JP6391365B2 - Ｘ線検査装置、ｘ線検査方法およびｘ線検査プログラム - Google Patents

Description

本発明は、Ｘ線検査装置、Ｘ線検査方法およびＸ線検査プログラムに関する。

従来、再構成演算が実行されたＸ線画像に基づいて検査対象部の３次元構造を解析するための技術として、検査対象部の位置を特定するための技術が開発されている。例えば、特許文献１には、基板上の検査対象部を検査する構成において、基板上の配線パターンの像に特徴的な特徴量を抽出し、当該特徴量に基づいて検査対象部の検査位置を決定する構成が開示されている。

特許４６１０５９０号公報

上述した従来のＸ線検査装置においては、基板上の配線パターンの像を利用しているため、検査対象部の周囲に配線パターンが存在しない場合には検査対象部の位置を決定することができない。
本発明は、前記課題に鑑みてなされたもので、検査対象部の像に基づいて検査対象部の位置を特定する技術の提供を目的とする。

前記目的を達成するため、Ｘ線検査装置は、所定方向に対して傾斜した角度でＸ線を検査対象部に照射して複数のＸ線画像を取得し、再構成演算を行う。そして、当該Ｘ線検査装置は、再構成演算によって得られた再構成情報に基づいて、所定方向に垂直な方向のＸ線画像のエッジ量を取得し、当該エッジ量の所定方向への変化に基づいて検査対象部の所定方向の端部の位置を取得する。

すなわち、所定方向に対して傾斜した角度でＸ線を検査対象部に照射して複数の撮影位置でＸ線画像を撮影して再構成演算を行った場合、検査対象部の外側においては、所定方向の端部から所定方向に広がるようにアーチファクトが発生する。しかし、所定方向に垂直な方向に広がるようなアーチファクトの発生は所定方向の発生に比べて少ない。従って、検査対象部の所定方向の端部付近において複数の位置で所定方向に垂直な方向に切断した断面のＸ線画像を再構成情報に基づいて生成した場合、断面が検査対象部を通るようなＸ線画像において検査対象部のエッジは明らかである。しかし、断面が検査対象部を通らないＸ線画像（アーチファクトを切断する断面のＸ線画像）において検査対象部のエッジは不明瞭である。

そこで、本発明の一実施形態にかかるＸ線検査装置においては、所定方向に垂直な方向へ切断した断面のＸ線画像におけるエッジ量に着目し、当該エッジ量の所定方向への変化を解析する構成とした。すなわち、検査対象部を切断する断面ではエッジが明らかであり、検査対象部を切断しない（アーチファクトを切断する）断面ではエッジが不明瞭であるため、所定方向にエッジが急変する位置を特定すれば、当該位置に基づいて検査対象部の所定方向の端部の位置を取得することができる。この構成によれば、検査対象部の像に基づいて検査対象部の位置を特定することができる。

ここで、Ｘ線画像取得手段においては、再構成演算が可能な複数のＸ線画像を取得することができればよい。すなわち、所定方向に対して傾斜した角度でＸ線を検査対象部に照射する構成において、複数の撮影位置でＸ線画像が撮影されれば良い。Ｘ線画像の撮影は、Ｘ線の出力範囲内に検査対象部を配置し、透過したＸ線を検出器によって撮影することによって行われればよい。Ｘ線画像の撮影に際しては、Ｘの照射範囲内に所望の検査対象部が含まれるように配設することができればよい。このためには、検査対象部を容易に移動できる構成を採用するのが好ましく、例えば、Ｘ−Ｙステージや回転ステージ等に検査対象部を載置する構成を採用することができる。

なお、Ｘ線は、所定方向に対して傾斜した角度で検査対象部に照射される。すなわち、所定方向に平行な回転軸とＸ線の照射方向とが当該傾斜した角度で交わる状態とされ、回転軸を中心にＸ線の照射方向が回転したとみなすことができるように、Ｘ線源と検出面とを複数の撮影位置に配置することによって撮影が行われる。この構成によれば、再構成情報を切断する位置を所定方向に変化させることで、異なる切断位置のＸ線画像を解析することが可能になる。なお、この場合の構成例としては、所定方向に垂直な方向にＸ−Ｙステージや回転ステージを配向させれば、検査対象部を含む基板の平面が所定方向に垂直となり、基板の厚さ方向が所定方向となるようにして検査対象部のＸ線画像を解析することが可能になる。

再構成演算手段は、複数のＸ線画像に基づいて再構成演算を実行することにより、検査対象部の３次元構造に関する情報（再構成情報）を取得することができればよい。すなわち、再構成演算手段は、再構成情報に基づいて所定方向に垂直な方向に像を切断した断面のＸ線画像が取得できるように、当該再構成情報を生成することができればよい。なお、異なる方向から撮影したＸ線画像を用いれば、再構成演算手段によって再構成演算を実行することが可能であるが、この再構成演算を行う場合には、検査対象部に対して所定の対称性を有する位置からＸ線画像を撮影するのが好ましい。

このためには、検査対象部を配置する平面に対して所定の関係を持つ軸を中心にＸ線検出器の検出面を回転させたことを想定した場合の位置（以下、回転位置と呼ぶ）に検出面を配設する。より具体的には、検査対象部の移動平面（Ｘ−Ｙステージによる移動平面等）に対して垂直な軸を中心にした所定の半径の円周上に回転位置を想定すればよい。以上のように、検出面を複数の回転位置に配置すれば、回転対称性のある位置から検査対象部を撮影することができ、撮影したＸ線画像の回転対称性を考慮して３次元構造を解析することが可能になる。

エッジ量取得手段は、再構成演算によって得られた再構成情報に基づいて、所定方向に垂直な方向のＸ線画像のエッジ量を取得することができればよい。すなわち、エッジ量取得手段は、再構成情報に基づいて所定方向の任意の位置についての断面のＸ線画像を取得し、任意の位置の断面画像に基づいてエッジ量（断面内で隣接する画素同士の階調値変化が大きいほど大きい値になる特徴量）を取得することができるように構成されていれば良い。そして、エッジ量の所定方向への変化に基づいて検査対象部の所定方向の端部を特定できるようにするため、エッジ量取得手段においては、任意の断面のエッジ量を取得できる構成において、少なくとも、検査対象部の端部付近の複数の位置（検査対象部の所定方向の端部を含むとともに所定方向に沿って並ぶ複数の位置）における断面のエッジ量を取得すれば良い。なお、エッジ量は、公知の各種のフィルタ（例えば、Ｓｏｂｅｌフィルタ，Ｐｒｅｗｉｔｔフィルタ，Ｒｏｂｅｒｔｓフィルタ，Ｌａｐｌａｃｉａｎフィルタ等）で取得することができる。むろん、エッジ量の抽出に際しては、一旦、ぼかし処理を行ってノイズやアーチファクトの影響を低減するなどの前処理を行ってもよい。

端部位置取得手段は、エッジ量の所定方向への変化に基づいて検査対象部の所定方向の端部の位置を取得することができればよい。すなわち、検査対象部の像の所定方向への変化の中でエッジ量の変化に着目すれば、検査対象部の所定方向の端部（または端部付近）でエッジ量が急激に変化するため、当該急激な変化が発生する位置に基づいて検査対象部の端部の位置を取得することができればよい。

エッジ量の変化は、所定方向について解析されれば良い。すなわち、所定方向に傾斜した角度でＸ線を検査対象に照射して複数のＸ線画像を取得した場合、検査対象部の外側においては、所定方向の端部から所定方向に広がるようにアーチファクトが発生するが、所定方向に垂直な方向の端部から所定方向に垂直な方向に広がるようなアーチファクトの発生は所定方向の発生に比べて少ない。そこで、アーチファクトの有無に起因するエッジ量の変化によって検査対象部の所定方向の端部を特定することができるように、所定方向へのエッジ量の変化が取得されれば良い。

このような変化を解析するための具体例として、端部位置取得手段が、エッジ量の所定方向についての微分値のピーク位置に基づいて検査対象部の所定方向の端部の位置を取得する構成を採用しても良い。すなわち、エッジ量の絶対値は、Ｘ線の照射範囲内での強度分布の変動や、Ｘ線の照射角度等によって変動し得るため、例えば、エッジ量の絶対値と閾値とを比較する構成によって、検査対象部の像であるか否かを判定することは困難である。

しかし、エッジ量の絶対値が位置によって変動するとしても、検査対象部の像とアーチファクトとの境界においては、エッジ量が急峻に変化することは確実である。従って、エッジ量の所定方向についての微分値を取得すれば、エッジ量が急峻に変化する位置を微分値のピーク位置として特定することができる。そこで、当該ピーク位置に基づいて検査対象部の所定方向の端部の位置を取得すれば、Ｘ線の強度が位置によって変動する場合であっても、確実に検査対象部の所定方向の端部の位置を取得することができる。なお、微分値のピーク位置は、所定方向における微分値が極大値または極小値となる位置である。

エッジ量の所定方向への変化に基づいて検査対象部の所定方向の端部の位置を取得するための構成としては、種々の構成を採用可能である。例えば、エッジ量の所定方向についての微分値のピーク位置を取得し、ピーク位置自体を検査対象部の所定方向の端部の位置として取得しても良いが、ピーク位置を補正した位置を検査対象部の所定方向の端部の位置として取得しても良い。

後者としては、端部位置取得手段が、ピーク位置から検査対象部の方向にオフセットした位置を端部の位置として取得する構成を採用しても良い。すなわち、アーチファクトは、検査対象部の端部から所定方向に広がるように発生するため、検査対象部の所定方向の端部から検査対象部の外部に向けて所定方向に沿ってエッジ量が急激に変化するものの、当該変化は所定方向の端部よりもわずかに外側で発生することが多い。そこで、ピーク位置から検査対象部の方向（検査対象部の内側に向けた方向）にオフセットをすれば、ピーク位置に基づいて、検査対象部の所定方向の端部の位置を正確に特定することができる。

ピーク位置からのオフセット量は、種々の手法によって特定することが可能である。例えば、統計等によって予め特定された固定量であっても良いし、各種の要素によって変動する量であっても良い。後者としては、例えば、Ｘ線の照射範囲内での検査対象部の位置やＸ線の所定方向に対する傾斜角、検査対象部に対するＸ線の照射角、検査対象部の所定方向の端部から所定方向に広がるアーチファクトの範囲（所定方向の長さ）等に基づいて変動させることが可能である。

本発明のＸ線検査装置においては、検査対象部の所定方向の端部の位置を利用して良否判定を実行可能であることが好ましい。この良否判定としては、ボイドの形状や位置、検査対象部の断層像、断面積、形状、はんだ付けにおけるブリッジや接触不良の有無等を検査する構成を採用可能である。この良否判定に際しては、検査を行うための検査位置、例えば、検査対象となる断層面の位置、はんだ付けにおけるブリッジや接触不良の有無を検査する対象となる位置等を特定する必要がある。そこで、Ｘ線検査装置は、検査対象部の所定方向の端部の位置に基づいて検査に関連する位置（例えば、ボイドの位置）を特定して良否判定を行う。

なお、Ｘ線検査装置においては、検査対象部の端部付近の複数の位置の断面のＸ線画像のエッジ量に基づいて検査対象部の所定方向の端部を特定するため、検査対象部の像に基づいて所定方向の端部を特定していることになる。従って、Ｘ線検査装置における解析において検査対象部以外の像（例えば、配線パターンの像）を参照することなく、検査対象部の所定方向の端部を特定することができる。

従って、検査対象部以外の像が撮影されないような状況であっても検査対象部の良否判定を行うことができる。このような状況としては、例えば、配線パターンが形成される前の基板や基板のコア材に対する検査が行われる状況が想定される。より具体的には、これらの基板や基板のコア材に対して形成されたスルーホールの内壁がメッキされる場合やスルーホールの内部がメッキ充填される場合等が挙げられる。

これらの場合において、スルーホール内のメッキが適正に機能するためには、当該メッキの部分において既定の電気伝導率が確保され、また、ボイド等が存在しないこと等が必要とされ、基板における配線パターンが形成される前にメッキの良否が判定されることが好ましい。このような場合であっても、Ｘ線検査装置においてスルーホール内のメッキを検査対象部とすれば、当該検査対象部の所定方向の端部（例えば、充填スルーホールであれば充填によって形成される円柱の円状の端面）の位置を取得することができる。

従って、Ｘ線検査装置において、当該検査対象部の所定方向の端部の位置に基づいて、ボイドの有無を検査する検査範囲やボイドの位置等を特定することで良否判定を正確に実行することができる。例えば、検査対象部の所定方向の端部より外側の位置にはボイドが存在し得ないが、当該外側の位置においては検査対象部に近いほどアーチファクトにより像が不明瞭となっている。従って、当該外側の位置が検査対象とされた場合、アーチファクトとボイドとが区別できなくなることによってボイドが存在すると誤判定される場合が多い。この場合、良品が不良品と判定されることになる。しかし、所定方向の端部が正確に特定されていれば、検査対象部の外側において存在し得ないボイドを存在すると誤判定することはなく、正確に良否判定を行うことができる。

また、検査対象部内のボイドは、基板の使用過程で移動し得るため、既定以上の大きさのボイドが所定方向の端部から既定距離以下の範囲に存在すると、基板の使用過程でボイドが検査対象部の端部に露出し、接触不良や変形の原因となる。従って、所定方向の端部が正確に特定されていれば、Ｘ線検査装置は、既定以上の大きさのボイドが所定方向の端部から既定距離以下の範囲に存在する場合に正確に不良であると判定することができる。

以上は、本発明が装置として実現される場合について説明したが、かかる装置を実現する方法やプログラムにおいても本発明を適用可能である。以上のようなＸ線検査装置は単独で実現される場合もあるし、ある方法に適用され、あるいは同方法が他の機器に組み込まれた状態で利用されることもあるなど、発明の思想としてはこれに限らず、各種の態様を含むものである。むろん、発明の実施態様がソフトウェアであったりハードウェアであったりするなど、適宜、変更可能である。また、ソフトウェアの記録媒体は、磁気記録媒体であってもよいし光磁気記録媒体であってもよいし、今後開発されるいかなる記録媒体においても全く同様に考えることができる。一次複製品、二次複製品などの複製段階についても同等である。その他、供給装置として通信回線を利用して行う場合でも本発明が利用されていることにはかわりない。さらに、一部がソフトウェアであって、一部がハードウェアで実現されている場合においても発明の思想において全く異なるものではなく、一部を記録媒体上に記憶しておいて必要に応じて適宜読み込まれるような形態であってもよい。

Ｘ線検査装置の概略ブロック図である。 （２Ａ）は検査対象部を撮影するための撮影位置を説明するための図、（２Ｂ）は再構成情報に基づいて生成された断面のＸ線画像を示す図である。 （３Ａ）はＸ線検査処理のフローチャートであり、（３Ｂ）はＺ方向のエッジ量とエッジ量の微分値を示す図である。

ここでは、下記の順序に従って本発明の実施の形態について説明する。
（１）Ｘ線検査装置の構成：
（２）Ｘ線検査処理：
（３）他の実施形態：

（１）Ｘ線検査装置の構成：
図１は本発明の一実施形態にかかるＸ線検査装置の概略ブロック図である。Ｘ線検査装置は、Ｘ線撮像機構部１０と制御部２０とを備えている。Ｘ線撮像機構部１０は、Ｘ線発生器１１とＸ線検出器１２とを備えている。Ｘ線撮像機構部１０は、検査対象部を含む部品ＷとＸ線発生器１１とＸ線検出器１２とが所定の相対位置関係となった状態で、Ｘ線発生器１１によって部品ＷにＸ線を照射させる。

Ｘ線発生器１１は、Ｘ線を出力するＸ線出力部１１ａを備えており、所定の強度でＸ線を部品Ｗに照射することができる。Ｘ線検出器１２は、Ｘ線の強度を検出する検出面１２ａを備えており、部品Ｗを透過したＸ線の透過量を反映したＸ線画像を撮影することができる。すなわち、Ｘ線検出器１２は、検出面１２ａの各位置におけるＸ線の透過量の画像を示すＸ線画像データ２６ｂを生成する。

本実施形態において部品Ｗはメッキ充填されたスルーホールを有する基板（または基板のコア材）であり、部品Ｗは図示しない搬送機構によって所定の平面に沿って搬送される。すなわち、未検査の部品Ｗが所定の平面に沿って搬入され、Ｘ線の照射範囲に配置され、検査された後に再度搬送機構によって搬出される。本実施形態においては、Ｘ線発生器１１とＸ線検出器１２と部品Ｗとの相対位置関係を変化させる図示しない位置決め機構が備えられている。すなわち、位置決め機構は、Ｘ線の照射範囲内で部品Ｗを所定の平面（Ｘ−Ｙ平面と呼ぶ）に沿って２次元的に移動させることが可能であるとともに、検査対象部とＸ線出力部１１ａと検出面１２ａとの少なくとも１個の位置を移動させる移動機構を備えており、再構成演算を実施するためのＸ線画像を取得できるように検査対象部とＸ線出力部１１ａと検出面１２ａとの相対位置関係を調整可能である。

図２Ａは、Ｘ線が部品Ｗに照射される様子を示す模式図であり、同図においては、横方向がＸ−Ｙ平面に平行な方向であり、上下方向がＸ−Ｙ平面に垂直なＺ方向である。同図２Ａにおいては、部品Ｗに含まれる検査対象部Ｗaとその周囲に存在するＸ線発生器１１のＸ線出力部１１ａおよびＸ線検出器１２の検出面１２ａを模式的に示している。本実施形態における検査対象部Ｗaは、部品Ｗとしての基板に形成された円柱状のスルーホールをメッキで充填することによって形成された電気伝導体であり、円柱状の外形である。

本実施形態において、位置決め機構は、検査対象部ＷaとＸ線出力部１１ａと検出面１２ａの相対的な位置関係が回転軸Ａに対して回転するように変動させる。すなわち、本実施形態においては、検査対象部ＷaとＸ線出力部１１ａと検出面１２ａとの少なくとも１個が移動可能に構成されており、位置決め機構は、Ｘ線出力部１１ａと検出面１２ａとが回転軸Ａに対して実質的に回転方向Ｒ、Ｒ'のように回転するように位置を変更させることができる。例えば、図２Ａに示すように、Ｘ線出力部１１ａと検出面１２ａとの双方が回転移動されても良いし、Ｘ線出力部１１ａが固定され、その出力範囲において検出面１２ａと部品Ｗが回転されても良いし、Ｘ線出力部１１ａと検出面１２ａとが固定されＸ線出力部１１ａの出力範囲において部品Ｗが回転されてもよい。

各部の相対位置関係がどのように変動するとしても、Ｘ線出力部１１ａは、所定の立体角の範囲にＸ線を出力可能であり、検査対象部Ｗaを通るＸ線の光軸は軸Ａに対して所定角度だけ傾斜している。そして、円柱状の検査対象部Ｗaはその軸がＺ方向に平行に配向され、この状態でＸ線画像が撮影されることによって検査対象部Ｗaに対する検査が行われる。すなわち、本実施形態においてＸ線発生器１１は、所定方向であるＺ軸方向に対して傾斜した角度でＸ線を検査対象部Ｗaに対して照射するように構成されている。さらに、Ｘ線の出力方向がＺ軸方向に傾斜した状態で、Ａ軸周りの回転角が異なる複数の撮影位置で撮影が行われる。図２Ａに示す実線と破線は、回転角が１８０°異なる２カ所の撮影位置を模式的に示している。

次に制御部２０について説明する。制御部２０は、発生器制御部２１と検出器制御部２２と位置決め機構制御部２３と入力部２４と出力部２５とメモリ２６とＣＰＵ２７とを備えている。メモリ２６はデータを記憶可能な記憶媒体であり、プログラムデータ２６ａとＸ線画像データ２６ｂとが記憶される。ＣＰＵ２７は、プログラムデータ２６ａを読み出して実行することにより、後述する各種処理のための演算を実行する。なお、メモリ２６はデータを記憶することができればよく、ＲＡＭやＥＥＰＲＯＭ，ＨＤＤ等種々の記憶媒体を採用可能である。

位置決め機構制御部２３は、検査対象部ＷaのＸ線画像を撮影する撮影位置となるように、検査対象部ＷaとＸ線出力部１１ａと検出面１２ａとの少なくとも１個の位置を調整する。発生器制御部２１は、Ｘ線発生器１１を制御し、Ｘ線発生器１１から部品Ｗに対してＸ線を照射させる。検出器制御部２２は、Ｘ線検出器１２が検出したＸ線の強度、すなわち透過量の画像を示すＸ線画像データ２６ｂを取得する。Ｘ線画像データ２６ｂは複数の画素の階調値によって構成される画像データであり、各画素の階調値はＸ線検出器１２が検出したＸ線の強度を示す。検出器制御部２２は、Ｘ線検出器１２からＸ線画像データ２６ｂを取得し、メモリ２６に記憶する。出力部２５は部品Ｗの検査結果等を表示するディスプレイであり、入力部２４は利用者の入力を受け付ける操作入力機器である。

ＣＰＵ２７は、部品Ｗに含まれる検査対象部Ｗaの良否判定を行うために、プログラムデータ２６ａに基づいてＸ線画像取得部２７ａと再構成演算部２７ｂとエッジ量取得部２７ｃと端部位置取得部２７ｄと良否判定部２７ｅとの各機能を実行する。Ｘ線画像取得部２７ａは、Ｘ軸方向に対して傾斜した角度でＸ線を検査対象部Ｗaに照射して撮影した複数のＸ線画像を取得する機能をＣＰＵ２７に実行させるプログラムモジュールである。すなわち、ＣＰＵ２７は、Ｘ線画像取得部２７ａの処理により、発生器制御部２１，検出器制御部２２，位置決め機構制御部２３に対して所定の指示を出力し、再構成演算を実行するためのＸ線画像データ２６ｂを取得する処理をＣＰＵ２７に実行させる。

再構成演算部２７ｂは、複数のＸ線画像に基づいて再構成演算を実行する処理をＣＰＵ２７に実行させるプログラムモジュールである。すなわち、ＣＰＵ２７は、再構成演算部２７ｂの処理により、Ｘ線画像データ２６ｂに基づいて再構成演算を実行する。この結果、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸で構成される３次元空間内で再構成情報が定義された状態、すなわち、３次元空間内の座標毎にＸ線の吸収量に対応した値が定義された状態となる。以後、特定の平面内での再構成情報を当該平面で再構成情報を切断した断面のＸ線画像と呼ぶ。

このように生成された再構成情報は、検査対象部ＷaのＸ線の吸収量に応じた階調値を３次元空間内の座標毎に示しているため、当該階調値に基づいて検査対象部Ｗaの３次元構造を解析することができる。しかし、本実施形態のように複数のＸ線画像データ２６ｂに基づいて生成された再構成情報において、アーチファクトが発生することを避けることはできない。

当該アーチファクトは種々の要素を反映した強度で発生するが、本実施形態のようにＺ軸方向に傾斜した角度でＸ線が検査対象部Ｗaに照射される構成においては、Ｚ軸方向の端部から検査対象部Ｗaの外側においてＺ軸方向に広がるアーチファクトが発生する。すなわち、図２Ａに示す領域Ｚa，Ｚbにおいては、検査対象部Ｗaが存在しないにもかかわらず、再構成情報において検査対象部Ｗaの像と区別することが困難なアーチファクトが発生する。

図２Ｂは、再構成情報の実例を示す図である。図２Ｂの左側の画像は再構成情報に基づいてＺ軸方向に平行な方向に検査対象部Ｗaを切断した断面のＸ線画像Ｉzの例を示している。当該Ｘ線画像Ｉzで示されるように、検査対象部ＷａのＺ軸方向に垂直な端部（側面方向）付近においては境界が明瞭である。一方、検査対象部ＷａのＺ軸方向の端部付近においては、上下方向（Ｚ軸方向に沿って外側に広がる方向）において境界が不明瞭である。従って、Ｚ軸方向の端部から検査対象部Ｗaの外側においてＺ軸方向に広がるアーチファクトが発生している。

図２Ｂに示すＸ線画像Ｉzにおいては、Ｚ方向の位置Ｚ₂が検査対象部ＷaのＺ軸方向の端部である。しかし、上述のようにアーチファクトが形成されていると、Ｚ軸方向に平行な方向に検査対象部Ｗaを切断した断面のＸ線画像Ｉzを解析しても、検査対象部ＷaのＺ軸方向の端部を特定することは困難である。

しかし、再構成情報に基づいてＺ軸方向に垂直な方向に検査対象部Ｗaを切断した断面のＸ線画像を解析すると、検査対象部ＷaのＺ軸方向の端部を特定することができる。図２Ｂにおいては、右側に、再構成情報に基づいてＺ軸方向に垂直な方向に検査対象部Ｗaを切断した断面のＸ線画像Ｉxy₁〜Ｉxy₃を示している。なお、Ｘ線画像Ｉxy₁〜Ｉxy₃の切断位置は、図２Ｂに示すＺ方向の位置Ｚ₁〜Ｚ₃である。これらのＸ線画像Ｉxy₁〜Ｉxy₃に示されるように、位置Ｚ₁，Ｚ₂において検査対象部Ｗaの像のエッジは明瞭であるが、位置Ｚ₃において中央部に存在するアーチファクトのエッジは不明瞭である。従って、Ｚ方向に垂直な方向の断面のＸ線画像におけるエッジ量がＺ方向に変化する様子を解析すれば、検査対象部ＷaのＺ方向の端部を取得することができる。

エッジ量取得部２７ｃは、再構成演算によって得られた再構成情報に基づいて、所定方向に垂直な方向のＸ線画像のエッジ量を取得する処理をＣＰＵ２７に実行させるプログラムである。本実施形態において、ＣＰＵ２７は、エッジ量がＺ方向に変化する様子を解析するため、エッジ量取得部２７ｃの処理により、再構成情報に基づいて、検査対象部ＷaのＺ軸方向の端部を含む所定範囲において、Ｚ軸方向の位置が異なる複数個の切断位置に置いてＺ軸方向に垂直な方向に再構成情報を切断した断面のＸ線画像を取得する。そして、ＣＰＵ２７は、各Ｘ線画像の各画素においてエッジ抽出フィルタを適用し、エッジ量（エッジ量の総和）を取得する。なお、エッジ量は所定の手法で規格化されることが好ましい。規格化としては、種々の手法を採用可能であり、例えば、各Ｘ線画像の画素数を同一にする手法や、単位面積当たりのエッジ量や単位画素当たりのエッジ量を取得する手法等が挙げられる。

端部位置取得部２７ｄは、エッジ量の所定方向への変化に基づいて検査対象部の所定方向の端部の位置を取得する処理をＣＰＵ２７に実行させるプログラムモジュールである。すなわち、ＣＰＵ２７は、端部位置取得部２７ｄの処理により、上述の複数の断面のＸ線画像のエッジ量が急変するＺ軸方向の位置を特定し、当該位置に基づいて検査対象部ＷaのＺ方向の端部の位置を取得する。この構成によれば、検査対象部Ｗaの像に基づいて検査対象部Ｗaの端部の位置を特定することができる。従って、配線パターンが形成されていない基板や基板のコア材においてメッキで充填されたスルーホール等を検査対象部Ｗaとした場合であっても、正確に検査対象部ＷaのＺ軸方向の端部の位置を特定することができる。

良否判定部２７ｅは、検査対象部Ｗaの所定方向の端部の位置に基づいて検査範囲を特定し、検査対象部Ｗaの良否を判定する機能をＣＰＵ２７に実行させるプログラムモジュールである。すなわち、ＣＰＵ２７は、良否判定部２７ｅの処理により、検査対象部ＷaのＺ軸方向の端部よりも内側の像に基づいてボイドの有無を特定し、既定以上の大きさのボイドがＺ軸方向の端部から既定距離以下の範囲に存在する場合に、検査対象部Ｗaが不良であると判定する。当該条件に合致しない場合、ＣＰＵ２７は検査対象部Ｗaが不良でないと判定する。

（２）Ｘ線検査処理：
図３Ａは、Ｘ線検査処理を示すフローチャートである。当該Ｘ線検査処理は、検査対象の部品ＷがＸ線の照射範囲に搬送された後に実行される。Ｘ線検査処理において、ＣＰＵ２７は、Ｘ線画像取得部２７ａの処理により、ＣＴ撮影処理を行う（ステップＳ１００）。すなわち、ＣＰＵ２７は、Ｘ線画像取得部２７ａの処理により、発生器制御部２１，検出器制御部２２，位置決め機構制御部２３に対して所定の指示を出力し、Ｚ軸方向に傾斜した角度でＸ線が検査対象部Ｗaに照射されるように、各部の配置を調整する。さらに、ＣＰＵ２７は、Ｘ線画像取得部２７ａの処理により、発生器制御部２１に対して所定の指示を出力して所定の出力でＸ線を出力させ、検出器制御部２２に対して所定の指示を出力してＸ線画像データ２６ｂを取得する。さらに、ＣＰＵ２７は、以上のようにＸ線画像データ２６ｂ撮影する処理を、軸Ａを回転軸とした回転を行った後の複数の撮影位置で実行し、複数の撮影位置で撮影したＸ線画像データ２６ｂをメモリ２６に記録する。

次に、ＣＰＵ２７は、再構成演算部２７ｂの処理により、再構成演算処理を実行する（ステップＳ１１０）。再構成演算は、検査対象部Ｗaの３次元構造を再構成することができれば良く、種々の処理を採用可能である。例えば、フィルタ補正逆投影法を採用可能である。この処理においてＣＰＵ２７は、まず、複数のＸ線画像のいずれかに対してフーリエ変換を実施し、フーリエ変換で得られた結果に対して周波数空間でフィルタ補正関数を乗じる。さらに、この結果に対して逆フーリエ変換を実施することで、フィルタ補正を行った画像を取得する。尚、このフィルタ補正関数は、画像のエッジを強調するための関数等を採用可能である。

続いて、フィルタ補正後の画像を、それが投影された軌跡に沿って３次元空間へ逆投影する。すなわち、Ｘ線検出器１２の検出面１２ａにおけるある位置の像に対応する軌跡は、Ｘ線発生器１１の焦点とこの位置とを結ぶ直線であるので、この直線上に画像を逆投影する。以上の逆投影を複数のＸ線画像のすべてについて行うと、３次元空間上で検査対象部Ｗaが存在する部分のＸ線吸収係数分布が強調され、検査対象部Ｗaの３次元形状を示す再構成情報が得られる。

次に、ＣＰＵ２７は、エッジ量取得部２７ｃおよび端部位置取得部２７ｄの処理により、検査対象部ＷaのＺ軸方向の端部を取得する（ステップＳ１２０）。すなわち、ＣＰＵ２７は、エッジ量取得部２７ｃの処理により、再構成情報から、検査対象部ＷaのＺ軸方向の端部を含む所定範囲を特定する。また、ＣＰＵ２７は、当該所定範囲の再構成情報に基づいて、Ｘ−Ｙ平面に平行な所定の面積の断面のＸ線画像であって、Ｚ軸方向の位置が異なる複数のＸ線画像を取得する。そして、ＣＰＵ２７は、所定のエッジ抽出フィルタで各Ｘ線画像のエッジ量を取得する。

さらに、ＣＰＵ２７は、端部位置取得部２７ｄの処理により、エッジ量のＺ軸方向についての微分値を取得する。当該微分値の大きさ（絶対値の大きさ）は、エッジ量のＺ軸方向についての変化量の大きさに対応しているため、ＣＰＵ２７は、微分値が極大値または極小値となるＺ軸方向の位置を特定することにより、エッジ量のＺ軸方向の変化量が最大となるＺ軸方向の位置を特定する。

図３Ｂは、Ｚ軸方向の位置毎のエッジ量とエッジ量の微分値との例を示す図である。図３Ｂにおいては、横軸がＺ軸方向の位置（μｍ）、左側の縦軸がエッジ量、右側の縦軸が微分値であり、実線の曲線がエッジ量、一点鎖線の曲線が微分値である。同図３Ｂにおいては、破線の矢印で検査対象部Ｗaの端部から端部までの範囲Ｒを示しており、当該範囲Ｒにおいて実線の曲線で示されるように、エッジ量の変化は緩やかである。一方、範囲Ｒの外側において、エッジ量の変化は急峻である。ただし、アーチファクトの影響により範囲Ｒの外側のエッジ量はＺ軸方向の変化に応じて急激に変化する傾斜した曲線となる。このため、図３Ｂにおいて一点鎖線の曲線で示されるように微分値には、範囲Ｒの外側において検査対象部Ｗaの端部の極めて近くにピーク（極大値または極小値）が存在する。

従って、エッジ量の微分値のピーク位置が検査対象部ＷaのＺ軸方向の端部の位置であるとみなすことも可能であるが、本実施形態においてＣＰＵ２７は、当該ピーク位置が検査対象部Ｗaの端部からわずかに外側になることに着目し、より正確に検査対象部Ｗaの端部の位置を取得するための処理を行う。具体的には、図３Ｂに示すように、微分値のピーク位置Ｐ₁は、範囲Ｒよりも距離Ｌ₁だけ検査対象部Ｗaの外側であり、微分値のピーク位置Ｐ₂は、範囲Ｒよりも距離Ｌ₂だけ検査対象部Ｗaの外側である。

そこで、ＣＰＵ２７は、端部位置取得部２７ｄの処理により、ピーク位置のＺ軸方向の位置から検査対象部Ｗaの方向（検査対象部Ｗaの内側に向けた方向）にオフセットした位置を端部の位置として取得する。すなわち、ＣＰＵ２７は、ピーク位置Ｐ₁から距離Ｌ₁だけ検査対象部Ｗaの内側にオフセットした位置Ｐ_1eを検査対象部Ｗaの端部の位置として取得する。また、ＣＰＵ２７は、ピーク位置Ｐ₂から距離Ｌ₂だけ検査対象部Ｗaの内側にオフセットした位置Ｐ_2eを検査対象部Ｗaの端部の位置として取得する。なお、オフセット量は予め決められていれば良く、本実施形態においては、検査対象部Ｗaの下側（図３Ｂで示す位置Ｐ_1e側）と検査対象部Ｗaの上側（図３Ｂで示す位置Ｐ_2e側）のそれぞれについてオフセット量が統計的に決められている。すなわち、端部の位置が判明しているサンプルで複数回計測した結果から予めオフセット量が特定されている。

なお、本実施形態においては、エッジ量のＺ軸方向への変化を微分値によって特定しているため、検査対象部Ｗaの端部を確実に特定することができる。すなわち、エッジ量の絶対値は、Ｘ線の照射範囲内での強度分布の変動や、Ｘ線の照射角度等によって変動し得る。例えば、図３Ｂにおいて実線で示す実例においては検査対象部Ｗaの上下の端部でエッジ量の絶対値が大きく異なり、このようなＸ線の強度分布を反映し、位置Ｐ_1eの外側におけるエッジ量と、位置Ｐ_2eの内側におけるエッジ量とが同等の大きさになっている。従って、エッジ量の絶対値と閾値とを比較する構成によって、検査対象部の像であるか否かを判定することは困難である。しかし、本実施形態においては、エッジ量のＺ軸方向の微分値に基づいて検査対象部ＷaのＺ軸方向の端部が特定されるため、Ｘ線の強度が位置によって変動する場合であっても、確実に検査対象部のＺ軸方向の端部の位置を取得することができる。

なお、ステップＳ１２０を実行する前に、必要に応じてＣＰＵ２７が所定の前処理を実行しても良い。例えば、再構成情報に含まれる検査対象部Ｗaの像の位置が予め特定されていない場合、再構成情報に基づいて検査対象部Ｗaの位置を特定する処理（例えば、メッキの像の重心位置を特定する処理）等を行ってもよい。また、部品Ｗが撓むなどの要因によって検査対象部Ｗaの円柱軸がＺ軸方向に対して傾いている場合、当該円柱軸がＺ軸方向に平行になるように再構成情報の座標を補正する処理等を行ってもよい。

以上のようにして検査対象部ＷaのＺ軸方向の端部の位置が取得されると、ＣＰＵ２７は、良否判定部２７ｅの処理により、良否判定処理を行う（ステップＳ１３０）。すなわち、ＣＰＵ２７は、良否判定部２７ｅの処理により、検査対象部ＷaのＺ軸方向の端部よりも内側の像に基づいてボイドの有無を特定し、既定以上の大きさのボイドがＺ軸方向の端部から既定距離以下の範囲に存在する場合に、検査対象部Ｗaが不良であると判定する。当該条件に合致しない場合、ＣＰＵ２７は検査対象部Ｗaが不良でないと判定する。

なお、本実施形態のように、検査対象部Ｗaが正確に特定されると、良否判定の精度を向上させることができる。すなわち、検査対象部ＷaのＺ軸方向の端部より外側の位置にはボイドが存在し得ないが、当該外側の位置においては検査対象部Ｗaに近いほどアーチファクトにより像が不明瞭となっており、ボイドの誤検出が誘発されやすい。しかし、本実施形態においてＣＰＵ２７は、アーチファクトの影響を受けない部位のエッジ量からアーチファクトの影響を受ける部位のエッジ量への変化に基づいて検査対象部Ｗaの端部を特定しているため、Ｚ軸方向の端部が正確に特定される。従って、ＣＰＵ２７は、検査対象部Ｗaの外側を検査範囲とすることはなく、この結果、検査対象部Ｗaの外側において存在し得ないボイドを存在すると誤判定することが防止され、正確に良否判定を行うことができる。

さらに、検査対象部Ｗa内のボイドは、基板の使用過程で移動し得るため、既定以上の大きさのボイドがＺ軸方向の端部から既定距離以下の範囲に存在すると、基板の使用過程でボイドが検査対象部Ｗaの端部に露出し、接触不良や変形の原因となる。このような判定を行うため際に、検査対象部ＷaのＺ軸方向の端部の位置が不正確であると、ボイドと当該端部との距離が不正確になり、誤判定が発生する。しかし、本実施形態においては、Ｚ軸方向の端部が正確に特定されているため、正確に良否判定を行うことができる。

（３）他の実施形態：
以上の実施形態は本発明を実施するための一例であり、エッジ量の所定方向への変化に基づいて検査対象部の所定方向の端部の位置を取得する限りにおいて、他にも種々の実施形態を採用可能である。例えば、検査対象部はメッキによって充填されたスルーホールに限定されず、ＢＧＡにおけるバンプ、Ｃ4方式で利用されるバンプ等であっても良いし、リード部品を実装するためのはんだ等であっても良い。また、良否判定のための処理は、上述の例に限定されない。例えば、ボイドと所定方向の端部との距離ではなく、ボイドと検査対象部の重心との距離等に基づいて良否判定が行われてもよい。

さらに、上述の実施形態においてオフセット量は、検査対象部Ｗaの上側と下側とのそれぞれについて予め決められた固定値であったが、各種の要素によって変動する値であっても良い。例えば、Ｘ線の照射範囲内の位置毎にオフセット量が予め統計等によって特定され、ＣＴ撮影処理の際に検査対象部Ｗaが配置される照射範囲内の位置によってオフセット量が特定されても良い。また、Ｘ線の所定方向に対する傾斜角毎にオフセット量が予め統計等によって特定され、ＣＴ撮影処理の際のＸ線出力部１１ａや検出面１２ａ等の相対位置関係によって決定されるＸ線の傾斜角によってオフセット量が特定されても良い。

さらに、Ｘ線の検査対象部Ｗaに対する照射角（例えば、円柱軸に対する角度）毎にオフセット量が予め統計等によって特定され、ＣＴ撮影処理の際に検査対象部Ｗaを通過するＸ線の検査対象部Ｗaに対する照射角によってオフセット量が特定されても良い。さらに、検査対象部Ｗaの所定方向の端部から所定方向に広がるアーチファクトの範囲毎にオフセット量が予め統計等によって特定され、再構成演算が行われた後の再構成情報において検査対象部Ｗaの像の周囲に発生しているアーチファクトの範囲によってオフセット量が特定されても良い。いずれにしても、各種の要素に応じてオフセット量が特定されることにより、検査対象部Ｗaの端部の位置が正確に特定される。さらに、上述の実施形態においては、Ｘ線を利用しているが、検査対象を透過する他の放射線、例えば、ガンマ線等が利用されてもよい。

１０…Ｘ線撮像機構部、１１…Ｘ線発生器、１１ａ…Ｘ線出力部、１２…Ｘ線検出器、１２ａ…検出面、２０…制御部、２１…発生器制御部、２２…検出器制御部、２３…位置決め機構制御部、２４…入力部、２５…出力部、２６…メモリ、２６ａ…プログラムデータ、２６ｂ…Ｘ線画像データ、２７ａ…Ｘ線画像取得部、２７ｂ…再構成演算部、２７ｃ…エッジ量取得部、２７ｄ…端部位置取得部、２７ｅ…良否判定部

Claims (5)

1. 所定方向に対して傾斜した角度でＸ線を検査対象部に照射して撮影した複数のＸ線画像を取得するＸ線画像取得手段と、
   前記複数のＸ線画像に基づいて再構成演算を実行する再構成演算手段と、
   当該再構成演算によって得られた再構成情報に基づいて、前記所定方向に垂直な方向のＸ線画像のエッジ量を取得するエッジ量取得手段と、
   前記エッジ量の前記所定方向への変化に基づいて前記検査対象部の前記所定方向の端部の位置を取得する端部位置取得手段と、
   を備えるＸ線検査装置。
2. 前記端部位置取得手段は、
   前記エッジ量の前記所定方向についての微分値のピーク位置に基づいて前記検査対象部の前記所定方向の端部の位置を取得する、
   請求項１に記載のＸ線検査装置。
3. 前記端部位置取得手段は、
   前記ピーク位置から前記検査対象部の方向にオフセットした位置を前記端部の位置として取得する、
   請求項２に記載のＸ線検査装置。
4. 所定方向に対して傾斜した角度でＸ線を検査対象部に照射して撮影した複数のＸ線画像を取得するＸ線画像取得工程と、
   前記複数のＸ線画像に基づいて再構成演算を実行する再構成演算工程と、
   当該再構成演算によって得られた再構成情報に基づいて、前記所定方向に垂直な方向のＸ線画像のエッジ量を取得するエッジ量取得工程と、
   前記エッジ量の前記所定方向への変化に基づいて前記検査対象部の前記所定方向の端部の位置を取得する端部位置取得工程と、
   を含むＸ線検査方法。
5. 所定方向に対して傾斜した角度でＸ線を検査対象部に照射して撮影した複数のＸ線画像を取得するＸ線画像取得機能と、
   前記複数のＸ線画像に基づいて再構成演算を実行する再構成演算機能と、
   当該再構成演算によって得られた再構成情報に基づいて、前記所定方向に垂直な方向のＸ線画像のエッジ量を取得するエッジ量取得機能と、
   前記エッジ量の前記所定方向への変化に基づいて前記検査対象部の前記所定方向の端部の位置を取得する端部位置取得機能と、
   をコンピュータに実現させるＸ線検査プログラム。