JP2009025207A - 透視検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】非破壊検査の際の半導体素子や電子部品等の被検体の破壊、機能や外観の損傷の発生が防止された透視検査装置を提供する。
【解決手段】放射線を発生し被検体に向けて放出する放射線源１と、被検体１０１を透過した放射線を検出する放射線検出器４と、被検体１０１に照射される放射線量を制限する放射線量制限手段８，９，１０とを備え、放射線量制限手段８，９，１０は、予め測定されている被検体１０１の放射線照射許容量に基づいて、被検体１０１に照射される放射線量を制限する。
【選択図】図１

Description

本発明は、被検体である半導体素子等を透過した放射線（Ｘ線、γ線、中性子線等）を検出し、半導体素子の実装状態の良否を判定する透視検査装置に関する。

従来、半導体素子や電子部品が実装された電子基板等の被検体に放射線（Ｘ線、ガンマ線などを含む）を透過させ、被検体を透過した放射線を検出することにより、被検体における放射線透過画像により異常箇所を検出する透視検査装置が提案されている。このような透視検査装置は、例えば、半導体素子の実装（半田付け）状態の良否、例えば、ボンディングワイヤの切断の有無や、多層配線基板等の内部の層のパターンの非破壊検査を行うために使用されている。特に、ＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）素子では、基板とＢＧＡとの実装部（半田付け部）が外部からは見えないため、透視検査装置による非破壊検査が有用である。

この透視検査装置は、基本的には医療用として普及している透視装置と同じであるが、医療用透視装置がＸ線用フィルムを用いて透過像を得るのに対して、透視検査装置では、センサ出力をディジタル画像化し、画像処理で透過像を作成する点が異なっている。

従来、特許文献１に記載されているように、放射状に拡散する放射線（Ｘ線）を被検体に透過させ、線状に配列された複数の感知部を有する放射線検出器によって、被検体を透過した放射線を検出するようにした透視検査装置が提案されている。

特開２００１−１３０９１公報

ところで、半導体素子や電子部品は、前述のような透視検査装置による非破壊検査の際の放射線被曝により、破壊が発生し、もしくは、内部データの消失、機能、外観の損傷が生ずる虞がある。透視検査装置による検査の際に放射線被曝による破壊がが発生すると、この検査によっては検出されない半導体素子の機能障害がその後に生ずる場合がある。

なお、半導体素子や電子部品が受ける放射線の影響は、半導体の種類や部品形状などによって異なることがわかっている。また、検査を行う透視検査装置の構造、すなわち、放射線源と被検体との位置関係などによっても放射線の影響は異なる。

そこで、本発明は、前述の実情に鑑みて提案されるものであって、非破壊検査の際の半導体素子や電子部品等の被検体の破壊、機能や外観の損傷の発生が防止された透視検査装置を提供することを目的とする。

本発明者は、透視検査装置による半導体素子や電子部品の非破壊検査において、放射線の線量を制御（制限）することにより、半導体素子や電子部品等の被検体の放射線被曝による破壊、機能や外観の損傷の発生を防止することができるとの知見を得た。

そこで、予め放射線量測定器などを用いて各被検体が影響を受ける放射線量を測定しておき、この測定結果に基づいて、放射線量、放射線強度、放射線発生部及び被検体の位置関係を制御することにより、被検体の放射線被曝による破壊等を防止することとした。

放射線としてＸ線を使用する場合、Ｘ線の強度は、Ｘ線管電圧、Ｘ線管電流、及び、Ｘ線焦点から被検体までの距離に依存する。また、放射線の照射量は、放射線強度と照射時間との積で表される。そこで、これら放射線の強度及び照射量を決める要素間の関係を明確にしておき、いずれかの要素が変更された場合でも、他の要素を制御することにより、放射線量を適切に制限することができる。

また、各半導体素子や電子部品ごとに放射線から受ける影響が異なるため、被検体ごとに放射線の照射量を制限できるように検査プログラムを構築することにより、放射線量を適切に制限することができる。

すなわち、本発明に係る透視検査装置は、前記課題を解決するため、以下の構成のいずれか一を有するものである。

〔構成１〕
放射線を発生し被検体に向けて放出する放射線源と、被検体を透過した放射線を検出する放射線検出器と、被検体に照射される放射線量を制限する放射線量制限手段とを備え、放射線量制限手段は、予め測定されている被検体の放射線照射許容量に基づいて、被検体に照射される放射線量を制限することを特徴とするものである。

〔構成２〕
構成１を有する透視検査装置において、放射線量制限手段は、被検体に照射される放射線を遮断するシャッタと、このシャッタを制御する制御手段とからなり、制御手段は、被検体への放射線の照射時間が所定時間に達したときに、シャッタにより、放射線を遮断することによって、被検体に照射される放射線量を制限することを特徴とするものである。

〔構成３〕
構成１を有する透視検査装置において、放射線量制限手段は、被検体に照射される放射線を減衰させる一、または、複数のフィルタと、このフィルタを制御する制御手段とからなり、制御手段は、フィルタのうちいずれかを選択し、このフィルタにより放射線を減衰させることによって、被検体に照射される放射線量を制限することを特徴とするものである。

〔構成４〕
構成１を有する透視検査装置において、放射線量制限手段は、放射線源から被検体までの距離を調整する距離調整機構と、この距離調整機構を制御する制御手段とからなり、制御手段は、放射線源から被検体までの距離を長くすることによって、被検体に照射される放射線量を制限することを特徴とするものである。

〔構成５〕
構成１を有する透視検査装置において、放射線量制限手段は、放射線源からの放射線出力を低くすることによって、被検体に照射される放射線量を制限することを特徴とするものである。

〔構成６〕
構成１乃至構成５のいずれか一を有する透視検査装置において、放射線量制限手段は、照射された放射線量が放射線照射許容量を超えてしまった被検体については、照射された放射線量を示すデータを該被検体に対応させて記録することを特徴とするものである。

〔構成７〕
構成１乃至構成５のいずれか一を有する透視検査装置において、放射線量制限手段は、各被検体について、照射された放射線量を示すデータを該被検体に対応された識別コードによって記録することを特徴とするものである。

構成１を有する本発明に係る透視検査装置においては、放射線量制限手段は、予め測定されている被検体の放射線照射許容量に基づいて、被検体に照射される放射線量を制限するので、被検体に対して放射線照射許容量を超える放射線量の照射がなされることを防止する。

構成２を有する本発明に係る透視検査装置においては、制御手段は、被検体への放射線の照射時間が所定時間に達したときに、シャッタにより、放射線を遮断することによって、被検体に照射される放射線量を制限するので、被検体に対して放射線照射許容量を超えることとなる照射時間の放射線照射がなされることを防止する。

構成３を有する本発明に係る透視検査装置においては、制御手段は、フィルタのうちいずれかを選択し、このフィルタにより放射線を減衰させることによって、被検体に照射される放射線量を制限するので、被検体に対して放射線照射許容量を超えることとなる照射強度の放射線照射がなされることを防止する。

構成４を有する本発明に係る透視検査装置においては、制御手段は、放射線源から被検体までの距離を長くすることによって、被検体に照射される放射線量を制限するので、被検体に対して放射線照射許容量を超えることとなる照射強度の放射線照射がなされることを防止する。

構成５を有する本発明に係る透視検査装置においては、放射線量制限手段は、放射線源からの放射線出力を低くすることによって、被検体に照射される放射線量を制限するので、被検体に対して放射線照射許容量を超えることとなる照射強度の放射線照射がなされることを防止する。

構成６を有する本発明に係る透視検査装置においては、放射線量制限手段は、照射された放射線量が放射線照射許容量を超えてしまった被検体については、照射された放射線量を示すデータを該被検体に対応させて記録するので、放射線照射によって破壊、機能や外観の損傷が生じている可能性のある被検体を識別することができる。

構成７を有する本発明に係る透視検査装置においては、放射線量制限手段は、各被検体について、照射された放射線量を示すデータを該被検体に対応された識別コードによって記録するので、放射線照射によって破壊、機能や外観の損傷が生じている可能性の有無を被検体ごとに識別することができる。

すなわち、本発明は、非破壊検査の際の半導体素子や電子部品等の被検体の破壊、機能や外観の損傷の発生が防止された透視検査装置を提供することができるものである。

以下、本発明の最良の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

〔透視検査装置の構成〕
図１は、本発明に係る透視検査装置の構成を示す側面図である。

この透視検査装置は、図１に示すように、放射線、例えば、Ｘ線ビームＸを被検体である半導体素子１０１が実装された電子基板に向けて放射する放射線源となるＸ線管１を有している。このＸ線管１は、Ｘ線制御装置２によって制御されている。半導体素子１０１が実装された電子基板は、移動操作機構（Ｘ−Ｙステージ）３上に設置される。

図２は、本発明に係る透視検査装置の構成を示す斜視図である。

半導体素子１０１は、図２に示すように、移動操作機構３により、図２中矢印Ｘ及び矢印Ｙで示す２軸方向に移動操作される。Ｘ線管１より発せられ、半導体素子１０１を透過したＸ線ビームＸは、図１に示すように、放射線検出器であるＸ線検出器４により検出される。このＸ線検出器４は、半導体素子１０１を透過した放射線量（Ｘ線量）を検出する。このＸ線検出器４としては、通常使用されている撮像管タイプのものを使用することができる。このタイプのＸ線検出器４は、感知部においてＸ線量に比例して帯電した電荷を電子ビームで走査して読み出すという原理で検出するものである。

Ｘ線ビームＸは、Ｘ線管１より発せられて放射状に拡散するビームであるので、半導体素子１０１を透過した後も拡散してＸ線検出器４により検出される。したがって、Ｘ線検出器４においては、半導体素子１０１の拡大透過像が検出される。このときの拡大率は、Ｘ線管１から半導体素子１０１までの距離と、Ｘ線管１からＸ線検出器４までの距離との比率によって決まり、例えば、８乃至１０倍程度となされる。

Ｘ線検出器４は、検出器コントローラ５に接続され、この検出器コントローラ５によって制御されるとともに、検出した放射線強度情報を増幅されるようになっている。検出器コントローラ５で増幅された放射線強度情報は、画像処理回路６に供給される。画像処理回路６は、Ｘ線検出器４の検出出力を画像信号に変換して表示装置７に送る。表示装置７は、画像処理回路６から送られた信号に応じた画像を表示する。

このようにして、この透視検査装置においては、電子基板をＸ線により走査し、この電子基板上に実装された各半導体素子１０１が順次透視検査される。

また、この透視検査装置は、半導体素子１０１に照射されるＸ線量を制限する放射線量制限手段を備えている。この放射線量制限手段は、予め測定されている被検体の放射線照射許容量に基づいて、被検体に照射される放射線量を制限するものである。この透視検査装置は、予め測定されている被検体の放射線照射許容量に基づいて、被検体に照射される放射線量を制限し、被検体に対して放射線照射許容量を超える放射線量の照射がなされることを防止するようになっている。

予め放射線量測定器などを用いて各被検体が影響を受ける放射線量を測定しておき、この透視検査装置においては、この測定結果に基づいて、放射線量、放射線強度、放射線発生部及び被検体の位置関係を制御することにより、被検体の放射線被曝による破壊等を防止する。

放射線としてＸ線を使用する場合、Ｘ線の強度は、Ｘ線管電圧、Ｘ線管電流、及び、Ｘ線焦点から被検体までの距離に依存する。また、放射線の照射量は、放射線強度と照射時間との積で表される。そこで、これら放射線の強度及び照射量を決める要素間の関係を明確にしておき、いずれかの要素が変更された場合でも、他の要素を制御することにより、放射線量を適切に制限することができる。

また、各半導体素子や電子部品ごとに放射線から受ける影響が異なるため、被検体ごとに放射線の照射量を制限できるように、検査プログラムを構築することにより、放射線量を適切に制限することができる。

放射線量制限手段は、図１に示すように、半導体素子１０１に照射される放射線を減衰させる一、または、複数のフィルタ８と、このフィルタ８を制御する制御手段とからなる。制御手段は、フィルタ８を移動操作する移動操作機構９と、この移動操作機構９を制御する制御装置１０とからなり、フィルタ８のうちいずれかを選択し、このフィルタ８により放射線を減衰させることによって、半導体素子１０１に照射される放射線量を制限する。

図３は、本発明に係る透透視検査装置の要部の構成を示す側面図である。

フィルタ８は、図３に示すように、Ｘ線管１と半導体素子１０１との間に挿入されることにより、半導体素子１０１に照射される放射線を減衰させる。このフィルタ８をなす材料としては、アルミニウム（Ａｌ）、シリコン（Ｓｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、リン（Ｐ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）、硫黄（Ｓ）など、原子量が２０乃至６０程度の材料、または、これら材料を主たる組成物とする合金材料、あるいは、組成物の平均原子量が２０乃至６０程度である合金材料が好ましい。

フィルタ８をアルミニウムにより形成した場合、厚さを０．５ｍｍとした場合、例えば、１．５Ｇｙ／minのＸ線を、５３ｍＧｙ／minに減衰させることができる。また、アルミニウムにより形成したフィルタ８の厚さを６．０ｍｍとした場合、例えば、１．５Ｇｙ／minのＸ線を、１６ｍＧｙ／minに減衰させることができる。

フィルタ８は、図２に示すように、複数の厚さ、または、複数の材料からなる複数のフィルタ８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄを用意しておき、これらをターレット式（回転式）に切り換えられるようにしておくことが望ましい。

なお、フィルタ８は、１枚の電子基板上に実装された各半導体素子１０１に対応させて、部分ごとに厚さの異なるものとしてもよい。

また、この透視検査装置において、放射線量制限手段は、半導体素子１０１に照射される放射線を遮断するシャッタと、このシャッタを制御する制御手段とからなるものとしてもよい。制御手段は、半導体素子１０１にへの放射線の照射時間が所定時間に達したときに、シャッタにより、放射線を遮断することによって、半導体素子１０１にに照射される放射線量を制限する。シャッタをなす材料としては、原子量の大きい、例えば、鉛（Ｐｂ）などが好ましい。シャッタの厚さは、１ｍｍ乃至５ｍｍ程度が好ましい。

この透視検査装置においては、制御手段は、半導体素子１０１への放射線の照射時間が所定時間に達したときに、シャッタにより、放射線を遮断することによって、半導体素子１０１に照射される放射線量を制限する。

さらに、放射線量制限手段は、図１に示すように、Ｘ線管１から半導体素子１０１までの距離を調整する距離調整機構となる移動操作機構１１と、この移動操作機構１１を制御する制御装置１０とからなるものとしてもよい。制御装置１０は、図２中矢印Ｚで示すように、Ｘ線管１から半導体素子１０１までの距離を長くすることによって、半導体素子１０１に照射される放射線量を制限する。なお、Ｘ線線量は、Ｘ線管１からの距離の２乗に比例して変化し、Ｘ線管１から半導体素子１０１までの距離が２倍になると、Ｘ線線量は、１／４になる。

さらに、この透視検査装置において、放射線量制限手段は、Ｘ線管電圧、または、Ｘ線管電流制限することにより、Ｘ線管１からの放射線出力を低くすることによって、半導体素子１０１に照射される放射線量を制限するものとしてもよい。

また、制御装置１０は、照射された放射線量が放射線照射許容量を超えてしまった半導体素子１０１については、照射された放射線量を示すデータを該半導体素子１０１に対応させて記録するようにしてもよい。この場合には、放射線照射によって破壊、機能や外観の損傷が生じている可能性のある半導体素子１０１を識別することができる。

制御装置１０は、各半導体素子１０１について、照射された放射線量を示すデータを該半導体素子１０１に対応された識別コードによって記録するようにしてもよい。識別コードとは、バーコード、ＱＲコードなどである。これにより、各半導体素子１０１、実装基板に与えた放射線照射線量を管理し、記録することができる。この放射線の照射量の記録は、後日参照できる。この場合には、射線照射によって破壊、機能や外観の損傷が生じている可能性の有無を半導体素子１０１ごとに識別することができる。

図４は、本発明に係る透透視検査装置の放射線量制限手段の動作を示すフローチャートである。

この透視検査装置においては、制御装置１０は、図４に示すように、ｓｔ１で透視検査を開始すると、ｓｔ２で、予め測定され記録された各半導体素子１０１ごとの放射線照射許容量を参照し、ｓｔ３で、各半導体素子１０１ごとの放射線照射許容量に基づいて、各半導体素子１０１ごとに、放射線強度、照射時間、Ｘ線管１から半導体素子１０１までの距離のいずれか、または、これらを組み合わせて制御することにより、放射線照射量を制限しつつ、透視検査を行う。このとき、電子基板における各半導体素子１０１の位置及び種別は、予めプログラムされており、制御装置１０は、どのような半導体素子１０１がどの位置に実装されているかに応じて、放射線照射量を制限する。

ｓｔ４では、制御装置１０は、照射された放射線量が放射線照射許容量を超えてしまった半導体素子１０１について、照射された放射線量を示すデータを該半導体素子１０１に対応させて記録する。

ｓｔ５では、制御装置１０は、各半導体素子１０１について、照射された放射線量を示すデータを該半導体素子１０１に対応された識別コードによって記録し、ｓｔ６で動作を終了する。

本発明に係る透視検査装置の構成を示す側面図である。 前記透視検査装置の構成を示す斜視図である。 前記透視検査装置の要部の構成を示す側面図である。 前記透視検査装置の放射線量制限手段の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１ Ｘ線源
４ Ｘ線検出器
８ フィルタ
９ 移動操作機構
１０ 制御装置
１０１ 半導体素子
Ｘ Ｘ線ビーム

Claims (7)

1. 放射線を発生し、被検体に向けて放出する放射線源と、
   前記被検体を透過した放射線を検出する放射線検出器と、
   前記被検体に照射される放射線量を制限する放射線量制限手段と
   を備え、
   前記放射線量制限手段は、予め測定されている前記被検体の放射線照射許容量に基づいて、前記被検体に照射される放射線量を制限する
   ことを特徴とする透視検査装置。
2. 前記放射線量制限手段は、前記被検体に照射される放射線を遮断するシャッタと、このシャッタを制御する制御手段とからなり、
   制御手段は、前記被検体への放射線の照射時間が所定時間に達したときに、前記シャッタにより、放射線を遮断することによって、前記被検体に照射される放射線量を制限する
   ことを特徴とする請求項１記載の透視検査装置。
3. 前記放射線量制限手段は、前記被検体に照射される放射線を減衰させる一、または、複数のフィルタと、このフィルタを制御する制御手段とからなり、
   制御手段は、前記フィルタのうちいずれかを選択し、このフィルタにより前記放射線を減衰させることによって、前記被検体に照射される放射線量を制限する
   ことを特徴とする請求項１記載の透視検査装置。
4. 前記放射線量制限手段は、前記放射線源から前記被検体までの距離を調整する距離調整機構と、この距離調整機構を制御する制御手段とからなり、
   制御手段は、前記放射線源から前記被検体までの距離を長くすることによって、前記被検体に照射される放射線量を制限する
   ことを特徴とする請求項１記載の透視検査装置。
5. 構成１を有する透視検査装置において、
   前記放射線量制限手段は、前記放射線源からの放射線出力を低くすることによって、被検体に照射される放射線量を制限する
   ことを特徴とする請求項１記載の透視検査装置。
6. 前記放射線量制限手段は、照射された放射線量が前記放射線照射許容量を超えてしまった被検体については、照射された放射線量を示すデータを該被検体に対応させて記録する
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一に記載の透視検査装置。
7. 前記放射線量制限手段は、各被検体について、照射された放射線量を示すデータを該被検体に対応された識別コードによって記録する
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一に記載の透視検査装置。

Images