JP6025768B2

JP6025768B2 - 貴金属量算出装置および貴金属量算出方法

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Publication number: JP6025768B2
Application number: JP2014036812A
Authority: JP
Inventors: 康上原
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2014-02-27
Filing date: 2014-02-27
Publication date: 2016-11-16
Anticipated expiration: 2034-02-27
Also published as: JP2015161579A

Description

本発明は貴金属量算出装置および貴金属量算出方法に関し、特に、使用済み家電製品などから回収される電子基板に含まれる貴金属量の算出装置および算出方法に関するものである。

家電製品および情報機器などには電子基板が搭載されており、電子基板には半導体素子などを収納する電子部品が搭載されている。電子部品には相対重量比として小さくない量の金、銀、白金などの貴金属が用いられており、電子基板において電子部品間の通電は銅箔によりなされ、電子基板自身と外部との接触による導通を確保すべき個所には金めっきが形成されている。このように電子基板には貴金属および銅が相当量含まれており、そのために廃棄された電子基板は「都市鉱山」と呼ばれ、天然資源に乏しい我が国においては貴重な資源供給源として積極的な回収および再資源化が期待されている。またそのために、電子基板は有用資源として売買対象ともなっている。

ところが現実には、電子部品が多数搭載された電子基板全体に含まれる貴金属の種類と量とを算出するという技術は、過去には必要性もなく検討されてこなかったと考えられる。このためこれまで電子基板が適正価格で売買されない場合が数多く存在していた。仮に電子基板自身が実際に含有する貴金属の種類と量、および銅の量を簡便に算出することができれば、簡便に適正価格での売買が可能となり、結果的に電子基板中の貴金属等の国内循環量の増大および省資源化につながることが期待される。

一方で、電子基板の製造時点において設計された通りに部品が搭載されているかを検討する方法および装置は、たとえば特許文献１にて考案されている。特許文献１のプリント基板検査装置はＸ線透視機構と光学カメラとを備え、Ｘ線透過画像と光学画像と比較・照合することにより、プリント基板の一方および他方の主表面のそれぞれの上における電子部品の配置態様を判定することができる。Ｘ線透過画像は、その濃い部分の位置と濃淡の分布とから、主に電子部品のはんだ付け状態の良否を判定でき、これによりプリント基板上に設計されたどおりに部品が搭載されかつ仕様通りにはんだ付けされているかを判定することができる。

また特許文献２においては、装置にあらかじめ蓄えられたデータベースを用いた実装部品検査方法が開示されている。具体的には、当該装置には検査に必要な教示情報として、検査しようとする実装部品と性能が同一の部品、および当該実装部品と性能が同じであるが外観または基板上の実装形態が異なる複数種類の部品についての個別の大きさおよび形状などの検査情報（データベース）が蓄えられている。検査しようとする実装部品の撮影画像から、それが教示情報のうちのいずれの部品であるかを判別したうえで、当該部品の検査に必要とされる検査情報に基づいて当該部品の実装品質が検査される。

さらに特許文献３においては、回路基板に形成された配線パターンの欠陥等の異常を検査する方法が開示されている。具体的には、当該検査装置は、被検査配線の近傍に配置される高電位の電極板と、被検査配線と容量結合する金属板とを備えている。被検査配線に電磁波を照射すると光電子が放出されるが、被検査配線の短絡および断線の有無によって電極板と金属板との間の電気容量が変化するため容量に蓄えられる電荷の量が変化する。この電荷量を測定することにより、被検査配線の配線の良否を非破壊で高精度に検査する。

特開平２−３１１４４号公報特開平９−１５２３１７号公報特開２００２−３７２５６２号公報

特許文献１〜３はいずれも、電子基板に含有される貴金属のトータル量を求める技術ではなく、これらは電子基板全体に含まれる貴金属の種類と量とを算出する要請に応えることはできない。

たとえば特許文献１によれば電子基板に含有される貴金属の配置に関する情報を得ることはできるが、その貴金属の量を求めることはできない。また特許文献２においては電子基板に搭載される電子部品に含まれる貴金属の量を求めることは可能であるが、たとえば電子基板のうち電子部品が搭載されない領域に形成された銅の配線パターンの量を算出することはできない。また特許文献２においては電子基板の端面に形成された金めっきの量を算出することもできない。このため特許文献２を用いても電子基板全体に含まれる貴金属および銅の量を算出することはできない。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、使用済み家電製品および情報機器等から回収される電子基板全体に含まれる貴金属および銅の量を非破壊で算出可能な貴金属量算出装置および貴金属量算出方法を提供することである。

本発明の貴金属量算出装置は、Ｘ線センサ部材と、光学センサ部材と、電磁波センサ部材と、演算判定部とを備えている。Ｘ線センサ部材は、測定対象物にＸ線を照射して得られるＸ線透視像を供給可能である。光学センサ部材は、測定対象物の一方の主表面および他方の主表面の双方の光学画像を供給可能である。電磁波センサ部材は、電磁波を測定対象物に照射して得られる反射強度分布像を供給可能である。演算判定部は、Ｘ線透視像と光学画像と反射強度分布像とに基づき測定対象物に含まれる貴金属の量を算出する。演算判定部は、Ｘ線透視像および光学画像に基づいて、測定対象物に搭載される部品の種類を特定するためのデータベースを含む。

本発明の貴金属量算出方法は、以下の工程を備えている。
まず測定対象物にＸ線を照射して得られるＸ線透視像と、測定対象物の一方の主表面および他方の主表面の双方の光学画像と、電磁波を測定対象物に照射して得られる反射強度分布像とが得られる。Ｘ線透視像および光学画像を、測定対象物に含まれる部品の種類を特定するためのデータベースと対比することにより、データベースにおける部品の情報の有無が判断される。部品の情報の有無の判断においてデータベースに部品の情報が有ると判断された場合にはデータベースを基に部品に含まれる貴金属の種類および量が出力される。Ｘ線透視像および光学画像を用いて測定対象物における銅配線パターンの量が算出される。Ｘ線透視像、光学画像および反射強度分布像を用いて測定対象物に形成された金めっきの量が算出される。

本発明によれば、Ｘ線透視像と光学画像と反射強度分布像とを用いて、測定対象物を破壊することなく短時間に、より実際に回収することが期待できる量に近い量の、測定対象物に含まれる貴金属等の量を算出することができる。

本発明の実施の形態１における貴金属量算出装置の構成の概略図である。図１に示す電子基板の構成を示す概略平面図である。図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う概略断面図である。本発明の実施の形態１における貴金属量算出方法を示すフローチャートである。貴金属量算出装置がＸ線透視像と光学画像とを用いて測定対象物を認識するシステムを説明するフローチャートである。本発明の実施の形態２における貴金属量算出装置の構成の概略図である。

以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
（実施の形態１）
まず本実施の形態の貴金属量算出装置について図１を用いて説明する。図１を参照して、本実施の形態における電子基板に含まれる貴金属および銅の量を算出する貴金属量算出装置１００は、Ｘ線源１と、Ｘ線カメラ２と、光学カメラ３と、紫色光レーザ４と、紫色光カメラ５とを主に有している。

Ｘ線源１は、測定対象物としての電子基板６に含まれる貴金属および銅の量を計測するために電子基板６にＸ線を照射可能なＸ線センサ部材の一部である。Ｘ線は電子基板６を透過してその下側に配置されたＸ線カメラ２に入射される。Ｘ線カメラ２はＸ線源１が電子基板６に照射したＸ線を受けてＸ線透視像を撮影し、演算判定部７に当該Ｘ線透視像を供給可能な、Ｘ線センサ部材の一部である。

電子基板６はその主表面の端部の一部が基板保持治具８に押さえつけられることにより基板保持治具８に保持される。すなわち電子基板６は基板本体６０の一方の主表面６０Ａおよびその反対側の他方の主表面６０Ｂが基板保持治具８の一部に覆われることなく、電子基板６の主表面が露出された状態を保つように基板保持治具８により保持される。

図２を参照して、電子基板６は基板本体６０をベースとするたとえば矩形の平板形状の部材であり、たとえば一方の主表面６０Ａ上に、電子部品６１（部品）が載置されている。電子部品６１は部品本体６１Ａとリード６１Ｂと、半導体チップ６１Ｃとワイヤ６１Ｄとを有している。部品本体６１Ａはたとえば箱状の形状を有しており、部品本体６１Ａの内部にたとえば半導体チップ６１Ｃが収納されている。

半導体チップ６１Ｃはたとえばシリコンからなり、ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタなどの半導体素子が組み込まれることにより集積回路が形成されている。また部品本体６１Ａの内部と外部とを電気的に接続するために部品本体６１Ａの内部から外部まで延びるようにリード６１Ｂが形成されている。リード６１Ｂは通常は銅により形成されており、たとえば図示されないはんだにより基板本体６０の主表面６０Ａと接続されている。なおリード６１Ｂは銅からなる本体の表面が金めっきで覆われた構成を有している場合もある。半導体チップ６１Ｃに形成された半導体素子と電子部品６１の外部とは、半導体チップ６１Ｃに形成されたたとえばパッド電極とリード６１Ｂとを接続するたとえば金の細線であるワイヤ６１Ｄ（金ワイヤ）により、互いに電気的に接続されている。

電子基板６上の電子部品６１の外側においては、たとえば１つの電子部品６１のリード６１Ｂとこれに隣接する他の電子部品６１のリード６１Ｂとが、銅配線パターン６２により互いに電気的に接続されている。またたとえば一方の主表面６０Ａ上に配置されたコンデンサ、コイル、抵抗などの１つの受動素子６３Ａと他の受動素子６３Ｂとが、銅配線パターン６２により互いに電気的に接続されている。ここで銅配線パターン６２は銅の薄膜により構成される配線パターンである。

図３を参照して、銅配線パターン６２は、基板本体６０上において、主表面６０Ａと主表面６０Ｂとを結ぶ方向に関して２層以上が積層された、いわゆる多層配線構造を有していることが多い。たとえば下層の銅配線パターン６２と上層の銅配線パターン６２との間にはエポキシ樹脂などからなる層間絶縁層６４が形成されることにより両者が互いに電気的に絶縁されることが一般的である。

また電子基板６の主表面６０Ａ上には図示されないコネクタピンにより外部との電気的接続を可能とする部材であるコネクタ６５が搭載されてもよい。このコネクタピンは、コネクタ６５の内部と外部との良好な電気的接続を可能とするため、その表面に金めっきが施されていることが多い。また電子基板６にはその端面に、当該端面を別のコネクタに挿入することにより別のコネクタと電気的に接続することが可能なコネクタ端子６６が形成されていることもある。コネクタ端子６６は、電子基板６の端面に金などの貴金属のめっきが施された構成を有している。

なお図２に示されないが、電子基板６は、一方の主表面６０Ａ上に加え、他方の主表面６０Ｂ上にも、図２と同様の構成が形成されている場合もある。

再度図１および図２を参照して、電子基板６の一方の主表面６０Ａ（たとえば図１の上側の主表面）側の、電子基板６と平面視において重なる位置に、電子基板６と互いに間隔をあけて、Ｘ線源１が配置される。電子基板６の他方の主表面６０Ｂ（たとえば図１の下側の主表面）側の、電子基板６と平面視において重なる位置（を含むよう）に、電子基板６と互いに間隔をあけて、Ｘ線カメラ２が配置される。すなわちたとえば図１に示すように電子基板６は、その上側の主表面６０Ａが鉛直上方向を向き、その下側の主表面６０Ｂが鉛直下方向を向くように配置される。Ｘ線源１から図１の下側に配置された電子基板６を照射して電子基板６の下側に達するＸ線が、電子基板６の下側において到達可能な位置に、Ｘ線カメラ２は配置されている。なおＸ線カメラ２は、電子基板６よりも平面視における面積が大きくてもよく、電子基板６の全体に照射されたＸ線を受けることにより、電子基板６に接続された演算判定部７にＸ線透視像のデータを送信可能であることが好ましい。

光学カメラ３は、電子基板６の一方の主表面６０Ａ側（上側）と他方の主表面６０Ｂ側（下側）との双方に１台ずつ配置されており、電子基板６の一方の主表面６０Ａ上および他方の主表面６０Ｂ上のそれぞれにおける貴金属、電子部品６１および銅配線パターン６２などの配置の光学画像を撮影および供給可能な光学センサ部材である。光学カメラ３による光学画像は、光学カメラ３に接続された演算判定部７に供給される。

具体的には、光源から電子基板６に照射された光が電子基板６の表面にて反射され光学カメラ３に到達することにより、光学カメラ３が光学画像を撮像する。なお図１においては、光学画像を得るための光源については、図を簡略化する観点から省略されている。

紫色光レーザ４は電磁波を電子基板６に照射し、電子基板６にて反射された当該電磁波から反射強度分布像を得るための電磁波センサ部材の一部である。ここで電磁波とは、特に波長が４００ｎｍ前後の紫色の単色光である可視レーザ光を意味する。紫色光レーザ４は特に電子基板６の端面に形成されたコネクタ端子６６などの金めっきの量を計測する。このため紫色光レーザ４は、電子基板６の端面およびその周辺の領域を含む、電子基板６の表面全体を照射可能な位置に配置されている。

紫色光カメラ５は、紫色光レーザ４が放つ紫色の可視レーザ光を選択的に透過するフィルタを有し、電子基板６にて反射された電磁波による反射強度分布像を供給可能な電磁波センサ部材の一部である。これにより紫色光カメラ５は、紫色の可視レーザ光を検出して電子基板６の端面に形成された金めっきの有無およびその面積などの情報を含む電磁波像を、紫色光カメラ５に接続された演算判定部７に送信する。紫色光レーザ４および紫色光カメラ５は、光学カメラ３と同様に、たとえば電子基板６の一方の主表面側（上側）と他方の主表面側（下側）との双方に１台ずつ配置されている。

以上より、貴金属量算出装置１００においては、１台のＸ線カメラ２と、２台の光学カメラ３と、２台の紫色光カメラ５との合計５台による画像データが撮影され、それらのデータが演算判定部７に送られる。

貴金属量算出装置１００においてはＸ線源１からのＸ線の外部への漏えいを抑制するための遮蔽を行なう観点から、Ｘ線源１および図示されない光学画像用の光源については、電子基板６の真上に、電子基板６に対して鉛直方向の位置に配置されることが好ましい。また光学カメラ３および電磁波センサ部材（紫色光レーザ４および紫色光カメラ５）は、電子基板６とＸ線源１とを結ぶ鉛直方向に延びる直線上以外の位置に配置されることが好ましい。特に電磁波センサ部材（紫色光レーザ４および紫色光カメラ５）は、電子基板６に対して当該電磁波をいわゆる直入射することが可能な位置に配置されることが好ましい。

演算判定部７は、Ｘ線カメラ２から得られるＸ線透視像と、光学カメラ３から得られる光学画像と、紫色光カメラ５から得られる反射強度分布像とに基づき、電子基板６に含まれる貴金属および銅の量を算出するための装置である。

演算判定部７には、電子基板６に搭載される多数の様々な種類の電子部品６１のうち、特に主要な種類の電子部品６１に関する情報のデータベースが搭載されている。データベースは、Ｘ線透視像および光学画像に基づいて、電子基板６に搭載される部品の種類を特定するためのものである。

データベースには、当該電子部品６１に含まれる貴金属の種類と量とに関する情報が含まれている。つまり演算判定部７は、データベースを用いることにより、電子基板６に搭載される部品（電子部品６１）の種類を特定することができ、そのデータベースにより、電子基板６に搭載される部品（電子部品６１）に含まれる貴金属の種類および量が出力可能となっている。

データベースに情報が搭載されるような主要な電子部品６１については、そこから回収することが期待される貴金属の種類と量とがわかっている。このため当該主要な電子部品６１については、その買値が既に設定されている。そこで主要な電子部品６１についてはＸ線透視像と光学画像とのデータおよび当該電子部品６１のその他の特徴を示す情報があらかじめデータベースとして作成されたものが、演算判定部７に記憶される。

電子部品６１のＸ線透視像および光学画像をデータベースと照合し、両者が合致すれば、電子部品６１の種類すなわちたとえば型番が特定できる。この場合、電子部品６１に含まれる金ワイヤの量などを算出しなくても、自動的に電子部品に含まれる貴金属の種類および量を求めることができる。

また演算判定部７は、Ｘ線カメラ２から得られるＸ線透視像と、光学カメラ３から得られる光学画像とを分析することにより、電子基板６の特に電子部品６１が配置される領域以外の領域に配置される銅配線パターン６２の量を算出可能である。ここで銅配線パターン６２の量とは銅配線パターン６２の質量を示し、その量の単位はたとえばｇで表される。

たとえばＸ線カメラ２による透視像のみを用いれば、外観上視認不可能な電子基板６の内部についても透過光により画像の出力が可能となるが、電子基板６の一方の主表面側のパターン６２と他方の主表面側のパターン６２と、パターン６２以外の貴金属（めっきなど）の形成部との画像が互いに重なり合い正確な画像の情報が得られない可能性がある。またＸ線透視像にはパターン６２以外のたとえば電子部品６１のケースによる像が重なる可能性もあり、その場合はいっそう画像の情報の精度が低下する可能性がある。一方、たとえば電子基板６の一方および他方の主表面６０Ａ，６０Ｂ側における光学カメラ３による光学画像のみを用いれば、電子基板６の一方の主表面側のパターンと他方の主表面側のパターンとに区別してそれぞれの観察像を出力可能であるが、外観上視認不可能な電子基板６の内部についての情報を得ることができない。

本実施の形態はこのようにＸ線透視像と光学画像とのいずれかのみを用いた場合にそれぞれ起こり得る問題を解消すべく、Ｘ線透視像と光学画像とを組み合わせて検証することが可能な構成としている。これにより、電子基板６の主表面６０Ａ，６０Ｂ上および電子基板６の内部の双方の情報を正確に得ることができる。

また演算判定部７は、紫色光カメラ５から得られる電磁波による反射強度分布像を分析することにより、電子基板６の端面に形成されたコネクタ端子６６などによる金めっきの量を算出可能である。

電子基板６の端面に形成された金めっきは、その厚みがせいぜい０．１μｍ程度と非常に薄いため、Ｘ線透視像によりその存在の情報を得ることが困難である。しかしこの電子基板６の端面に形成されたコネクタ端子６６などとしての金めっきは回収価値が高く、電子基板６の買値の設定時に考慮が必要な重要な部分であるため、この部分を無視することは好ましくない。そこで紫色光カメラ５から得られる反射強度分布像により、コネクタ端子６６の形成される端面において金が形成される領域と金が形成されない（たとえば銅が形成される）領域とを求めることができる。この結果と、Ｘ線透視像と光学画像とを照合することにより、コネクタ端子６６としての金めっきの量を算出することが可能となる。

さらに演算判定部７は、電子部品６１に取り付けられ外部との電気信号の入出力を行なうリード６１Ｂの本数を検出し、リードの本数から電子部品６１内に存在するワイヤ６１Ｄの数を求めることができる。ワイヤ６１Ｄの本数から、電子部品６１内に存在するワイヤ６１Ｄによる金の量を求めることができる。

Ｘ線透視像と光学画像とを組み合わせて分析すれば、リード６１Ｂの本数が読み取れる。ここで上記のデータベースが存在するような主要な電子部品６１であるか、データベースが存在しない電子部品６１であるかにかかわらず、個々のリード６１Ｂは部品本体６１Ａ内において１本のワイヤ６１Ｄにより半導体チップ６１Ｃと電気的に接続されている。つまりリード６１Ｂの本数と部品本体６１Ａ内のワイヤ６１Ｄの本数とは等しいため、リード６１Ｂの本数がわかれば、部品本体６１Ａ内に存在するワイヤ６１Ｄの本数がわかる。またこのワイヤ６１Ｄはそのサイズが一意的にほぼ決まっているため、その本数がわかれば、部品本体６１Ａ内のワイヤ６１Ｄによる金の量が算出できる。このようにすれば当該電子部品６１から回収可能な金の量が算出できる。

以下、一部上記の貴金属量算出装置１００の説明と内容が重複する箇所もあるが、図４のフローチャートを用いて、本実施の形態における電子基板６に含まれる貴金属および銅の量を算出する方法（貴金属量算出方法）について説明する。

まず図１の基板保持治具８により、測定対象物としての電子基板６が保持される。ここではたとえば矩形の平面形状を有する電子基板６の各辺の端面のうち、金めっきによるコネクタ端子６６（図２参照）が形成されない端面を保持するように、基板保持治具８に電子基板６が固定されることが好ましい。

次に図４を参照して、Ｘ線透視像と光学画像と反射強度分布像とが検出される（Ｓ００）。具体的には、貴金属量算出装置１００（図１参照）のＸ線源１からＸ線が電子基板６に照射され、Ｘ線カメラ２が受光するＸ線透視像が演算判定部７に送られる。同様に、２台の光学カメラ３が電子基板６の一方の主表面６０Ａ側と他方の主表面６０Ｂ側との双方の光学画像を撮像し、その光学画像が演算判定部７に送られる。さらに、２台の紫色光レーザ４から電子基板６に照射され電子基板６において反射される紫色レーザ光が紫色光カメラ５に受光されることにより反射強度分布像が演算判定部７に送られる。これにより演算判定部７は、電子基板６のＸ線透視像と光学画像と反射強度分布像とを得ることができる。

次に、工程（Ｓ００）で検出されたＸ線透視像と光学画像とにより、電子基板６に搭載される電子部品６１の情報のデータベースが演算判定部７に記憶されているか否かが判断される（Ｓ１０）。ここでは電子基板６の主表面６０Ａ，６０Ｂがいくつかの領域に分割され、それぞれの領域における（Ｓ００）で検出されたＸ線透視像および光学画像のデータが、演算判定部７に記憶された電子部品６１のデータベースと逐次対比される。

たとえばデータベースに、ある型番Ａの電子部品６１に含まれる貴金属（たとえば金）のワイヤおよび銅製のリードなどの外観形状の情報、ならびに貴金属の材質および量などの分析情報が記憶されているとする。この場合、実際に電子基板６のＸ線透視像および光学画像の分析により得られる、電子基板６に搭載される電子部品６１の外観形状および貴金属の量などの情報と、上記の型番Ａのデータベースの情報とが合致すれば、電子基板６には型番Ａの電子部品６１が搭載されていることがわかり、それにより電子部品６１に含まれる貴金属の種類および量が自動的に算出される。

またＸ線透視像および光学画像のデータにより、電子基板６における電子部品６１の配置および大きさなどについても判定される。

図５を参照して、Ｘ線源１から照射され、電子基板６を透過してＸ線カメラ２に達するＸ線透視像は、デジタル化されることにより第１の画像メモリ手段として演算判定部７内に記憶される。また通常の光源から照射された光が電子基板６にて反射された光により２台の光学カメラ３が受ける光学画像のデータは、デジタル化されることにより第２の画像メモリ手段として演算判定部７内に記憶される。演算判定部７内にはさらに第１の画像特徴量抽出手段と第２の画像特徴量抽出手段とを含んでいる。第１の画像特徴量抽出手段は、第１の画像メモリ手段に格納されたＸ線透視像のデータの信号に基づき画像特徴量を抽出する領域である。第２の画像特徴量抽出手段は、第２の画像メモリ手段に格納された光学画像のデータの信号に基づき画像特徴量を抽出する領域である。

また演算判定部７内には画像比較・照合手段を有し、ここでは第１の画像特徴量抽出手段からのＸ線透視像のデータに基づく画像特徴量と第２の画像特徴量抽出手段からの光学画像のデータに基づく画像特徴量とを相互に比較・照合する領域である。

さらに演算判定部７内には画像認識手段を有している。画像認識手段は画像比較・照合手段からの比較・照合結果に基づき撮像された画像データについて電子基板６の主表面６０Ａ，６０Ｂ上および電子基板６内の貴金属などの配置を判定することができる。たとえば電子基板６の主表面６０Ａ，６０Ｂ上において銅配線パターン６２が形成される領域と形成されない領域との間でのＸ線透過率の差を数値解析したデータと、光学画像による銅配線パターン６２の有無のデータとを比較照合すれば、主表面６０Ａ，６０Ｂ上の各領域での銅配線パターン６２の有無およびその厚みの分布が求められる。

再度図４を参照して、工程（Ｓ２０）に示すように、仮にデータベースと、電子部品６１のＸ線透視像と光学画像とが照合された結果、電子部品６１のデータベースが有ると判断された場合には、当該データベースを基に電子部品６１に含まれる貴金属の種類および量が出力される。これにより電子基板６に搭載される電子部品６１に含まれる貴金属の種類および量が演算判定部７内から出力される。

また工程（Ｓ２０）において、仮にデータベースと、電子部品６１のＸ線透視像と光学画像とが照合された結果、電子部品６１のデータベースが無いと判断された場合には、工程（Ｓ００）で演算判定部７にて検出されたＸ線透視像および光学画像のデータから、電子部品６１に含まれるリード６１Ｂの本数が算出される。そのリード６１Ｂの本数から電子部品６１に含まれる金で形成されたワイヤ６１Ｄの本数およびその金の量が求められる。これは当該電子部品６１から最低限回収することが期待できる金の量である。

ここで用いられる個々のワイヤ６１Ｄは、ほぼその太さ（断面積）および長さが一定であるため、個々のワイヤ６１Ｄに含まれる金の量はほぼ一定である。すなわち個々のワイヤ６１Ｄは、たとえばその延在方向に交差する断面の直径が２０μｍで長さが０．１ｍｍとなっている。この場合、金の密度を１９．３ｇ／ｃｍ³とすれば、１本のワイヤ６１Ｄに含まれる金の量は約０．６μｇとなる。これにリード６１Ｂの本数を乗じることにより、ワイヤ６１Ｄによる金の量が求められる。

なお近年の電子部品６１の中には、たとえばいわゆるＢＧＡ（Ball Grid Array）型パッケージのように、外観からはリード６１Ｂの数がわからないものが多い。この場合においても本実施の形態においては、Ｘ線透視像と光学画像とを組み合わせることにより、部品本体６１Ａ内のリード６１Ｂの情報を得ることができる。

次に、工程（Ｓ００）で検出されたＸ線透視像および光学画像を用いて、電子基板６の電子部品６１が搭載される領域以外の領域（非部品部）に配置される銅配線パターン６２の量が算出される（Ｓ３０）。具体的には、電子基板６の主表面６０Ａ，６０Ｂがいくつかの領域に分割された各領域における銅配線パターン６２の有無に起因するＸ線透過率の分布図が、演算判定部７内にて検出される。この分布図と光学画像のデータとを対比することにより、形成される銅配線パターン６２の面積および厚みが求められ、銅配線パターン６２による銅の量が求められる。

具体的には、工程（Ｓ００）において検出された電子基板６のＸ線透視像および光学画像、ならびに図４のフローチャートに示すシステムを用いて、Ｘ線透視像と光学画像とを組み合わせて比較・照合等を行なうことにより、主表面６０Ａ，６０Ｂにおける銅配線パターン６２の面積が求められる。またＸ線透過率のデータから銅配線パターン６２の厚みが求められる。

Ｘ線源１が一般的なタングステン製Ｘ線源である場合、そこから放出されるＸ線が電子基板６の銅配線パターン６２に照射されれば、その透過率は、以下の表１のように厚みに応じて変化する。なお表１におけるＸ線透過率（％）は、たとえば電子基板６の主表面６０Ａ，６０Ｂ上の、電子部品６１、銅配線パターン６２、受動素子６３Ａ，６３Ｂおよびコネクタ６５のいずれも形成されない領域において電子基板６の基板本体６０のみを透過するＸ線の透過率を１００％と仮定して、銅配線パターン６２が形成される領域におけるＸ線透過率を規格化したものである。次の表１は銅配線パターン６２の厚みと、当該銅配線パターン６２に対するＸ線の透過率を示したものである。なおＸ線としてはエネルギの値が５９．３ｋｅＶのタングステンのＫα線が用いられている。

表１に示すように、銅配線パターン６２の厚みに応じてＸ線透過率が低下することを利用すれば、銅配線パターン６２の厚みを求めることができる。ここで銅配線パターン６２の厚みとは、単一の銅配線パターン６２の厚みのみならず、たとえば図３に示す複数の銅配線パターン６２の積層された領域において、層間絶縁層６４を挟んで鉛直方向に２つ以上の銅配線パターン６２をＸ線が透過する場合におけるそれら２つ以上の銅配線パターン６２の厚みの和をも意味する。

なお電子基板６には、たとえば主表面６０Ａから主表面６０Ｂまで基板本体６０内を貫通する貫通孔内にも銅が形成されているが、上記の規格化されたＸ線透過率を分析する方法により、この貫通孔内の銅以外の電子基板６に含まれる銅を検出することができる。ただし貫通孔内の銅の量は図２および図３に示す（たとえばいわゆる多層配線構造を構成する）銅配線パターン６２の銅の量に比べて非常に少ないため、通孔内の銅は検出せず無視したとしても、算出される最低限の銅の回収期待量は実際に電子基板６に含まれる銅のトータル量と大差がない。このため銅配線パターン６２に含まれる銅の量を求めれば、実際に電子基板６に含まれる銅のトータル量に近い銅の回収期待量を算出することができる。

電子基板６を構成する部材のうち、特に電子部品６１内においてはワイヤなどの金（貴金属）の回収価値が高いとされるため、ワイヤなどの貴金属の量を算出することにより最低限の回収期待量が求められる。これに対して電子基板６の電子部品６１の外側においてはとりわけ銅配線パターン６２を構成する銅の回収価値が高いとされる。このため銅配線パターン６２の量が算出される。

次に、Ｘ線透視像と光学画像とを用いて、電子基板６に搭載されるコネクタ６５に含まれる金めっき量が算出される（Ｓ４０）。具体的には、電子基板６が外部と電気的に接続する手段としてのコネクタ６５のピンの表面に形成される金めっきの量が、コネクタ６５に含まれる金の量として算出される。

コネクタ６５のピンの表面には、接触抵抗をなるべく小さくしてかつ長期的に高い信頼性を確保する目的で、金めっきが施されている。電子基板６においてコネクタ６５の金めっきの回収価値は高いため、この金めっきの含まれる量を求めることは重要である。工程（Ｓ００）において検出された電子基板６のＸ線透視像および光学画像、ならびに図４のフローチャートに示すシステムを用いて、コネクタ６５自身が配置されているか否かの判定、およびコネクタ６５が配置される場合にはコネクタ６５に含まれるピンの本数および寸法が求められる。その結果を基に、コネクタ６５に含まれるたとえば金めっきの量が求められることから、コネクタ６５のピンからの金の回収期待量を見積もることができる。

次に、Ｘ線透視像、光学画像および反射強度分布像を用いて電子基板６に形成された金めっきの量が算出される（Ｓ５０）。具体的には、たとえば図２のコネクタ端子６６のように基板本体６０の端面に形成されたたとえば金および銅の薄膜のそれぞれの量は、基板本体６０の端面の各領域における、紫色光レーザ４からの電磁波（紫色光）の反射率の分布を示す反射強度分布像と、工程（Ｓ００）において検出された電子基板６のＸ線透視像および光学画像とを対比することにより求められる。

具体的には、金と銅とでは、見た目の色が異なることからもわかるように、一般的な光の反射率が大きく異なっている。次の表２は金および銅を含む各種金属材料に対する光の反射率（％）を、光の波長ごとに示したものである。

表２に示すように、波長が７００ｎｍの赤色光および波長が１０００ｎｍの赤外光においては、金に対する反射率と銅に対する反射率との差は小さい。しかし特に波長が４００ｎｍの紫色光において金の反射率が銅の反射率よりも１０％近く低い。このため、可視光反射成分のうち４００ｎｍ付近の光の、コネクタ端子６６が形成される端面における反射率の分布（反射強度分布像）を調べれば、当該端面のどの領域に金めっきが施されており、当該端面のどの領域に金めっきが施されず銅パターンが露出しているかがわかる。すなわち当該端面における金と銅との形成領域を明確に区別することができる。この結果と、工程（Ｓ００）において検出された電子基板６のＸ線透視像および光学画像との対比結果から、コネクタ端子６６が形成される端面における金と銅とのそれぞれの面積が求められる。

なお上記においては波長が４００ｎｍ付近の紫色光を用いて金と銅との面積分布を求めているが、金に対する反射率と銅に対する反射率とが大きく異なる（たとえば５％以上異なる）他の種類の電磁波を用いてもよい。この場合においても波長が４００ｎｍ付近の紫色光を用いた場合と同様の効果を得ることができ、コネクタ端子６６の金めっき部の面積および厚みからその量を求めることができる。

以上に示す工程（Ｓ３０）、工程（Ｓ４０）および工程（Ｓ５０）についてはその順序は不問である。

金は高価であるため、非常に高級な電子基板６を除き、通常の電子基板６においては金はワイヤ６１Ｄと、コネクタ６５のピンの金めっきと、コネクタ端子６６の金めっき形成領域以外にはほとんど用いられない。このため以上の工程により、電子基板６から期待される貴金属（特に金）の回収量を高精度に算出することができる。

次に、本実施の形態の作用効果について説明する。
本実施の形態においては、演算判定部７が、Ｘ線透視像と光学画像との組み合わせにより、電子基板６に配置される電子部品６１がデータベースに記憶される主要部品であるか否かを判断することができる。そして仮に電子部品６１がデータベースに記憶される種類のものであれば、データベースの情報から即座に当該電子部品６１に含まれる貴金属の種類および量を出力することができる。ここで出力される電子部品６１に含まれる貴金属の量とは、金ワイヤに限らず、電子部品６１内に含まれるすべての部材による貴金属の総量である。このため、極めて短時間で電子部品６１から回収することが期待できる貴金属の種類および量（に関する極めて信頼性の高い数値）を出力することができる。

また電子基板６に、データベースに情報が記憶されない電子部品６１が含まれる場合においては、Ｘ線透視像と光学画像との組み合わせにより、電子部品６１に含まれるリード６１Ｂの本数を基に金ワイヤの量を求めることができる。このためデータベースが無い場合においても少なくとも、非破壊かつ短時間で金ワイヤの回収期待量を算出することができる。この場合は金ワイヤの量のみが近似的に求められるため実際に電子部品６１に含まれる貴金属の総量と多少の誤差が生じる可能性はあるが、上記のように金が用いられる部材は限られるため、上記方法においても実際に含まれる貴金属量に対して大きく乖離した数値が出力されることはない。

また電子基板６のうち電子部品６１が搭載されない非部品部の銅配線パターン６２については、Ｘ線透視像と光学画像との組み合わせと、Ｘ線の透過率とを用いてその量を求めることができる。このため電子基板６に含まれる銅の最低限の回収期待量についても非破壊かつ短時間で算出することができる。

さらにコネクタ６５に含まれる金の量についても、上記と同様にＸ線透視像と光学画像との組み合わせにより、非破壊かつ短時間で算出することができる。

電子基板６の端面のコネクタ端子６６に形成された金めっきの量のように、Ｘ線透視像および光学画像だけでは算出することが難しい領域の金の量については、Ｘ線透視像および光学画像に加え、紫色光などの電磁波を当該端面に照射することによる反射強度分布像を用いることにより求められる。本実施の形態においてはこのような従来算出が難しかった領域の金の量も算出可能となるため、電子基板６に含まれる貴金属の量を、より実際に回収することが期待できる貴金属の量に近い量として算出することができる。算出される貴金属の量（回収期待量）の値の信頼性を高くすることができる。

以上の装置構成および方法により、本実施の形態においては、電子基板６の全体から回収が期待される金と銅とを主体とする金属量が非破壊かつ短時間で算出できる。このため、市場で回収される使用済み電子基板の付加価値を、作業者の経験等に拠らずに定量的に判定することができる。

本実施の形態においては、計測の最初にＸ線透視像、光学画像および反射強度分布像を得るだけで、以降に求める上記の各領域に含まれる貴金属および銅の量がすべて求められる。つまり算出を行なおうとする領域ごとにその都度Ｘ線透視像などを検出し直す必要が無く、終始一貫して同一のデータを流用することができる。このことから、より高効率に短時間で算出の作業を行なうことができる。

本実施の形態においては、光学カメラ３、紫色光レーザ４および紫色光カメラ５が電子基板６の一方および他方の主表面６０Ａ，６０Ｂ側の双方に配置される。このため、１台のＸ線カメラ２と、２台の光学カメラ３と、２台の紫色光カメラ５との合計５台を駆使して短時間に所望の算出処理を行なうことができる。

（実施の形態２）
図６を参照して、本実施の形態の貴金属量算出装置２００においては、光学センサ部材としての光学カメラ３、ならびに電磁波センサ部材としての紫色光レーザ４および紫色光カメラ５は、電子基板６の一方の主表面６０Ａ側（上側）のみに配置されている。なお光学カメラ３、紫色光レーザ４および紫色光カメラ５は電子基板６の他方の主表面６０Ｂ側（下側）のみに配置されてもよい。

本実施の形態においても電子基板６は実施の形態１と同様に基板保持治具８に固定されている。ただし本実施の形態においては、基板保持治具８には回転用部材９が取り付けられている。すなわち本実施の形態においては基板保持治具８は、ここに固定される電子基板６の一方の主表面６０Ａおよび他方の主表面６０Ｂのそれぞれが、一方の主表面６０Ａ側および他方の主表面６０Ｂ側の双方を向くことが可能となるよう回転可能である。

電子基板６は一般的に、その一方の主表面６０Ａ側および他方の主表面６０Ｂ側のそれぞれに配される部品（電子部品６１など）は均等ではなく、それらの重量も異なっている。このため、本実施の形態において電子基板６を回転させる場合には、重量バランスの違いによって電子基板６が固定位置から移動したり落下したりすることが無いように、基板保持治具８は十分な強度で電子基板６を固定することが好ましい。

なお、これ以外の本実施の形態の貴金属量算出装置２００の構成は、実施の形態１の構成とほぼ同じであるため同一の要素については同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。

本実施の形態によれば、光学画像および反射強度分布像が、電子基板６の一方の主表面６０Ａ側または他方の主表面６０Ｂ側のいずれかのみから得られる。このため、貴金属量算出装置１００の簡素化が可能になる。

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。

１Ｘ線源、２Ｘ線カメラ、３光学カメラ、４紫色光レーザ、５紫色光カメラ、６電子基板、７演算判定部、８基板保持治具、９回転用部材、６０Ａ一方の主表面、６０Ｂ他方の主表面、６１電子部品、６１Ａ部品本体、６１Ｂリード、６１Ｃ半導体チップ、６１Ｄワイヤ、６２銅配線パターン、６３Ａ，６３Ｂ受動素子、６４層間絶縁層、６５コネクタ、６６コネクタ端子、１００，２００貴金属量算出装置。

Claims

測定対象物にＸ線を照射して得られるＸ線透視像を供給可能なＸ線センサ部材と、
前記測定対象物の一方の主表面および他方の主表面の双方の光学画像を供給可能な光学センサ部材と、
電磁波を前記測定対象物に照射して得られる反射強度分布像を供給可能な電磁波センサ部材と、
前記Ｘ線透視像と前記光学画像と前記反射強度分布像とに基づき前記測定対象物に含まれる貴金属の量を算出する演算判定部とを備え、
前記演算判定部は、前記Ｘ線透視像および前記光学画像に基づいて、前記測定対象物に搭載される部品の種類を特定するためのデータベースを含む、貴金属量算出装置。
前記光学センサ部材および電磁波センサ部材は前記測定対象物の一方または他方の主表面側のいずれかのみに配置され、
前記測定対象物は治具に固定され、
前記治具は、前記測定対象物の一方の主表面および他方の主表面のそれぞれが前記一方および他方の主表面側の双方を向くことが可能となるよう回転可能である、請求項１に記載の貴金属量算出装置。
前記光学センサ部材および電磁波センサ部材は前記測定対象物の一方および他方の主表面側の双方に配置される、請求項１に記載の貴金属量算出装置。
前記電磁波は紫色単色光である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の貴金属量算出装置。
前記演算判定部は、前記データベースを用いて前記部品に含まれる貴金属の種類および量を出力可能であり、
前記演算判定部は、前記Ｘ線透視像および前記光学画像を分析することにより前記測定対象物に配置される銅配線パターンの量を算出可能である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の貴金属量算出装置。
前記演算判定部は、前記部品に取り付けられるリードの本数を検出し、前記リードの本数から前記部品内に含まれる金ワイヤの量を算出可能である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の貴金属量算出装置。
前記演算判定部は、前記反射強度分布像を分析することにより前記測定対象物の端面に形成された金めっきの量を算出可能である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の貴金属量算出装置。
測定対象物に含まれる貴金属の量を算出する貴金属量算出方法であって、
前記測定対象物にＸ線を照射して得られるＸ線透視像と、前記測定対象物の一方の主表面および他方の主表面の双方の光学画像と、電磁波を前記測定対象物に照射して得られる反射強度分布像とを得る工程と、
前記Ｘ線透視像および前記光学画像を、前記測定対象物に含まれる部品の種類を特定するためのデータベースと対比することにより、前記データベースにおける前記部品の情報の有無を判断する工程と、
前記部品の情報の有無を判断する工程において前記データベースに前記部品の情報が有ると判断された場合には前記データベースを基に前記部品に含まれる貴金属の種類および量を出力する工程と、
前記Ｘ線透視像および前記光学画像を用いて前記測定対象物における銅配線パターンの量を算出する工程と、
前記Ｘ線透視像、前記光学画像および前記反射強度分布像を用いて前記測定対象物に形成された金めっきの量を算出する工程とを備える、貴金属量算出方法。
前記部品の情報の有無を判断する工程において前記データベースに前記部品の情報が無いと判断された場合には前記Ｘ線透視像および前記反射強度分布像を基に前記部品に含まれるリードの本数を算出することにより前記部品内の金ワイヤの量を算出する、請求項８に記載の貴金属量算出方法。
前記銅配線パターンの量を算出する工程は、前記Ｘ線透視像および前記光学画像を用いて前記銅配線パターンの面積を算出する工程と、Ｘ線透過率を表す前記Ｘ線透視像を用いて前記銅配線パターンの厚みを算出する工程とを含む、請求項８または９に記載の貴金属量算出方法。
前記金めっきの量を算出する工程においては、前記測定対象物の端面における前記電磁波の反射率による前記反射強度分布像と前記Ｘ線透視像と前記光学画像とを対比することにより、前記端面において前記金めっきが形成された金めっき形成領域の検出および前記金めっき形成領域の面積を算出する、請求項８〜１０のいずれか１項に記載の貴金属量算出方法。
前記Ｘ線透視像および前記光学画像を用いて前記測定対象物に搭載されるコネクタに含まれる金の量を算出する工程をさらに備える、請求項８〜１１のいずれか１項に記載の貴金属量算出方法。