JP6987413B2 - 非破壊自動検査システム - Google Patents

Description

本発明は、非破壊検査システムに係り、特に量産現場において、半導体パッケージ等の薄い構造物で、しかも異種の材料が内部に構成された被検査物の微細構造の欠陥や不良を連続的に検査するに好適な非破壊自動検査システムに関する。

従来の非破壊自動検査システムとしてＸ線検査装置が知られている。従来のＸ線検査装置では、平面パターンでＸ線を投影できる範囲の検査は可能であっても、半導体パッケージ等の微細な立体構造（３Ｄ構造）における機械的又は物理的な不良や欠陥を検出するのは困難であった。

特に、簾状のリードフレームのような薄く且つ面積が広い被検査物の場合、被検査物の注目位置が透過像視野からずれないように制御し、しかも、測定精度の測定箇所によるばらつきが発生しないように制御するのは困難である。立体構造の不良や欠陥を検出するためには、Ｘ線を斜め入射する必要があり、Ｘ線管とこのＸ線管に対向するＸ線検査器を旋回アームに搭載して旋回する発明が提案されている（特許文献１参照。）。特許文献１に記載された発明のＸ線管には焦点ＦのマイクロフォーカスＸ線管が用いられ、焦点Ｆを頂点とする円錐形のＸ線ビームが用いられている。特許文献１に記載された発明においては、旋回アームによって旋回するにつれて被検査物（被検体）上の注目位置が透過像視野からずれないようにするために複雑な式に依拠した位置補正値を用いて旋回視野ずれ補正をする必要がある。

しかしながら、特許文献１に記載された発明によっても、リードフレームの連続体等の立体構造の主表面（一番広い平面）の面積が広い被検査物の場合には、検査位置による測定精度のばらつきが発生する。又、ボンディングワイヤのＩＣチップのボンディングパッドからのミクロンレベルの浮きや断線等の立体的な微細な不良を検出することは、特許文献１に記載された発明ではできなかった。更に、面積が広い被検査物を検査する場合、旋回アームを旋回する方式では、旋回アームの旋回軸を広い主表面に沿って平行移動して掃引する等の複雑な機構が付加的に必要になり、非破壊自動検査システムが大型且つ高価になり、故障の発生も避けられない。

特開２００１−２８１１６８公報（図１）

上記問題点を鑑み、本発明は、微細且つ複雑な内部構造をなし、しかも主表面の面積が広い被検査物であっても、検査位置による測定精度のばらつきを伴うことなく、立体的な微微細な欠陥や不良を高効率且つ正確に非破壊で検査できる、小型化され且つ安全な非破壊自動検査システムを提供することを目的とする。

本発明の態様は、(a)平板状の被検査物に対して、点光源から検査線を出射する検査線発生部と、(b)被検査物の所望の検査点における、点光源からの検査線が斜めに入射する検査角度を定義するように、被検査物を搭載して３次元直交座標系（Ｘ−Ｙ−Ｚ直交座標系）に沿って並進移動可能な検査ステージと、(c)検査角度で被検査物に入射して、被検査物を透過した検査線による被検査物の像を撮像するように、点光源の位置を極座標の中心とし、この極座標の中心が定義する球面内を、常に点光源に撮像面の法線方向が向く配向を維持して移動するイメージセンサを有する検査ユニットを備える非接触自動検査システムであることを要旨とする。

本発明によれば、微細且つ複雑な内部構造をなし、しかも主表面の面積が広い被検査物であっても、検査位置による測定精度のばらつきを伴うことなく、立体的な微細な欠陥や不良を高効率且つ正確に非破壊で検査できる、小型化され且つ安全な非破壊自動検査システムを提供することが提供できる。

本発明の実施形態に係る非破壊自動検査システムの一例を、一部破断した断面図で模式的に示す概略図である。 実施形態に係る検査部の一部を示す概略図である。 実施形態に係る検査ステージの一例を示す鳥瞰図である。 実施形態に係る非破壊自動検査システムがＸ線源を用いる場合の、管電流と輝度値の関係のグラフである。 実施形態に係る検査ステージの保持部及びチャック機構を説明する概略図であり、（ａ）は撓（たわみ）解消前、（ｂ）撓解消後の図である。 実施形態に係る撮像ステージの一例を示す鳥瞰図である。 実施形態に係る不良検出方法を説明する概略図であり、（ａ）は検査ステージ及び撮像ステージの配置を説明する図、（ｂ）は検査画像の図である。 実施形態に係る不良検出方法を説明する概略図であり、（ａ）は検査ステージ及び撮像ステージの配置を説明する図、（ｂ）は検査画像の図である。 実施形態に係る検査ユニットの一部を示す概略図である。 実施形態に係る検査ユニットの一部を示す概略図である。 実施形態に係る検査ユニットの一部を示す概略図である。 実施形態に係る検査ユニットの一部を示す概略図である。 実施形態に係る検査ユニットの一部を示す概略図である。 実施形態に係る検査ユニットの検査ステージ分離前を示す鳥瞰図である。 実施形態に係る検査ユニットの検査ステージ分離前を示す他の鳥瞰図である。 実施形態に係る検査ユニットの検査ステージ分離後を示す鳥瞰図である。 実施形態に係る供給ユニット及び検査ユニットの搬送ラインの一部を示す上面概略図である。 実施形態に係る供給ユニット及び検査ユニットの搬送ラインの他の一部を示す上面概略図である。 実施形態に係る非破壊自動検査システムの好適な対象となる板状の被検査物の平面パターンの例を説明する模式図である。

次に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各部材の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

又、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。更に、以下の説明における「左右」、「上下」、「ＸＹＺ」又は「回転軸周りの回転」の方向は、単に説明の便宜上の定義であって、本発明の技術的思想を限定するものではない。よって、例えば、紙面を９０度回転すれば「左右」と「上下」とは交換して読まれ、紙面を１８０度回転すれば「左」が「右」に、「右」が「左」になることは勿論である。

本発明の実施形態に係る非破壊自動検査システムの外観は、図１に示すように、供給ユニット２、検査ユニット３、マーキングユニット４及び排出ユニット５を、それぞれ個別ユニットとして連結して備える。供給ユニット２にセットされた被検査物は、検査ユニット３の検査ステージ上の位置に搬送装置を用いて自動搬送される。検査ユニット３において、検査線が検査ステージ上の位置となるように一対のステージレール１７，１８に保持された被検査物に照射され、被検査物を透過した検査線の透過量に基づいた像をイメージセンサが撮像することによって非接触で検査画像が作成される。

非接触で検査するための「検査線」としては、波長０．０１ｎｍ〜１０ｎｍのＸ線や波長０．０１ｎｍ以下のγ線等の光子線（電磁波線）が好適に使用可能である。光子線の他、陽子線、重粒子線又は中性子線等の粒子線も使用可能であるが、装置が大がかりになり高価になる。作成された検査画像に基づき被検査物が不良品であるか否かの判定が非接触でなされたのち、被検査物はマーキングユニット４へ搬送される。被検査物が不良品であると判断された場合、マーキングユニット４において被検査物には不良品であることを示す印付けが行われたのち、被検査物は排出ユニット５へ搬送される。

実施形態に係る非破壊自動検査システムの対象とする「被検査物」としては、図１９（ａ）に示すような樹脂モールドされた半導体パッケージの連続体が代表例である。特に、実施形態に係る非破壊自動検査システムは、個々のパッケージに分割される前の状態の半導体パッケージが連続した集合体として存在する板状のリードフレーム連続体の自動検査に好適である。通常このような板状のリードフレーム連続体は、幅１０ｃｍ×長さ１０ｃｍ，幅１５ｃｍ×長さ１５ｃｍ，幅１５ｃｍ×長さ２０ｃｍ，幅２０ｃｍ×長さ２０ｃｍ，幅２５ｃｍ×長さ２００ｃｍ等，品種毎に異なる平面寸法（幅と長さ）を有している。半導体パッケージの出荷前に被検査物としてのリードフレーム連続体に検査線を照射し、個々の半導体パッケージのワイヤボンディング断線等を検査線の像として自動検査することができる。

半導体パッケージの内部は図７（ａ）に示すような微細な立体構造をなしているからである。特に、実施形態に係る非破壊自動検査システムは、図１９に示すように第１の端部となる一方の辺と、この第１の端部に平行に対向する第２の端部となる他方の辺を有する長方形又は正方形の板状の形状をなしている。図１９（ａ），（ｂ），（ｃ）は、それぞれ、個々のパッケージに分割される前の状態の半導体パッケージが連続した集合体を例示しているが、図１９（ａ），（ｂ），（ｃ）に示した平面パターンに限定されるものではない。

例えば、図１９（ａ）に示す簾状の長方形において、下側の辺を「第１の端部」、この第１の端部に平行に対向する上側の辺を「第２の端部」と定義できる。図１９（ｂ）及び（ｃ）に示した簾状の長方形に対しても同様に「第１の端部」、「第２の端部」が定義できる。図１９に示すような板状のリードフレーム連続体を代表例とする被検査物は、通常、品種毎に異なる平面寸法を有している。出荷前や工程間の検査で被検査物に検査線を照射し、個々の被検査物の内部構造をなす配線の断線等を検査線の像として自動検査することができる。

図１の外観図では検査ユニット３の筐体が示されている。検査ユニット３は、筐体の内部に、図２に示すように、検査線発生部（点源）１２と、検査線発生部１２から被検査物に照射された検査線を検出するイメージセンサ１３を有する撮像ステージ１４を備えている。検査ユニット３は、更に検査線発生部１２と撮像ステージ１４との間に配置され、薄い板状又は簾状の構造をなす被検査物（リードフレーム）が、その上に適宜セット可能な検査ステージ１５を構成するステージ底板１６を備えている。なお、図２では検査ステージ１５として総称的に図示しているが、図２に現れている検査ステージ１５は、実際には図３から分かるように検査ステージ１５を構成する矩形のプレート状（トレイ状）のステージ底板１６の側壁面である。

そして、筐体には、検査ユニット３の内部から外部への検査線の漏洩を防ぐための遮蔽材が取り付けられている。検査線に用いられる光子線や粒子線は、多くの場合人体に有害となる危険性を有しているので遮蔽材で検査線の漏洩を防護しているのである。この遮蔽材の一部を構成するように、図１に示した供給ユニット２から検査ユニット３のユニット間に、随時又は適宜、自動的に開閉可能な入口側シャッタ７１が設けられている。又、遮蔽材の他の一部を構成するように、検査ユニット３からマーキングユニット４のユニット間にも、随時又は適宜、自動的に開閉可能な出口側シャッタ７２が設けられている。

実施形態に係る非破壊自動検査システムは、図１に示した供給ユニット２から供給されてきた薄い板状又は簾状等の被検査物を検査ステージ１５まで搬送し、撮影を終えた被検査物をマーキングユニット４へ搬送する搬送装置（６１，６２；１７，１８；６３，６４）を有する搬送機構を備えている。即ち、検査ユニット３は、図１に一部を破断した断面構造として、模式的に図示したように異なる平面寸法に対応できるように幅が可変の２本のレールで構成された搬送装置（６１，６２；１７，１８；６３，６４）を備える。詳細には、この搬送装置（６１，６２；１７，１８；６３，６４）は、直線上に延びる一対の撮像側レール６１，６２と、この一対の撮像側レール６１，６２の延長上（一直線上）で連結される一対のステージレール１７，１８と、この一対のステージレール１７，１８の延長上となる直線上の方向を「搬送方向」として定義し、この搬送方向に連結される一対の中継レール６３，６４で構成されている。

供給ユニット２は、検査ユニット３内に位置する搬送装置（６１，６２；１７，１８；６３，６４）に薄い板状等の被検査物を搬送するように、直線上に延びる一対の供給側レール６５，６６を有する。具体的には、この供給側レール６５，６６が、搬送装置（６１，６２；１７，１８；６３，６４）を構成している一対の撮像側レール６１，６２の延長上（一直線上）で連結される。マーキングユニット４は、搬送装置（６１，６２；１７，１８；６３，６４）を構成している一対の中継レール６３，６４の延長上（一直線上）で連結される一対の搬出側レール４１，４２を有し、この一対の搬出側レール４１，４２を介して検査ユニット３から被検査物が搬送される。

図２、図３、図１４〜図１６等に示すように、検査ユニット３内に位置する一対のステージレール１７、１８は、検査ステージ１５上に設置されている。後述する図３にステージレール１７、１８と、検査ステージ１５の関係が示されている。ただし、一対のステージレール１７、１８は互いに水平に平行配置されているので、図２においては、ステージレール１８がステージレール１７の背後に位置し、図示されていない。

図１に示すように、撮像側レール６１，６２はステージレール１７、１８と供給側レール６５，６６とが、中継レール６３，６４はステージレール１７、１８と搬出側レール４１，４２とが、搬送ライン上で連続することが可能なように、搬送方向上にそれぞれ配置されている。図１に示すように、供給側レール６５，６６、搬送装置（６１，６２；１７，１８；６３，６４）及び搬出側レール４１，４２は、被検査物の幅に応じて間隔が調整できる平行２線として配置される搬送ライン上で連続することが可能なように配置され、実施形態に係る非破壊自動検査システムの搬送機構が構成されている。

検査ユニット３における検査時においては、先ず、供給側レール６５，６６と撮像側レール６１，６２の間が分断され、一対の撮像側レール６１，６２、一対のステージレール１７，１８、一対の中継レール６３，６４が検査ユニット３の内部に収められ、入口側シャッタ７１が閉じられる。なお、図1で搬出側レール４１，４２がマーキングユニット４から排出ユニット５まで連続する２本の一体物として模式的に図示されているが単なる例示に過ぎない。図1のマーキングユニット４から排出ユニット５に至る領域で、搬出側レール４１，４２を構成している第１の搬出側レール４１及び第２の搬出側レール４２が平行２線の対応関係を維持しながら、それぞれ２分割、又は３分割されていてもよい。

検査ユニット３における検査時には、同時に中継レール６３，６４と搬出側レール４１，４２の間が分断され、一対の搬出側レール４１，４２を検査ユニット３側に収め、出口側シャッタ７２が閉じられる。搬出側レール４１，４２が２分割又は３分割されている構造の場合は、２分割又は３分割されている内の、検査ユニット３に近い部分となる一対が、他の部分と分離される。そして、分離された一対の搬出側レール４１，４２の部分が、検査ユニット３の側に収められた後、出口側シャッタ７２が閉じられる。

入口側シャッタ７１と出口側シャッタ７２が閉じられたときには、被検査物はステージレール１７、１８に下から結合した検査ステージ１５を構成するステージ底板１６上に配置されている。後に図１６を用いて説明するように、被検査物が検査ステージ１５を構成するステージ底板１６上に配置されたまま、検査ステージ１５は撮像側レール６１、６２及び中継レール６３，６４から搬送方向に直交する方向に切り離される。検査ステージ１５が、搬送方向に直交する方向に切り離された結果、図２に示すように、検査線発生部１２及び撮像ステージ１４の間に配置される。

従来の非破壊検査装置では、量産現場において、コンベア等の搬送装置上を搬送されてきた被検査物に対して検査を行う際、被検査物を、搬送装置から検査ステージに移載し、検査実行後に再び被検査物を搬送装置に移載し直していた。そのためには、被検査物を移載するための機構、さらに検査ステージに移載後被検査物を固定する等の機構が必要であり、手順が煩雑となり処理能力の低下につながっていた。

実施形態に係る非破壊自動検査システムによれば、検査ステージ１５は撮像側レール６１、６２及び中継レール６３，６４から搬送方向に直交する方向に切り離されるので、搬送装置上を搬送されてきた被検査物に対して被検査物を検査ステージに移載することなく検査でき、省力化が可能である。なお、図１に示すように、検査ユニット３は更に、外部入力装置８と画像表示装置９とを備える。図示を省略しているが、検査ユニット３は更に位置補正カメラや制御部等を備えてもよい。

図２は、実施形態に係る非破壊自動検査システムの検査線発生部１２と、検査線発生部１２からの検査線が被検査物を透過した像を撮像する撮像ステージ１４と、被検査物を搭載する検査ステージ１５の相対位置が基準位置にある状態を示している。図８（ａ）に示すように検査線発生部１２は点光源である。図８（ａ）では、検査線発生部１２を示す箱の下面の点光源から下方の被検査物６０に向かって検査線が照射される。図２では、符号１２を付した箱の下に位置する凸部の下面が、実際の検査線の点光源が位置している。

図２に示した検査ステージ１５を構成する矩形のステージ底板１６が、図３に示すように幅が可変な一対のステージレール１７、１８に下から結合しており、製品毎に異なる平面寸法をなす板状等の被検査物がステージ底板１６の上の位置にセットされる。点光源の実用可能性から以下の説明では検査線発生部１２としてＸ線を検査線として出射するＸ線源の場合を例示的に説明するが、実施形態に係る非破壊自動検査システムに用いられる検査線発生部１２はＸ線源に限定されるものではない。検査線発生部１２がＸ線であれば、ステージ底板１６は樹脂、セラミックス、若しくはアルミニウム（Ａｌ）等の原子番号の小さい軽金属等、Ｘ線の透過率が高い材料で構成すればよい。図示を省略するが、ステージ底板１６に検査線が透過する孔を空けておけば、検査線発生部１２がＸ線等の場合であっても、ステージ底板１６の材料として、原子番号の小さい軽金属等のＸ線の透過率が高い材料で構成するような留意は不要となる。

検査ステージ１５を構成するステージ底板１６には、図２、図３及び図１６等に示す第１のＸ軸移動機構３０と、第１のＹ軸移動機構３１と、第１のＺ軸移動機構３２が接続されている。第１のＸ軸移動機構３０、第１のＹ軸移動機構３１、及び第１のＺ軸移動機構３２によって検査ステージ位置制御機構（３０，３１，３２）を構成している。

図３の右下にＸ−Ｙ−Ｚデカルト座標系の方向を定義している。Ｘ−Ｙ−Ｚデカルト座標系のＹ軸はステージレール１７の搬送方向と平行であり、Ｚ軸はステージレール１７に板状等の被検査物が設置された場合の、被検査物の主面（最も広い面）に垂直な方向と平行であり、Ｘ軸はＹ軸及びＺ軸に対して直交する方向であるので、図２の紙面に直交する方向となる。第１のＸ軸移動機構３０、第１のＹ軸移動機構３１及び第１のＺ軸移動機構３２のそれぞれは、検査ステージ１５を構成するステージ底板１６を、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸のそれぞれに平行な方向に並進移動（Ｘ−Ｙ−Ｚ移動）させるように設置されている。即ち、検査ステージ位置制御機構（３０，３１，３２が検査ステージ１５を、図３の右下に定義したＸ−Ｙ−Ｚ方向に駆動する。

図１６から分かるように、矩形のプレート状（板状）のステージ底板１６一方の側面に、四角柱状の第１のＹ軸移動機構３１の側面が接続されている。そして四角柱状の第１のＹ軸移動機構３１の左側端面に、左側の第１のＸ軸移動機構３０が接続され、第１のＹ軸移動機構３１の右側端面に、右側の第１のＸ軸移動機構３０が接続されている。左側の第１のＸ軸移動機構３０及び右側の第１のＸ軸移動機構３０は四角柱状である。左側の第１のＸ軸移動機構３０と第１のＹ軸移動機構３１とが直交する角部に、左側の第１のＺ軸移動機構３２が、図５のＺ軸方向に立設されている。同様に、右側の第１のＸ軸移動機構３０と第１のＹ軸移動機構３１とが直交する角部に、右側の第１のＺ軸移動機構３２がＺ軸方向に立設されている。

透過検査線を検出するイメージセンサ１３を搭載する撮像ステージ１４は、図２及び図６に示すように更に第２のＸ軸移動機構３３と、第２のＹ軸移動機構３４と、第２のＺ軸移動機構３５と、第１仰角回転機構３６と、第２仰角回転機構３７とを備える。第２のＸ軸移動機構３３、第２のＹ軸移動機構３４及び第２のＺ軸移動機構３５のそれぞれは、ステージ移動座標系の３次元直交座標系とは座標原点が異なる３次元直交座標系のＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸のそれぞれに平行な方向にイメージセンサ１３を並進移動させるように設置されている。この第２のＸ軸移動機構３３、第２のＹ軸移動機構３４及び第２のＺ軸移動機構３５のそれぞれは、直交３軸に２つの仰角回転軸（θ１，θ２）を加えた５軸座標系に含まれる、ステージ移動座標系の３次元直交座標系とは独立した座標系である。

５軸座標系を構成する第１仰角回転機構３６は、イメージセンサ１３をθ１回転軸の周りに回転させるように設置されている。一方、５軸座標系を構成する第２仰角回転機構３７は、イメージセンサ１３をθ１回転軸に直交するθ２回転軸の周りに回転させるように設置されている。θ１回転軸はＹ軸に平行であり、θ２回転軸はＸ軸に平行であって、θ１回転軸及びθ２回転軸はイメージセンサ１３の位置で互いに交わっている。即ち、イメージセンサ１３は、検査線発生部（点源）１２を極座標の中心とする球面内を移動するように、検査線発生部（点源）１２に向かう撮像面（主面）の配向が制御される。この球面内の移動に伴う配向の制御は、上述したステージ移動座標系のＸ₁−Ｙ₁−Ｚ₁軸と座標原点の異なる独立した５軸座標系に含まれるＸ₂−Ｙ₂−Ｚ₂―θ１―θ２の５軸の移動を駆動する５軸移動機構（３３，３４，３５，３６，３７）によって位置及び角度を制御される。

ここで、検査ステージ位置制御機構（３０，３１，３２）と５軸移動機構（３３，３４，３５，３６，３７）とが、互いに異なる座標系であることを示すために、検査ステージ位置制御機構（３０，３１，３２）のデカルト座標系をＸ₁−Ｙ₁−Ｚ₁と、５軸移動機構（３３，３４，３５，３６，３７）のデカルト座標系をＸ₂−Ｙ₂−Ｚ₂と、添え字を付して表記して識別しているが、いずれも包括的には「Ｘ−Ｙ−Ｚ座標系」であることに変わりはない。この５軸移動機構（３３，３４，３５，３６，３７）による５軸移動に際し、イメージセンサ１３の撮像面（主面）は、図８（ａ）に示した最大立体角Φ_maxの内部において、検査線発生部１２に対向する方位（配向）を維持し、被検査物６０を透過した検査線による被検査物６０の像を、イメージセンサ１３が撮像する。

図１９に示した簾状のリードフレーム連続体のような板状等の被検査物に対応できるように、図３に示すように検査ステージ１５は、ステージ底板１６と、ステージ底板１６の上に設けられた一対のステージレール１７，１８を備える。検査ステージ１５は、更にピッチ制御機構２０と、ピッチ制御機構２０を駆動するピッチ変更機構（ピッチ変更アクチュエータ）１９と、レール幅制御機構２８と、レール幅制御機構２８を駆動するレール幅変更機構（レール幅変更アクチュエータ）２１と、撓解消機構（撓解消アクチュエータ）２９を備える。

一対のステージレール１７，１８は、第１のステージレール１７と第２のステージレール１８とで構成されている。第１のステージレール１７は、第１の上部レール１７ｕと、第１の上部レール１７ｕの下側に対向した第１の下部レール１７ｄとの２枚の板で、薄い板状の被検査物６０の一方の端部を挟んで、アリ溝のような第１の溝部を構成し、第１の溝部の構造で被検査物６０を移動させる搬送用の第１のガイドを構成している。

同様に第２のステージレール１８は、第２の上部レール１８ｕと、第２の上部レール１８ｕの下側に対向する第２の下部レール１８ｄとの２枚の板で、薄い板状の被検査物６０の他方の端部を挟んで、アリ溝のような第２の溝部を構成し、第２の溝部の構造で被検査物６０を移動させる搬送用の第２のガイドを構成している。第２の溝部に所定のクリアランスを介して薄い板状又は簾状等の被検査物６０の第２の端部を挟んで、第２の溝部の内部を第２の端部がスライド移動することで被検査物６０が搬送可能になっている。

断面図の図示を省略しているが、第１のステージレール１７も同様に、第１の上部レール１７ｕと、第１の上部レール１７ｕの下側に対向した第１の下部レール１７ｄとの２枚の板で、被検査物６０の第１の端部を挿入するガイド溝をなす第１の溝部を構成している。第１の溝部にも所定のクリアランスを介して被検査物６０の第１の端部が挿入され、第１の溝部の内部を第１の端部がスライド移動することで被検査物６０が搬送可能になっている。

なお、図５に示すように、第２の上部レール１８ｕと第２の下部レール１８ｄとの２枚の板で第２の溝部を構成する構造は例示に過ぎず、第２の上部レール１８ｕと第２の下部レール１８ｄとは一体物でも構わない。同様に、第１の上部レール１７ｕと第１の下部レール１７ｄとは一体物として第１の溝部を構成しても構わない。

ピッチ制御機構２０やレール幅制御機構２８等は台形ネジ、ボールネジやラック・ピニオンで構成できる。ピッチ制御機構２０やレール幅制御機構２８等を棒ネジ等で構成した場合、ピッチ変更機構１９、レール幅変更機構２１や撓解消機構２９にはサーボモータやステップモータのような電動機を採用できる。更に検査ステージ１５は図３に示すように、第１のチャック機構（２２，２５）、第２のチャック機構（２３，２６）及び第３のチャック機構（２４，２７）を備える。第１のチャック機構（２２，２５）は 第１の保持部（第１のチャック部）２２と第１の保持部２２を駆動する第１のシリンダ２５から構成される。

第２のチャック機構（２３，２６）は、 第２の保持部（第２のチャック部）２３と第２の保持部２３を駆動する第２のシリンダ２６から構成され、第３のチャック機構（２４，２７）は、 第３の保持部（第３のチャック部）２４と第３の保持部２４を駆動する第３のシリンダ２７から構成される。一対のステージレール１７，１８は、ステージ底板１６に互いに平行になるように設置されている。

図５に示すように、第２の保持部２３は、第２のステージレール１８を包むように取り付けられて第２のステージレール１８の外側を掴んでいる。第２の上部レール１８ｕと第２の下部レール１８ｄの間が簾状の被検査物６０の第２の端部をガイドしている状況において、第２の保持部２３は、被検査物６０の第２の端部の一部を挟んで保持する押圧力を印加する力学的作用部の構造になっている。

図３から分かるように、第２の保持部２３と共に第３の保持部２４も第２のステージレール１８上に取り付けられており、第２の上部レール１８ｕと第２の下部レール１８ｄが第２の端部をガイドしている状況において、第３の保持部２４は、被検査物６０の第２の端部の他の一部を挟んで保持する押圧力を印加する力学的作用部の構造になっている。第２の保持部２３及び第３の保持部２４が、第２のステージレール１８を外側から囲み、第２のステージレール１８を掴むことにより、第２のステージレール１８の検査ステージ１５を構成するステージ底板１６に対する相対的位置が固定される。

図５に対応する図は示していないが、図３に示すように、第１の保持部２２は、第１のステージレール１７を囲むように取り付けられており、第１の上部レール１７ｕと第１の下部レール１７ｄが被検査物６０の第１の端部をガイドしている状況において、第１の端部の一部を挟んで保持する押圧力を印加する力学的作用部の構造になっている。第１の保持部２２が第１のステージレール１７を外側から囲むことにより、検査ステージ１５を構成するステージ底板１６に対する第１のステージレール１７の相対的位置が固定される。

ピッチ制御機構２０が、第２の保持部２３及び第３の保持部２４に取り付けられているので、ピッチ変更機構１９によってピッチ制御機構２０を駆動することにより、第２の保持部２３及び第３の保持部２４の間の距離を変える。

レール幅変更機構２１はレール幅制御機構２８を介して第２のステージレール１８に接続されているので、レール幅変更機構２１を制御して第２のステージレール１８の位置を、第１のステージレール１７に対して相対的に移動することで、第１のステージレール１７と第２のステージレール１８との間の距離を変える。

従来の非破壊検査装置等で検査する被検査物では、半導体パッケージ等の被検査物の種類や、半導体パッケージが個々のパッケージに分割される前の集合体として存在する板状のリードフレームの寸法など、被検査物の種類は多様である。量産現場において、寸法の異なる複数の被検査物に対して検査を行う場合、その異なる平面寸法ごとに冶具や装置を用意する必要があり、これら冶具や装置の保守、管理が必要となってくる。また、一つの種類の被検査物を検査したのち異なる平面寸法を有する他の種類の被検査物を検査する際、冶具や装置を用いて調整を行う必要があり、手順が煩雑で時間を要するという問題があった。

実施形態に係る非破壊自動検査システムによれば、第１のステージレール１７と第２のステージレール１８との間の距離が自在に変更できるので、幅寸法の異なる板状等の被検査物の処理が自在に可能になる。この結果、実施形態に係る非破壊自動検査システムによれば、寸法の異なる複数の被検査物に対して検査を行う場合において冶具や装置を用意する必要がなく、簡便に検査できる。

図３に示すように、検査ステージ１５を構成するステージ底板１６上のモータはすべて、検査ステージ１５を構成するステージ底板１６のＺ軸方向の厚みが薄くなるようにＸ軸又はＹ軸に沿うように配置されている。検査ステージ１５を構成するステージ底板１６の厚みを薄く設計することにより、検査線発生部１２と検査ステージ１５を構成するステージ底板１６及び撮像ステージ１４との間の距離を縮めることができ、低出力の検査線発生部１２でも検査可能な、ＳＮ比の高い検査画像を取得することができる。

図４は実施形態に係る非破壊自動検査システムの管電流を変化させた際の輝度値のグラフである。図４中の、丸で表されたデータは、検査ステージ１５の厚みを薄く設計しなかった場合の輝度値であり、検査ステージ１５の厚みを薄く設計することにより、低い出力でも同等の輝度値が得られている。低出力の検査線発生部１２による検査が可能となった結果、必要な遮蔽材の厚みを薄くでき、設備のサイズダウンが可能となる。

出荷検査時のリードフレーム連続体は、厚さが０．５ｍｍ程度以下の非常に薄い物が多い。このため図３に示すように、アリ溝のような第１の溝部の構造となる第１の上部レール１７ｕと第１の下部レール１７ｄとの２枚の板の間を搬送用のガイドとし、第２の上部レール１８ｕと第２の下部レール１８ｄとの２枚の板の間を搬送用のガイドとし、薄い板状等の被検査物６０の両端部で掴むだけでは、図５（ａ）に示すように、薄い幅広の被検査物６０は自重で撓み、検査位置により幾何条件が異なってしまう。図５（ａ）は、第２の上部レール１８ｕと第２の下部レール１８ｄの間に、被検査物６０の一方の端部が所定のクリアランスを介して搬送可能なように挟まれた状態を示している。図５（ａ）では、第２のチャック２３が被検査物６０の一方の端部を挟んでいる状態を示している。

薄い幅広の被検査物６０を下から支えるバックアップの板を設置すれば被検査物６０の撓みや弛みが解消されるが、レール幅が可変なため、バックアップの板を設置することができない。図３に示した第１のシリンダ２５は、第１の保持部２２の手前側を力点として、図３中のＺ軸方向に沿って力点を引き上げる。力点を引き上げられることにより、「第１種てこ」を構成している奥側の第１の保持部２２の作用点が押し下げられ、被検査物６０の第１の端部の一部に押圧力を印加して、第１の端部を保持する。

撓解消機構２９は、第２の保持部２３及び第３の保持部２４に取り付けられている。図５（ｂ）も、図５（ａ）と同様に、被検査物６０の第２の端部が、第２のステージレール１８の側面、即ち第２の上部レール１８ｕと第２の下部レール１８ｄの間に設けられた第２の溝部の間にクリアランスを介して挟まれた状態を示している。第２の溝部が被検査物６０の第２の端部を摺動可能なように掴んだのち、第２の保持部２３と第３の保持部２４が被検査物６０の第２の端部を挟んで保持している。第２の保持部２３及び第３の保持部２４が被検査物６０の第２の端部を挟んで保持しているので、撓解消機構２９によってＸ軸とは逆方向へ第２の保持部２３及び第３の保持部２４を引っ張り、図５（ｂ）は、図５（ａ）とは異なり、被検査物６０の両方の端部が、両側に引っ張られている。

半導体パッケージ等の板状等の被検査物に対して非接触検査を行う場合、従来は被検査物が薄く幅が広い場合、被検査物自身の自重により撓み（たわみ）が生じる問題があった。被検査物に撓みが生じると検査位置により幾何条件が変わってしまうため、検査を行う時点で被検査物の撓みを抑制するバックアップの板等が必要であった。しかしながら、量産現場における非破壊自動検査システムの検査ステージにバックアップの板等を設置する機構を取り付けると、自動検査等においては、機構が複雑化され手順が煩雑となる。更に被検査物を固定する機構とバックアップの板等を設置する機構とを同時に取り入れると被検査物を固定する機構の被検査物のサイズ汎用性を損なうといった欠点がある。

撓解消機構２９は、搬送時の搬送装置（６１，６２；１７，１８；６３，６４）のレール間隔よりも、第１のステージレール１７と第２のステージレール１８のレール間隔を広げる。第１のステージレール１７の側面の第１の溝部及び第２のステージレール１８の側面の第２の溝部を搬送用のガイドとして機能させ、撓解消機構２９が第１のステージレール１７と第２のステージレール１８のレール間隔を広げることで、図５（ｂ）に示すように、被検査物６０の撓みや弛みが解消され、Ｘ線検査における幾何条件を安定させることができる。この結果、実施形態に係る非破壊自動検査システムによれば、簡略化された構造で薄く且つ面積の広い被検査物を検査できる非接触検査装置が提供できる。

検査ステージ１５を構成するステージ底板１６上に設けられた第１の保持部２２、第２の保持部２３及び第３の保持部２４による撓解消機構は、図１に示したマーキングユニット４において、レーザ標印する際にも適用することができる。マーキングユニット４において、薄型の被検査物６０にレーザ標印する際、薄い板状等の被検査物６０が自重により撓むため、レーザ標印が安定しない。レーザ標印する際にも保持部による撓解消機構を設置し、被検査物６０を保持部で掴み、被検査物６０の撓みや弛みを解消することで、レーザ標印を安定して行うことができる。

上述したとおり、実施形態に係る非破壊自動検査システムにおける搬送機構（６１，６２；１７，１８；６３，６４）及び検査ステージ１５は、対になっているそれぞれのレールとレールの間の幅を変え、幅寸法の異なる板状等の被検査物の処理が自在に対応出来る。即ち、図１に示した供給ユニット２においては図３において、一対のステージレール１７，１８の幅を、検査ステージ１５を構成するステージ底板１６上に配置した機構を用いて変更したと同様な構造及び手法により、第１の供給側レール６５と第２の供給側レール６６との間の幅を変え、幅寸法の異なる板状等の被検査物を搭載することができる。

検査ユニット３においては、図３に示した検査ステージ１５を構成するステージ底板１６上に配置した機構と同様な構造及び手法により、第１の撮像側レール６１と第２の撮像側レール６２との間、第１のステージレール１７と第２のステージレール１８との間及び第１の中継レール６３と第２の中継レール６４との間の幅を変え、幅寸法の異なる板状等の被検査物の検査をすることができる。マーキングユニット４及び排出ユニット５においても、図３と同様に、第１の搬出側レール４１と第２の搬出側レール４２との間の幅を変え、幅寸法の異なる板状等の被検査物に対するマーキングと排出をすることができる。

一対のステージレール１７，１８に接続されたレール幅制御機構２８及びレール幅変更機構２１と同様のネジ等の移動機構や機構が、第１の供給側レール６５と第２の供給側レール６６のいずれか一方、第１の撮像側レール６１と第２の撮像側レール６２のいずれか一方、第１の中継レール６３と第２の中継レール６４のいずれか一方、第１の搬出側レール４１と第２の搬出側レール４２のいずれか一方のそれぞれに接続されている。これらのレールに接続されたそれぞれのモータを制御することですべての搬送装置の幅を自動制御する。

図１９に例示した簾状のリードフレーム連続体のように、搬送する被検査物の寸法及び種類は多様である。被検査物の品種ごとに搬送用の冶具や装置や装置を用意する必要があり、これら冶具や装置の保守、管理が必要となってくる。また、被検査物を検査したのち異なる種類の被検査物を検査する際、冶具や装置を用いて搬送システムの調整を行う必要があり、手順が煩雑で時間を要する。実施形態に係る非破壊自動検査システムでは、搬送するリードフレーム等の薄い板状等の被検査物の寸法に合わせて、搬送装置の幅を数値制御により自動で調整することができる。

図１９に例示したようなリードフレーム連続体の場合、幅だけでなく、搬送方向に測った長さも多様である。図３に示した検査ステージ１５を構成するステージ底板１６上に配置した機構は、搬送する被検査物の長さに応じて第２の保持部２３及び第３の保持部２４の間の距離を数値制御により自動で調整することができる。

即ち、搬送装置の場合と同様に、第２の保持部２３及び第３の保持部２４に関しても、異なる長さを有する板状等の被検査物の検査が、多様に随時対応可なように、第２の保持部２３及び第３の保持部２４の間の距離を変えることができるため、被検査物の長さが変わっても、その都度冶具や装置を必要としない。したがって、寸法の異なる複数の品種のリードフレームの検査を行う際も、それぞれに冶具や装置を用意することなく、また冶具や装置を用いた調整を省略でき、簡便に寸法の異なる板状等の被検査物を搬送、及び検査を行うことが可能である。

間隔の調整された一対の撮像側レール６１，６２上を搬送される過程において、薄い幅広の被検査物６０が検査ステージ１５を構成するステージ底板１６上に到達していない時点では、図１４に示すように、検査ステージ１５を構成するステージ底板１６上の間隔の調整された一対のステージレール１７，１８が搬送ライン上の間隔の調整された一対の撮像側レール６１，６２の延長上（一直線上）で連結されるように、検査ステージ１５が設置される。

図１５に示すように、薄い幅広の被検査物６０が検査ステージ１５を構成するステージ底板１６上に到達すると、第１の保持部２２が、検査ステージ１５に対する第１のステージレール１７の相対的位置が固定する。更に、第２の保持部２３及び第３の保持部２４が第２のステージレール１８の検査ステージ１５に対する相対的位置を固定する。その後、検査ステージ１５の第１のＸ軸移動機構３０が作動する。

そして、第１のＸ軸移動機構３０によって、検査ステージ１５がＸ軸方向へ移動することによって、検査ステージ１５は搬送ラインから分離され、図１６に示すように、点源（図示せず）下へ引き込まれる。検査ステージ１５を構成するステージ底板１６が点源の下へ引き込まれ、検査が実行されたのち、検査ステージ１５の第１のＸ軸移動機構３０が再び作動し、検査ステージ１５は搬送装置（６１，６２；１７，１８；６３，６４）の搬送ラインへ戻され、被検査物６０はマーキングユニット４へと続く一対の中継レール６３，６４を搬送される。

図６に、撮像ステージ１４の詳細を示す。図２における第１仰角θ１及び第２仰角θ２と同様、図６に示すθ１回転軸はＹ軸に平行であり、θ２回転軸はＸ軸に平行であって、θ１回転軸及びθ２回転軸はイメージセンサ１３の位置で互いに交わっている。透過検査線を検出するイメージセンサ１３は第１の回転部材６７に設置され、第１仰角回転機構３６の軸を介して第２の回転部材６８に取り付けられている。第２の回転部材６８は、第２仰角回転機構３７の軸を介して支持部材６９に取り付けられており、支持部材６９は第２のＺ軸移動機構３５に取り付けられている。第１仰角回転機構３６によって第１の回転部材６７を回転させることによってイメージセンサ１３をθ１回転軸の周りに回転させる。又、第２仰角回転機構３７によって第２の回転部材６８を回転させることによって第１の回転部材６７をθ２回転軸周りに回転させる。このように、第１仰角回転機構３６及び第２仰角回転機構３７によってイメージセンサ１３を任意の第１仰角θ１及び第２仰角θ２で回転させることができる。

搬送ラインを構成する搬送装置（６１，６２；１７，１８；６３，６４）上を搬送されてきた被検査物６０を、検査ステージに移載し、検査実行後に再び搬送ラインに移載し直す場合、被検査物６０を移載するための機構、さらに検査ステージに移載後被検査物を固定する等の機構が必要であり機構が煩雑になり処理能力が低下する。実施形態に係る非破壊自動検査システムでは、検査ステージ上に搬送ラインを設置するのみで、被検査物６０を移載するための機構は設けない。

検査ステージ１５を搬送装置（６１，６２；１７，１８；６３，６４）の搬送ラインから分離する際は、分離するための新たな機構を設けるのではなく、検査線発生部１２により撮影を行う際に検査ステージ１５を構成するステージ底板１６上の被検査物６０に入射する検査線の角度を調整するための機構である第１のＸ軸移動機構３０を分離するための機構としても使用する。搬送ラインと検査ステージを兼用し、被検査物６０が検査ステージに到達した時点で検査ステージを分離し点源の下へ引き込む事により、被検査物６０を移載する動作を省略でき、機構の簡略化と処理能力の向上が達成される。

＜不良検出方法＞
実施形態に係る不良検出方法を、図７（ａ）、図７（ｂ）、図８（ａ）及び図８（ｂ）を参照して、被検査物６０が個々のパッケージに分割される前の状態、即ち簾状の半導体パッケージの連続体（リードフレーム連続体）である場合について説明する。既に述べたように、通常、このような簾状のリードフレーム連続体は、製品仕様に応じて、異なる平面寸法、即ち異なる幅と長さを有している。説明を簡略化する便宜上、図７及び図８では被検査物６０として単体の半導体パッケージの一部を模式的に表現している。図７（ａ）及び図８（ａ）は、実施形態に係る非破壊自動検査システムで連続的な自動検査を行う際の検査線発生部１２、被検査物６０及びイメージセンサ１３のそれぞれの位置関係を示す模式図であり、図７（ｂ）及び図８（ｂ）は、図７（ａ）及び図８（ａ）それぞれによって得られた検査画像の模式図である。

被検査物６０内部のＩＣチップ５１とパッケージ基板５３ａ、５３ｂ、５３ｃとを結線する直径３０μφ〜１５０μφの微細なボンディングワイヤ５２ａ，５２ｂ，５２ｃの断線等を、非破壊自動検査システムで検査する。点光源である検査線発生部１２から、搬送装置（６１，６２；１７，１８；６３，６４）を構成している一対のステージレール１７，１８に下から結合した検査ステージ１５を構成するステージ底板１６に搭載された被検査物６０に検査線が照射され、被検査物６０の樹脂５４を透過した検査線をイメージセンサ１３で検出し、検査画像を作成することで、ボンディングワイヤ５２ａの断線等を自動検査する。

実施形態に係る非破壊自動検査システムの検査線発生部（点源）１２は点光源を用いているので、図８（ａ）の検査線照射範囲を示す最大立体角Φ_maxの内側は、検査線が均一な強度で照射される。最大立体角Φ_maxは例えば４π／７（＝１．８）ステラジアン乃至４π／５（＝２．５）ステラジアン程度の値に選べばよいが、この範囲に限定されるものではない。非破壊自動検査システムを構成する検査ユニット３の容積や全体構造の設計上の都合からは、具体的には、最大立体角Φ_max＝２π／３ステラジアン程度の値を選択できる。最大立体角Φ_maxを規定する手段はいろいろあるが、例えば、検査線に対する遮蔽率の高い材料からなるスリットを設ければよい。

イメージセンサ１３は、検査線発生部（点源）１２を中心とする最大立体角Φ_maxの内部において、常にイメージセンサ１３の撮像面が検査線発生部１２に対向する配向となるように、５軸移動機構（３３，３４，３５，３６，３７）によって、その位置と配向が制御されるように移動する。常にイメージセンサ１３の撮像面が点源である検査線発生部１２に対向するような配向で移動することにより、被検査物６０を透過した検査線による被検査物６０の像をイメージセンサ１３が撮像する。既に述べたように、検査ステージ位置制御機構（３０，３１，３２）の３次元直交座標系（Ｘ₁−Ｙ₁−Ｚ₁）と５軸移動機構（３３，３４，３５，３６，３７）の５軸（Ｘ₂−Ｙ₂−Ｚ₂―θ１―θ２）は、座標原点が異なる互いに独立した座標系である。

図７（ａ）に示すような、板状の被検査物６０の面に対して垂直方向のみの指向性の高い検査線による検査画像のみでは、例えば図７（ｂ）に示すような被検査物６０の内部のボンディングワイヤ５２ａのＩＣチップ５１からの浮きや断線等の立体的な不良を検出することができなかった。図示を省略しているが、他のボンディングワイヤ５２ｂ，５２ｃのＩＣチップ５１からの浮きや、パッケージ基板５３ｂ、５３ｃからの浮き等の立体的な不良についても検出することができなかった。

これに対し、図８（ａ）に示すような、被検査物６０の面に対して検査線発生部１２からの検査線が最大立体角Φ_maxで斜め入射する検査角を定義するように、検査ステージ位置制御機構（３０，３１，３２）が被検査物６０を移動させる。さらに被検査物６０の樹脂５４を透過検査線が、イメージセンサ１３の撮像面に垂直に入射する位置及び方向に、５軸移動機構（３３，３４，３５，３６，３７）がイメージセンサ１３を移動及び回転させる。このような斜め入射の検査角で等方的な撮影することで、従来指向性の高い検査方法では検出できなかった、図８（ａ）に示すような、ミクロンレベルの浮きや断線等の立体的な微細な不良を容易且つ確実に検出することができる。図８（ａ）では、ボンディングワイヤ５２ａの一端がＩＣチップ５１からから浮いているが、ボンディングワイヤ５２ａの他端がパッケージ基板５３ａに接している場合を例示している。

図示を省略しているが、ボンディングワイヤ５２ａの他端がパッケージ基板５３ａから浮いている場合であっても、大きな最大立体角Φ_maxで検査線を斜め入射させ等方的に照射しているので、同様に容易且つ確実に検出できる。又、図示を省略しているが、図８（ｂ）に上面図を示した他のボンディングワイヤ５２ｂ，５２ｃのＩＣチップ５１からの浮きや、パッケージ基板５３ｂ、５３ｃからの浮き等についても、大きな最大立体角Φ_maxで斜め入射させて、等方的な検査をすることで、容易且つ確実に立体的な構成となるミクロンレベルを含む微細な不良を検出することができる。

図９は、イメージセンサ１３及び検査ステージ１５を構成する矩形板状のステージ底板１６を、図８（ａ）と同じ最大立体角Φ_maxを想定した配向位置に移動した場合の図である。イメージセンサ１３及び検査ステージ１５がいずれも基準位置にセットされている図２と比較すると、図９の撮像ステージ１４は、図７（ａ）の下向き矢印で示した鉛直照射方向からずれた位置にいることが分かる。即ち、図９の撮像ステージ１４は、ステージ移動座標系と座標原点の異なる独立した５軸移動機構（３３，３４，３５，３６，３７）によって駆動され、図６に示した直交座標系を基礎としてＸ₂−Ｙ₂−Ｚ₂―θ１―θ２の５軸に関する移動が可能であるので、図８（ａ）に示すような被検査物６０の樹脂５４を斜め方向に透過した検査線の透過像が、イメージセンサ１３の主面に垂直方向に入射できる。

検査ステージ位置制御機構（３０，３１，３２）によって、検査ステージ１５が移動することにより、固定位置にある検査線発生部１２から出射した検査線は、任意の斜め入射の検査角度を定義するように、薄く面積の広い平板状の被検査物６０に入射するように掃引される。この結果、固定位置から出射した検査線が被検査物６０の広い表面を掃引される。検査ステージ１５の移動によって、被検査物６０の広い表面を掃引された検査線は、掃引位置で決まる任意の斜め入射の検査角度を定義するように、薄く面積の広い平板状の被検査物６０に入射して、被検査物６０の平面パターンの任意の位置を検査線が透過する。面積の広い平板状の被検査物６０の平面パターンの任意の位置に斜め入射して透過した検査線は、イメージセンサ１３の撮像面に垂直入射するように、イメージセンサ１３の撮像面の位置と配向が制御される。

イメージセンサ１３の撮像面の位置と配向の制御は、検査ステージ１５を駆動するステージ移動座標系とは別個の５軸移動機構（３３，３４，３５，３６，３７）によって制御される。５軸移動機構（３３，３４，３５，３６，３７）によって、最大立体角Φ_max内をＸ₂−Ｙ₂−Ｚ₂―θ１―θ２の５軸を移動するイメージセンサ１３の主面に、被検査物６０を透過した検査線が垂直に入射するので、面積の広い平板状の被検査物６０の樹脂５４の異なる位置を透過した任意の斜め入射の検査角度の検査線が、場所依存性を伴うことなく、イメージセンサ１３に効率良く入射する。

観点を変えて説明すると、５軸移動機構（３３，３４，３５，３６，３７）を作動させることにより、撮像ステージ１４をＹ軸及びＺ軸に平行な方向に並進移動させて、検査線発生部１２が規定する点光源の位置とイメージセンサ１３の位置で、平板状の被検査物６０に入射する検査線の検査角と実効的な検査立体角が決定される。「実効的な検査立体角」は、点光源がイメージセンサ１３の撮像面を見込む立体角であるので、点光源からのイメージセンサ１３の撮像面までの距離と、撮像面の有効面積で決まる。撮像面が矩形であれば、実効的な検査立体角は円錐ではなく、四角錐の頂角になる。このとき、最大立体角Φ_max内の検査角と実効的な検査立体角において、イメージセンサ１３の主面に、実効的な検査立体角内の検査線が、常に実質的に垂直に入射するように、第１仰角回転機構３６を作動させることによりθ１回転軸の周りにイメージセンサ１３を回転させている。「実質的に垂直」とは、実効的な検査立体角内の検査線が有効にイメージセンサ１３の撮像面に入る限り、厳密な垂直入射でなくても良いという意味である。

そして、点光源の位置とイメージセンサ１３の位置で決まる検査角度に対応するように、薄く面積の広い平板状の被検査物６０の所望の箇所を検査線が透過する位置で、被検査物６０の検査位置が決定される。実効的な検査立体角内の検査線を考慮すると、検査線が透過する被検査物６０の位置は点ではなく、一定の面積を有する検査領域である。そして、この検査領域の位置が平板状の被検査物６０の全領域を掃引移動できるように、第１のＹ軸移動機構３１及び第１のＺ軸移動機構３２を作動させることにより、検査ステージ１５を構成するステージ底板１６をＹ軸及びＺ軸に平行な方向に並進移動させる。ただし、被検査物６０の面積が小さい場合は、掃引移動は不要なる。

図９においては検査ステージ１５を構成するステージ底板１６及びイメージセンサ１３のＸ軸方向（紙面の垂直方向）への移動については図示されていないが、検査ステージ１５を構成するステージ底板１６及びイメージセンサ１３をステージ移動座標系とは異なるＸ軸方向へ移動させる場合は、第１のＸ軸移動機構３０及び第２のＸ軸移動機構３３を連動して作動させることによって行う。

図８（ａ）に示す最大立体角Φ_max内の任意の斜め入射角度となる検査角度で検査を行う際、検査ステージ１５を構成するステージ底板１６及びイメージセンサ１３をＺ軸に平行な方向へは並進移動させず、Ｙ軸に平行な方向の並進移動のみで検査を行うことは可能である。しかしながら、Ｚ軸に平行な方向への並進移動がない場合、Ｙ軸に平行な方向の並進距離は大きくなり、設備のサイズが大きくなる。また、検査線発生部１２から被検査物６０、及びイメージセンサ１３までの距離が大きくなり、以下に説明するように、検査画像のＳＮ比が下がる。

実施形態に係る非破壊自動検査システムによれば、常にイメージセンサ１３の撮像面が検査線発生部１２に対向する配向となるように、５軸移動機構（３３，３４，３５，３６，３７）によって、イメージセンサ１３の位置とイメージセンサ１３の主面（撮像面）の配向が制御されるように移動する。又、被検査物６０の平面パターンの内部に検査点を制御する検査ステージ位置制御機構（３０，３１，３２）とイメージセンサ１３の位置と配向を制御する５軸移動機構（３３，３４，３５，３６，３７）とが、互いに座標原点が異なる互いに独立した座標系としているので、面積の広い被検査物６０の平面パターンの任意の位置の測定が可能となる。

このため、薄く面積の広い平板状の被検査物６０であっても、被検査物６０の異なる平面位置を透過した検査線による被検査物６０の像を、透過位置に依存しないで、常に効率よくイメージセンサ１３が撮像できる。したがって、実施形態に係る非破壊自動検査システムによれば、薄く面積の広い平板状の被検査物６０であっても、精密且つ複雑な立体構造をなす被検査物の微細な欠陥や不良を高効率且つ正確に検査することができる。

＜倍率及びＳＮ比の調整方法＞
図８（ａ）に示した検査線発生部１２からイメージセンサ１３までの検査距離を一定に維持するように、検査距離を半径とする球面に沿ってイメージセンサ１３を移動させるためには、軸に平行な方向への並進移動が必要になる。検査距離を半径とする球面上を移動か可能とするように、図９に示すようなＺ軸に平行な方向へ並進移動機構を備えることで検査距離を一定に維持でき、且つ設備のサイズダウンを実現でき、さらに検査画像のＳＮ比の低下を抑えることができる。

実施形態に係る非破壊自動検査システムでは、検査画像の倍率及び検査画像のＳＮ比を調整することができる。検査画像の倍率及びＳＮ比の調整方法を、図２並びに図１０〜図１３を参照して説明する。既に述べたとおり、図２はイメージセンサ１３及び検査ステージ１５はいずれも基準位置にセットされた状態を示している。検査画像の倍率は、検査線発生部１２から検査ステージ１５までの「照射距離」と、検査線発生部１２からイメージセンサ１３までの「検査距離」の比で決定される。したがって、検査画像の倍率を調整するためには、検査線発生部１２から検査ステージ１５までの照射距離と、検査線発生部１２からイメージセンサ１３までの検査距離の比を調整すればよい。又、検査画像のＳＮ比は、検査線発生部１２からイメージセンサ１３までの検査距離で決定される。したがって、検査画像のＳＮ比を調整するためには、検査線発生部１２からイメージセンサ１３までの検査距離を調整すればよい。

検査画像の倍率を下げるためには、検査線発生部１２から検査ステージ１５までの照射距離に対する、検査線発生部１２からイメージセンサ１３までの検査距離を小さくすればよく、検査画像の倍率を上げるためには、検査画像の倍率を下げる場合とは逆に、検査線発生部１２から検査ステージ１５までの照射距離に対する、検査線発生部１２からイメージセンサ１３までの検査距離を大きくすればよい。図１０及び図１１に、検査画像の倍率を変えるときの検査ステージ１５及び撮像ステージ１４の配置の一例を示す。図１０は検査画像の倍率を下げる場合、図１１は倍率を上げる場合である。

イメージセンサ１３及び検査ステージ１５がいずれも基準位置にセットされた図２と図１０とを比較する。図１０においては、検査ステージ１５は基準位置と比較してＺ軸に沿って検査線発生部１２から遠い位置にセットされ、撮像ステージ１４は基準位置と比較してＺ軸に沿って検査線発生部１２に近い位置にセットされているので、図２の場合よりも検査画像の倍率は小さい。図１０においては、検査線発生部１２からイメージセンサ１３までの検査距離を短くしているため、図２の場合に比べてＳＮ比が大きくなる。検査線発生部１２からイメージセンサ１３までの検査距離を変えずに、検査ステージ１５から検査線発生部１２までの照射距離を大きく、検査ステージ１５からイメージセンサ１３までの検査距離を小さくすれば、ＳＮ比を変えずに検査画像の倍率を下げることができる。

図１１は、図１０とは逆に、検査ステージ１５は基準位置と比較してＺ軸に沿って検査線発生部１２から近い位置にセットされ、撮像ステージ１４は基準位置と比較してＺ軸に沿って検査線発生部１２に遠い位置にセットされている。図１１においては、図２の場合に比べてＳＮ比が小さく、検査画像の倍率は大きくなる。検査線発生部１２からイメージセンサ１３までの検査距離を変えずに、検査ステージ１５から検査線発生部１２までの照射距離を小さく、検査ステージ１５からイメージセンサ１３までの検査距離を大きくすれば、ＳＮ比を変えずに検査画像の倍率を上げることができる。

検査画像のＳＮ比を上げるためには、検査線発生部１２からイメージセンサ１３までの検査距離を小さくすればよく、ＳＮ比を下げるためには、検査線発生部１２からイメージセンサ１３までの検査距離を大きくすればよい。図１２及び図１３に、検査画像のＳＮ比を変えるときの検査ステージ１５及び撮像ステージ１４の配置の一例を示す。図１２は検査画像のＳＮ比を上げる場合、図１３はＳＮ比を下げる場合である。図１２においては、検査線発生部１２から被検査物６０までの照射距離と、検査線発生部１２からイメージセンサ１３までの検査距離の比は一定に保たれたまま、検査ステージ１５及び撮像ステージ１４が基準位置と比較してＺ軸に沿って検査線発生部１２に近い遠い位置にセットされており、検査画像の倍率を維持したまま検査画像のＳＮ比を上げることができる。

図１３は図１２とは逆に、検査線発生部１２から被検査物６０までの照射距離と、検査線発生部１２からイメージセンサ１３までの検査距離の比は一定に保たれたまま、検査ステージ１５及び撮像ステージ１４が基準位置と比較してＺ軸に沿って検査線発生部１２に近い位置にセットされており、検査画像の倍率を維持したまま検査画像のＳＮ比を下げることができる。

＜検査ステージの移動＞
図１４〜図１６は、検査ユニット３の内部において行われる、検査ステージの受け渡し動作を説明する図である。図１４〜図１６は検査ユニット３の内部の図であるが、検査線発生部１２と撮像ステージ１４は図示されていない。被検査物６０が供給ユニット２から検査ユニット３へ搬送されたのち、撮像側レール６１，６２上を搬送される過程において、被検査物６０が検査ステージ１５上に到達していない時点では、図１４に示すように、検査ステージ１５上のステージレール１７，１８が搬送ライン上の撮像側レール６１，６２の延長上（一直線上）で連結されるように、検査ステージ１５が設置される。

図１５に示すように、被検査物６０が検査ステージ１５上に到達すると、検査ステージ１５の第１のＸ軸移動機構３０が作動する。そして、検査ステージ１５がＸ軸方向へ移動することによって検査ステージ１５は搬送ラインから分離され、図１６に示すように、点線源（図示せず）下へ引き込まれる。検査ステージ１５が点線源の下へ引き込まれ、検査が実行されたのち、検査ステージ１５は再び搬送ラインへ戻され、被検査物６０はマーキングユニット４へと続く中継レール６３，６４を搬送される。搬送ライン上を搬送されてきた被検査物６０を、検査ステージに移載し、検査実行後に再び搬送ラインに移載し直すと、処理能力が低下し、更に機構が煩雑になる。搬送ラインと検査ステージを兼用し、被検査物６０が検査ステージに到達した時点で検査ステージを分離し点線源の下へ引き込むことにより、被検査物６０を移載する動作を省略でき、機構の簡略化と処理能力の向上が達成される。

＜搬送ライン上での接続＞
検査線検査時には、検査ユニット３の内部から外部への検査線の漏洩を防ぐため、図１に示した供給ユニット２から検査ユニット３のユニット間、検査ユニット３からマーキングユニット４のユニット間を、それぞれ遮断材で閉じる必要がある。遮断材で閉じても、供給ユニット２から検査ユニット３のユニット間、検査ユニット３からマーキングユニット４のユニット間において、被検査物６０を搬送する必要がある。このため、検査線の透過に対し遮蔽性能を有する入口側シャッタ７１及び出口側シャッタ７２で搬送経路を開閉自在にする必要がある。入口側シャッタ７１及び出口側シャッタ７２が閉じた場合、ユニット間で入口側シャッタ７１及び出口側シャッタ７２によって、搬送経路を構成している搬送ラインが分断され、被検査物６０の受け渡しができない。

実施形態に係るユニット間の被検査物６０の受け渡し方法を、図１７（ａ）、（ｂ）及び図１８（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。図１７（ａ）、（ｂ）及び図１８（ａ）、（ｂ）は、供給ユニット２の供給側レール６５，６６と、検査ユニット３の撮像側レール６１，６２と、被検査物６０のみを、筐体や入口側シャッタ７１等を省略して上面から図示したものである。

入口側シャッタ７１が開になると、図１７（ａ）において、被検査物６０は供給ユニット２の供給側レール６５，６６上にある。図１７（ｂ）において、検査ユニット３の撮像側レール６１，６２をエアシリンダ等の移動機構（アクチュエータ）によって供給側レール６５，６６方向にスライドさせ、供給ユニット２の供給側レール６５，６６と検査ユニット３の撮像側レール６１，６２間の隙間を、供給ユニット２から検査ユニット３へ被検査物６０の受け渡しが可能となる程度に小さくし、搬送ラインを連結する。

図１８（ａ）において、供給ユニット２から検査ユニット３へ被検査物６０の受け渡しを行う。図１８（ｂ）において、検査ユニット３から供給ユニット２へスライドさせていた撮像側レール６１，６２を検査ユニット３へ戻し、入口側シャッタ７１を閉じる。検査ユニット３とマーキングユニット４の間の被検査物６０の受け渡しも、供給ユニット２と検査ユニット３の間と同様に、出口側シャッタ７２の開にしたときに、搬出側レール４１，４２の一部又は全部を検査ユニット３側からマーキングユニット４側にスライドさせることによって行う。即ち、既に述べたように、搬出側レール４１，４２が２分割又は３分割されている構造の場合は、２分割又は３分割されている内の、検査ユニット３に近い部分となる一対の搬出側レール４１，４２の部分が、検査ユニット３からマーキングユニット４側にスライドされる。

従来、量産現場において、大量の被検査物を連続的にＸ線で検査するにはベルトコンベア式の搬送装置を用いる方法が用いられていた。通常、被検査物を連続的に検査する場合、Ｘ線の検査を実施する検査室（検査ユニット）に被検査物を搬送する些細には、ベルトコンベアに被検査物を搭載する準備室（準備ユニット）や供給室（供給ユニット）が必要になる。一方、検査ユニットにおいて、Ｘ線を用いた検査を行うときは、操作者に対する安全対策として、Ｘ線検査ユニットの内部からのＸ線の外部への漏洩を防ぐために、Ｘ線検査ユニットとその外部との間に遮蔽材が必要である。

しかし、従来のベルトコンベア式の搬送装置を用いる場合、Ｘ線検査ユニットの外部から、ベルトコンベア上を自動搬送してきた被検査物を、Ｘ線検査ユニットへ自動搬送する際に、遮蔽材の厚み分ベルトコンベアが分断され、被検査物の受け渡しができない問題があった。実施形態に係る非破壊自動検査システムによれば、操作者に安全で、立体構造をなす被検査物の微細な欠陥や不良を自動的且つ高効率で検査できる非破壊自動検査システムが提供できる。

（その他の実施形態）
上記のように、本発明は上記の実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。例えば、上述した実施形態において、幅寸法の異なる板状の被検査物６０はリードフレーム等の半導体パッケージを主に、例示的に説明したが、本発明の対象とする被検査物６０は、上記において例示したリードフレーム等の構造物に限るものではない。

又、図３等において、第１の保持部２２が第１のステージレール１７に取り付けられ、第２の保持部２３及び第３の保持部２４が第２のステージレール１８上に取り付けられた構造を示したが例示に過ぎない。例えば、２つの保持部が第１のステージレール１７に取り付けられ、１つの保持部が第２のステージレール１８上に取り付けられた構造でもよい。或いは、２つ以上の保持部が第１のステージレール１７に取り付けられ、３つ以上の保持部が第２のステージレール１８上に取り付けられた構造でもよい。

図６等において、θ１回転軸をＹ軸に平行とし、θ２回転軸をＸ軸に平行とした５軸移動機構（３３，３４，３５，３６，３７）を説明したが、例示に過ぎない。Ｚ軸に平行なΦ軸の周りに定義される方位角（回転角）の制御機構も付加して６軸移動機構による制御にしてもよい。或いは一方の仰角制御と方位角制御の２軸制御とし、この２軸を含む５軸移動機構による制御にしてもよい。

このように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

１２…検査線発生部、１３…イメージセンサ、１４…撮像ステージ、１５…検査ステージ、１６…ステージ底板、１７…第１のステージレール、１７ｄ…第１の下部レール、１７ｕ…第１の上部レール、１８…第２のステージレール、１８ｄ…第２の下部レール、１８ｕ…第２の上部レール、１９…ピッチ変更機構、２…供給ユニット、２０…ピッチ制御機構、２１…レール幅変更機構、２２…第１の保持部、２３…第２の保持部、２４…第３の保持部、２５…第１のシリンダ、２６…第２のシリンダ、２７…第３のシリンダ、２８…レール幅制御機構、２９…撓解消機構、３…検査ユニット、３０…第１のＸ軸移動機構、３１…第１のＹ軸移動機構、３２…第１のＺ軸移動機構、３３…第２のＸ軸移動機構、３４…第２のＹ軸移動機構、３５…第２のＺ軸移動機構、３６，３７…回転機構、４…マーキングユニット、４１，４２…搬出側レール、５…排出ユニット、５１…ＩＣチップ、５２ａ，５２ｂ，５２ｃ…ボンディングワイヤ、５３ａ，５３ｂ，５３ｃ…パッケージ基板、５４…樹脂、６０…被検査物、６１，６２…撮像側レール、６３，６４…中継レール、６５，６６…供給側レール、６７…第１の回転部材、６８…第２の回転部材、６９…支持部材、７１…入口側シャッタ、７２…出口側シャッタ、８…外部入力装置、９…画像表示装置

Claims (15)

1. 平板状の被検査物に対して、点光源から検査線を出射する検査線発生部と、
   前記被検査物の所望の検査点における、前記検査線が斜めに入射する検査角度を定義するように、前記被検査物を搭載して３次元直交座標系に沿って並進移動可能な検査ステージと、
   前記検査角度で前記被検査物に入射して、前記被検査物を透過した前記検査線による前記被検査物の像を撮像するように、前記点光源の位置を極座標の中心とし、該極座標の中心が定義する球面内を、常に前記点光源に撮像面の法線方向が向く配向を維持して移動するイメージセンサと、
   前記イメージセンサを搭載する撮像ステージと、
   該撮像ステージを、前記３次元直交座標系とは座標原点が異なる直交３軸に２つの仰角回転軸を加えた５軸に関し移動させる５軸移動機構と、
   を有する検査ユニットを備え、
   前記５軸移動機構が、前記イメージセンサの撮像面が常に前記点光源を向く配向を維持しながら、前記撮像ステージを移動させることを特徴とする非破壊自動検査システム。
2. 前記検査ユニットが、対向する２本のレールで構成され、被検査物の両端を前記２本のレールの間に挟んで前記被検査物を搬送する搬送装置を更に有することを特徴とする請求項１に記載の非破壊自動検査システム。
3. 前記２本のレールの間の距離を変更するレール幅制御機構を更に備えることを特徴とする請求項２に記載の非破壊自動検査システム。
4. 前記検査ユニットが、直線上に延びる一対の撮像側レール、該一対の撮像側レールの延長上で連結される一対のステージレール、該一対のステージレールの延長上で連結される一対の中継レールを更に有し、前記連結される延長方向を搬送方向として、被検査物を前記搬送方向に搬送する搬送装置を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の非破壊自動検査システム。
5. 前記検査ステージは、前記一対のステージレールを保持し、前記一対のステージレールと共に、前記搬送装置から、前記搬送方向に直交する方向に前記一対のステージレールを切り離し、切り離し後は前記３次元直交座標系に沿って自在に並進移動可能であることを特徴とする請求項４に記載の非破壊自動検査システム。
6. 前記イメージセンサは、前記３次元直交座標系に沿った並進移動に伴い、前記検査ステージ上に搭載された前記被検査物に任意の角度で入射し、前記被検査物を透過した前記検査線による前記被検査物の像を撮像することを特徴とする請求項５に記載の非破壊自動検査システム。
7. 前記検査ステージは、前記一対のステージレールを下から保持するステージ底板を有し、
   前記ステージ底板に接続され、前記ステージ底板を前記３次元直交座標系に沿って並進移動させる検査ステージ位置制御機構を更に備えることを特徴とする請求項５又は６に記載の非破壊自動検査システム。
8. 前記一対のステージレールは、第１のステージレール及び前記第１のステージレールに平行な第２のステージレールからなり、
   前記第１のステージレールの前記第２のステージレールに対向する側の側面に前記第１の端部が挿入される第１の溝部を設け、前記第２のステージレールの前記第１のステージレールに対向する側面に前記第２の端部が挿入される第２の溝部を設け、前記第１及び第２の溝部をガイド部として前記被検査物を搬送することを特徴とする請求項４〜７のいずれか１項に記載の非破壊自動検査システム。
9. 前記検査ステージが、前記第１のステージレールを掴みながら前記第１の端部の一部を挟んで保持する第１のチャック機構、前記第２のステージレールを掴みながら前記第２の端部の一部を挟んで保持する第２のチャック機構、前記第２の端部の他の一部を挟んで保持する第３のチャック機構、並びに前記第２及び第３のチャック機構を前記一対のステージレールの幅を広げる方向に移動させる撓解消機構を更に有することを特徴とする請求項８に記載の非破壊自動検査システム。
10. 前記第１のチャック機構は、前記第１の端部の一部を挟んで保持する第１の保持部と、前記第１の保持部に押圧力を印加する第１のシリンダを有し、
    前記第２のチャック機構は、前記第２の端部の一部を挟んで保持する第２の保持部と、前記第２の保持部に押圧力を印加する第２のシリンダを有し、
    前記第３のチャック機構は、前記第２の端部の他の一部を挟んで保持する第３の保持部と、前記第３の保持部に押圧力を印加する第３のシリンダを有することを特徴とする請求項９に記載の非破壊検査装置。
11. 前記検査ユニットに前記被検査物を搬送する供給側レールを有し、該供給側レールが前記撮像側レールの延長上で連結される供給ユニットと、
    前記供給ユニットと前記検査ユニットとの間に設けられ、前記検査線の透過に対し遮蔽性能を有する入口側シャッタと、
    を更に備え、前記検査ユニットにおける検査時には、前記撮像側レール、前記ステージレール、前記中継レールを前記検査ユニットの内部に収め、前記入口側シャッタを閉じることを特徴とする請求項１０に記載の非破壊自動検査システム。
12. 前記検査の前に前記入口側シャッタを解放し、前記前記撮像側レールを前記供給側レール方向にスライドさせ、前記供給ユニットから前記検査ユニットへ前記被検査物の受け渡しを行うことを特徴とする請求項１１に記載の非破壊自動検査システム。
13. 前記中継レールの延長上で連結されるスライド移動可能な搬出側レールを有し、該搬出側レールを介して前記検査ユニットから前記被検査物が搬送されるマーキングユニットと、
    前記検査ユニットと前記マーキングユニットとの間に設けられ、前記検査線の透過に対し遮蔽性能を有する出口側シャッタと
    を更に備え、
    前記検査ユニットにおける検査時には、前記搬出側レールの少なくとも一部を検査ユニット側に収め、前記出口側シャッタを閉じることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の非破壊自動検査システム。
14. 前記検査の終了後に前記出口側シャッタを解放し、前記検査ユニット側に納められていた前記搬出側レールの前記少なくとも一部を前記マーキングユニット側へスライドさせ、前記検査ユニットから前記マーキングユニットへ前記被検査物の受け渡しを行うことを特徴とする請求項１３に記載の非破壊自動検査システム。
15. 前記検査線は、波長１０ｎｍ以下の電磁波又は粒子線であることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の非破壊自動検査システム。
    
    

Images