JP4386812B2 - X-ray inspection equipment - Google Patents

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Description

本発明は、Ｘ線検査装置、例えば、プリント回路基板上に実装された部品の接合状態、樹脂若しくは金属によりパッケージングされた部品内部の接合状態、及びプリント回路基板内に実装された部品の接合状態等を検査するＸ線検査装置及びＸ線検査方法に関するものである。   The present invention relates to an X-ray inspection apparatus, for example, a bonding state of components mounted on a printed circuit board, a bonding state inside components packaged with resin or metal, and a bonding of components mounted in a printed circuit board. The present invention relates to an X-ray inspection apparatus and an X-ray inspection method for inspecting a state and the like.

近年の携帯情報端末等においては小型、高機能化が進み、使用される電子部品の実装においても、小さい空間に出来るだけ多くの電子部品を実装させるために、実装密度を高める高密度化、電極が電子部品の下面に設けられてプリント回路基板のランド上に接合されるフェイスダウン接合化、プリント回路基板の内部に電子部品を実装する部品内蔵化が進んでいる。   In recent portable information terminals, etc., miniaturization and high functionality have progressed, and in mounting electronic components to be used, in order to mount as many electronic components as possible in a small space, increasing the mounting density, electrodes Are being mounted on the lower surface of the electronic component and are being joined to the land of the printed circuit board, and face-down bonding, and the incorporation of components for mounting electronic components inside the printed circuit board has been progressing.

前記のフェイスダウン接合における接合部分、又はプリント回路基板の内部に実装されている場合の接合部分に対しては、直接目視することが出来ないため、その接合部分の断面を露呈させて観察する検査方法や、非破壊により検査対象物の内部状態を観察するＸ線検査方法が用いられている。Ｘ線検査方法を用いた場合には、検査対象物内部の接合状態等を観察することが可能であるが、複数個の部品が重なって実装されている場合には、部品が重なり合ったＸ線画像となり、各部品の状態を正確に観察することが困難であった。このため、従来のＸ線検査装置においては、Ｘ線の照射方向と、検査対象物への照射角度とを変更して複数の位置で撮像し、その撮像されたＸ線画像をトモグラフィ法やラミノグラフィ法を用いて観察したい断層部分を切り出し、観察、検査していた。
特開平１１−３４４４５３号公報 米国特許第４９２６４５２号明細書 特開２００２−１８９００２号公報 Since the joint portion in the face-down joint or the joint portion when mounted inside the printed circuit board cannot be directly observed, an inspection in which the cross section of the joint portion is exposed is observed. Methods and X-ray inspection methods for observing the internal state of an inspection object by non-destructive methods are used. When the X-ray inspection method is used, it is possible to observe the joining state or the like inside the inspection object. However, when a plurality of components are mounted in an overlapping manner, the X-rays in which the components overlap each other It became an image and it was difficult to accurately observe the state of each part. For this reason, in the conventional X-ray inspection apparatus, the X-ray irradiation direction and the irradiation angle to the inspection object are changed, and images are taken at a plurality of positions. Using the laminography method, the tomographic part to be observed was cut out and observed and inspected.
JP-A-11-344453 US Pat. No. 4,926,452 JP 2002-189002 A

以下、添付の図面を参照しながら従来のＸ線検査装置及びその問題点について説明する。なお、各従来例において共通する部分は同一符号を用いて説明する。   A conventional X-ray inspection apparatus and its problems will be described below with reference to the accompanying drawings. In addition, the part which is common in each conventional example is demonstrated using the same code | symbol.

図１８はトモグラフィ法を用いた従来のＸ線検査装置の概略構成を示すブロック図である。図１８に示した従来のＸ線検査装置としては、例えば、特許文献１に開示された装置がある。   FIG. 18 is a block diagram showing a schematic configuration of a conventional X-ray inspection apparatus using the tomography method. As a conventional X-ray inspection apparatus shown in FIG. 18, for example, there is an apparatus disclosed in Patent Document 1.

図１８に示すように、Ｘ線照射装置１０３からのＸ線は、回転装置１０１に保持された検査対象物１０２、例えばプリント回路基板に照射され、その検査対象物１０２を透過したＸ線がＸ線検出装置１００により検出されるよう構成されている。Ｘ線照射装置１０３は、回転装置１０１の回転中心と、Ｘ線検出装置１００の撮像中心位置との延長線上に配置され、Ｘ線検出装置１００に向けてＸ線を発生させている。制御装置１０４は、回転装置１０１の回転位置を制御するとともに、Ｘ線検出装置１００及びＸ線照射装置１０３を駆動制御している。制御装置１０４は、検査対象物１０２を保持する回転装置１０１が所定の回転角度の位置において、Ｘ線照射装置１０３からＸ線を照射させて、検査対象物１０２を透過したＸ線画像をＸ線検出装置１００に取り込むよう駆動制御する。このとき、制御装置１０４は、回転装置１０１を１回転若しくは半回転させてＸ線検出装置１００に撮像させて、観察したい断層部分のＸ線画像を作成し、表示するよう構成されている。   As shown in FIG. 18, X-rays from the X-ray irradiation apparatus 103 are irradiated onto an inspection object 102, for example, a printed circuit board, held by the rotating apparatus 101, and X-rays transmitted through the inspection object 102 are X-rays. It is configured to be detected by the line detection device 100. The X-ray irradiation apparatus 103 is arranged on an extension line between the rotation center of the rotation apparatus 101 and the imaging center position of the X-ray detection apparatus 100, and generates X-rays toward the X-ray detection apparatus 100. The control device 104 controls the rotational position of the rotation device 101 and drives and controls the X-ray detection device 100 and the X-ray irradiation device 103. The control device 104 irradiates the X-ray image transmitted through the inspection object 102 by irradiating the X-ray from the X-ray irradiation device 103 at the position of the predetermined rotation angle of the rotation device 101 holding the inspection object 102. Drive control is performed so that the detection device 100 takes in the data. At this time, the control device 104 is configured to create and display an X-ray image of a tomographic portion to be observed by causing the X-ray detection device 100 to pick up the image by causing the X-ray detection device 100 to rotate once or half a rotation.

上記のように、図１８に示す従来のＸ線検査装置は、検査対象物１０２をＸ線の照射軸と直交する軸を回転軸として回転させる構成である。図１８に示す従来のＸ線検査装置の構成においては、Ｘ線照射装置１０３のＸ線が出射するＸ線源のＸ線焦点（スポット位置）から検査対象物１０２の回転軸の位置までの距離Ａと、この回転軸の位置からＸ線検出装置１００の検出部までの距離Ｂが、検査対象物１０２の外形寸法により制約を受ける。この制約とは、検査対象物１０２であるプリント回路基板の外形（図１８においてＣで示す寸法)が回転できるように、距離Ａの最小値が、Ａ＞Ｃ／２の条件を満たさなければならないことである。この制約により。検査対象物１０２をＸ線照射装置１０３にあまり近づけることができなかった。図１８に示した従来のＸ線検査装置において、検査対象配置空間を規定するＡ+Ｂの距離を小さくした場合には、Ｘ線画像の倍率である（Ａ+Ｂ）／ＡにおけるＡの値が制限され、倍率を上げることができない。このため、図１８に示した従来のＸ線検査装置では、各部品の詳細な状態を観察することが困難であるという問題点を有していた。   As described above, the conventional X-ray inspection apparatus shown in FIG. 18 is configured to rotate the inspection object 102 around the axis orthogonal to the X-ray irradiation axis. In the configuration of the conventional X-ray inspection apparatus shown in FIG. 18, the distance from the X-ray focal point (spot position) of the X-ray source from which the X-ray of the X-ray irradiation apparatus 103 is emitted to the position of the rotation axis of the inspection object 102. A and the distance B from the position of the rotation axis to the detection unit of the X-ray detection apparatus 100 are restricted by the outer dimensions of the inspection object 102. This restriction means that the minimum value of the distance A must satisfy the condition of A> C / 2 so that the outer shape of the printed circuit board that is the inspection object 102 (the dimension indicated by C in FIG. 18) can be rotated. That is. Due to this limitation. The inspection object 102 could not be brought too close to the X-ray irradiation apparatus 103. In the conventional X-ray inspection apparatus shown in FIG. 18, when the distance of A + B defining the inspection object arrangement space is reduced, the value of A at (A + B) / A, which is the magnification of the X-ray image. Is limited and the magnification cannot be increased. For this reason, the conventional X-ray inspection apparatus shown in FIG. 18 has a problem that it is difficult to observe the detailed state of each component.

図１９はラミノグラフィ法を用いた従来のＸ線検査装置の概略構成を示すブロック図である。図１９に示した従来のＸ線検査装置としては、例えば、特許文献２に開示された装置がある。     FIG. 19 is a block diagram showing a schematic configuration of a conventional X-ray inspection apparatus using a laminography method. As a conventional X-ray inspection apparatus shown in FIG. 19, for example, there is an apparatus disclosed in Patent Document 2.

図１９において、回転Ｘ線照射装置１０５は熱電子を回転磁界により制御し、所定の位置でＸ線を回転して放射させる機能を有している。Ｘ線検出装置１０９は、検査対象物１０２、例えばプリント回路基板等を透過したＸ線を、シンチレータ１０７において可視光に変換した後に回転ミラー機構１０８を通して検出している。制御装置１０６は回転Ｘ線照射装置１０５の回転磁界と回転ミラー機構１０８とを同期して駆動制御している。また、制御装置１０６は回転Ｘ線照射装置１０５とＸ線検出装置１０９とを制御して撮像し、Ｘ線検査装置では高速度で検査対象物１０２の断層画像を取得して、検査を行っている。   In FIG. 19, a rotating X-ray irradiation apparatus 105 has a function of controlling thermoelectrons by a rotating magnetic field and rotating and emitting X-rays at a predetermined position. The X-ray detection device 109 detects X-rays transmitted through the inspection object 102, for example, a printed circuit board, etc. into visible light through the scintillator 107 and then detects the X-rays through the rotating mirror mechanism 108. The control device 106 controls driving of the rotating magnetic field of the rotating X-ray irradiation device 105 and the rotating mirror mechanism 108 in synchronization. Further, the control device 106 controls and images the rotary X-ray irradiation device 105 and the X-ray detection device 109, and the X-ray inspection device acquires a tomographic image of the inspection object 102 at a high speed and performs an inspection. Yes.

図１９に示す従来のＸ線検査装置においては、検査対象物１０２に対するＸ線の照射角度βは物理的に予め決まっており、固定値である。従って、検査対象物１０２を回転Ｘ線照射装置１０５に近づけると、例えば図１９においてＷで示す位置では、Ｘ線の照射範囲から外れてしまう。このため、検査対象物１０２を回転Ｘ線照射装置１０５に近づけてＸ線画像を拡大しようとしても、倍率が制限されるという問題がある。また、図１９に示す従来のＸ線検査装置においては、構造が複雑であり高価であった。   In the conventional X-ray inspection apparatus shown in FIG. 19, the X-ray irradiation angle β with respect to the inspection object 102 is physically predetermined and is a fixed value. Accordingly, when the inspection object 102 is brought close to the rotating X-ray irradiation apparatus 105, for example, the position indicated by W in FIG. 19 is out of the X-ray irradiation range. For this reason, there is a problem that the magnification is limited even if the X-ray image is enlarged by bringing the inspection object 102 close to the rotating X-ray irradiation device 105. Further, the conventional X-ray inspection apparatus shown in FIG. 19 has a complicated structure and is expensive.

従来のＸ線検査装置の他の例としては、Ｘ線照射装置を傾斜させ、且つ回転させて、検査対象物内で重なった接合部分を分離して各接合部分の接合状態を検査するものがある。このような従来のＸ線検査装置としては、例えば特許文献３に開示された装置がある。   As another example of the conventional X-ray inspection apparatus, the X-ray irradiation apparatus is tilted and rotated to separate the overlapping joint portions in the inspection object and inspect the joint state of each joint portion. is there. As such a conventional X-ray inspection apparatus, there is an apparatus disclosed in Patent Document 3, for example.

図２０は、Ｘ線照射装置を傾斜、回転させて接合状態を検査する従来のＸ線検査装置の概略構成を示す図である。   FIG. 20 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional X-ray inspection apparatus that inspects the bonding state by tilting and rotating the X-ray irradiation apparatus.

図２０に示すＸ線検査装置は、Ｘ線照射装置１１０が検出対象物１０２であるプリント回路基板等に対して斜めにＸ線を照射させるよう構成されている。Ｘ線照射装置１１０からのＸ線は、検出対象物１０２を透過してＸ線検出装置１１５により受け取るよう構成されている。この従来のＸ線検査装置において行われるＸ線斜め撮影は、Ｘ線照射装置１１０を傾けることにより実施される。このように、検出対象物１０２に対して様々な角度からＸ線を照射して、Ｘ線検出装置１１５により検出対象物１０２のＸ線透視画像を撮像している。従って、これらのＸ線透視画像から、検出対象物１０２における所望の位置の部品の状態を検査することが可能となる。   The X-ray inspection apparatus shown in FIG. 20 is configured such that the X-ray irradiation apparatus 110 irradiates X-rays obliquely to a printed circuit board or the like that is the detection target 102. X-rays from the X-ray irradiation device 110 are configured to pass through the detection object 102 and be received by the X-ray detection device 115. X-ray oblique imaging performed in this conventional X-ray inspection apparatus is performed by tilting the X-ray irradiation apparatus 110. As described above, the X-ray fluoroscopic image of the detection target object 102 is captured by the X-ray detection device 115 by irradiating the detection target object 102 with X-rays from various angles. Therefore, it is possible to inspect the state of the component at a desired position on the detection target object 102 from these X-ray fluoroscopic images.

図２１は、図２０に示した従来のＸ線検査装置の主要部分を示すブロック図である。図２１において、検査対象物１０２は、フェイスダウン接合部分を有するボールグリッドアレイ（以下ＢＧＡという）１１１と、プリント回路基板１１２と、電子部品１１３とにより構成された回路形成体である。この検査対象物１０２に対してＸ線照射装置１１０を傾斜させて検査対象物１０２がＸ線検出装置１１５において撮像される。図２１においては、Ｘ線検出装置１１５におけるシンチレータ１１４を示す。   FIG. 21 is a block diagram showing a main part of the conventional X-ray inspection apparatus shown in FIG. In FIG. 21, an inspection object 102 is a circuit formed body composed of a ball grid array (hereinafter referred to as BGA) 111 having a face-down joint portion, a printed circuit board 112, and an electronic component 113. The X-ray irradiation apparatus 110 is tilted with respect to the inspection object 102 and the inspection object 102 is imaged by the X-ray detection apparatus 115. In FIG. 21, the scintillator 114 in the X-ray detection apparatus 115 is shown.

図２１においてＦで示したＸ線撮像画像は、Ｘ線照射装置１１０が検査対象物１０２の真下にある時のＸ線画像の一例であり、Ｘ線照射装置１１０からのＸ線が検査対象物１０２の回路形成体において部品が重なった状態を示している。また、図２１においてＧで示したＸ線撮像画像は、Ｘ線照射装置１１０を斜めに配置して検査対象物１０２を照射し、Ｘ線検出装置１１５により検出されたＸ線画像の一例を表している。検査対象物１０２である回路形成体の内部では異なる位置に電子部品と接合部分等が存在するため、Ｘ線撮像画像ＦとＸ線撮像画像Ｇとでは撮影角度の違いにより異なった画像を表す。   The X-ray captured image indicated by F in FIG. 21 is an example of an X-ray image when the X-ray irradiation apparatus 110 is directly below the inspection object 102, and the X-ray from the X-ray irradiation apparatus 110 is the inspection object. In the circuit forming body 102, the parts are overlapped. 21 represents an example of an X-ray image detected by the X-ray detection device 115 by irradiating the inspection object 102 with the X-ray irradiation device 110 arranged obliquely. ing. Since there are electronic parts and joints at different positions inside the circuit formation body that is the inspection object 102, the X-ray captured image F and the X-ray captured image G represent different images depending on the difference in imaging angle.

図２１に示すように、Ｘ線撮影画像Ｆのみでは電子部品の陰に隠れて、ＢＧＡ１１１の接合部分の全てを検査できないが、Ｘ線照射装置１１０を傾斜させて撮影したＸ線画像Ｇを用いることにより、ＢＧＡ１１１の全ての接合部分の接合状態を検査することが可能となる。すなわち、撮影された複数のＸ線画像において、電子部品１１３の位置を検査範囲から除いてＢＧＡの接合部分を検査することにより、ＢＧＡの全ての接合状態を検査することができる。   As shown in FIG. 21, only the X-ray image F is hidden behind the electronic component and cannot inspect all the joint portions of the BGA 111, but the X-ray image G acquired by tilting the X-ray irradiation device 110 is used. This makes it possible to inspect the bonding state of all the bonding portions of the BGA 111. That is, in the plurality of photographed X-ray images, all the bonding states of the BGA can be inspected by inspecting the bonding portion of the BGA by removing the position of the electronic component 113 from the inspection range.

しかしながら、図２０に示す従来のＸ線検査装置においては、電子部品間の実装間隔がさらに狭くなると、どの角度においても検査対象の断層と異なる高さにある電子部品の影響を除外することが出来ず、検査対象の断層における正確な情報を取得できないという問題を有していた。   However, in the conventional X-ray inspection apparatus shown in FIG. 20, when the mounting interval between the electronic components is further reduced, the influence of the electronic components at a different height from the tomographic object to be inspected at any angle can be excluded. Therefore, there is a problem that accurate information on the fault to be examined cannot be obtained.

本発明は、従来の各種Ｘ線検査装置における問題点を解決することを課題とするものであり、検査対象物における部品間隔が狭くなり、実装が高密度になっても、所望の断層における情報を正確に取得することが可能なＸ線検査装置及びＸ線検査方法を提供することを目的とする。また、本発明においては、検査対象物の形状により分解能の制限を受けることがなく、比較的安価でありながら高分解能で鮮明な断層画像を入手することができ、この断層画像に用いて非破壊検査を精度高く行うことができるＸ線検査装置及びＸ線検査方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to solve the problems in various conventional X-ray inspection apparatuses, and information on a desired fault is obtained even when the interval between parts in an inspection object is narrowed and the mounting density is high. An object of the present invention is to provide an X-ray inspection apparatus and an X-ray inspection method capable of accurately acquiring the above. In the present invention, the resolution is not limited by the shape of the inspection object, and a high-resolution and clear tomographic image can be obtained while being relatively inexpensive. An object of the present invention is to provide an X-ray inspection apparatus and an X-ray inspection method capable of performing inspection with high accuracy.

本発明のＸ線検査装置は、上記目的を達成するために、
保持面に保持された検査対象物にＸ線を照射するＸ線照射手段と、
前記検査対象物を透過したＸ線を検出するＸ線検出手段と、
前記Ｘ線照射手段と前記Ｘ線検出手段との間において、前記保持面と平行かつ前記保持面上で直交するＸ軸とＹ軸の２軸をそれぞれ中心として、前記保持面を２方向に下記式（１）および式（２）の条件で往復揺動させる揺動手段と、
前記Ｘ線検出手段の検出結果に基づいて前記検査対象物の検査を行う検査手段と、を具備する。
ＴＡＮ（θ）＝ＴＡＮ（φＸ）／ＴＡＮ（φＹ） （１）
ＴＡＮ ２ （α）＝ＴＡＮ ２ （φＸ）＋ＴＡＮ ２ （φＹ） （２）
ただし、θ：Ｘ軸と保持面法線との成す角、α：Ｚ軸と保持面法線との成す角、φＸ：Ｘ軸中心の回転角度、φＹ：Ｙ軸中心の回転角度、である。

In order to achieve the above object, the X-ray inspection apparatus of the present invention provides:
X-ray irradiation means for irradiating the inspection object held on the holding surface with X-rays;
X-ray detection means for detecting X-rays transmitted through the inspection object;
In between the X-ray irradiation unit and the X-ray detecting means, following the two axes of the X axis and Y axis perpendicular on the holding surface and parallel and the holding surface around each said holding surface in two directions Oscillating means for reciprocally oscillating under the conditions of the equations (1) and (2) ;
Inspection means for inspecting the inspection object based on a detection result of the X-ray detection means.
TAN (θ) = TAN (φX) / TAN (φY) (1)
TAN 2 (α) = TAN 2 (φX) + TAN 2 (φY) (2)
Where θ is an angle formed by the X axis and the holding surface normal, α is an angle formed by the Z axis and the holding surface normal, φX is a rotation angle about the X axis, and φY is a rotation angle about the Y axis. .

このように構成された本発明においては、保持面に保持された検査対象物における部品間隔が狭くなり、実装が高密度になっても、所望の断層における情報を正確に取得することが可能となる。また、本発明においては、小型で安価な構成により検査対象物を任意の傾き方向、任意の傾き角度の状態で高精度なＸ線画像を取得することが可能となる。
In the present invention configured as described above, it is possible to accurately acquire information on a desired fault even when the interval between parts in the inspection object held on the holding surface becomes narrow and the mounting becomes dense. Become. Further, in the present invention, it is possible to acquire a highly accurate X-ray image of an inspection object in an arbitrary tilt direction and an arbitrary tilt angle with a small and inexpensive configuration.

本発明に関連する参考例としてのＸ線検査装置は、基板にＸ線を照射するＸ線照射手段と、
前記基板を透過したＸ線を検出するＸ線検出手段と、
前記Ｘ線照射手段と前記Ｘ線検出手段との間において前記基板を揺動させる揺動手段と、
前記Ｘ線検出手段の駆動と前記揺動手段の駆動とを同期させるＸ線検出用揺動手段と、
前記揺動手段の直交２軸をそれぞれ位相の異なる所定角度内で揺動させる制御手段と、
前記Ｘ線検出手段の検出結果に基づいて前記基板の検査を行う検査手段と、を具備する。
 An X-ray inspection apparatus as a reference example related to the present invention includes an X-ray irradiation means for irradiating a substrate with X-rays,
X-ray detection means for detecting X-rays transmitted through the substrate;
Rocking means for rocking the substrate between the X-ray irradiation means and the X-ray detection means;
X-ray detection swinging means for synchronizing the drive of the X-ray detection means and the swinging means;
Control means for swinging two orthogonal axes of the swing means within predetermined angles with different phases;
Inspection means for inspecting the substrate based on the detection result of the X-ray detection means.

このように構成された本発明に関連する参考例としてのＸ線検査装置においては、小型で安価な構成により、検査対象物である基板を任意の傾き方向、任意の傾き角度の状態で高精度なＸ線画像を取得することが可能となり、制御手段での複数の傾き画像から断層画像を演算により求めることによってボケや虚像の少ない断層画像を取得することができる。また、実装密度の高いプリント回路基板や薄い基板での断層情報を確実に取得することができるため、高分解能で鮮明な断層画像を用いた検査が可能となる。
In the X-ray inspection apparatus as a reference example related to the present invention configured as described above, a substrate that is an inspection object is highly accurate in an arbitrary tilt direction and an arbitrary tilt angle with a small and inexpensive configuration. X-ray images can be acquired, and a tomographic image with few blurs and virtual images can be acquired by calculating a tomographic image from a plurality of tilt images by the control means. In addition, since it is possible to reliably acquire tomographic information on a printed circuit board having a high mounting density or a thin board, inspection using a high-resolution and clear tomographic image is possible.

本発明に関連する参考例としてのＸ線検査装置は、Ｘ線焦点を頂点とする円錐状にＸ線を照射するＸ線照射手段と、
Ｘ線の照射範囲内で基板をＸ線照射軸の直交方向に移動させる基板用移動手段と、
前記基板を透過したＸ線を検出する検出面を有するＸ線検出手段と、
前記Ｘ線検出手段を前記Ｘ線照射軸の直交方向に移動させるＸ線検出用移動手段と、
前記基板用移動手段と前記Ｘ線検出用移動手段とを同期駆動制御するモータ制御手段と、
前記Ｘ線検出手段により形成されたＸ線画像から前記基板の任意断層面のＸ線画像を抽出する画像処理手段と、
前記Ｘ線画像に基づいて前記基板の任意断層面を検査する検査手段と、を具備し、
前記基板用移動手段は、前記Ｘ線検出用移動手段と同期して前記検出面の中心点を前記Ｘ線焦点と前記基板の中心点とを結ぶ直線上に配置させる構成である。
また、本発明の他の観点のＸ線検査装置は、Ｘ線焦点を頂点とする円錐状にＸ線を照射するＸ線照射手段と、
Ｘ線の照射範囲内で基板をＸ線照射軸の直交方向に移動させる基板用移動手段と、
前記基板を透過したＸ線を検出する検出面を有するＸ線検出手段と、
前記Ｘ線検出手段を前記Ｘ線照射軸の直交方向に移動させるＸ線検出用移動手段と、
前記基板用移動手段と前記Ｘ線検出用移動手段とを同期駆動制御する制御手段と、
前記Ｘ線検出手段により形成されたＸ線画像から前記基板の任意断層面のＸ線画像を抽出する画像処理手段と、
前記Ｘ線画像に基づいて前記基板の任意断層面の検査を行う検査手段と、を具備し、
前記Ｘ線検出手段は、前記基板用移動手段と前記Ｘ線検出用移動手段とのそれぞれでの水平面での同期回転動作における１回転の期間にＸ線撮影を行う構成である。
さらに、本発明の他の観点のＸ線検査装置は、Ｘ線焦点を頂点とする円錐状にＸ線を照射するＸ線照射手段と、
Ｘ線の照射範囲内で基板をＸ線照射軸の直交方向に移動させる基板用移動手段と、
前記基板を透過したＸ線を検出する検出面を有するＸ線検出手段と、
前記Ｘ線検出手段を前記Ｘ線照射軸の直交方向に移動させるＸ線検出用移動手段と、
前記基板用移動手段と前記Ｘ線検出用移動手段とを同期駆動制御する制御手段と、
前記Ｘ線検出手段により形成されたＸ線画像から前記基板の任意断層面のＸ線画像を抽出する画像処理手段と、
前記Ｘ線画像から前記基板の任意断層面を検査する検査手段と、を具備し、
前記Ｘ線検出手段は、前記基板用移動手段と前記Ｘ線検出用移動手段との同期回転動作中の回転停止時にＸ線撮影を行う構成である。
 An X-ray inspection apparatus as a reference example related to the present invention includes an X-ray irradiation means for irradiating X-rays in a conical shape having an X-ray focal point as a vertex,
A substrate moving means for moving the substrate in a direction orthogonal to the X-ray irradiation axis within the X-ray irradiation range;
X-ray detection means having a detection surface for detecting X-rays transmitted through the substrate;
X-ray detection moving means for moving the X-ray detection means in a direction orthogonal to the X-ray irradiation axis;
Motor control means for synchronously driving and controlling the substrate moving means and the X-ray detection moving means;
Image processing means for extracting an X-ray image of an arbitrary tomographic plane of the substrate from the X-ray image formed by the X-ray detection means;
An inspection means for inspecting an arbitrary tomographic plane of the substrate based on the X-ray image,
The substrate moving means is configured to arrange the center point of the detection surface on a straight line connecting the X-ray focal point and the center point of the substrate in synchronization with the X-ray detection moving means.
An X-ray inspection apparatus according to another aspect of the present invention includes an X-ray irradiation unit that irradiates X-rays in a conical shape having an X-ray focal point as a vertex,
A substrate moving means for moving the substrate in a direction orthogonal to the X-ray irradiation axis within the X-ray irradiation range;
X-ray detection means having a detection surface for detecting X-rays transmitted through the substrate;
X-ray detection moving means for moving the X-ray detection means in a direction orthogonal to the X-ray irradiation axis;
Control means for synchronously driving and controlling the substrate moving means and the X-ray detection moving means;
Image processing means for extracting an X-ray image of an arbitrary tomographic plane of the substrate from the X-ray image formed by the X-ray detection means;
An inspection means for inspecting an arbitrary tomographic plane of the substrate based on the X-ray image,
The X-ray detection means is configured to perform X-ray imaging during a period of one rotation in the synchronous rotation operation on the horizontal plane in each of the substrate moving means and the X-ray detection moving means.
Furthermore, an X-ray inspection apparatus according to another aspect of the present invention includes an X-ray irradiation unit that irradiates X-rays in a conical shape having an X-ray focal point as a vertex,
A substrate moving means for moving the substrate in a direction orthogonal to the X-ray irradiation axis within the X-ray irradiation range;
X-ray detection means having a detection surface for detecting X-rays transmitted through the substrate;
X-ray detection moving means for moving the X-ray detection means in a direction orthogonal to the X-ray irradiation axis;
Control means for synchronously driving and controlling the substrate moving means and the X-ray detection moving means;
Image processing means for extracting an X-ray image of an arbitrary tomographic plane of the substrate from the X-ray image formed by the X-ray detection means;
An inspection means for inspecting an arbitrary tomographic plane of the substrate from the X-ray image,
The X-ray detection means is configured to perform X-ray imaging when the rotation is stopped during the synchronous rotation operation of the substrate moving means and the X-ray detection moving means.

このように構成された本発明に関連する参考例としてのＸ線検査装置においては、検査箇所がモニタ画面の中心から移動することなく撮影方向及び撮影倍率を変更して観察することができ、さらに検査箇所の断層面のＸ線画像から、検査対象である基板、例えばプリント回路基板の接合部のオープン不良を含む様々な接合不良の検査を行うことができる。
In the X-ray inspection apparatus as a reference example related to the present invention configured as described above, the inspection location can be observed by changing the imaging direction and the imaging magnification without moving from the center of the monitor screen. From the X-ray image of the tomographic plane of the inspection location, it is possible to inspect various bonding defects including an open defect at a bonding portion of a substrate to be inspected, for example, a printed circuit board.

本発明に関連する参考例としてのＸ線検査方法は、基板にＸ線を照射する照射工程と、
前記基板を透過したＸ線を検出する検出工程と、
検出した前記Ｘ線のＸ線画像データから前記基板の任意断層面のデータを抽出する抽出工程と、
前記基板を揺動させる揺動工程と、
前記抽出工程の抽出結果に基づいて前記基板を検査する検査工程と、を有する。
 An X-ray inspection method as a reference example related to the present invention includes an irradiation step of irradiating a substrate with X-rays,
A detection step of detecting X-rays transmitted through the substrate;
An extraction step of extracting data of an arbitrary tomographic plane of the substrate from the detected X-ray image data of the X-ray;
A swinging step of swinging the substrate;
And an inspection step of inspecting the substrate based on the extraction result of the extraction step.

このような工程を有する本発明に関連する参考例としてのＸ線検出方法においては、検査対象物である基板における部品間隔が狭くなり、実装が高密度になっても、所望の断層における情報を正確に取得することが可能となる。また、本発明に関連する参考例としてのＸ線検出方法においては、検査対象物である基板を任意の傾き方向、任意の傾き角度の状態で高精度なＸ線画像を取得することが可能となる。
In the X-ray detection method as a reference example related to the present invention having such a process, information on a desired fault is obtained even when the component interval on the substrate as the inspection object is narrowed and the mounting becomes high density. It becomes possible to acquire accurately. In addition, in the X-ray detection method as a reference example related to the present invention , it is possible to acquire a highly accurate X-ray image of the substrate as an inspection object in an arbitrary tilt direction and an arbitrary tilt angle. Become.

本発明に関連する参考例としてのＸ線検査方法は、Ｘ線焦点を頂点とする円錐状にＸ線を照射する照射工程と、
基板を透過した前記Ｘ線をＸ線検出手段の検出面で検出する検出工程と、
検出された前記Ｘ線により形成されたＸ線画像から前記基板の任意断層面のＸ線画像を抽出する抽出工程と、
前記基板をＸ線の照射範囲内でＸ線照射軸と垂直方向に移動させる移動工程と、
前記移動工程の移動に同期して前記基板と同一平面上においてＸ線画像中心に目標点を配置する第１配置工程と、
前記Ｘ線焦点と前記基板の検査箇所の中心点とを結ぶ直線上に前記検出面の中心点を配置する第２配置工程と、
前記抽出工程の抽出結果に基づいて前記基板の検査を行う検査工程と、を有する。
 An X-ray inspection method as a reference example related to the present invention includes an irradiation step of irradiating X-rays in a conical shape having an X-ray focal point as a vertex,
A detection step of detecting the X-ray transmitted through the substrate on a detection surface of the X-ray detection means;
An extraction step of extracting an X-ray image of an arbitrary tomographic plane of the substrate from an X-ray image formed by the detected X-ray;
A moving step of moving the substrate in a direction perpendicular to the X-ray irradiation axis within an X-ray irradiation range;
A first arrangement step of arranging a target point at the center of the X-ray image on the same plane as the substrate in synchronization with the movement of the movement step;
A second arrangement step of arranging the center point of the detection surface on a straight line connecting the X-ray focal point and the center point of the inspection location of the substrate;
An inspection step of inspecting the substrate based on the extraction result of the extraction step.

このような工程を有する本発明に関連する参考例としてのＸ線検出方法においては、検査箇所がモニタ画面の中心から移動することなく撮影方向及び撮影倍率を変更して観察することができ、さらに検査箇所の断層面のＸ線画像から、検査対象物である基板、例えばプリント回路基板の接合部のオープン不良を含む様々な接合不良の検査を行うことができる。

In the X-ray detection method as a reference example related to the present invention having such a process, the inspection location can be observed by changing the imaging direction and the imaging magnification without moving from the center of the monitor screen. From the X-ray image of the tomographic plane of the inspection location, it is possible to inspect various bonding defects including an open defect in a bonding portion of a substrate that is an inspection object, for example, a printed circuit board.

発明の新規な特徴は添付の請求の範囲に特に記載したものに他ならないが、構成及び内容の双方に関して本発明は、他の目的や特徴と合わせて図面と共に以下の詳細な説明を読むことにより、より良く理解され評価されるであろう。   The novel features of the invention are nonetheless specifically set forth in the appended claims, but the invention, both in terms of structure and content, should be read in conjunction with the drawings and in the detailed description that follows. Will be better understood and appreciated.

本発明のＸ線検査装置においては、後述の各実施の形態において詳細に説明するように、安価で、高分解能でかつ鮮明な検査対象物の断層情報を容易に取得することができ、この断層情報に基づく正確な検査を行うことができる。   In the X-ray inspection apparatus of the present invention, as will be described in detail in each embodiment described later, the tomographic information of the inspection object can be easily acquired at low cost, with high resolution, and with this tomography. Accurate inspection based on information can be performed.

以下、本発明のＸ線検査装置及びＸ線検査方法の好適な実施の形態について、添付の図面を参照しつつ説明する。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of an X-ray inspection apparatus and an X-ray inspection method of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

《実施の形態１》
図１は本発明に係る実施の形態１のＸ線検査装置の概略構成を示す図である。
図１に示すように、Ｘ線照射装置３から出射されたＸ線は、揺動装置２に保持された検査対象物１０２、例えばプリント回路基板等の回路形成体に照射され、その検査対象物１０２を透過したＸ線がＸ線検出装置１により検出される。Ｘ線照射装置３は、揺動装置２の中心と、Ｘ線検出装置１の撮像中心位置との延長線（Ｘ線経路）上に配置され、Ｘ線検出装置１に向けてＸ線を発生させている。制御装置６は、揺動装置２のＺ軸方向（Ｘ線照射軸方向)への移動と、揺動装置２のＸ軸とＹ軸に関する傾斜角度を制御するとともに、Ｘ線検出装置１及びＸ線照射装置３を駆動制御している。図１に示す状態において、左右方向がＹ軸方向であり、このＹ軸方向に直交する方向がＸ軸方向である。Ｚ軸方向はＸ線照射装置３のＸ線焦点（スポット位置）の鉛直線方向であり、この方向がＸ線照射軸方向である。 Embodiment 1
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an X-ray inspection apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
As shown in FIG. 1, X-rays emitted from the X-ray irradiation device 3 are irradiated onto a test object 102 held by the swing device 2, for example, a circuit forming body such as a printed circuit board, and the inspection target object. X-rays transmitted through 102 are detected by the X-ray detection apparatus 1. The X-ray irradiation device 3 is arranged on an extension line (X-ray path) between the center of the rocking device 2 and the imaging center position of the X-ray detection device 1, and generates X-rays toward the X-ray detection device 1. I am letting. The control device 6 controls the movement of the oscillating device 2 in the Z-axis direction (X-ray irradiation axis direction) and the inclination angle of the oscillating device 2 with respect to the X-axis and the Y-axis. The line irradiation device 3 is driven and controlled. In the state shown in FIG. 1, the left-right direction is the Y-axis direction, and the direction orthogonal to the Y-axis direction is the X-axis direction. The Z-axis direction is the vertical line direction of the X-ray focal point (spot position) of the X-ray irradiation apparatus 3, and this direction is the X-ray irradiation axis direction.

制御装置６は、検査対象物１０２を保持する揺動装置２が所定の角度において、Ｘ線照射装置３からＸ線を照射させて、検査対象物１０２を透過したＸ線画像をＸ線検出装置１に取り込むよう駆動制御する。   The control device 6 is configured to detect an X-ray image transmitted through the inspection object 102 by causing the rocking device 2 holding the inspection object 102 to irradiate the X-ray from the X-ray irradiation device 3 at a predetermined angle. Drive control is performed so that the value is taken into 1.

実施の形態１のＸ線検査装置においては、検査対象物１０２を透過したＸ線がＸ線検出装置１に取り込まれてＸ線画像が形成され、そのＸ線画像が制御装置６において演算され、その演算結果が制御装置６において表示されるよう構成されている。   In the X-ray inspection apparatus according to the first embodiment, X-rays transmitted through the inspection object 102 are taken into the X-ray detection apparatus 1 to form an X-ray image, and the X-ray image is calculated by the control device 6. The calculation result is displayed on the control device 6.

実施の形態１において用いたＸ線照射装置３は、加速された熱電子をターゲットに衝突させることにより発生するＸ線を利用する方式のものであり、内部が常にほぼ真空状態に密封されている密封管方式のものである。しかし、本発明においては、この方式に限定されるものではなく、熱電子を発生させるフィラメントをユーザ側で交換する方法であり、使用する際にその都度内部を真空にする開放管方式のＸ線照射装置を用いてもよい。ただし、拡大率を大きくして、分解能を上げるためには、Ｘ線源のＸ線焦点サイズ（スポット径）はできる限り小さい方が望ましい。このため、実施の形態１においてはＸ線焦点サイズが１μｍのＸ線照射装置３を使用し、表示時のＸ線画像のボケを極力小さくしている。   The X-ray irradiation apparatus 3 used in Embodiment 1 is a system that uses X-rays generated by causing accelerated thermoelectrons to collide with a target, and the inside is always sealed in a substantially vacuum state. It is a sealed tube type. However, the present invention is not limited to this method, but is a method of exchanging filaments that generate thermoelectrons on the user side, and an open tube X-ray that evacuates the interior each time it is used. An irradiation device may be used. However, in order to increase the enlargement ratio and increase the resolution, it is desirable that the X-ray focal spot size (spot diameter) of the X-ray source is as small as possible. For this reason, in the first embodiment, the X-ray irradiation apparatus 3 having an X-ray focal point size of 1 μm is used, and the blur of the X-ray image at the time of display is minimized.

実施の形態１において、検査対象物１０２としての回路形成体には、プリント回路基板、電子部品のいずれか、もしくはそれらを組み合わせた複合品、もしくはそれらを接合した実装部品を示している。プリント回路基板は、紙フェノールの片面基板、多数層のガラスエポキシ基板、フィルム状基板、電子部品内蔵基板、樹脂の表面に回路パターンを形成した基板等の各種基板が含まれる。   In the first embodiment, the circuit forming body as the inspection object 102 is a printed circuit board, an electronic component, a composite product combining them, or a mounting component obtained by joining them. The printed circuit board includes various substrates such as a paper phenol single-sided substrate, a multi-layer glass epoxy substrate, a film-like substrate, an electronic component built-in substrate, and a substrate having a circuit pattern formed on a resin surface.

図２は実施の形態１における揺動装置２の概略構成を示す平面図である。揺動装置２は、検査対象物１０２である前記回路形成体を保持する検査対象物用移動機構であるＸＹステージ７と、このＸＹステージ７をＸ軸を中心に回動させるＸ軸モータ４が固定された内枠８と、内枠８を介してＸＹステージ７をＹ軸を中心に回動させるＹ軸モータ５が固定された外枠９とを有する。ＸＹステージ７は内枠８に対してＸ軸を中心に回動するよう、カップリングを介して接続されている。また、内枠８は外枠９に対してＹ軸を中心に回動するよう、カップリングを介して接続されている。なお、図２に示す状態において、ＸＹステージ７の縦方向がＸ軸方向であり、横方向がＹ軸方向である。   FIG. 2 is a plan view showing a schematic configuration of the rocking device 2 according to the first embodiment. The swing device 2 includes an XY stage 7 that is a moving mechanism for an inspection object that holds the circuit forming body that is the inspection object 102, and an X-axis motor 4 that rotates the XY stage 7 about the X axis. It has a fixed inner frame 8 and an outer frame 9 to which a Y-axis motor 5 that rotates the XY stage 7 about the Y axis via the inner frame 8 is fixed. The XY stage 7 is connected to the inner frame 8 via a coupling so as to rotate about the X axis. The inner frame 8 is connected to the outer frame 9 through a coupling so as to rotate about the Y axis. In the state shown in FIG. 2, the vertical direction of the XY stage 7 is the X-axis direction, and the horizontal direction is the Y-axis direction.

次に、実施の形態１における揺動装置２により駆動される検査対象物１０２の揺動状態を説明する。図３は実施の形態１のＸ線検査装置における検査対象物１０２の揺動状態を示す説明する図である。図４は実施の形態１のＸ線検査装置における検査対象物１０２の傾き方向Ｔと傾き角度αを示す概念図である。   Next, the swinging state of the inspection object 102 driven by the swinging device 2 in the first embodiment will be described. FIG. 3 is an explanatory diagram showing a swinging state of the inspection object 102 in the X-ray inspection apparatus according to the first embodiment. FIG. 4 is a conceptual diagram showing the inclination direction T and the inclination angle α of the inspection object 102 in the X-ray inspection apparatus of the first embodiment.

図３に示すように、実施の形態１における揺動装置２により検査対象物１０２は揺動動作を行う。ここで、揺動動作とは、検査対象物１０２を保持するＸＹステージ７の保持面７ａの中心点の法線がＸ線照射軸に対して所定角度を有して保持面７ａの中心を回転中心点（揺動中心点）として回転することをいう。実施の形態１においては、Ｘ線照射装置３が揺動装置２の中心位置とＸ線検出装置１の撮像中心位置との延長線上に配置されており、この延長線がＸ線照射軸でありＺ軸となる。従って、このＺ軸に対して所定角度を有してＸＹステージ７の保持面７ａの中心点（揺動中心点)の法線が揺動している。なお、揺動中心は、Ｘ軸モータ４とＹ軸モータ５との回転軸の交点位置であり、固定である。しかし、ＸＹステージ７上で検査対象物１０２の位置を変更することにより、検査対象物１０２の所望の位置を検査が可能である。   As shown in FIG. 3, the inspection object 102 swings by the swing device 2 according to the first embodiment. Here, the swinging operation means that the normal of the center point of the holding surface 7a of the XY stage 7 holding the inspection object 102 has a predetermined angle with respect to the X-ray irradiation axis and rotates the center of the holding surface 7a. Rotating as a center point (swing center point). In the first embodiment, the X-ray irradiation device 3 is arranged on an extension line between the center position of the oscillating device 2 and the imaging center position of the X-ray detection device 1, and this extension line is an X-ray irradiation axis. Z axis. Therefore, the normal of the center point (swing center point) of the holding surface 7a of the XY stage 7 is swung with a predetermined angle with respect to the Z axis. The center of oscillation is the position of the intersection of the rotation axes of the X-axis motor 4 and the Y-axis motor 5 and is fixed. However, a desired position of the inspection object 102 can be inspected by changing the position of the inspection object 102 on the XY stage 7.

図４は実施の形態１のＸ線検査装置における検査対象物１０２の傾き方向Ｔと傾き角度αを示す概念図である。ここで、傾き方向Ｔとは、ＸＹステージ７の保持面（ＸＹ面）７ａにおいて、検査対象物１０２の中心点（保持面７ａの中心点）の法線がＸ軸となす角度θを持つ方向をいう。また、傾き角度αとは、検査対象物１０２の中心点の法線がＺ軸となす角度をいう。図４において、角度φＸは、Ｘ軸モータ４の回転軸の回転角度を示し、ＹＺ面におけるＺ軸に対する角度を示している。また、角度φＹは、Ｙ軸モータ５の回転軸の回転角度を示し、ＺＸ面におけるＺ軸に対する角度を示している。   FIG. 4 is a conceptual diagram showing the inclination direction T and the inclination angle α of the inspection object 102 in the X-ray inspection apparatus of the first embodiment. Here, the tilt direction T is a direction having an angle θ formed by the normal of the center point of the inspection object 102 (center point of the holding surface 7a) and the X axis on the holding surface (XY surface) 7a of the XY stage 7. Say. In addition, the inclination angle α is an angle formed by the normal of the center point of the inspection object 102 and the Z axis. In FIG. 4, the angle φX indicates the rotation angle of the rotation axis of the X-axis motor 4 and indicates the angle with respect to the Z axis in the YZ plane. Further, the angle φY indicates the rotation angle of the rotation axis of the Y-axis motor 5, and indicates the angle with respect to the Z axis in the ZX plane.

傾き方向Ｔを規定する角度θは、下記式（１）に示すように、Ｘ軸モータ４の回転角度φＸとＹ軸モータ５の回転角度φＹにより表される。また、傾き角度αは、下記式（２）に示すように、Ｘ軸モータ４の回転角度φＸとＹ軸モータ５の回転角度φＹにより表される。   The angle θ that defines the tilt direction T is represented by the rotation angle φX of the X-axis motor 4 and the rotation angle φY of the Y-axis motor 5 as shown in the following formula (1). Further, the inclination angle α is represented by the rotation angle φX of the X-axis motor 4 and the rotation angle φY of the Y-axis motor 5 as shown in the following formula (2).

Figure 0004386812
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Figure 0004386812
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以上のように、Ｘ軸モータ４の回転角度φＸとＹ軸モータ５の回転角度φＹとを規定することにより、任意の傾き方向Ｔ及び任意の傾き角度αを設定することが可能となる。   As described above, by defining the rotation angle φX of the X-axis motor 4 and the rotation angle φY of the Y-axis motor 5, it is possible to set an arbitrary tilt direction T and an arbitrary tilt angle α.

実施の形態１においては、Ｘ軸モータ４の回転角度φＸとＹ軸モータ５の回転角度φＹとを規定して、ＸＹステージ７の保持面（ＸＹ面）７ａ、すなわち検査対象物１０２に対する揺動動作を行っている。図５は実施の形態１のＸ線検査装置においてＸ軸モータ４とＹ軸モータ５の駆動動作を示す波形図である。図５においては、傾き角度αが４５度の場合であり、この場合にはＴＡＮ４５°＝１、となりＴＡＮφＸとＴＡＮφＹの最大値が１となる。   In the first embodiment, the rotation angle φX of the X-axis motor 4 and the rotation angle φY of the Y-axis motor 5 are defined, and swinging with respect to the holding surface (XY surface) 7 a of the XY stage 7, that is, the inspection object 102. It is operating. FIG. 5 is a waveform diagram showing driving operations of the X-axis motor 4 and the Y-axis motor 5 in the X-ray inspection apparatus of the first embodiment. In FIG. 5, the inclination angle α is 45 degrees. In this case, TAN45 ° = 1, and the maximum value of TANφX and TANφY is 1.

実施の形態１においては、傾き角度αを４５度とし、傾き方向Ｔを規定する角度を０度から３６０度まで移動させている。この場合、Ｘ軸モータ４が所定角度内で往復動作を行い、Ｙ軸モータ５がＸ軸モータ４と図５に示すように位相のずれた関係を保ちつつ動作を行う。例えば、Ｙ軸モータ５はＸ軸モータ４と位相が９０度ずれた状態で同じ振幅及び周期で往復動作を行ってもよい。   In the first embodiment, the inclination angle α is 45 degrees, and the angle defining the inclination direction T is moved from 0 degrees to 360 degrees. In this case, the X-axis motor 4 reciprocates within a predetermined angle, and the Y-axis motor 5 operates while maintaining a phase-shifted relationship with the X-axis motor 4 as shown in FIG. For example, the Y-axis motor 5 may perform a reciprocating operation with the same amplitude and cycle while being 90 degrees out of phase with the X-axis motor 4.

なお、上記の揺動動作において、傾き角度αを変更した場合には、ＴＡＮφＸとＴＡＮφＹの振幅が変わる。また、実施の形態１においては、傾き角度αは、０度から７５度以下の範囲内で設定できるよう構成されている。但し、３０度以上７５度以下の範囲内で比較的良好な画像を取得することが可能である。   In the above swinging operation, when the tilt angle α is changed, the amplitudes of TANφX and TANφY change. In the first embodiment, the inclination angle α is configured to be set within a range of 0 degree to 75 degrees or less. However, it is possible to obtain a relatively good image within a range of 30 degrees to 75 degrees.

実施の形態１において、上記のように検査対象物１０２は揺動装置２により所定の揺動動作を行い、その揺動動作において、所定の位置に到達したときＸ線照射装置３からＸ線が照射されて、検査対象物１０２を透過したＸ線がＸ線検出装置１に取り込まれる。このとき、制御装置６は、揺動装置２により傾き方向Ｔが３６０度変わる間、すなわち揺動動作が１回転する間にＸ線検出装置１に複数回撮像させて、断層Ｘ線画像を作成し、表示する。   In the first embodiment, the inspection object 102 performs a predetermined swinging operation by the swinging device 2 as described above, and X-rays are emitted from the X-ray irradiation device 3 when reaching a predetermined position in the swinging operation. X-rays irradiated and transmitted through the inspection object 102 are taken into the X-ray detection apparatus 1. At this time, the control device 6 causes the X-ray detection device 1 to capture images a plurality of times while the tilt direction T is changed by 360 degrees by the swing device 2, that is, while the swing operation rotates once, and creates a tomographic X-ray image. And display.

実施の形態１のＸ線検査装置においては、検査対象物１０２を揺動動作させる構成であるため、前述の図１８に示したトモグラフィ法を用いた従来のＸ線検査装置のように、検査対象物１０２の全体を一回転させる必要がなく、検査対象物１０２をＸ線源のＸ線焦点（スポット位置）に近づけることが可能となる。この結果、実施の形態１のＸ線検査装置は、小型で高分解能を有する装置となる。   Since the X-ray inspection apparatus according to the first embodiment is configured to swing the inspection object 102, the inspection is performed like the conventional X-ray inspection apparatus using the tomography method shown in FIG. 18 described above. It is not necessary to rotate the entire object 102 once, and the inspection object 102 can be brought close to the X-ray focal point (spot position) of the X-ray source. As a result, the X-ray inspection apparatus of the first embodiment is a small apparatus with high resolution.

実施の形態１のＸ線検査装置において、揺動装置２のＸＹステージ７における検査対象物１０２の保持手段としては、ねじ等の物理的固定手段を用いている。また、揺動装置２において、揺動装置２の全体がＸ線照射軸方向（Ｚ軸方向）へ任意に移動できるよう、ラックとピニオンによる駆動機構が設けられている。なお、Ｘ線検出装置１及びＸ線照射装置３に駆動機構を設けて、Ｘ線検出装置１及びＸ線照射装置３を同時もしくは個別にＸ線照射軸方向（Ｚ軸方向)に移動できるよう構成して、Ｘ線画像の倍率をさらに大きく設定変更できる構成としてもよい。   In the X-ray inspection apparatus of the first embodiment, a physical fixing means such as a screw is used as the holding means for the inspection object 102 in the XY stage 7 of the swing device 2. Further, in the oscillating device 2, a drive mechanism by a rack and a pinion is provided so that the entire oscillating device 2 can be arbitrarily moved in the X-ray irradiation axis direction (Z-axis direction). In addition, a drive mechanism is provided in the X-ray detection apparatus 1 and the X-ray irradiation apparatus 3 so that the X-ray detection apparatus 1 and the X-ray irradiation apparatus 3 can be moved in the X-ray irradiation axis direction (Z-axis direction) simultaneously or individually. It is good also as a structure which can be set and the magnification of an X-ray image can be further changed.

実施の形態１におけるＸ線検出装置１は、Ｘ線の線量を電気信号に変換する機能を有するものである。Ｘ線検出装置１において、Ｘ線を可視光に変換するシンチレータが設けられており、このシンチレータより入射したＸ線を可視光に変換した後、その光をレンズで集光し、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の光電子変換素子に入光させている。従って、実施の形態１においては、シンチレータとレンズによりＸ線の分解能を決めた後に、Ｘ線の線量を電気信号に変換するよう構成されている。   The X-ray detection apparatus 1 according to Embodiment 1 has a function of converting an X-ray dose into an electrical signal. The X-ray detection apparatus 1 is provided with a scintillator that converts X-rays into visible light. After the X-rays incident from the scintillator are converted into visible light, the light is collected by a lens, CCD, CMOS, etc. The light is incident on the photoelectric conversion element. Therefore, the first embodiment is configured to convert the X-ray dose into an electric signal after determining the X-ray resolution by the scintillator and the lens.

また、別のＸ線検出装置として、次のような構成、動作の装置でもよい。Ｘ線イメージインテンシファイヤのように、Ｘ線を荷電粒子に変換する第１のシンチレータにより入射したＸ線を荷電粒子に変換し、その後、荷電粒子を磁界制御して集中させる。そして、集中した荷電粒子を可視光に変換する第２のシンチレータにあてて光に変換し、その光をＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の光電子変換素子を用いて電気信号に変換する。また、Ｘ線フラットパネルのように、Ｘ線を可視光に変換するシンチレータによりＸ線を光に変換した後、その光をＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の光電子変換素子に直接入光させて、電気信号に変換してもよい。   Another X-ray detection apparatus may be an apparatus having the following configuration and operation. Like the X-ray image intensifier, incident X-rays are converted into charged particles by a first scintillator that converts X-rays into charged particles, and then the charged particles are concentrated by controlling the magnetic field. Then, the concentrated charged particles are applied to a second scintillator that converts visible light into light and converted into light, and the light is converted into an electrical signal using a photoelectric conversion element such as a CCD or CMOS. Moreover, after converting X-rays into light by a scintillator that converts X-rays into visible light, such as an X-ray flat panel, the light is directly incident on a photoelectric conversion element such as a CCD or CMOS, and converted into an electrical signal. It may be converted.

実施の形態１において、制御装置６は、Ｘ線照射装置３のＸ線発生のＯＮ／ＯＦＦ制御、管電圧設定、管電流設定、エラー監視を行い、揺動装置２の傾き方向Ｔ及び傾き角度αを制御している。また、制御装置６は、Ｘ線検出装置１から入力されたＸ線画像データである電気信号を演算処理し、演算処理した電気信号の状態を表示する。制御装置６は、複数枚のＸ線画像からトモグラフィ法を用いて断層データを表示する機能を有している。また、制御装置６における検査方法としては、Ｘ線検出装置１が取得した傾いた画像をそのまま表示して、作業者が判定する方法と、複数のＸ線画像からトモグラフィ法により立体画像を作成し、その立体画像から任意の断層面を表示して、作業者が判定する方法である。   In the first embodiment, the control device 6 performs ON / OFF control of X-ray generation of the X-ray irradiation device 3, tube voltage setting, tube current setting, and error monitoring, and the tilt direction T and tilt angle of the oscillating device 2 α is controlled. Further, the control device 6 performs an arithmetic process on the electric signal that is the X-ray image data input from the X-ray detection device 1 and displays the state of the electric signal that has been subjected to the arithmetic process. The control device 6 has a function of displaying tomographic data from a plurality of X-ray images using a tomography method. Further, as an inspection method in the control device 6, a tilted image acquired by the X-ray detection device 1 is displayed as it is, and a method in which an operator determines, and a stereoscopic image is created from a plurality of X-ray images by a tomography method. In this method, an arbitrary tomographic plane is displayed from the stereoscopic image, and the operator makes a determination.

図６は、実施の形態１のＸ線検査装置における検査動作を示すフローチャートである。   FIG. 6 is a flowchart showing an inspection operation in the X-ray inspection apparatus of the first embodiment.

図６に示すように、実施の形態１のＸ線検査装置においては、まずステップ２０１で揺動装置２をＺ軸方向（Ｘ線照射軸方向）に移動し所望の倍率とする。次に、ステップ２０２において、Ｘ軸モータ４とＹ軸モータ５を回転駆動して検査対象物１０２を固定したＸＹステージ７を揺動動作させる。この揺動動作中において、ＸＹステージ７の保持面７ａが所定の傾き方向Ｔと所定の傾き角度αに到達したとき、Ｘ線照射装置３からＸ線を照射させて、検査対象物１０２を透過したＸ線画像がＸ線検出装置１に取り込まれる撮像動作を行う（ステップ２０３)。この撮像動作は、予め決めた複数の位置において行われる。すなわち、保持面７ａの傾き方向Ｔが３６０度変わる間（１回転の間)に、Ｘ線検出装置１に複数回撮像させて、所定枚数のＸ線画像を取得する。取得された複数枚のＸ線画像から当該検査対象物１０２の立体画像（三次元画像)を作成し、制御装置６の表示部に表示する（ステップ２０４）。作成された立体画像から所望の断層面の状態を検出し、良否を判定する（ステップ２０５）。この良否判定においては、予め取得している良品状態の断層面のデータと当該検査対象物１０２の断層面のデータとの差分をとり、その差分画像をもとに検査してもよい。   As shown in FIG. 6, in the X-ray inspection apparatus according to the first embodiment, first, in step 201, the swing device 2 is moved in the Z-axis direction (X-ray irradiation axis direction) to obtain a desired magnification. Next, in step 202, the X-axis motor 4 and the Y-axis motor 5 are rotationally driven to swing the XY stage 7 on which the inspection object 102 is fixed. During the swinging operation, when the holding surface 7a of the XY stage 7 reaches the predetermined tilt direction T and the predetermined tilt angle α, the X-ray irradiation device 3 emits X-rays and transmits the inspection object 102. An imaging operation is performed in which the X-ray image thus acquired is taken into the X-ray detection apparatus 1 (step 203). This imaging operation is performed at a plurality of predetermined positions. That is, while the tilt direction T of the holding surface 7a changes 360 degrees (during one rotation), the X-ray detection apparatus 1 captures images a plurality of times to acquire a predetermined number of X-ray images. A three-dimensional image (three-dimensional image) of the inspection object 102 is created from the acquired plurality of X-ray images and displayed on the display unit of the control device 6 (step 204). The state of the desired tomographic plane is detected from the created stereoscopic image, and the quality is determined (step 205). In this pass / fail judgment, the difference between the pre-acquired tomographic plane data and the tomographic plane data of the object to be inspected 102 may be taken, and the inspection may be performed based on the difference image.

以上のように、実施の形態１のＸ線検査装置によれば、小型で安価な構成により、検査対象物１０２を任意の傾き方向、任意の傾き角度の状態で高精度なＸ線画像を取得することが可能となり、制御装置６での複数の傾き画像から断層画像を演算により求めることによってボケや虚像の少ない断層画像を取得することができる。また、実装密度の高いプリント回路基板や薄い基板での断層データを確実に取得することができるため、高分解能で鮮明な断層画像を用いた検査が可能となる。   As described above, according to the X-ray inspection apparatus of the first embodiment, a high-accuracy X-ray image is obtained with the inspection object 102 in an arbitrary inclination direction and an arbitrary inclination angle with a small and inexpensive configuration. It is possible to obtain a tomographic image with less blur and a virtual image by obtaining a tomographic image from a plurality of tilt images in the control device 6 by calculation. In addition, since it is possible to reliably acquire tomographic data on a printed circuit board having a high mounting density or a thin board, inspection using a high-resolution and clear tomographic image becomes possible.

なお、実施の形態１において、揺動装置２として、Ｘ軸モータ４とＹ軸モータ５を用いる揺動機構を用いた例で説明したが、３軸以上の多軸制御装置１０を用いて構成することも可能である。図７は実施の形態１における揺動装置２の変形例であり、検査対象物１０２を固定するステージ７Ａが３つの多軸制御装置１０により駆動される。また、各多軸制御装置１０はＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向にステージ７Ａを移動できるよう構成されている。図８は揺動装置２のさらに別の変形例である。図８に示す揺動装置２においては、検査対象物１０２を固定するステージ７Ｂが６軸ロボットである多軸制御装置１０により駆動される。従って、ステージ７Ｂは６軸ロボットのアームにより、検査対象物１０２をＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向に関して揺動動作とスライド動作を行うことができる。図７や図８に示すように、多軸制御機構３０１を用いて、検査対象物１０２を固定したステージ７Ａ又は７Ｂを揺動動作させ、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向に関して揺動動作とスライド動作を行うよう構成することにより、検査対象物１０２に対して所望の動作をさせることが可能となり、検査位置の変更機能や倍率変更機能を容易に実施することが可能となる。   In the first embodiment, the example of using the swing mechanism using the X-axis motor 4 and the Y-axis motor 5 as the swing device 2 has been described. However, the configuration is made using a multi-axis control device 10 having three or more axes. It is also possible to do. FIG. 7 shows a modification of the swing device 2 according to the first embodiment. A stage 7A for fixing the inspection object 102 is driven by three multi-axis control devices 10. Each multi-axis control device 10 is configured to move the stage 7A in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction. FIG. 8 shows still another modification of the oscillating device 2. In the swing device 2 shown in FIG. 8, the stage 7B for fixing the inspection object 102 is driven by the multi-axis control device 10 which is a six-axis robot. Accordingly, the stage 7B can swing and slide the inspection object 102 in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions by the arm of the 6-axis robot. As shown in FIGS. 7 and 8, the multi-axis control mechanism 301 is used to swing the stage 7A or 7B to which the inspection object 102 is fixed, so that the swing operation is performed in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions. By configuring so as to perform the sliding operation, it is possible to perform a desired operation on the inspection object 102, and it is possible to easily perform the inspection position changing function and the magnification changing function.

《実施の形態２》
図９は本発明に係る実施の形態２のＸ線検査装置の概略構成を示す図である。図１０は実施の形態２のＸ線検査装置における検査対象物の駆動機構を示す構成図である。実施の形態２のＸ線検査装置は、前述の実施の形態１のＸ線検査装置の揺動装置２にさらにＸ線検出装置１を揺動させるＸ線検出用揺動装置２０を設けるとともに、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸に移動可能なＸＹＺ移動テーブル２６を設けている。実施の形態２において、前述の実施の形態１における構成要素と同じ機能、構成を有するものには同じ符号を付し、その説明は省略する。 << Embodiment 2 >>
FIG. 9 is a diagram showing a schematic configuration of the X-ray inspection apparatus according to the second embodiment of the present invention. FIG. 10 is a configuration diagram showing a driving mechanism of the inspection object in the X-ray inspection apparatus of the second embodiment. The X-ray inspection apparatus according to the second embodiment is further provided with an X-ray detection swing device 20 for swinging the X-ray detection device 1 in addition to the swing device 2 of the X-ray inspection apparatus according to the first embodiment described above. An XYZ movement table 26 that can move along the X, Y, and Z axes is provided. In the second embodiment, components having the same functions and configurations as those of the components in the first embodiment are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.

図９に示すように、実施の形態２のＸ線検査装置においても、Ｘ線照射装置３から出射されたＸ線は、揺動装置２に保持された検査対象物１０２に照射され、その検査対象物１０２を透過したＸ線がＸ線検出装置１により検出される。Ｘ線照射装置３のＸ線焦点（スポット位置)は、揺動装置２の中心と、Ｘ線検出装置１の撮像中心位置との延長線上に配置され、Ｘ線検出装置１に向けてＸ線を発生させている。   As shown in FIG. 9, also in the X-ray inspection apparatus of the second embodiment, the X-rays emitted from the X-ray irradiation apparatus 3 are irradiated to the inspection object 102 held by the swinging apparatus 2 and the inspection is performed. X-rays that have passed through the object 102 are detected by the X-ray detection apparatus 1. The X-ray focal point (spot position) of the X-ray irradiation device 3 is arranged on an extension line between the center of the oscillating device 2 and the imaging center position of the X-ray detection device 1, and X-rays are directed toward the X-ray detection device 1. Is generated.

実施の形態２のＸ線検査装置においては、図１０に示すように、揺動装置２のＸＹステージ７に検査対象物駆動機構である多軸制御装置２５が設けられている。この多軸制御装置２５は図９においては省略する。実施の形態２のＸ線検査装置においては、多軸制御装置２５によりＸＹステージ７上のＸＹＺ移動テーブル２６がＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸に移動可能に構成されている。このＸＹＺ移動テーブル２６の上に検査対象物１０２である、例えばプリント回路基板、電子部品等の回路形成体が固定される。   In the X-ray inspection apparatus according to the second embodiment, as shown in FIG. 10, the XY stage 7 of the swing device 2 is provided with a multi-axis control device 25 that is an inspection object drive mechanism. This multi-axis control device 25 is omitted in FIG. In the X-ray inspection apparatus according to the second embodiment, the XYZ moving table 26 on the XY stage 7 is configured to be movable to the X axis, the Y axis, and the Z axis by the multi-axis controller 25. On the XYZ moving table 26, a circuit forming body such as a printed circuit board or an electronic component, which is the inspection object 102, is fixed.

また、実施の形態２のＸ線検査装置においては、Ｘ線検出装置１を揺動させるＸ線検出用揺動装置２０が設けられている。Ｘ線検出用揺動装置２０は、検出対象物１０２を揺動させる揺動装置２と同様に、Ｘ線検出装置１が固定されたＸＹステージ２７と、このＸＹステージ２７をＸ軸を中心に回動させるＸ軸モータ２１と、ＸＹステージ２７をＹ軸を中心に回動させるＹ軸モータ２２を有している。ただし、ＸＹステージ２７はＺ軸方向には移動しない構成である。実施の形態２におけるＸ線検出用揺動装置２０は、揺動装置２と同期して同じ方向に駆動される。すなわち、Ｘ線検出用揺動装置２０におけるＸＹステージ２７と揺動装置２のＸＹステージ７は常に同じ向きとなるよう揺動する。   In the X-ray inspection apparatus according to the second embodiment, an X-ray detection swing device 20 that swings the X-ray detection device 1 is provided. The X-ray detection oscillating device 20 is similar to the oscillating device 2 that oscillates the detection object 102, and the XY stage 27 to which the X-ray detection device 1 is fixed and the XY stage 27 around the X axis. An X-axis motor 21 that rotates and a Y-axis motor 22 that rotates the XY stage 27 about the Y-axis are provided. However, the XY stage 27 is configured not to move in the Z-axis direction. The X-ray detection rocking device 20 according to the second embodiment is driven in the same direction in synchronization with the rocking device 2. In other words, the XY stage 27 in the X-ray detection swing device 20 and the XY stage 7 of the swing device 2 always swing in the same direction.

実施の形態２における制御装置２３は、揺動装置２のＺ軸方向への移動と、ＸＹステージ７のＸ軸とＹ軸に関する傾斜角度と、Ｘ線検出用揺動装置２０におけるＸＹステージ２７のＸ軸とＹ軸に関する傾斜角度とを制御している。また、制御装置２３は、Ｘ線検出装置１及びＸ線照射装置３を駆動制御している。制御装置２３は、検査対象物１０２を保持する揺動装置２が所定の角度において、Ｘ線照射装置３からＸ線を照射させて、検査対象物１０２を透過したＸ線をＸ線検出装置１に取り込むよう駆動制御する。そして、Ｘ線検出装置１に取り込まれたＸ線画像のデータが制御装置２３に入力され、そのＸ線画像のデータが制御装置２３において演算され、その演算結果が表示される。また、制御装置２３において作成された断層面の情報の良否が自動的に判断されて表示されるよう構成されている。   The control device 23 according to the second embodiment includes the movement of the oscillating device 2 in the Z-axis direction, the tilt angle of the XY stage 7 with respect to the X axis and the Y axis, and the XY stage 27 of the X-ray detection oscillating device 20. The tilt angle with respect to the X axis and the Y axis is controlled. In addition, the control device 23 drives and controls the X-ray detection device 1 and the X-ray irradiation device 3. The control device 23 causes the rocking device 2 that holds the inspection object 102 to irradiate the X-ray from the X-ray irradiation device 3 at a predetermined angle so that the X-ray transmitted through the inspection object 102 is X-ray detection device 1. Drive control to capture. Then, the X-ray image data captured by the X-ray detection device 1 is input to the control device 23, the X-ray image data is calculated by the control device 23, and the calculation result is displayed. The controller 23 is configured to automatically determine whether or not the information of the tomographic plane created is displayed.

実施の形態２のＸ線検査装置においては、揺動装置２のＸＹステージ７に多軸制御装置２５とＸＹＺ移動テーブル２６が設けられており、ＸＹＺ移動テーブル２６が単独でＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸に移動可能に構成されている。これにより、検査対象物１０２をＸＹステージ７に対して任意の位置（Ｘ軸方向の位置、Ｙ軸方向の位置及びＺ軸方向の位置)に設定することができる。従って、ＸＹステージ７におけるＸ線照射基準位置に対して、検査対象物１０２の任意の部分を所定の傾き角度及び傾き方向に設定することができる。この結果、実施の形態２のＸ線検査装置によれば、検査対象物１０２の全ての位置を容易に検査することが可能となる。   In the X-ray inspection apparatus of the second embodiment, the multi-axis control device 25 and the XYZ movement table 26 are provided on the XY stage 7 of the rocking device 2, and the XYZ movement table 26 alone is the X axis, Y axis, and It is configured to be movable along the Z axis. Accordingly, the inspection object 102 can be set at any position (position in the X-axis direction, position in the Y-axis direction, and position in the Z-axis direction) with respect to the XY stage 7. Therefore, an arbitrary portion of the inspection object 102 can be set to a predetermined tilt angle and tilt direction with respect to the X-ray irradiation reference position on the XY stage 7. As a result, according to the X-ray inspection apparatus of the second embodiment, all positions of the inspection object 102 can be easily inspected.

実施の形態２のＸ線検査装置においては、Ｘ線検出装置１を揺動させるＸ線検出用揺動装置２０が設けられており、Ｘ線検出用揺動装置２０は揺動装置２と同期して同じ方向に駆動される。すなわち、Ｘ線検出用揺動装置２０におけるＸＹステージ２７と揺動装置２のＸＹステージ７が同一の傾き方向Ｔと、同一の傾き角度αに設定されている。この結果、実施の形態２のＸ線検査装置は、Ｘ線画像の歪みを防止することが可能となる。実施の形態２のＸ線検査装置において、Ｘ線検出用揺動装置２０におけるＸＹステージ２７と揺動装置２のＸＹステージ７の両者を同一に制御する方法として、各モータの回転位置を検出し、その回転位置に基づいて制御装置２３においてフィードバック制御して駆動している。   In the X-ray inspection apparatus of the second embodiment, an X-ray detection oscillating device 20 that oscillates the X-ray detection device 1 is provided, and the X-ray detection oscillating device 20 is synchronized with the oscillating device 2. Are driven in the same direction. That is, the XY stage 27 in the X-ray detection swing device 20 and the XY stage 7 of the swing device 2 are set to the same tilt direction T and the same tilt angle α. As a result, the X-ray inspection apparatus according to the second embodiment can prevent distortion of the X-ray image. In the X-ray inspection apparatus of the second embodiment, the rotational position of each motor is detected as a method for controlling both the XY stage 27 of the X-ray detection swing apparatus 20 and the XY stage 7 of the swing apparatus 2 in the same manner. Based on the rotational position, the control device 23 drives the feedback control.

なお、揺動装置２とＸ線検出用揺動装置２０とを同一に制御する手段としては、物理的に両者を接続し、片方の揺動機構をモータ制御することにより、同一の傾き方向Ｔ、同一の傾き角度αを実現することも可能である。   As means for controlling the rocking device 2 and the X-ray detection rocking device 20 in the same manner, they are physically connected to each other, and one rocking mechanism is controlled by a motor so that the same tilt direction T can be obtained. It is also possible to realize the same inclination angle α.

実施の形態２のＸ線検査装置においては、制御装置２３がアルゴリズムによる自動検査機能を有している。このため、検査品質のばらつきのない信頼性の高い安定したＸ線検査を実現できる。   In the X-ray inspection apparatus according to the second embodiment, the control device 23 has an automatic inspection function based on an algorithm. For this reason, it is possible to realize a highly reliable and stable X-ray inspection with no variation in inspection quality.

図１１は実施の形態２のＸ線検査装置において、制御装置２３が有するアルゴリズムによる自動検査機能の動作を示すフローチャートである。   FIG. 11 is a flowchart showing the operation of the automatic inspection function by the algorithm of the control device 23 in the X-ray inspection apparatus of the second embodiment.

図１１の揺動動作ステップ３０１において、多軸制御装置２５によりＸＹＺ移動テーブル２６を所望の位置に設定し、揺動装置２をＺ軸方向（Ｘ線照射軸方向）に移動して所望の倍率とする。そして、検査対象物１０２を固定したＸＹステージ７とＸ線検出用揺動装置２０とを同期して揺動動作させる。この揺動動作中において、ＸＹステージ７の保持面７ａが所定の傾き方向Ｔと所定の傾き角度αに到達したとき、Ｘ線照射装置３からＸ線を照射させて、検査対象物１０２を透過したＸ線がＸ線検出装置１に取り込まれる。この撮像動作は、予め決めた所定の傾き方向Ｔと所定の角度αの複数の位置において行われる。すなわち、ＸＹステージ７の保持面７ａの傾き方向Ｔが３６０度変わる間（１回転の間)に、Ｘ線検出装置１に複数回撮像させて、所定枚数のＸ線画像を取得する（画像取得ステップ３０２)。   In the swing operation step 301 of FIG. 11, the XYZ movement table 26 is set to a desired position by the multi-axis control device 25, and the swing device 2 is moved in the Z-axis direction (X-ray irradiation axis direction) to obtain a desired magnification. And Then, the XY stage 7 to which the inspection object 102 is fixed and the X-ray detection oscillating device 20 are oscillated synchronously. During the swinging operation, when the holding surface 7a of the XY stage 7 reaches the predetermined tilt direction T and the predetermined tilt angle α, the X-ray irradiation device 3 emits X-rays and transmits the inspection object 102. The X-rays thus acquired are taken into the X-ray detection apparatus 1. This imaging operation is performed at a plurality of positions having a predetermined tilt direction T and a predetermined angle α. That is, while the tilt direction T of the holding surface 7a of the XY stage 7 changes 360 degrees (during one rotation), the X-ray detection apparatus 1 captures images a plurality of times to acquire a predetermined number of X-ray images (image acquisition). Step 302).

設定データ格納部４０１には、予め所定の傾き方向Ｔと所定の角度αに関する各断層面の良品状態における全てのＸ線画像を取得して格納されている。従って、画像取得ステップ３０２において、設定データ格納部４０１から揺動装置２及びＸ線検出用揺動装置２０を駆動制御する制御装置２３に対して傾き方向Ｔと角度αに関する情報が送られる。   In the setting data storage unit 401, all X-ray images in a non-defective state of each tomographic plane regarding a predetermined tilt direction T and a predetermined angle α are acquired and stored in advance. Accordingly, in the image acquisition step 302, information regarding the tilt direction T and the angle α is sent from the setting data storage unit 401 to the control device 23 that controls the drive of the swing device 2 and the X-ray detection swing device 20.

立体画像作成ステップ３０３において、トモグラフィ法を用いて、立体画像データ格納部４０２からのアルゴリズムにより、当該検査対象物１０２の立体画像データを作成する。   In the stereoscopic image creation step 303, stereoscopic image data of the inspection object 102 is created by an algorithm from the stereoscopic image data storage unit 402 using a tomography method.

次に、検査画像設定ステップ３０４において、設定データ格納部４０１から送られた情報に基づき所定の断層面を指定して、作成された立体画像データにおける一部の情報を選択する。この選択された情報により形成される所定の断層面のデータと、保存されている当該検査対象物に関する良品状態の立体画像データにおける断層面のデータとを比較する。良品状態の立体画像データは良品画像データ格納部４０３から選択して送られる。検査画像設定ステップ３０４において、比較した際の相関値により、設定データ格納部４０１に保存された良否判定基準値に基づいて、良否判定を実施する。   Next, in the inspection image setting step 304, a predetermined tomographic plane is designated based on the information sent from the setting data storage unit 401, and a part of information in the created stereoscopic image data is selected. The data of the predetermined tomographic plane formed by the selected information is compared with the data of the tomographic plane in the non-defective 3D image data relating to the stored inspection object. The non-defective product state stereoscopic image data is selected from the good product image data storage unit 403 and sent. In the inspection image setting step 304, the pass / fail determination is performed based on the pass / fail determination reference value stored in the setting data storage unit 401 based on the correlation value at the time of comparison.

上記のように、実施の形態２のＸ線検査装置においては、制御装置２３が有する自動検査機能により、Ｘ線検査を確実に、且つ容易に行うことができる。   As described above, in the X-ray inspection apparatus according to the second embodiment, the X-ray inspection can be reliably and easily performed by the automatic inspection function of the control device 23.

実施の形態２のＸ線検査装置は、画像認識装置を用いて自動検査システムを構築することができる。これら自動検査システムにおいては、生産ラインにＸ線検査装置をインラインで設置し、生産中のプリント回路基板等の回路形成体をコンベアで自動搬送して連続検査することができる。   The X-ray inspection apparatus according to the second embodiment can construct an automatic inspection system using an image recognition apparatus. In these automatic inspection systems, an X-ray inspection apparatus can be installed in-line on a production line, and a circuit formed body such as a printed circuit board under production can be automatically conveyed by a conveyor for continuous inspection.

実施の形態２のＸ線検査装置においては、揺動装置２のＸＹステージ７にＸＹＺ移動テーブル２６が設けられているため、検査対象物１０２をＸＹステージ７に対して任意の位置に設定することができ、ＸＹステージ７におけるＸ線照射基準位置に対して、検査対象物１０２の任意の部分を、所定の傾き角度及び傾き方向に設定することができる。この結果、実施の形態２のＸ線検査装置によれば、取得したＸ線画像からボケや虚像の少ない高精度の断層画像を作成することが可能となり、検査対象物１０２の全体を容易にかつ、より正確に検査することが可能となる。   In the X-ray inspection apparatus of the second embodiment, since the XYZ movement table 26 is provided on the XY stage 7 of the swing device 2, the inspection object 102 is set at an arbitrary position with respect to the XY stage 7. The arbitrary part of the inspection object 102 can be set to a predetermined inclination angle and inclination direction with respect to the X-ray irradiation reference position on the XY stage 7. As a result, according to the X-ray inspection apparatus of the second embodiment, it is possible to create a high-accuracy tomographic image with less blur and virtual image from the acquired X-ray image, and the entire inspection object 102 can be easily and It becomes possible to inspect more accurately.

なお、実施の形態２において、Ｘ線検出用遥動装置装置２０及びＸ線照射装置３に駆動機構を設けて、Ｘ線検出用遥動装置装置２０及びＸ線照射装置３を同時もしくは個別にＸ線照射軸方向（Ｚ軸方向)に移動できるよう構成して、Ｘ線画像の倍率をさらに大きく設定変更できる構成としてもよい。   In the second embodiment, a drive mechanism is provided in the X-ray detection swing device 20 and the X-ray irradiation device 3 so that the X-ray detection swing device 20 and the X-ray irradiation device 3 are simultaneously or individually provided. It may be configured to move in the X-ray irradiation axis direction (Z-axis direction) so that the setting of the magnification of the X-ray image can be further increased.

《実施例３》
図１２は本発明に係る実施の形態３のＸ線検査装置の主要な内部構成を示す平面断面図であり、図１３はその正面断面図である。図１４乃至図１７は実施の形態３のＸ線検査装置におけるＸ線撮影及び画像合成の説明図である。実施の形態３において、前述の実施の形態１及び実施の形態２における構成要素と同じ機能、構成を有するものには同じ符号を付し、その説明は省略する。 Example 3
12 is a plan sectional view showing the main internal configuration of the X-ray inspection apparatus according to the third embodiment of the present invention, and FIG. 13 is a front sectional view thereof. 14 to 17 are explanatory diagrams of X-ray imaging and image synthesis in the X-ray inspection apparatus according to the third embodiment. In the third embodiment, components having the same functions and configurations as the components in the first embodiment and the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

図１２及び図１３において、Ｘ線遮蔽箱３０内にはＸ線検出装置１、Ｘ線照射装置３、検査対象物用移動機構である基板用ＸＹステージ３１、及びＸ線検出用移動機構であるＸ線検出用ＸＹステージ３２等が配設されている。Ｘ線照射装置３の真上に設けられた基板用ＸＹステージ３１には検査対象物１０２であるプリント回路基板等が装着される基板保持機構４０が設けられている。基板保持機構４０は基板用ＸＹステージ３１に対してＸ軸方向とＹ軸方向へ移動可能に構成されている。基板用ＸＹステージ３１には基板用Ｘ軸モータ３３を有する基板用Ｘ軸駆動機構４１と基板用Ｙ軸モータ３４を有する基板用Ｙ軸駆動機構４２が設けられている。基板保持機構４０は基板用Ｘ軸駆動機構４１と基板用Ｙ軸駆動機構４２とによりＸ軸方向とＹ軸方向へ駆動される。   12 and 13, the X-ray shielding box 30 includes an X-ray detection apparatus 1, an X-ray irradiation apparatus 3, a substrate XY stage 31 that is an inspection object movement mechanism, and an X-ray detection movement mechanism. An X-ray detection XY stage 32 and the like are provided. A substrate XY stage 31 provided directly above the X-ray irradiation apparatus 3 is provided with a substrate holding mechanism 40 on which a printed circuit board or the like as the inspection object 102 is mounted. The substrate holding mechanism 40 is configured to be movable in the X axis direction and the Y axis direction with respect to the substrate XY stage 31. The substrate XY stage 31 is provided with a substrate X-axis drive mechanism 41 having a substrate X-axis motor 33 and a substrate Y-axis drive mechanism 42 having a substrate Y-axis motor 34. The substrate holding mechanism 40 is driven in the X-axis direction and the Y-axis direction by the substrate X-axis drive mechanism 41 and the substrate Y-axis drive mechanism 42.

Ｘ線検出用ＸＹステージ３２にはＸ線検出装置１が固定されている。Ｘ線検出用ＸＹステージ３２には、Ｘ線検出用Ｘ軸モータ３５を有するＸ線検出用Ｘ軸駆動機構４３とＸ線検出用Ｙ軸モータ３６を有するＸ線検出用Ｙ軸駆動機構４４が設けられている。このため、Ｘ線検出装置１が固定されたＸ線検出用ＸＹステージ３２は、Ｘ軸方向とＹ軸方向へ移動可能に構成されている。また、Ｘ線検出用ＸＹステージ３２はＺ軸方向（図１３における上下方向）へ移動可能にＸ線検出用Ｚ軸駆動機構３９が設けられている。   The X-ray detection apparatus 1 is fixed to the X-ray detection XY stage 32. The X-ray detection XY stage 32 includes an X-ray detection X-axis drive mechanism 43 having an X-ray detection X-axis motor 35 and an X-ray detection Y-axis drive mechanism 44 having an X-ray detection Y-axis motor 36. Is provided. Therefore, the X-ray detection XY stage 32 to which the X-ray detection apparatus 1 is fixed is configured to be movable in the X-axis direction and the Y-axis direction. The X-ray detection XY stage 32 is provided with an X-ray detection Z-axis drive mechanism 39 so as to be movable in the Z-axis direction (vertical direction in FIG. 13).

モータ制御装置３７（図１３においてブロックで示す)は、基板用ＸＹステージ３１及びＸ線検出用ＸＹステージ３２を駆動する各モータを同時に制御する。また、表示装置３８（図１３においてブロックで示す)は、Ｘ線検出装置１からのＸ線画像のデータ及び算出されたＸ線断層画像のデータが表示される。   A motor control device 37 (shown as a block in FIG. 13) controls the motors that drive the substrate XY stage 31 and the X-ray detection XY stage 32 simultaneously. Further, the display device 38 (indicated by blocks in FIG. 13) displays X-ray image data from the X-ray detection device 1 and calculated X-ray tomographic image data.

実施の形態３のＸ線検査装置において、Ｘ線照射装置３はＸ線遮蔽箱３０内における下部に固定されている。Ｘ線はＸ線照射装置３のＸ線焦点（Ｘ線スポット）５０から上方に向けて広い照射角度で円錐状に照射される。Ｘ線焦点５０から放射されたＸ線は、検査対象物１０２である、例えばプリント回路基板を透過してＸ線検出装置１に入射される。このＸ線が検査対象物１０２を透過する際、その検査対象物１０２の物質のＸ線吸収率に応じて減衰される。Ｘ線検出装置１においては、取り込まれたＸ線の強度に比例した濃淡画像に変換してＸ線画像を作成する。作成されたＸ線画像は表示装置３８において表示される。   In the X-ray inspection apparatus according to the third embodiment, the X-ray irradiation apparatus 3 is fixed to the lower part in the X-ray shielding box 30. X-rays are irradiated conically at a wide irradiation angle from the X-ray focal point (X-ray spot) 50 of the X-ray irradiation apparatus 3 upward. The X-rays radiated from the X-ray focal point 50 are incident on the X-ray detection apparatus 1 through the printed circuit board, for example, the inspection object 102. When this X-ray passes through the inspection object 102, it is attenuated according to the X-ray absorption rate of the substance of the inspection object 102. In the X-ray detection apparatus 1, an X-ray image is created by converting into a grayscale image proportional to the intensity of the captured X-ray. The created X-ray image is displayed on the display device 38.

実施の形態３のＸ線検査装置において、検査対象物１０２は基板用ＸＹステージ３１の基板保持機構４０により固定されて、Ｘ軸方向とＹ軸方向へ移動できるよう構成されている。検査対象物１０２は基板用Ｘ軸駆動機構４１と基板用Ｙ軸駆動機構４２により基板用ＸＹステージ３１の水平面上の任意の位置に移動できる。一方、Ｘ線検出装置１が固定されたＸ線検出用ステージ３２は、Ｘ線検出用Ｚ軸駆動機構３９に固定されている。さらに、Ｘ線検出用Ｚ軸駆動機構３９はＸ線検出用Ｘ軸駆動機構４３及びＸ線検出用Ｙ軸駆動機構４４に取付けられている。このため、実施の形態３におけるＸ線検出装置１は、Ｘ線検出用Ｘ軸駆動機構４３、Ｘ線検出用Ｙ軸駆動機構４４、及びＸ線検出用Ｚ軸駆動機構３９による移動範囲内の任意の空間上の位置に移動できる。図１２において、破線で示す円Ｑが基板保持機構４０の中心点の軌跡を示し、円ＲがＸ線検出装置１の検出面の中心点の軌跡を示す。   In the X-ray inspection apparatus according to the third embodiment, the inspection object 102 is fixed by the substrate holding mechanism 40 of the substrate XY stage 31 and is configured to be movable in the X axis direction and the Y axis direction. The inspection object 102 can be moved to an arbitrary position on the horizontal plane of the substrate XY stage 31 by the substrate X-axis drive mechanism 41 and the substrate Y-axis drive mechanism 42. On the other hand, the X-ray detection stage 32 to which the X-ray detection apparatus 1 is fixed is fixed to an X-ray detection Z-axis drive mechanism 39. Furthermore, the X-ray detection Z-axis drive mechanism 39 is attached to the X-ray detection X-axis drive mechanism 43 and the X-ray detection Y-axis drive mechanism 44. For this reason, the X-ray detection apparatus 1 according to the third embodiment is within the movement range of the X-ray detection X-axis drive mechanism 43, the X-ray detection Y-axis drive mechanism 44, and the X-ray detection Z-axis drive mechanism 39. It can move to a position in any space. In FIG. 12, a circle Q indicated by a broken line indicates a locus of the center point of the substrate holding mechanism 40, and a circle R indicates a locus of the center point of the detection surface of the X-ray detection apparatus 1.

次に、実施の形態３のＸ線検査装置におけるＸ線撮影について図１４を参照して説明する。図１４は検査対象物１０２としてボールグリッドアレイ（以下ＢＧＡという）接合部を有するプリント回路基板であり、図１４においてＰ１、Ｐ２はＢＧＡ接合部のＸ線画像を示している。   Next, X-ray imaging in the X-ray inspection apparatus of Embodiment 3 will be described with reference to FIG. FIG. 14 shows a printed circuit board having a ball grid array (hereinafter referred to as BGA) junction as the inspection object 102. In FIG. 14, P1 and P2 indicate X-ray images of the BGA junction.

図１４において、Ｘ線画像Ｐ１はＢＧＡ接合部を有するプリント回路基板（１０２）を基板用ＸＹステージ３１に固定し、ＢＧＡ接合部の中心のボール接合部がＸ線検出装置１のＸ線画像の中心に撮影されるように垂直方向に透視した画像である。このとき、ＢＧＡ接合部を有するプリント回路基板（１０２）の上部にコンデンサ等のＸ線透過率の低い部品が実装されている。このため、ＢＧＡ接合部の中心のボール接合部の観察が妨げられている。また、Ｘ線画像Ｐ２は、ＢＧＡ接合部を有するプリント回路基板（１０２）を図１４の左方向に移動し、且つＢＧＡ接合部の中心のボール接合部が撮影されるＸ線画像の中心となるよう、Ｘ線検出装置１をさらに左方向に移動した画像である。Ｘ線画像Ｐ２では、コンデンサ等のＸ線透過率の低い部品が中心のボール接合部と重ならないため、ＢＧＡ接合部の中心のボール接合部を観察することができる。   In FIG. 14, an X-ray image P <b> 1 fixes a printed circuit board (102) having a BGA bonding portion to the substrate XY stage 31, and the ball bonding portion at the center of the BGA bonding portion is an X-ray image of the X-ray detection apparatus 1. It is an image seen through in the vertical direction so as to be photographed at the center. At this time, a component having a low X-ray transmittance such as a capacitor is mounted on the printed circuit board (102) having the BGA junction. This hinders observation of the ball joint at the center of the BGA joint. Further, the X-ray image P2 is the center of the X-ray image obtained by moving the printed circuit board (102) having the BGA bonding portion in the left direction in FIG. 14 and the ball bonding portion at the center of the BGA bonding portion. Thus, the X-ray detection apparatus 1 is an image further moved leftward. In the X-ray image P2, a component having a low X-ray transmittance such as a capacitor does not overlap with the central ball joint, so that the central ball joint of the BGA joint can be observed.

上記のプリント回路基板（１０２）の移動とＸ線検出装置１の移動は、作業者が操作装置６０（図１３においてブロックで示す）における検査対象物１０２のＸ軸方向及び／又はＹ軸方向の移動スイッチを押すだけで、検査対象物１０２の移動量に応じてＸ線検出用ＸＹステージ３２を自動的に移動させる。このとき、Ｘ線検出用ＸＹステージ３２は、基板用ＸＹステージ３１における基板保持機構４０の移動量にＸ線撮影の拡大率を乗じた分だけ移動する。この結果、常にＢＧＡ接合部の中心のボール接合部が撮像されたＸ線画像の中心の位置となる。ここで、Ｘ線撮影の拡大率とは、Ｘ線焦点５０からＸ線検出装置１の画像形成位置までの距離Ｇを、Ｘ線焦点５０から検出対象物１０２の検出位置までの距離Ｆで除した値（Ｇ／Ｆ）である。なお、Ｘ線検出用Ｚ軸駆動機構３９によりＸ線検出装置１を移動させて拡大率が変化した場合には、自動的に拡大率が再計算され、その算出された拡大率に応じてＸ線検出用ＸＹステージ３２を動作させる。   The above-described movement of the printed circuit board (102) and the movement of the X-ray detection apparatus 1 are performed by the operator in the X-axis direction and / or the Y-axis direction of the inspection object 102 in the operation device 60 (shown as a block in FIG. 13). By simply pressing the movement switch, the X-ray detection XY stage 32 is automatically moved in accordance with the amount of movement of the inspection object 102. At this time, the X-ray detection XY stage 32 moves by an amount obtained by multiplying the movement amount of the substrate holding mechanism 40 in the substrate XY stage 31 by the enlargement factor of the X-ray imaging. As a result, the ball joint at the center of the BGA joint is always at the center of the X-ray image taken. Here, the enlargement ratio of X-ray imaging means that the distance G from the X-ray focal point 50 to the image forming position of the X-ray detection apparatus 1 is divided by the distance F from the X-ray focal point 50 to the detection position of the detection object 102. Value (G / F). Note that when the X-ray detection apparatus 1 is moved by the Z-axis drive mechanism 39 for X-ray detection and the enlargement ratio changes, the enlargement ratio is automatically recalculated, and the X enlargement ratio is changed according to the calculated enlargement ratio. The line detection XY stage 32 is operated.

上記のように、実施の形態３のＸ線検査装置においては、基板用ＸＹステージ３１の基板保持機構４０の移動量に応じてＸ線検出用ＸＹステージ３２を自動的に移動させて、観察したい注目点を常にＸ線画像の中心となるよう構成している。   As described above, in the X-ray inspection apparatus according to the third embodiment, the X-ray detection XY stage 32 is automatically moved in accordance with the amount of movement of the substrate holding mechanism 40 of the substrate XY stage 31 for observation. The attention point is always configured to be the center of the X-ray image.

次に、上記のように構成された実施の形態３のＸ線検査装置におけるＸ線断層検査方法について図１５から図１７を用いて説明する。実施の形態３のＸ線検査装置におけるＸ線断層検査方法として２つの検査方法がある。   Next, an X-ray tomographic inspection method in the X-ray inspection apparatus according to Embodiment 3 configured as described above will be described with reference to FIGS. 15 to 17. There are two inspection methods as the X-ray tomographic inspection method in the X-ray inspection apparatus of the third embodiment.

［第１のＸ線断層検査方法］
まず、第１のＸ線断層検査方法について図１５と図１６を用いて説明する。図１５は実施の形態３のＸ線検査装置におけるＸ線断層撮影の説明図である。図１６は実施の形態３のＸ線検査装置における第１のＸ線断層検査方法により撮影したＸ線画像Ｐ３を示している。 [First X-ray tomography method]
First, the first X-ray tomography method will be described with reference to FIGS. 15 and 16. FIG. 15 is an explanatory diagram of X-ray tomography in the X-ray inspection apparatus according to the third embodiment. FIG. 16 shows an X-ray image P3 imaged by the first X-ray tomographic inspection method in the X-ray inspection apparatus of the third embodiment.

図１５における検査対象物１０２は、一例として３層構造のプリント回路基板を示している。このプリント回路基板は、３層構造として、観察面である中間層に円形パターンＰａがあり、中間層の上に四角形パターンＰｂがあり、中間層の下に三角形パターンＰｃで構成されている。このプリント回路基板は基板用ＸＹステージ３１の基板保持機構４０に取り付けられており、基板用Ｘ軸駆動機構４１と基板用Ｙ軸駆動機構４２により基板用ＸＹステージ３１の基板保持機構４０が水平面上で円運動を行う。この時、基板保持機構４０の移動量にＸ線撮影の拡大率を乗じた分だけＸ線検出用ＸＹステージ３２を自動的に移動させている。この結果、Ｘ線検出用ＸＹステージ３２は基板保持機構４０の円運動の直径にＸ線撮影の拡大率を乗じた大きさの直径で円運動を行う。上記の拡大率の計算においては、Ｘ線焦点５０から検出対象物１０２の観察面である目標位置までの距離は、Ｘ線焦点５０からプリント回路基板の中間層である円形パターンＰａまでの距離で計算する。これにより、３層構造のプリント回路基板の円形パターンＰａが図１６のＸ線画像Ｐ３に示すように、常にＸ線検出装置１によるＸ線画像の中心に撮影される。この撮影動作において、検査対象物１０２であるプリント回路基板とＸ線検出装置１の回転運動の中心は、Ｘ線焦点５０を通る鉛直線上にある。この回転運動において、基板用ＸＹステージ３１とＸ線検出用ＸＹステージ３２のそれぞれの回転角度が常に同じになるように、それぞれを駆動する各軸のモータがモータ制御装置３７により同期制御されている。   The inspection object 102 in FIG. 15 shows a printed circuit board having a three-layer structure as an example. This printed circuit board has a three-layer structure in which an intermediate layer as an observation surface has a circular pattern Pa, a rectangular pattern Pb on the intermediate layer, and a triangular pattern Pc below the intermediate layer. This printed circuit board is attached to the substrate holding mechanism 40 of the substrate XY stage 31. The substrate holding mechanism 40 of the substrate XY stage 31 is placed on a horizontal plane by the substrate X-axis drive mechanism 41 and the substrate Y-axis drive mechanism 42. Perform a circular motion at. At this time, the X-ray detection XY stage 32 is automatically moved by the amount obtained by multiplying the movement amount of the substrate holding mechanism 40 by the enlargement factor of the X-ray imaging. As a result, the X-ray detection XY stage 32 performs a circular motion with a diameter having a size obtained by multiplying the diameter of the circular motion of the substrate holding mechanism 40 by the enlargement factor of the X-ray imaging. In the calculation of the enlargement factor, the distance from the X-ray focal point 50 to the target position that is the observation surface of the detection object 102 is the distance from the X-ray focal point 50 to the circular pattern Pa that is the intermediate layer of the printed circuit board. calculate. As a result, the circular pattern Pa of the printed circuit board having the three-layer structure is always photographed at the center of the X-ray image by the X-ray detection device 1 as shown in the X-ray image P3 of FIG. In this imaging operation, the center of the rotational movement of the printed circuit board as the inspection object 102 and the X-ray detection apparatus 1 is on a vertical line passing through the X-ray focal point 50. In this rotational movement, the motor controller 37 synchronously controls the motors of the respective axes for driving the substrate XY stage 31 and the X-ray detection XY stage 32 so that the respective rotation angles are always the same. .

実施の形態３におけるＸ線検出装置１は、蓄積型のカメラを用いることにより、シャッタが開いている時間とＸ線強度の積に比例した濃淡画像が得られる構造である。図１６に示したＸ線画像Ｐ３は、プリント回路基板とＸ線検出装置１の円運動が１回転する間、シャッタを開いた状態で撮影したＸ線画像である。回転角度が０度のときカメラのシャッタを開き、１回転したときシャッタを閉じれば、プリント回路基板のＸ線画像において、円形パターンＰａは常にＸ線画像の中心に投影されて鮮明なパターンが撮影される。一方、別の断層面にある四角形パターンＰｂや三角形パターンＰｃは回転運動に応じてＸ線画像の異なる位置に投影されるため、画像がぼけてしまいはっきりとした像とならない。   The X-ray detection apparatus 1 according to Embodiment 3 has a structure in which a grayscale image proportional to the product of the time during which the shutter is open and the X-ray intensity is obtained by using an accumulation type camera. The X-ray image P3 shown in FIG. 16 is an X-ray image taken with the shutter opened while the circular motion of the printed circuit board and the X-ray detection apparatus 1 makes one rotation. If the camera shutter is opened when the rotation angle is 0 degree and the shutter is closed after one rotation, the circular pattern Pa is always projected at the center of the X-ray image in the X-ray image of the printed circuit board, and a clear pattern is captured. Is done. On the other hand, since the quadrangular pattern Pb and the triangular pattern Pc on another tomographic plane are projected at different positions in the X-ray image according to the rotational motion, the image is blurred and does not become a clear image.

従って、実施の形態３におけるＸ線検出装置１を用いて第１のＸ線断層検査方法を行うことにより、合成水平断層画像を形成して、検査対象物１０２における指定した断層面の状態が確実に検査可能となる。   Therefore, by performing the first X-ray tomography method using the X-ray detection apparatus 1 according to the third embodiment, a composite horizontal tomographic image is formed, and the state of the designated tomographic plane in the inspection object 102 is ensured. Inspection becomes possible.

［第２のＸ線断層検査方法］
次に、実施の形態３のＸ線検査装置における第２のＸ線断層検査方法について図１５及び図１７を参照して説明する。 [Second X-ray Tomography Method]
Next, a second X-ray tomographic inspection method in the X-ray inspection apparatus of Embodiment 3 will be described with reference to FIGS. 15 and 17.

前述の第１のＸ線断層検査方法においては、検査対象物１０２であるプリント回路基板とＸ線検出装置１の１回転の円運動においてシャッタを開放して１回の撮影を行っている。第２のＸ線断層検査方法においては、円運動における一定の角度毎に、プリント回路基板とＸ線検出装置１とを停止させて、その静止状態で撮影を行っている。従って、第２のＸ線断層検査方法においては、１回転の円運動の間に複数回撮影し、複数のＸ線画像を作成している。このため、第２のＸ線断層検査方法は、複数のＸ線画像を重ね合わせることにより、前述の第１のＸ線断層検査方法と同様に合成水平断層画像を得ることができる。   In the first X-ray tomographic inspection method described above, one image is taken by opening the shutter in the circular motion of one rotation of the printed circuit board as the inspection object 102 and the X-ray detection apparatus 1. In the second X-ray tomography method, the printed circuit board and the X-ray detection device 1 are stopped at every fixed angle in the circular motion, and imaging is performed in the stationary state. Therefore, in the second X-ray tomographic examination method, a plurality of X-ray images are created by photographing a plurality of times during one circular motion. For this reason, the second X-ray tomography method can obtain a composite horizontal tomographic image in the same manner as the first X-ray tomography method described above by superimposing a plurality of X-ray images.

第２のＸ線断層検査方法においても、図１５に示した３層構造のプリント回路基板を検査対象物１０２として説明する。   Also in the second X-ray tomographic inspection method, the printed circuit board having the three-layer structure shown in FIG.

プリント回路基板は基板用ＸＹステージ３１の基板保持機構４０に取付けられている。撮影動作の最初において、基板用ＸＹステージ３１は、予め決められている検査対象物１０２の水平面上の円運動における円周上の角度０度の位置まで移動して停止する。この時、基板用ＸＹステージ３１の移動量にＸ線撮影の拡大率を乗じた分だけＸ線検出用ＸＹステージ３２は自動的に移動している。この状態において撮影を行い最初のＸ線画像を作成する。次に、基板用ＸＹステージ３１を、予め決められている円運動における円周上の所望の角度の位置まで移動して停止し、撮影する。以下、順次基板用ＸＹステージ３１を円運動における円周上の所望の角度毎に撮影する。このように撮影することにより、円運動の円周上の全ての停止位置で３層構造のプリント回路基板の円形パターンＰａが常にＸ線検出装置１によるＸ線画像の中心に撮像される。   The printed circuit board is attached to the board holding mechanism 40 of the board XY stage 31. At the beginning of the photographing operation, the substrate XY stage 31 moves to a position at an angle of 0 degrees on the circumference in a predetermined circular motion of the inspection object 102 on the horizontal plane and stops. At this time, the X-ray detection XY stage 32 is automatically moved by an amount obtained by multiplying the movement amount of the substrate XY stage 31 by the enlargement ratio of the X-ray imaging. Imaging is performed in this state to create an initial X-ray image. Next, the substrate XY stage 31 is moved to a desired angular position on the circumference in a predetermined circular motion, stopped, and photographed. Thereafter, the substrate XY stage 31 is sequentially photographed at every desired angle on the circumference in the circular motion. By photographing in this way, the circular pattern Pa of the printed circuit board having a three-layer structure is always imaged at the center of the X-ray image by the X-ray detection device 1 at all stop positions on the circumference of the circular motion.

上記のように、第２のＸ線断層検査方法において、検査対象物１０２であるプリント回路基板の円運動の中心点と、Ｘ線検出装置１の円運動の中心点は、Ｘ線焦点５０を通る鉛直線上にある。また、プリント回路基板とＸ線検出装置１のそれぞれの円運動における円周上の位置は、各円における中心角度が常に同じである。このように、プリント回路基板とＸ線検出装置１が円運動するよう、基板用Ｘ軸モータ３３、基板用Ｙ軸モータ３４、Ｘ線検査用Ｘ軸モータ３５及びＸ線検査用Ｙ軸モータ３６は、モータ制御装置３７により同期制御されている。   As described above, in the second X-ray tomographic inspection method, the center point of the circular motion of the printed circuit board that is the inspection object 102 and the center point of the circular motion of the X-ray detection apparatus 1 are the X-ray focal point 50. It is on the vertical line that passes. Further, the positions of the printed circuit board and the X-ray detection apparatus 1 on the circumference in the respective circular motions always have the same center angle in each circle. In this way, the printed circuit board and the X-ray detector 1 are moved in a circular motion, so that the board X-axis motor 33, the board Y-axis motor 34, the X-ray inspection X-axis motor 35, and the X-ray inspection Y-axis motor 36 are moved. Are controlled synchronously by a motor control device 37.

第２のＸ線断層検査方法において、シャッタが開いている時間とＸ線強度の積に比例した濃淡画像のＸ線画像が、Ｘ線検出装置１により作成されるのは前述の第１のＸ線断層検査方法と同様である。ただし、第２のＸ線断層検査方法においては、シャッタの開放時間が短時間であるため撮影できる高感度カメラを使用するほうが望ましい。   In the second X-ray tomography method, an X-ray image of a grayscale image proportional to the product of the time when the shutter is open and the X-ray intensity is created by the X-ray detection apparatus 1 described above. It is the same as the line tomography inspection method. However, in the second X-ray tomography method, it is desirable to use a high-sensitivity camera that can take an image because the shutter opening time is short.

図１７は、プリント回路基板とＸ線検出装置１を９０度毎に停止して撮影し、４枚のＸ線画像を作成した例である。図１７において、Ｐ０は角度０度のときのＸ線画像であり、Ｐ９０は角度９０度のときのＸ線画像であり、Ｐ１８０は角度１８０度のときのＸ線画像であり、Ｐ２７０は角度２７０度のときのＸ線画像である。図１７において中央に記載したＰＡは、４枚のＸ線画像を実施の形態３のＸ線検査装置における画像処理装置７０（図１３においてブロックで示す)において重ね合わせることにより形成した合成Ｘ線画像であり、合成水平断層画像である。   FIG. 17 shows an example in which the printed circuit board and the X-ray detection apparatus 1 are stopped and photographed every 90 degrees to create four X-ray images. In FIG. 17, P0 is an X-ray image at an angle of 0 degrees, P90 is an X-ray image at an angle of 90 degrees, P180 is an X-ray image at an angle of 180 degrees, and P270 is an angle 270. It is an X-ray image at the time. The PA described in the center in FIG. 17 is a composite X-ray image formed by superimposing four X-ray images in the image processing apparatus 70 (shown as a block in FIG. 13) in the X-ray inspection apparatus of the third embodiment. It is a composite horizontal tomographic image.

なお、第２のＸ線断層検査方法においては、円運動における停止位置を多くし、停止角度を小さくして撮影し、多くのＸ線画像を作成して、それらを合成することにより、さらなる鮮明なＸ線画像が得られる。ただ、停止位置が多くなるに従い撮影のための時間が長くなり、Ｘ線検査に長時間が必要となる。   In the second X-ray tomography method, the number of stop positions in a circular motion is increased, images are taken with a reduced stop angle, many X-ray images are created, and these are combined, thereby further sharpening. X-ray image can be obtained. However, as the stop position increases, the time for imaging becomes longer, and a longer time is required for the X-ray inspection.

第２のＸ線断層検査方法においては、画像処理装置７０により所望の角度毎に得られた複数のＸ線画像の情報を用いてＣＴ技術によるＸ線画像の再構成演算を行うことにより、３次元の立体画像を作成することもできる。このように作成された立体画像を用いて検査対象物１０２における各断面層の情報を正確に検出することが可能となる。従って、第２のＸ線断層検査方法を用いることにより検査対象物１０２の各断面層に関する内部情報を軸移動を行うことなく、容易に検査することが可能となる。   In the second X-ray tomographic examination method, by performing reconstruction calculation of an X-ray image by CT technique using information of a plurality of X-ray images obtained for each desired angle by the image processing apparatus 70, 3 A three-dimensional stereoscopic image can also be created. It is possible to accurately detect information of each cross-sectional layer in the inspection object 102 using the stereoscopic image created in this way. Therefore, by using the second X-ray tomographic inspection method, it is possible to easily inspect internal information regarding each cross-sectional layer of the inspection object 102 without performing axial movement.

以上のように、実施の形態３のＸ線検査装置によれば、検査対象物１０２の検査箇所をＸ線照射角の範囲内の任意の方向から容易に観察でき、拡大率を変更しても常に同じ検査箇所を観察できるばかりでなく、検査箇所を含む水平断面の画像だけを抽出することができる。さらに、実施の形態３のＸ線検査装置によれば、検査対象物１０２の各断面層の情報も容易に取得することが可能となる。   As described above, according to the X-ray inspection apparatus of the third embodiment, the inspection location of the inspection object 102 can be easily observed from any direction within the range of the X-ray irradiation angle, and the magnification rate can be changed. Not only can the same inspection location be observed at all times, but only an image of a horizontal section including the inspection location can be extracted. Furthermore, according to the X-ray inspection apparatus of the third embodiment, information on each cross-sectional layer of the inspection object 102 can be easily acquired.

実施の形態３のＸ線検査装置によれば、Ｘ線照射装置３及びＸ線焦点を固定したＸ線検出装置１により、Ｘ検査の注目点である検査箇所がモニタ画面の中心から移動することなく撮影方向及び撮影倍率を変更して観察することができる。また、実施の形態３のＸ線検査装置によれば、検査箇所の水平断層画像を合成することにより、例えばプリント回路基板の接合部のオープン不良を含む様々な接合不良を検査することができる。   According to the X-ray inspection apparatus of the third embodiment, the X-ray irradiation apparatus 3 and the X-ray detection apparatus 1 with the X-ray focal point fixed move the inspection location that is the target point of the X inspection from the center of the monitor screen. Without changing the shooting direction and shooting magnification. In addition, according to the X-ray inspection apparatus of the third embodiment, it is possible to inspect various bonding defects including, for example, an open defect in a bonded portion of a printed circuit board by synthesizing a horizontal tomographic image of an inspection location.

本発明のＸ線検査装置においては、各実施の形態において詳細に説明したように、安価で、高分解能でかつ鮮明な検査対象物の断層情報を容易に取得することができ、この断層情報に基づく正確な検査を行うことができる。   In the X-ray inspection apparatus of the present invention, as described in detail in each embodiment, it is possible to easily acquire the tomographic information of the inspection object that is inexpensive, high resolution, and clear. Based on the accurate inspection can be done.

近年においては、携帯情報機器等の電子機器の市場では商品の小型、軽量化が強く求められており、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、従来のようなパッケージの周辺に電極リードを配置したＱＦＰ（Quad Flat Package)やＳＯＰ（Small Outline Package)等のリニア接合型の電子部品から、パッケージの裏面全体にポール電極等を配置したＢＧＡ（Ball grid array)やＣＳＰ（Chip Size Package)等のエリア接合型の電子部品が広く使われるようになっている。エリア接合型パッケージは、リニア接合型に比べて狭い面積の中に多くの電極を持てるので回路基板を小型化できる利点があるが、接合部が外から見えないため光学的外観検査装置が使用できない。そこで、これらの部品の接合検査には回路基板内部の状態を透視できるＸ線撮影法が用いられるようになってきている。このような部品に対して、本発明のＸ線検査装置は有用である。   In recent years, there has been a strong demand for smaller and lighter products in the market of electronic devices such as portable information devices, and there has been a strong demand for smaller and lighter circuit boards constituting electronic devices. Therefore, BGA with pole electrodes etc. arranged on the entire back surface of the package from linear junction type electronic parts such as QFP (Quad Flat Package) and SOP (Small Outline Package) with electrode leads arranged around the package as in the past. Area junction type electronic components such as (Ball grid array) and CSP (Chip Size Package) are widely used. The area junction type package has the advantage that the circuit board can be miniaturized because it can have many electrodes in a narrow area compared to the linear junction type, but the optical appearance inspection device cannot be used because the junction part cannot be seen from the outside. . Therefore, an X-ray imaging method capable of seeing through the state inside the circuit board has been used for bonding inspection of these components. The X-ray inspection apparatus of the present invention is useful for such components.

発明をある程度の詳細さをもって好適な形態について説明したが、この好適形態の現開示内容は構成の細部において変化してしかるべきものであり、各要素の組合せや順序の変化は請求された発明の範囲及び思想を逸脱することなく実現し得るものである。   Although the invention has been described in its preferred form with a certain degree of detail, the present disclosure of this preferred form should vary in the details of construction, and combinations of elements and changes in order may vary in the claimed invention. It can be realized without departing from the scope and spirit.

本発明係るＸ線検査装置は、安価で、高分解能でかつ鮮明な検査対象物の断層情報を容易に取得することができるため、Ｘ線検査において有用である。   The X-ray inspection apparatus according to the present invention is useful in X-ray inspection because it is inexpensive, has high resolution, and can easily acquire clear tomographic information of the inspection object.

本発明に係る実施の形態１のＸ線検査装置の概略構成を示す図The figure which shows schematic structure of the X-ray inspection apparatus of Embodiment 1 which concerns on this invention. 実施の形態１のＸ線検査装置における揺動機構を示す構成図Configuration diagram showing a swing mechanism in the X-ray inspection apparatus of the first embodiment 実施の形態１のＸ線検査装置における検査対象物の揺動状態を示す図The figure which shows the rocking | fluctuation state of the test target object in the X-ray inspection apparatus of Embodiment 1. FIG. 実施の形態１のＸ線検査装置における検査対象物の傾き方向と傾き角度を示す概念図The conceptual diagram which shows the inclination direction and inclination angle of the test target object in the X-ray inspection apparatus of Embodiment 1. 実施の形態１のＸ線検査装置においてＸ軸モータとＹ軸モータの駆動状態を示す波形図Waveform diagram showing driving states of the X-axis motor and the Y-axis motor in the X-ray inspection apparatus of the first embodiment 実施の形態１のＸ線検査装置における動作を示すフローチャートA flowchart showing an operation in the X-ray inspection apparatus of the first embodiment. 本発明に係るＸ線検査装置における揺動機構の他の構成を示す図The figure which shows the other structure of the rocking | fluctuation mechanism in the X-ray inspection apparatus which concerns on this invention. 本発明に係るＸ線検査装置における揺動機構のさらに他の構成を示す図The figure which shows other structure of the rocking | fluctuation mechanism in the X-ray inspection apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る実施の形態２のＸ線検査装置の概略構成を示す図The figure which shows schematic structure of the X-ray inspection apparatus of Embodiment 2 which concerns on this invention. 実施の形態２のＸ線検査装置における検査対象物駆動機構を示す構成図The block diagram which shows the test subject drive mechanism in the X-ray inspection apparatus of Embodiment 2. FIG. 実施の形態２のＸ線検査装置における動作を示すフローチャートA flowchart showing an operation in the X-ray inspection apparatus of the second embodiment. 本発明に係る実施の形態３のＸ線検査装置の主要な内部構成を示す平面断面図Plan sectional drawing which shows the main internal structures of the X-ray inspection apparatus of Embodiment 3 which concerns on this invention 実施の形態３のＸ線検査装置の主要な内部構成を示す正面断面図Front sectional view showing the main internal configuration of the X-ray inspection apparatus of the third embodiment 実施の形態３のＸ線検査装置におけるＸ線撮影の説明図Explanatory drawing of the X-ray imaging in the X-ray inspection apparatus of Embodiment 3. 実施の形態３のＸ線検査装置におけるＸ線断層撮影の説明図Explanatory drawing of X-ray tomography in the X-ray inspection apparatus of Embodiment 3 実施の形態３のＸ線検査装置における第１のＸ線断層撮影の説明図Explanatory drawing of the 1st X-ray tomography in the X-ray inspection apparatus of Embodiment 3. FIG. 実施の形態３のＸ線検査装置における第２のＸ線断層撮影の説明図Explanatory drawing of the 2nd X-ray tomography in the X-ray inspection apparatus of Embodiment 3. FIG. トモグラフィ法による従来のＸ線検査装置の概略構成を示す図The figure which shows schematic structure of the conventional X-ray inspection apparatus by a tomography method ラミノグラフィ法による従来のＸ線検査装置の概略構成を示す図The figure which shows schematic structure of the conventional X-ray inspection apparatus by a laminography method 従来のＸ線検査装置の他の構成例を示す図The figure which shows the other structural example of the conventional X-ray inspection apparatus 図２０に示した従来のＸ線検査装置における主要部の構成及び動作を示す図The figure which shows the structure and operation | movement of the principal part in the conventional X-ray inspection apparatus shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１ Ｘ線検出装置
２ 揺動装置
３ Ｘ線照射装置
４ Ｘ軸モータ
５ Ｙ軸モータ
６ 制御装置
７ ＸＹステージ
８ 内枠
９ 外枠
１０ 多軸制御装置
２０ Ｘ線検出用揺動装置
２１ Ｘ軸モータ
２２ Ｙ軸モータ
２３ 制御装置
１０２ 検査対象物 1 X-ray detection device 2 Oscillating device 3 X-ray irradiation device
4 X-axis motor 5 Y-axis motor 6 Control device 7 XY stage 8 Inner frame 9 Outer frame 10 Multi-axis control device 20 X-ray detection swing device 21 X-axis motor 22 Y-axis motor 23 Control device 102 Inspection object

Claims (7)

検査対象物移動機構の保持面に保持された検査対象物にＸ線を照射するＸ線照射手段と、
前記検査対象物を透過したＸ線を検出するＸ線検出手段と、
前記Ｘ線照射手段と前記Ｘ線検出手段との間において、前記保持面と平行かつ前記保持面上で直交するＸ軸とＹ軸の２軸をそれぞれ中心として、前記保持面を２方向に下記式（１）および式（２）の条件で往復揺動させる揺動手段と、
前記Ｘ線検出手段の検出結果に基づいて前記検査対象物の検査を行う検査手段と、
を具備することを特徴とするＸ線検査装置。
ＴＡＮ（θ）＝ＴＡＮ（φＸ）／ＴＡＮ（φＹ） （１）
ＴＡＮ ２ （α）＝ＴＡＮ ２ （φＸ）＋ＴＡＮ ２ （φＹ） （２）
ただし、θ：Ｘ軸と保持面法線との成す角、α：Ｚ軸と保持面法線との成す角、φＸ：Ｘ軸中心の回転角度、φＹ：Ｙ軸中心の回転角度、である。
X-ray irradiation means for irradiating the inspection object held on the holding surface of the inspection object moving mechanism with X-rays;
X-ray detection means for detecting X-rays transmitted through the inspection object;
In between the X-ray irradiation unit and the X-ray detecting unit, the two axes of the X axis and Y axis perpendicular on the holding surface and parallel or One the holding surface around each said holding surface in two directions Rocking means for reciprocating rocking under the conditions of the following formula (1) and formula (2) ;
Inspection means for inspecting the inspection object based on the detection result of the X-ray detection means;
An X-ray inspection apparatus comprising:
TAN (θ) = TAN (φX) / TAN (φY) (1)
TAN 2 (α) = TAN 2 (φX) + TAN 2 (φY) (2)
Where θ is an angle formed by the X axis and the holding surface normal, α is an angle formed by the Z axis and the holding surface normal, φX is a rotation angle about the X axis, and φY is a rotation angle about the Y axis. .
前記保持面を揺動させる揺動中心の２軸は、前記保持面上で直交することTwo axes of the swing center for swinging the holding surface are orthogonal to each other on the holding surface.
を特徴とする請求項１に記載のＸ線検査装置。The X-ray inspection apparatus according to claim 1. 前記揺動手段は、直交する２軸を中心にそれぞれ位相の異なる所定回転角度内で前記保持面を揺動させることを特徴とする請求項２に記載のＸ線検査装置。 The X-ray inspection apparatus according to claim 2 , wherein the swinging unit swings the holding surface within predetermined rotation angles having different phases around two orthogonal axes. 前記Ｘ線照射手段からのＸ線照射軸に垂直な方向に向けて前記保持面を移動させる移動機構を更に具備することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のＸ線検査装置。The X-ray according to claim 1, further comprising a moving mechanism that moves the holding surface in a direction perpendicular to an X-ray irradiation axis from the X-ray irradiation unit. Inspection device. 前記Ｘ線検出手段のＸ線画像データから前記検査対象物の任意の断層面データを表示する表示手段を更に具備することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のＸ線検査装置。 X-ray according to any one of claims 1 to 4, characterized by further comprising display means for displaying an arbitrary tomographic plane data of the inspection object from the X-ray image data of the X-ray detector Inspection device. 前記検査手段が、予め保存された前記検査対象物の内部情報データとＸ線画像データを比較して前記検査対象物の内部状態を検査する検査機能を更に備えたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のＸ線検査装置。 The inspection means further comprises an inspection function for inspecting an internal state of the inspection object by comparing X-ray image data with internal information data of the inspection object stored in advance. X-ray inspection apparatus as described in any one of thru | or 5 . 前記揺動手段は、前記保持面の垂線と前記Ｘ線照射手段からのＸ線照射軸との間の角度を、０度から７５度以下の範囲内で変化させて前記保持面を揺動させるよう構成されたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のＸ線検査装置。The swinging unit swings the holding surface by changing an angle between a perpendicular of the holding surface and an X-ray irradiation axis from the X-ray irradiation unit within a range of 0 degrees to 75 degrees or less. The X-ray inspection apparatus according to claim 1, wherein the X-ray inspection apparatus is configured as described above.
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