JP5125297B2 - Ｘ線検査装置およびｘ線検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、Ｘ線検査装置およびＸ線検査方法に関する。本発明は、特に、Ｘ線照射を用いて対象物を検査するための撮影方法であって、Ｘ線検査装置およびＸ線検査方法に適用しうる技術に関する。

近年、サブミクロンの微細加工技術によりＬＳＩ（Large-Scale Integration）の高集積化が進み、従来複数のパッケージに分かれていた機能をひとつのＬＳＩに積め込むことができるようになった。従来のＱＦＰ（Quad Flat Package）やＰＧＡ（Pin Grid Array）では、ワンパッケージに必要な機能を組み込むことによるピン数の増加に対応できなくなったため、最近では、特に、ＢＧＡ（Ball Grid Array）やＣＳＰ（Chip Size Package）パッケージのＬＳＩが使用される。また、携帯電話機などの超小型化が必要なものでは、ピン数がそれほど必要なくてもＢＧＡパッケージが使用されている。

ＬＳＩのＢＧＡやＣＳＰパッケージは超小型化には大いに貢献する反面、半田部分等がアセンブリ後には外観からは目に見えないという特徴がある。そこで、ＢＧＡやＣＳＰパッケージを実装したプリント基板等を検査する際は、検査対象品にＸ線を照射して得られた透過画像を分析することで、品質の良否判定が行なわれてきた。

たとえば、特許文献１では、Ｘ線源を固定し、かつ検査対象品およびセンサを移動させることにより検査対象品を検査可能なＸ線検査装置が開示されている。

また、特許文献２では、基板を検査するためのＸ線透過検査装置が開示されている。この装置は、一方端にＸ線源が取り付けられ、他方端にカメラが取り付けられたフレームを備える。フレームは基板の検査面を中心として所定の角度で回動可能に構成される。

また、特許文献３では、測定物を載置するためのテーブルであり、回転軸を測定物の任意の位置に設定できるテーブルを備えるＸ線ＣＴ装置が開示されている。この装置ではＸ線源が固定され、かつ、測定物およびセンサが移動可能である。これにより測定物に対するＸ線の照射角を変更して撮像することができる。

また、特許文献４では、角度位相により角度変位に対する投影像の変化が顕著な被検査体を撮像する場合において、角度変位に対する投影像の変化が大きい角度位相でのみ被検査体を載置する回転手段の角度変位を小さく設定し、角度変位に対する投影像の変化が少ない角度位相では回転手段の角度変位を大きく設定して撮像するＸ線断層撮像装置が開示されている。
特開２００６−２７５６２６号公報 特開２０００−３５６６０６号公報 特許第３６９４８３３号公報 特開２００６−２１４８７９号公報

検査工程においては製品の検査時間が短いほど好ましい。その一方、ＢＧＡやＣＳＰパッケージのＬＳＩを実装したプリント基板の不良モードには、半田電極間のブリッジ、異物、半田付け不良等の多くの項目がある。Ｘ線ＣＴ装置を用いてこれらの不良項目（以後不良モードとも呼ぶ）を短時間で検出するためには、撮像時間および画像の再構成時間を短くすることが必要である。さらに、再構成された画像が製品検査に適合した画質を有することも不良モードを短時間で検出するために必要となる。

Ｘ線透視画像に含まれる水平方向の情報量および垂直画像の情報量が多いほど、Ｘ線透視画像を用いて画像を再構成する際に正確な画像再構成が可能になる。しかしながら検査対象に対するＸ線の照射角を固定した場合には、Ｘ線透視画像に含まれる水平方向の情報量および垂直方向の情報量の一方が不足することが起こる。

たとえばプリント基板の表面に対して垂直に近い角度でＸ線を照射した場合（照射角が大きい場合）には、Ｘ線透視画像は、いわば基板の表面とほぼ平行な投影面に基板を投影した画像になる。よって、この場合にはＸ線透視画像に含まれる垂直方向の情報が少なくなる。一方、水平に近い角度でプリント基板に対してＸ線を照射した場合（照射角が小さい場合）のＸ線透視画像は、いわばプリント基板の厚み方向とほぼ平行な投影面に基板を投影した画像になる。よって、この場合にはＸ線透視画像に含まれる水平方向の情報が少なくなる。

このように、水平方向の情報量および垂直方向の情報量の一方が不足すると、検査対象を正確に反映させた画像を生成する（再構成する）ことは困難である。したがって、不良モードによっては、再構成画像の画質が良好でないためにその不良モードを検出できないという問題が発生する。

Ｘ線の照射角を固定したまま再構成画像の画質を高める方法としては、様々な方向から検査対象にＸ線を照射し、各照射方向に対するＸ線の透視画像を撮像する方法が考えられる。この場合には、１枚の透視画像では水平方向（または垂直方向）の情報量が少なくても、複数の透視画像により、その方向の情報量を増やすことができるため、再構成画像の画質を高めることができる。しかしながら撮像枚数が増加するので、撮像に要する時間が長くなるだけでなく、画像の再構成にも時間がかかる。これにより検査時間が全体的に長くなる。

一方、様々な照射角で検査対象に対してＸ線を照射し、そのときの検査対象のＸ線透視画像を用いて画像を再構成する方法が考えられる。照射角を変えることによって、水平方向の情報量が多いＸ線透視画像と垂直方向の情報量が多いＸ線透視画像とが生成される。これらの透視画像により再構成画像を生成することで、撮像枚数が少なくても再構成画像の画質を高めることが可能になる。しかしながら、従来の技術によれば、Ｘ線の照射角度を変更させるためには撮像系（Ｘ線源およびセンサの少なくとも一方）あるいは検査対象を機械的に動かす必要があるので検査時間を短くすることは容易ではない。この点について図を参照しながら説明する。

図１５は、検査対象とセンサとを平行移動させることが可能な従来のＸ線検査装置を説明する図である。図１５を参照して、Ｘ線検査装置は、固定されたＸ線源２１０と、検査対象（図示せず）を移動させるステージ２２０と、検査対象を透過したＸ線を検出するＸ線センサ２３１とを含む。ステージ２２０とＸ線センサ２３１とはたとえばＸ，Ｙ，Ｚの全方向に対して平行移動することができる。

このような構成を有するＸ線検査装置においてＸ線の照射角度を変えて撮像を行なう場合には、ステージ２２０および／またはＸ線センサ２３１を機械的に移動させる必要があるので、それらの移動時間が必要になる。

特に拡大率を上げた場合にはＸ線センサ２３１の移動距離が大きくなる。これによりＸ線センサ２３１の移動に時間を要するだけでなく、Ｘ線検査装置自体が大きくなるという問題も発生する。たとえば拡大率Ｍで検査対象の透視画像を撮像する場合を考える。このとき、ステージ２２０の移動量がＬｆであるとするとＸ線センサの移動量ＬｓはＬｆ×Ｍとなる。つまり、Ｘ線センサの移動量は拡大率に比例して大きくなる。

ＬＳＩ等の電子部品を実装した基板の検査においては、拡大率はたとえば４〜数百倍になることがある。従来のＸ線検査装置は高拡大率になるほどＸ線センサの移動量を大きくしなければならないので、高拡大率の検査に適していない。Ｘ線センサの移動をなくすために規模（サイズ）の大きなセンサを使用することも考えられるが、そのような大規模なセンサの作成が困難であることと、大規模なセンサの設置が困難であることから現実的ではない。

図１６は、ユーセントリックステージを用いた従来のＸ線検査装置を概略的に説明する図である。図１６を参照して、このＸ線検査装置は、回転軸を任意の位置に設定でき、かつ移動可能なユーセントリックテーブルＴと、Ｘ線源２１０Ａと、回転可能なＸ線センサ２３１Ｂとを備える。このような構成を有するＸ線検査装置において照射角度を変化させる場合には、Ｘ線センサ２３１Ｂを回転させるとともにユーセントリックテーブルＴを移動する必要がある。しかしながら、Ｘ線センサ２３１Ｂの回転およびユーセントリックテーブルＴの移動に時間を要するため、検査時間を短縮することは容易ではない。

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであって、その目的は、高速かつ高精度に検査可能なＸ線検査装置およびＸ線検査方法を提供することである。

本発明は要約すれば、対象物にＸ線を照射して対象物を透過したＸ線を検出するＸ線検査装置である。Ｘ線検査装置は、対象物の検査部分を透過したＸ線の強度分布を検出するための複数の検出面を含む検出手段を備える。複数の検出面のうち少なくとも２つの検出面は、所定の軸を中心とする、半径の異なる複数の円周のうちの互いに異なる円周上に配置される。Ｘ線検査装置は、Ｘ線源と、起点設定手段と、Ｘ線出力手段と、再構成手段とをさらに備える。Ｘ線源は、電子ビームをターゲットに衝突させて、ターゲットにおける電子ビームの衝突位置であるＸ線焦点位置からＸ線を発生させる。起点設定手段は、Ｘ線源からのＸ線が検査部分を透過して複数の検出面の各々に入射するように、複数の検出面のそれぞれに対応するＸ線焦点位置である複数の起点位置を設定する。Ｘ線出力手段は、電子ビームを偏向させることによりＸ線焦点位置を複数の起点位置に順次移動させて、複数の起点位置の各々からＸ線を発生させる。再構成手段は、複数の検出面の各々において検出されたＸ線の強度分布に基づいて、検査部分の画像データを再構成する。

好ましくは、複数の検出面は、複数の円周のいずれかの上に配置される。Ｘ線出力手段は、Ｘ線焦点位置を、複数の検出面のうち現時点でＸ線が入射される第１の検出面に対応する起点位置から、複数の検出面のうち第１の検出面からの距離が最大となる第２の検出面に対応する起点位置に移動させる。

より好ましくは、第２の検出面は、複数の円周のうち第１の検査面が配置される円周と異なる円周上に配置される。

さらに好ましくは、再構成手段は、複数の検出面の各々においてＸ線の強度分布が検出されるごとに、画像データを再構成する。

さらに好ましくは、Ｘ線出力手段は、Ｘ線が少なくとも２つの検出面に連続的に入射されるように、Ｘ線焦点位置を移動させる。

さらに好ましくは、Ｘ線検査装置は、再構成された画像データを表示する表示手段をさらに備える。

さらに好ましくは、Ｘ線検査装置は、再構成された画像データを用いて対象物の良否を判定する判定手段をさらに備える。

さらに好ましくは、Ｘ線検査装置は、判定手段による対象物の良否の判定結果を出力する出力手段をさらに備える。

さらに好ましくは、検出手段は、複数の検出面が配置され、かつ所定の軸を回転軸とする回転台と、回転軸を中心に回転台を回転させるための回転手段とを含む。

さらに好ましくは、Ｘ線検査装置は、検出手段は、複数の検出面の各々を、複数の円周の半径方向に自在に移動させる手段を含む。

本発明の他の局面に従うと、Ｘ線照射によって対象物を透過したＸ線の強度分布を検出するための複数の検出面を含む検出手段を備えるＸ線検査装置を用いたＸ線検査方法である。Ｘ線検査方法は、複数の検出面のうち少なくとも２つの検出面を、所定の軸を中心とする、半径の異なる複数の円周のうちの互いに異なる円周上に配置するステップと、Ｘ線が対象物の検査部分を透過して各検出面に入射するように設定されたＸ線の放射の起点位置に、Ｘ線源のＸ線焦点位置を移動させるステップと、複数の検出面のうちＸ線が入射した検出面において、検査部分を透過したＸ線の強度分布を検出するステップと、検出した強度分布のデータに基づき、検査部分の画像データを再構成するステップとを備える。

好ましくは、複数の検出面は、複数の円周のいずれかの上に配置される。Ｘ線焦点位置を移動させるステップにおいて、Ｘ線焦点位置を、複数の検出面のうち現時点でＸ線が入射される第１の検出面に対応する起点位置から、複数の検出面のうち第１の検出面からの距離が最大となる第２の検出面に対応する起点位置に移動させる。

好ましくは、第２の検出面は、複数の円周のうち第１の検査面が配置される円周と異なる円周上に配置される。

より好ましくは、画像データを再構成するステップにおいて、複数の検出面の各々によりＸ線の強度分布が検出されるごとに、画像データを再構成する。

さらに好ましくは、Ｘ線焦点位置を移動させるステップにおいて、Ｘ線が少なくとも２つの検出面に連続的に入射されるように、Ｘ線焦点位置を移動させる。

さらに好ましくは、Ｘ線検査方法は、再構成された画像データを用いて対象物の良否を判定するステップをさらに備える。

さらに好ましくは、Ｘ線検査方法は、対象物の良否の判定結果を出力するステップをさらに備える。

本発明によれば検査対象物に対するＸ線検査を高速かつ高精度に実現することができる。

以下において図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについては詳細な説明は繰り返さない。

（１．Ｘ線検査装置の構成）
図１は、本実施の形態に係るＸ線検査装置１００の概略ブロック図である。

図１を参照して、本実施の形態に係るＸ線検査装置１００について説明する。ただし、以下で記載されている構成、寸法、形状、その他の相対配置などは、特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

Ｘ線検査装置１００は、Ｘ線を出力する走査型Ｘ線源１０と、複数のＸ線センサ２３が取り付けられたセンサベース２２とを備える。センサベース２２は、回転軸２１を中心にして回転可能に構成される。走査型Ｘ線源１０とセンサベース２２との間にはステージ３５が配置され、ステージ３５には検査対象２０が載せられる。

Ｘ線検査装置１００は、さらに、センサベース２２の回転軸周りの回転角やＸ線センサ２３からの画像データの取得を制御するための画像取得制御機構３０と、ステージ３５の位置を制御するためのステージ制御機構３６と、ユーザからの指示入力等が入力される入力部４０と、測定結果等を外部に出力するための出力部５０とを備える。また、Ｘ線検査装置１００は、走査Ｘ線源制御機構６０と、演算部７０と、メモリ９０とをさらに備える。このような構成において、演算部７０は、メモリ９０に格納された図示しないプログラムを実行して各部を制御し、また、所定の演算処理を実施する。

走査型Ｘ線源１０は、走査Ｘ線源制御機構６０によって制御され、検査対象２０に対しＸ線を照射する。

図２は、走査型Ｘ線源１０の構成を示す断面図である。図２を参照して、走査型Ｘ線源１０においては、電子ビーム制御部６２によって制御された電子銃１５から、タングステンなどのターゲット１１に対し電子ビーム１６が照射される。そして、電子ビーム１６がターゲットに衝突した場所（Ｘ線焦点位置１７）からＸ線１８が発生し、放射（出力）される。なお、電子ビーム系は、真空容器９の中に収められている。真空容器９の内部は、真空ポンプ１４によって真空に保たれており、電子銃１５から高圧電源１３によって加速された電子ビーム１６が発射される。

走査型Ｘ線源１０においては、偏向ヨーク１２によって電子ビーム１６を偏向することにより、電子ビーム１６がターゲット１１に衝突する場所を任意に変更することができる。たとえば、偏向ヨーク１２によって偏向された電子ビーム１６ａはターゲット１１に衝突し、Ｘ線焦点位置１７ａからＸ線１８ａが出力される。また、同様に、偏向ヨーク１２によって偏向された電子ビーム１６ｂはターゲット１１に衝突し、Ｘ線焦点位置１７ｂからＸ線１８ｂが出力される。なお、本実施形態において、走査型Ｘ線源１０は透過型であり、また、後に説明するように、検査対象物の検査対象部分に応じて設定されるＸ線の放射の起点となるべき位置（以下、「Ｘ線の放射の起点位置」と呼ぶ）からＸ線を発生させるにあたり、その位置の設定の自由度を高めることができるよう、リング状ではなく、連続面のターゲットであることが望ましい。また、以下の説明では、特に位置を区別して記載しない場合は、総称として、単にＸ線焦点位置１７と示す。

なお、Ｘ線焦点位置を上述したＸ線の放射の各起点位置に移動させるには、たとえばＸ線源自体の位置を、その都度、機械的に移動させることも可能である。ただし、図２に示すような構成であれば、Ｘ線焦点位置をＸ線の放射の起点位置に移動させるにあたり、一定の範囲内であればＸ線源を機械的に移動させることを必要としないため、保守性や信頼性に優れたＸ線検査装置を実現できる。なお、Ｘ線源を複数個設けておき、起点位置に応じてそれらを切換えて使用することも可能である。

図１に戻って、走査Ｘ線源制御機構６０は、電子ビームの出力を制御する電子ビーム制御部６２を含む。電子ビーム制御部６２は、演算部７０から、Ｘ線焦点位置、Ｘ線エネルギー（管電圧、管電流）の指定をうける。Ｘ線エネルギーは、検査対象の構成によって異なる。電子ビーム制御部６２は偏向ヨーク１２に流れる電流を制御することにより、電子ビーム１６の偏向方向を制御する。

検査対象２０は、走査型Ｘ線源１０とＸ線センサ２３（センサベース２２）との間に配置される。ステージ３５は、たとえばＸ−Ｙ−Ｚステージでもよいし、ベルトコンベアでもよい。ステージ３５がＸ−Ｙ−Ｚステージであれば、検査対象２０を任意の位置に移動させることを可能にする。ステージ３５がベルトコンベアであれば、一方向に検査対象２０を移動させることにより検査のための位置に検査対象２０を配置させることができる。

検査対象が電子部品を実装したプリント基板のように小さい場合、走査型Ｘ線源１０とセンサベース２２とは固定で検査対象を移動させるが、ガラス基板など検査対象が大面積で検査対象側を任意に移動させることが困難な場合は、走査型Ｘ線源１０とセンサベース２２との相対的な位置は固定したまま、走査型Ｘ線源１０およびセンサベース２２を移動させてもよい。

Ｘ線センサ２３は、走査型Ｘ線源１０から出力され、検査対象２０の検査部分を透過したＸ線を検出して画像化する２次元センサである。たとえば、Ｘ線センサ２３は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラ、Ｉ．Ｉ．（Image Intensifier）管などである。本実施形態では、センサベース２２に複数のＸ線センサを配置することから、スペース効率のよいＦＰＤ（フラットパネルディテクタ）が望ましい。また、インライン検査で使うことができるように高感度であることが望ましく、ＣｄＴｅを使った直接変換方式のＦＰＤであることが特に望ましい。なお、以下の説明では、特にセンサを区別して記載しない場合は、総称として、単にＸ線センサ２３と示す。Ｘ線センサ２３から出力される画像データは、検査対象の検査部分を透過し、かつＸ線センサ２３により検出されたＸ線の強度分布を示す。

センサベース２２においては、走査型Ｘ線源１０側の面の円周上に複数のＸ線センサ２３が取り付けられている。また、センサベース２２は、回転軸２１を中心に回転することができる。センサベース２２の回転可能な範囲は１回転以下でよく、たとえば、センサベース２２の円周上にＮ個のＸ線センサが配置されていた場合、隣り合うＸ線センサとセンサベース回転中心のなす角度が３６０／Ｎ程度回転すればよい。もちろん、前式は一具体例に過ぎず、回転角度はこの式に縛られるものではない。センサベース２２の回転角はセンサ（図示しない）によって知ることができ、入力部４０を介して演算部７０に取り込むことができる。

なお、本実施の形態では、センサベース２２を回転させることなく画質（解像度）の良好な再構成画像を生成することが可能であるため、センサベース２２を回転させることは必須ではない。ただしセンサベース２２を回転させて複数のＸ線センサ２３の位置を変化させた状態で撮像を行なうことにより、画像の再構成に用いられる情報量を増やすことができるので、より精細な再構成画像を得ることができる。

また、センサベース２２は、拡大率を調整するために上下に昇降できることが望ましい。この場合、センサベース２２の上下方向の位置をセンサ（図示しない）により知ることができ、入力部４０を介して演算部７０に取り込むことができる。また、センサベース２２を上下に昇降するとＸ線センサ２３に入射するＸ線の角度が変わるため、Ｘ線センサ２３のセンサベース２２に対する傾斜角度を制御できるようにしておくのが望ましい。

画像取得制御機構３０は、演算部７０より指定された角度にセンサベースを回転するよう制御するための回転角制御部３２と、演算部７０から指定されたＸ線センサ２３の画像データを取得するための画像データ取得部３４とを含む。なお、演算部７０から指定されるＸ線センサは１個でも複数でもかまわない。

入力部４０は、ユーザの指示、または外部機器（たとえばセンサベース２２の回転角や半径方向の位置や上下方向の位置を検出するセンサ）からの情報が入力される装置である。

出力部５０は、演算部７０により再構成されたＸ線画像、および、そのＸ線画像に基づいて演算部７０が検査対象２０の良否判定を行なった結果を表示するための装置であり、たとえばＣＲＴディスプレイや液晶ディスプレイ等により実現される。

すなわち、ユーザは、入力部４０を介して様々な入力を実行することができ、演算部７０の処理によって得られる種々の演算結果が出力部５０に表示される。なお、出力部５０に表示される画像は、ユーザによる目視の良否判定のために出力されてもよいし、あるいは、後で説明する良否判定部７８の良否判定結果として出力されてもよい。

演算部７０は、走査Ｘ線源制御部７２と、画像取得制御部７４と、３Ｄ画像再構成部７６と、良否判定部７８と、ステージ制御部８０と、Ｘ線焦点位置計算部８２と、撮像条件設定部８４とを含む。

走査Ｘ線源制御部７２は、Ｘ線焦点位置、Ｘ線エネルギーを決定し、走査Ｘ線源制御機構６０に指令を送る。

画像取得制御部７４は、センサベース２２の回転角、画像を取得するＸ線センサ２３を決定し、画像取得制御機構３０に指令を送る。また、画像取得制御部７４は、画像取得制御機構３０から、画像データを取得する。

３Ｄ画像再構成部７６は、画像取得制御部７４により取得された複数の画像データから３次元データを再構成する。

良否判定部７８は、３Ｄ画像再構成部７６により再構成された３Ｄの画像データあるいは、Ｘ線透視画像データをもとに検査対象の良否を判定する。たとえば、半田ボールの形状を認識し、当該形状が予め定められた許容範囲内であるか否かを判定する等により良否判定を行なう。なお、良否判定を行なうアルゴリズム、あるいは、アルゴリズムへの入力情報は、検査対象によって異なるため撮像条件情報９４から入手する。

ステージ制御部８０は、ステージ３５の移動量を決定し、その移動量だけステージ３５が移動するようにステージ制御機構３６を制御する。

Ｘ線焦点位置計算部８２は、検査対象２０のある検査エリアを検査する際に、その検査エリアに対するＸ線焦点位置や照射角などを計算する。なお、詳細は後述する。

撮像条件設定部８４は、検査対象２０に応じて、走査型Ｘ線源１０からＸ線を出力する際の条件を設定する。たとえば、Ｘ線管に対する印加電圧、撮像時間等である。

メモリ９０は、Ｘ線焦点位置計算部８２によって計算されたＸ線焦点位置が格納されるＸ線焦点位置情報９２と、撮像条件設定部８４によって設定された撮像条件や、良否判定を行なうアルゴリズムなどが格納される撮像条件情報９４と、センサベース２２に配置された複数のＸ線センサ２３の各々の位置（具体的にはセンサベース２２の半径方向の距離と円周方向の角度）が格納されるセンサ位置情報９６とを含む。なお、メモリ９０は、データを蓄積することができればよく、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read-Only Memory）等の記憶装置により構成される。

図３は、センサベース２２を走査型Ｘ線源１０側から見た図である。特に、図３（ａ）はＸ線センサ２３を同一半径で配置した図であり、図３（ｂ）はＸ線センサ２３を異なる半径で配置した図である。

図３を参照して、センサベース２２について説明する。センサベース２２には、Ｘ線センサ２３にデータ処理などを行なう機構部品を複合化したＸ線センサモジュール２５が複数取り付けられている。Ｘ線センサモジュール２５は、スライダ２４を介して、半径方向に自由に移動できるように制御される。

たとえば、図３（ａ）に示すように、Ｘ線センサ２３がセンサベース２２の回転軸（図１に示す回転軸２１）を中心とする円の同一半径上にあるようにＸ線センサモジュール２５を配置することもできるし、図３（ｂ）に示すように、異なる半径の円周上にＸ線センサモジュール２５を配置することもできる。ただし、本実施の形態では図３（ｂ）に示すように異なる半径の円周上にＸ線センサモジュール２５が配置される。これにより、検査対象の様々な角度から見た撮像データを取得することができる。また、センサベース２２の中心にもＸ線センサモジュール２５が配置されることが望ましい。

図４は、Ｘ線センサモジュール２５を示した側面図である。なお、Ｘ線センサ２３については、Ｘ線受光部２６側から見た図も併せて示す。

図４を参照して、Ｘ線センサモジュール２５について説明する。Ｘ線センサモジュール２５は、受けたＸ線を電気信号に変換するＸ線受光部２６と、電気信号をデータ化し、データケーブル２７を通じて画像データ取得部３４にデータを送信するデータ処理部２９とを備える。なお、Ｘ線センサモジュール２５には、電源ケーブル２８を介して外部より電力が供給される。また、Ｘ線センサモジュール２５は、スライダ２４を介して半径方向に自由に移動させることができる。Ｘ線センサモジュール２５のセンサベース内での位置（センサベース２２の半径方向の距離と円周方向の角度）はセンサ（図示せず）によって検出することができ、入力部４０を介して演算部に取り込むことができる。

Ｘ線センサ２３は、センサベース２２に対して、一定角度（センサ傾斜角α）傾いている。図４では、センサ傾斜角αは固定であるが、画像取得制御機構３０からの制御により角度調整できることが好ましい。

Ｘ線センサモジュール２５は、センサベース２２に複数取り付けられるが、それぞれは着脱可能である。したがって、故障したＸ線センサモジュールのみを交換することができる。

図５は、撮像系を横から見た概念図である。ここでは「横方向」とはセンサベース２２の回転軸２１に直交する方向を意味するものとする。

図５を参照して、撮像系について説明する。センサベース２２の回転軸からＸ線センサ２３の検査エリアの中心までの距離は、センサベース２２を回転させたときにおいてそのＸ線センサの回転半径に等しくなる。図５ではＸ線センサ２３ａ，２３ｂの回転半径をそれぞれＲＡ，ＲＢと示す。図５では半径ＲＡが半径ＲＢより大きいものとするが、必ず半径ＲＡが半径ＲＢより大きいと限定されるものではない。また、図５においてＸ線センサ２３ａ，２３ｃは対向する位置関係にあり、Ｘ線センサ２３ｂ，２３ｄは対向する位置関係にあるが、このようにＸ線センサの配置が限定されるものではない。

図５では、ワーク（検査エリア）１３０はセンサベース２２の回転軸上にある。ワーク１３０を撮像する際には、走査型Ｘ線源１０からＸ線センサ２３に対して出力されるＸ線の焦点位置（電子ビームの照射位置）の設定されるべき位置（Ｘ線の放射の起点位置）が決められる。Ｘ線焦点位置１７ａ〜１７ｄは、それぞれＸ線センサ２３ａ〜２３ｄにそれぞれ対応して定められるＸ線焦点位置である。

たとえばＸ線センサ２３ｂに対するＸ線焦点位置１７ｂは、Ｘ線センサ２３ｂのセンサ中心１４０とワーク（検査エリア）１３０の中心を結ぶ直線と、走査型Ｘ線源１０のターゲット面との交点に設定される。なお、センサ中心１４０にはワークの透視像１４２が検出される。すなわち、Ｘ線の放射の起点位置は、対応するＸ線センサの検出面について、Ｘ線がワークを透過してこの検出面に対して入射するように設定される。

したがって、Ｘ線センサ２３ｂのセンサ中心１４０とワーク１３０の中心とＸ線焦点位置１７ｂとが一直線上に並ぶことが望ましいが、検出面の一定範囲内にＸ線が入射する限り、このような配置に限定されるわけではない。言い換えると、Ｘ線センサの各々から対応する起点位置に向かう直線上にワークが存在するように、ターゲット面の起点位置が各々設定される。

またＸ線センサの中心に入射するＸ線とそのセンサとは垂直に交わることが好ましい。これにより、Ｘ線センサの感度を大きくすることができる。

ここで、Ｘ線センサ２３とＸ線焦点位置１７とを結ぶ直線と、走査型Ｘ線源１０のターゲット面とのなす角を照射角θとする。たとえば、Ｘ線センサ２３ａ，２３ｂに対しては、照射角θＡ，θＢとする。なお、各照射角を特に区別しない場合は、単に照射角θと示す。センサベース２２の回転軸からＸ線焦点位置までの距離が０（つまりＸ線焦点位置がセンサベース２２の回転軸上にある）ときに照射角θは最大値となり、その値は９０度である。

図６は、撮像系を上から見た概念図である。この場合、走査型Ｘ線源はセンサベースに隠されるが、Ｘ線センサとＸ線焦点位置との関係を説明するため、図６ではンサベースを示していない。図６および図５を参照して、さらに撮像系について説明する。

図６に示すようにワーク１３０の中心をＸＹＺ座標系の原点Ｏとする。なおＸ方向、Ｙ方向とは原点Ｏを通り、かつ互いに直交する２つの直線に沿った方向である。一方、図５に示すようにセンサベース２２の回転軸に沿った方向をＺ方向とする。なお、ワーク１３０からセンサベース２２に向かう向きを＋Ｚ方向とし、ワーク１３０から走査型Ｘ線源１０に向かう向きを−Ｚ方向とする。

図６において、Ｘ線センサ２３ａの中心と原点Ｏとを結ぶ直線がＸ軸に対してなす角度をβＡとする。同様にＸ線センサ２３ｂの中心と原点Ｏとを結ぶ直線がＸ軸に対してなす角度をβＢとする。

ＸＹＺ座標系ではＸ線センサ２３ａの座標は（ＲＡｃｏｓβＡ，ＲＡｓｉｎβＡ，ＺＳ）と表わされ、Ｘ線焦点位置１７ａの座標は（ＸＡ，ＹＡ，−ＺＦ）と表わされる。Ｘ線センサ２３ａの中心とＸ線焦点位置１７ａとを結ぶ直線は原点Ｏを通るため、三角形の相似性から以下の式（１），（２）が成立する。

ＲＡｃｏｓβＡ：ＺＳ＝ＸＡ：−ＺＦ …（１）
ＲＡｓｉｎβＡ：ＺＳ＝ＹＡ：−ＺＦ …（２）
式（１），（２）を変形することによりＸＡ，ＹＡはそれぞれ以下の式（３），（４）に従って表わされる。

ＸＡ＝−ＲＡｃｏｓβＡ×（ＺＦ／ＺＳ） …（３）
ＹＡ＝−ＲＡｓｉｎβＡ×（ＺＦ／ＺＳ） …（４）
式（３），（４）に従ってＸＡ，ＹＡを定めることにより、Ｘ線焦点位置１７ａからワーク１３０の中心（原点Ｏ）を通るように出射されたＸ線はＸ線センサ２３ａのセンサ中心に入射する。

ここでＸ線センサ２３ａのＸ，Ｙ座標はワーク１３０の撮像に先立って設定され、図１に示すメモリ９０内のセンサ位置情報９６に格納される。同様にＺＦ，ＺＳの値もワーク１３０の撮像に先立って設定されメモリ９０内に格納される。
よって、Ｘ線焦点位置計算部８２は、式（３），（４）およびメモリ９０に格納された情報に基づいてＸ線焦点位置１７ａを定める。なお、図５に示すＸ線焦点位置１７ｂの座標は（ＸＢ，ＹＢ，−ＺＦ）と表わされるが、ＸＢ，ＹＢも同様に算出される。さらに図５に示すＸ線焦点位置１７ｃ，１７ｄ、および図６に示すＸ線センサ２３ｃ〜２３ｈのそれぞれに対応するＸ線焦点位置も同様に算出される。

図７は、検査対象の断層面を説明するための図である。図７を参照して、検査対象２０は、プリント基板１２１と、ＬＳＩチップが搭載され、かつプリント基板１２１に実装されるＬＳＩパッケージ１２２とを含む。ＬＳＩパッケージ１２２はたとえばＢＧＡパッケージあるいはＣＳＰパッケージであり、電極として半田ボール１２３を備える。

領域ＳＡは、検査対象２０の断層像を説明するための仮想的な空間である。垂直断層像とは、この領域ＳＡの断面がＹＺ平面である場合に、そのＹＺ平面での断層像を意味する。一方、水平断層像とは、領域ＳＡの断面がＸＹ平面である場合に、そのＸＹ平面での断層像を意味する。

図８は、照射角が固定された場合のＸ線センサの配置を示す図である。図８（ａ）および図８（ｂ）はいずれも１６個のＸ線センサモジュール２５が同一半径の円周上に配置された状態を示す。図８（ａ）のほうが図８（ｂ）よりも円の半径が大きい。このことは照射角（図５参照）は図８（ａ）のほうが図８（ｂ）よりも小さいことを示す。

図９は、照射角と、断層像に含まれる情報量との対応関係を示す図である。
図９を参照して、照射角が大きく、かつ固定されている場合（図８（ｂ）の場合）には検査対象に対して垂直に近い角度でＸ線が透過する。この場合、Ｘ線透視画像は、いわば基板の表面とほぼ平行な投影面に基板を投影した画像になる。これにより水平断層像（透視画像）には水平方向に対する情報（Ｘ線吸収係数分布）が多く含まれる（図中において記号「◎」により示す）。再構成画像は断層像により得られた情報を元に生成されるので、水平方向に関する情報を多く含む透視画像により画像を再構成した場合には、水平方向の情報が多い（すなわち水平方向の空間分解能が高い）画像が得られる。

これに対し、垂直断層像に含まれる垂直方向の情報は少なくなる（図中において記号「×」により示す）。このため画像を再構成した場合には垂直方向の情報が少なくなる。すなわち垂直方向の空間分解能が低くなる。

同様に、照射角が小さく、かつ、固定されていた場合（図８（ａ）の場合）には検査対象に対して水平に近い角度でＸ線が透過する。この場合のＸ線透視画像は、いわばプリント基板の厚み方向とほぼ平行な投影面に基板を投影した画像になる。よって、この場合には垂直断層像には垂直方向に対する情報が多く含まれる（図中「◎」で示す）。よって、再構成画像において垂直方向の情報が多くなる（垂直方向の空間分解能が高くなる）。一方、水平断層像に含まれる水平方向の情報は少なくなる（図中「×」で示す）。このため再構成画像において水平方向の情報が少なくなる（水平方向の空間分解能が低くなる）。

図７に示す検査対象２０（ＬＳＩパッケージが実装されたプリント基板）の検査においては数種類の不良モードが存在する。さらに、それらの不良モードは水平方向の空間分解能が必要なものと、垂直方向の空間分解能が必要なものと、水平方向および垂直方向の両方の空間分解能が必要なものとを含む。たとえば水平方向の空間分解能が必要な不良モードには、異物や半田ブリッジなどがある。垂直方向の空間分解能が必要な不良モードには、基板とＬＳＩパッケージとを接続する半田の量の不足（または過多）や、半田ボールの基板からの浮きなどがある。水平および垂直の両方向の空間分解能が必要になる不良モードには、ボイドや半田の濡れ性などがある。

同一半径の円周上に所定数のＸ線センサを配置した場合には、Ｘ線の照射角も固定される。この場合には、図９に示すように垂直方向または水平方向のいずれかの空間分解能しか高めることができないので、上記した３種類の不良モードを一度に検査することは困難である。

照射角を固定しつつ垂直方向および水平方向の両方の空間分解能を高める方法として、様々な方向から撮像されたＸ線透視画像を用いて画像を再構成する方法が考えられる。１枚の透視画像では水平方向（または垂直方向）の情報量が少なくても、複数の透視画像により、その方向の情報量を増やすことができるため、垂直方向および水平方向の両方の空間分解能を高めることが期待できる。しかしながら撮像に要する時間が長くなるとともに、画像の再構成に要する時間も長くなるので、検査時間は全体的に長くなる。

本実施の形態によれば、たとえば図３（ｂ）に示すように少なくとも２つのＸ線センサが互いに異なる円周上に配置される。これにより、水平断層像および垂直断層像のいずれにおいても、水平方向の情報および垂直方向の情報をいわば均等に（バランスよく）含めることができる（図中「○」にて示す）。このため画像を再構成した際に水平方向および垂直方向のいずれかの情報が不足するという問題を回避することが可能になる。この結果、撮像枚数が少なくても、水平方向および垂直方向の両方において空間分解能を高めることができる。

これにより、本実施の形態では撮像に要する時間だけでなく画像の再構成に要する時間も短縮することができる。さらに、その再構成された画像に基づいて、水平方向の空間分解能が必要になる不良モード、垂直方向の空間分解能が必要になる不良モード、水平および垂直の両方向の空間分解能が必要になる不良モードを一度に検査することができる。よって本実施の形態によれば検査対象に対するＸ線検査を高速かつ高精度に実現することができる。

さらに、本実施の形態ではＸ線センサが予め離散的に配置されている（少なくとも２つのＸ線センサが異なる半径の円周上に配置される）ため、照射角を変えるためにＸ線センサを移動させる必要がなくなる。これにより撮像に要する時間をより短縮させることができる。

さらに、本実施の形態では走査型Ｘ線源を用いているので、Ｘ線焦点位置を高速に移動させることができる。これにより撮像に要する時間をより短縮させることができる。

（２．画像再構成の説明）
図１０は、画像再構成手法を説明するための図である。Ｘ線画像再構成は、検査対象物の外部から照射したＸ線が、検査対象物によってどれだけ減衰したかを計測することにより、検査対象物内部のＸ線減衰率の分布を求める手法である。

図１０を参照して、Ｘ線センサ２３ａに対応するＸ線焦点位置１７ａから発せられたＸ線は検査対象を透過してＸ線センサ２３ａのピクセルＰａに到達する。Ｘ線が検査対象を透過することによって、Ｘ線量（Ｘ線強度）は検査対象を構成する部品等のそれぞれが有する固有のＸ線吸収係数に相当する分だけ減衰する。Ｘ線強度の減衰量はピクセルＰａの画素値として記録される。

Ｘ線焦点位置１７ａから発せられるＸ線強度をＩとし、Ｘ線焦点位置１７ａからピクセルＰａまでのＸ線が通過した経路をtとし、ワークにおけるＸ線の減衰量分布をｆ（ｘ，ｙ，ｚ）とすると、ピクセルＰａに到達したＸ線の強度Ｉａは以下の式（５）で表される。

Ｉａ＝Ｉ×ｅｘｐ｛−∫ｆ（ｘ，ｙ，ｚ）ｄｔ｝ …（５）
この式の両辺の対数をとると、経路ｔに沿ったＸ線減衰量分布が以下の式（６）のように線積分値により表わされる。このＸ線減衰量分布をＸ線センサにより計測した値を投影データと呼ぶ。すなわちＸ線センサはＸ線減衰量分布（Ｘ線強度分布と置き換えてもよい）を検出する。

∫ｆ（ｘ，ｙ，ｚ）ｄｔ＝ｌｎ（Ｉ／Ｉａ） …（６）
Ｆｅｌｄｋａｍｐらは、この式をもとに３次元画像再構成を行なうための再構成アルゴリズムを提案した。このアルゴリズム（いわゆるＦｅｌｄｋａｍｐ法）は公知技術であるのでここでは詳細に説明しない。以下では一般的な手法の一つであるフィルタ逆投影法について説明する。

投影データから、Ｘ線が通過した経路ｔに沿ってＸ線減衰量分布を加算してＸ線減衰量分布ｆ（ｘ，ｙ，ｚ）を求める操作を逆投影と呼ぶ。ただし、単純に投影データを加算すると撮像系の点広がり関数によりボケが生じるため、投影データにフィルタをかけることがある。このフィルタにはたとえばＳｈｅｐｐ−Ｌｏｇａｎフィルタが用いられる。

本実施形態における画像再構成では、まずＸ線センサ２３ａのピクセルＰａの投影データＡをフィルタリングした値Ａ１をボクセルデータＶに加算する。さらに、Ｘ線センサ２３ｂのピクセルＰｂの投影データＢをフィルタリングした値Ｂ１をボクセルデータＶに加算する。すると、Ｖ＝Ａ１＋Ｂ１となる。この逆投影操作を全てのＸ線センサもしくは一部のＸ線センサに対して行なうことで、ボクセルデータＶは以下の式（７）に従って表わされる。

Ｖ＝Σ（Ａ１＋Ｂ１+・・・) …（７）
この操作を再構成画像を構成する全てのボクセルデータに対して行なうことにより、検査対象のＸ線減衰量分布が求められて再構成画像データＲが得られる。

図１１は、Ｘ線ＣＴの走査方式の一つであるシングルスキャン方式で得られるフーリエスペクトル情報を説明する図である。図１１を参照しながら、投影角（照射角と置き換えてもよい）が一定の走査方式では、完全な再構成が行なえないことを説明する。

図１１（ａ）に示すように、シングルスキャン方式とは、Ｘ線源（ビーム源）と、Ｘ線センサ（平面検出器）との対をワーク(物体)を囲む円周上で１周させることにより２次元の撮像画像(投影データ)を取得する方式である。Ｘ線源はＸ軸を中心としてＹＺ平面上の円周上を走査するものとする。また、この円の半径の大きさをＤｓｏとする。

図１１（ｂ）は、シングルスキャン方式で収集される３次元情報をフーリエ空間Ｆ（ωｘ，ωｙ，ωｚ）で示したものである。シングルスキャン方式で得られる３次元情報とフーリエ空間との関係は投影切断面定理を用いて求められる。シングルスキャン方式で得られる３次元情報を周波数領域に示すと、ωｘ軸を中心とする、ある角度範囲の円錐状のスペクトルが欠落したものになる。半径Ｄｓｏが大きいほど、このスペクトルが欠落する範囲を示す円錐は小さくなり、半径Ｄｓｏが無限大で円錐は存在しなくなる。円錐が存在しないということは完全な再構成が行なわれたことに相当する。

しかし、インラインＸ線ＣＴ検査において、半径Ｄｓｏを無限大にすることは不可能である。すなわち半径Ｄｓｏは有限値であるので、スペクトルが欠落する範囲を示す円錐が存在する。したがって照射角が一定の走査方式では完全な再構成はできない。複数のＸ線センサを同一半径の円周上に配置して撮像を行なうということは、Ｘ線源とＸ線センサとの対をその円周上で１周させるということに相当するので、やはりスペクトルの欠落範囲が生じる。

これに対し本実施の形態では、複数の照射角を組み合わせて撮像するので、あるスペクトルの欠落範囲の少なくとも一部を、照射角が異なる他の３次元情報によって補なうことができる。さらに、照射角に応じてスペクトルの欠落範囲が異なるため、全体的にはスペクトルの欠落範囲を小さくすることができる。これにより、より正確な画像の再構成を行なうことができる。

（３．Ｘ線検査処理の流れ）
図１２は、Ｘ線検査装置１００のＸ線検査処理の概略を示すフローチャートである。

図１２および図１を参照して、Ｘ線検査処理の概略を説明する。なお、このフローチャートは、Ｘ線検査処理の一例に過ぎず、たとえば、ステップを入れ替えて実行するなどしてもよい。

まずステップＳ１において、Ｘ線センサ２３およびステージ３５が移動する。Ｘ線センサ２３の移動は、ユーザが手動で行なってもよいし、演算部７０が制御してもよい。Ｘ線センサ２３の位置は、たとえば汎用的な位置センサを用いて検出される。位置センサが検出したＸ線センサの位置情報およびＺＦ，ＺＳの値（図５参照）は、入力部４０を介して演算部７０に入力される。演算部はその位置情報をメモリ９０のセンサ位置情報９６に格納する。

また、ステージの移動に先立って検査エリアが設定される。検査エリアはユーザが入力部４０を介して任意に設定してもかまわないし、予め設定された検査エリアの情報を参照しても構わない。たとえば入力部４０は、ユーザによる検査エリアの設定を受け付けて、ステージ制御部８０に検査エリアの場所（たとえば、位置座標）を与える。ステージ制御部８０は、その検査エリアの場所の情報に基づいてステージ３５の移動量を決定して、その移動量だけステージ３５が移動するようにステージ制御機構３６を制御する。

次にステップＳ２において、Ｘ線焦点位置計算部８２は、メモリ９０に格納されたセンサ位置情報９６、式（３）、式（４）に基づいて、複数のＸ線センサ２３のそれぞれに対応する複数のＸ線焦点位置を算出する。Ｘ線焦点位置計算部８２は、複数のＸ線焦点位置をメモリ９０のＸ線焦点位置情報９２に格納する。さらに、Ｘ線焦点位置計算部８２は、Ｘ線焦点位置に基づいてセンサ傾斜角を算出する。

走査Ｘ線源制御部７２は、Ｘ線焦点位置情報９２を参照して、電子ビーム制御部６２に対し、Ｘ線センサに対応するＸ線焦点位置にＸ線源の放射の起点位置を設定するよう指示する。電子ビーム制御部６２はＸ線源の放射の起点位置が指定されたＸ線焦点位置になるよう偏向ヨーク１２に流れる電流を制御する。

次いで、ステップＳ３において、Ｘ線検査装置１００は検査対象２０のＸ線透視画像を撮像する。具体的には、画像取得制御部７４は、画像データ取得部３４に対し、検査エリアを透過したＸ線を検出したＸ線センサから撮像データを取得するよう指示する。画像データ取得部３４は画像取得制御部７４により指定されたＸ線センサ２３の画像データを取得する。この画像は良否判定部７８に送られる。

続いてステップＳ４において、良否判定部７８は、透視画像による良否判定を行なう。良否判定の方法は、たとえば透視画像の全体あるいは一部の濃淡（輝度）や面積を算出する方法、透視画像のエッジを検出する方法など様々な検査方法を用いることができる。

ステップＳ５において、良否判定部７８は、判定結果を示す情報を出力部５０に送り、出力部５０はその情報を外部に出力する。この情報は、たとえば検査対象が良品および不良品のいずれであるかを文字や図形などで示すための情報である。

続いてステップＳ６において、良否判定部７８は、さらに検査が必要か否かを判断する。ステップＳ４において、検査対象２０が明らかに不良品である（または明らかに良品である）と判定された場合、良否判定部７８は、さらなる検査が不要と判定する。この場合（ステップＳ６にてＮＯ）には検査は終了する。この段階で検査を終了することによって再構成画像を作成するための時間を削減できるので、検査時間を短縮することが可能になる。

一方、良否判定部７８は、さらに検査が必要であると判断した場合（ステップＳ６にてＹＥＳ）、３Ｄ画像再構成部７６に再構成画像を生成するよう指示する。この場合、処理はステップＳ７に移される。

ステップＳ７において、３Ｄ画像再構成部７６は既に生成した再構成画像の３次元データおよびステップＳ３の処理で得られた撮像データを用いて画像の再構成処理を行なう。再構成された画像データは良否判定部７８に送られる。

ステップＳ８において、良否判定部７８は、再構成画像に基づいて検査対象２０の良否判定を行なう。良否判定の方法としては、たとえば、３次元データを直接用いる方法と、２次元データ（断層画像）を用いる方法と、１次元データ（プロファイル）を用いる方法とが考えられる。これらのデータを用いた検査方法としては公知の方法を用いることができるので、ここでは詳細には説明しないが、上述の方法の中から検査項目に適した良否判定手法を選択することが可能である。

ステップＳ９において、良否判定部７８は、判定結果を示す情報を出力部５０に送り、出力部５０はその情報を外部に出力する。この情報は、たとえば検査対象が良品および不良品のいずれであるかを文字や図形などで示す情報である。

ステップＳ１０において、良否判定部７８は検査がさらに必要か否かを判定する。ステップＳ８での良否判定の結果、検査対象が明らかに不良品である（または明らかに良品である）場合、良否判定部７８はさらなる検査が不要と判定する。この場合（ステップＳ１０においてＮＯ）、検査処理は終了する。また、演算部７０が取得した画像の枚数が予め設定された最大値（たとえば３６枚）に達した場合にも、良否判定部７８は、さらなる検査が不要と判断する。この場合にも検査処理が終了する。検査処理が終了すると、次の検査対象（検査エリア）に対して図１２に示すフローチャートの処理が実行される。

一方、良否判定部７８が、検査がさらに必要と判定した場合（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、処理はステップＳ１１に進む。ステップＳ１１において、良否判定部７８は、Ｘ線センサ２３を切換えて撮像を行なうため、Ｘ線焦点位置計算部８２に次のＸ線センサに対応するＸ線焦点位置を算出するよう指示を送る。ステップＳ１１の処理が終了すると全体の処理はステップＳ２に戻り、Ｘ線焦点位置が切換わる。

なお、図１２のフローチャートの処理では、透視画像を１枚撮像するごとに再構成画像が生成される。ただし１枚の透視画像のみでは再構成画像での検査が困難な場合も生じ得る。このような場合には、複数枚（たとえば４枚の透視画像）の透視画像を撮像した後で、それらの透視画像から再構成画像を生成して、再構成画像に基づいて検査を行なってもよい。具体的にはステップＳ６にて再構成画像による検査が必要と判断された場合（ステップＳ６にてＹＥＳ）には、処理をステップＳ１１に進めればよい。演算部７０は透視画像の枚数が予め設定された枚数（たとえば４枚）に達するまでステップＳ２〜Ｓ６，Ｓ１１の処理を繰返し、透視画像の枚数が予め設定された枚数に達したときにステップＳ７の処理を実行する。

さらに、図１２のフローチャートでは透視画像による検査の後に、再構成画像による検査が行なわれる。しかし、これらの検査を並列に行なってもよい。さらに、透視画像による良否判定結果と、再構成画像による良否判定結果との論理演算の結果を検査結果とすることも可能である。

複数のＸ線センサの撮像の順番については、再構成画像の画質が検査に適したものとなるように定められればよいため、特に限定されるものではないが、たとえば図１３に示すような順番としてもよい。

図１３は、Ｘ線センサの撮像の順番を説明する図である。図１３を参照して、図１３（ａ）では３つの同心円の各々の円周上に１つのＸ線センサモジュール２５が配置される。図１３（ｂ）では２つの同心円の各々の円周上に４つのＸ線センサモジュールが配置されている。なお、以下では図１３に示すＸ線センサモジュールを単にＸ線センサと呼ぶことにする。本実施の形態においては、現在撮像を行なっているＸ線センサ（第１のＸ線センサとする）の次に撮像を行なうＸ線センサ（第２のＸ線センサ）を、第１のＸ線センサが配置される円周と異なる円周上にあり、かつ第１のＸ線センサからの距離が最も遠い位置にあるＸ線センサと定める。

図１３（ａ）において、最も内側の円の円周上にあるＸ線センサを第１のＸ線センサとすると、第２のＸ線センサは、第１のＸ線センサが配置された円と異なる円の円周上にあるセンサのうち、第１のＸ線センサに対して最も遠い距離にあるＸ線センサ、すなわち、最も外側の円の円周上にあるＸ線センサとなる。３番目に撮像を行なうＸ線センサは、第２のＸ線センサが配置された円と異なる円の円周上にあるセンサのうち、第２のＸ線センサに対して最も遠い距離にあるＸ線センサ、すなわち、真中の円の円周上にあるＸ線センサである。

図１３（ｂ）では、外側の円の円周上に位置する１つのＸ線センサを第１のＸ線センサとすると、第２のＸ線センサは、内側の円の円周上にあるＸ線センサのうち、第１のＸ線センサに対して最も遠い距離にあるＸ線センサとなる。３番目に撮像を行なうＸ線センサは、第２のＸ線センサが配置された円と異なる円（すなわち、外側の円）の円周上にあるセンサのうち、第２のＸ線センサに対して最も遠い距離にあるＸ線センサとなる。以後、同じようにして８個のＸ線センサに対する撮像順番が定められる。

ここで、あるＸ線センサに対する距離が最大となるＸ線センサが２個ある場合、たとえば同心円の中心に対して時計回りの方向に位置するＸ線センサを次に撮像を行なうＸ線センサに定めればよい。

この規則に従って撮像を行なった場合には、Ｘ線焦点位置からのＸ線の照射角を変化させつつ、Ｘ線の照射方向も空間的にほぼ均等とすることができる。よって、図１２のフローチャートに示すように、透視画像を撮像するごとに画像の再構成を行なう場合には、撮像枚数が少なくても、照射角を一定とした場合よりも、垂直方向の情報および水平方向の情報を増やすことができる。これにより再構成画像の画質を検査に求められる画質とすることが可能になる。これにより検査に要する時間を短縮しつつ、高精度の検査を行なうことができる。

ただし、不良モードによっては、撮像方向をほぼ一方向として、照射角を異ならせて撮像を行なうことにより検出可能であるものも考えられる。この場合には、第２のＸ線センサを、単に第１のＸ線センサと異なる円周上に配置されたＸ線センサとすればよい。このように、互いに異なる円周上に配置された少なくとも２つのＸ線センサが連続的に撮像を行なうことができるようにＸ線焦点位置が定められてもよい。これにより上述した不良モードの検出も可能となる。

また、上述したように、複数枚の透視画像を撮像した後に再構成画像を生成する場合がある。このような場合には、その複数枚の透視画像のうちいずれか２つが、異なる円周上に配置されたＸ線センサにより撮像された画像であればよい。このような場合にも再構成画像の画質を高めることが可能になる。よって、このような場合には、第２のＸ線センサを、第１のＸ線センサが配置された円と異なる円の円周上にあるセンサと限定しなくてもよい。

なお、Ｘ線センサの撮像順番を定めることにより、Ｘ線焦点位置をＸ線の放射の起点位置の間で移動させる際の移動順も必然的に定められる。言い換えると、走査Ｘ線源制御部７２がＸ線焦点位置をＸ線の放射の起点位置の間で移動させる際の移動順を定めることによって、Ｘ線センサの撮像順番が定められる。図１３に示す場合においては、走査Ｘ線源制御部７２は、Ｘ線焦点位置を、複数のＸ線センサのうち現時点でＸ線が入射される第１のＸ線センサに対応する起点位置から、複数のＸ線センサのうち第１のＸ線センサからの距離が最大となる第２のＸ線センサに対応する起点位置に移動させる。

図１４は、複数のＸ線センサの他の配置例を説明する図である。図１４（ａ）は、円に内接する２つの多角形上にＸ線センサモジュール２５を配置した状態を示す。図１４（ａ）に示す多角形は正方形である。２つの正方形の一方は他方に対して４５度傾いている。これら２つの正方形の頂点および、２つの正方形の辺の交点にＸ線センサが配置される。

このようにセンサベース回転軸に対して回転対称にＸ線センサを配置すると、全ての方向に対し均一な空間分解能を得ることができる。なお、Ｘ線センサの数に応じて実施可能あるいは最適な回転対称の多角形の形状は異なるので、Ｘ線センサを回転対称に配置する例は図１４（ａ）に示すように限定されるものではない。

図１４（ｂ）は、一方向における２つのＸ線センサの間隔がいずれも等しくなるようＸ線センサを配置した状態を示す図である。不良モードによっては、ある一方向に対する検査が特に必要な場合がある。そのような不良モードの検査には図１４（ｂ）に示すように、その方向に対して等間隔（長さＬ）にＸ線センサモジュール２５を配置し、その方向の空間分解能を高くする配置が適している。当然のことながら、Ｘ線センサの配置を変更すれば、空間分解能を高くする方向を変えることが可能である。

なお、図１４（ａ），（ｂ）のいずれの場合でも、複数のＸ線センサ（Ｘ線センサモジュール２５）の少なくとも２つは、互いに異なる半径の円周上に配置される。

以上のように、本実施の形態によれば、少なくとも２つのＸ線センサが互いに異なる半径の円周上に配置される。これにより、撮像枚数を少なくしつつ検査に必要な画質の画像データを再構成することができる。本実施の形態によれば、撮像時間および画像の再構成に要する時間を短くすることができるので検査時間を短くすることができる。また、再構成された画像データの画質をより高めることができるので検査精度を高めることができる。

なお、センサベース２２、Ｘ線センサ２３、画像取得制御機構３０、および画像取得制御部７４は、本発明のＸ線検査装置における「検査手段」を実現する。Ｘ線焦点位置計算部８２は、本発明のＸ線検査装置における「起点設定手段」を実現する。走査Ｘ線源制御部７２および走査Ｘ線源制御機構６０は、本発明のＸ線検査装置における「Ｘ線出力手段」を実現する。３Ｄ画像再構成部７６は、本発明のＸ線検査装置における「再構成手段」を実現する。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本実施の形態に係るＸ線検査装置１００の概略ブロック図である。 走査型Ｘ線源１０の構成を示す断面図である。 センサベース２２を走査型Ｘ線源１０側から見た図である。 Ｘ線センサモジュール２５を示した側面図である。 撮像系を横から見た概念図である。 撮像系を上から見た概念図である。 検査対象の断層面を説明するための図である。 照射角が固定された場合のＸ線センサの配置を示す図である。 照射角と、断層像に含まれる情報量との対応関係を示す図である。 画像再構成手法を説明するための図である。 Ｘ線ＣＴの走査方式の一つであるシングルスキャン方式で得られるフーリエスペクトル情報を説明する図である。 Ｘ線検査装置１００のＸ線検査処理の概略を示すフローチャートである。 Ｘ線センサの撮像の順番を説明する図である。 複数のＸ線センサの他の配置例を説明する図である。 検査対象とセンサとを平行移動させることが可能な従来のＸ線検査装置を説明する図である。 ユーセントリックステージを用いた従来のＸ線検査装置を概略的に説明する図である。

符号の説明

９ 真空容器、１０ 走査型Ｘ線源、１１ ターゲット、１２ 偏向ヨーク、１３ 高圧電源、１４ 真空ポンプ、１５ 電子銃、１６，１６ａ，１６ｂ 電子ビーム、１７，１７ａ〜１７ｄ Ｘ線焦点位置、１８，１８ａ，１８ｂ Ｘ線、２０ 検査対象、２１ 回転軸、２２ センサベース、２３，２３ａ〜２３ｈ，２３１，２３１Ｂ Ｘ線センサ、２４ スライダ、２５ Ｘ線センサモジュール、２６ Ｘ線受光部、２７ データケーブル、２８ 電源ケーブル、２９ データ処理部、３０ 画像取得制御機構、３２ 回転角制御部、３４ 画像データ取得部、３５，２１０，２２０ ステージ、３６ ステージ制御機構、４０ 入力部、５０ 出力部、６０ 走査Ｘ線源制御機構、６２ 電子ビーム制御部、７０ 演算部、７２ Ｘ線源制御部、７４ 画像取得制御部、７６ ３Ｄ画像再構成部、７８ 良否判定部、８０ ステージ制御部、８２ Ｘ線焦点位置計算部、８４ 撮像条件設定部、９０ メモリ、９２ Ｘ線焦点位置情報、９４ 撮像条件情報、９６ センサ位置情報、１００ Ｘ線検査装置、１２１ プリント基板、１２２ ＬＳＩパッケージ、１２３ 半田ボール、１３０ ワーク、１４０ センサ中心、１４２ 透視像、２１０，２１０Ａ Ｘ線源、Ｏ 原点、Ｐａ，Ｐｂ ピクセル、Ｒ 再構成画像データ、ＲＡ，ＲＢ 半径、ＳＡ 領域、Ｔ ユーセントリックテーブル、Ｖ ボクセルデータ、α センサ傾斜角、θ，θＡ，θＢ 照射角。

Claims (15)

1. 対象物にＸ線を照射して前記対象物を透過した前記Ｘ線を検出するＸ線検査装置であって、
   前記対象物の検査部分を透過した前記Ｘ線の強度分布を検出するための複数の検出面を含む検出手段を備え、
   前記複数の検出面のうち少なくとも２つの検出面は、所定の軸を中心とする、半径の異なる複数の円周のうちの互いに異なる円周上に配置され、
   前記Ｘ線検査装置は、
   電子ビームをターゲットに衝突させて、前記ターゲットにおける前記電子ビームの衝突位置であるＸ線焦点位置から前記Ｘ線を発生させるＸ線源と、
   前記Ｘ線源からの前記Ｘ線が前記検査部分を透過して前記複数の検出面の各々に入射するように、前記複数の検出面のそれぞれに対応する前記Ｘ線焦点位置である複数の起点位置を設定する起点設定手段と、
   前記電子ビームを偏向させることにより前記Ｘ線焦点位置を前記複数の起点位置に順次移動させて、前記複数の起点位置の各々から前記Ｘ線を発生させるＸ線出力手段と、
   前記複数の検出面の各々において検出された前記Ｘ線の強度分布に基づいて、前記検査部分の画像データを再構成する再構成手段とをさらに備え、
   前記複数の検出面は、前記複数の円周のいずれかの上に配置され、
   前記Ｘ線出力手段は、前記Ｘ線焦点位置を、前記複数の検出面のうち現時点で前記Ｘ線が入射される第１の検出面に対応する前記起点位置から、前記複数の検出面のうち前記第１の検出面からの距離が最大となる第２の検出面に対応する前記起点位置に移動させる、Ｘ線検査装置。
2. 前記第２の検出面は、前記複数の円周のうち前記第１の検査面が配置される円周と異なる円周上に配置される、請求項１に記載のＸ線検査装置。
3. 前記再構成手段は、前記複数の検出面の各々において前記Ｘ線の強度分布が検出されるごとに、前記画像データを再構成する、請求項１または２に記載のＸ線検査装置。
4. 前記Ｘ線出力手段は、前記Ｘ線が前記少なくとも２つの検出面に連続的に入射されるように、前記Ｘ線焦点位置を移動させる、請求項３に記載のＸ線検査装置。
5. 再構成された前記画像データを表示する表示手段をさらに備える、請求項１から４のいずれか１項に記載のＸ線検査装置。
6. 再構成された前記画像データを用いて前記対象物の良否を判定する判定手段をさらに備える、請求項１から５のいずれか１項に記載のＸ線検査装置。
7. 前記判定手段による前記対象物の良否の判定結果を出力する出力手段をさらに備える、請求項６に記載のＸ線検査装置。
8. 前記検出手段は、
   前記複数の検出面が配置され、かつ前記所定の軸を回転軸とする回転台と、
   前記回転軸を中心に前記回転台を回転させるための回転手段とを含む、請求項１から７のいずれか１項に記載のＸ線検査装置。
9. 前記検出手段は、前記複数の検出面の各々を、前記複数の円周の半径方向に自在に移動させる手段を含む、請求項１から８のいずれか１項に記載のＸ線検査装置。
10. Ｘ線照射によって対象物を透過したＸ線の強度分布を検出するための複数の検出面を含む検出手段を備えるＸ線検査装置を用いたＸ線検査方法であって、
    前記複数の検出面のうち少なくとも２つの検出面を、所定の軸を中心とする、半径の異なる複数の円周のうちの互いに異なる円周上に配置するステップと、
    前記Ｘ線が前記対象物の検査部分を透過して各前記検出面に入射するように設定された前記Ｘ線の放射の起点位置に、Ｘ線源のＸ線焦点位置を移動させるステップと、
    前記複数の検出面のうち前記Ｘ線が入射した検出面において、前記検査部分を透過した前記Ｘ線の強度分布を検出するステップと、
    前記検出した強度分布のデータに基づき、前記検査部分の画像データを再構成するステップとを備え、
    前記複数の検出面は、前記複数の円周のいずれかの上に配置され、
    前記Ｘ線焦点位置を移動させるステップにおいて、前記Ｘ線焦点位置を、前記複数の検出面のうち現時点で前記Ｘ線が入射される第１の検出面に対応する前記起点位置から、前記複数の検出面のうち前記第１の検出面からの距離が最大となる第２の検出面に対応する前記起点位置に移動させる、Ｘ線検査方法。
11. 前記第２の検出面は、前記複数の円周のうち前記第１の検査面が配置される円周と異なる円周上に配置される、請求項１０に記載のＸ線検査方法。
12. 前記画像データを再構成するステップにおいて、前記複数の検出面の各々により前記Ｘ線の強度分布が検出されるごとに、前記画像データを再構成する、請求項１０または１１に記載のＸ線検査方法。
13. 前記Ｘ線焦点位置を移動させるステップにおいて、前記Ｘ線が前記少なくとも２つの検出面に連続的に入射されるように、前記Ｘ線焦点位置を移動させる、請求項１２に記載のＸ線検査方法。
14. 再構成された前記画像データを用いて前記対象物の良否を判定するステップをさらに備える、請求項１０から１３のいずれか１項に記載のＸ線検査方法。
15. 前記対象物の良否の判定結果を出力するステップをさらに備える、請求項１４に記載のＸ線検査方法。

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