JP2010145359A - X-ray inspection device, method of x-ray inspection, and x-ray inspection program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、X線を用いて検査対象を検査するX線検査装置、X線検査方法およびX線検査プログラムに関する。特に、本発明は、プリント基板と回路部品との間の接合の良否等を検査するのに用いられるX線検査装置、X線検査方法およびX線検査プログラムに関する。 The present invention relates to an X-ray inspection apparatus, an X-ray inspection method, and an X-ray inspection program for inspecting an inspection object using X-rays. In particular, the present invention relates to an X-ray inspection apparatus, an X-ray inspection method, and an X-ray inspection program used for inspecting the quality of a bond between a printed circuit board and a circuit component.
従来、実装部品がはんだ付けされるプリント基板(以下、単に「基板」ともいう)における、はんだ付け状態の良否等を検査するのに、X線CT(Computed Tomography)がしばしば用いられている。X線CTでは、対象物を複数の方向からX線により撮像し、X線が吸収された度合い(減衰量)の分布を示す複数枚の透視画像を取得する。さらに、複数枚の透視画像に基づく再構成処理を行ない、検査対象のX線吸収係数の分布の2次元データもしくは3次元データを得る。2次元空間の吸収係数分布を求めた画像は、特に断層画像と呼ばれる。 Conventionally, X-ray CT (Computed Tomography) is often used to inspect the quality of a soldered state on a printed circuit board (hereinafter also simply referred to as “substrate”) to which a mounted component is soldered. In X-ray CT, an object is imaged with X-rays from a plurality of directions, and a plurality of fluoroscopic images showing the distribution of the degree of X-ray absorption (attenuation) are acquired. Furthermore, reconstruction processing based on a plurality of fluoroscopic images is performed to obtain two-dimensional data or three-dimensional data of the distribution of the X-ray absorption coefficient to be inspected. An image obtained by obtaining an absorption coefficient distribution in a two-dimensional space is particularly called a tomographic image.
断層画像を用いたはんだ付け状態の検査にあたっては、検査する高さ(検査高さ)を決定することが必要である。ここで、「高さ」とは、断層画像の法線方向(以下、高さ方向)の座標のことを指す。 In the inspection of the soldering state using the tomographic image, it is necessary to determine the height to be inspected (inspection height). Here, “height” refers to coordinates in the normal direction (hereinafter referred to as the height direction) of the tomographic image.
検査高さを決定する従来の方法の1つに、基板上の配線パターンに着目するものがある。例えば、特許文献1(特開2006−292465号公報)に記載の従来技術では、配線パターンのエッジ情報を特徴量として、特徴量が最も大きくなる高さを検査高さとして決定している。 One conventional method for determining the inspection height is to focus on the wiring pattern on the substrate. For example, in the conventional technique described in Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-292465), the edge information of the wiring pattern is used as a feature amount, and the height at which the feature amount is the largest is determined as the inspection height.
図17および図18を参照して、特許文献1に記載のX線検査装置について、より詳しく説明する。図17は、特許文献1に記載のX線検査装置の構成を示す図である。このX線検査装置は、X線検出器13aにより、基板12の複数の透視画像を撮像し、複数の高さについて、基板12の断層画像を再構成する。X線検査装置は、断層画像のうちエッジ強度が最大の値となっている断層画像の座標を検査位置とする。図18に、特許文献1に示されている検査位置の断層画像を示す。図18を参照して、この断層画像には、配線パターンが観察される。なお、図17およびその説明、ならびに図18中の符号は、特許文献1に即したものであり、他の部分の符号とは無関係である。 With reference to FIG. 17 and FIG. 18, the X-ray inspection apparatus described in Patent Document 1 will be described in more detail. FIG. 17 is a diagram showing the configuration of the X-ray inspection apparatus described in Patent Document 1. As shown in FIG. In this X-ray inspection apparatus, a plurality of fluoroscopic images of the substrate 12 are captured by the X-ray detector 13a, and a tomographic image of the substrate 12 is reconstructed at a plurality of heights. The X-ray inspection apparatus uses the coordinates of the tomographic image having the maximum edge intensity among the tomographic images as the inspection position. FIG. 18 shows a tomographic image of the inspection position disclosed in Patent Document 1. Referring to FIG. 18, a wiring pattern is observed in this tomographic image. Note that FIG. 17 and the description thereof, and the reference numerals in FIG. 18 are in accordance with Patent Document 1, and are irrelevant to the reference numerals of other parts.
また、特許文献2(特許第3665294号公報)には、対象物の複数の水平スライス画像を取得し、取得した水平スライス画像に基づいて、水平スライス画像に垂直な対象領域を決定し、対象領域の垂直スライス画像を使用して不良を検出する方法が開示されている。特許文献2に記載の方法では、各水平スライス画像における画素値の合計値を基に、垂直スライス画像を合成するために最良の水平スライス画像を特定する。さらに、特許文献2には、合計値を基に、不良を解析するために最良の水平スライス画像を特定することも開示されている。
特許文献1に記載の方法では、以下のような問題がある。
(1)この方法では、検査位置の断層画像における配線パターンの位置を使用者が手動で設定する必要がある。この設定時間のために、この方法では、検査時間が長くなってしまう。
The method described in Patent Document 1 has the following problems.
(1) In this method, the user needs to manually set the position of the wiring pattern in the tomographic image at the inspection position. Due to this set time, this method results in a long inspection time.
(2)この方法では、ヒューマンエラーが生じうる。例えば、この方法では、設定者による検査位置のばらつきや、設定者が配線パターンではない位置を設定する誤設定が生じることがある。 (2) In this method, a human error can occur. For example, in this method, there may be a variation in the inspection position by the setter or an erroneous setting in which the setter sets a position that is not a wiring pattern.
(3)この方法では、断層面に配線パターンが存在しない基板に対して、検査高さを求めることができない。例えば、この方法を用いて、スルーホールなどの立体配線により配線が実現されている基板を検査することはできない。 (3) With this method, the inspection height cannot be obtained for a substrate having no wiring pattern on the tomographic plane. For example, this method cannot be used to inspect a substrate on which wiring is realized by three-dimensional wiring such as a through hole.
(4)この方法では、再構成データにおいて配線パターンの輝度(あるいはSN比)が小さい場合、検査高さを求めることができない。したがって、配線が、薄いあるいは細い、もしくは吸収係数の小さな金属で形成されている等の場合には、この方法による検査が行なえないことがある。 (4) In this method, when the luminance (or SN ratio) of the wiring pattern is small in the reconstruction data, the inspection height cannot be obtained. Therefore, when the wiring is thin or thin, or formed of a metal having a small absorption coefficient, the inspection by this method may not be performed.
(5)この方法では、多層基板の検査の際にエラーを生じるおそれがある。基板の複数の層に配線パターンがある場合、どの配線パターンを目印にして検査高さを決定すべきか判断できないためである。 (5) With this method, an error may occur during the inspection of the multilayer substrate. This is because when there are wiring patterns on a plurality of layers of the substrate, it cannot be determined which wiring pattern should be used as a mark to determine the inspection height.
(6)この方法では、基板と部品との接合箇所が、配線パターンから離れている場合、正しく検査が行なえないことがある。検査される基板には、熱変性などによる反りが生じ、接合箇所の高さが、断面内の位置によって変化することがあるためである。接合箇所が配線パターンから離れていると、実際に検査したい接合箇所が、求めた検査高さの断層画像に現れないことがある。 (6) In this method, when the joint between the substrate and the component is separated from the wiring pattern, the inspection may not be performed correctly. This is because the substrate to be inspected is warped due to heat denaturation or the like, and the height of the joint portion may vary depending on the position in the cross section. If the joint portion is separated from the wiring pattern, the joint portion that is actually inspected may not appear in the tomographic image at the obtained inspection height.
特許文献2に記載の方法は、検査に用いる水平スライス画像を特定するために、複数の水平スライス画像の各々における画素値の合計値を用いている。しかしながら、この方法は、水平スライス画像に生じるノイズの影響を受けやすい。この方法では、ノイズによって1つまたは複数の水平スライス画像の画素値が正しい値から変化した場合、適切な水平スライス画像を特定できないことがある。 The method described in Patent Document 2 uses a total value of pixel values in each of a plurality of horizontal slice images in order to specify a horizontal slice image used for inspection. However, this method is susceptible to noise generated in the horizontal slice image. In this method, when the pixel value of one or a plurality of horizontal slice images is changed from a correct value due to noise, an appropriate horizontal slice image may not be specified.
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたもので、自動的に検査に適した面を抽出できるX線検査装置、X線検査方法およびX線検査プログラムを提供することを課題とする。 The present invention has been made paying attention to such conventional problems, and provides an X-ray inspection apparatus, an X-ray inspection method, and an X-ray inspection program capable of automatically extracting a surface suitable for inspection. Let it be an issue.
本発明の1つの局面に従うと、X線を用いて対象物を検査するX線検査装置であって、対象物は、基板と、基板に電気的に結合して搭載される部品とを含み、部品は、基板に比べて高いX線吸収係数を持つ高吸収部材を部品内の所定の位置に有し、対象物に向けてX線を出力するX線出力手段と、対象物に複数の方向から入射し、対象物を透過したX線の強度分布を表わす透視画像を撮像するX線検出手段と、複数の方向からのX線の透視画像に基づいて、基板が配置される基準面に各々平行する複数の断層画像を再構成する再構成手段と、複数の断層画像のうち、高吸収部材の割合が高い第1の断層画像の位置を特定する特定手段と、第1の断層画像の位置および部品の形状情報に基づいて第1の断層画像から所定の距離だけ離れた位置を対象物の検査位置とする検査位置決定手段とを備える。 According to one aspect of the present invention, an X-ray inspection apparatus that inspects an object using X-rays, the object includes a substrate and a component that is electrically coupled to and mounted on the substrate, The component has a high absorption member having a high X-ray absorption coefficient compared to the substrate at a predetermined position in the component, and X-ray output means for outputting X-rays toward the object, and a plurality of directions to the object X-ray detection means for picking up a fluoroscopic image that represents the intensity distribution of X-rays incident through the object and the reference plane on which the substrate is arranged based on X-ray fluoroscopic images from a plurality of directions. Reconstructing means for reconstructing a plurality of parallel tomographic images, specifying means for identifying the position of the first tomographic image having a high proportion of the high-absorbing member among the plurality of tomographic images, and the position of the first tomographic image And a position separated from the first tomographic image by a predetermined distance based on the shape information of the component. And a test position determining means to the examination position for elephants thereof.
本発明の他の局面に従うと、X線を用いて対象物を検査するX線検査装置であって、対象物は、基板と、基板に電気的に結合して搭載される部品とを含み、部品は、基板に比べて高いX線吸収係数を持つ高吸収部材を部品内の所定の位置に有し、対象物に向けてX線を出力するX線出力手段と、対象物に複数の方向から入射し、対象物を透過したX線の強度分布を表わす透視画像を撮像するX線検出手段と、複数の方向からのX線の透視画像に基づいて、基板が配置される基準面に各々平行する複数の断層画像を再構成する再構成手段と、複数の断層画像のうち、高吸収部材の割合が高い第1の断層画像の位置を特定する特定手段と、第1の断層画像の位置および部品の形状情報に基づいて第1の断層画像から所定の距離だけ離れた第2の断層画像を取得し、第2の断層画像を用いて対象物の良否を判定する検査手段とを備える。 According to another aspect of the present invention, an X-ray inspection apparatus that inspects an object using X-rays, the object including a substrate and a component that is mounted by being electrically coupled to the substrate, The component has a high absorption member having a high X-ray absorption coefficient compared to the substrate at a predetermined position in the component, and X-ray output means for outputting X-rays toward the object, and a plurality of directions to the object X-ray detection means for picking up a fluoroscopic image that represents the intensity distribution of X-rays incident through the object and the reference plane on which the substrate is arranged based on X-ray fluoroscopic images from a plurality of directions. Reconstructing means for reconstructing a plurality of parallel tomographic images, specifying means for identifying the position of the first tomographic image having a high proportion of the high-absorbing member among the plurality of tomographic images, and the position of the first tomographic image And a second section separated from the first tomographic image by a predetermined distance based on the shape information of the part. Acquiring an image, and a test means for determining the quality of an object by using the second tomographic images.
好ましくは、高吸収部材は、部品と基板とを接続する部材であり、第2の断層画像は、部品と基板との接続部に相当する。 Preferably, the high absorption member is a member that connects the component and the substrate, and the second tomographic image corresponds to a connection portion between the component and the substrate.
さらに好ましくは、高吸収部材は、はんだである。
さらに好ましくは、部品は、ボールグリッドアレイである。
More preferably, the high absorption member is solder.
More preferably, the part is a ball grid array.
好ましくは、特定手段は、各断層画像の輝度値の分散を求め、最も大きな分散を有する断層画像の位置を特定する。 Preferably, the specifying unit obtains a variance of luminance values of each tomographic image and specifies a position of the tomographic image having the largest variance.
好ましくは、各断層画像から、複数の部分領域のそれぞれに含まれる複数の部分画像を取得する分割手段をさらに備え、特定手段は、各部分領域について、各断層画像の部分画像のうち、割合が高い第1の部分画像の位置を抽出し、検査位置決定手段は、各部分領域について、第1の部分画像の位置および形状情報に基づいて、第1の部分画像から所定の距離だけ離れた位置を対象物の検査位置とする。 Preferably, the image processing apparatus further includes a dividing unit that acquires a plurality of partial images included in each of the plurality of partial regions from each tomographic image, and the specifying unit has a ratio of the partial images of each tomographic image for each partial region. The position of the high first partial image is extracted, and the inspection position determining means is a position separated from the first partial image by a predetermined distance for each partial region based on the position and shape information of the first partial image. Is the inspection position of the object.
好ましくは、各断層画像から、複数の部分領域のそれぞれに含まれる複数の部分画像を取得する分割手段をさらに備え、特定手段は、各部分領域について、各断層画像の部分画像のうち、割合が高い第1の部分画像の位置を抽出し、検査手段は、各部分領域について、第1の部分画像の位置および形状情報に基づいて、第1の部分画像から所定の距離だけ離れた第2の部分画像を取得し、第2の部分画像を用いて対象物の良否を判定する。 Preferably, the image processing apparatus further includes a dividing unit that acquires a plurality of partial images included in each of the plurality of partial regions from each tomographic image, and the specifying unit has a ratio of the partial images of each tomographic image for each partial region. The position of the high first partial image is extracted, and for each partial region, the inspection unit determines a second distance apart from the first partial image by a predetermined distance based on the position and shape information of the first partial image. A partial image is acquired, and the quality of the object is determined using the second partial image.
さらに好ましくは、分割手段は、抽出された断層画像の中から所定の閾値を超える輝度を有する明画素が連続する明領域を抽出し、明領域を所定の個数含む領域を部分領域に設定する。 More preferably, the dividing unit extracts a bright region in which bright pixels having luminance exceeding a predetermined threshold value are extracted from the extracted tomographic image, and sets a region including a predetermined number of bright regions as a partial region.
好ましくは、対象物を基準面に沿って移動する移動機構をさらに備える。
さらに好ましくは、移動機構は、基板を挟むレールを含む。
Preferably, a moving mechanism for moving the object along the reference plane is further provided.
More preferably, the moving mechanism includes a rail that sandwiches the substrate.
本発明のさらに他の局面に従うと、X線を用いて対象物を検査するX線検査方法であって、対象物は、基板と、基板に電気的に結合して搭載される部品とを含み、部品は、基板に比べて高いX線吸収係数を持つ高吸収部材を部品内の所定の位置に有し、対象物に向けてX線を出力するステップと、対象物に複数の方向から入射し、対象物を透過したX線の強度分布を表わす透視画像を撮像するステップと、複数の方向からのX線の透視画像に基づいて、基板が配置される基準面に各々平行する複数の断層画像を再構成するステップと、複数の断層画像のうち、高吸収部材の割合が高い第1の断層画像の位置を特定するステップと、第1の断層画像の位置および部品の形状情報に基づいて第1の断層画像から所定の距離だけ離れた位置を対象物の検査位置として決定するステップとを備える。 According to still another aspect of the present invention, there is provided an X-ray inspection method for inspecting an object using X-rays, the object including a substrate and a component mounted by being electrically coupled to the substrate. The component has a high-absorption member having a higher X-ray absorption coefficient than that of the substrate at a predetermined position in the component, and outputs X-rays toward the object, and enters the object from a plurality of directions. And taking a fluoroscopic image representing the intensity distribution of the X-rays transmitted through the object, and a plurality of tomograms each parallel to a reference plane on which the substrate is arranged, based on the X-ray fluoroscopic images from a plurality of directions. Based on the step of reconstructing the image, the step of identifying the position of the first tomographic image having a high proportion of the high absorption member among the plurality of tomographic images, the position of the first tomographic image and the shape information of the parts A position that is a predetermined distance away from the first tomographic image And determining as a test position.
本発明のさらに他の局面に従うと、X線を用いて対象物を検査するX線検査方法であって、対象物は、基板と、基板に電気的に結合して搭載される部品とを含み、部品は、基板に比べて高いX線吸収係数を持つ高吸収部材を部品内の所定の位置に有し、対象物に向けてX線を出力するステップと、対象物に複数の方向から入射し、対象物を透過したX線の強度分布を表わす透視画像を撮像するステップと、複数の方向からのX線の透視画像に基づいて、基板が配置される基準面に各々平行する複数の断層画像を再構成するステップと、複数の断層画像のうち、高吸収部材の割合が高い第1の断層画像の位置を特定するステップと、第1の断層画像の位置および部品の形状情報に基づいて第1の断層画像から所定の距離だけ離れた第2の断層画像を取得するステップと、第2の断層画像を用いて対象物の良否を判定するステップとを備える。 According to still another aspect of the present invention, there is provided an X-ray inspection method for inspecting an object using X-rays, the object including a substrate and a component mounted by being electrically coupled to the substrate. The component has a high-absorption member having a higher X-ray absorption coefficient than that of the substrate at a predetermined position in the component, and outputs X-rays toward the object, and enters the object from a plurality of directions. And taking a fluoroscopic image representing the intensity distribution of the X-rays transmitted through the object, and a plurality of tomograms each parallel to a reference plane on which the substrate is arranged, based on the X-ray fluoroscopic images from a plurality of directions. Based on the step of reconstructing the image, the step of identifying the position of the first tomographic image having a high proportion of the high absorption member among the plurality of tomographic images, the position of the first tomographic image and the shape information of the parts The second tomographic image separated from the first tomographic image by a predetermined distance Comprising obtaining, and determining the quality of the object using the second tomographic images.
本発明のさらに他の局面に従うと、X線源とX線検出器と演算部とを有するX線検査装置に、X線を用いた対象物の検査を実行させるX線検査プログラムであって、対象物は、基板と、基板に電気的に結合して搭載される部品とを含み、部品は、基板に比べて高いX線吸収係数を持つ高吸収部材を部品内の所定の位置に有し、演算部が、X線源が対象物に向けてX線を出力するように、X線源を制御するステップと、演算部が、X線検出器が、対象物に複数の方向から入射し、対象物を透過したX線の強度分布を表わす透視画像を撮像するように、X線検出器を制御するステップと、演算部が、複数の方向からのX線の透視画像に基づいて、基板が配置される基準面に各々平行する複数の断層画像を再構成するステップと、演算部が、複数の断層画像のうち、高吸収部材の割合が高い第1の断層画像の位置を特定するステップと、演算部が、第1の断層画像の位置および部品の形状情報に基づいて第1の断層画像から所定の距離だけ離れた位置を対象物の検査位置として決定するステップとを備える。 According to still another aspect of the present invention, an X-ray inspection program for causing an X-ray inspection apparatus having an X-ray source, an X-ray detector, and a calculation unit to execute an inspection of an object using X-rays, The object includes a board and a component that is electrically coupled to the board, and the component has a high-absorption member having a higher X-ray absorption coefficient than that of the board at a predetermined position in the component. The operation unit controls the X-ray source so that the X-ray source outputs X-rays toward the object; and the operation unit causes the X-ray detector to enter the object from a plurality of directions. The step of controlling the X-ray detector so as to capture a fluoroscopic image representing the intensity distribution of the X-rays transmitted through the object, and the computing unit based on the X-ray fluoroscopic images from a plurality of directions Reconstructing a plurality of tomographic images each parallel to a reference plane where The step of identifying the position of the first tomographic image in which the ratio of the high-absorbing member is high in the layer image, and the arithmetic unit from the first tomographic image based on the position of the first tomographic image and the shape information of the component Determining a position separated by a predetermined distance as the inspection position of the object.
本発明のさらに他の局面に従うと、X線源とX線検出器と演算部とを有するX線検査装置に、X線を用いた対象物の検査を実行させるX線検査プログラムであって、対象物は、基板と、基板に電気的に結合して搭載される部品とを含み、部品は、基板に比べて高いX線吸収係数を持つ高吸収部材を部品内の所定の位置に有し、演算部が、X線源が対象物に向けてX線を出力するように、X線源を制御するステップと、演算部が、X線検出器が、対象物に複数の方向から入射し、対象物を透過したX線の強度分布を表わす透視画像を撮像するように、X線検出器を制御するステップと、演算部が、複数の方向からのX線の透視画像に基づいて、基板が配置される基準面に各々平行する複数の断層画像を再構成するステップと、演算部が、複数の断層画像のうち、高吸収部材の割合が高い第1の断層画像の位置を特定するステップと、演算部が、第1の断層画像の位置および部品の形状情報に基づいて第1の断層画像から所定の距離だけ離れた第2の断層画像を取得するステップと、演算部が、第2の断層画像を用いて対象物の良否を判定するステップとを備える。 According to still another aspect of the present invention, an X-ray inspection program for causing an X-ray inspection apparatus having an X-ray source, an X-ray detector, and a calculation unit to execute an inspection of an object using X-rays, The object includes a board and a component that is electrically coupled to the board, and the component has a high-absorption member having a higher X-ray absorption coefficient than that of the board at a predetermined position in the component. The operation unit controls the X-ray source so that the X-ray source outputs X-rays toward the object; and the operation unit causes the X-ray detector to enter the object from a plurality of directions. The step of controlling the X-ray detector so as to capture a fluoroscopic image representing the intensity distribution of the X-rays transmitted through the object, and the computing unit based on the X-ray fluoroscopic images from a plurality of directions Reconstructing a plurality of tomographic images each parallel to a reference plane where The step of identifying the position of the first tomographic image in which the ratio of the high-absorbing member is high in the layer image, and the arithmetic unit from the first tomographic image based on the position of the first tomographic image and the shape information of the component A step of obtaining a second tomographic image separated by a predetermined distance, and a step of determining whether the object is good or bad by using the second tomographic image.
本発明によれば、検査対象に含まれる基板の配置面に平行な複数の断層画像のうち、X線が多く吸収された部分の割合が高い断層画像の位置を抽出する。そして、抽出した断層画像の位置および基板上に配置される部品の形状特性に基づいて、抽出した断層画像から所定の距離だけ離れた断層画像を用いて基板を検査する。その結果、本発明によれば、自動的に検査に適した面を用いて基板を検査できる。 According to the present invention, a position of a tomographic image having a high ratio of a portion in which a lot of X-rays are absorbed is extracted from a plurality of tomographic images parallel to the arrangement surface of the substrate included in the inspection target. Then, based on the position of the extracted tomographic image and the shape characteristics of the components arranged on the substrate, the substrate is inspected using the tomographic image separated from the extracted tomographic image by a predetermined distance. As a result, according to the present invention, it is possible to automatically inspect a substrate using a surface suitable for inspection.
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部分には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same parts are denoted by the same reference numerals. Their names and functions are also the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated.
[第1の実施の形態]
(構成の概略)
図1を参照して、第1の実施の形態に係るX線検査装置100の構成について説明する。図1は、第1の実施の形態に係るX線検査装置100の概略ブロック図である。
[First Embodiment]
(Outline of configuration)
With reference to FIG. 1, the structure of the X-ray inspection apparatus 100 which concerns on 1st Embodiment is demonstrated. FIG. 1 is a schematic block diagram of an X-ray inspection apparatus 100 according to the first embodiment.
X線検査装置100は、X線18を出力するX線源10と、X線検出器23と、画像取得制御機構30と、検査対象1の位置を移動する検査対象駆動機構110とを備える。さらに、X線検査装置100は、入力部40と、出力部50と、X線源制御機構60と、検査対象位置制御機構120と、演算部70と、記憶部90とを備える。 The X-ray inspection apparatus 100 includes an X-ray source 10 that outputs X-rays 18, an X-ray detector 23, an image acquisition control mechanism 30, and an inspection target drive mechanism 110 that moves the position of the inspection target 1. Furthermore, the X-ray inspection apparatus 100 includes an input unit 40, an output unit 50, an X-ray source control mechanism 60, an inspection target position control mechanism 120, a calculation unit 70, and a storage unit 90.
検査対象1は、X線源10とX線検出器23との間に配置される。本実施においては、検査対象1は、部品が実装された回路基板であるとする。なお、図1では、下から順にX線源10、検査対象1、X線検出器23が設置されているが、X線源の保守性の観点より、下から順に、X線検出器23、検査対象1、X線源10との並びでこれらを配置してもよい。 The inspection object 1 is disposed between the X-ray source 10 and the X-ray detector 23. In this embodiment, it is assumed that the inspection target 1 is a circuit board on which components are mounted. In FIG. 1, the X-ray source 10, the inspection object 1, and the X-ray detector 23 are installed in order from the bottom, but from the viewpoint of maintainability of the X-ray source, the X-ray detector 23, These may be arranged in a line with the inspection object 1 and the X-ray source 10.
X線源10は、X線源制御機構60によって制御され、検査対象1に対して、X線18を照射する。本実施の形態では、検査対象1は、回路部品を実装した基板であるものとする。 The X-ray source 10 is controlled by the X-ray source control mechanism 60 and irradiates the examination object 1 with the X-ray 18. In the present embodiment, it is assumed that the inspection target 1 is a board on which circuit components are mounted.
検査対象1は、検査対象駆動機構110により移動される。検査対象駆動機構110の具体的な構成については、後述する。検査対象位置制御機構120は、演算部70からの指示に基づいて、検査対象駆動機構110の動作を制御する。 The inspection object 1 is moved by the inspection object driving mechanism 110. A specific configuration of the inspection target drive mechanism 110 will be described later. The inspection target position control mechanism 120 controls the operation of the inspection target drive mechanism 110 based on an instruction from the calculation unit 70.
X線検出器23は、X線源10から出力され、検査対象1を透過したX線を検出して画像化する2次元X線検出器である。X線検出器23としては、I.I.(Image Intensifier)管や、FPD(フラットパネルディテクタ)を用いることができる。設置スペースの観点からは、X線検出器23には、FPDを用いることが望ましい。また、インライン検査で使うことができるようにX線検出器23は、高感度であることが望ましく、CdTeを使った直接変換方式のFPDであることが特に望ましい。 The X-ray detector 23 is a two-dimensional X-ray detector that detects and images the X-ray output from the X-ray source 10 and transmitted through the inspection object 1. As the X-ray detector 23, I.I. I. An (Image Intensifier) tube or an FPD (Flat Panel Detector) can be used. From the viewpoint of installation space, it is desirable to use FPD for the X-ray detector 23. Further, the X-ray detector 23 is preferably highly sensitive so that it can be used for in-line inspection, and is particularly preferably a direct conversion FPD using CdTe.
画像取得制御機構30は、検出器駆動制御機構32と、画像データ取得部34を含む。検出器駆動制御機構32は、演算部70からの指示に基づき、X線検出器駆動部22の動作を制御し、X線検出器23を移動する。画像データ取得部34は、演算部70から指定されたX線検出器23の画像データを取得する。 The image acquisition control mechanism 30 includes a detector drive control mechanism 32 and an image data acquisition unit 34. The detector drive control mechanism 32 controls the operation of the X-ray detector drive unit 22 and moves the X-ray detector 23 based on an instruction from the calculation unit 70. The image data acquisition unit 34 acquires the image data of the X-ray detector 23 specified from the calculation unit 70.
入力部40は、ユーザからの指示入力等を受け付けるための操作入力機器である。出力部50は、測定結果等を外部に出力する装置である。本実施の形態では、出力部50は、演算部70で構成されたX線画像等を表示するためのディスプレイである。 The input unit 40 is an operation input device for receiving an instruction input from the user. The output unit 50 is a device that outputs measurement results and the like to the outside. In the present embodiment, the output unit 50 is a display for displaying an X-ray image or the like configured by the calculation unit 70.
すなわち、ユーザは、入力部40を介して様々な入力を実行することができ、演算部70の処理によって得られる種々の演算結果が出力部50に表示される。出力部50に表示される画像は、ユーザによる目視の良否判定のために出力されてもよいし、あるいは、後で説明する良否判定部78の良否判定結果として出力されてもよい。 That is, the user can execute various inputs via the input unit 40, and various calculation results obtained by the processing of the calculation unit 70 are displayed on the output unit 50. The image displayed on the output unit 50 may be output for visual quality judgment by the user, or may be output as a quality judgment result of a quality judgment unit 78 described later.
X線源制御機構60は、電子ビームの出力を制御する電子ビーム制御部62を含む。電子ビーム制御部62は、演算部70から、X線焦点位置、X線エネルギー(管電圧、管電流)の指定をうける。指定されるX線エネルギーは、検査対象の構成によって異なる。 The X-ray source control mechanism 60 includes an electron beam control unit 62 that controls the output of the electron beam. The electron beam control unit 62 receives an X-ray focal position and X-ray energy (tube voltage, tube current) designation from the calculation unit 70. The designated X-ray energy varies depending on the configuration of the inspection object.
演算部70は、記憶部90に格納されたプログラム96を実行して各部を制御し、また、所定の演算処理を実施する。演算部70は、X線源制御部72と、画像取得制御部74と、再構成部76と、良否判定部78と、検査対象位置制御部80と、X線焦点位置計算部82と、撮像条件設定部84とを含む。 The calculation unit 70 executes a program 96 stored in the storage unit 90 to control each unit, and performs predetermined calculation processing. The calculation unit 70 includes an X-ray source control unit 72, an image acquisition control unit 74, a reconstruction unit 76, a quality determination unit 78, an inspection target position control unit 80, an X-ray focal position calculation unit 82, and an imaging. A condition setting unit 84.
X線源制御部72は、X線焦点位置、X線エネルギーを決定し、X線源制御機構60に指令を送る。 The X-ray source control unit 72 determines the X-ray focal position and X-ray energy, and sends a command to the X-ray source control mechanism 60.
画像取得制御部74は、X線検出器23が画像を取得するように、画像取得制御機構30に指令を送る。また、画像取得制御部74は、画像取得制御機構30から、画像データを取得する。 The image acquisition control unit 74 sends a command to the image acquisition control mechanism 30 so that the X-ray detector 23 acquires an image. Further, the image acquisition control unit 74 acquires image data from the image acquisition control mechanism 30.
再構成部76は、画像取得制御部74により取得された複数の画像データから3次元データを再構成する。 The reconstruction unit 76 reconstructs three-dimensional data from a plurality of image data acquired by the image acquisition control unit 74.
良否判定部78は、部品が実装される基板表面の高さ(基板高さ)を求め、基板高さの断層画像をもとに検査対象の良否を判定する。なお、良否判定を行なうアルゴリズム、あるいは、アルゴリズムへの入力情報は、検査対象によって異なるため、良否判定部78は、これらを撮像条件情報94から入手する。 The pass / fail judgment unit 78 obtains the height of the board surface (board height) on which the component is mounted, and judges pass / fail of the inspection object based on the tomographic image of the board height. In addition, since the algorithm for performing pass / fail judgment or the input information to the algorithm varies depending on the inspection object, the pass / fail judgment unit 78 obtains them from the imaging condition information 94.
検査対象位置制御部80は、検査対象位置制御機構120を介し、検査対象駆動機構110を制御する。 The inspection target position control unit 80 controls the inspection target drive mechanism 110 via the inspection target position control mechanism 120.
X線焦点位置計算部82は、検査対象1のある検査エリアを検査する際に、その検査エリアに対するX線焦点位置や照射角などを計算する。 When inspecting an inspection area where the inspection object 1 is present, the X-ray focal position calculation unit 82 calculates an X-ray focal position and an irradiation angle with respect to the inspection area.
撮像条件設定部84は、検査対象1に応じて、X線源10からX線を出力する際の条件(たとえば、X線源に対する印加電圧、撮像時間等)を設定する。 The imaging condition setting unit 84 sets conditions (for example, applied voltage to the X-ray source, imaging time, etc.) when outputting X-rays from the X-ray source 10 according to the inspection object 1.
記憶部90は、X線焦点位置情報92と、撮像条件情報94と、上述した演算部70が実行する各機能を実現するためのプログラム96と、X線検出器23が撮像した画像データ98とを含む。X線焦点位置情報92には、X線焦点位置計算部82によって計算されたX線焦点位置が含まれる。撮像条件情報94は、撮像条件設定部84によって設定された撮像条件や、良否判定を行なうアルゴリズムに関する情報を含む。 The storage unit 90 includes X-ray focal position information 92, imaging condition information 94, a program 96 for realizing each function executed by the arithmetic unit 70, and image data 98 captured by the X-ray detector 23. including. The X-ray focal position information 92 includes the X-ray focal position calculated by the X-ray focal position calculator 82. The imaging condition information 94 includes information regarding the imaging conditions set by the imaging condition setting unit 84 and an algorithm for determining pass / fail.
なお、記憶部90は、データを蓄積することができるものであればよい。記憶部90は、例えば、RAM(Random Access Memory)やEEPROM(Electrically Erasable and Programmable Read−Only Memory)やHDD(Hard Disc Drive)等の記憶装置により構成される。 The storage unit 90 only needs to be capable of storing data. The storage unit 90 includes, for example, a storage device such as a RAM (Random Access Memory), an EEPROM (Electrically Erasable and Programmable Read-Only Memory), and an HDD (Hard Disc Drive).
(具体的構成)
第1の実施の形態に係るX線検査装置100の具体的構成について、図2を参照して説明する。図2は、第1の実施の形態に係るX線検査装置100の構成を説明するための図である。なお、図2において、図1と同一部分には、同一符号を付している。また、図2では、図1に示した部分のうち、X線焦点位置の制御、X線検出器位置の制御、検査対象位置の制御等に直接関係し、説明に必要な部分を抜き出して記載している。
(Specific configuration)
A specific configuration of the X-ray inspection apparatus 100 according to the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram for explaining the configuration of the X-ray inspection apparatus 100 according to the first embodiment. In FIG. 2, the same parts as those in FIG. Also, in FIG. 2, among the parts shown in FIG. 1, the parts necessary for explanation are extracted and directly related to the control of the X-ray focal position, the control of the X-ray detector position, the control of the inspection target position, and the like. is doing.
X線源10は、本実施の形態では、X線を発生する位置(X線焦点位置)を一方向に沿う可能な、走査型X線源である。X線源10は、X線源制御機構60を通した演算部70からの命令に従って、X線を発生させる。 In the present embodiment, the X-ray source 10 is a scanning X-ray source capable of extending the X-ray generation position (X-ray focal position) along one direction. The X-ray source 10 generates X-rays according to a command from the calculation unit 70 that has passed through the X-ray source control mechanism 60.
なお、図2において、図1と同一部分には、同一符号を付している。また、図2では、図1に示した部分のうち、X線焦点位置の制御、X線検出器位置の制御、検査対象位置の制御等に直接関係し、説明に必要な部分を抜き出して記載している。 In FIG. 2, the same parts as those in FIG. Also, in FIG. 2, among the parts shown in FIG. 1, the parts necessary for explanation are extracted and directly related to the control of the X-ray focal position, the control of the X-ray detector position, the control of the inspection target position, and the like. is doing.
X線源10は、密閉型のX線源であり、X線検査装置100の上部もしくは下部に据え付けられている。なお、X線源10のターゲットは透過型であってもよいし、反射型であってもよい。X線源10は、稼動部(図示しない)に取り付けられており、垂直方向に移動可能であるものとする。 The X-ray source 10 is a sealed X-ray source, and is installed on the upper or lower portion of the X-ray inspection apparatus 100. The target of the X-ray source 10 may be a transmissive type or a reflective type. The X-ray source 10 is attached to an operating part (not shown) and is movable in the vertical direction.
X線検出器23は、検査対象1(基板)を挟むようにX線源10と対向した位置に配置される。X線検出器23は、X線源10から照射されたX線を画像化する。また、X線検出器23はX線検出器駆動部22に取り付けられている。X線検出器駆動部22は、3次元ステージであって、X線検出器23を、水平方向および垂直方向に移動可能である。 The X-ray detector 23 is disposed at a position facing the X-ray source 10 so as to sandwich the inspection object 1 (substrate). The X-ray detector 23 images the X-rays emitted from the X-ray source 10. The X-ray detector 23 is attached to the X-ray detector driving unit 22. The X-ray detector driving unit 22 is a three-dimensional stage, and can move the X-ray detector 23 in the horizontal direction and the vertical direction.
検査対象駆動機構110は、X線源10とX線検出器23との間に設置される。検査対象駆動機構110は、ステージ111a,111b、および、ステージ111a,111bに付属されている基板レール112a,112bを含む。ステージ111a,111bは、検査対象1を水平方向に平行移動可能である。基板レール112a,112bは、各々、検査対象1を上下からはさみこむことで基板を固定している。 The inspection object drive mechanism 110 is installed between the X-ray source 10 and the X-ray detector 23. The inspection object driving mechanism 110 includes stages 111a and 111b and substrate rails 112a and 112b attached to the stages 111a and 111b. The stages 111a and 111b are capable of translating the inspection object 1 in the horizontal direction. The board rails 112a and 112b each fix the board by sandwiching the inspection object 1 from above and below.
図2を参照して、X線検査装置100は、変位計114および光学カメラ116(これらは、図1では示していなかった)を備える。変位計114は、基板までの距離を測定する。したがって、変位計114は、後で詳述する基板の反りを計測することが可能である。光学カメラ116は可視光により基板を撮影する。光学カメラ116は、検査する位置の設定のためのフィデューシャルマークの撮影に用いられる。変位計114および光学カメラ116は、X線による撮像時にX線に被爆しないように退避機構(図示していない)により、X線が照射されない領域に退避される。 Referring to FIG. 2, the X-ray inspection apparatus 100 includes a displacement meter 114 and an optical camera 116 (these are not shown in FIG. 1). The displacement meter 114 measures the distance to the substrate. Therefore, the displacement meter 114 can measure the warpage of the substrate, which will be described in detail later. The optical camera 116 images the substrate with visible light. The optical camera 116 is used for photographing a fiducial mark for setting a position to be inspected. The displacement meter 114 and the optical camera 116 are retracted to an area where X-rays are not irradiated by a retracting mechanism (not shown) so as not to be exposed to X-rays during imaging with X-rays.
以上の構成により、X線検査装置100は、線源−基板間距離と線源−ディテクタ間の距離の比(拡大率)を変更することができる。その結果、X線検査装置100は、X線検出器23で撮像される検査対象1の大きさ(したがって、分解能)を変更できる。 With the above configuration, the X-ray inspection apparatus 100 can change the ratio (enlargement ratio) between the source-substrate distance and the source-detector distance. As a result, the X-ray inspection apparatus 100 can change the size (and therefore the resolution) of the inspection object 1 imaged by the X-ray detector 23.
また、X線検査装置100は、様々な方向から基板を撮像できるように、基板とX線検出器23とを稼動できる。本実施の形態では、この様々な方向からの撮像結果を基に、CT(Computed Tomography)と呼ばれる3次元データ生成手法を用いて、対象物1の3次元データを生成する。 In addition, the X-ray inspection apparatus 100 can operate the substrate and the X-ray detector 23 so that the substrate can be imaged from various directions. In the present embodiment, three-dimensional data of the object 1 is generated using a three-dimensional data generation method called CT (Computed Tomography) based on the imaging results from various directions.
また、本実施の形態では、X線検査装置100は、インライン検査に用いられる。インライン検査のために、検査対象駆動機構110は、基板を搬入出する機構をさらに含む。ただし、このような基板の搬入出機構は、図2には示していない。基板の搬入出機構としては、基板レール上に配置したベルトコンベアが用いられるのが一般的である。あるいは搬入出機構としてプッシャと呼ばれる棒を用いてもよい。プッシャにより基板をレール上で滑らせることにより、基板を移動させることができる。 In the present embodiment, X-ray inspection apparatus 100 is used for in-line inspection. For in-line inspection, the inspection object driving mechanism 110 further includes a mechanism for carrying in and out the substrate. However, such a substrate loading / unloading mechanism is not shown in FIG. As a substrate carry-in / out mechanism, a belt conveyor disposed on a substrate rail is generally used. Alternatively, a rod called a pusher may be used as the carry-in / out mechanism. A board | substrate can be moved by sliding a board | substrate on a rail with a pusher.
ここで、図3を参照して、検査対象1の配置について詳しく説明する。図3は、検査対象1およびその周辺の側面図である。図3を参照して、検査対象1に含まれるプリント基板は、一対のレール112により固定されている。各レール112は、検査対象1の左端または右端を上下から挟み、プリント基板を固定する。 Here, the arrangement of the inspection object 1 will be described in detail with reference to FIG. FIG. 3 is a side view of the inspection object 1 and its surroundings. Referring to FIG. 3, the printed circuit board included in inspection object 1 is fixed by a pair of rails 112. Each rail 112 sandwiches the left end or right end of the inspection object 1 from above and below, and fixes the printed circuit board.
レール112は、検査対象位置制御部80からの命令によって検査対象を水平(X−Y)および垂直(Z)方向に移動可能である。本実施の形態では、検査対象駆動機構110は、検査対象1を、ほぼ水平面に平行な、つまり、法線方向が実質的にZ方向である搬送面に沿って搬送するものとする。ここで、「法線方向が実質的にZ方向である」とは、搬送面が検査に支障のない範囲で(例えば、0〜5度)水平面から傾いていてもよいことを意味する。 The rail 112 can move the inspection target in the horizontal (XY) and vertical (Z) directions according to a command from the inspection target position control unit 80. In the present embodiment, the inspection object driving mechanism 110 conveys the inspection object 1 along a conveyance surface that is substantially parallel to the horizontal plane, that is, the normal direction is substantially the Z direction. Here, “the normal direction is substantially the Z direction” means that the conveyance surface may be inclined from the horizontal plane within a range that does not hinder the inspection (for example, 0 to 5 degrees).
図3に示すようにプリント基板は、反っている。プリント基板への部品の実装には、リフローといったような加熱処理工程が含まれるため、一般に、熱によりプリント基板が変形し、反りが生じる。通常の外観検査であれば、バックアップピンと呼ばれる支持棒により基板の反りを軽減できる。しかしながら、X線検査では、バックアップピンが画像に写りこんでしまうため、バックアップピンを使用できない。図に示した検査対象駆動機構110は、検査対象1の上下面を覆わない。そのため、X線は、検査対象1を透過することができる。ただし、検査対象駆動機構110の構成は、上述のものに限られない。例えば、X線を透過するX−Yステージを検査対象駆動機構110として用いてもよい。しかしながら、多くの検査対象1を検査するためには、図示した検査対象駆動機構110が好適である。 As shown in FIG. 3, the printed circuit board is warped. Since mounting a component on a printed circuit board includes a heat treatment step such as reflow, the printed circuit board is generally deformed by heat and warps. In the case of a normal appearance inspection, the warpage of the substrate can be reduced by a support bar called a backup pin. However, the backup pin cannot be used in the X-ray inspection because the backup pin appears in the image. The inspection object drive mechanism 110 shown in the figure does not cover the upper and lower surfaces of the inspection object 1. Therefore, X-rays can pass through the inspection object 1. However, the configuration of the inspection target drive mechanism 110 is not limited to the above. For example, an XY stage that transmits X-rays may be used as the inspection target drive mechanism 110. However, in order to inspect many inspection objects 1, the illustrated inspection object drive mechanism 110 is suitable.
演算部70としては、一般的な中央演算装置(CPU)を用いることができる。記憶部90は、主記憶部90aと補助記憶部90bとを含む。主記憶部90aとしてはメモリを、補助記憶部90bとしてはHDD(ハードディスクドライブ)を、例えば用いることができる。つまり、演算部70および記憶部90としては、一般的な計算機を使用可能である。 As the calculation unit 70, a general central processing unit (CPU) can be used. The storage unit 90 includes a main storage unit 90a and an auxiliary storage unit 90b. For example, a memory can be used as the main storage unit 90a, and an HDD (hard disk drive) can be used as the auxiliary storage unit 90b. That is, a general computer can be used as the calculation unit 70 and the storage unit 90.
(処理の流れ)
図4は、第1の実施の形態に係るX線検査の流れをフローチャート形式で示す図である。図4を参照して、第1の実施の形態に係るX線検査全体の流れについて説明する。
(Process flow)
FIG. 4 is a flowchart showing the flow of the X-ray inspection according to the first embodiment. With reference to FIG. 4, the flow of the whole X-ray inspection according to the first embodiment will be described.
図4を参照して、まず、処理が開始されると(ステップS401)、X線検査装置100は、検査対象駆動機構110により、基板をX線検査装置100内部の規定位置に搬入する(ステップS403)。規定位置は、通常、X線検査装置100の中央、すなわち、X線照射範囲の中央に設定されていることが好ましい。ただし、規定位置は、X線検出器23が基板のX線透視画像を撮像可能な位置であれば構わない。 With reference to FIG. 4, first, when processing is started (step S401), the X-ray inspection apparatus 100 carries the substrate into a prescribed position inside the X-ray inspection apparatus 100 by the inspection target drive mechanism 110 (step S401). S403). The specified position is usually preferably set at the center of the X-ray inspection apparatus 100, that is, at the center of the X-ray irradiation range. However, the specified position may be a position where the X-ray detector 23 can capture an X-ray fluoroscopic image of the substrate.
ステップS405において、X線検査装置100は、光学カメラ116により、フィデューシャルマークを撮影する。また、X線検査装置100は、フィデューシャルマークの位置に基づいて、必要があれば、基板位置を補正する。具体的には、X線検査装置100は、搬入時と同様に基板位置を移動させる。これらの処理により、X線検査装置100は、基板搬入時に生じた基板位置のずれや基板の傾きを認識し、ずれおよび傾きを補正することが可能である。 In step S <b> 405, the X-ray inspection apparatus 100 captures a fiducial mark with the optical camera 116. Further, the X-ray inspection apparatus 100 corrects the substrate position, if necessary, based on the position of the fiducial mark. Specifically, the X-ray inspection apparatus 100 moves the substrate position in the same manner as when carrying in. Through these processes, the X-ray inspection apparatus 100 can recognize the deviation of the substrate position and the inclination of the substrate that occur when the substrate is carried in, and can correct the deviation and the inclination.
ステップS407において、X線検査装置100は、変位計114を用いて、再構成領域(以下、視野ともいう)中の基板の高さを測定する。X線検査装置100は、計測された基板の高さを、主記憶部90aに保存しておく。保存された基板の高さは、後述するCT撮像時に使用される。 In step S407, the X-ray inspection apparatus 100 uses the displacement meter 114 to measure the height of the substrate in the reconstruction area (hereinafter also referred to as the field of view). The X-ray inspection apparatus 100 stores the measured substrate height in the main storage unit 90a. The stored height of the substrate is used at the time of CT imaging described later.
一度の撮像では検査対象1全体を撮像できないなど、検査対象1が複数の視野を含む場合は、X線検査装置100は、CT撮像を行なう前に、全ての視野について、基板高さを計測しておく。これは、CT撮像時に変位計が被爆しないように退避させる必要があることによる。このように基板高さを予め全て計測する方が、各視野のCT撮像の都度、基板高さを計測するのに比べて、全体の検査時間を短縮できる。 When the inspection object 1 includes a plurality of fields of view, for example, the entire inspection object 1 cannot be imaged by one imaging, the X-ray inspection apparatus 100 measures the substrate height for all fields of view before performing CT imaging. Keep it. This is because the displacement meter needs to be retracted so as not to be exposed during CT imaging. Thus, measuring all the substrate heights in advance can reduce the entire inspection time compared to measuring the substrate height each time CT imaging of each field of view is performed.
ステップS409において、X線検査装置100は、検査対象1内で、1つの視野を複数の方向から撮像する。本実施の形態では、X線検査装置100は、基板とX線検出器23とを水平方向に円軌道を描くように移動させて、視野を複数の方向から撮像する。撮像時の基板およびX線検出器23の位置は、照射角度θR、線源−基板間距離(FOD)、線源−検出器間距離(FID)により決定される。基板およびX線検出器23は、X線検出器23の中心に視野の中心が撮像されるように配置される。なお、基板およびX線検出器23の軌道は円でなくてもよく、矩形や直線等であってもよい。 In step S409, the X-ray inspection apparatus 100 images one field of view from a plurality of directions within the inspection object 1. In the present embodiment, the X-ray inspection apparatus 100 moves the substrate and the X-ray detector 23 so as to draw a circular orbit in the horizontal direction, and images the visual field from a plurality of directions. The positions of the substrate and the X-ray detector 23 at the time of imaging are determined by the irradiation angle θR, the source-substrate distance (FOD), and the source-detector distance (FID). The substrate and the X-ray detector 23 are arranged so that the center of the visual field is imaged at the center of the X-ray detector 23. The trajectory of the substrate and the X-ray detector 23 may not be a circle, but may be a rectangle or a straight line.
撮像枚数は、使用者により設定可能であるものとする。使用者は、求められる再構成データの精度に基づいて撮像枚数を決定することが好ましい。撮像枚数は、通常は、4〜256枚程度である。しかしながら、撮像枚数はこれに限られるものではない。例えば、X線検査装置100は、256枚を超える枚数の画像を撮像してももちろん構わない。 It is assumed that the number of captured images can be set by the user. It is preferable that the user determines the number of images to be captured based on the required accuracy of reconstruction data. The number of images is usually about 4 to 256. However, the number of captured images is not limited to this. For example, the X-ray inspection apparatus 100 may of course capture more than 256 images.
ステップS411において、X線検査装置100は、複数方向の撮像画像から再構成データを生成する。再構成処理は、様々な方法が提案されており、たとえば、Feldkamp法を用いることができる。 In step S411, the X-ray inspection apparatus 100 generates reconstruction data from captured images in a plurality of directions. Various methods have been proposed for the reconstruction process. For example, the Feldkamp method can be used.
ステップS413において、X線検査装置100は、基板高さ、すなわち、部品が配置されている基板表面の高さを抽出する。ステップS413で行なわれる処理の詳細については、後述する。 In step S413, the X-ray inspection apparatus 100 extracts the board height, that is, the height of the board surface on which the components are arranged. Details of the processing performed in step S413 will be described later.
ステップS415において、X線検査装置100は、基板高さから高さ方向に所定の距離だけ離れた高さの断層画像を、検査に用いる検査画像として取得する。ここで、検査画像の高さと基板高さとの間の距離は、使用者により設定されるものとする。なお、この距離は、検査対象1の設計データおよび検査方法に応じて設定されることが好ましい。本実施の形態では、部品が配置されている基板の表面から、部品が配置されている側に少し離れた高さの断層画像が検査画像に設定される。 In step S415, the X-ray inspection apparatus 100 acquires a tomographic image having a height away from the substrate height by a predetermined distance in the height direction as an inspection image used for the inspection. Here, the distance between the height of the inspection image and the substrate height is set by the user. This distance is preferably set according to the design data of the inspection object 1 and the inspection method. In the present embodiment, a tomographic image having a height slightly apart from the surface of the substrate on which the component is arranged to the side on which the component is arranged is set as the inspection image.
ステップS417において、X線検査装置100は、検査画像を用いて、視野の良否判定を行なう。すなわち、X線検査装置100は、加熱後のはんだのぬれ性、はんだのボイドおよびブリッジの有無、異物の有無などを検査する。様々な良否判定手法が周知であり、X線検査装置100は、検査項目に適した良否判定手法を用いればよい。 In step S417, the X-ray inspection apparatus 100 performs visual field pass / fail determination using the inspection image. That is, the X-ray inspection apparatus 100 inspects the wettability of solder after heating, the presence or absence of solder voids and bridges, the presence or absence of foreign matter, and the like. Various quality determination methods are well known, and the X-ray inspection apparatus 100 may use a quality determination method suitable for the inspection item.
本実施の形態では、良否判定部78は、2値化画像内のはんだ面積に基づいて、実装基板の良否を判定する。以下、図5を参照して、本実施の形態における基板の良否判定について説明する。図5は、2値化画像内のはんだ面積に基づく良否判定について説明するための図である。 In the present embodiment, the quality determination unit 78 determines the quality of the mounting board based on the solder area in the binarized image. Hereinafter, with reference to FIG. 5, the quality determination of the substrate in the present embodiment will be described. FIG. 5 is a diagram for explaining quality determination based on the solder area in the binarized image.
図5Aは、電子部品が実装された基板の斜視図である。基板501上に、第1の部品502と、第2の部品503とが実装されている。第2の部品503は、BGA(Ball Grid Array)504等により、基板501に物理的および電気的に接続されている。 FIG. 5A is a perspective view of a substrate on which electronic components are mounted. A first component 502 and a second component 503 are mounted on the substrate 501. The second component 503 is physically and electrically connected to the substrate 501 by a BGA (Ball Grid Array) 504 or the like.
図5Bは、基板501と第2の部品503との接続箇所を基板501の面に垂直な断面で切った断面図である。BGA504は、第2の部品503と基板501の表面層505とを接続する。BGA504は、加熱され、加熱後の状態506に変形する。ただし、加熱後の状態506にボイド507が生じる場合がある。また、複数のはんだボールが結合しブリッジ508を形成する場合もある。 FIG. 5B is a cross-sectional view in which a connection portion between the substrate 501 and the second component 503 is cut along a cross section perpendicular to the surface of the substrate 501. The BGA 504 connects the second component 503 and the surface layer 505 of the substrate 501. The BGA 504 is heated and deforms into a state 506 after heating. However, a void 507 may occur in the state 506 after heating. In some cases, a plurality of solder balls are combined to form a bridge 508.
X線検査装置100は、はんだボールを含むと期待される領域の3次元データを生成し、3次元データを切り出して断層画像を作成する。X線検査装置100は、作成した断層画像を2値化し、画像をはんだとそれ以外に分離した2値化画像を取得する。この2値化処理には、判別分析法等の一般的な2値化処理を用いることが可能である。検査装置は、2値化画像から白(もしくは1)の部分のラベリングを行ない、はんだを区別したラベリング画像を取得する。このラベリング処理には、ラスタスキャンによって連結の有無を判定するような一般的なラベリング処理を用いることが可能である。 The X-ray inspection apparatus 100 generates three-dimensional data of an area expected to include a solder ball, and creates a tomographic image by cutting out the three-dimensional data. The X-ray inspection apparatus 100 binarizes the created tomographic image, and acquires a binarized image obtained by separating the image into solder and other parts. For this binarization process, a general binarization process such as a discriminant analysis method can be used. The inspection apparatus labels the white (or 1) portion from the binarized image, and acquires a labeling image in which solder is distinguished. For this labeling process, it is possible to use a general labeling process that determines the presence or absence of connection by raster scanning.
基板501の面に平行な断面の一例を、図5Cに示す。図5Cは、図5Bにおいて破線で示した断面で切った接続箇所の断面図である。図5Cでは、はんだを白、はんだ以外を斜線で示している。ここでは、正常、ボイド、ブリッジの3種類の状態を示した。図5Cを参照して、ボイド507がある場合、はんだ内にはんだがない部分が生じる。ブリッジ508がある場合、正常時に比べ広範な領域にはんだが観察される。 An example of a cross section parallel to the surface of the substrate 501 is shown in FIG. 5C. FIG. 5C is a cross-sectional view of a connection portion cut by a cross section indicated by a broken line in FIG. 5B. In FIG. 5C, the solder is indicated by white and the parts other than the solder are indicated by oblique lines. Here, three types of states, normal, void, and bridge, are shown. Referring to FIG. 5C, when there is void 507, a portion without solder is generated in the solder. When the bridge 508 is present, solder is observed in a wider area than in the normal state.
検査装置は、ラベリング画像からそれぞれのはんだの面積(白もしくは1の画素の個数)を計数し、はんだの面積を求める。検査装置は、面積が一定の範囲内であれば良品、それ以外であれば不良とすることで、はんだ接合面の良否を判定する。この一定の範囲の閾値は、予めユーザにより設定されることが一般的である。 The inspection device counts the area of each solder (the number of white or one pixel) from the labeling image to obtain the solder area. The inspection apparatus determines whether the solder joint surface is good or not by determining that the area is within a certain range and is non-defective, and otherwise. In general, the predetermined range of threshold values is set in advance by the user.
図4に戻って、ステップS418において、X線検査装置100は、すべての視野に対して良否判定を行なったかどうか判断する。良否判定を行なっていない視野がある場合(ステップS418においてNO)、X線検査装置100は、CT撮像(ステップS409)からの処理を繰り返す。一方、すべての視野に対して良否判定が行なわれた場合(ステップS418においてYES)、処理をステップS419に進める。 Returning to FIG. 4, in step S <b> 418, the X-ray inspection apparatus 100 determines whether the pass / fail determination has been performed for all the visual fields. If there is a field of view for which pass / fail judgment has not been made (NO in step S418), X-ray inspection apparatus 100 repeats the processing from CT imaging (step S409). On the other hand, when the pass / fail determination is made for all the visual fields (YES in step S418), the process proceeds to step S419.
ステップS419において、X線検査装置100は、基板をX線検査装置100から搬出する。具体的には、X線検査装置100は、検査対象駆動機構110により、基板をX線検査装置100の外に移動する。 In step S419, the X-ray inspection apparatus 100 carries the substrate out of the X-ray inspection apparatus 100. Specifically, the X-ray inspection apparatus 100 moves the substrate out of the X-ray inspection apparatus 100 by the inspection target drive mechanism 110.
以上で、X線検査装置100は、1つの検査対象1についての検査を終了する(ステップS421)。X線検査装置100は、複数の検査対象1についてのインライン検査を実行する場合には、ここまで説明したステップS401からステップS421までの一連の処理を繰り返す。 Thus, the X-ray inspection apparatus 100 ends the inspection for one inspection object 1 (step S421). The X-ray inspection apparatus 100 repeats a series of processes from step S401 to step S421 described so far when performing inline inspection on a plurality of inspection objects 1.
(基板高さ抽出)
ここからは、図4で触れた基板高さ抽出について説明する。X線検査装置100は、まず、基板上に実装される部品の「高さ方向」の座標を求め、部品からの相対的な位置により基板の高さ方向の位置を求める。ここで、「高さ方向」は、基板が搬送および配置される面(基準面)の法線方向として定義される。本実施の形態では、基板は、水平面に沿って搬送および配置されるので、基準面は水平面であり、高さ方向は、鉛直方向である。
(Substrate height extraction)
From here, the substrate height extraction touched in FIG. 4 will be described. The X-ray inspection apparatus 100 first obtains the coordinates in the “height direction” of the component mounted on the substrate, and obtains the position in the height direction of the substrate from the relative position from the component. Here, the “height direction” is defined as the normal direction of the surface (reference surface) on which the substrate is transported and arranged. In the present embodiment, since the substrate is transported and arranged along a horizontal plane, the reference plane is a horizontal plane and the height direction is a vertical direction.
本実施の形態では、X線検査装置100は、部品の高さを、高さの異なる複数の断層画像について、輝度値の分散を計算し、求めた分散を高さごとに比較することで求めることができる。これは、次のような理由による。 In the present embodiment, the X-ray inspection apparatus 100 calculates the height of a component by calculating the variance of luminance values for a plurality of tomographic images having different heights and comparing the obtained variance for each height. be able to. This is due to the following reason.
輝度値は、撮像された物体がX線を吸収する度合い(吸収係数)により変化する。ところで、基板表面に実装される部品は、部品以外の物体(基板や空気)に比べて、吸収係数が高い部材(BGAの場合、はんだ)を含む。そのため、部品が存在する領域の輝度値は、部品以外の物体が存在する輝度値に比べて、高くなる。したがって、部品の存在する高さの断層画像では輝度値のコントラストが大きくなり、輝度値の分散が大きくなる。 The luminance value varies depending on the degree (absorption coefficient) by which the imaged object absorbs X-rays. By the way, the component mounted on the substrate surface includes a member (solder in the case of BGA) having a higher absorption coefficient than objects (substrate or air) other than the component. For this reason, the luminance value of the region where the component exists is higher than the luminance value where an object other than the component exists. Therefore, in the tomographic image at a height where the part exists, the contrast of the brightness value is increased, and the dispersion of the brightness value is increased.
さらに、いずれの検査対象についても、部品は基板に対してほぼ一定の高さに実装されている。したがって、基板表面からある高さだけ離れた断面の断層画像では、輝度値(画素値)のコントラストが大きく、輝度値の分散は大きくなると考えられる。したがって、輝度値の分散が大きな断面から基板の高さを求めることができる。 Further, for any inspection object, the component is mounted at a substantially constant height with respect to the board. Therefore, in a tomographic image of a cross section separated from the substrate surface by a certain height, it is considered that the contrast of luminance values (pixel values) is large and the dispersion of luminance values is large. Therefore, the height of the substrate can be obtained from a cross section having a large luminance value dispersion.
本実施の形態では、検査対象1は、基板と、基板に実装されるBGA(Ball Grid Array)であるとする。BGAは、回路部品と、回路部品を基板に接合する複数のはんだボールを含む。X線検査装置100は、分散が最大となる高さと、BGAのはんだボールの高さとから基板高さを求める。ここで、はんだボールの高さとは、基板表面からはんだボールが水平方向に最も膨らむ位置までの距離、すなわち、はんだボールの半径である。 In the present embodiment, it is assumed that the inspection object 1 is a substrate and a BGA (Ball Grid Array) mounted on the substrate. The BGA includes a circuit component and a plurality of solder balls that join the circuit component to a substrate. The X-ray inspection apparatus 100 determines the substrate height from the height at which the dispersion is maximum and the height of the BGA solder balls. Here, the height of the solder ball is the distance from the substrate surface to the position where the solder ball swells most in the horizontal direction, that is, the radius of the solder ball.
はんだボールと基板との相対的な高さ方向の距離は、同一の検査対象1の同一領域については一定である。そのため、はんだボールと基板との間の距離Hは、例えば、ユーザがティーチングモード時に一度設定すればよい。検査モード時に距離Hを再設定する必要はない。なお、X線検査装置100が、検査対象1の設計値に基づいて、距離Hを設定してもよい。 The relative height direction distance between the solder ball and the substrate is constant for the same region of the same inspection object 1. Therefore, the distance H between the solder ball and the substrate may be set once by the user in the teaching mode, for example. There is no need to reset the distance H in the inspection mode. Note that the X-ray inspection apparatus 100 may set the distance H based on the design value of the inspection object 1.
ところが、検査時に基板およびはんだボールが位置する高さ方向についての座標は、検査のたびに異なる。すでに説明したように、基板には反りがある。基板の反り量は、基板を固定するレールの固定位置、基板の熱変形の度合い等の要素により検査対象となる基板ごとにばらつきが生じる。そのため、インライン検査前のティーチングモードにあたって変位計114により予め基板の反り量を測っていたとしても、測定された反り量は、その後で検査される基板の反り量とは異なる。よって、検査前に予め計測した基板の反り量を、検査モードにて使用することはできない。そこで、X線検査装置100は、絶対的な基板高さを求めるにあたり、検査のたびに再構成データからはんだボールの高さを求めて、絶対的な基板高さを算出する。 However, the coordinates in the height direction at which the substrate and the solder ball are located at the time of inspection differ for each inspection. As already explained, the substrate has a warp. The amount of warpage of the board varies depending on the board to be inspected depending on factors such as the fixing position of the rail for fixing the board and the degree of thermal deformation of the board. Therefore, even if the substrate warpage amount is measured in advance by the displacement meter 114 in the teaching mode before in-line inspection, the measured warpage amount is different from the substrate warpage amount to be inspected thereafter. Therefore, the warpage amount of the substrate measured in advance before the inspection cannot be used in the inspection mode. Therefore, when obtaining the absolute substrate height, the X-ray inspection apparatus 100 obtains the height of the solder ball from the reconstructed data every time the inspection is performed, and calculates the absolute substrate height.
以下、図6を参照して、基板高さ位置取得処理について説明する。図6は、基板高さ位置取得にあたり、X線検査装置100が行なう処理の流れをフローチャート形式で示す図である。 Hereinafter, the substrate height position acquisition process will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a flowchart showing the flow of processing performed by the X-ray inspection apparatus 100 in acquiring the substrate height position.
X線検査装置100は、基板高さ位置取得処理を開始すると(ステップS601)、まず、対象物の水平断面の高さを指定するパラメータZに0を代入する(ステップS603)。再構成処理により生成される3次元の再構成データはボクセルと呼ばれる立方体が複数並ぶデータ構造を有しており、再構成データの最も上(鉛直上)の層の高さが、Z=0の断面である。再構成データ中のZ番目の層が、Z=Zの断層画像に対応する。なお、パラメータZは、実際の高さを表しているわけではないが、以下では、簡単のため、パラメータZで指定される実際の高さを、高さZと呼ぶ。 When starting the substrate height position acquisition process (step S601), the X-ray inspection apparatus 100 first substitutes 0 for a parameter Z that specifies the height of the horizontal section of the object (step S603). The three-dimensional reconstruction data generated by the reconstruction process has a data structure in which a plurality of cubes called voxels are arranged, and the height of the uppermost layer (vertically above) of the reconstruction data is Z = 0. It is a cross section. The Zth layer in the reconstruction data corresponds to a tomographic image with Z = Z. The parameter Z does not represent the actual height, but in the following, for the sake of simplicity, the actual height specified by the parameter Z is referred to as the height Z.
ステップS605において、X線検査装置100は、再構成データ内から、高さZの2次元データ(断層画像)を取得する。 In step S605, the X-ray inspection apparatus 100 acquires two-dimensional data (tomographic image) of height Z from the reconstruction data.
ステップS607において、X線検査装置100は、ステップS603で取得された高さZの断層画像の分散V(Z)を算出する。ここで、断層画像の分散は下記の式(*)で計算される。 In step S607, the X-ray inspection apparatus 100 calculates the variance V (Z) of the tomographic image having the height Z acquired in step S603. Here, the variance of the tomographic image is calculated by the following equation (*).
V(Z)=ΣxΣy(Ixy−Iavg) …(*)
ただし、Ixyは、断層画像内の画素p(x,y)の輝度値、Iavgは断層画像内の全画素の平均値を表す。
V (Z) = Σ x Σ y (I xy -I avg) ... (*)
Here, I xy represents the luminance value of the pixel p (x, y) in the tomographic image, and I avg represents the average value of all the pixels in the tomographic image.
さらに、ステップS607において、X線検査装置100は、計算した分散V(Z)を主記憶部90aに保存しておく。保存された分散V(Z)は、各断層画像の分散を比較する際に用いられる。 Further, in step S607, the X-ray inspection apparatus 100 stores the calculated variance V (Z) in the main storage unit 90a. The stored variance V (Z) is used when comparing the variances of the tomographic images.
ステップS609において、X線検査装置100は、全ての高さの断層画像について、分散を求めたかどうか判断する。具体的には、X線検査装置100は、Zが、再構成データ内の断層数未満かどうかを判断する。Zが断層数未満であるとき(ステップS609においてYES)、X線検査装置100は、ステップS611においてZをインクリメントしたあと、ステップS605からの処理を繰り返す。一方、Zが断層数に達しているとき(ステップS609においてNO)、X線検査装置100は、ステップS613の処理に進む。 In step S609, the X-ray inspection apparatus 100 determines whether or not dispersion has been obtained for all height tomographic images. Specifically, the X-ray inspection apparatus 100 determines whether Z is less than the number of tomograms in the reconstruction data. When Z is less than the number of slices (YES in step S609), X-ray inspection apparatus 100 repeats the processing from step S605 after incrementing Z in step S611. On the other hand, when Z has reached the number of slices (NO in step S609), the X-ray inspection apparatus 100 proceeds to the process of step S613.
ステップS613において、X線検査装置100は、各断層画像の分散V(Z)を比較し、分散V(Z)が最大となるZを求める。 In step S613, the X-ray inspection apparatus 100 compares the variance V (Z) of each tomographic image and obtains Z that maximizes the variance V (Z).
ステップS615において、X線検査装置100は、はんだボール高さHを取得する。ここで、はんだボール高さHは、すでに説明したように、予め設定されている。高さHの値は、はんだ高さの設計値よりX線検査装置100により自動的に設定されてもよい。また、ティーチングモード時にユーザが高さHの値を設定してもよい。 In step S615, the X-ray inspection apparatus 100 acquires the solder ball height H. Here, the solder ball height H is set in advance as described above. The value of the height H may be automatically set by the X-ray inspection apparatus 100 from the design value of the solder height. Further, the user may set a value of height H in the teaching mode.
ステップS617において、X線検査装置100は、ステップS613で求めたZおよびステップS615で取得したHに基づいて、基板高さを求める。基板の上側に部品が実装されている場合は、はんだボールよりも下側に基板があるため、X線検査装置100は、Z−Hを基板高さとして求める。一方、基板の下側に部品が実装されている場合は、X線検査装置100は、Z+Hを基板高さとして求める。なお、部品が基板の上側および下側のいずれに実装されているかについての情報は、例えば、ティーチングモード時にユーザが設定しておくものとする。 In step S617, the X-ray inspection apparatus 100 obtains the substrate height based on Z obtained in step S613 and H obtained in step S615. When a component is mounted on the upper side of the board, the X-ray inspection apparatus 100 obtains ZH as the board height because the board is located below the solder balls. On the other hand, when a component is mounted on the lower side of the board, the X-ray inspection apparatus 100 obtains Z + H as the board height. Note that information on whether the component is mounted on the upper side or the lower side of the board is set by the user in the teaching mode, for example.
なお、図6では、X線検査装置100が、鉛直上の断層データから鉛直下の断層データに向けて順に、各断層データでの分散を求める例を示しているが、分散を求める手順はこれに限られるわけではない。例えば、X線検査装置100は、鉛直下の断層データから鉛直上の断層データに向けて順に分散を求めてもよい。 FIG. 6 shows an example in which the X-ray inspection apparatus 100 obtains the variance in each tomographic data in order from the vertical tomographic data to the vertical tomographic data. It is not limited to. For example, the X-ray inspection apparatus 100 may obtain the variance in order from the vertical tomographic data to the vertical tomographic data.
また、上の説明では、X線検査装置100は、再構成した3次元データから複数の断層データを生成しているものの、X線検査装置100は、ボール高さを必要な精度で決定できる間隔で、複数の断層データを生成することができればよい。X線検査装置100は、視野内の全てのボクセルのデータを再構成しなくてもよい。 In the above description, although the X-ray inspection apparatus 100 generates a plurality of tomographic data from the reconstructed three-dimensional data, the X-ray inspection apparatus 100 can determine the ball height with a necessary accuracy. Thus, it is sufficient that a plurality of tomographic data can be generated. The X-ray inspection apparatus 100 does not have to reconstruct all voxel data in the field of view.
(実験結果)
出願人は、BGAが実装されたプリント基板について、上記のX線検査方法により基板高さを求める実験を行なった。その実験結果を図7から図9に記す。図7は、各断層高さにおける分散V(Z)の値を示す図である。図8は、分散が最も大きくなる断層高さ(図7における断層高さ(A))での断層画像を示す図である。図9は、分散が最も大きくなる断層高さから20層下側の(図8における断層高さ(B)での)断層画像を示す図である。
(Experimental result)
The applicant conducted an experiment for obtaining the board height by the above-described X-ray inspection method for the printed board on which the BGA was mounted. The experimental results are shown in FIGS. FIG. 7 is a diagram showing the value of the variance V (Z) at each fault height. FIG. 8 is a diagram showing a tomographic image at a fault height (fault height (A) in FIG. 7) at which the variance is greatest. FIG. 9 is a diagram showing a tomographic image (at the fault height (B) in FIG. 8) 20 layers below the fault height at which the variance becomes the largest.
図8を図9と比較して参照すると、分散が最も大きくなる断層画像では、はんだボールに対応する領域(輝度値が高い領域)が大きい。また、図9を参照すると、高さ(B)の断層画像では、プリント基板の配線が観察されることが分かる。すなわち、この断層画像は、基板高さの断層画像であることが分かる。 Referring to FIG. 8 in comparison with FIG. 9, in the tomographic image in which the variance is the largest, the region corresponding to the solder ball (region having a high luminance value) is large. Also, referring to FIG. 9, it can be seen that the wiring of the printed circuit board is observed in the tomographic image of height (B). That is, it can be seen that this tomographic image is a tomographic image of the substrate height.
また、図7を参照して、分散は、断層高さがボールの中心に近づくにしたがって徐々に大きくなる傾向を示している。これは、分散が、ノイズに対する耐性が強いことを意味する。例えば、ある高さの断層画像でノイズが大きく分散が極端に大きくなるような場合でも、X線検査装置100は、複数の高さでの分散の平均をとることで、ボール高さを精度よく検出できる。このように、X線検査装置100は、安定的に、ボールの中心を求めることができるため、安定して基板高さを求めることができる。 In addition, referring to FIG. 7, the dispersion shows a tendency that the fault height gradually increases as it approaches the center of the ball. This means that the dispersion is highly resistant to noise. For example, even when the noise is large and the variance becomes extremely large in a tomographic image at a certain height, the X-ray inspection apparatus 100 can accurately calculate the ball height by taking the average of the variances at a plurality of heights. It can be detected. Thus, since the X-ray inspection apparatus 100 can stably obtain the center of the ball, the substrate height can be obtained stably.
(変形例)
以上の説明では、ボール高さを求めるために、断層画像内の分散を利用したが、X線検査装置100は、高輝度領域の割合が高い断層を特定できればよい。この特定は、他の方法で実現されてもよい。
(Modification)
In the above description, in order to obtain the ball height, the dispersion in the tomographic image is used. This identification may be realized in other ways.
(1) はんだボールの直径
良否判定部78は、断層画像において、はんだボールに対応するはんだ領域(2値化したときの、白または値が1の領域)の直径が最大となる高さを、ボール高さとしてもよい。これは、はんだボールが球形をしており、中心付近の直径が最大となる性質を利用したものである。
(1) Diameter of solder ball The pass / fail judgment unit 78 determines the height at which the diameter of the solder area corresponding to the solder ball (the area of white or value 1 when binarized) is maximum in the tomographic image, It may be the ball height. This utilizes the property that the solder ball has a spherical shape and the diameter near the center is maximized.
(2) はんだボールの面積
良否判定部78は、はんだ領域の面積が最大となる高さを、ボール高さとしてもよい。この設定方法は、はんだボールの直径をボール高さとみなす方法と同様の考え方に基づいている。しかしながら、この方法では、はんだボールの断層が正円でないことによる誤認識を回避することができる。また、この方法には、面積は長さの2乗になるため、長さで比較するよりもノイズの影響を受けにくいという利点がある。
(2) Solder Ball Area The quality determining unit 78 may set the height at which the area of the solder region is maximized as the ball height. This setting method is based on the same idea as the method of regarding the diameter of the solder ball as the ball height. However, this method can avoid erroneous recognition due to the fact that the solder ball fault is not a perfect circle. In addition, this method has an advantage that since the area is the square of the length, it is less susceptible to noise than the comparison by length.
以上のように、本実施の形態に係るX線検査装置100によれば、ティーチングあるいは検査時に自動的に基板高さを抽出することができる。そのため、X線検査装置100は、配線パターンを用いて基板高さを求める従来の技術に比べて、次のような有利な効果を奏する。
(1)使用者の負担軽減。
(2)ヒューマンエラーの防止。
(3)平面上に配線パターンがない基板の基板高さを抽出できる。
(4)配線パターンのSN比が小さい基板の基板高さを正確に抽出できる。
(5)多層基板の基板高さを高精度に抽出できる。
As described above, according to the X-ray inspection apparatus 100 according to the present embodiment, the substrate height can be automatically extracted during teaching or inspection. Therefore, the X-ray inspection apparatus 100 has the following advantageous effects as compared with the conventional technique for obtaining the substrate height using the wiring pattern.
(1) Reducing user's burden.
(2) Prevention of human error.
(3) The board height of a board without a wiring pattern on a plane can be extracted.
(4) The board height of the board having a small SN ratio of the wiring pattern can be accurately extracted.
(5) The substrate height of the multilayer substrate can be extracted with high accuracy.
[第2の実施の形態]
第2の実施の形態に係るX線検査装置100は、再構成領域(視野)を水平方向について複数の部分領域に分割し、各部分領域について基板高さの算出および良否判定を行なう。再構成領域を分割する理由は、2つあり、基板反りへの対応と、良否判定の高速化である。
[Second Embodiment]
The X-ray inspection apparatus 100 according to the second embodiment divides the reconstruction area (field of view) into a plurality of partial areas in the horizontal direction, and performs substrate height calculation and pass / fail judgment for each partial area. There are two reasons for dividing the reconstruction area, which is to cope with the substrate warp and to speed up the quality determination.
基板反りへの対応について説明する。すでに説明したように、プリント基板のX線検査では基板に反りが発生する。基板の反りがある場合、基板全体の高さが変化するとともに、基板面内の場所によって基板高さに差が生じる。したがって、部品(実装パッケージ)の全域にわたって、基板の表面から一定の距離だけ離れた接合面を用いて検査したい場合には、検査領域の水平座標によって検査する高さを変更する必要がある。 A description will be given of how to deal with substrate warpage. As already described, the X-ray inspection of the printed circuit board warps the substrate. When the substrate is warped, the height of the entire substrate is changed, and the height of the substrate varies depending on the location in the substrate surface. Therefore, when it is desired to inspect the entire surface of the component (mounting package) using a bonding surface that is separated from the surface of the substrate by a certain distance, it is necessary to change the height to be inspected by the horizontal coordinates of the inspection area.
図10および図11を参照して、このことについてより詳しく説明する。図10は、反りによって断層面に対して傾いたプリント基板およびBGAを模式的に示した図である。図11は、図10に示した断層面での断層画像の輝度分布を模式的に示した図である。図11では、輝度が所定の閾値より高く、はんだに対応すると判断される画素領域(明領域)を斜線で示している。 This will be described in more detail with reference to FIGS. FIG. 10 is a diagram schematically showing a printed circuit board and a BGA inclined with respect to the tomographic plane due to warpage. FIG. 11 is a diagram schematically showing the luminance distribution of the tomographic image on the tomographic plane shown in FIG. In FIG. 11, pixel areas (bright areas) whose luminance is higher than a predetermined threshold and are determined to correspond to solder are indicated by hatching.
図10に示すように基板が反っている場合、一つの断層画像を用いて、接合を正しく検査することができない。断層画像内の各位置での明領域は、基板表面からの高さが異なる面でスライスされたはんだに対応するためである。例えば、図11の左上の明領域は、基板高さ付近の高さでのボールの断面に対応する。一方、右上の明領域、ボール中心高さでのボールの断面に対応する。よって、再構成データ全体にわたり、同一の高さの断面を用いて検査しようとすると、各接合部に対し適切な高さで検査を行なうことが困難である。 When the substrate is warped as shown in FIG. 10, the bonding cannot be correctly inspected using one tomographic image. This is because the bright region at each position in the tomographic image corresponds to the solder sliced on the surface having a different height from the substrate surface. For example, the bright area in the upper left of FIG. 11 corresponds to the cross section of the ball at a height near the substrate height. On the other hand, it corresponds to the bright area in the upper right, the cross section of the ball at the ball center height. Therefore, if it is attempted to inspect the entire reconstructed data using the same cross section, it is difficult to inspect each joint portion at an appropriate height.
そこで、本実施の形態に係るX線検査装置100は、再構成データを水平方向について複数の検査領域に分割し、検査領域ごとに基板高さおよび検査高さを求めて、検査する。したがって、本実施の形態に係るX線検査装置100は、基板と部品との接合箇所全てにわたり、適切な検査を行なうことができる。 Therefore, the X-ray inspection apparatus 100 according to the present embodiment divides the reconstruction data into a plurality of inspection areas in the horizontal direction, and determines and inspects the substrate height and the inspection height for each inspection area. Therefore, the X-ray inspection apparatus 100 according to the present embodiment can perform an appropriate inspection over all the joints between the substrate and the component.
続いて、良否判定の高速化について説明する。視野を分割しない場合、X線検査装置は、再構成データの断層画像全体について、良否判定に関わる処理(基板高さ抽出、良否判定等)を行なう必要がある。しかし、断層画像内には、BGAのはんだボールの配列によっては、良否判定をする必要のない領域の画像まで含まれることがある。視野を分割しない場合、X線検査装置は、このような領域に対する不必要な判定を行っているため、判定時間が長くなる。 Next, speeding up of the pass / fail judgment will be described. When the field of view is not divided, the X-ray inspection apparatus needs to perform processing related to pass / fail judgment (substrate height extraction, pass / fail judgment, etc.) for the entire tomographic image of the reconstruction data. However, depending on the arrangement of the BGA solder balls, the tomographic image may include an image of an area that does not need to be judged as good or bad. When the field of view is not divided, the X-ray inspection apparatus makes an unnecessary determination for such a region, and therefore the determination time becomes long.
したがって、視野の分割により検査時間を短縮できる。例えば、断層画像全体の面積に対し、はんだボールの占める面積(厳密には、はんだボールを含むように設定されるこの場合は、矩形の視野を想定)の割合が50%の場合、視野を分割した場合の良否判定時間は、断層画像全体を検査する場合に比べ、およそ2分の1になる。検査時間をできるだけ短くしたいインライン検査において、良否判定時間が2分の1になることは大変有益である。 Therefore, inspection time can be shortened by dividing the visual field. For example, when the ratio of the area occupied by the solder balls to the total area of the tomographic image (strictly speaking, a rectangular visual field is assumed to include the solder balls) is 50%, the visual field is divided. In this case, the pass / fail judgment time is about one-half that of the case where the entire tomographic image is inspected. In an in-line inspection in which the inspection time is desired to be as short as possible, it is very beneficial that the pass / fail judgment time is halved.
本実施の形態に係るX線検査装置100は、断面画像を、各々がはんだボールに対応する領域を少なくとも1つ含む領域に分割し、分割後の領域ごとに基板高さを求め、求めた各検査高さに基づいて良否判定を行なう。したがって、X線検査装置100は、検査時間を短縮することができる。 X-ray inspection apparatus 100 according to the present embodiment divides a cross-sectional image into regions each including at least one region corresponding to a solder ball, and obtains the substrate height for each region after division. Pass / fail judgment is performed based on the inspection height. Therefore, the X-ray inspection apparatus 100 can shorten the inspection time.
以下、本実施の形態に係るX線検査装置100について詳しく説明する。X線検査装置100の構成は、概ね第1の実施の形態のものであるため、その説明は繰り返さない。ただし、X線検査の際に行なう処理が、第1の実施の形態での処理と異なる。以下、第2の実施の形態に係るX線検査装置100が行なう処理について説明する。 Hereinafter, the X-ray inspection apparatus 100 according to the present embodiment will be described in detail. Since the configuration of the X-ray inspection apparatus 100 is substantially the same as that of the first embodiment, the description thereof will not be repeated. However, the processing performed in the X-ray inspection is different from the processing in the first embodiment. Hereinafter, processing performed by the X-ray inspection apparatus 100 according to the second embodiment will be described.
(処理の流れ)
図12を参照して、第2の実施の形態に係るX線検査全体の流れについて説明する。図12は、第2の実施の形態に係るX線検査の流れをフローチャート形式で示す図である。
(Process flow)
With reference to FIG. 12, the flow of the whole X-ray inspection according to the second embodiment will be described. FIG. 12 is a flowchart showing the flow of the X-ray inspection according to the second embodiment.
検査の開始(ステップS1201)からデータ再構成(ステップS1211)までの処理は、それぞれ、図4のステップS401からステップS411までの処理と同様であるため、これらの説明は繰り返さない。 The processes from the start of inspection (step S1201) to data reconstruction (step S1211) are the same as the processes from step S401 to step S411 in FIG. 4, respectively, and thus description thereof will not be repeated.
ステップS1213において、X線検査装置100は、視野を分割する。すなわち、X線検査装置100は、断層画像内に複数の部分領域を設定する。ステップS1213の詳細については、後述する。 In step S1213, the X-ray inspection apparatus 100 divides the field of view. That is, the X-ray inspection apparatus 100 sets a plurality of partial areas in the tomographic image. Details of step S1213 will be described later.
ステップS1215において、X線検査装置100は、各部分領域について、基板高さ、すなわち、部品が配置されている基板表面の高さを抽出する。X線検査装置100は、各部分領域について、各断面の部分領域内の断面画像(部分画像とよぶ)での輝度値の分散を求め、分散の最も高い部分画像の高さから所定の距離離れた高さを、部分領域での基板表面の高さとして求める。各部分領域に対してX線検査装置100が行なう処理の詳細は、図6を参照して説明したものと同様の処理であり、その説明は繰り返さない。 In step S1215, the X-ray inspection apparatus 100 extracts the board height, that is, the height of the board surface on which the components are arranged, for each partial region. The X-ray inspection apparatus 100 obtains a variance of luminance values in a cross-sectional image (referred to as a partial image) in each partial region for each partial region, and is separated from the height of the partial image having the highest variance by a predetermined distance. Is determined as the height of the substrate surface in the partial region. The details of the process performed by the X-ray inspection apparatus 100 for each partial region are the same as those described with reference to FIG. 6, and the description thereof will not be repeated.
ステップS1217において、X線検査装置100は、各部分領域について、基板高さから高さ方向に所定の距離だけ離れた高さの断層画像を、検査画像として取得する。 In step S1217, the X-ray inspection apparatus 100 acquires a tomographic image having a height separated from the substrate height by a predetermined distance as an inspection image for each partial region.
ステップS1219において、X線検査装置100は、検査画像を用いて、ステップS417と同様の視野の良否判定を行なう。 In step S1219, the X-ray inspection apparatus 100 performs visual field pass / fail determination similar to that in step S417 using the inspection image.
ステップS1220において、X線検査装置100は、すべての視野に対して良否判定を行なったかどうか判断する。良否判定を行なっていない視野がある場合(ステップS1220においてNO)、X線検査装置100は、CT撮像(ステップS1209)からの処理を繰り返す。一方、すべての視野に対して良否判定が行なわれた場合(ステップS1220においてYES)、処理をステップS1221に進める。 In step S <b> 1220, the X-ray inspection apparatus 100 determines whether the pass / fail determination has been performed for all fields of view. If there is a field of view for which pass / fail judgment has not been performed (NO in step S1220), X-ray inspection apparatus 100 repeats the processing from CT imaging (step S1209). On the other hand, when the pass / fail determination is made for all the visual fields (YES in step S1220), the process proceeds to step S1221.
ステップS1221において、X線検査装置100は、基板をX線検査装置100から搬出する。具体的には、X線検査装置100は、第1の実施の形態と同様、検査対象駆動機構110により、基板をX線検査装置100の外に移動する。 In step S1221, the X-ray inspection apparatus 100 carries the substrate out of the X-ray inspection apparatus 100. Specifically, the X-ray inspection apparatus 100 moves the substrate out of the X-ray inspection apparatus 100 by the inspection target drive mechanism 110 as in the first embodiment.
以上で、X線検査装置100は、1つの検査対象1についての検査を終了する(ステップS1223)。X線検査装置100は、複数の検査対象1についてのインライン検査を実行する場合には、ここまで説明したステップS1201からステップS1223までの一連の処理を繰り返す。 Thus, the X-ray inspection apparatus 100 ends the inspection for one inspection object 1 (step S1223). The X-ray inspection apparatus 100 repeats a series of processes from step S1201 to step S1223 described so far when performing inline inspection on a plurality of inspection objects 1.
(視野分割)
図13を参照して、図12のステップS1213における視野分割処理について説明する。図13は、視野分割にあたり、X線検査装置100が行なう処理の流れをフローチャート形式で示す図である。
(Field division)
With reference to FIG. 13, the visual field division process in step S1213 of FIG. 12 will be described. FIG. 13 is a flowchart showing the flow of processing performed by the X-ray inspection apparatus 100 in dividing the visual field.
X線検査装置100の良否判定部78は、視野分割を開始すると(ステップS1301)、ステップS1303からステップS1315の処理を行ない、分散V(Z)が最大となる高さZの断層画像を取得する。ステップS1303からステップS1315での処理は、それぞれ、図6のステップS603からステップS605での処理と同様であり、これらの説明は繰り返さない。 When the visual field division is started (step S1301), the quality determination unit 78 of the X-ray inspection apparatus 100 performs the processing from step S1303 to step S1315, and acquires a tomographic image having a height Z that maximizes the variance V (Z). . The processing from step S1303 to step S1315 is the same as the processing from step S603 to step S605 of FIG. 6, respectively, and description thereof will not be repeated.
ステップS1317において、良否判定部78は、分散が最大となる断層画像を、はんだに対応する部分(はんだ部)と、それ以外の部分とに分割するために、断層画像を2値化する。2値化の閾値は予め設定してもよい。また、はんだとそれ以外の部分(空気や基板)の輝度差は十分に大きいため、良否判定部78は、判別分析法等の公知の閾値設定手法を用いて、2値化を行なうこともできる。これ以降の説明では、2値化画像において、良否判定部78は、2値化処理により、閾値以上の輝度値を1、閾値未満の輝度値を0に変更したものとする。 In step S <b> 1317, the quality determination unit 78 binarizes the tomographic image in order to divide the tomographic image with the maximum variance into a part corresponding to solder (solder part) and other parts. The threshold for binarization may be set in advance. Further, since the luminance difference between the solder and the other part (air or board) is sufficiently large, the pass / fail judgment unit 78 can also perform binarization using a known threshold setting method such as a discriminant analysis method. . In the following description, in the binarized image, it is assumed that the quality determination unit 78 has changed the luminance value equal to or higher than the threshold to 1 and the luminance value lower than the threshold to 0 by the binarization process.
ステップS1319において、良否判定部78は、連続する輝度値が1の部分からなる領域(明領域とよぶ)を、明領域が個々のはんだに対応付けて認識されるように、ラベリングする。ラベリングには、公知の手法を用いることが可能である。例えば、良否判定部78は、ラスタスキャンおよびルックアップテーブルを用いた手法や輪郭追跡法等を用いればよい。また、ラベリングにおける近傍の画素は、使用者により設定できるものとする。使用者は、精度や速度の観点から4近傍や8近傍といった設定をすればよい。 In step S <b> 1319, the pass / fail judgment unit 78 labels a region (referred to as a bright region) including a portion having a continuous luminance value of 1 so that the bright region is recognized in association with each solder. A known method can be used for labeling. For example, the pass / fail determination unit 78 may use a method using a raster scan and a lookup table, a contour tracking method, or the like. In addition, pixels in the vicinity in labeling can be set by the user. The user may set 4 neighborhoods or 8 neighborhoods from the viewpoint of accuracy and speed.
ステップS1321において、良否判定部78は、はんだ部がラベリングされた画像に基づいて、互いに近傍に位置する所定の個数のはんだ部に対し、部分領域についてのラベルを与える。つまり、1つのはんだ部は、はんだ部のラベルと部分領域のラベルとの2つのラベルを持つことになる。なお、以下では、部分領域を、「分割後の視野」、あるいは、分割前の視野との誤解を招かないと考えられる場合には、単に「視野」ともよぶ。 In step S1321, the pass / fail judgment unit 78 gives a label for the partial region to a predetermined number of solder parts located in the vicinity of each other based on the image where the solder parts are labeled. That is, one solder part has two labels, a label of a solder part and a label of a partial region. In the following, the partial area is also referred to simply as “field of view” when it is considered that it does not cause misunderstanding of “field of view after division” or the field of view before division.
良否判定部78は、同一の視野に含めるはんだ部の個数を、予め設定しておいた設定値に基づいて決定する。例えば、設定値を1にした場合、はんだ部一つ一つに基板高さを求め検査を行なうこととなる。同一の視野に含めるはんだ部の個数は、通常、基板の設計仕様で決定されるため、予め使用者が設定してもよい。また、良否判定部78は、断層画像中のはんだ部の分布に基づいて、同一視野のはんだ部の個数を自動的に設定してもよい。 The pass / fail judgment unit 78 determines the number of solder parts to be included in the same field of view based on a preset value. For example, when the set value is 1, the board height is obtained for each solder part and the inspection is performed. Since the number of solder parts included in the same field of view is usually determined by the design specifications of the board, the user may set it in advance. Further, the pass / fail judgment unit 78 may automatically set the number of solder parts having the same field of view based on the distribution of the solder parts in the tomographic image.
縦および横方向にはんだが等間隔に配置されている基板では、縦方向と横方向にそれぞれ設定値を決めてもよい。この場合、良否判定部78は、断層画像内の1つのはんだ部を基準として、設定された個数のはんだ部に視野についてのラベリングを与える。基準とするはんだ部は、対象物の設計情報(例えば、部品が実装される基板内の位置についての情報)に基づいて、X線検査装置100あるいは使用者が設定できてもよい。なお、良否判定部78は、視野のラベリングを、基準のはんだ部から、所定の距離内のはんだ部についてのみ行なってもよい。これにより、検査時間を短縮できる。視野のラベルを与える領域、すなわち、検査を実施する範囲は、設計情報からX線検査装置100あるいは使用者が設定できる。 In a board in which solder is arranged at equal intervals in the vertical and horizontal directions, the set values may be determined in the vertical and horizontal directions, respectively. In this case, the pass / fail judgment unit 78 gives visual field labeling to the set number of solder parts with reference to one solder part in the tomographic image. The reference solder part may be set by the X-ray inspection apparatus 100 or the user based on the design information of the object (for example, information about the position in the board on which the component is mounted). The pass / fail determination unit 78 may perform visual field labeling only on a solder portion within a predetermined distance from the reference solder portion. Thereby, inspection time can be shortened. An area for giving a visual field label, that is, a range where inspection is performed, can be set by the X-ray inspection apparatus 100 or the user from design information.
図14に、分割後の一視野中のはんだ部の個数を、横方向に4個、縦方向に4個と設定して、視野を分割した例を示す。図14中斜線で示した部分がはんだ部である。図14では、左下のはんだ部を起点として、視野が設定されている。なお、ラベリング範囲の制限により、横4×縦2のはんだ部を含む領域が視野3として設定されている。 FIG. 14 shows an example in which the field of view is divided by setting the number of solder parts in one divided visual field to 4 in the horizontal direction and 4 in the vertical direction. The hatched portion in FIG. 14 is a solder portion. In FIG. 14, the field of view is set starting from the lower left solder portion. Note that an area including a horizontal 4 × vertical 2 solder portion is set as the visual field 3 due to the limitation of the labeling range.
はんだが等間隔に配置されていない場合には、良否判定部78は、ラベリングされた順番を用いて、視野のラベリングを行なってもよい。あるいは、良否判定部78は、基準となるはんだ部からの距離により、視野のラベリングを行なってもよい。 When the solder is not arranged at equal intervals, the pass / fail judgment unit 78 may perform visual field labeling using the order of labeling. Alternatively, the quality determination unit 78 may perform visual field labeling based on the distance from the reference solder part.
図13に戻って、視野のラベリング後、良否判定部78は、視野分割処理を終了する(ステップS1323)。 Returning to FIG. 13, after labeling the visual field, the quality determination unit 78 ends the visual field division processing (step S <b> 1323).
[その他の実施の形態]
上記説明は、BGAが実装された基板の検査について行なったが、第1の実施の形態あるいは第2の実施の形態に係るX線検査装置100が検査できる対象物は、これに限定されるものではない。例えば、X線検査装置100は、はんだボールを用いた他の部品、例えば、CSP(Chip Size Package)が実装される基板の検査を行なうこともできる。また、X線検査装置100を、QFP(Quad Flat Package)等のその他の表面実装基板や、ピン挿入型の実装基板の検査に適用することもできる。いずれの場合でも、X線検査装置100は、部品のうちX線の吸収係数の高い部分(高吸収部分)に対応する領域の割合が高い断面を見つけ、その断面から、部品の形状特性に基づく距離だけ離れた断面を検査面に設定すればよい。
[Other embodiments]
The above description has been made on the inspection of the substrate on which the BGA is mounted. However, the objects that can be inspected by the X-ray inspection apparatus 100 according to the first embodiment or the second embodiment are limited to this. is not. For example, the X-ray inspection apparatus 100 can also inspect other parts using solder balls, for example, a board on which a CSP (Chip Size Package) is mounted. The X-ray inspection apparatus 100 can also be applied to inspection of other surface mounting substrates such as QFP (Quad Flat Package) and pin insertion type mounting substrates. In any case, the X-ray inspection apparatus 100 finds a cross section having a high ratio of the region corresponding to a portion having a high X-ray absorption coefficient (high absorption portion) in the component, and based on the shape characteristic of the component from the cross section. A cross section separated by a distance may be set as the inspection surface.
他の対象物への適用の一例として、X線検査装置100を用いて、QFPのバックフィレット検査が行なえることを以下に示す。 As an example of application to other objects, it will be described below that a QFP backfillet inspection can be performed using the X-ray inspection apparatus 100.
図15は、QFPが実装される基板の側面図である。図15を参照して、基板1501の表面上にQFP1502が実装されている。QFP1502から引き出されたリード1503と基板1501とが、はんだ1504により接合されている。 FIG. 15 is a side view of a substrate on which QFP is mounted. Referring to FIG. 15, QFP 1502 is mounted on the surface of substrate 1501. A lead 1503 drawn from the QFP 1502 and the substrate 1501 are joined by solder 1504.
このようにQFP1502が実装された基板1501を検査対象とする場合においても、分散が最大となる高さは、はんだが最も大きな面積を占める断層(ほぼ基板1501の部品実装面に一致)の高さである。BGAの検査の場合と同様に、分散の結果をもとに検査する高さを決定することができる。検査すべき断層面、すなわち、リード1503とはんだ1504との接合面を、図15中に点線で示す。図15から分かるように、分散が最大となる高さより上方向に検査高さがある。したがって、使用者は、分散が最大となる高さから上方向に検査高さを設定すればよい。 As described above, even when the board 1501 on which the QFP 1502 is mounted is to be inspected, the height at which the dispersion is maximum is the height of the fault (approximately the same as the component mounting surface of the board 1501) that occupies the largest area. It is. Similar to the BGA inspection, the height to be inspected can be determined based on the result of dispersion. A tomographic plane to be inspected, that is, a joint surface between the lead 1503 and the solder 1504 is indicated by a dotted line in FIG. As can be seen from FIG. 15, the inspection height is above the height at which the dispersion is maximum. Therefore, the user only needs to set the inspection height upward from the height at which the dispersion is maximum.
図16は、図15に示す断層面での断面を模式的に示した図である。図16を参照して、X線検査装置100は、リード1503を囲むはんだ1504の形状に基づいて、接合の良否を判定できる。 FIG. 16 is a diagram schematically showing a cross section at the tomographic plane shown in FIG. Referring to FIG. 16, X-ray inspection apparatus 100 can determine whether or not the bonding is good based on the shape of solder 1504 surrounding lead 1503.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 検査対象、10 X線源、12 基板、18 X線、22 X線検出器駆動部、23 X線検出器、30 画像取得制御機構、32 検出器駆動制御機構、34 画像データ取得部、40 入力部、50 出力部、60 X線源制御機構、62 電子ビーム制御部、70 演算部、72 X線源制御部、74 画像取得制御部、76 再構成部、78 良否判定部、80 検査対象位置制御部、82 X線焦点位置計算部、84 撮像条件設定部、90 記憶部、92 X線焦点位置情報、94 撮像条件情報、96 プログラム、98 画像データ、100 X線検査装置、110 検査対象駆動機構、111a,111b ステージ、112a,112b 基板レール、114 変位計、116 光学カメラ、120 検査対象位置制御機構、501 基板、502 第1の部品、503 第2の部品、505 表面層、506 加熱後の状態、507 ボイド、508 ブリッジ、1501 基板、1503 リード。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Inspection object, 10 X-ray source, 12 board | substrate, 18 X-ray, 22 X-ray detector drive part, 23 X-ray detector, 30 Image acquisition control mechanism, 32 Detector drive control mechanism, 34 Image data acquisition part, 40 Input unit, 50 output unit, 60 X-ray source control mechanism, 62 electron beam control unit, 70 calculation unit, 72 X-ray source control unit, 74 image acquisition control unit, 76 reconstruction unit, 78 pass / fail judgment unit, 80 inspection target Position control unit, 82 X-ray focal position calculation unit, 84 imaging condition setting unit, 90 storage unit, 92 X-ray focal point position information, 94 imaging condition information, 96 program, 98 image data, 100 X-ray inspection apparatus, 110 inspection target Drive mechanism, 111a, 111b stage, 112a, 112b substrate rail, 114 displacement meter, 116 optical camera, 120 inspection object position control mechanism, 501 substrate 502 first part 503 second part, 505 a surface layer, after 506 heating condition, 507 void, 508 bridge, 1501 substrate, 1503 the lead.
Claims (15)
前記対象物は、基板と、前記基板に電気的に結合して搭載される部品とを含み、前記部品は、前記基板に比べて高いX線吸収係数を持つ高吸収部材を前記部品内の所定の位置に有し、
前記対象物に向けて前記X線を出力するX線出力手段と、
前記対象物に複数の方向から入射し、前記対象物を透過した前記X線の強度分布を表わす透視画像を撮像するX線検出手段と、
前記複数の方向からの前記X線の前記透視画像に基づいて、前記基板が配置される基準面に各々平行する複数の断層画像を再構成する再構成手段と、
前記複数の断層画像のうち、前記高吸収部材の割合が高い第1の断層画像の位置を特定する特定手段と、
前記第1の断層画像の位置および前記部品の形状情報に基づいて前記第1の断層画像から所定の距離だけ離れた位置を前記対象物の検査位置とする検査位置決定手段とを備える、X線検査装置。 An X-ray inspection apparatus for inspecting an object using X-rays,
The object includes a substrate and a component that is electrically coupled to the substrate, and the component includes a high-absorption member having a higher X-ray absorption coefficient than that of the substrate. At the position of
X-ray output means for outputting the X-rays toward the object;
X-ray detection means for capturing a fluoroscopic image representing the intensity distribution of the X-rays incident on the object from a plurality of directions and transmitted through the object;
Reconstructing means for reconstructing a plurality of tomographic images each parallel to a reference plane on which the substrate is arranged based on the fluoroscopic images of the X-rays from the plurality of directions;
A specifying means for specifying a position of a first tomographic image having a high ratio of the high absorption member among the plurality of tomographic images;
X-ray comprising: an inspection position determining means for setting a position separated from the first tomographic image by a predetermined distance based on the position of the first tomographic image and the shape information of the component to the inspection position of the object. Inspection device.
前記対象物は、基板と、前記基板に電気的に結合して搭載される部品とを含み、前記部品は、前記基板に比べて高いX線吸収係数を持つ高吸収部材を前記部品内の所定の位置に有し、
前記対象物に向けて前記X線を出力するX線出力手段と、
前記対象物に複数の方向から入射し、前記対象物を透過した前記X線の強度分布を表わす透視画像を撮像するX線検出手段と、
前記複数の方向からの前記X線の前記透視画像に基づいて、前記基板が配置される基準面に各々平行する複数の断層画像を再構成する再構成手段と、
前記複数の断層画像のうち、前記高吸収部材の割合が高い第1の断層画像の位置を特定する特定手段と、
前記第1の断層画像の位置および前記部品の形状情報に基づいて前記第1の断層画像から所定の距離だけ離れた第2の断層画像を取得し、前記第2の断層画像を用いて前記対象物の良否を判定する検査手段とを備える、X線検査装置。 An X-ray inspection apparatus for inspecting an object using X-rays,
The object includes a substrate and a component that is electrically coupled to the substrate, and the component includes a high-absorption member having a higher X-ray absorption coefficient than that of the substrate. At the position of
X-ray output means for outputting the X-rays toward the object;
X-ray detection means for capturing a fluoroscopic image representing the intensity distribution of the X-rays incident on the object from a plurality of directions and transmitted through the object;
Reconstructing means for reconstructing a plurality of tomographic images each parallel to a reference plane on which the substrate is arranged based on the fluoroscopic images of the X-rays from the plurality of directions;
A specifying means for specifying a position of a first tomographic image having a high ratio of the high absorption member among the plurality of tomographic images;
Based on the position of the first tomographic image and the shape information of the component, a second tomographic image that is separated from the first tomographic image by a predetermined distance is acquired, and the target is obtained using the second tomographic image. An X-ray inspection apparatus comprising inspection means for determining the quality of an object.
前記第2の断層画像は、前記部品と前記基板との接続部に相当する、請求項1または2に記載のX線検査装置。 The high absorption member is a member that connects the component and the substrate,
The X-ray inspection apparatus according to claim 1, wherein the second tomographic image corresponds to a connection portion between the component and the substrate.
前記特定手段は、各前記部分領域について、各前記断層画像の前記部分画像のうち、前記割合が高い第1の部分画像の位置を抽出し、
前記検査位置決定手段は、各前記部分領域について、前記第1の部分画像の位置および前記形状情報に基づいて、前記第1の部分画像から前記所定の距離だけ離れた位置を前記対象物の検査位置とする、請求項1に記載のX線検査装置。 Further comprising a dividing means for acquiring a plurality of partial images included in each of the plurality of partial regions from each of the tomographic images,
The specifying unit extracts, for each partial region, a position of a first partial image having a high ratio among the partial images of each of the tomographic images,
The inspection position determining means inspects the object with respect to each partial area at a position separated from the first partial image by the predetermined distance based on the position of the first partial image and the shape information. The X-ray inspection apparatus according to claim 1, wherein the position is a position.
前記特定手段は、各前記部分領域について、各前記断層画像の前記部分画像のうち、前記割合が高い第1の部分画像の位置を抽出し、
前記検査手段は、各前記部分領域について、前記第1の部分画像の位置および前記形状情報に基づいて、前記第1の部分画像から前記所定の距離だけ離れた第2の部分画像を取得し、前記第2の部分画像を用いて前記対象物の良否を判定する、請求項2に記載のX線検査装置。 Further comprising a dividing means for acquiring a plurality of partial images included in each of the plurality of partial regions from each of the tomographic images,
The specifying unit extracts, for each partial region, a position of a first partial image having a high ratio among the partial images of each of the tomographic images,
The inspection means acquires a second partial image that is separated from the first partial image by the predetermined distance based on the position and the shape information of the first partial image for each partial region, The X-ray inspection apparatus according to claim 2, wherein the quality of the object is determined using the second partial image.
前記対象物は、基板と、前記基板に電気的に結合して搭載される部品とを含み、前記部品は、前記基板に比べて高いX線吸収係数を持つ高吸収部材を前記部品内の所定の位置に有し、
前記対象物に向けて前記X線を出力するステップと、
前記対象物に複数の方向から入射し、前記対象物を透過した前記X線の強度分布を表わす透視画像を撮像するステップと、
前記複数の方向からの前記X線の前記透視画像に基づいて、前記基板が配置される基準面に各々平行する複数の断層画像を再構成するステップと、
前記複数の断層画像のうち、前記高吸収部材の割合が高い第1の断層画像の位置を特定するステップと、
前記第1の断層画像の位置および前記部品の形状情報に基づいて前記第1の断層画像から所定の距離だけ離れた位置を前記対象物の検査位置として決定するステップとを備える、X線検査方法。 An X-ray inspection method for inspecting an object using X-rays,
The object includes a substrate and a component that is electrically coupled to the substrate, and the component includes a high-absorption member having a higher X-ray absorption coefficient than that of the substrate. At the position of
Outputting the X-rays toward the object;
Capturing a fluoroscopic image representing an intensity distribution of the X-rays incident on the object from a plurality of directions and transmitted through the object;
Reconstructing a plurality of tomographic images each parallel to a reference plane on which the substrate is arranged, based on the fluoroscopic images of the X-rays from the plurality of directions;
Identifying a position of a first tomographic image having a high ratio of the high absorption member among the plurality of tomographic images;
Determining a position separated from the first tomographic image by a predetermined distance as an inspection position of the object based on the position of the first tomographic image and the shape information of the component. .
前記対象物は、基板と、前記基板に電気的に結合して搭載される部品とを含み、前記部品は、前記基板に比べて高いX線吸収係数を持つ高吸収部材を前記部品内の所定の位置に有し、
前記対象物に向けて前記X線を出力するステップと、
前記対象物に複数の方向から入射し、前記対象物を透過した前記X線の強度分布を表わす透視画像を撮像するステップと、
前記複数の方向からの前記X線の前記透視画像に基づいて、前記基板が配置される基準面に各々平行する複数の断層画像を再構成するステップと、
前記複数の断層画像のうち、前記高吸収部材の割合が高い第1の断層画像の位置を特定するステップと、
前記第1の断層画像の位置および前記部品の形状情報に基づいて前記第1の断層画像から所定の距離だけ離れた第2の断層画像を取得するステップと、
前記第2の断層画像を用いて前記対象物の良否を判定するステップとを備える、X線検査方法。 An X-ray inspection method for inspecting an object using X-rays,
The object includes a substrate and a component that is electrically coupled to the substrate, and the component includes a high-absorption member having a higher X-ray absorption coefficient than that of the substrate. At the position of
Outputting the X-rays toward the object;
Capturing a fluoroscopic image representing an intensity distribution of the X-rays incident on the object from a plurality of directions and transmitted through the object;
Reconstructing a plurality of tomographic images each parallel to a reference plane on which the substrate is arranged, based on the fluoroscopic images of the X-rays from the plurality of directions;
Identifying a position of a first tomographic image having a high ratio of the high absorption member among the plurality of tomographic images;
Acquiring a second tomographic image separated from the first tomographic image by a predetermined distance based on the position of the first tomographic image and the shape information of the component;
An X-ray inspection method comprising: determining whether the object is good or bad using the second tomographic image.
前記対象物は、基板と、前記基板に電気的に結合して搭載される部品とを含み、前記部品は、前記基板に比べて高いX線吸収係数を持つ高吸収部材を前記部品内の所定の位置に有し、
前記演算部が、前記X線源が前記対象物に向けて前記X線を出力するように、前記X線源を制御するステップと、
前記演算部が、前記X線検出器が、前記対象物に複数の方向から入射し、前記対象物を透過した前記X線の強度分布を表わす透視画像を撮像するように、前記X線検出器を制御するステップと、
前記演算部が、前記複数の方向からの前記X線の前記透視画像に基づいて、前記基板が配置される基準面に各々平行する複数の断層画像を再構成するステップと、
前記演算部が、前記複数の断層画像のうち、前記高吸収部材の割合が高い第1の断層画像の位置を特定するステップと、
前記演算部が、前記第1の断層画像の位置および前記部品の形状情報に基づいて前記第1の断層画像から所定の距離だけ離れた位置を前記対象物の検査位置として決定するステップとを備える、X線検査プログラム。 An X-ray inspection program for causing an X-ray inspection apparatus having an X-ray source, an X-ray detector, and a calculation unit to inspect an object using X-rays,
The object includes a substrate and a component that is electrically coupled to the substrate, and the component includes a high-absorption member having a higher X-ray absorption coefficient than that of the substrate. At the position of
The arithmetic unit controlling the X-ray source so that the X-ray source outputs the X-ray toward the object;
The X-ray detector is configured so that the calculation unit captures a fluoroscopic image representing an intensity distribution of the X-rays that are incident on the object from a plurality of directions and transmitted through the object. A step of controlling
The arithmetic unit reconstructing a plurality of tomographic images each parallel to a reference plane on which the substrate is arranged, based on the fluoroscopic images of the X-rays from the plurality of directions;
The calculating unit specifying a position of a first tomographic image having a high ratio of the high-absorption member among the plurality of tomographic images;
And a step of determining a position separated from the first tomographic image by a predetermined distance as an inspection position of the object based on the position of the first tomographic image and the shape information of the component. X-ray inspection program.
前記対象物は、基板と、前記基板に電気的に結合して搭載される部品とを含み、前記部品は、前記基板に比べて高いX線吸収係数を持つ高吸収部材を前記部品内の所定の位置に有し、
前記演算部が、前記X線源が前記対象物に向けて前記X線を出力するように、前記X線源を制御するステップと、
前記演算部が、前記X線検出器が、前記対象物に複数の方向から入射し、前記対象物を透過した前記X線の強度分布を表わす透視画像を撮像するように、前記X線検出器を制御するステップと、
前記演算部が、前記複数の方向からの前記X線の前記透視画像に基づいて、前記基板が配置される基準面に各々平行する複数の断層画像を再構成するステップと、
前記演算部が、前記複数の断層画像のうち、前記高吸収部材の割合が高い第1の断層画像の位置を特定するステップと、
前記演算部が、前記第1の断層画像の位置および前記部品の形状情報に基づいて前記第1の断層画像から所定の距離だけ離れた第2の断層画像を取得するステップと、
前記演算部が、前記第2の断層画像を用いて前記対象物の良否を判定するステップとを備える、X線検査プログラム。 An X-ray inspection program for causing an X-ray inspection apparatus having an X-ray source, an X-ray detector, and a calculation unit to inspect an object using X-rays,
The object includes a substrate and a component that is electrically coupled to the substrate, and the component includes a high-absorption member having a higher X-ray absorption coefficient than that of the substrate. At the position of
The arithmetic unit controlling the X-ray source so that the X-ray source outputs the X-ray toward the object;
The X-ray detector is configured so that the calculation unit captures a fluoroscopic image representing an intensity distribution of the X-rays that are incident on the object from a plurality of directions and transmitted through the object. A step of controlling
The arithmetic unit reconstructing a plurality of tomographic images each parallel to a reference plane on which the substrate is arranged, based on the fluoroscopic images of the X-rays from the plurality of directions;
The calculating unit specifying a position of a first tomographic image having a high ratio of the high-absorption member among the plurality of tomographic images;
The arithmetic unit obtaining a second tomographic image separated from the first tomographic image by a predetermined distance based on the position of the first tomographic image and the shape information of the component;
An X-ray inspection program comprising: the arithmetic unit including: determining whether the object is good or bad using the second tomographic image.
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102590235A (en) * | 2011-01-17 | 2012-07-18 | 雅马哈发动机株式会社 | Radiation inspection apparatus, radiation inspection method, and image pickup condition calculation apparatus |
WO2012157466A1 (en) * | 2011-05-13 | 2012-11-22 | オムロン株式会社 | X-ray inspection apparatus |
CN103376269A (en) * | 2012-04-20 | 2013-10-30 | 雅马哈发动机株式会社 | Inspection machine for printed circuit board |
JP2015132507A (en) * | 2014-01-10 | 2015-07-23 | オムロン株式会社 | Control device of internal inspection device and control method of the internal inspection device |
KR20180021279A (en) * | 2016-08-18 | 2018-03-02 | 한국과학기술원 | Method of inspecting of ball grid array package |
EP3296726A1 (en) * | 2016-09-20 | 2018-03-21 | Omron Corporation | X-ray inspection apparatus and control method |
-
2008
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Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102590235A (en) * | 2011-01-17 | 2012-07-18 | 雅马哈发动机株式会社 | Radiation inspection apparatus, radiation inspection method, and image pickup condition calculation apparatus |
KR101334721B1 (en) * | 2011-01-17 | 2013-11-29 | 야마하하쓰도키 가부시키가이샤 | Radiation inspection apparatus, radiation inspection method, and image pickup condition calculation apparatus |
WO2012157466A1 (en) * | 2011-05-13 | 2012-11-22 | オムロン株式会社 | X-ray inspection apparatus |
CN103376269A (en) * | 2012-04-20 | 2013-10-30 | 雅马哈发动机株式会社 | Inspection machine for printed circuit board |
JP2015132507A (en) * | 2014-01-10 | 2015-07-23 | オムロン株式会社 | Control device of internal inspection device and control method of the internal inspection device |
KR20180021279A (en) * | 2016-08-18 | 2018-03-02 | 한국과학기술원 | Method of inspecting of ball grid array package |
KR101890281B1 (en) | 2016-08-18 | 2018-08-22 | 한국과학기술원 | Method of inspecting of ball grid array package |
EP3296726A1 (en) * | 2016-09-20 | 2018-03-21 | Omron Corporation | X-ray inspection apparatus and control method |
US10054432B2 (en) | 2016-09-20 | 2018-08-21 | Omron Corporation | X-ray inspection apparatus and control method |
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