JP2853854B2 - 検査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、電子回路基板等の被写体を非破壊検査する
検査装置に関する。

（従来の技術） この種の検査装置として例えばＸ線検査装置は、Ｘ線
発生源とＸ線TVカメラとの間に被写体を配置し、Ｘ線発
生源より被写体に向けてＸ線を曝射するように構成して
いる。

そして、被写体を透過したＸ線がＸ線TVカメラに入力
され、ここでＸ線透過像を光学像に変換し、これをカメ
ラにて撮影して電気信号に変換し、モニタ上に被写体像
を表示するように構成している。

ここで、例えば電子回路基板を被写体とする場合に
は、この電子回路基板上には複数のIC等の電子部品が搭
載されているので、Ｘ−Ｙテーブル上にこの電子回路基
板を支持し、テーブル制御によって被写体位置を可変と
し、電子回路基板上の各種部品の画像化を実行するよう
にしている。

（発明が解決しようとする問題点） 例えば電子回路基板等のように、一枚の基板上に多数
のICなどの被検査体が存在し、これら全ての画像検査を
実行する必要がある場合には、一枚の基板に対してＸ−
Ｙテーブルの位置決めを複数種行う必要があり、さら
に、通常の検査では同一種類の回路基板を多数検査する
必要があるので、各基板毎に上述したX,Y位置の位置決
めを実行する必要があった。

そして、従来はこの種のX,Y方向の移動入力として、
ジョイスティック等を使用し、画面上で被写体位置をそ
の都度確認しながら入力するしかなく、従って、Ｘ線検
査時に必要な上記位置決めのため入力操作が極めて繁雑
であり、検査スピードが遅く、作業者に多大な負担がか
かっていた。

そこで、本発明の目的とするところは、被写体の検査
位置を変える場合に、被写体のX,Y位置の指定作業を容
易とすることで、検査スピードを向上し、かつ、作業者
の負担を大幅に軽減することができる検査装置を提供す
ることにある。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明に掛かる検査装置は、Ｘ−Ｙテーブル上に支持
された被写体を画像化して、被写体を非破壊検査する検
査装置において、表示画面上に、被写体像と、撮影中心
点で交差するスケール付きの直交座標軸とを表示する表
示手段と、被写体の撮影中心位置を移動するためのX,Y
方向の移動量を数値入力する入力部と、この入力された
移動量だけ前記Ｘ−ＹテーブルをX,Y方向に駆動して、
被写体の撮影中心位置を移動制御する制御手段とを設け
たことを特徴とする。

なお、このような入力部は、ジョイスティック又はマ
ウス等の入力手段と併せて設けることもできる。また、
Ｘ線撮影画像を表示するディスプレーには、X,Y方向に
目盛りを有するものが望ましい。

（作用） 本発明では、被写体の撮影中心を移動入力するにあた
って、その中心をX,Y方向に移動したい移動量を数値に
よって設定可能に構成している。

この種の検査装置の被写体として例えば電子回路基板
等では、被写体中にいくつかの検査部位が存在し、か
つ、その配列ピッチまたはパターンピッチ等は設計上の
約束等によって分かっているものであるので、このよう
な場合には、ジョイスティック等を操作しながら画面上
で撮影中心を確認するよりも、予め分かっている移動量
を数値によって特定したほうが、撮影中心の移動を迅速
にかつ正確に実行できる。

また、このように数値によって移動量を入力して撮影
中心を移動させた結果、撮影部位の未知の大きさを入力
した数値より把握できるという利点もある。

さらに、ディスプレー上にX,Y方向の目盛りが付され
る構成とした場合には、撮影中心をどれだけ移動すれば
よいかは目盛りを確認することで一目瞭然であるので、
このような構成として本発明を実施すれば、撮影中心の
設定入力がさらに迅速化される。

なお、被写体の種類等によってはジョイスティク等に
よって撮影中心を移動させたほうが好ましいこともある
ので、上記数値入力部をジョイントスティックまたはマ
ウス等を併用するものが好ましい。

（実施例） 以下、本発明を電子回路基板の非破壊検査装置である
Ｘ線検査装置に適用した一実施例について、図面を参照
して具体的に説明する。

このＸ線検査装置は、Ｘ線発生装置10のＸ線管11とＸ
線検出を行うイメージセンサ40との間に被写体20を配置
してＸ線撮影を実行可能とすると共に、イメージセンサ
40の前面側に配置可能なＸ線記録媒体例えばインスタン
トフィルム200上にＸ線透過像を撮影可能となってい
る。

前記Ｘ線発生部10は、Ｘ線を発生する前記Ｘ線管11
と、このＸ線管11に高電圧を印加する高電圧発生部12と
から構成されている。Ｘ線管11は、その内部の真空中に
陰極フィラメントと、その対向極である陽極とを具備
し、フィラメントを加熱することで飛び出す熱電子を直
流高電圧によって加速し、これを陽極に衝突させ、この
ときの熱電子の運動エネルギーをＸ線として得るもので
ある。なお、このＸ線の曝射量は、Ｘ線管11の管電圧ま
たはフィラメント電流を可変することで、変化させるこ
とが可能である。

また、上記Ｘ線管11として、いわゆる微小焦点Ｘ線源
を採用している。本実施例ではその焦点の大きさを100
ミクロン以下好ましくは15ミクロン以下の微小焦点Ｘ線
源を採用している。このような微小焦点とするために
は、熱電子のターゲットである陽極上の微小領域に熱電
子を衝突させればよく、ターゲット領域を集束電極など
によって絞ることで実現できる。

前記被写体20は、本実施例の場合IC等の電子部品を実
装した電子回路基板であり、例えばＸ−Ｙテーブル100
のＸ−Ｙステージ109上に配置された支持用治具110に複
数枚配置され、Ｘ−Ｙステージ109の移動によってＸ線
曝射領域に設定可能となっている。なお、前記Ｘ−Ｙテ
ーブル100及び支持用治具110の詳細については後述す
る。

上記Ｘ線像を画像化するために、被写体20を介してＸ
線を入力する前記イメージセンサ40が設けられている。
ここで、本実施例ではこのイメージセンサ40としてビジ
コンを採用しているが、このビジコンはＸ線入力面であ
る光導電面がＸ線にも感応するもので、Ｘ線強度に応じ
た電気信号が出力される。

前記イメージセンサ40の後段には例えば利得可変型の
増幅器50が設けられ、最適画像が得られるように決定さ
れるゲインによって前記電気信号を増幅して出力するよ
うになっている。

また、前記増幅器50の出力を入力する画像処理部60が
設けられ、この画像処理部60では前記電気信号を予め定
められた一定のレベル範囲毎に256段階又は512段階に２
値化し、この２値化された階調信号に対して輪郭強調等
の画像処理を施して出力する。

さらに、画像処理部60の後段にはTV信号処理部70が設
けられ、画像処理部60の出力であるディジタル信号をア
ナログ信号に変換し、さらに同期信号の重畳等の処理を
施してTV信号とし、後段のディスプレー80にて影像表示
可能としている。

また、本実施例ではＸ線像のフィルム撮影が可能であ
って、このために載置台201上に前記インスタントフィ
ルム200が載置可能となっている。このインスタントフ
ィルム200とは、一枚のフィルムの中にネガとポジが密
封されていて、同時に現像と定着を行う液剤が柔らかい
物質に包まれて収容されている。そして、このフィルム
への撮影後に上記液剤を押しつぶすことで現像，定着が
開始され、白黒フィルムであれば15秒程度で画像を認識
することができるようになっている。この種のインスタ
ントフィルムとしては、例えばポロイドカメラ（商品
名）に使用されるフィルムを挙げることができ、上記フ
ィルムがＸ線の波長にも感応するものである。

上記機構のＸ線検査装置において、前記Ｘ−Ｙテーブ
ル100上の２次元面上の直交軸方向をX,Yとし、このX,Y
軸の直交する方向をＺとした場合、本実施例では被写体
20のX,Y位置、及び前記インスタントフィルム200のＺ方
向位置，イメージセンサ40のＺ方向位置を可変としてい
る。

まず、前記Ｘ−Ｙテーブル100の構成について、第２
図を参照して説明する。

このＸ−Ｙテーブル100は、基台101上にＸ方向に沿っ
て形成されたボールねじ102を有し、このボールねじ102
はモータ103によって回転駆動され、このボールねじ102
の回転によって軸方向に移動可能なナット部104を有し
ている。そして、前記基台101上には、Ｘ方向移動板105
が設けられ、前記ナット部104によって同方向に移動可
能となっている。

前記Ｘ方向移動板105上には、Ｙ方向に沿って形成さ
れたボールねじ106が設けられ、モータ107によって回転
駆動されるようになっている。また、このボールねじ10
6の回転によってＹ方向に移動自在なナット部108が設け
られ、このナット部108にＸ−Ｙステージ109が支持され
ている。

従って、前記Ｘ−Ｙステージ109は、前記モータ103,1
07の駆動によって、X,Y方向に移動可能となっている。
なお、前記基台101及びＸ−Ｙステージ109は、Ｘ線曝射
領域内に設定されるので、基台101はステンレスで構成
しながらも、そのＸ線通過経路は切欠されていて、ま
た、前記Ｘ−Ｙステージ109はＸ線を透過し易い材質例
えばアルミニウム等で形成されている。

次に、前記Ｘ−Ｙステージ109上に固定支持され、前
記被写体20を支持する支持用治具110について、第３図
を参照して説明する。

本実施例での上記被写体20としては第３図に示すよう
な電子回路基板であり、上記支持用治具110は、枠体111
の内面に段差面112を有し、かつ、基板20の幅方向の端
面を規制するロッド114を掛け渡した構成となってい
て、上記段差面112上に基板20の端部を支持すること
で、基板20をＸ−Ｙステージ109と平行に、かつ、ロッ
ド114によって仕切ることで複数枚の基板20を支持可能
となっている。

次に、前記インスタントフィルム200及びイメージセ
ンサ40のＺ方向高さを可変とするＺ方向調査機構130に
ついて、第４図を参照して説明する。

同図に示すように、Ｚ方向に沿ってボールねじ131が
設けられ、このボールねじ131の一端にはアイドルプー
リ132が固着され、このアイドルプーリ132と、モータ13
3の出力軸に固着された駆動プーリ134とにタイミングベ
ルト135を掛け渡すことで、前記ボールねじ131を回転駆
動するようになっている。

また、前記イメージセンサ40とインスタントフィルム
200の載置台201は、図示しないＺ方向ガイドに支持さ
れ、かつ、前記ボールねじ131に螺合するナット部136を
固着することで、Ｚ方向高さが可変となっている。

次に、上述した各種駆動部の駆動制御系について第５
図を参照して説明する。

本実施例では、装置の入力部より入力される駆動情報
によって制御可能となっていて、第５図に示すように、
第１入力部220または第２入力部222より入力された情報
は、CPU210に送出され、このCPU210によってモータ駆動
制御部230を制御することで、対応するモータ103,107,1
33を駆動するようになっている。

ここで、上記２種の入力部220,222について説明する
と、第２入力部222はジョイスティック又はマウス等で
構成され、ジョイスティックの操作量またはマウスの移
動量に応じて、撮影中心を２次元面上で任意に移動可能
とするものである。

一方、第１入力部220は、第６図に示すように、キー
ボード220aと、X,Y,Z方向指定キー220bから構成され、
方向指定キーで移動方向を特定した後、同方向の移動量
を数値（例えばmm単位）で入力可能となっている。ま
た、訂正を要する場合に使用される訂正キー220c,数値
データ入力後に移動を実行する場合のスタートキー220d
を設けている。

なお、本実施例のディスプレー80は、第７図に示すよ
うに撮影中心Ｏと、これを交点とする直交軸座標の目盛
り81を有している。また、ディスプレー80上には、前記
イメージセンサ40のＺ方向位置に応じてCPU210で計算さ
れる撮影倍率が、撮影倍率欄82に表示され、かつ、この
撮影倍率よりCPU210で計算可能な前記目盛り81の１目盛
りの単位長さが、単位長さ表示欄83に表示可能となって
いる。

ここで、本実施例の被写体20は、第３図に示すように
複数の電子部品を搭載した電子回路基板であり、この各
電子部品を被検査体をしているため、一つの被写体20に
対して撮影位置情報は複数有するようになっている。こ
のため、最初に設定された被写体20のX,Y座標位置をテ
ィーチングさせ、また、必要に応じて撮影倍率を変更す
る場合にはイメージセンサ40のＺ座標をティーチングさ
せ、この各座標位置を記憶できる構成としている。

このために、前記各モータ103,107,133には、エンコ
ーダ等の回転位置センサ103A,107A,133Aが接続され、被
写体20のX,Y位置座標、イメージセンサ40のＺ座標を検
出可能に構成している。なお、この位置検出は、モータ
出力を検出するのに限らず、X,Y,Z位置を直接検出する
ものでもよい。

この各センサ103A,107A,133Aの位置検出情報は、CPU2
10に入力され、ここで、基準位置に対するX,Y,Z座標位
置情報とされ、固定ディスク240あるいはフロッピーデ
ィスク242に記憶可能となっている。そして、Ｘ線検査
時には、上記固定ディスク240,フロッピーディスク242
の情報は、CPU210を介して記憶回路としてのRAM244にロ
ードされるようになっている。また、検査部位を変更す
る毎にCPU210はRAM244からX,Y座標を読みだし、このCPU
210によって制御される駆動制御部230が、上記情報に基
づきモータ103,107,133を駆動制御するように構成して
いる。

次に、作用について説明する。

まず、検査ロットの最初の被写体20をＸ線検査する場
合、撮影位置及び撮影倍率のティーチングを行う。この
ために、まずインスタントフィルム載置台201にインス
タントフィルム200を載置しない状態で、被写体20のX,Y
方向の各位置およびイメージセンサ40のＺ方向位置を所
定に設定し、Ｘ線管11より被写体20に向けてＸ線を曝射
する。

なお、本実施例では、微小焦点Ｘ線源を採用している
ので、Ｘ線密度を高めるために大電力を要することもな
い。

そうすると、被写体20を透過したＸ線はイメージセン
サ40に入力され、ここでＸ線透過像がイメージセンサ40
で撮影されることになる。この際、本実施例では微小焦
点のＸ線源であるＸ線管11を採用しているので、ボヤケ
のない鮮明なＸ線像をイメージセンサ40の光導電面に投
影することができる。

すなわち、第８図（ｂ）示すように微小焦点でない場
合には、本来の被写体透過像A1の他に、大焦点であるが
故に発生する像のボヤケA2が発生するが、第８図（ａ）
示すように、微小焦点の場合には被写体20のＸ線透過像
のみがイメージセンサ40に入射することになるので、像
のボヤケのない鮮明な画像を得ることができる。

イメージセンサ40では、検出された光強度に応じた電
気信号とし出力され、この電気信号が増幅器50で増幅さ
れた像に画像処理部60に入力されることになる。この画
像処理部60では、種々の画像処理を実行するために、前
記アナログの電気信号を例えば256,512段階等の階調に
２値化し、このディジタル信号の段階で各種処理を実行
することになる。

その後、このディジタル信号は、後段のTV信号処理部
70に入力され、ここでアナログ変換されると共に、同期
信号等が重畳されたTV信号に処理され、このTV信号に基
づきディスプレー80上画像表示することで、被写体20の
Ｘ線透過像が画像化されることになる。

なお、従来の第８図（ｂ）に示すように大焦点のＸ線
源とした場合には、この大焦点により平行なＸ線が曝射
されるので、Ｘ線蛍光増倍管等の入力面積が大きなもの
を使用しなければＸ線撮影が不可能であったが、本実施
例では微小焦点のＸ線管11を使用しているので、入力面
の口径が数インチと小さいビジコン等をイメージセンサ
40として採用できる。また、このように口径の小さい入
力面であっても、被写体20のX,Y位置を移動してスキャ
ニングすることで、あるいは上述したようにＸ線像の撮
影倍率を拡大することで、電子部品の全体又はその一部
を所望に撮影することが可能となる。さらに、Ｘ線蛍光
増倍管はビジコンに比べれば極めて高価であり、本実施
例の場合装置を安価にできる点でも優れている。

ここで、オペレータは、ディスプレー80上の画像を見
て、適切な検査部位であるか及び撮影倍率が所定に設定
されているか否かを判断することになる。

ここで、特に撮影中心がずれている場合には、ジョイ
ステック等の第２入力部222を使用する以外に、本実施
例では移動量を数値入力可能な第１入力部220の使用が
可能となっている。

そして、本実施例の場合にはディスプレー80に目盛り
81が表示され、かつ、この目盛り81の単位長さもその該
当表示欄83より認識可能となっている。従って、撮影中
心がずれている場合には、前記X,Y方向の目盛り81を見
てX,Y方向の移動量を把握し、かつ、この１単位目盛り
の長さを単位長さ表示欄83で把握することにより、設定
すべき撮影中心までのX,Y方向の移動量を容易に認識す
ることができる。この後、方向指定キー220bで方向を指
定し、続いてテンキー220aを操作して移動量を数値入力
した後にスタートキー220dを押下することで、所望する
撮影中心への移動を容易に実施することがきる。なお、
大まかな移動量を数値で入力し、その後の微調整を第２
入力部222であるジョイスティック等で行うようにして
もよい。

このようにして、訂正を要しない場合にはその時の設
定条件で、訂正を要する場合には、位置，撮影倍率を変
化させて再度撮影を実行して適否を確認し、修正後の設
定条件で、前記被写体20のX,Y座標位置及びイメージセ
ンサ40のＺ座標位置を検出する。すなわち、各モータ10
3,107,133のセンサ103A,107A,133Aの出力をCPU210が入
力することで、基準位置に対するX,Y,Z座標が検出され
る。

この第１座標を（X1,Y1,Z1）とする。この第１座標は
CPU210よりディスク240又は242に記憶されることにな
る。

次に、被写体20の第２の検査位置に設定するため、新
たなX,Y座標を指定し、Ｘ−Ｙテーブル100のＸ−Ｙステ
ージ109を駆動する。この際、第２座標については、予
め移動量が分かっている場合も多いので、このような場
合には第１入力部220を使用してそのX,Y方向の移動量を
数値で入力するようすれば、第２座標の設定入力を迅速
に実行することができる。そして、同様にしてＸ線撮影
を実行し、ディスプレー80上に表示された画像を見てそ
の適否を確認する。この際、撮影倍率についても適否を
行う。そして、検査部位，撮影倍率が適切である場合に
は、そのX,Y座標及びイメージセンサ40のＺ座標を前述
した動作と同様にして検出し、この第２座標（X2,Y2,Z
2）をディスク240又は242に記憶する。

以降、同様にして第３座標，第４座標，…についても
同様な動作を実行する。

このような座標位置の記憶動作の終了後、上記座標情
報をディスク240又は242からRAM244にロードし、Ｘ線検
査が開始されることになる。

本実施例では、第３図に示すように複数枚の被処理体
20を支持用治具110に搭載して、Ｘ線検査を実行してい
る。まず、支持用治具110上の左端の被写体20をＸ線曝
射領域に設定し、以降CPU210は予めプログラミングされ
ているフローチャートに従って前記RAM244より位置情報
を順次読みだし、まず第１座標でのＸ線検査を実行制御
し、続いて第２座標，第３座標…と自動的に被写体20の
X,Y位置及び撮影倍率を可変制御することで、連続して
Ｘ線検査と実行することができる。

次に、支持用治具110の２番目の被写体20をＸ線曝射
領域に設定し、同様にして各座標位置でのＸ線撮影を実
行し、同様にして支持用治具110内の全ての被写体20に
対してＸ線検査を実行することになる。支持用治具110
内の全ての被写体20に対する検査が終了した後は、治具
110内の被写体20を新たな被写体20に交換して、同一種
類の被写体20においてのＸ線検査を進めてゆくことにな
る。なお、必要に応じてインスタントフィルム200を設
定し、Ｘ線透過像をインスタントフィルム200上に撮影
することも可能である。

このように、本実施例装置によれば一つの被写体20の
複数の検査部位が存在し、このような同一種類の被写体
20を連続して検査する場合において、撮影前の座標デー
タのティーチングを行うために、移動量を第１入力部22
0を介して数値入力することで、撮影中心の移動を迅速
に実行することができる。また、一旦ティーチングを実
行した後には、被写体20毎に位置決めを手動設定する必
要がなく、記憶回路244の記憶情報に基づき自動的に位
置決めすることができるので、検査スピードが向上し、
かつ、作業者の負担も大幅に軽減することができる。ま
た、数値入力による方式を採用した場合には、検査部位
の設定だけでなく、入力した数値からある検査部位の大
きさを認識することができるという効果もあり、この種
のＸ線検査装置に最適な入力部を構成することができ
る。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではな
く、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能であ
る。

例えば、X,Y座標を数値入力するための入力種として
は、上述した実施例の構成に限定されるものに限らず、
特に、X,Y方向の指定についてはX,Y方向指定キーを指定
するものに限らず、X,Yを意味する他のコマンド入力等
の変形実施が可能である。

また、被写体20のX,Y位置を可変するための機構及び
撮影倍率を変更するための機構は、上記実施例に限定さ
れず同一機能を有する他の機構に置き換え可能である。

さらに、上記実施例では座標位置を記憶する構成とし
て、繰り返し同一種類の被写体を連続して撮影する場合
の省力化を図った構成としたが、このようにする必要は
必ずしも要しない。

また、本発明のＸ線検査装置に適用される被写体とし
ては、電子回路基板に限らず、Ｘ線によって非破壊検査
を要する種々の被写体に適用することができる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば被写体の撮影中
心を移動するための入力として、X,Y方向の移動量を数
値で直接入力可能とすることにより、予め移動量が既知
である場合、またはディスプレー上で移動量の数値を認
識可能である場合等には、ジョイスティック等を使用す
るよりも迅速にかつ確実に撮影中心を所定の場所に移動
することができ、もっと検査スピードを向上することが
できる。また、入力した数値から、検査部位の大きさを
把握できるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を電子回路基板のＸ線検査装置に適用
した一実施例を説明するための概略説明図、 第２図は、被写体を配置するためのＸ−Ｙテーブルの平
面図、 第３図は、被写体及び支持用治具を説明するための概略
斜視図、 第４図は、イメージセンサ及びＸ線記録媒体の位置可変
機構を説明するための概略説明図、 第５図は、駆動制御系の概略ブロック図、 第６図は、数値によりX,Y方向の移動量を指定する第１
入力部の概略説明図、 第７図は、目盛り，単位目盛り長さ表示欄等を有するデ
ィスプレーを説明するための概略説明図、 第８図（ａ），（ｂ）は、微小焦点とそうでない場合の
Ｘ線透過像を説明するための概略説明図である。 11…微小焦点Ｘ線源、20…被写体、80…ディスプレー、
81…目盛り、83…単位長さ表示欄、103,107,133…モー
タ、103A,107A,133A…センサ、109…Ｘ−Ｙステージ、2
10…制御手段、220…第１入力部（数値入力部）、222…
第２入力部、244…記憶部。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】Ｘ−Ｙテーブル上に支持された被写体を画
   像化して、被写体を非破壊検査する検査装置において、 表示画面上に、被写体像と、撮影中心点で交差するスケ
   ール付きの直交座標軸とを表示する表示手段と、 被写体の撮影中心位置を移動するためのX,Y方向の移動
   量を数値入力する入力部と、 この入力された移動量だけ前記Ｘ−ＹテーブルをX,Y方
   向に駆動して、被写体の撮影中心位置を移動制御する制
   御手段とを設けたことを特徴とする検査装置。