JP2009053018A

JP2009053018A - 蛍光ｘ線分析方法及び蛍光ｘ線分析装置

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Publication number: JP2009053018A
Application number: JP2007219583A
Authority: JP
Inventors: Michiko Noguchi; 道子野口
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2007-08-27
Filing date: 2007-08-27
Publication date: 2009-03-12
Anticipated expiration: 2027-08-27
Also published as: JP5135950B2

Abstract

【課題】対象とする部材の近傍又は下方に測定の邪魔となる物質（妨害物質）が存在していても、対象とする部材に含まれる元素を精度よく分析できる蛍光Ｘ線分析方法及びその蛍光Ｘ線分析方法を実現する蛍光Ｘ線分析装置を提供する。
【解決手段】例えばチップ抵抗の電極部の錫めっき膜（はんだ）中のＰｂ含有量を測定する場合、直径が１０〜１００μｍのＸ線ビームを走査してチップ抵抗に含まれるＳｎ、Ａｇ及びＳｉの分布を検出する。Ｓｎの分布は錫めっき膜の存在エリアを示し、Ａｇの分布はＳｎめっき膜の下層に設けられた鉛ガラス含有Ａｇ膜からなる下地膜の存在エリアを示し、Ｓｉの分布は電極に隣接して抵抗体を覆う鉛ガラスからなる保護膜の存在エリアを示している。これらの分布状態を示す画像からＳｎのみが存在する最適測定点を抽出し、その最適測定点にＸ線ビームを照射してＳｎめっき膜中のＰｂ含有量を測定する。
【選択図】図７

Description

本発明は蛍光Ｘ線分析方法及び蛍光Ｘ線分析装置に関し、特にプリント基板に実装されたチップ抵抗等の電子部品の電極に含まれる規制対象元素の測定に好適な蛍光Ｘ線分析方法及び蛍光Ｘ線分析装置に関する。

蛍光Ｘ線分析（X-ray Fluorescence Analysis：ＸＲＦ）法は、試料にＸ線を照射して試料中の元素を励起し、試料から放出される蛍光Ｘ線（特性Ｘ線）を検出して試料に含まれる元素を分析する方法である。蛍光Ｘ線分析法は、比較的簡単に非破壊で高感度の分析が可能であるので、素材中に含まれる元素を特定する手段として素材生産における品質管理や材料研究に広く利用されている。Ｘ線は電荷がなく透過力が強くて屈折率がほぼ１であるので、一般的な蛍光Ｘ線分析法では分析深さが比較的深く、分析領域も比較的広い。

近年、欧州のＲｏＨＳ指令（Restriction of the use of the certain Hazardous Substances in electrical and electronic equipment）やＥＬＶ指令（End of Life Vehicle）等、一般消費者向けの製品に含まれる有害物質に関する規制が強化されつつある。そのため、電子機器メーカー等においても、部品メーカーから購入した部品中に有害物質が含まれているか否かをチェックする必要があり、部品仕様化部門や受け入れ部門で有害物質として指定された元素又は化合物を検出可能な検査装置を大量に導入するニーズが増加している。ＲｏＨＳ指令では、Ｐｂ（鉛）、Ｈｇ（水銀）、六価クロム、Ｃｄ（カドミウム）、ポリ臭化ビフェニル（ＰＢＢ）及びポリ臭化ジフェニルエーテル（ＰＢＤＥ）が規制対象物質とされている。

規制対象物質の有無判定においては、規制対象物質の濃度が実際上問題にならない程度に微量である場合に非含有と判定する。このため、検査装置の規制対象物質に対する定量下限が十分に低いことが必要である。また、製品を構成する膨大な数の部品が調査対象となるため、できる限り非破壊でかつ短時間で検査可能であることが要望される。このようなニーズに適する検査装置として、エネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置が多くの分析機器メーカーから販売されている。また、Ｐｂ（鉛）及びＣｄ（カドミウム）等の蛍光Ｘ線を検出しやすくするための一次Ｘ線フィルタや検量線プログラムの開発が進み、Ｐｂ及びＣｄ等の元素の検出に実用化されている。

ところで、ＲｏＨＳ指令では、現状、Ｐｂ又はＣｄの含有が許容されている部材がある。例えばプリント基板に実装されるチップ抵抗では、抵抗体を被覆する鉛ガラス中のＰｂは許容されるが、電極（端子）部分のめっき膜中に含まれるＰｂは規制対象となる。従って、ＲｏＨＳ指定に適合しているか否かを判定するためには、Ｐｂ又はＣｄ等の有無だけではなく、それらの元素を含んでいる部位を特定し、Ｐｂが含まれている材料を識別する必要がある。一般的なエネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置では、Ｘ線の照射範囲が比較的広いため、バルクの素材に含まれる規制対象の元素の検出は容易であるが、チップ抵抗のような小型の電子部品においてＰｂ又はＣｄ等の元素を含んでいる部位を特定することは困難である。

チップ抵抗のような小型の電子部品においてＰｂ又はＣｄ等の元素を含んでいる部位を特定するためには、Ｘ線（Ｘ線ビーム）を例えば直径１０〜１００μｍ程度まで絞り込んで試料に照射し、試料の異なる微小な領域から放出される特性Ｘ線を解析して元素の分布状態（マッピング）を測定できる分析装置が必要である。このような分析装置として、例えば堀場製作所製のＸ線分析顕微鏡（ＸＧＴ−５０００）などがある。以下、このＸ線分析顕微鏡のようにＸ線を例えば直径１０〜１００μｍ程度まで絞り込んで試料に照射し、試料から放出される蛍光Ｘ線を検出して試料に含まれる元素を分析する装置を微小プローブ蛍光Ｘ線分析装置と呼ぶ。

なお、本願発明者は、特許文献１において、微小プローブ蛍光Ｘ線分析装置を使用して複数の元素の分布を検出し、それらの分布を合成して特定の元素の有無だけではわかりにくい有害物質の含有可能性を視覚的に把握する方法を開示している。また、特許文献２において、はんだ材と高温はんだ材、又は、接点のカドミウムめっきとそれ以外のカドミウム含有物質を識別することにより、検査対象となる規制対象物質のみを絞り込み、分析効率を向上する方法を提案している。
特開２００６−１１９１０８号公報特開２００７−１６３１８３号公報

しかしながら、単にＸ線の照射範囲を狭くしただけでは、チップ抵抗のような電子部品において、端子部分のめっき膜におけるＰｂ等の元素の有無を正確に判定することができない。以下にその理由について説明する。

図１（ａ）はチップ抵抗の一例を示す上面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＩ−Ｉ線による断面図である。この図１（ａ），（ｂ）に示すように、チップ抵抗１０は、アルミナ基板１１の上に抵抗体１２を成膜して形成されており、抵抗体１２の表面は鉛ガラスからなる保護膜１３に覆われている。また、アルミナ基板１１の長手方向の両端には抵抗体１２と電気的に接続した電極１５が設けられている。この電極１５は、アルミナ基板１１の両端部に形成された鉛ガラス含有Ａｇ（銀）下地膜（銀焼き付け電極）１５ａと、ニッケル（Ｎｉ）めっき膜（下地めっき膜）１５ｂと、錫（Ｓｎ）めっき膜１５ｃとを下層側からこの順に積層して構成されている。

図２に、錫めっき膜１５ｃ、保護膜（鉛ガラス）１３及び下地膜（鉛ガラス含有Ａｇ膜）１５ａのそれぞれの膜厚とＰｂ（鉛）添加の有無を示す。チップ抵抗１０では、この図２に示すように、錫めっき膜１５ｃに隣接する保護膜１３と、錫めっき膜１５ｃの下層の下地膜１５ａとにＰｂ（鉛）が含まれている。

ＲｏＨＳ指令では錫めっき膜１５ｃにＰｂが含まれないことが要求されるが、鉛ガラス（保護膜１３及び下地膜１５ａ）に含まれるＰｂは規制対象外である。従来は、微小プローブ蛍光Ｘ線分析装置を用いて錫めっき膜１５ｃ中のＰｂの濃度を測定しようとしても、図３に示すようにＸ線が錫めっき膜１５ｃだけでなく、錫めっき膜１５ｃに隣接する保護膜１３や錫めっき膜１５ｃの下方に存在する下地膜１５ａにも照射されるため、錫めっき膜１５ｃ中のＰｂ含有量を高精度に定量することは困難である。

図４（ａ）は単体のチップ抵抗を示す図、図４（ｂ）は測定位置及び測定領域を示す図、図５は微小プローブ蛍光Ｘ線分析装置を用いて図４（ｂ）の白線がクロスした部分にＸ線を照射し、蛍光Ｘ線エネルギースペクトルを測定した結果を示す図である。

保護膜や下地膜の影響をできる限り少なくして錫めっき膜中のＰｂ量を測定するためには、チップ抵抗の電極のエッジ部分を測定点とすることが考えられる。そこで、ここでは図４（ｂ）に示すように、チップ抵抗の電極のエッジ部分の一箇所を任意に選択して測定点とし、蛍光Ｘ線エネルギースペクトルを測定した。

その結果、実際には錫めっき膜中にＰｂは含まれていないのにもかかわらず、図５に示すようにＰｂの蛍光Ｘ線のピークが観測された。このＰｂのピークから錫めっき膜中のＰｂ含有量を算出したところ、Ｐｂ含有量は２．２１ｗｔ％となった。この場合、チップ抵抗の電極部にＰｂを含有するはんだが使用されていると判断されてしまう。なお、図５において、Ｒｈ等のピークはＸ線発生部（ＲｈターゲットのＸ線源）やＸ線導管等で発生した蛍光Ｘ線及び蛍光Ｘ線のサブピークであり、チップ抵抗に由来するものではない。

以上から、本発明の目的は、対象とする部材の近傍又は下方に測定の妨害となる物質（妨害物質）が存在していても、対象とする部材に含まれる元素を精度よく分析できる蛍光Ｘ線分析方法及びその蛍光Ｘ線分析方法を実現する蛍光Ｘ線分析装置を提供することにある。

本発明の一観点によれば、複数の部材を組み合わせて構成された試料にＸ線ビームを照射し、前記試料から放出される蛍光Ｘ線を検出して前記試料の特定の部材に含まれる特定元素を検出する蛍光Ｘ線分析方法において、前記試料にＸ線ビームを照射しつつ前記試料を前記Ｘ線ビームに対し相対的に移動させて前記試料に含まれる前記特定元素以外の元素の分布状態を検出する工程と、前記特定元素以外の元素の分布状態を解析して最適測定点を決定する工程と、前記最適測定点にＸ線ビームを照射して前記特定の部材に含まれる前記特定元素を定量分析する工程とを有することを特徴とする蛍光Ｘ線分析方法が提供される。

また、本発明の他の観点によれば、複数の部材を組み合わせて構成された試料が搭載されるステージと、Ｘ線ビームを放射するＸ線ビーム放射部と、前記Ｘ線ビームが照射された前記試料から放出される蛍光Ｘ線を検出する蛍光Ｘ線検出部と、前記蛍光Ｘ線検出部の出力を演算処理する演算処理部とを有し、前記演算処理部は、前記ステージを移動させながら前記試料に前記Ｘ線ビームを照射しつつ、前記蛍光Ｘ線検出部の出力を基に前記試料に含まれる元素の分布状態を検出し、特定の部材に含まれる特定元素以外の元素の分布状態を解析して最適測定点を決定し、前記最適測定点に前記Ｘ線ビームを照射して、前記特定の部材に含まれる前記特定元素を定量分析することを特徴とする蛍光Ｘ線分析装置が提供される。

本発明においては、特定の部材に含まれる特定の元素を定量する場合に、まず、試料に含まれる前記特定の元素以外の元素の分布状態を検出する。例えばチップ抵抗の電極部のめっき膜中のＰｂ（鉛）含有量を測定する場合、めっき膜中のＰｂ以外の元素（例えばＳｎ）と、めっき膜の周囲に存在する他の部材（例えば鉛ガラスからなる保護膜及び鉛ガラス含有Ａｇ下地膜）に含まれる元素の分布状態を検出する。そして、これらの元素の分布状態を解析して最適測定点を決定する。

例えば、めっき膜中にＳｎが含まれており、下地膜にＡｇが含まれている場合、Ｓｎの分布エリアからＡｇの分布エリアを除くことにより、めっき膜のみの測定が可能な領域が得られる。これらの領域からめっき膜中のＰｂ含有量を測定する最適測定点を決定する。例えば、Ｓｎの分布エリアからＡｇの分布エリアを除いて測定点の候補となるエリアを確定した後、その測定点の候補となるエリア内であって保護膜の主成分であるＳｉの分布エリアから最も遠い点を測定点とする。測定点の候補となるエリア内であってＳｎの蛍光Ｘ線の強度が最も高い点を最適測定点としてもよい。また、測定点の候補となるエリア内であってＳｎの蛍光Ｘ線の強度がある程度以上であり、かつ保護膜の主成分であるＳｉの分布エリアから最も遠い点を最適測定点としてもよい。このようにして最適測定点を決定した後、最適測定点にＸ線ビームを照射して特定の元素の定量分析を行う。

本発明においては、上述したように特定元素以外の元素の分布状態を検出して測定の邪魔になる妨害部材の影響が最も少ない最適測定点を決定した後、最適測定点にＸ線ビームを照射して特定の部材中の特定元素の定量分析を行うので、特定の部材に含まれる特定元素を精度よく分析することができる。

以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して説明する。

図６は、本発明の実施形態に係る蛍光Ｘ線分析装置の構造を示す模式図である。この図６に示すように、本実施形態に係る蛍光Ｘ線分析装置は、Ｘ−Ｙステージ２１と、Ｘ線発生部２２と、Ｘ線導管２３と、蛍光Ｘ線検出器２４と、真空チャンバ２６と、演算処理部２７と、メモリ２８と、操作部２９とにより構成されている。

試料２０はＸ−Ｙステージ２１の上に載置される。このＸ−Ｙステージ２１は、演算処理部２７からの信号に応じて水平方向（Ｘ方向及びＹ方向）に移動する。

Ｘ−Ｙステージ２１の上方には真空チャンバ２６が配置されている。この真空チャンバ２６内には、Ｘ線導管２３の先端部と、蛍光Ｘ線検出器２４とが配置されている。Ｘ線発生部２２で発生したＸ線は、Ｘ線導管２３の先端で絞られて例えば直径が１０〜１００μｍ程度のＸ線ビームとなる。そして、Ｘ線導管２３から出射されたＸ線ビームは、真空チャンバ２６の底部の窓を透過して試料２０を垂直方向から照射し、試料２０内の元素を励起して蛍光Ｘ線（特性Ｘ線）を発生させる。

試料２０で発生した蛍光Ｘ線の一部は、真空チャンバ２６の底部の窓を透過して真空チャンバ２６内に入り、蛍光Ｘ線検出器２４により検出される。この蛍光Ｘ線検出器２４からは、検出した蛍光Ｘ線のエネルギーに応じた信号が出力される。演算処理部２７は、蛍光Ｘ線検出器２４から出力される信号をエネルギー毎にカウントして蛍光Ｘ線エネルギースペクトルを取得する。

メモリ２８には、部品毎のマッピング条件が記憶されている。例えばチップ抵抗を検査する場合、後述するようにＳｎ、Ａｇ及びＳｉの各元素の分布状態（マッピング）を検出するが、チップ抵抗のマッピング条件には、蛍光Ｘ線検出器２４で検出した蛍光Ｘ線エネルギースペクトルからＳｎ、Ａｇ及びＳｉの各元素の特性Ｘ線を抽出するための条件（エネルギー範囲等）が設定されている。

操作部２９には、蛍光Ｘ線分析装置を操作するための種々の操作キーが設けられている。演算処理部２７はマイクロコンピュータにより構成されており、予め設定されたプログラムと操作部２９からの信号とに応じて種々の処理を実行する。例えば、演算処理部２７は、Ｘ−Ｙステージ２１を駆動制御しつつ試料２０にＸ線を照射し、蛍光Ｘ線検出器２４から出力された信号を積算して蛍光Ｘ線エネルギースペクトルを得る。そして、この蛍光Ｘ線エネルギースペクトルからマッピング条件に基づいて所定のエネルギー範囲の信号を抽出し、所定の元素の分布状態（マッピング）を検出する。そして、その結果に基づいて妨害物質の影響が最も少ない最適測定点を抽出してディスプレイ（図示せず）に表示する。その後、その最適測定点にＸ線を照射して所定の部材に含まれる規制元素の含有量を測定する。

なお、図６には図示していないが、本実施形態に係る蛍光Ｘ線分析装置には、Ｘ線ビームと同軸方向から試料２０の表面（Ｘ線ビームの照射位置）の映像を撮影するカメラと、試料２０の全体像を撮影するカメラとが設けられている。

以下、図６に示す本実施形態に係る蛍光Ｘ線分析装置のブロック図、及び図７に示すフローチャートを参照して、本実施形態に係る蛍光Ｘ線分析方法を説明する。なお、ここではプリント基板に実装されたチップ抵抗の電極の錫めっき膜（はんだ）中に含まれるＰｂ含有量を測定する場合の動作を説明する。また、チップ抵抗は、図１（ａ），（ｂ）に示す構造を有しているものとする。この場合、チップ抵抗を構成する部材のうちＰｂを含有する、又は含有する可能性のある錫めっき膜１５ｃ以外の部材（妨害物質）は、鉛ガラス含有Ａｇ下地膜１５ａと、鉛含有ガラスからなる保護膜１３である。そのため、ここでは、錫めっき膜１５ｃを構成するＳｎと、下地膜１５ａに含まれるＡｇと、保護膜１３に含まれるＳｉとの各元素の分布状態を調べ、その結果に基づいて測定点を決定する。

まず、ステップＳ１１において、蛍光Ｘ線分析装置のＸ−Ｙステージ２１上に、チップ抵抗が実装されたプリント基板（試料２０）を搭載する。その後、オペレータが操作部２９を介して蛍光Ｘ線分析の開始を指示すると、ステップＳ１２に移行する。

ステップＳ１２において、演算処理部２７は、カメラによりプリント基板の全体像を撮影し、画像認識処理を行ってチップ抵抗の実装位置（ＸＹ座標）を決定する。

次に、ステップＳ１３に移行し、演算処理部２７は、所定の面分解能が得られるようにプリント基板を複数の測定領域に分割する。例えばＸ線ビームの直径が１００μｍで蛍光Ｘ線分析装置の画素数（走査方向に直交する方向の画素数）が５１２の場合、測定領域の幅方向（走査方向に直交する方向）の長さが５１．２ｍｍ程度になるように測定領域を設定する。プリント基板の面積が小さくて測定領域を分割しなくても所定の面分解能が得られる場合は、この処理は不要である。なお、１つの測定領域には少なくとも１つのチップ抵抗が存在するものとする。

次に、ステップＳ１４に移行し、演算処理部２７は、予めメモリ２８に格納しておいたチップ抵抗用のマッピング条件を読み込む。ここでは、チップ抵抗用のマッピング条件を読み込むと、Ｓｎ、Ａｇ及びＳｉの分布状態（マッピング）を測定するように、特性Ｘ線の抽出範囲（エネルギー範囲）が設定される。

次に、ステップＳ１５に移行し、演算処理部２７は蛍光Ｘ線エネルギースペクトルを取得し、各元素の分布状態を調べる。すなわち、演算処理部２７は、Ｘ−Ｙステージ２１を移動（走査）しながらプリント基板に実装されたチップ抵抗にＸ線ビームを照射し、チップ抵抗で発生した特性Ｘ線を蛍光Ｘ線検出器２４で検出する。そして、蛍光Ｘ線検出器２４の出力信号を積算して蛍光Ｘ線エネルギースペクトルを取得し、その蛍光Ｘ線エネルギースペクトルからＳｎ、Ａｇ及びＳｉにそれぞれ特有のエネルギーの特性Ｘ線を抽出して、Ｓｎ、Ａｇ及びＳｉの各元素の分布状態（マッピング）を測定する。

図８（ａ）〜（ｃ）に、蛍光Ｘ線分析装置を用いてチップ抵抗のＳｎ、Ａｇ及びＳｉの分布状態を実際に測定した結果を示す。図８（ａ）はＳｎの分布状態を示すマッピング画像であり、図８（ｂ）はＡｇの分布状態を示すマッピング画像であり、図８（ｃ）はＳｉの分布状態を示すマッピング画像である。また、図８（ｄ）はＳｎ、Ａｇ及びＳｉの分布状態を合成したマッピング画像である。これらのマッピング画像において、輝度が高いところほど元素の含有量が多いことを示している。

これらの図８（ａ）〜（ｃ）に示すようにＳｎ、Ａｇ及びＳｉの各元素の分布状態を検出した後、ステップＳ１６に移行して、演算処理部２７は画像演算処理を実施し、錫めっき膜中のＰｂ含有量を測定するのに適した最適測定点を決定する。以下にその方法を具体的に説明する。

図１（ａ），（ｂ）からわかるように、下地膜（鉛ガラス含有Ａｇ膜）１５ａと錫めっき膜１５ｃとが重なった部分にＸ線が照射されると、Ｓｎの特性Ｘ線とＡｇの特性Ｘ線とが検出される。一方、錫めっき膜１５ｃの下方に下地膜（鉛ガラス含有Ａｇ膜）１５ａがないとすると、Ｓｎの特性Ｘ線は検出されるが、Ａｇの特性Ｘ線は検出されない。従って、Ｓｎの特性Ｘ線が検出されるエリアからＳｎの特性Ｘ線とＡｇの特性特性Ｘ線の両方が検出されるエリアを除けば、下地膜１５ａの影響を受けることなく錫めっき膜１５ｃ中のＰｂの測定が可能なエリア（以下、測定点候補という）が判明する。

次に、測定点候補のうちから錫めっき膜１５ｃ中のＰｂの有無の判定に最適な一点（最適測定点）を選択する。例えば、保護膜（鉛ガラス）１３が測定点に隣接していると、保護膜１３中に含まれるＰｂの影響を受けやすいので、錫めっき膜１５ｃ中のＰｂの有無を高精度に測定することができない。このため、保護膜１３から最も離れた位置にある測定点候補を最適測定点とすることが考えられる。蛍光Ｘ線分析装置では、Ｓｉの分布を検出することにより、保護膜１３の位置を特定することができる。また、錫めっき膜１５ｃの厚さが厚いほどＳｎの特性Ｘ線の強度が高くなり、より高精度の測定が可能になると考えられる。そのため、測定点候補のうち、Ｓｎの特性Ｘ線の強度が最も高いところを最適測定点としてもよい。

図９は、図８（ａ）のＳｎの分布を示すマッピング画像からＳｎの特性Ｘ線とＡｇの特性Ｘ線の両方が検出されたエリアを除くように演算処理（Ｓｎ−Ｓｎ×Ａｇ）して得たＳｎの分布を示す画像である。この画像は、Ａｇの分布エリアと重ならないＳｎの分布エリアを示している。本実施形態では、図９に示すようなＡｇの分布エリアと重ならないＳｎの分布エリアを示す画像を得た後、Ｓｎの特性Ｘ線の強度がある程度以上であり、かつＳｉの分布エリア（保護膜１３）から最も離れた位置にある点（図９に矢印で示す点）を最適測定点とする。この最適測定点の決定は、演算処理部２７により自動的に行われる。

このようにして最適測定点が決定された後、ステップＳ１７に移行し、演算処理部２７は最適測定点にＸ線ビームが照射されるようにＸ−Ｙステージ２１を移動する。その後、最適測定点にＸ線ビームを照射し、蛍光Ｘ線エネルギースペクトルを測定する。図１０に、測定位置及び測定領域を示す。この図１０の白線がクロスした部分が本実施形態の方法により実際に決定された最適測定点（測定位置）である。また、図１１はこの最適測定点にＸ線を照射して得た蛍光Ｘ線エネルギースペクトルである。本実施形態によれば、錫めっき膜１５ｃ中のＰｂ含有量は検出限界以下（ＮＤ）であった。なお、図１１において、Ｒｈ等のピークはＸ線発生部（ＲｈターゲットのＸ線源）やＸ線導管等で発生した蛍光Ｘ線及び蛍光Ｘ線のサブピークであり、チップ抵抗に由来するものではない。

このようにしてチップ抵抗の電極部の錫めっき膜１５ｃ中のＰｂ含有量の測定及びその測定結果に基づく錫めっき膜にＰｂが含まれているか否かの判定が終了した後、ステップＳ１８で全ての分割領域でチップ抵抗の検査が終了したか否かを判定する。否の場合（ＮＯの場合）はＸ線ビームが次の分割領域のチップ抵抗に照射されるようにＸ−Ｙステージ２１を移動した後、ステップＳ１５に戻り、次の分割領域のチップ抵抗の検査を行う。

ステップＳ１８で全ての分割領域のチップ抵抗の検査が終了したと判定した場合（ＹＥＳの場合）は、ステップＳ１９に進み、全ての分割領域における錫めっき膜中のＰｂ含有量の測定結果をディスプレイに表示する。このようにして、チップ抵抗の電極部の錫めっき膜にＰｂが含有されているか否かの検査が終了する。

なお、ステップＳ１６で最適測定点を得られない場合は、予め設定された測定位置（好ましくは、電極のエッジ部分）にＸ線を照射して蛍光Ｘ線エネルギースペクトルを取得し、Ａｇの蛍光Ｘ線強度でＰｂの蛍光Ｘ線の強度を補正して、その結果に基づいて錫めっき膜中のＰｂ含有量を推定することが好ましい。つまり、鉛ガラス含有Ａｇ膜のＡｇ含有量とＰｂ含有量との比が一定であれば、鉛ガラス含有Ａｇ膜から放出されるＡｇの蛍光Ｘ線の強度とＰｂの蛍光Ｘ線の強度との比は一定になる。従って、Ａｇのピークから鉛ガラス含有Ａｇ膜中のＰｂによる蛍光Ｘ線強度を算出し、実際のＰｂの蛍光Ｘ線強度から鉛ガラス含有Ａｇ膜のＰｂからの蛍光Ｘ線強度を減算すれば、錫めっき膜中のＰｂからの蛍光Ｘ線の強度が得られる。その蛍光Ｘ線の強度から、錫めっき膜中のＰｂ含有量を推定することができる。

なお、上記の実施形態では本発明をチップ抵抗の電極部の錫めっき膜中のＰｂ含有量の測定に適用した例について説明したが、これにより本発明の適用範囲がチップ抵抗の電極部の錫めっき膜中のＰｂ含有量の測定に限定されるものではなく、本発明は種々の試料中の元素の定性定量分析に適用できる。

以下、本発明の諸態様を、付記としてまとめて記載する。

（付記１）複数の部材を組み合わせて構成された試料にＸ線ビームを照射し、前記試料から放出される蛍光Ｘ線を検出して前記試料の特定の部材に含まれる特定元素を検出する蛍光Ｘ線分析方法において、
前記試料にＸ線ビームを照射しつつ前記試料を前記Ｘ線ビームに対し相対的に移動させて前記試料に含まれる前記特定元素以外の元素の分布状態を検出する工程と、
前記特定元素以外の元素の分布状態を解析して最適測定点を決定する工程と、
前記最適測定点にＸ線ビームを照射して前記特定の部材に含まれる前記特定元素を定量分析する工程と
を有することを特徴とする蛍光Ｘ線分析方法。

（付記２）前記最適測定点を決定する工程では、前記特定の部材に含まれる前記特定元素以外の元素の分布状態を示すデータと、前記特定の部材以外の部材に含まれる前記特定元素以外の元素の分布状態を示すデータとを演算処理することを特徴とする付記１に記載の蛍光Ｘ線分析方法。

（付記３）前記特定元素を含有する前記特定の部材以外の部材を妨害部材とし、前記妨害部材に含まれる前記特定元素以外の元素と、前記特定の部材に含まれる前記特定元素以外の元素とを、前記分布状態を検出する元素とすることを特徴とする付記１に記載の蛍光Ｘ線分析方法。

（付記４）前記Ｘ線ビームの照射方向から見たときに前記特定の部材に隣接して前記妨害部材が存在する場合、前記特定の部材に含まれる前記特定元素以外の元素の分布エリアのうち前記妨害部材から最も離れた点を前記最適測定点とすることを特徴とする付記３に記載の蛍光Ｘ線分析方法。

（付記５）前記Ｘ線ビームの照射方向から見たときに前記特定の部材の一部が前記妨害部材とが重なっている場合、前記特定の部材に含まれる前記特定元素以外の元素の分布エリアから前記妨害部材に含まれる前記特定元素以外の元素の分布エリアを除いた領域のうちの１点を前記最適測定点とすることを特徴とする付記３に記載の蛍光Ｘ線分析方法。

（付記６）前記Ｘ線ビームの照射方向から見たときに前記特定の部材に隣接する第１の妨害部材と、前記特定の部材の一部に重なる第２の妨害部材とが存在する場合に、前記特定の部材に含まれる前記特定元素以外の元素の分布エリアから前記第２の妨害部材に含まれる前記特定元素以外の元素の分布エリアを除いた領域を前記最適測定点の候補とし、前記最適測定点の候補のうち前記第１の妨害部材から最も離れている点を前記最適測定点とすることを特徴とする付記３に記載の蛍光Ｘ線分析方法。

（付記７）前記Ｘ線ビームの照射方向から見たときに前記特定の部材に隣接する第１の妨害部材と、前記特定の部材の一部に重なる第２の妨害部材とが存在する場合に、前記特定の部材に含まれる前記特定元素以外の元素の分布エリアから前記第２の妨害部材に含まれる前記特定元素以外の元素の分布エリアを除いた領域を前記最適測定点の候補とし、前記最適測定点の候補のうち前記特定の部材に含まれる前記特定元素以外の元素の蛍光Ｘ線の強度が最も高い点を前記最適測定点とすることを特徴とする付記３に記載の蛍光Ｘ線分析方法。

（付記８）前記Ｘ線ビームの照射方向から見たときに前記特定の部材に隣接する第１の妨害部材と、前記特定の部材の一部に重なる第２の妨害部材とが存在する場合に、前記特定の部材に含まれる前記特定元素以外の元素の分布エリアから前記第２の妨害部材に含まれる前記特定元素以外の元素の分布エリアを除いた領域を前記最適測定点の候補とし、前記最適測定点の候補のうち前記特定の部材に含まれる前記特定元素以外の元素の蛍光Ｘ線の強度が特定の値以上であり、かつ前記第１の妨害部材から最も離れている点を前記最適測定点とすることを特徴とする付記３に記載の蛍光Ｘ線分析方法。

（付記９）前記Ｘ線ビームの直径が１０μｍ以上、１００μｍ以下であることを特徴とする付記１に記載の蛍光Ｘ線分析方法。

（付記１０）前記試料が電子部品であり、前記特定の部材が前記電子部品の電極部のめっき膜であり、前記特定元素がＰｂであり、前記特定元素以外の元素が前記めっき膜に含まれるＰｂ以外の元素と前記電子部品に使われる鉛ガラスに含まれるＰｂ以外の元素であることを特徴とする付記１に記載の蛍光Ｘ線分析方法。

（付記１１）複数の部材を組み合わせて構成された試料が搭載されるステージと、
Ｘ線ビームを放射するＸ線ビーム放射部と、
前記Ｘ線ビームが照射された前記試料から放出される蛍光Ｘ線を検出する蛍光Ｘ線検出部と、
前記蛍光Ｘ線検出部の出力を演算処理する演算処理部とを有し、
前記演算処理部は、前記ステージを移動させながら前記試料に前記Ｘ線ビームを照射しつつ、前記蛍光Ｘ線検出部の出力を基に前記試料に含まれる元素の分布状態を検出し、特定の部材に含まれる特定元素以外の元素の分布状態を解析して最適測定点を決定し、前記最適測定点に前記Ｘ線ビームを照射して、前記特定の部材に含まれる前記特定元素を定量分析することを特徴とする蛍光Ｘ線分析装置。

図１（ａ）はチップ抵抗の一例を示す上面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＩ−Ｉ線による断面図である。図２は、チップ抵抗の錫めっき膜、保護膜及び下地膜のそれぞれの膜厚とＰｂ（鉛）添加の有無を示す図である。図３は、従来法の問題点を示す図である。図４（ａ）は単体のチップ抵抗を示す図、図４（ｂ）は測定位置及び測定領域を示す図である。図５は、微小プローブ蛍光Ｘ線分析装置を用いて図４（ｂ）の白線がクロスした部分にＸ線を照射し、蛍光Ｘ線エネルギースペクトルを測定した結果を示す図である。図６は、本発明の実施形態に係る蛍光Ｘ線分析装置の構造を示す模式図である。図７は、本発明の実施形態に係る蛍光Ｘ線分析方法を示すフローチャートである。図８（ａ）〜（ｃ）は、蛍光Ｘ線分析装置を用いてチップ抵抗のＳｎ、Ａｇ及びＳｉの分布状態を実際に測定した結果を示す図、図８（ｄ）はＳｎ、Ａｇ及びＳｉの分布状態を合成した図である。図９は、図８（ａ）のＳｎの分布を示すマッピング画像からＳｎの特性Ｘ線とＡｇの特性Ｘ線の両方が検出されたエリアを除くように演算処理して得たＳｎの分布を示す図である。図１０は、測定位置及び測定領域を示す図である。図１１は、最適測定点にＸ線を照射して得た蛍光Ｘ線エネルギースペクトルである。

符号の説明

１０…チップ抵抗、
１１…アルミナ基板、
１２…抵抗体、
１３…保護膜（鉛ガラス）、
１５…電極、
１５ａ…下地膜（鉛ガラス含有Ａｇ膜）、
１５ｂ…ニッケルめっき膜、
１５ｃ…錫めっき膜、
２１…Ｘ−Ｙステージ、
２２…Ｘ線発生部、
２３…Ｘ線導管、
２４…蛍光Ｘ線検出器、
２６…真空チャンバ、
２７…演算処理部、
２８…メモリ、
２９…操作部。

Claims

複数の部材を組み合わせて構成された試料にＸ線ビームを照射し、前記試料から放出される蛍光Ｘ線を検出して前記試料の特定の部材に含まれる特定元素を検出する蛍光Ｘ線分析方法において、
前記試料にＸ線ビームを照射しつつ前記試料を前記Ｘ線ビームに対し相対的に移動させて前記試料に含まれる前記特定元素以外の元素の分布状態を検出する工程と、
前記特定元素以外の元素の分布状態を解析して最適測定点を決定する工程と、
前記最適測定点にＸ線ビームを照射して前記特定の部材に含まれる前記特定元素を定量分析する工程と
を有することを特徴とする蛍光Ｘ線分析方法。
前記特定元素を含有する前記特定の部材以外の部材を妨害部材とし、前記妨害部材に含まれる前記特定元素以外の元素と、前記特定の部材に含まれる前記特定元素以外の元素とを、前記分布状態を検出する元素とすることを特徴とする請求項１に記載の蛍光Ｘ線分析方法。
前記Ｘ線ビームの照射方向から見たときに前記特定の部材に隣接して前記妨害部材が存在する場合、前記特定の部材に含まれる前記特定元素以外の元素の分布エリアのうち前記妨害部材から最も離れた点を前記最適測定点とすることを特徴とする請求項２に記載の蛍光Ｘ線分析方法。
前記Ｘ線ビームの照射方向から見たときに前記特定の部材の一部が前記妨害部材とが重なっている場合、前記特定の部材に含まれる前記特定元素以外の元素の分布エリアから前記妨害部材に含まれる前記特定元素以外の元素の分布エリアを除いた領域のうちの１点を前記最適測定点とすることを特徴とする請求項２に記載の蛍光Ｘ線分析方法。
前記Ｘ線ビームの照射方向から見たときに前記特定の部材に隣接する第１の妨害部材と、前記特定の部材の一部に重なる第２の妨害部材とが存在する場合に、前記特定の部材に含まれる前記特定元素以外の元素の分布エリアから前記第２の妨害部材に含まれる前記特定元素以外の元素の分布エリアを除いた領域を前記最適測定点の候補とし、前記最適測定点の候補のうち前記特定の部材に含まれる前記特定元素以外の元素の蛍光Ｘ線の強度が特定の値以上であり、かつ前記第１の妨害部材から最も離れている点を前記最適測定点とすることを特徴とする請求項２に記載の蛍光Ｘ線分析方法。
前記試料が電子部品であり、前記特定の部材が前記電子部品の電極部のめっき膜であり、前記特定元素がＰｂであり、前記特定元素以外の元素が前記めっき膜に含まれるＰｂ以外の元素と前記電子部品に使われる鉛ガラスに含まれるＰｂ以外の元素であることを特徴とする請求項１に記載の蛍光Ｘ線分析方法。
複数の部材を組み合わせて構成された試料が搭載されるステージと、
Ｘ線ビームを放射するＸ線ビーム放射部と、
前記Ｘ線ビームが照射された前記試料から放出される蛍光Ｘ線を検出する蛍光Ｘ線検出部と、
前記蛍光Ｘ線検出部の出力を演算処理する演算処理部とを有し、
前記演算処理部は、前記ステージを移動させながら前記試料に前記Ｘ線ビームを照射しつつ、前記蛍光Ｘ線検出部の出力を基に前記試料に含まれる元素の分布状態を検出し、特定の部材に含まれる特定元素以外の元素の分布状態を解析して最適測定点を決定し、前記最適測定点に前記Ｘ線ビームを照射して、前記特定の部材に含まれる前記特定元素を定量分析することを特徴とする蛍光Ｘ線分析装置。