JP6436141B2 - Ｘ線検査装置およびその制御方法 - Google Patents

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Description

本発明は、産業用のＸ線検査装置に関する。
Ｘ線撮像により得られた画像情報を用いて、工業製品の不良や欠陥の検出を行う産業用Ｘ線検査装置が知られている。このようなＸ線検査装置は、外観からは視認しづらい箇所や対象物内部の状態を非破壊で検査できるという利点を生かし、例えば、表面実装基板における部品のはんだ接合状態の検査などに応用されている。
Ｘ線検査に利用される撮像方式には、大別して、２Ｄ撮像と３Ｄ撮像とがある。２Ｄ撮像とは、対象物に対し一方向からＸ線を投影し、その透過像を２Ｄ画像情報として取得する方式である。他方、３Ｄ撮像とは、Ｘ線の投影方向を変えて撮像した複数の透過像を基に、対象物の３Ｄボリュームデータや任意断面での断層像などの３Ｄ画像情報を取得する方式であり、ＣＴ（Computed Tomography）、トモシンセシス（Tomosynthesis）などの手法が知られている。なお本明細書では、２Ｄ撮像で得られる２Ｄ画像情報を利用した検査を２Ｄ検査、３Ｄ撮像で得られる３Ｄ画像情報を利用した検査を３Ｄ検査と称す。
例えば、ＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）部品においては、図１６Ａに示すように、部品１６０側のはんだボール１６２と基板１６１側のクリームはんだ１６３の間に隙間が空く状態（オープン）、はんだボール１６２とクリームはんだ１６３が融合していない状態（未融合／Head In Pillow）などの不良が発生することがある。しかし２Ｄ撮像で得られる透過像では、図１６Ｂに示すように、はんだボール１６２とクリームはんだ１６３の判別がつき難いため、これらの不良状態を良品と見分けることが困難である。そのため２Ｄ検査では、見逃しによる不良品の流出、見過ぎによる直行率低下などの問題が発生する。そこで、２Ｄ検査で検出困難なこの種の不良については、３Ｄ検査を利用することが望ましい。例えば、特許文献１では、トモシンセシスにより得られた断層像を用いて、ＢＧＡ部品のはんだボールの検査を高精度に行う方法が開示されている。
特開平７−２２１１５１号公報
前述のように、３Ｄ検査は、２Ｄ透過像だけでは検出が困難な不良に対し有効な手法である。しかしながら、３Ｄ検査には次のような課題がある。
第一の課題は、撮像及び検査に要する時間である。２Ｄ検査の場合、１つの視野（ＦＯＶ；Field of View）の透過像を１回の撮像で得ることができるのに対し、３Ｄ検査の場
合は、１つの視野について数回から数十回の撮像が必要となる。それゆえ、２Ｄ検査に比べて撮像時間が長くなり、検査のスループットの低下を招いてしまう。この課題は、近年の部品パッケージの小型化及び高密度化に伴い、より深刻なものとなっている。はんだボールの径及びピッチの狭小化に合わせ撮像の分解能を高めると、１つの部品を複数の視野に分けて撮像しなければならず、視野数に比例して撮像時間が増大するからである。図１７Ａ及び図１７Ｂは、ボール径３００ミクロンのＢＧＡ部品を画素数２０００×２０００ｐｉｘの検出器を用い分解能２０ミクロンで撮像する場合は、１視野（視野サイズ：４０ｍｍ×４０ｍｍ）で部品全体を撮像できたのに対し、ボール径８０ミクロンのＢＧＡ部品
を同じ検出器を用いて分解能３ミクロンで撮像する場合は、３０個の視野（視野サイズ：６ｍｍ×６ｍｍ）に分けて撮像しなければならないことを示している。
第二の課題は、部品の被曝である。電子部品であっても、被曝量が許容限度を超えると性能劣化や故障を生じる可能性が高まる。したがって、部品の撮像回数（Ｘ線照射の回数）はできるだけ少ないことが望ましい。
本発明は上記実情に鑑みなされたものであって、２Ｄ透過像では検出が困難な不良についても、短時間かつ低被曝で検査することを可能にするための技術を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は、２Ｄ撮像の情報と３Ｄ撮像の情報を組み合わせて検査を行うことを特徴とする。
具体的には、本発明は、複数の被検査物を含む対象物をＸ線により検査するＸ線検査装置であって、前記対象物に設定される被検査領域のうちの一部の領域である第１領域に対してのみ、複数回のＸ線照射により３Ｄ画像を取得する３Ｄ撮像を実行する３Ｄ処理部と、前記被検査領域のうちの前記第１領域とは異なる領域である第２領域に対して、１回のＸ線照射により２Ｄ画像を取得する２Ｄ撮像を実行する２Ｄ処理部と、前記３Ｄ撮像により取得された前記第１領域の３Ｄ画像から、前記第１領域内の被検査物である第１被検査物の３Ｄ情報を抽出すると共に、前記２Ｄ撮像により取得された前記第２領域の２Ｄ画像から、前記第２領域内の被検査物である第２被検査物の２Ｄ情報を抽出する抽出部と、前記抽出部により抽出された前記第１被検査物の３Ｄ情報に基づいて、前記第２被検査物の３Ｄ情報を推定する３Ｄ情報推定部と、前記抽出部により抽出された前記第２被検査物の２Ｄ情報と前記３Ｄ情報推定部により推定された前記第２被検査物の３Ｄ情報とを用いて、前記第２被検査物の検査を行う検査部と、を有するＸ線検査装置を提供する。
この構成によれば、３Ｄ撮像を行う領域が被検査領域のうちの一部（第１領域のみ）に限定されるため、被検査領域全体を３Ｄ撮像するのに比べて、撮像回数及びＸ線照射回数を減らすことができ、撮像及び検査に要する時間の短縮、並びに、被曝量の低減を図ることができる。また、第１領域の３Ｄ画像から抽出された３Ｄ情報に基づき第２領域内の第２被検査物の３Ｄ情報を推定し、その３Ｄ情報を第２被検査物の検査に利用することにより、２Ｄ撮像しか行っていない第２被検査物についても疑似的な３Ｄ検査を実施することができる。これにより、従来の２Ｄ検査では検出が困難な不良についても検査が可能となる。
「２Ｄ情報」とは、２Ｄ空間（２Ｄ平面）における幾何学的な情報であり、例えば、２Ｄ平面における位置、サイズ、幅、距離、面積、形状などである。「３Ｄ情報」とは、３Ｄ空間における幾何学的な情報であり、例えば、３Ｄ空間における位置、サイズ、高さ、幅、距離、面積、体積、形状などである。
３Ｄ情報を推定する方法は問わない。例えば、前記第１領域内に複数の第１被検査物が含まれている場合には、前記３Ｄ情報推定部は、前記複数の第１被検査物の３Ｄ情報を内挿又は外挿することにより、前記第２被検査物の３Ｄ情報を算出することができる。
ここで、前記２Ｄ撮像のＸ線照射方向とＸＹ平面が垂直になるようにＸＹＺ座標系をおき、Ｚ方向に関する前記被検査物の両端を第１端及び第２端とよぶこととする。
例えば、前記抽出部は、前記第１領域の３Ｄ画像から前記複数の第１被検査物それぞれ
のＸＹ位置及びＺ方向高さを抽出すると共に、前記第２領域の２Ｄ画像から前記第２被検査物のＸＹ位置を抽出し、前記３Ｄ情報推定部は、前記複数の第１被検査物のＺ方向高さを内挿又は外挿することにより、前記第２被検査物のＸＹ位置におけるＺ方向高さを算出するとよい。これにより、第２被検査物についても、推定したＺ方向高さを用いた疑似的な３Ｄ検査を実施することができる。
前記抽出部は、前記第１領域の３Ｄ画像から前記複数の第１被検査物それぞれのＸＹ位置及び体積情報を抽出すると共に、前記第２領域の２Ｄ画像から前記第２被検査物のＸＹ位置を抽出し、前記３Ｄ情報推定部は、前記複数の第１被検査物の体積情報を内挿又は外挿することにより、前記第２被検査物のＸＹ位置における体積情報を算出するとよい。これにより、第２被検査物についても、推定した体積情報を用いた疑似的な３Ｄ検査を実施することができる。
前記抽出部は、前記第１領域の３Ｄ画像から前記複数の第１被検査物それぞれのＸＹ位置を抽出し、前記３Ｄ情報推定部は、前記複数の第１被検査物のＸＹ位置を内挿又は外挿することにより、前記第２被検査物が存在すべきＸＹ位置を算出してもよい。
第２被検査物が存在すべきＸＹ位置（以下、理論位置とよぶ）は、例えば、対象物のＣＡＤ情報などからも取得できるかもしれない。しかしながら、対象物に製造誤差があったり、対象物全体の位置がシフトしていたりすると、第２被検査物の位置もＣＡＤ情報どおりにはならない。その場合に、ＣＡＤ情報から得られる理論位置を基準（正解）として第２被検査物の検査を行うと、妥当でない結果が得られるおそれがあり、好ましくない。
その点、本発明では、３Ｄ撮像で求めた第１被検査物のＸＹ位置に基づいて（相対的な位置関係から）第２被検査物の理論位置を推定する。したがって、実際の対象物の状態（例えば製造誤差や対象物全体のシフトなど）が考慮された、第２被検査物の理論位置を求めることができる。このように求めた理論位置を第２被検査物の検査に利用すれば、より妥当な検査結果を得ることができ、検査精度及び信頼性を向上することができる。
前記抽出部は、前記第１領域の３Ｄ画像から前記複数の第１被検査物それぞれの第１端のＸＹＺ位置及び第２端のＸＹＺ位置を抽出し、前記３Ｄ情報推定部は、前記複数の第１被検査物の第１端のＸＹＺ位置を内挿又は外挿することにより前記第２被検査物の第１端が存在すべきＸＹＺ位置を算出すると共に、前記複数の第１被検査物の第２端のＸＹＺ位置を内挿又は外挿することにより前記第２被検査物の第２端が存在すべきＸＹＺ位置を算出してもよい。
この構成によれば、実際の対象物の状態（例えば製造誤差や対象物全体のシフトなど）が考慮された、第２被検査物の両端の理論位置を求めることができる。このように求めた理論位置を第２被検査物の検査に利用すれば、より妥当な検査結果を得ることができ、検査精度及び信頼性を向上することができる。
前記３Ｄ情報推定部は、推定した前記第１端が存在すべきＸＹＺ位置と前記第２端が存在すべきＸＹＺ位置とから、前記第２被検査物における前記第１端と前記第２端のＸＹ平面内のずれ量を算出してもよい。また、前記３Ｄ情報推定部は、推定した前記第１端が存在すべきＸＹＺ位置と前記第２端が存在すべきＸＹＺ位置とを平均することにより、前記第２被検査物が存在すべきＸＹ位置を算出してもよい。
この構成によれば、実際の対象物の状態（例えば製造誤差や対象物全体のシフトなど）が考慮された、第２被検査物の理論位置を求めることができる。このように求めた理論位置を第２被検査物の検査に利用すれば、より妥当な検査結果を得ることができ、検査精度
及び信頼性を向上することができる。
例えば、前記抽出部は、前記第２領域の２Ｄ画像から前記第２被検査物の実際のＸＹ位置を抽出し、前記検査部は、前記抽出部により抽出された前記第２被検査物の実際のＸＹ位置と、前記３Ｄ情報推定部により推定された前記第２被検査物が存在すべきＸＹ位置とを比較することにより、前記第２被検査物の良否を判定するとよい。
この構成によれば、３Ｄ撮像の結果から推定した第２被検査物の理論位置と、２Ｄ撮像の結果から算出した第２被検査物の実際の位置とを比較することで、実際の対象物の状態（例えば製造誤差や対象物全体のシフトなど）が考慮された妥当な検査結果を得ることができ、検査精度及び信頼性を向上することができる。
前記抽出部は、前記第２領域の２Ｄ画像から前記第２被検査物と前記第２被検査物に隣接する隣接被検査物との間の距離を抽出し、前記検査部は、前記抽出部により抽出された前記距離と、前記３Ｄ情報推定部により推定された前記第２被検査物における前記第１端と前記第２端のＸＹ平面内のずれ量に基づいて、前記第２被検査物の良否を判定するとよい。
２Ｄ画像に写る第２被検査物はＸＹ平面への投影像であるから、第２被検査物がＺ軸に対して傾いているほどその投影像は大きくなり、２Ｄ画像上での隣接被検査物との見かけの距離（間隔）が小さくなる。検査において評価すべき指標は、投影像同士の見かけの距離ではなく、３次元的な実際の距離であるが、２Ｄ画像のみから３次元的な距離を求めることはできない。そこで、本発明では、３Ｄ撮像の結果から推定した第２被検査物の第１端と第２端のＸＹ平面内のずれ量を考慮する。このずれ量は、第２被検査物のＺ軸に対する傾きと相関のある指標である。したがって、本発明の方法によれば、第２被検査物の傾きが考慮された妥当な検査結果を得ることができ、検査精度及び信頼性の向上を図ることができる。
前記抽出部は、前記第２領域の２Ｄ画像から前記第２被検査物の実際の真円度を抽出し、前記検査部は、前記第２被検査物における前記第１端と前記第２端のＸＹ平面内のずれ量に基づいて前記第２被検査物の真円度を推定し、推定した真円度と前記抽出部により抽出された前記第２被検査物の実際の真円度とを比較することにより、前記第２被検査物の良否を判定するとよい。
２Ｄ画像に写る第２被検査物はＸＹ平面への投影像であるから、第２被検査物がＺ軸に対して傾いているほどその投影像は変形し、真円度が変化する。上記検査は、このような性質に着目したものであり、３Ｄ撮像の結果から推定した第２被検査物の理論的な真円度と、２Ｄ撮像の結果から算出した第２被検査物の実際の真円度とを比較することで、２Ｄ検査のみでは検出できない不良の検査を行うことができる。
前記抽出部は、前記第１領域の３Ｄ画像から前記複数の第１被検査物それぞれのＸＹ位置、Ｚ方向高さ、及び体積情報を抽出すると共に、前記第２領域の２Ｄ画像から前記第２被検査物のＸＹ位置及び面積を抽出し、前記３Ｄ情報推定部は、前記複数の第１被検査物のＺ方向高さ及び体積情報を内挿又は外挿することにより、前記第２被検査物のＸＹ位置におけるＺ方向高さ及び体積情報を算出し、前記検査部は、前記抽出部により抽出された前記第２被検査物の面積と前記３Ｄ情報推定部により推定された前記第２被検査物のＺ方向高さとから算出した前記第２被検査物の体積情報と、前記３Ｄ情報推定部により推定された前記第２被検査物の体積情報とを比較することにより、前記第２被検査物の良否を判定するとよい。
この構成によれば、２Ｄ撮像の結果から推定した第２被検査物の体積情報と、３Ｄ撮像の結果から推定した第２被検査物の体積情報とを比較することで、２Ｄ検査のみでは検出できない不良の検査を行うことができる。
前記対象物は電子部品であり、前記被検査物は前記電子部品と基板の間を接合するはんだであるとよい。例えば、本発明は、ＢＧＡなど、一定の大きさ・形状の複数のはんだが規則的に配置されている電子部品の検査に好適である。
なお、本発明は、上記構成ないし機能の少なくとも一部を有するＸ線検査装置として捉えることができる。また、本発明は、上記処理の少なくとも一部を含むＸ線検査装置の制御方法又はＸ線検査方法として捉えることもできる。また、本発明は、これらの方法の各ステップをＸ線検査装置のプロセッサもしくはコンピュータに実行させるためのプログラム、又は、そのようなプログラムを非一時的に記録したコンピュータ読取可能な記録媒体として捉えることもできる。上記構成及び処理の各々は技術的な矛盾が生じない限り互いに組み合わせて本発明を構成することができる。
本発明によれば、２Ｄ透過像では検出が困難な不良についても、短時間かつ低被曝で検査することが可能となる。
図１は、２Ｄ・３Ｄ組み合わせ検査を模式的に示す図。 図２Ａ〜図２Ｃは、視野の割り当てのバリエーションを示す図。 図３は、Ｘ線検査装置のハードウェア構成を示す図。 図４は、Ｘ線検査装置の機能構成を示す図。 図５は、２Ｄ・３Ｄ組み合わせ検査のフローチャート。 図６は、３Ｄ画像から抽出される３Ｄ撮像ボールの３Ｄ情報の例を示す図。 図７は、３Ｄ画像からはんだボールの投影像を生成する例を示す図。 図８は、２Ｄ画像から抽出される２Ｄ撮像ボールの２Ｄ情報の例を示す図。 図９Ａ〜図９Ｃは、２Ｄ撮像ボールのＺ方向高さを近似計算する方法を示す図。 図１０は、２Ｄ撮像ボールの体積情報を近似計算する方法を示す図。 図１１Ａ〜図１１Ｂは、２Ｄ撮像ボールの理論位置を近似計算する方法を示す図。 図１２は、２Ｄ撮像ボールの位置ずれ検査のフローチャート。 図１３は、２Ｄ撮像ボールの不濡れ検査のフローチャート。 図１４Ａ〜図１４Ｃは、ブリッジ検査の判定が困難なケースを説明する図。 図１５は、２Ｄ撮像ボールのブリッジ検査のフローチャート。 図１６Ａは、ＢＧＡ部品の側面図、図１６Ｂは、ＢＧＡ部品のＸ線透過像の例。 図１７Ａは、１視野で部品全体を撮像する例、図１７Ｂは、複数の視野に分けて部品を撮像する例。
本発明は、産業用のＸ線検査装置に関し、特に、複数の被検査物を含む対象物の３Ｄ形状を検査するＸ線検査装置に関する。対象物の種類は問わないが、複数の被検査物が規則的に配置された構造をもつ対象物であって、かつ、被検査領域の全体を１ショットで撮像できない（つまり、複数の領域に分割して撮像しなければならない）サイズの対象物に対し、本発明は好ましく適用できる。
以下では、本発明の好ましい適用例として、表面実装基板における電子部品のはんだ接合状態を検査するＸ線基板検査装置について説明する。Ｘ線基板検査装置の場合、対象物は電子部品（以下、単に「部品」とも呼ぶ）であり、被検査物は電子部品と基板の間を接合するはんだとなる。例えば、ＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）のような部品は、部品の下にはんだが隠れてしまうため、可視光カメラによるいわゆる外観検査は困難である。一方、ＢＧＡなどの部品では、一定の大きさ・形状のはんだボールが規則的に配置されている。したがって、この種の部品は本発明が好ましく適用される対象物の一つである。
（２Ｄ・３Ｄ組み合わせ検査）
最初に、本実施形態のＸ線検査装置の特徴である「２Ｄ・３Ｄ組み合わせ検査」の概要について説明する。
背景技術の欄で述べたように、２Ｄ検査は、撮像回数が少なく検査時間が短いという利点はあるが、検出困難な種類の不良があるという問題がある。一方、３Ｄ検査は、２Ｄ検査よりも高度な検査が可能である反面、２Ｄ検査に比べて撮像回数が極めて多く、検査時間が長大になるという不利がある。
そこで本実施形態では、３Ｄ撮像を行う領域を被検査領域の一部の領域に限定し、残りの領域については２Ｄ撮像のみを行う。そして、一部の領域に関して得られた３Ｄ情報から、残りの領域に関する３Ｄ情報を推定し、その推定した３Ｄ情報を利用して疑似的な３Ｄ検査を行う。この検査手法を本明細書では「２Ｄ・３Ｄ組み合わせ検査」と呼ぶ。
図１に、ＢＧＡ部品に対し２Ｄ・３Ｄ組み合わせ検査を行う例を模式的に示す。この例では、部品全体を包含するように設定された被検査領域（破線）を５行×４列＝２０個の領域に分割している。各々の分割領域が撮像系の視野に対応する。３Ｄ撮像は四隅と中央の５個の領域Ａ１〜Ａ５（ハッチング矩形）に対してのみ実行し、残りの領域Ｂ１〜Ｂ１５に対しては２Ｄ撮像のみ実行する。ＢＧＡ部品のはんだボールは、略一定の大きさ・形状を有しており、かつ、所定の規則で配置されている。したがって、３Ｄ撮像により領域Ａ１〜Ａ５のはんだボールの３Ｄ情報が分かれば、幾何学的な計算（例えば、内挿や外挿）により残りの領域Ｂ１〜Ｂ１５のはんだボールの３Ｄ情報を推定することが可能である。２Ｄ撮像領域Ｂ１〜Ｂ１５の検査において、領域Ｂ１〜Ｂ１５の２Ｄ画像から得られた２Ｄ情報に加え、領域Ａ１〜Ａ５の３Ｄ情報から推定された領域Ｂ１〜Ｂ１５の３Ｄ情報を用いることで、２Ｄ撮像領域Ｂ１〜Ｂ１５に対しても疑似的な３Ｄ検査を行うことができる。
２Ｄ・３Ｄ組み合わせ検査は、被検査領域が撮像系の視野よりも大きい場合、すなわち、被検査領域を２つ以上の領域に分割して撮像する必要がある場合に好適である。領域の分割方法や分割数は任意に設計でき、２Ｄ撮像を行う領域と３Ｄ撮像を行う領域の割り当て（以後、「視野の割り当て」という）も任意に設計できる。例えば、図１のように「四隅と中央の領域は３Ｄ撮像、それ以外の領域は２Ｄ撮像」というように所定のルールに従って自動で視野の割り当てを行ってもよいし、オペレータが手動で視野の割り当てを行ってもよい。他にも、図２Ａのように、２Ｄ撮像を全ての領域で実行してもよいし（四隅の領域では２Ｄ撮像と３Ｄ撮像の両方が行われる。）、図２Ｂのように、３Ｄ撮像時の視野サイズと２Ｄ撮像時の視野サイズを異ならせてもよい。また、図２Ｃのように、裏面部品が存在する領域を優先的に３Ｄ撮像領域に割り当ててもよい。裏面部品が存在すると２Ｄ撮像ができないからである。
なお、２Ｄ・３Ｄ組み合わせ検査は、表面実装基板の検査の他、例えば、トレイに載置された電子部品のはんだ検査（トレイ検査）にも好ましく適用することができる。
（Ｘ線検査装置）
次に、２Ｄ・３Ｄ組み合わせ検査機能を有するＸ線検査装置の具体的な構成について説明する。図３は、本発明の実施形態に係るＸ線検査装置のハードウェア構成を模式的に示す図である。
Ｘ線検査装置１は、概略、制御装置１０、ステージ１１、Ｘ線源１２、Ｘ線検出器１３を有している。このＸ線検査装置１は、基板１４上に実装された部品１５のはんだ接合の検査を行うＸ線基板検査装置である。なお、本実施形態では、図３に示すように、基板面とＸＹ平面が平行になり、基板面とＺ軸が垂直になるように直交ＸＹＺ座標系をおく。
Ｘ線源１２は、基板１４に対しＸ線を照射する手段であり、例えば、コーンビーム型ないしファンビーム型のＸ線発生器により構成される。Ｘ線検出器１３は、基板１４を透過したＸ線を検出し、Ｘ線透過像のデータを出力する撮像手段であり、例えば、シンチレータと２次元ＣＭＯＳセンサにより構成される。ステージ１１は、基板１４を保持・搬送する手段であり、Ｘ線源１２とＸ線検出器１３からなる撮像系の視野と部品１５の位置合わせを行う。なお、視野を移動する際には、ステージ１１を移動してもよいし、撮像系（Ｘ線源１２とＸ線検出器１３）を移動してもよいし、ステージ１１と撮像系の両方を移動してもよい。
Ｘ線検査装置１は、１回のＸ線照射により２Ｄ画像を取得する２Ｄ撮像と、複数回のＸ線照射により３Ｄ画像を取得する３Ｄ撮像の両方を実行可能である。２Ｄ撮像を行う場合には、基板面に対し垂直な方向（つまりＺ方向）からＸ線を照射する。一方、３Ｄ撮像を行う場合には、Ｘ線の照射方向を変えながら１つの視野を複数回撮像する。したがって、Ｘ線検査装置１は、基板１４に対するＸ線の照射方向を変えるための移動機構（不図示）も有している。移動機構の構成としては、例えば、Ｘ線源１２及びＸ線検出器１３が基板１４の周囲を回転する方式、Ｘ線源１２及びＸ線検出器１３が固定されており基板１４が自転する方式、Ｘ線源１２とＸ線検出器１３が基板１４を間に挟んでそれぞれ旋回する方式など、様々な方式があるが、いずれの方式を採用してもよい。
制御装置１０は、Ｘ線検査装置１の制御及び処理（例えば、視野の移動、Ｘ線の照射、Ｘ線透過像の取り込み、２Ｄ画像の生成、３Ｄ画像の生成、３Ｄ幾何情報の推定、検査処理、外部装置との連携・データ伝送など）を実行する装置である。制御装置１０は、例えば、ＣＰＵ（プロセッサ）、メモリ、ストレージ（ハードディスクなど）、入力装置（キーボード、マウス、タッチパネルなど）、表示装置、通信Ｉ／Ｆなどを具備した汎用のコンピュータにより構成することができる。この場合、１つのコンピュータにより制御装置１０を構成してもよいし、複数のコンピュータの協働により制御装置１０を実現してもよい。例えば、分散型コンピューティングやクラウドコンピューティングの技術を利用してもよい。後述する制御装置１０の機能は、ＣＰＵ（プロセッサ）が必要なプログラムを実行することにより実現されるものである。ただし、機能の一部又は全部をＡＳＩＣやＦＰＧＡなどの回路で構成することも可能である。
（制御装置）
図４は、制御装置１０の機能構成を示すブロック図である。制御装置１０は、その機能として、視野設定部１００、記憶部１０１、２Ｄ画像生成部１０２、３Ｄ画像生成部１０３、抽出部１０４、３Ｄ情報推定部１０５、検査部１０６、結果出力部１０７を有している。
視野設定部１００は、被検査領域の設定を行うと共に、２Ｄ・３Ｄ組み合わせ検査における領域分割及び視野の割り当てを行う機能である。
記憶部１０１は、Ｘ線検査装置１の設定ファイルや検査プログラムなどを記憶する機能である。設定ファイルは、例えば、Ｘ線源１２及びＸ線検出器１３の設定値などが記述されたデータである。検査プログラムは、Ｘ線検査の手順を定義するデータであり、対象物の種類ごとに予め作成し保存されている。検査プログラムには、対象物及び被検査物の情報（例えば、基板のサイズ、部品の品番・位置・サイズなど）、部品の種類ごとの視野割り当て条件、検査ロジック（例えば、画像から計測する計測項目、検査の良否を判定するための検査基準（閾値、値域）、判定結果に応じた処理など）などの定義が含まれているとよい。記憶部１０１は、不揮発性の記憶媒体により構成される。
２Ｄ画像生成部１０２は、１回のＸ線照射により得られたデータを基に部品１５の２Ｄ画像（透過像など）を生成する機能である。本実施形態では、Ｘ線源１２とＸ線検出器１３と２Ｄ画像生成部１０２によって、２Ｄ撮像を行う２Ｄ処理部が構成されている。
３Ｄ画像生成部１０３は、複数回のＸ線照射により得られたデータを基に部品１５の３Ｄ画像（３Ｄボリュームデータなど）を生成する機能である。本実施形態では、Ｘ線源１２とＸ線検出器１３と３Ｄ画像生成部１０３によって、３Ｄ撮像を行う３Ｄ処理部が構成されている。３Ｄ撮像の方式には、ＣＴ、トモシンセシス、その他の手法を用いることができる。また、３Ｄ画像の再構成アルゴリズムとしては、単純逆投影法、フィルタ補正逆投影（Filtered Back Projection）法、逐次近似法（ＳＩＲＴ（Simultaneous Reconstruction Technique）法、ＡＲＴ（Algebraic Reconstruction Technique）法）、探索法（
勾配法（Gradient Method）、共役勾配法、最急降下法））などがあり、いずれのアルゴ
リズムを用いてもよい。
抽出部１０４は、２Ｄ画像及び３Ｄ画像から被検査物に関する情報を抽出（計測）する機能である。２Ｄ画像から抽出される２Ｄ情報には、例えば、ＸＹ平面における被検査物の位置、サイズ、幅、距離、面積、形状などの幾何情報があり、３Ｄ画像から抽出される３Ｄ情報には、例えば、ＸＹＺ空間における被検査物の位置、サイズ、高さ、幅、距離、任意断面の面積、体積、形状などの幾何情報がある。もちろん、これらの幾何情報以外の情報を抽出してもよい。３Ｄ情報推定部１０５は、３Ｄ画像から抽出される情報と２Ｄ画像から抽出される情報を基に、２Ｄ画像内の被検査物の３Ｄ情報を推定する機能である。検査部１０６は、抽出部１０４により抽出された情報と、３Ｄ情報推定部１０５により推定された情報とを用いて、被検査物の検査を行う機能である。結果出力部１０７は、抽出部１０４により抽出された情報、３Ｄ情報推定部１０５により推定された情報、検査部１０６の検査結果などを表示装置又は外部装置に出力する機能である。これらの機能の詳細については後述する。
（Ｘ線検査装置の動作）
図５のフローチャートを参照して、Ｘ線検査装置１による２Ｄ・３Ｄ組み合わせ検査の処理動作の一例を説明する。
検査が開始されると、まず視野設定部１００が、記憶部１０１から検査対象となる部品の情報を読み込み、当該部品に対し被検査領域を設定する（ステップＳ５００）。被検査領域は通常、部品が有する全ての被検査物（はんだボール）を包含するように設定される。次に視野設定部１００は、被検査領域と撮像系の視野の大きさを比較し、被検査領域が視野よりも大きい場合（つまり１ショットで全体を撮像できない場合）には、被検査領域を複数の領域に分割すると共に、２Ｄ撮像と３Ｄ撮像の視野の割り当てを行う（ステップＳ５０１）。このとき、視野設定部１００は、オペレータの入力指示に従って領域分割及び視野の割り当てを行ってもよいし、記憶部１０１に予め登録されているルール（視野割り当て条件）に従って自動で領域分割及び視野の割り当てを行ってもよい。ここでは、図
１の例のように３Ｄ撮像領域Ａ１〜Ａ５、２Ｄ撮像領域Ｂ１〜Ｂ１５が割り当てられたものとして、以後の説明を行う。３Ｄ撮像領域Ａ１〜Ａ５内のはんだボールと２Ｄ撮像領域Ｂ１〜Ｂ１５内のはんだボールとを区別するため、前者を「３Ｄ撮像ボール」又は「第１被検査物」、後者を「２Ｄ撮像ボール」又は「第２被検査物」と呼ぶ。
次に、２Ｄ撮像領域Ｂ１〜Ｂ１５のそれぞれに対し２Ｄ撮像が行われ、２Ｄ画像生成部１０２により２Ｄ画像が生成される（ステップＳ５０２）。また、３Ｄ撮像領域Ａ１〜Ａ５のそれぞれに対し３Ｄ撮像が行われ、３Ｄ画像生成部１０３により３Ｄ画像が生成される（ステップＳ５０３）。
次に、抽出部１０４が、３Ｄ撮像領域（第１領域）Ａ１〜Ａ５の３Ｄ画像を解析し、各領域内に含まれる３Ｄ撮像ボールの３Ｄ情報を抽出する（ステップＳ５０４）。本実施形態では、図６に示すように、３Ｄ情報として、はんだボール６０のパッド側端部（第１端）６１の位置（ＸＢ，ＹＢ，ＺＢ）、はんだボール６０の部品側端部（第２端）６２の位置（ＸＴ，ＹＴ，ＺＴ）、はんだボール６０のＺ方向高さＨ（＝ＺＴ−ＺＢ）、はんだボール６０のＸＹ平面への投影像６３の面積Ａ、はんだボール６０のＸＹ平面への投影像６３の中心点６４の位置（ＸＣ，ＹＣ）、はんだボール６０の体積情報Ｖなどが抽出される。
体積情報Ｖについては、はんだボール６０の３Ｄ形状から厳密な体積値を計算してもよいが、本実施形態では、簡易的に下記式により体積値を近似する。後述する不濡れ検査に利用する目的であれば、この近似値Ｖでも十分な良否判定が可能である。

体積情報Ｖ＝はんだボールのＺ方向高さＨ×はんだボールの投影像の面積Ａ
はんだボール６０の投影像６３についてはどのような方法で取得してもよい。例えば図７に示すように、はんだボール６０の３Ｄ画像から、異なるＺ位置７０ａ，７０ｂ，７０ｃに対応する複数枚のＸＹスライス画像７１ａ，７１ｂ，７１ｃを取得し、それらを重ね合せることにより、投影像６３の形状を簡易的に推定してもよい。あるいは、３Ｄ撮像領域内のはんだボール６０に対しても２Ｄ撮像を行うことで、はんだボール６０の投影像を実測してもよい。
次に、抽出部１０４が、２Ｄ撮像領域（第２領域）Ｂ１〜Ｂ１５の２Ｄ画像を解析し、各領域内に含まれる２Ｄ撮像ボールの２Ｄ情報を抽出する（ステップＳ５０５）。例えば、図８に示すように、２Ｄ情報として、はんだボール８０のＸＹ平面での中心点８１の位置（ＸＣ，ＹＣ）、はんだボール８０の面積Ａ、はんだボール８０に隣接するはんだボール８２（隣接被検査物）との間のはんだ間距離Ｌ、はんだボールの真円度・長径角度８３などが抽出される。はんだボールの真円度は、はんだボールの投影像の外形が幾何学的な真円にどの程度近いかを示す尺度であり、真円に一致する場合が真円度＝１００％であり、真円から離れるほど小さい値をとる。真円度の算出には、例えば長径／短径・面積・周囲長などを変数とした計算式を用いることができる。また長径角度８３は、はんだボールの投影像の長径がＸ軸となす角度である。
続いて、３Ｄ情報推定部１０５が、ステップＳ５０４で得られた３Ｄ撮像ボールの３Ｄ情報に基づいて、２Ｄ撮像領域Ｂ１〜Ｂ１５内の２Ｄ撮像ボールの３Ｄ情報を推定する（ステップＳ５０６）。本実施形態では、（１）２Ｄ撮像ボールのＺ方向高さ、（２）２Ｄ撮像ボールの体積情報、（３）２Ｄ撮像ボールの理論位置、（４）２Ｄ撮像ボールのパッド側端部と部品側端部のずれ量、の４種類の値を算出する。以下、それぞれの値の算出方法の一例を説明する。
（１）２Ｄ撮像ボールのＺ方向高さ
図９Ａ〜図９Ｃは、３Ｄ撮像ボールの３Ｄ情報に基づき２Ｄ撮像ボールのＺ方向高さを近似的に算出する方法の一例を示している。図９Ａ〜図９Ｃは側面図であり、３Ｄ撮像ボールＳＢ１，ＳＢ４を実線で描画し、２Ｄ撮像ボールＳＢ２，ＳＢ３，ＳＢ５を破線で描画している。なお、説明の便宜から、ここでは３Ｄ撮像ボールと２Ｄ撮像ボールが１次元的に配置された例を用いるが、図１のように３Ｄ撮像ボールと２Ｄ撮像ボールが２次元的に配置されている場合も、同様の近似計算が可能である。
３Ｄ情報推定部１０５は、３Ｄ撮像ボールの３Ｄ情報として、パッド側端部及び部品側端部（図９Ａの黒丸）の３Ｄ位置座標を用いる。図９Ａでは、３Ｄ撮像ボールＳＢ１のパッド側端部及び部品側端部のＸＹＺ位置はそれぞれ（Ｘ１Ｂ，Ｙ１Ｂ，Ｚ１Ｂ）及び（Ｘ１Ｔ，Ｙ１Ｔ，Ｚ１Ｔ）であり、３Ｄ撮像ボールＳＢ４のパッド側端部及び部品側端部のＸＹＺ位置はそれぞれ（Ｘ４Ｂ，Ｙ４Ｂ，Ｚ４Ｂ）及び（Ｘ４Ｔ，Ｙ４Ｔ，Ｚ４Ｔ）である。
一方、３Ｄ情報推定部１０５は、２Ｄ撮像ボールの２Ｄ情報として、はんだボールの中心（図９Ｂの一点鎖線）の２Ｄ位置座標を用いる。図９Ｂでは、２Ｄ撮像ボールＳＢ２，ＳＢ３，ＳＢ５の中心のＸＹ位置はそれぞれ（Ｘ２Ｃ，Ｙ２Ｃ），（Ｘ３Ｃ，Ｙ３Ｃ），（Ｘ５Ｃ，Ｙ５Ｃ）である。
３Ｄ情報推定部１０５は、複数の３Ｄ撮像ボールＳＢ１，ＳＢ４のパッド側端部の３Ｄ位置座標を内挿又は外挿することによって、２Ｄ撮像ボールＳＢ２，ＳＢ３，ＳＢ５それぞれのＸＹ位置におけるパッド側端部のＺ位置Ｚ２Ｂ，Ｚ３Ｂ，Ｚ５Ｂを算出する。また、３Ｄ情報推定部１０５は、複数の３Ｄ撮像ボールＳＢ１，ＳＢ４の部品側端部の３Ｄ位置座標を内挿又は外挿することによって、２Ｄ撮像ボールＳＢ２，ＳＢ３，ＳＢ５それぞれのＸＹ位置における部品側端部のＺ位置Ｚ２Ｔ，Ｚ３Ｔ，Ｚ５Ｔを算出する。図９Ｃの白丸で示す点が、内挿又は外挿によって算出された２Ｄ撮像ボールのパッド側端部及び部品側端部である。なお、内挿又は外挿の計算には、一次式による近似（線形補間又は線形補外）を用いてもよいし、ｎ次（ｎ≧２）の多項式による近似を用いてもよい。
そして、３Ｄ情報推定部１０５は、近似により求めたパッド側端部のＺ位置と部品側端部のＺ位置から、各２Ｄ撮像ボールのＺ方向高さＨ（＝ＺＴ−ＺＢ）を算出する。各はんだボールのパッド側端部及び部品側端部のＺ位置は、基板や部品の反り又は傾きに沿った連続的な変動しかしないと仮定できるので、上記のような近似計算によって十分な精度で２Ｄ撮像ボールのＺ方向高さを推定することが可能である。
なお、本実施形態では、パッド側端部のＺ位置と部品側端部のＺ位置を個別に計算した後、その差分をとることではんだボールのＺ方向高さを計算したが、Ｚ方向高さの近似計算はこの方法に限られない。例えば、複数の３Ｄ撮像ボールそれぞれのＺ方向高さを計算し、それらを内挿又は外挿することによって、各２Ｄ撮像ボールのＸＹ位置に対応するＺ方向高さを直接求めてもよい。
（２）２Ｄ撮像ボールの体積情報
図１０は、３Ｄ撮像ボールの３Ｄ情報に基づき２Ｄ撮像ボールの体積情報を近似的に算出する方法の一例を示している。図１０は側面図であり、３Ｄ撮像ボールＳＢ１，ＳＢ４を実線で描画し、２Ｄ撮像ボールＳＢ２，ＳＢ３，ＳＢ５を破線で描画している。なお、説明の便宜から、ここでは３Ｄ撮像ボールと２Ｄ撮像ボールが１次元的に配置された例を用いるが、図１のように３Ｄ撮像ボールと２Ｄ撮像ボールが２次元的に配置されている場合も、同様の近似計算が可能である。
３Ｄ情報推定部１０５は、３Ｄ撮像ボールの３Ｄ情報として、はんだボールの中心の２Ｄ位置座標及び体積情報を用いる。図１０では、３Ｄ撮像ボールＳＢ１の中心のＸＹ位置は（Ｘ１Ｃ，Ｙ１Ｃ）であり体積情報はＶ１である。また、３Ｄ撮像ボールＳＢ４の中心のＸＹ位置は（Ｘ４Ｃ，Ｙ４Ｃ）であり体積情報はＶ４である。一方、３Ｄ情報推定部１０５は、２Ｄ撮像ボールの２Ｄ情報として、はんだボールの中心の２Ｄ位置座標を用いる。図１０では、２Ｄ撮像ボールＳＢ２，ＳＢ３，ＳＢ５の中心のＸＹ位置はそれぞれ（Ｘ２Ｃ，Ｙ２Ｃ），（Ｘ３Ｃ，Ｙ３Ｃ），（Ｘ５Ｃ，Ｙ５Ｃ）である。
３Ｄ情報推定部１０５は、複数の３Ｄ撮像ボールＳＢ１，ＳＢ４の体積情報Ｖ１，Ｖ４を内挿又は外挿することによって、２Ｄ撮像ボールＳＢ２，ＳＢ３，ＳＢ５それぞれのＸＹ位置における体積情報Ｖ２，Ｖ３，Ｖ５を算出する。なお、内挿又は外挿の計算には、一次式による近似（線形補間又は線形補外）を用いてもよいし、ｎ次（ｎ≧２）の多項式による近似を用いてもよい。
（３）２Ｄ撮像ボールの理論位置
図１１Ａ及び図１１Ｂは、３Ｄ撮像ボールの３Ｄ情報に基づき２Ｄ撮像ボールが存在すべきＸＹ位置（理論位置）を近似的に算出する方法の一例を示している。図１１Ａはパッド側端部のＸＹ位置を示す上面図であり、図１１Ｂは部品側端部のＸＹ位置を示す上面図である。３Ｄ撮像ボールを実線で描画し、２Ｄ撮像ボールを破線で描画している。
３Ｄ情報推定部１０５は、３Ｄ撮像ボールの３Ｄ情報として、パッド側端部（図１１Ａの黒丸）及び部品側端部（図１１Ｂの黒丸）の３Ｄ位置座標を用いる。図１１Ａ及び図１１Ｂの例では、３Ｄ撮像ボールＳＢ１のパッド側端部及び部品側端部のＸＹＺ位置はそれぞれ（Ｘ１Ｂ，Ｙ１Ｂ，Ｚ１Ｂ）及び（Ｘ１Ｔ，Ｙ１Ｔ，Ｚ１Ｔ）であり、３Ｄ撮像ボールＳＢ３のパッド側端部及び部品側端部のＸＹＺ位置はそれぞれ（Ｘ３Ｂ，Ｙ３Ｂ，Ｚ３Ｂ）及び（Ｘ３Ｔ，Ｙ３Ｔ，Ｚ３Ｔ）である。
３Ｄ情報推定部１０５は、記憶部１０１に保存されている検査プログラムを参照し、検査対象部品のはんだボールの配置情報を取得する。配置情報は、はんだボールの個数、配置、間隔などを定義する情報であり、はんだボールの設計上の存在位置を表している。例えば、図１１Ａの例では、１５個のはんだボールが５列３行で均等な間隔で配列されている、という配置情報が得られる。
次に、３Ｄ情報推定部１０５は、はんだボールの配置情報に基づいて３Ｄ撮像ボールに対する２Ｄ撮像ボールの相対的な位置関係を算出する。例えば、図１１Ａの例では、３Ｄ撮像ボールＳＢ１とＳＢ３のちょうど中間に１個の２Ｄ撮像ボールＳＢ２が存在し、３Ｄ撮像ボールＳＢ１とＳＢ４の間には３個の２Ｄ撮像ボールが等間隔に並んでいる、というような位置関係が得られる。３Ｄ情報推定部１０５は、配置情報から算出した３Ｄ撮像ボールと２Ｄ撮像ボールの間の位置関係を基に、３Ｄ撮像ボールのパッド側端部及び部品側端部の３Ｄ位置座標を内挿又は外挿することによって、２Ｄ撮像ボールそれぞれのパッド側端部及び部品側端部の３Ｄ位置座標を算出する。内挿又は外挿の計算には、一次式による近似（線形補間又は線形補外）を用いてもよいし、ｎ次（ｎ≧２）の多項式による近似を用いてもよい。
図１１Ａ及び図１１Ｂの白丸で示す点が、内挿又は外挿によって算出された２Ｄ撮像ボールのパッド側端部及び部品側端部である。例えば、一次式による近似を用いる場合、２Ｄ撮像ボールＳＢ２のパッド側端部及び部品側端部の３Ｄ位置座標はそれぞれ（（Ｘ１Ｂ＋Ｘ３Ｂ）／２，（Ｙ１Ｂ＋Ｙ３Ｂ）／２，（Ｚ１Ｂ＋Ｚ３Ｂ）／２），（（Ｘ１Ｔ＋Ｘ３Ｔ）／２，（Ｙ１Ｔ＋Ｙ３Ｔ）／２，（Ｚ１Ｔ＋Ｚ３Ｔ）／２）と求まる。また、パッ
ド側端部のＸＹ位置と部品側端部のＸＹ位置を平均することにより、２Ｄ撮像ボールＳＢ２の中心のＸＹ位置（（Ｘ１Ｂ＋Ｘ３Ｂ＋Ｘ１Ｔ＋Ｘ３Ｔ）／４，（Ｙ１Ｂ＋Ｙ３Ｂ＋Ｙ１Ｔ＋Ｙ３Ｔ）／４）が求まる。
なお、ここで算出した２Ｄ撮像ボールの位置は、３Ｄ撮像ボールとの相対的な位置関係から推定された仮想的な位置、すなわち２Ｄ撮像ボールが本来存在すべき理論位置を表しており、２Ｄ撮像ボールの実際の位置ではないことに注意されたい。ここで算出した２Ｄ撮像ボールの理論位置は、後段の疑似３Ｄ検査において、２Ｄ撮像ボールの基準（正解）の位置として利用される。
（４）２Ｄ撮像ボールのパッド側端部と部品側端部のずれ量
３Ｄ情報推定部１０５は、（３）で算出した２Ｄ撮像ボールのパッド側端部（第１端）のＸＹＺ位置と部品側端部（第２端）のＸＹＺ位置とを用いて、パッド側端部と部品側端部のＸＹ平面内のずれ量（以下、単に「部品−パッド間ずれ量」ともいう）を計算する。部品−パッド間ずれ量は、パッド（又は基板）に対する部品の実装位置のずれを表す指標である。また、部品−パッド間ずれ量は、はんだボールの傾き（はんだボールの中心軸（パッド側端部と部品側端部を結んだ直線）のＺ軸に対する傾き）を表す指標ともいえる。
以上のようにして、３Ｄ撮像ボールの３Ｄ情報の抽出（ステップＳ５０４）、２Ｄ撮像ボールの２Ｄ情報の抽出（ステップＳ５０５）、及び、２Ｄ撮像ボールの３Ｄ情報の推定（ステップＳ５０６）が終わると、各はんだボールの検査処理に進む。
まず、ステップＳ５０７では、検査部１０６が、３Ｄ撮像ボールに対して３Ｄ検査を実施する。３Ｄ検査の検査項目には、位置ずれ検査、実装ずれ検査、不濡れ検査、ブリッジ検査、ボール高さ検査などが含まれる。位置ずれ検査は、各はんだが基準位置からずれていないかをチェックする検査である。例えば、検査部１０６は、はんだボールの中心のＸＹ位置と検査プログラムに登録された基準位置を比較し、その差分が閾値を超える場合は不良、閾値以下の場合は良品と判定する。実装ずれ検査は、部品全体がパッドとずれていないかをチェックする検査である。例えば、検査部１０６は、部品が備えるはんだボールのそれぞれについて部品−パッド間ずれ量を算出し、その最大ずれ量が閾値を超える場合は不良、閾値以下の場合は良品と判定する。不濡れ検査は、部品側のはんだとパッド側のはんだが離れていたり未融合でないかをチェックする検査である。ブリッジ検査は、隣接する電極同士がはんだにより電気的につながる状態（ブリッジ）が発生していないかをチェックする検査である。ボール高さ検査は、はんだボールのＺ方向高さが高すぎ又は低すぎではないかをチェックする検査である。例えば、検査部１０６は、はんだボールのＺ方向高さが第１閾値を超える場合及び第２閾値未満の場合（第２閾値＜第１閾値）は不良、それ以外の場合は良品と判定する。なお、ここで述べた検査方法はあくまで一例であり、３Ｄ検査の具体的方法は既存技術を含めどのような方法を用いてもよい。
次に、ステップＳ５０８では、検査部１０６が、ステップＳ５０６で推定した３Ｄ情報を利用して、２Ｄ撮像ボールの疑似３Ｄ検査を実施する。疑似３Ｄ検査の検査項目には、位置ずれ検査、実装ずれ検査、不濡れ検査、ブリッジ検査、ボール高さ検査などが含まれる。疑似３Ｄ検査の処理の具体例は後述する。
その後、ステップＳ５０９において、結果出力部１０７が、ステップＳ５０７の３Ｄ検査とステップＳ５０８の疑似３Ｄ検査の結果を表示装置又は外部装置に出力する。検査結果としては、各検査項目の判定結果（良品／不良）の他に、各検査項目で使用した計測値、断面位置・ＸＹ座標、画像などの情報を出力してもよい。
（疑似３Ｄ検査）
図５のステップＳ５０８で行われる、２Ｄ撮像ボールの疑似３Ｄ検査の処理の一例を説明する。なお、検査で用いる閾値については、検査項目ごと部品種ごとにあらかじめ適切な値が設定されているものとする。
（１）２Ｄ撮像ボールの位置ずれ検査
図１２は、２Ｄ撮像ボールの位置ずれ検査の処理フローを示す。検査部１０６は、３Ｄ撮像ボールの３Ｄ情報から推定した、２Ｄ撮像ボールの理論位置（ＸＹ位置）を取得するとともに（ステップＳ１２０）、２Ｄ画像から計測した、２Ｄ撮像ボールの実際の中心位置（ＸＹ位置）を取得する（ステップＳ１２１）。そして、検査部１０６は、理論位置と実際の位置の差を計算し、その差が閾値以下であれば（ステップＳ１２２のＹＥＳ）良品と判定し（ステップＳ１２３）、差が閾値を超えていたら（ステップＳ１２２のＮＯ）位置ずれ不良と判定する（ステップＳ１２４）。
（２）２Ｄ撮像ボールの実装ずれ検査
検査部１０６は、３Ｄ撮像ボールの３Ｄ情報から推定した、２Ｄ撮像ボールの部品−パッド間ずれ量を取得する。そして、検査部１０６は、このずれ量が閾値以下であれば良品と判定し、ずれ量が閾値を超えていたら実装ずれ不良と判定する。
（３）２Ｄ撮像ボールの不濡れ検査
図１３は、２Ｄ撮像ボールの不濡れ検査の処理フローを示す。まず検査部１０６は、２Ｄ画像から計測した、２Ｄ撮像ボールの真円度（実測値）を取得する（ステップＳ１３０）。そして検査部１０６は、真円度（実測値）と閾値を比較する（ステップＳ１３１）。
２Ｄ撮像ボールの真円度が閾値未満の場合（ステップＳ１３１のＮＯ）、部品側のはんだボールとパッド側のクリームはんだが融合しているか未融合（Head In Pillow）であるかの検査に進む。はんだボールとクリームはんだが融合している場合には、はんだボールの真円度は部品−パッド間ずれ量に依存すると仮定できる。そこで、検査部１０６は、２Ｄ撮像ボールの部品−パッド間ずれ量に基づいて、この２Ｄ撮像ボールが良品である場合の真円度を推定し（ステップＳ１３２）、その推定値と真円度の実測値とを比較する（ステップＳ１３３）。検査部１０６は、推定値と実測値の差が閾値以下であれば（ステップＳ１３３のＹＥＳ）良品と判定し（ステップＳ１３４）、差が閾値を超えていたら（ステップＳ１３３のＮＯ）、不良（未融合状態）と判定する（ステップＳ１３５）。
一方、２Ｄ撮像ボールの真円度が閾値以上の場合（ステップＳ１３１のＹＥＳ）、部品側のはんだボールとパッド側のクリームはんだの間の隙間の有無の検査に進む。はんだボールがクリームはんだから離間している場合には、良品の場合よりもはんだボールの投影面積が大きくなると仮定できる。そこで検査部１０６は、２Ｄ画像から計測した２Ｄ撮像ボールの面積Ａに、３Ｄ情報から推定した２Ｄ撮像ボールのＺ方向高さＨを乗じて、２Ｄ撮像ボールの体積情報Ｖａ（実測値）を計算するとともに（ステップＳ１３６）、３Ｄ情報から推定した２Ｄ撮像ボールの体積情報Ｖｂ（推定値）を取得し（ステップＳ１３７）、体積情報の実測値Ｖａと推定値Ｖｂを比較する（ステップＳ１３８）。検査部１０６は、実測値Ｖａと推定値Ｖｂの差が閾値以下であれば（ステップＳ１３８のＹＥＳ）良品と判定し（ステップＳ１３９）、差が閾値を超えていたら（ステップＳ１３８のＮＯ）、不良（オープン状態）と判定する（ステップＳ１４０）。
なお、本実施形態では、真円度を評価することにより未融合状態の検査を行ったが、真円度の代わりに又は真円度と共に、長径角度を評価に用いてもよい。はんだボールの長径角度は部品−パッド間のずれ方向に依存すると仮定できるからである。
（４）２Ｄ撮像ボールのブリッジ検査
ブリッジ検査では、ブリッジが発生している不良部品を検出するだけでなく、ブリッジが発生しやすい傾向にあるもの（隣接はんだボール同士のはんだ間距離が小さいもの）も不良として検出する。しかしながら、２Ｄ画像から計測したはんだ間距離Ｌを評価するだけでは、良／不良の判定が困難なケースがある。図１４Ａ〜図１４Ｃを参照して説明する。図１４Ａは良品の例であり、図１４Ｂはブリッジ不良の例である。２Ｄ画像をみると、図１４Ａでははんだ間距離Ｌが十分広いのに対し、図１４Ｂでははんだ間距離Ｌが明らかに狭くなっている。したがって、はんだ間距離Ｌが閾値ＴＨより大きいか否かを評価することで、図１４Ａは良品、図１４Ｂは不良と、正しく判定することができる。一方、図１４Ｃも良品の例である。ただし、部品とパッドがＸＹ面内でずれており、はんだボールがＺ軸に対して傾いている。２Ｄ画像に写るはんだボールはＸＹ平面への投影像であるから、はんだボールがＺ軸に対して傾いているほどその投影像は大きくなり、２Ｄ画像上でのはんだ間距離（見かけの距離）が小さくなる。それゆえ、はんだ間距離Ｌと閾値ＴＨを単純に比較するだけでは、図１４Ｃの良品を図１４Ｂのブリッジ不良と区別することができず、図１４Ｃの状態を不良と誤判定してしまう。
そこで本実施形態では、はんだ間距離Ｌに加え、部品−パッド間ずれ量をも考慮して、ブリッジ検査を行う。具体的には、部品−パッド間ずれ量に応じて閾値ＴＨを動的に変えることにより、図１４Ｃのようなケースの誤判定を抑制する。
図１５に、２Ｄ撮像ボールのブリッジ検査の処理フローの一例を示す。まず検査部１０６は、２Ｄ画像から計測した、はんだ間距離Ｌを取得する（ステップＳ１５０）。検査部１０６は、はんだ間距離Ｌがゼロの場合（つまり検査対象の２Ｄ撮像ボールが隣接はんだボールに接触している場合）はブリッジ不良と判定する（ステップＳ１５１，Ｓ１５２）。また、検査部１０６は、はんだ間距離Ｌが閾値ＴＨよりも大きい場合は良品と判定する（ステップＳ１５３）。それ以外の場合はステップＳ１５４へ進む。
ステップＳ１５４では、検査部１０６は、３Ｄ情報から推定した、２Ｄ撮像ボールの部品−パッド間ずれ量を取得する。ずれ量がゼロより大きい場合、検査部１０６は、ずれ量に応じて閾値ＴＨを修正する（ステップＳ１５５）。例えば、閾値ＴＨからずれ量を減算した値を新たな閾値ＴＨとすればよい。ここで、部品−パッド間のずれ方向と、はんだボールの配列方向とが異なる（平行でない）場合には、はんだボールの配列方向に沿ったずれ量を計算し、閾値ＴＨからそのずれ量を減算してもよい。
そして、検査部１０６は、はんだ間距離Ｌと修正後の閾値ＴＨとを比較して（ステップＳ１５６）、はんだ間距離Ｌが閾値ＴＨよりも大きい場合は良品と判定し（ステップＳ１５３）、それ以外の場合はブリッジ不良と判定する（ステップＳ１５２）。
（５）２Ｄ撮像ボールのボール高さ検査
検査部１０６は、３Ｄ撮像ボールの３Ｄ情報から推定した、２Ｄ撮像ボールのＺ方向高さＨを取得する。そして、検査部１０６は、このＺ方向高さＨが第１閾値ＴＨ１を超える場合、及び、第２閾値ＴＨ２未満の場合（ただし、ＴＨ２＜ＴＨ１）は不良と判定し、それ以外の場合（ＴＨ２≦Ｈ≦ＴＨ１の場合）は良品と判定する。
（本実施形態の利点）
以上述べた本実施形態の２Ｄ・３Ｄ組み合わせ検査によれば、３Ｄ撮像を行う領域が被検査領域のうちの一部（３Ｄ撮像領域Ａ１〜Ａ５のみ）に限定されるため、被検査領域全体を３Ｄ撮像するのに比べて、撮像回数及びＸ線照射回数を減らすことができ、撮像及び検査に要する時間の短縮、並びに、被曝量の低減を図ることができる。また、３Ｄ撮像領域の３Ｄ画像から抽出された３Ｄ撮像ボールの３Ｄ情報に基づき、２Ｄ撮像領域Ｂ１〜Ｂ１５内の２Ｄ撮像ボールの３Ｄ情報を推定し、その３Ｄ情報を２Ｄ撮像ボールの検査に利
用することにより、２Ｄ撮像しか行っていないはんだボールについても疑似的な３Ｄ検査を実施することができる。これにより、従来の２Ｄ検査では検出が困難な不良（例えば、未融合やオープンなどの不濡れ状態、ブリッジ不良など）についても検査が可能となる。
また、本実施形態では、３Ｄ撮像ボールの３Ｄ情報を基に２Ｄ撮像ボールの理論位置を求め、その理論位置を２Ｄ撮像ボールの検査に利用する。これにより、実際の部品の状態（例えば製造誤差や部品全体の位置ずれなど）が考慮された妥当な検査結果を得ることができ、検査精度及び信頼性を向上することができる。
また、本実施形態では、ブリッジ検査を行う際に、部品−パッド間のずれ量やずれ方向を考慮する。したがって、はんだボールの傾きが考慮された妥当な検査結果を得ることができ、検査精度及び信頼性の向上を図ることができる。
なお、上述した実施形態の構成は本発明の一具体例を示したものにすぎない。本発明の範囲は上記実施形態に限られるものではなく、その技術思想の範囲内で種々の変形が可能である。例えば、２Ｄ画像から計測される２Ｄ情報や、３Ｄ画像から計測される３Ｄ情報は、画像から抽出可能な画像情報であればどのようなものでもよい。また、３Ｄ撮像ボールの３Ｄ情報から推定する２Ｄ撮像ボールの３Ｄ情報の種類やその推定方法についても、任意に設計できる。
Ａ１〜Ａ５：３Ｄ撮像領域（第１領域）、Ｂ１〜Ｂ１５：２Ｄ撮像領域（第２領域）
１：Ｘ線検査装置、１０：制御装置、１１：ステージ、１２：Ｘ線源、１３：Ｘ線検出器、１４：基板、１５：部品
１００：視野設定部、１０１：記憶部、１０２：２Ｄ画像生成部、１０３：３Ｄ画像生成部、１０４：抽出部、１０５：３Ｄ情報推定部、１０６：検査部、１０７：結果出力部
６０：はんだボール（被検査物）、６１：パッド側端部（第１端）、６２：部品側端部（第２端）、６３：投影像、６４：中心点
７０ａ，７０ｂ，７０ｃ：スライス位置、７１ａ，７１ｂ，７１ｃ：スライス画像
８０：はんだボール、８１：中心点、８２：隣接はんだボール、８３：長径角度
１６０：部品、１６１：基板、１６２：はんだボール、１６３：クリームはんだ

Claims (15)

  1. 複数の被検査物を含む対象物をＸ線により検査するＸ線検査装置であって、
    前記対象物に設定される被検査領域のうちの一部の領域である第１領域に対してのみ、複数回のＸ線照射により３Ｄ画像を取得する３Ｄ撮像を実行する３Ｄ処理部と、
    前記被検査領域のうちの前記第１領域とは異なる領域である第２領域に対して、１回のＸ線照射により２Ｄ画像を取得する２Ｄ撮像を実行する２Ｄ処理部と、
    前記３Ｄ撮像により取得された前記第１領域の３Ｄ画像から、前記第１領域内の被検査物である第１被検査物の３Ｄ情報を抽出すると共に、前記２Ｄ撮像により取得された前記第２領域の２Ｄ画像から、前記第２領域内の被検査物である第２被検査物の２Ｄ情報を抽出する抽出部と、
    前記抽出部により抽出された前記第１被検査物の３Ｄ情報に基づいて、前記第２被検査物の３Ｄ情報を推定する３Ｄ情報推定部と、
    前記抽出部により抽出された前記第２被検査物の２Ｄ情報と前記３Ｄ情報推定部により推定された前記第２被検査物の３Ｄ情報とを用いて、前記第２被検査物の検査を行う検査部と、
    を有することを特徴とするＸ線検査装置。
  2. 前記第１領域内に複数の第１被検査物が含まれており、
    前記３Ｄ情報推定部は、前記複数の第１被検査物の３Ｄ情報を内挿又は外挿することにより、前記第２被検査物の３Ｄ情報を算出する
    ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線検査装置。
  3. 前記２Ｄ撮像のＸ線照射方向とＸＹ平面が垂直になるようにＸＹＺ座標系をおいた場合に、
    前記抽出部は、前記第１領域の３Ｄ画像から前記複数の第１被検査物それぞれのＸＹ位置及びＺ方向高さを抽出すると共に、前記第２領域の２Ｄ画像から前記第２被検査物のＸＹ位置を抽出し、
    前記３Ｄ情報推定部は、前記複数の第１被検査物のＺ方向高さを内挿又は外挿することにより、前記第２被検査物のＸＹ位置におけるＺ方向高さを算出する
    ことを特徴とする請求項２に記載のＸ線検査装置。
  4. 前記２Ｄ撮像のＸ線照射方向とＸＹ平面が垂直になるようにＸＹＺ座標系をおいた場合に、
    前記抽出部は、前記第１領域の３Ｄ画像から前記複数の第１被検査物それぞれのＸＹ位置及び体積情報を抽出すると共に、前記第２領域の２Ｄ画像から前記第２被検査物のＸＹ位置を抽出し、
    前記３Ｄ情報推定部は、前記複数の第１被検査物の体積情報を内挿又は外挿することにより、前記第２被検査物のＸＹ位置における体積情報を算出する
    ことを特徴とする請求項２又は３に記載のＸ線検査装置。
  5. 前記２Ｄ撮像のＸ線照射方向とＸＹ平面が垂直になるようにＸＹＺ座標系をおいた場合に、
    前記抽出部は、前記第１領域の３Ｄ画像から前記複数の第１被検査物それぞれのＸＹ位置を抽出し、
    前記３Ｄ情報推定部は、前記複数の第１被検査物のＸＹ位置を内挿又は外挿することにより、前記第２被検査物が存在すべきＸＹ位置を算出する
    ことを特徴とする請求項２〜４のうちいずれか１項に記載のＸ線検査装置。
  6. 前記２Ｄ撮像のＸ線照射方向とＸＹ平面が垂直になるようにＸＹＺ座標系をおき、Ｚ方
    向に関する前記被検査物の両端を第１端及び第２端とよぶ場合に、
    前記抽出部は、前記第１領域の３Ｄ画像から前記複数の第１被検査物それぞれの第１端のＸＹＺ位置及び第２端のＸＹＺ位置を抽出し、
    前記３Ｄ情報推定部は、前記複数の第１被検査物の第１端のＸＹＺ位置を内挿又は外挿することにより前記第２被検査物の第１端が存在すべきＸＹＺ位置を算出すると共に、前記複数の第１被検査物の第２端のＸＹＺ位置を内挿又は外挿することにより前記第２被検査物の第２端が存在すべきＸＹＺ位置を算出する
    ことを特徴とする請求項２〜４のうちいずれか１項に記載のＸ線検査装置。
  7. 前記３Ｄ情報推定部は、推定した前記第１端が存在すべきＸＹＺ位置と前記第２端が存在すべきＸＹＺ位置とから、前記第２被検査物における前記第１端と前記第２端のＸＹ平面内のずれ量を算出する
    ことを特徴とする請求項６に記載のＸ線検査装置。
  8. 前記３Ｄ情報推定部は、推定した前記第１端が存在すべきＸＹＺ位置と前記第２端が存在すべきＸＹＺ位置とを平均することにより、前記第２被検査物が存在すべきＸＹ位置を算出する
    ことを特徴とする請求項６又は７に記載のＸ線検査装置。
  9. 前記抽出部は、前記第２領域の２Ｄ画像から前記第２被検査物の実際のＸＹ位置を抽出し、
    前記検査部は、前記抽出部により抽出された前記第２被検査物の実際のＸＹ位置と、前記３Ｄ情報推定部により推定された前記第２被検査物が存在すべきＸＹ位置とを比較することにより、前記第２被検査物の良否を判定する
    ことを特徴とする請求項５又は８に記載のＸ線検査装置。
  10. 前記抽出部は、前記第２領域の２Ｄ画像から前記第２被検査物と前記第２被検査物に隣接する隣接被検査物との間の距離を抽出し、
    前記検査部は、前記抽出部により抽出された前記距離と、前記３Ｄ情報推定部により推定された前記第２被検査物における前記第１端と前記第２端のＸＹ平面内のずれ量に基づいて、前記第２被検査物の良否を判定する
    ことを特徴とする請求項７に記載のＸ線検査装置。
  11. 前記抽出部は、前記第２領域の２Ｄ画像から前記第２被検査物の実際の真円度を抽出し、
    前記検査部は、前記第２被検査物における前記第１端と前記第２端のＸＹ平面内のずれ量に基づいて前記第２被検査物の真円度を推定し、推定した真円度と前記抽出部により抽出された前記第２被検査物の実際の真円度とを比較することにより、前記第２被検査物の良否を判定する
    ことを特徴とする請求項７又は１０に記載のＸ線検査装置。
  12. 前記２Ｄ撮像のＸ線照射方向とＸＹ平面が垂直になるようにＸＹＺ座標系をおいた場合に、
    前記抽出部は、前記第１領域の３Ｄ画像から前記複数の第１被検査物それぞれのＸＹ位置、Ｚ方向高さ、及び体積情報を抽出すると共に、前記第２領域の２Ｄ画像から前記第２被検査物のＸＹ位置及び面積を抽出し、
    前記３Ｄ情報推定部は、前記複数の第１被検査物のＺ方向高さ及び体積情報を内挿又は外挿することにより、前記第２被検査物のＸＹ位置におけるＺ方向高さ及び体積情報を算出し、
    前記検査部は、前記抽出部により抽出された前記第２被検査物の面積と前記３Ｄ情報推
    定部により推定された前記第２被検査物のＺ方向高さとから算出した前記第２被検査物の体積情報と、前記３Ｄ情報推定部により推定された前記第２被検査物の体積情報とを比較することにより、前記第２被検査物の良否を判定する
    ことを特徴とする請求項２〜１１のうちいずれか１項に記載のＸ線検査装置。
  13. 前記対象物は電子部品であり、前記被検査物は前記電子部品と基板の間を接合するはんだである
    ことを特徴とする請求項１〜１２のうちいずれか１項に記載のＸ線検査装置。
  14. 複数の被検査物を含む対象物をＸ線により検査するＸ線検査装置の制御方法であって、
    前記対象物に設定される被検査領域のうちの一部の領域である第１領域に対してのみ、複数回のＸ線照射により３Ｄ画像を取得する３Ｄ撮像を実行するステップと、
    前記被検査領域のうちの前記第１領域とは異なる領域である第２領域に対して、１回のＸ線照射により２Ｄ画像を取得する２Ｄ撮像を実行するステップと、
    前記３Ｄ撮像により取得された前記第１領域の３Ｄ画像から、前記第１領域内の被検査物である第１被検査物の３Ｄ情報を抽出するステップと、
    前記２Ｄ撮像により取得された前記第２領域の２Ｄ画像から、前記第２領域内の被検査物である第２被検査物の２Ｄ情報を抽出するステップと、
    抽出された前記第１被検査物の３Ｄ情報に基づいて、前記第２被検査物の３Ｄ情報を推定するステップと、
    抽出された前記第２被検査物の２Ｄ情報と、推定された前記第２被検査物の３Ｄ情報とを用いて、前記第２被検査物の検査を行うステップと、
    を含むことを特徴とするＸ線検査装置の制御方法。
  15. 請求項１４に記載のＸ線検査装置の制御方法の各ステップをＸ線検査装置が有するプロセッサに実行させるためのプログラム。
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