JP3629397B2 - 接合検査装置及び方法、並びに接合検査方法を実行させるプログラムを記録した記録媒体 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、接合検査装置、及び該接合検査装置にて実行される接合検査方法に関し、特に、電子回路実装分野におけるフリップチップ、例えばBGAやCSPなどのように部品の裏面に電極がある電子部品を含む表面実装部品の電極と回路基板の電極との間の接合状態をX線透視画像で検査する接合検査装置及び方法、並びに接合検査方法を実行させるプログラムを記録した記録媒体に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、携帯情報機器等の電子機器の市場では商品の小型・軽量化が求められており、電子機器を構成する回路基板に対しても小型・軽量化の要望が強くなっている。そのため、電子部品の裏面に電極を設けることによりパッケージサイズを小型化したBGAや、それをさらに小型化して半導体ベアチップと同じくらいの大きさにしたCSPなどのパッケージ部品、さらにはパッケージ化せずに半導体ベアチップのバンプ電極を介して回路基板上に直接実装するフリップチップ実装が広く採用されつつある。
【0003】
ところが、上記BGA、CSP等のフリップチップの電子部品では電極の接合部が部品の下側にあり、外からは見えないため、従来のリード付き電子部品のように接合部の外観検査ができないという問題があり、X線等を用いた非破壊検査の実現の必要がある。
この要請に応えるX線透視画像を用いた実装基板検査方法としては、部品実装後の回路基板にX線を垂直に照射するように配置したX線発生器と、当該回路基板を透過したX線を検出するX線検出器とにより、回路基板及び回路基板上の電子部品を透過したX線を画像に変換して、目視又は画像認識装置による自動検査により、接合部の位置ずれ、電極間のショート、半田等の接合材の過不足やボイド、半田ボールの飛散や異物の混入等を検査していた。
【0004】
又、基板の両面に部品が実装された両面実装基板のX線を用いた検査方法としては、部品実装後の回路基板にX線を斜めから照射するように配置したX線発生器と、当該回路基板を透過したX線を検出するX線検出器とを、それぞれ基板と平行な平面上で互いに同期して回転させ、基板の一定の高さに焦点を合わせてそれ以外の高さの異なる面を回転動作でぼかすことにより基板の水平断面画像を得る方法がある。又、両面実装基板の表側と裏側とを個別に検査できるX線ラミノグラフィーと呼ばれる手法を用いたX線検査方法も実用化されているが、仕組みが複雑なため高価になり、研究レベルでは使えるが量産工場ではコスト面での問題を有していた。
【0005】
この対策として、構造が単純な画像差分を用いたX線検査方法が、両面実装基板の検査方法として検討されている。この手法は、図15及び図16に示すように片面(A面)しか部品が実装されていない状態におけるX線透過画像を予め保存しておく。そして、基板の裏側(B面)に部品を実装した後、両面に部品が実装された状態の基板のX線透視画像より、保存しておいた上記片面(A面)実装の基板のX線透視画像を差し引くことにより、裏面(B面)のみの画像を得ようとするものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような画像差分を用いた技術では、片面実装基板の大容量のX線画像を保存して置かなければならないだけでなく、片面実装における基板と両面実装後の基板とが同一基板であることを確認する必要があり両者を一対一で完全に対応させる必要があるという問題を抱えていた。
さらに、一対一で同一基板の画像を合わせたとしても、リフロー等を用いた半田付け作業の中で、基板の反りが発生し、画像間にずれが発生してしまう。よって、上記透視画像の差し引きを行っても、例えば上記裏面のみの完全な画像が得られるとは限らず、ノイズを含んでしまうという問題があった。即ち、両面実装基板のX線透視画像と片面実装基板のX線透視画像の間で、位置的なズレが発生し、その分がノイズとして残ってしまい、正しい検査の判定が出来なくなってしまうという問題を有し、画像差分を用いたX線検査方式は、これまで実用レベルには至っていなかった。
【0007】
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、装着された部品の接合部分の検査精度を従来に比べて向上可能な接合検査装置及び方法、並びに接合検査方法を実行させるプログラムを記録した記録媒体を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明は以下のように構成している。
本発明の第1態様における接合検査装置は、接合部分に放射線を照射する照射装置と、上記接合部分を透過した上記放射線を可視光に変換するシンチレータと、上記シンチレータから発した上記接合部分の透視画像の撮像を行う撮像装置とを備えた接合検査装置において、
第1接合部分を有する検査対象物の厚み方向において上記第1接合部分と互いに重複する重複部分を有して第2接合部分が存在する上記検査対象物にて、上記撮像装置から供給される、重複状態にある上記第1接合部分及び上記第2接合部分の透視画像に基づいて明るさ情報を作成し、該明るさ情報に基づいて上記第2接合部分のみの画像を作成する画像作成装置をさらに備えたことを特徴とする。
【0009】
又、上記画像作成装置は、上記検査対象物に上記第1接合部分のみが存在するときの該第1接合部分の透視画像における基準明るさレベル(A)よりも明側の明側レベル(A+α)及び暗側の暗側レベル(A−β)にて、上記明るさ情報をそれぞれ2値化して上記第2接合部分のみの画像を作成することもできる。
【0010】
又、上記画像作成装置は、上記明るさ情報を2値化して得られる、重複状態にある上記第1接合部分及び上記第2接合部分の画像と、上記明側レベルにて2値化して得られる上記第1接合部分のみの画像と、上記暗側レベルにて2値化して得られる上記重複部分の画像とをもとに、上記第1接合部分及び上記第2接合部分の画像から上記第1接合部分のみの画像を削除し、削除後の画像に上記重複部分の画像を加えて上記第2接合部分のみの画像を作成することもできる。
【0011】
又、上記画像作成装置は、上記第1接合部分の透視画像に基づいて該第1接合部分の輪郭位置情報を求め、上記明るさ情報と上記輪郭位置情報とに基づいて上記第2接合部分のみの画像を作成することもできる。
【0012】
又、上記画像作成装置は、上記明るさ情報を用いて上記輪郭位置情報が示す輪郭位置における明るさの変化を検出して、該変化が他と異なる上記重複部分の輪郭区間における一方位置及び他方位置の各位置情報を求めて該位置情報から上記一方位置及び他方位置を通る分割線情報を求め、該分割線で分割された、上記第1接合部分を含む第1領域及び上記第2接合部分を含む第2領域のそれぞれの領域にて2値化レベルを変化させて上記明るさ情報から上記第2接合部分のみの画像を作成することもできる。
【0013】
又、上記分割された上記第1接合部分を含む第1領域における上記2値化レベルは、上記重複部分のみを抽出するレベルであり、上記第2接合部分を含む第2領域における上記2値化レベルは、上記一方位置及び他方位置の各位置情報を求める際に得られた第2接合部分の明るさレベルとすることもできる。
【0014】
又、上記画像作成装置は、上記一方位置及び他方位置の各位置情報を上記明るさの変化に基づいて求めるのに代えて、上記明るさのピーク値に基づいて求めることもできる。
【0015】
又、上記撮像装置は、重複状態にある上記第1接合部分及び上記第2接合部分の撮像を、画像の蓄積時間を変化させて行うこともできる。
【0016】
又、上記撮像装置は、重複状態にある上記第1接合部分及び上記第2接合部分の撮像を、画像の蓄積時間を変化させて行い、上記画像作成装置は、異なる上記蓄積時間毎における各透視画像の各明るさ情報の中から上記明るさ変化が最大になる明るさ情報を用いて上記重複部分の輪郭区間の上記一方位置及び他方位置を求めることもできる。
【0017】
又、上記画像作成装置は、上記一方位置及び他方位置の各位置情報を上記明るさ変化が最大になる明るさ情報に基づいて求めるのに代えて、上記明るさのピーク値が最大となる明るさ情報に基づいて求めることもできる。
【0018】
又、本発明の第2態様の接合検査方法は、第1接合部分を有する検査対象物の厚み方向において上記第1接合部分と互いに重複する重複部分を有して第2接合部分が存在する上記検査対象物に対して放射線を照射し、該検査対象物を透過した上記放射線を可視光に変換し、
可視光に変換されて得られる、重複状態にある上記第1接合部分及び上記第2接合部分の透視画像に基づいて明るさ情報を作成し、
該明るさ情報に基づいて上記第2接合部分のみの画像を作成する、
ことを特徴とする。
【0019】
又、上記第2態様の接合検査方法において、上記第2接合部分のみの画像作成は、
上記明るさ情報を2値化して、重複状態にある上記第1接合部分及び上記第2接合部分の画像を得て、
上記検査対象物に上記第1接合部分のみが存在するときの該第1接合部分の透視画像における基準明るさレベル(A)よりも明側の明側レベル(A+α)にて上記明るさ情報を2値化して上記第1接合部分のみの画像を得て、
上記基準明るさレベルよりも暗側の暗側レベル(A−β)にて上記明るさ情報を2値化して上記重複部分の画像を得て、
上記第1接合部分及び上記第2接合部分の画像から上記第1接合部分のみの画像を削除し、削除後の画像に上記重複部分の画像を加えて上記第2接合部分のみの画像を作成することでなされるようにしてもよい。
【0020】
又、本発明の第3態様における、接合検査方法を実行させるプログラムを記録した記録媒体は、第1接合部分を有する検査対象物の厚み方向において上記第1接合部分と互いに重複する重複部分を有して第2接合部分が存在する上記検査対象物に対して放射線を照射させる処理と、
上記検査対象物を透過した上記放射線を可視光に変換して得られる、重複状態にある上記第1接合部分及び上記第2接合部分の透視画像に基づいて明るさ情報を作成する処理と、
該明るさ情報に基づいて上記第2接合部分のみの画像を作成する処理とを備えたことを特徴とする。
【0021】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態における、接合検査装置及び接合検査方法、並びに該接合検査方法を実行させるプログラムを記録した記録媒体について、図を参照しながら以下に説明する。尚、上記接合検査方法は、上記接合検査装置にて実行される検査方法であり、又、各図において同じ構成部分については同じ符号を付している。
又、検査対象として、本実施形態ではプリント基板に電子部品を実装した部品実装済み基板を例に採る。上記電子部品としては、例えばBGA(ボールグリッドアレイ)やCSP(チップスケールパッケージ)のようなフリップチップ部品を例に採ることができる。しかしながら検査対象はこれに限定されず、検査対象物である被装着体の厚み方向において、該被装着体と部品との接合部分が互いに重複するような物であって、上記接合部分が外部より確認困難若しくは不可な物に対して本発明は適用可能である。又、本実施形態では、上記検査対象物へ照射する放射線をX線とするが、これに限定されるものではない。
【0022】
図1に示すように本実施形態の接合検査装置101は、照射装置111と、シンチレータ112と、撮像装置113と、ミラー114と、搬送装置115とを備えるとともに、当該接合検査装置101にて特徴的構成部分である画像作成装置151、及び制御装置181を有する。尚、図1では、画像作成装置151、及び制御装置181を、照射装置111等を収納する筐体部分と別個に図示しているが、画像作成装置151、及び制御装置181は、上記筐体内に収納してもよい。
【0023】
上記照射装置111は、本実施形態では上記部品の一例としての電子部品122を実装したプリント基板121における電子部品122とプリント基板121との接合部分の透視画像を得られる強度のX線を、プリント基板121の厚み方向又はほぼ厚み方向に沿って上記接合部分に照射する装置である。図1では、プリント基板121の互いに対向する対向面の内、一方の第1面121a及び他方の第2面121bに電子部品122が実装され、かつ第1面121aにおける電子部品122とプリント基板121との接合部分である第1接合部分、及び第2面121bにおける電子部品122とプリント基板121との接合部分である第2接合部分が上記厚み方向において互いに重複して位置している検査対象物に対してX線の照射を行っている場合を図示しているが、上記一方の第1面121aにのみ電子部品122を実装した検査対象物に対してもX線の照射を行うことができる。尚、このように片面にのみ電子部品122を実装した検査対象物に対するX線照射条件と、第1面121a及び第2面121bの両面に電子部品122が実装されている検査対象物に対するX線照射条件とでは、透視画像の蓄積時間が両面実装基板の方が長くなる。
【0024】
上記シンチレータ112は、上記接合部分を透過したX線を可視光に変換する公知の部材であり、生じた可視光はミラー114にて反射されて上記撮像装置113へ入射する。撮像装置113は、上記可視光にて上記接合部分の透視画像の撮像を行う。搬送装置115は、電子部品122を実装したプリント基板121の搬送を行う装置である。又、116は、表示装置であり、検査結果等を可視的に表示する。
尚、上述した、照射装置111、シンチレータ112、撮像装置113、ミラー114、搬送装置115、及び表示装置116を有する構成は、図15に示すX線検査機における構成と同様である。
【0025】
画像作成装置151は、CPU(中央演算処理装置)1511と、メモリ1512とを備え、上記撮像装置113から供給される撮像画像である、上記第1接合部分と第2接合部分とが重複した重複部分を有する検査対象物における上記第1接合部分及び上記第2接合部分の透視画像に基づいて、該透視画像を画像情報としてではなく、該透視画像の例えば各画素毎を明るさの情報に変換し、該明るさ情報に基づいて上記第2接合部分のみの画像を作成する。尚、画像作成装置151の詳しい動作説明は、後述の接合検査方法の説明にて行う。
【0026】
制御装置181は、上記照射装置111、撮像装置113、搬送装置115、表示装置116、さらに画像作成装置151の動作制御を行う。又、制御装置181には、CPU1811、メモリ1812、及び入力装置1813を備え、入力装置1813は、他の接合検査装置105が接続可能であり、又、後述の接合検査方法を実行するためのプログラムが書き込まれた、例えばフロッピー(登録商標)ディスク171やCD−ROM172等の記録媒体の読み取りが可能である。
【0027】
このように構成される接合検査装置101の動作、即ち当該接合検査装置101にて実行される接合検査方法について以下に説明する。
電子部品の両面実装工程において、最初の実装工程では、基板121の上記第1面121aにのみ電子部品122が実装される。よってこの状態をX線撮像しても、第2面121bには電子部品122が実装されていないことから、第2面121b側の影響はない。しかし、基板121の表裏を反転して、第2面121bにも電子部品122を実装すると、基板121の両面に実装部品が存在することになり、これを第2面121b側からX線撮像すると、X線透視画像では、第1面121aに実装されている電子部品122の上記第1接合部分と、第2面121bに実装されている電子部品122の上記第2接合部分との両者が写った画像となるので、このままでは接合部分の検査が困難になる。
【0028】
第1実施形態;
そこでまず、図5に示す工程のステップ(図内では「S」にて示す)1において、第1面121aにのみ電子部品122が実装された状態について、上記第2面121b側からX線撮像を行い、上記第1接合部分のX線透視画像を得る。そしてさらに該X線透視画像を上記明るさ情報に変換し、さらに、該明るさ情報の平均明るさ値を求め、例えば上記画像作成装置151のメモリ1512に記憶しておく。尚、上記平均明るさ値は、後述する図3に示すレベルAが相当する。このように透視画像を従来のようにそのまま記憶するのではなく、明るさ情報に変換することで記憶容量を低減することができ、さらに、その平均明るさ値を記憶することからより記憶容量を削減することができる。
又、通常、同種の基板が複数枚、生産されることから、上記第1接合部分のX線透視画像の上記明るさ情報は、各基板毎に求める必要はなく、いわゆるマスター基板の1枚について上記明るさ情報、及び上記平均明るさ値を求め、該マスター基板と同種の基板を生産する限り上記マスター基板の上記平均明るさ値を使用することができる。
又、上記明るさ情報及び上記平均明るさ値は、当該接合検査装置101にて求めなくても良く、他の接合検査装置105や、記録媒体等から供給を受けても良い。
又、本実施形態では、上記第1接合部分のX線透視画像の上記明るさ情報として平均値を用いたが、これに限定されるものではなく、分散や、最大、最小等であってもよく、要するに、後述するα値、β値用いた明るさのレベル値を求めるための基準となる基準明るさレベルであればよい。
【0029】
次のステップ2では、上記第1面121a及び第2面121bの両面に電子部品122が実装された基板121を接合検査装置101に搬入する。次のステップ3では、接合検査装置101にて該両面実装基板について、第2面121b側からX線撮像を行い、ステップ4にて撮像装置113から透視画像を得る。該透視画像内の一組の上記第1接合部分及び第2接合部分の画像を図2に示す。図2の透視画像201において、符号2011は、上記第1面121a上に実装された電子部品122の接合部分である第1接合部分を示し、符号2012は、上記第2面121b上に実装された電子部品122の接合部分である第2接合部分を示し、第1接合部分2011と第2接合部分2012とは重複部分2013を有する。尚、第1接合部分2011は、例えばBGAにおけるボールや、バンプと、第1面121aの電極との接合部分に相当し、第2接合部分2012は上記ボールや、バンプと、第2面121bの電極との接合部分に相当する。
【0030】
上記透視画像201について、例えば点線2014上における明るさをプロットしたグラフを図3に示す。尚、図3に示す(i)〜(v)は、図2に示す(i)〜(v)の部分にそれぞれ対応し、各場所の明るさレベルを示しており、(i)及び(v)の部分が最も明るく、即ち白色に近く、(iii)の部分が最も暗く、即ち黒色に近い。よって図3から明らかなように、透視画像201の背景部分である上記(i)及び(v)の明るさレベルよりも低く、(iv)部分の明るさレベルを超えたレベルBの明るさ値にて上記透視画像201を2値化することで、図4に符号202にて示すように、上記重複部分2013を含み第1接合部分2011及び第2接合部分2012を抽出した画像を得ることができる。
よって、次のステップ5では、画像作成装置151は、得られた上記透視画像について上記第1接合部分及び第2接合部分の両方が表示可能な2値化レベルにて2値化し2値化画像を生成する。
【0031】
次のステップ6では、画像作成装置151は、上記第2接合部分2012の明るさレベル、即ち上記(iv)部分の明るさレベルよりも低く、上記第1接合部分2011の明るさレベルであり、上述の平均明るさレベルAを超えた明側における明側レベル(A+α)の値にて上記透視画像201を2値化する。該2値化により、図4に符号203にて示すように、上記重複部分2013を含めて上記第1接合部分2011のみを抽出した画像を得る。
【0032】
次のステップ7では、画像作成装置151は、上記第1接合部分2011の明るさレベルである上記平均明るさレベルAよりも低い暗側で、上記重複部分2013の明るさレベル、即ち上記(iii)部分の明るさレベルを超えた暗側レベル(A−β)の値にて上記透視画像201を2値化する。該2値化により、図4に符号204にて示すように、上記重複部分2013のみを抽出した画像を得る。上記平均明るさレベルAに加、減する指定値の上記α及びβの値は、上記平均明るさレベルAを求める際に、第1接合部分2011の明るさ及び第2接合部分2012の明るさを参考にして、第1接合部分2011及び第2接合部分2012の明るさが含まれないような値に指定する。
【0033】
次のステップ8では、画像作成装置151は、上述した3つの画像202、203、204の合成を行う。即ち、図4に示すように、上記重複部分2013を含む第1接合部分2011及び第2接合部分2012の画像202から、上記重複部分2013を含む第1接合部分2011のみの画像203を削除し、その後、上記重複部分2013のみの画像204を加えることで、上記重複部分2013を含む第2接合部分2012のみの画像205を得る。
【0034】
尚、上述の説明では、一組の第1接合部分2011及び第2接合部分2012について述べたが、同様の動作を、ステップ4にて得られた透視画像内の全ての接合部分について行う。但し、例えば全ての接合部分が同じ接合状態にあることが明らかであるような場合には、代表としての、一組の第1接合部分2011及び第2接合部分2012についてのみ検査を行い、他の箇所の検査を省略することもできる。
【0035】
ステップ9では、画像作成装置151にて、上記画像205に基づいて第2接合部分2012の形状及び接合位置を検査する。検査後、制御装置181は、ステップ10にて照射装置111からのX線照射を停止する。次のステップ11では、生産終了か否かを判断し、終了の場合には検査工程を終了し、他に検査する基板があるときには、上記ステップ2へ戻る。
【0036】
このように画像作成装置151にて、いわゆる両面実装基板の透視画像から、後に実装した電子部品における接合部分、上述の例では第2接合部分2012のみの画像を得ることができることから、得た第2接合部分2012のみの画像に基づいて、第2接合部分2012の形状及び接合位置の良否、即ち上記第2面121b上の例えば電極部と、電子部品122の電極との接合位置、及び接合形状の良否を判定することができる。尚、上記接合形状としては、上記第2面121b上の電極部と、電子部品122の電極とを接合している、例えば半田ボールの形状が相当する。
又、本実施形態の構成によれば、上述のように従来に比べて保存するデータ量を低減でき、さらに、最終的に第1面121a及び第2面121bの両面に電子部品122が実装された状態の撮像画像に基づいて第2接合部分2012の画像を作成することから、従来のように第1面121aにのみ電子部品122が実装された状態の撮像画像と、第1面121a及び第2面121bの両面に電子部品122が実装された状態の撮像画像との位置合わせや、第1面121aにのみ電子部品122を実装した基板と第1面121a及び第2面121bの両面に電子部品122を実装した基板との同一性を確認するためのID管理等の煩わしい操作を無くすことができる。
上述の位置合わせが不要になることで、たとえ、リフロー等を用いた半田付け作業の中で基板の反りが発生したとしても、第2接合部分2012のみの完全な画像を得ることができる。
【0037】
第2実施形態;
上述した第1実施形態の接合検査方法では、上述の説明から明らかとなるように、上記平均明るさレベルAを基準として上記レベル(A+α)、上記レベル(A−β)の各値にて第1接合部分2011及び第2接合部分2012の各2値化画像を得ることから、透視画像において第1接合部分2011と第2接合部分2012との明るさが相違する場合に有効な方法である。該明るさが相違する場合とは、具体的には基板上の電極部と電子部品の電極とを例えば半田ボールにて接続しているときに上記半田ボールの例えば厚みが第1面121a側と第2面121b側とで異なるような場合が相当する。
一方、当該第2実施形態の接合検査方法は、第1接合部分2011と第2接合部分2012との明るさが同じである場合であっても適用可能な方法である。
【0038】
図10に示すステップ21において、上記第1面121aにのみ電子部品122が実装された状態についてX線撮像が行われ得られた上記第1接合部分のX線透視画像に基づいて、画像作成装置151は、上記第1接合部分2011の輪郭部分の位置情報を図6に示すようにリング状のデータとしてメモリ1512に記憶しておく。このように、輪郭の位置に幅を持たせているのは、基板121の収縮による位置ずれの影響を吸収するためである。尚、上記第1面121a上の各第1接合部分2011の位置情報は、基板121の設計データ及び上記位置ずれ許容値から明らかとなる。又、本実施形態では、検査対象となる接合部分は基板121の電極部と電子部品の電極との接合部分であるので、設計上、基板121の電極部と電子部品の電極との相対的ずれ量が決められている。よって、上記輪郭位置の上記幅寸法は、上記相対的ずれ量に基づいて設定可能である。本例では、基板121の電極部の電極の幅の約1/3を上記幅寸法としている。尚、本実施形態において上記電極の幅は、第1接合部分2011及び第2接合部分2012の直径に相当する。
次にステップ22〜24を行い、いわゆる両面実装基板における透視画像が画像作成装置151に供給される。尚、上記ステップ22〜24は、上述したステップ2〜4に対応するので、ここでの詳しい説明は省略する。
【0039】
次のステップ25では、図7に示すように、画像作成装置151は、第1面121a及び第2面121bの両面に電子部品122が実装された基板のX線透視画像に対して、上記輪郭位置情報の範囲において、第1接合部分2011の中心から放射状の検出位置211毎に明るさの変化を求める。このようにして得られる明るさの変化情報は、図7からも明らかとなるように、上記検出位置211が重複部分2013を含むか否かによって上記明るさの変化に差異が生じる。つまり、例えば、重複部分2013を含まない検出位置211−1における上記明るさ変化は、図8に符号212を付した実線にて示すような変化であり、上記輪郭位置と輪郭外位置との明るさの段差も、符号213を付した程度の段差である。一方、重複部分2013を含む検出位置211−2における上記明るさ変化は、図8に符号214を付した点線にて示すような変化であり、上記輪郭位置と輪郭外位置との明るさの段差は、上記段差213の場合よりも大きい段差215となる。このように検出位置211が重複部分2013を含むか否かによって明るさの変化量に差異が生じ、又、上記検出位置211−1の検出開始点における明るさ2121、及び上記検出位置211−2の検出開始点における明るさ2141に示すように、検出開始点での明るさレベルにも差異が生じる。
【0040】
画像作成装置151は、このような明るさの変化が他と異なり始める部分の位置を上記輪郭位置情報に基づいて求める。このようにして求まる位置は、第1接合部分2011と第2接合部分2012とが交差を開始する位置、即ち重複部分2013の両端位置に相当する、一方位置216及び他方位置217である。
上記検出位置211は、まず、比較的粗く設定して、上記段差の変化、検出開始点の明るさの変化を検出して大まかな変化点位置を探索し、次に、該大まかな変化点位置の近辺にて細かく検出位置211を設定して正確な変化点位置である上記一方位置216及び他方位置217を探求するのが好ましい。
【0041】
次のステップ26では、画像作成装置151は、ステップ25にて求めた上記一方位置216及び他方位置217の位置情報に基づき、これら2点を通過する分割線218を求める。そして該分割線218にて図2に示す透視画像201を、上記第1接合部分を含む第1領域219と、上記第2接合部分を含む第2領域220とに分割する。
【0042】
次のステップ27では、画像作成装置151は、上記第1領域219において、上記透視画像201を上記レベル(A−β)の値にて2値化することで、図9に符号221にて示すような、上記重複部分2013の左半分に相当する2値化画像を得る。さらに又、画像作成装置151は、上記第2領域220において、上記透視画像201を上記レベル(A+α)の値にて2値化する、若しくは上記透視画像201から上記第1領域219における画像を削除することで、図9に符号222にて示すような、上記第2接合部分2012の2値化画像から上記重複部分2013の左半分の2値化画像を削除した2値化画像を得る。
【0043】
そして次のステップ28にて、画像作成装置151は、これらの画像221、222を加えて、上記重複部分2013を含む第2接合部分2012のみの画像205を得る。
以後の、ステップ29〜31は、上述したステップ9〜11に対応する同様の動作であるので、ここでの説明は省略する。
【0044】
このように第2実施形態の接合検査方法によれば、上述した第1実施形態の接合検査方法における効果を奏するとともに、さらに、第1接合部分2011と第2接合部分2012との明るさの差がほとんどない、若しくは該明るさが同一である場合、即ち、具体的には上記半田ボールの厚みが全ての電子部品122においてほぼ同一若しくは同一であるような場合でも、いわゆる両面実装基板の透視画像201から第2検出部分2012のみの画像を得ることができる。
尚、上述の第2実施形態の接合検査方法における説明では、第1面121aにのみ電子部品122を実装した、いわゆる片面実装の状態における透視画像に基づいて上述の輪郭位置情報を求めたが、これに限定されるものではない。つまり、検査対象とする第1接合部分2011の設計上の位置情報及び許容ずれ量から算出してもよい。
【0045】
第3実施形態;
上述の第2実施形態の接合検査方法では、上記分割線218を求めるために必要な上記一方位置216及び他方位置217を求めるため、第1接合部分2011の輪郭位置について、放射状の検出位置211毎に明るさの変化を求めた。
本第3実施形態の接合検査方法は、上述の第2実施形態の接合検査方法を改良した検査方法である。即ち、図8を参照した上述の説明からも明らかになるが、上記一方位置216及び他方位置217では、上記透視画像201における明るさのレベルは極端に低下する。そこで、本第3実施形態の接合検査方法では、図11に示すステップ45にて、複数の上記検査位置211にて、上記透視画像201における明るさのレベルを求め、その中から上記明るさレベルが下限ピークとなる開始位置を検出する。したがって、結果的に上述した一方位置216及び他方位置217を求めることができる。次のステップ46では、ステップ45にて求めた一方位置216及び他方位置217に基づいて上記分割線218を求める。
その他のステップ41〜44、ステップ47〜51は、図10を参照して説明したステップ21〜24、ステップ27〜31の動作に同じであるので、ここでの説明は省略する。
【0046】
このように第3実施形態の接合検査方法によれば、上述した第2実施形態の接合検査方法における効果を奏するとともに、さらに、第2実施形態の接合検査方法に比べて検査処理時間を短縮することができる。即ち、第2実施形態及び第3実施形態の接合検査方法において検出する、上記輪郭位置での明るさの検出値は、実際には、ばらついて検出されることから、第2実施形態の接合検査方法において、明るさの上記段差213、215や、検出開始点における明るさ2121、2141を求めるためには、上記明るさの検出値自体について平均化等の処理を行う必要がある。一方、この第3実施形態の接合検査方法では、単に上記下限ピークを検出すれば良く、又、該下限ピークは他の部分の明るさレベルとは極端に相違することから、上記明るさの検出値自体について平均化等の処理を行う必要はない。よって、上述のように第2実施形態の接合検査方法に比べて検査処理時間を短縮することができる。
【0047】
第4実施形態;
本第4実施形態の接合検査方法は、上述の第1実施形態から第3実施形態の接合検査方法において、いわゆる両面実装基板の撮像を行う際に、画像の蓄積時間を変化させて行うようにしたものである。即ち、例えば2箇所の検査対象部分にて厚みが極端に異なる場合、第1X線照射条件では、薄い検査対象部分については透視画像を得たが、厚い検査対象部分についてはX線透過量が非常に少なく全く透視画像を得ることができないという現象が生じる。一方、上記厚い検査対象部分について透視画像を得ることができる第2X線照射条件では、上記薄い検査対照部分についてはX線透過量が過剰となり飽和状態に達してしまうという現象が生じる。
そこで、本第4実施形態の接合検査方法では、撮像する時間、換言すると画像の蓄積時間を変化させて、両者ともそれぞれ適切な透視画像を得て、これらの画像を合成することで、上述のような厚みが極端に異なる検査対象部分についても接合検査を可能にする手法を採る。
【0048】
例えば図12に示す接合検査方法のステップ61〜71は、それぞれ、図5を参照して説明した上記第1実施形態の接合検査方法におけるステップ1〜11に対応しており、又、図10を参照して説明した上記第2実施形態の接合検査方法におけるステップ21〜31に対応しており、ステップ61〜63は、上述のステップ1〜3、21〜23の動作に同じであるのでここでの説明は省略する。
例えば上記第2実施形態の接合検査方法におけるステップ24に対応するステップ64にて、両面実装基板に対して上記蓄積時間を変化させて撮像を行い透視画像を得る。ステップ25に対応する、次のステップ65では、蓄積時間別の各画像について、第1接合部分2011の輪郭部分の明るさの段差をそれぞれ検出する。ステップ26に対応する、次のステップ66では、ステップ65にて得たそれぞれの明るさの段差の内、最大の段差を有する蓄積時間の透視画像に対して、上記一方位置216及び他方位置217の位置情報を用いて領域を分割する。以後のステップ67〜71は上述のステップ7〜11、27〜31の動作に同様であるので、ここでの説明は省略する。
【0049】
又、図13に示す接合検査方法のステップ81〜91は、それぞれ、図11を参照して説明した上記第3実施形態の接合検査方法におけるステップ41〜51に対応しており、ステップ81〜83は、上述のステップ41〜43の動作に同じであるのでここでの説明は省略する。
上記第3実施形態の接合検査方法におけるステップ44に対応するステップ84にて、両面実装基板に対して上記蓄積時間を変化させて撮像を行い透視画像を得る。ステップ45に対応する、次のステップ85では、蓄積時間別の各画像について、第1接合部分2011の輪郭部分の明るさの下限ピーク値をそれぞれ検出する。ステップ46に対応する、次のステップ86では、ステップ85にて得たそれぞれの下限ピーク値の内、明るさレベルが最小である下限ピーク値を有する蓄積時間の透視画像に対して、上記一方位置216及び他方位置217の位置情報を用いて領域を分割する。以後のステップ87〜91は上述のステップ47〜51の動作に同様であるので、ここでの説明は省略する。
【0050】
このように第4実施形態の接合検査方法によれば、上述した第1実施形態の接合検査方法から第3実施形態の接合検査方法にて得られる効果を奏する他、さらに、検査対象の基板内における接合部分の厚みが変化する場合であっても接合検査の信頼性を保証することができる。
【0051】
又、上述の各実施形態では、最大、第1面121a及び第2面121bに電子部品が存在する場合について説明したが、本発明は、さらに3層以上の各層に電子部品が存在するような場合にも適用可能である。例えば3層のそれぞれに電子部品が存在する場合、図14に示すように、上記分割線218に相当する、それぞれの接合部分の重複部分における分割線は最大3本になる。そして上述した実施形態と同様に、各領域毎に2値化レベルを求め、その結果、得られた2値画像に基づいて本来求めたい画像を得る。
【0052】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明の第1態様の接合検査装置、第2態様の接合検査方法、及び第3態様の記録媒体によれば、画像作成装置を備え、重複状態にある第1接合部分及び第2接合部分の撮像画像に基づいて明るさ情報を作成し、該明るさ情報に基づいて上記第2接合部分のみの画像を作成するようにした。したがって、従来のように透視画像をそのまま画像情報として記憶するのではなく、明るさ情報に変換することで記憶容量を低減することができ、さらに、その平均明るさ値を記憶することからより記憶容量を削減することができる。
【0053】
又、上述のように重複状態にある第1接合部分及び第2接合部分の撮像画像に基づいて作成した明るさ情報に対して、明側レベル及び暗側レベルにてそれぞれ2値化して上記第2接合部分のみの画像を作成することから、従来のように第1接合部分のみを有する撮像画像と、第1接合部分及び第2接合部分の両方を有する撮像画像との位置合わせを行う必要はなく、さらにこれらの撮像画像間でずれ等が生じたとしても、正確に第2接合部分のみの画像を作成することができる。よって、接合部分の検査の信頼性を従来に比べて向上させることができる。
【0054】
又、上記明るさ情報と輪郭位置情報とに基づいて上記第2接合部分のみの画像を得るようにすることで、上記第1接合部分と上記第2接合部分との明るさの差がほとんどない、若しくは該明るさが同一である場合でも、いわゆる両面実装基板の透視画像から上記第2検出部分のみの画像を得ることができる。よって、接合部分の検査の信頼性を従来に比べて向上させることができる。
【0055】
又、輪郭位置における明るさのピーク値に基づいて上記第2接合部分のみの画像を得るようにすることで、単に上記輪郭位置情報を用いて上記第2接合部分のみの画像を得る場合に比べてより容易に上記第2接合部分の画像を得ることができ処理時間の短縮を図ることができる。よって、接合部分の検査の信頼性を従来に比べて向上させることができる。
【0056】
又、重複状態にある第1接合部分及び第2接合部分の撮像を行うとき、画像の蓄積時間を変化させることで、上記第1接合部分及び第2接合部分の厚みが極端に異なるようなときであっても、上記第1接合部分及び第2接合部分の撮像画像を得ることができる。よって、接合部分の検査の信頼性を従来に比べて向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態における接合検査装置の全体構成を示す図である。
【図2】図1の接合検査装置にて得た第1接合部分及び第2接合部分の透視画像の図である。
【図3】図2の透視画像を明るさ情報に変換したグラフである。
【図4】図1に示す接合検査装置にて実行される第1実施形態における接合検査方法を説明するための図である。
【図5】図1に示す接合検査装置にて実行される第1実施形態における接合検査方法のフローチャートである。
【図6】図1に示す接合検査装置にて実行される第2実施形態における接合検査方法を説明するための図であって、輪郭位置を示す図である。
【図7】図1に示す接合検査装置にて実行される第2実施形態における接合検査方法を説明するための図であって、分割線を表示した図である。
【図8】図1に示す接合検査装置にて実行される第2実施形態における接合検査方法を説明するための図であって、輪郭部分の明るさの変化を説明するための図である。
【図9】図1に示す接合検査装置にて実行される第2実施形態における接合検査方法を説明するための図である。
【図10】図1に示す接合検査装置にて実行される第2実施形態における接合検査方法のフローチャートである。
【図11】図1に示す接合検査装置にて実行される第3実施形態における接合検査方法のフローチャートである。
【図12】図1に示す接合検査装置にて実行される第4実施形態における接合検査方法のフローチャートである。
【図13】図1に示す接合検査装置にて実行される第4実施形態における接合検査方法のフローチャートである。
【図14】3層以上に電子部品が実装された場合にも本発明が適用可能であることを説明するための図である。
【図15】従来の接合検査装置の全体構成を示す図である。
【図16】従来の接合検査装置にて実行される接合検査方法を説明するための図である。
【符号の説明】
101…接合検査装置、111…照射装置、112…シンチレータ、
113…撮像装置、121…プリント基板、
122…電子部品、151…画像作成装置、
216…一方位置、217…他方位置、218…分割線、
219…第1領域、220…第2領域、
2011…第1接合部分、2012…第2接合部分、2013…重複部分。
Claims (19)
- 接合部分に放射線を照射する照射装置と、上記接合部分を透過した上記放射線を可視光に変換するシンチレータと、上記シンチレータから発した上記接合部分の透視画像の撮像を行う撮像装置とを備えた接合検査装置において、
第1接合部分を有する検査対象物の厚み方向において上記第1接合部分と互いに重複する重複部分を有して第2接合部分が存在する上記検査対象物にて、上記撮像装置から供給される、重複状態にある上記第1接合部分及び上記第2接合部分の透視画像に基づいて明るさ情報を作成し、該明るさ情報に基づいて2値化を行い、重複部分のみからなる第2接合部分の一部分を示す2値化画像及び第2接合部分の残り部分を示す2値化画像を得て、両2値化画像を加算することで上記第2接合部分のみの画像を作成する画像作成装置をさらに備えたことを特徴とする接合検査装置。 - 上記画像作成装置は、上記検査対象物に上記第1接合部分のみが存在するときの該第1接合部分の透視画像における基準明るさレベル(A)よりも明側の明側レベル(A+α)及び暗側の暗側レベル(A−β)にて、上記明るさ情報をそれぞれ2値化して上記第2接合部分のみの画像を作成する、請求項1記載の接合検査装置。
- 上記画像作成装置は、上記明るさ情報を2値化して得られる、重複状態にある上記第1接合部分及び上記第2接合部分の画像と、上記明側レベルにて2値化して得られる上記第1接合部分のみの画像と、上記暗側レベルにて2値化して得られる上記重複部分の画像とをもとに、上記第1接合部分及び上記第2接合部分の画像から上記第1接合部分のみの画像を削除し、削除後の画像に上記重複部分の画像を加えて上記第2接合部分のみの画像を作成する、請求項2記載の接合検査装置。
- 上記画像作成装置は、上記第1接合部分の透視画像に基づいて該第1接合部分の輪郭位置情報を求め、上記輪郭位置情報が示す輪郭位置での輪郭を横切る方向における明るさの変化情報を求め、該変化情報が他と異なる上記重複部分の輪郭区間における一方位置及び他方位置の各位置情報を求めて該位置情報から上記一方位置及び他方位置を通る分割線情報を求め、該分割線で分割された、上記第1接合部分を含む第1領域及び上記第2接合部分を含む第2領域のそれぞれの領域にて2値化レベルを変化させて上記明るさ情報から上記第2接合部分のみの画像を作成する、請求項1記載の接合検査装置。
- 上記分割された上記第1接合部分を含む第1領域における上記2値化レベルは、上記重複部分のみを抽出するレベルであり、上記第2接合部分を含む第2領域における上記2値化レベルは、上記一方位置及び他方位置の各位置情報を求める際に得られた第2接合部分の明るさレベルである、請求項4記載の接合検査装置。
- 上記画像作成装置は、上記一方位置及び他方位置の各位置情報を上記明るさ変化情報である明るさレベルの下限ピークから求める、請求項4又は5に記載の接合検査装置。
- 上記撮像装置は、重複状態にある上記第1接合部分及び上記第2接合部分の撮像を、画像の蓄積時間を変化させて行う、請求項1から6のいずれかに記載の接合検査装置。
- 上記撮像装置は、重複状態にある上記第1接合部分及び上記第2接合部分の撮像を、画像の蓄積時間を変化させて行い、上記画像作成装置は、異なる上記蓄積時間毎における各透視画像の各明るさ情報の中から明暗変化が最大になる明るさ情報を用いて上記重複部分の輪郭区間の上記一方位置及び他方位置を求める、請求項4記載の接合検査装置。
- 上記画像作成装置は、上記一方位置及び他方位置の各位置情報を、上記明るさ変化情報である明るさレベルが最小である下限ピーク値を有する上記蓄積時間の透視画像から求める、請求項8記載の接合検査装置。
- 第1接合部分を有する検査対象物の厚み方向において上記第1接合部分と互いに重複する重複部分を有して第2接合部分が存在する上記検査対象物に対して放射線を照射し、該検査対象物を透過した上記放射線を可視光に変換し、
可視光に変換されて得られる、重複状態にある上記第1接合部分及び上記第2接合部分の透視画像に基づいて明るさ情報を作成し、
該明るさ情報に基づいて2値化を行い、重複部分のみからなる第2接合部分の一部分を示す2値化画像及び第2接合部分の残り部分を示す2値化画像を得て、両2値化画像を加算することで上記第2接合部分のみの画像を作成する、
ことを特徴とする接合検査方法。 - 上記第2接合部分のみの画像作成は、
上記明るさ情報を2値化して、重複状態にある上記第1接合部分及び上記第2接合部分の画像を得て、
上記検査対象物に上記第1接合部分のみが存在するときの該第1接合部分の透視画像における基準明るさレベル(A)よりも明側の明側レベル(A+α)にて上記明るさ情報を2値化して上記第1接合部分のみの画像を得て、
上記基準明るさレベルよりも暗側の暗側レベル(A−β)にて上記明るさ情報を2値化して上記重複部分の画像を得て、
上記第1接合部分及び上記第2接合部分の画像から上記第1接合部分のみの画像を削除し、削除後の画像に上記重複部分の画像を加えて上記第2接合部分のみの画像を作成することでなされる、
請求項10記載の接合検査方法。 - 上記第2接合部分のみの画像作成は、
上記明るさ情報を用いて、上記第1接合部分の透視画像に基づいて該第1接合部分の輪郭位置情報を求め、
上記輪郭位置情報が示す輪郭位置での輪郭を横切る方向における明るさの変化情報を求め、該変化情報が他と異なる上記重複部分の輪郭区間の一方位置及び他方位置の各位置情報を求め、
該位置情報から上記一方位置及び他方位置を通る分割線情報を求め、
該分割線で分割された、上記第1接合部分を含む第1領域では上記重複部分のみを抽出するレベルにて2値化を行い、上記第2接合部分を含む第2領域では上記一方位置及び他方位置の各位置情報を求める際に得られた第2接合部分の明るさレベルにて2値化を行い、上記明るさ情報から上記第2接合部分のみの画像を作成することでなされる、
請求項10記載の接合検査方法。 - 上記一方位置及び他方位置の各位置情報を上記明るさ変化情報である明るさレベルの下限ピークから求める、請求項12記載の接合検査方法。
- 上記重複状態にある上記第1接合部分及び上記第2接合部分の撮像を、画像の蓄積時間を変化させて行う、請求項10から13のいずれかに記載の接合検査方法。
- 第1接合部分を有する検査対象物の厚み方向において上記第1接合部分と互いに重複する重複部分を有して第2接合部分が存在する上記検査対象物に対して放射線を照射させる処理と、
上記検査対象物を透過した上記放射線を可視光に変換して得られる、重複状態にある上記第1接合部分及び上記第2接合部分の透視画像に基づいて明るさ情報を作成する処理と、
上記明るさ情報に基づいて2値化を行い、重複部分のみからなる第2接合部分の一部分を示す2値化画像及び第2接合部分の残り部分を示す2値化画像を得て、両2値化画像を加算することで上記第2接合部分のみの画像を作成する処理と、
をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取可能記録媒体。 - 上記第2接合部分のみの画像作成処理は、
上記明るさ情報を2値化して、重複状態にある上記第1接合部分及び上記第2接合部分の画像を得る処理と、
上記検査対象物に上記第1接合部分のみが存在するときの該第1接合部分の透視画像における基準明るさレベル(A)よりも明側の明側レベル(A+α)にて上記明るさ情報を2値化して上記第1接合部分のみの画像を得る処理と、
上記基準明るさレベルよりも暗側の暗側レベル(A−β)にて上記明るさ情報を2値化して上記重複部分の画像を得る処理と、
上記第1接合部分及び上記第2接合部分の画像から上記第1接合部分のみの画像を削除し、削除後の画像に上記重複部分の画像を加えて上記第2接合部分のみの画像を作成する処理と、
をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録した、請求項15記載のコンピュータ読取可能記録媒体。 - 上記第2接合部分のみの画像作成処理は、
上記明るさ情報を用いて、上記第1接合部分の透視画像に基づいて該第1接合部分の輪郭位置情報を求める処理と、
上記輪郭位置情報が示す輪郭位置での輪郭を横切る方向における明るさの変化情報を求める処理と、
該変化情報が他と異なる上記重複部分の輪郭区間の一方位置及び他方位置の各位置情報を求める処理と、
該位置情報から上記一方位置及び他方位置を通る分割線情報を求める処理と、
該分割線で分割された、上記第1接合部分を含む第1領域では上記重複部分のみを抽出するレベルにて2値化を行い、上記第2接合部分を含む第2領域では上記一方位置及び他方位置の各位置情報を求める際に得られた第2接合部分の明るさレベルにて2値化を行い、上記明るさ情報から上記第2接合部分のみの画像を作成する処理と、
をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録した、請求項15記載のコンピュータ読取可能記録媒体。 - 上記第2接合部分のみの画像作成処理は、
上記明るさ情報を用いて、上記第1接合部分の透視画像に基づいて該第1接合部分の輪郭位置情報を求める処理と、
上記輪郭位置情報が示す輪郭位置における上記明るさの変化情報である明るさレベルの下限ピークを検出する処理と、
検出したピークを、上記重複部分の輪郭区間の一方位置及び他方位置とし、該一方位置及び他方位置の各位置情報を求める処理と、
該位置情報から上記一方位置及び他方位置を通る分割線情報を求める処理と、
該分割線で分割された、上記第1接合部分を含む第1領域では上記重複部分のみを抽出するレベルにて2値化を行い、上記第2接合部分を含む第2領域では上記一方位置及び他方位置の各位置情報を求める際に得られた第2接合部分の明るさレベルにて2値化を行い、上記明るさ情報から上記第2接合部分のみの画像を作成する処理と、
をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録した、請求項15記載のコンピュータ読取可能記録媒体。 - 上記重複状態にある上記第1接合部分及び上記第2接合部分の上記透視画像における上記明るさ情報の作成処理は、上記第1接合部分及び上記第2接合部分の撮像を、画像の蓄積時間を変化させて行うことをコンピュータに実行させるためのプログラムを記録した、請求項15から18のいずれかに記載のコンピュータ読取可能記録媒体。
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