐに放射しても、「課題を解決するための手段及びその効果」の
項目で図１〜図４を使って説明したように、断層撮影面ＦＰとなる面Ｔ１上に存在する点
Ｏ１、点Ｐ１のＸ線受光面Ｉ上における検出位置は点Ｏ１₁〜Ｏ１₃、点Ｐ１₁〜Ｐ１₃
と円形移動に関係なく絶えず同じ位置となる。

従って、上記実施の形態（１）に係るＸ線検査装置を利用することで、試料台２１に載
置された試料ｓｍｐの断層画像を取得することができるので、外側からでは観察すること
の難しい、はんだボール部のオープンや、はんだブリッジ、はんだの過少・過多などの不
良原因を的確に検出することができる。

また、上記実施の形態（１）に係るＸ線検査装置によれば、試料ｓｍｐの断層画像だけ
でなく、透視画像についてももちろん取得可能である。また、Ｘ線検出器１１については
載置面と平行に移動させることができるので、様々な角度からの透視画像を取得すること
ができる。例えば、Ｘ線焦点Ｓ１の真上にＸ線検出器１１を移動させれば、Ｘ線垂直透視
撮影を行うことができ、Ｘ線垂直透視画像を取得することができる。

さらに、上記実施の形態（１）に係るＸ線検査装置によれば、Ｘ線発生器１２を軸Ｌ１
方向に移動させて、Ｘ線焦点Ｓ１を軸Ｌ１方向に移動させることができる。図８に示した
ように、Ｘ線焦点Ｓ１を軸Ｌ１方向に移動させると、幾何学的拡大率を変化させることな
く、断層撮影面ＦＰを変えることができる。

従って、試料台２１の載置面に載置された試料ｓｍｐの断層画像を異なる高さで、なお
かつ同じ拡大率で取得することができるので、試料ｓｍｐの３次元的な画像を取得するこ
とができる。これにより、電子部品の基板への実装状態をより詳しく検査することができ
る。

Ｘ線発生器１２は、軸Ｌ１を中心に、軸Ｌ１からＸ線焦点Ｓ１までの距離ｒを径として
円形に移動するようになっている（図５、図６参照）。図６に示したように、Ｘ線発生器
１２の移動範囲はエリアＥ内であり、Ｘ線発生器１２のｘ軸方向の長さをｘ₁₂とし、ｙ軸
方向の長さをｙ₁₂とした場合、Ｘ線発生器１２はｘ軸方向にｘ₁₂＋２ｒの範囲内を移動し
、ｙ軸方向にｙ₁₂＋２ｒの範囲内を移動することが分かる。また、Ｘ線発生器１２が回転
運動をしないことは明らかである。
従って、Ｘ線発生器１２を回転運動させることなく断層画像を取得することができる。
また、図６から明らかなように、Ｘ線発生器１２の移動範囲を必要最小限に抑えることが
できる。

ところで、Ｘ線発生器１２には電源ケーブルを接続する必要がある。もし、Ｘ線発生器
１２が回転運動をすると、それに接続されている電源ケーブルに捩れが生じ、またその移
動範囲も広範囲となる。捩れはその製品の寿命を短くする一つの要因となる。そのため、
耐久性の高い電源ケーブルを使用する必要がある。これはコストアップに繋がる。
また、当然のことではあるが、電源ケーブルの移動範囲を装置内で確保する必要がある
が、その移動範囲が広範囲となると、装置の複雑化は避けられない。これもまた、コスト
アップに繋がる。

上記実施の形態（１）に係るＸ線検査装置によれば、Ｘ線発生器１２は回転運動をせず
、その移動範囲も必要最小限に抑えることができるので、電源ケーブルの捩れが生じない
ようにすることができ、また装置を単純化することができる。そのため、例えば、図７に
示したように、Ｘ線発生器１２の側方から電源ケーブル１３を接続することができる。

図１０は、実施例１に係るＸ線検査装置の上側の要部を示した部分的断面図である。図
中３１は、軸Ｌ１を軸心とする駆動軸であり、モータＭ１からの回転力を受けて駆動する
ようになっている。駆動軸３１はベアリング３２、３３及び保持部３４によって支持台３
５に支持されている。

駆動軸３１には回転アーム３６が接合されており、回転アーム３６もまたモータＭ１の
回転に基づいて、軸Ｌ１を中心にして回転するようになっている。回転アーム３６には（
軸Ｌ２を軸心とする）アーム軸３７が接合されており、アーム軸３７もまたモータＭ１の
回転に基づいて、軸Ｌ１を中心にして回転するようになっている。また、アーム軸３７は
、駆動軸３１の軸心（軸Ｌ１）から距離Ｒ離れた位置（軸Ｌ２）で、ベアリング３８を介
して回転板３９を軸支するようになっている。

また、駆動軸３１と並列した（軸Ｌ３を軸心とする）並列軸４０がベアリング４１、４
２及び保持部４３によって支持台３５に支持されている。並列軸４０には回転アーム４４
が接合され、回転アーム４４には（軸Ｌ４を軸心とする）アーム軸４５が接合されている
。また、アーム軸４５は、並列軸４０の軸心（軸Ｌ３）から距離Ｒ離れた位置（軸Ｌ４）
で、軸支点間距離が駆動軸３１と並列軸４０との軸心間距離と同じになるように、ベアリ
ング４６を介して回転板３９を軸支するようになっている。

回転板３９には支柱４７、４８が接合され、支柱４７、４８にはそれぞれベアリング５
０、５１を介して、モータＭ３の回転力を受けて駆動する駆動軸４９が取り付けられてい
る。また、駆動軸４９には、取付部５２を介して、Ｘ線検出器１１が取り付けられている
。なお、Ｘ線検出器１１にはその側方から画像データを送信するための送信ケーブル５３
が接続されている。

駆動軸４９の中央部はネジ形状をしており、取付部５２で螺合され、取付部５２はモー
タＭ３の回転に基づいて駆動軸４９の軸方向に移動するようになっている。すなわち、Ｘ
線検出器１１がモータＭ３の回転に基づいて、駆動軸４９の軸方向（水平方向）に移動す
るようになっている。

図１１は、モータＭ１の回転に基づく、回転アーム３６、４４、及び回転板３９の動き
を示した摸式的平面図である。図１１（ａ）〜（ｃ）に示したように、モータＭ１の回転
に基づいて、駆動軸３１の軸心（軸Ｌ１）を中心に、距離Ｒを径として、回転板３９は円
形に移動する。

Ｘ線検出器１１は、取付部５２、駆動軸４９、及び支柱４７、４８を介して、回転板３
９に取り付けられているので、回転板３９と連動して、回転板３９と同様の移動を行う。
すなわち、Ｘ線検出器１１は、モータＭ１の回転に基づいて、軸Ｌ１を中心に、距離Ｒを
径として円形に移動する。従って、Ｘ線検出器１１は、Ｘ線受光面Ｉを軸Ｌ１と直交する
載置面と平行にしたまま、なおかつＸ線受光面Ｉ上のある２点を結ぶ直線の向きを一定方
向に保たせたまま、軸Ｌ１のまわりを軸Ｌ１を中心に円形に移動する。

図１２は、実施例１に係るＸ線検査装置の下側の要部を示した部分的断面図である。図
中６１は、軸Ｌ１を軸心とする駆動軸であり、モータＭ２からの回転力を受けて駆動する
ようになっている。駆動軸６１はベアリング６２、６３及び保持部６４によって支持台６
５に支持されている。

駆動軸６１には揺動軸６６が接合されており、揺動軸６６もまたモータＭ２の回転に基
づいて、軸Ｌ１を中心にして回転するようになっている。揺動軸６６は、駆動軸６１の軸
心（軸Ｌ１）から距離ｒ（軸Ｌ１からＸ線発生器１２のＸ線焦点Ｓ１までの長さ）離れた
位置（軸Ｌ５）で、ベアリング６７及び保持部６８を介して回転板６９を軸支するように
なっている。

また、駆動軸６１と並列した（軸Ｌ６を軸心とする）並列軸７０がベアリング７１、７
２及び保持部７３によって支持台６５に支持されている。並列軸７０には揺動軸７４が接
合されている。また、揺動軸７４は、並列軸７０の軸心（軸Ｌ６）から距離ｒ離れた位置
（軸Ｌ７）で、軸支点間距離が駆動軸６１と並列軸７０との軸心間距離と同じになるよう
に、回転板６９を軸支するようになっている。

また、回転板６９の中央部にはベアリング７７を介して駆動軸７８が取り付けられてい
る。駆動軸７８には歯車７９が接合され、歯車７９はモータＭ４からの回転力によって回
転する歯車８０と噛み合っており、駆動軸７８はモータＭ４からの回転力によって駆動す
るようになっている。

駆動軸７８には、取付部８１を介して、Ｘ線発生器１２が取り付けられている。駆動軸
７８はネジ形状をしており、取付部８１で螺合され、取付部８１はモータＭ４の回転に基
づいて駆動軸７８の軸方向に移動するようになっている。すなわち、Ｘ線発生器１２がモ
ータＭ４の回転に基づいて、駆動軸７８の軸方向（鉛直方向）に移動するようになってい
る。また、Ｘ線発生器１２にはその側方から電源ケーブル１３が接続されている。なお、
ここでは説明を容易にするため、Ｘ線発生器１２を支持するためのその他の支持部材など
については図示していない。

図１３は、モータＭ２の回転に基づく、揺動軸６６、７４の軸心Ｌ５、Ｌ７、及び回転
板６９の動きを示した摸式的平面図である。図１３（ａ）〜（ｃ）に示したように、モー
タＭ２の回転に基づいて、駆動軸６１の軸心（軸Ｌ１）を中心に、距離ｒを径として、回
転板６９は円形に移動する。

Ｘ線発生器１２は、取付部８１及び駆動軸７８を介して、回転板６９に取り付けられて
いるので、回転板６９と連動して、回転板６９と同様の移動を行う。すなわち、モータＭ
２の回転に基づいて、軸Ｌ１を中心に、距離ｒを径として円形に移動する。従って、Ｘ線
焦点Ｓ１は軸Ｌ１を中心に回転することになる。

このように、上記実施例１に係るＸ線検査装置によれば、Ｘ線検出器１１を、試料台２
１の載置面に直交する軸Ｌ１のまわりを軸Ｌ１を中心にして円形に移動させ、他方、Ｘ線
発生器１２を、軸Ｌ１を中心に、軸Ｌ１からＸ線焦点Ｓ１までの距離ｒを径として円形に
移動させることができる。

従って、Ｘ線検出器１１の円形移動に同期させて１８０°の位相差をもって、Ｘ線焦点
Ｓ１を軸Ｌ１を中心に回転運動させることによって、試料台２１に載置された試料ｓｍｐ
の断層画像を取得することができるので、外側からでは観察することの難しい、はんだボ
ール部のオープンや、はんだブリッジ、はんだの過少・過多などの不良原因を的確に検出
することができる。

また、Ｘ線検出器１１とＸ線発生器１２との位置関係を適切なものとするには、例えば
、Ｘ線検出器１１の位置を検出する検出センサ（例えば、フォトセンサ）や、Ｘ線発生器
１２の位置を検出する検出センサを設けて、これら検出センサにより得られた情報をマイ
コン２３へ送信するようにすれば良い。

なお、実施例１に係るＸ線検査装置については、例えば、上方にあるＸ線検出側の駆動
軸３１の軸心と、下方にあるＸ線発生側の駆動軸６１の軸心との位置決めを１本の軸（ゲ
ージシャフト）で行い、その後、各種部品を組み付ける懸架構造とするのが望ましい。こ
れにより、上下軸心の同軸度の精度が高くなり、断層撮影時の回転振れがなくなり、高解
像度の断層画像を取得することができる。

本発明に係るＸ線検査装置におけるＸ線受光面及びＸ線焦点の動きを説明するための説明図である。本発明に係るＸ線検査装置におけるＸ線受光面及びＸ線焦点の動きを説明するための説明図である。本発明に係るＸ線検査装置におけるＸ線受光面及びＸ線焦点の動きを説明するための説明図である。本発明に係るＸ線検査装置におけるＸ線受光面及びＸ線焦点の動きを説明するための説明図である。本発明に係るＸ線検査装置におけるＸ線発生器の動きを説明するための説明図である。本発明に係るＸ線検査装置におけるＸ線発生器の移動範囲を説明するための説明図である。本発明に係るＸ線検査装置におけるＸ線発生器に電源ケーブルを接続した状態の一例を示した摸式的平面図である。Ｘ線焦点と断層撮影面との位置関係の一例を示した図である。本発明の実施の形態（１）に係るＸ線検査装置の要部を概略的に示したブロック図である。実施例１に係るＸ線検査装置の上側の要部を示した部分的断面図である。回転板の動きを示した摸式的平面図である。実施例１に係るＸ線検査装置の下側の要部を示した部分的断面図である。回転板の動きを示した摸式的平面図である。ＢＧＡの一例を摸式的に示した斜視図である。ＢＧＡが実装された状態のプリント基板を摸式的に示した斜視図である。断層撮影画像を取得する原理を説明するための説明図である。従来のＸ線断層撮影装置の一例を示した摸式的斜視図である。従来のＸ線断層撮影装置に使用されるＸ線発生器の一部を示した摸式図である。

符号の説明

１１Ｘ線検出器
１２Ｘ線発生器
１３電源ケーブル
２３マイコン
２４、２５円形移動機構
２６水平移動機構
２７鉛直移動機構
３１、４９、６１、７８駆動軸
３５、６５支持台
３６、４４回転アーム
３７、４５アーム軸
３９、６９回転板
４０、７０並列軸
４７、４８支柱
５２、８１取付部
５３送信ケーブル
６６、７４揺動軸
ＩＸ線受光面
Ｌ１〜Ｌ７軸
Ｍ１〜Ｍ４モータ
Ｓ１Ｘ線焦点

Claims

試料を載置する試料台を挟んで、Ｘ線焦点を含んで構成されたＸ線発生器とＸ線検出器
とが対向して配置され、前記Ｘ線焦点から放射され、前記試料を透過したＸ線が前記Ｘ線
検出器にて検出されるように構成されたＸ線検査装置において、
前記Ｘ線発生器のＸ線放射面を、前記試料台の載置面と平行にしたまま、なおかつ前記
Ｘ線放射面上のある２点を結ぶ直線の向きを一定方向に保たせたまま、
前記Ｘ線発生器を、前記載置面と直交する軸を中心に、該軸から前記Ｘ線焦点までの長
さを径として円形に移動させる発生器移動手段と、
前記Ｘ線検出器のＸ線受光面を、前記載置面と平行にしたまま、なおかつ前記Ｘ線受光
面上のある２点を結ぶ直線の向きを一定方向に保たせたまま、
前記Ｘ線検出器を、前記軸のまわりを該軸を中心にして円形に移動させる検出器移動手
段とを備えると共に、
これら円形移動が同期して行われるように構成されていることを特徴とするＸ線検査装
置。
前記発生器移動手段が、
支持台に配設された、前記軸を軸心とする駆動軸と、
該駆動軸に接合された、該駆動軸と前記Ｘ線発生器とを結合するための結合部と、
前記支持台に配設された、前記駆動軸と並列した並列軸と、
該並列軸に接合された、該並列軸と前記Ｘ線発生器とを結合するための結合部とを含ん
で構成され、
前記Ｘ線発生器が、これら結合部を介して、前記駆動軸及び前記並列軸それぞれの軸心
から同一方向へ前記長さのずれた位置で、軸支点間距離が前記駆動軸と前記並列軸との軸
心間距離と同じになるように軸支されていることを特徴とする請求項１記載のＸ線検査装
置。
前記Ｘ線発生器を取り付ける取付部を備え、
該取付部が、これら結合部を介して、前記駆動軸及び前記並列軸それぞれの軸心から同
一方向へ前記長さのずれた位置で、軸支点間距離が前記駆動軸と前記並列軸との軸心間距
離と同じになるように軸支されると共に、
前記取付部を前記軸方向に移動させる軸方向移動手段を備えていることを特徴とする請
求項２記載のＸ線検査装置。
前記検出器移動手段が、
支持台に配設された、前記軸を軸心とする駆動軸と、
該駆動軸と前記Ｘ線検出器とを結合するための結合部と、
前記支持台に配設された、前記駆動軸と並列した並列軸と、
該並列軸と前記Ｘ線検出器とを結合するための結合部とを含んで構成され、
前記Ｘ線検出器が、これら結合部を介して、前記駆動軸及び前記並列軸それぞれの軸心
から同一方向へ所定の長さ離れた位置で、軸支点間距離が前記駆動軸と前記並列軸との軸
心間距離と同じになるように軸支され、
前記所定の長さが、前記Ｘ線検出器の受光面の半径以上であることを特徴とする請求項
１〜３のいずれかの項に記載のＸ線検査装置。
前記Ｘ線検出器を取り付ける取付部を備え、
該取付部が、これら結合部を介して、前記駆動軸及び前記並列軸それぞれの軸心から同
一方向へ前記所定の長さ離れた位置で、軸支点間距離が前記駆動軸と前記並列軸との軸心
間距離と同じになるように軸支され、
前記取付部を前記載置面と平行に移動させる平行移動手段を備えていることを特徴とす
る請求項４記載のＸ線検査装置。