JPH01262451A - Ｘ線検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 し発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、電子部品等の被写体をＸ線により非破壊検査
するＸ線検査装置に関する。

（従来の技術） この種のＸ線検査装置は、Ｘ線発生源とＸ１ｉＴＶカメ
ラとの間に被写体を配置し、Ｘｌ１発生源より被写体に
向けてＸ線を曝射するように構成している。

そして、被写体を透過したＸ線がＸｌ１ＴＶカメラに入
力され、ここでＸ線透過像を光学像に変換し、これをカ
メラにて撮影して電気信号に変換し、モニタ上に被写体
像を表示するように構成している。

（発明が解決しようとする問題点） この種の非破壊検査に用いられるＸ線検査装置では、被
写体として種々の電子部品、基板等が使用され、その検
査部位の大きさが区々であり、被写体自体は大きくても
その一部のみを拡大して撮影したいというニーズもある
。

特に、例えば電子部品を被写体とした場合を例に挙げれ
ば、ダイ・アタッチの位置ずれ、ボイド（気泡）等の検
出、測定１、ボンディング・ワイヤの有無、ショート／
オーブン、位置ずれ、形状等の検出・測定等、数十倍に
拡大しなければ検査不能な対象があった。

そこで、本発明の目的とするところは、検査部位をＸ線
撮影するに際して、その検査部位の撮影倍率を所望に可
変としたＸ線検査装置を提供することにある。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明は、Ｘ線を曝射する微小焦点のＸ線源と、 被写体を透過したＸ線像を光学像に変換するＸ線像−光
学像変換手段と、 上記光学像を撮影するイメージセンナとを有し、被写体
の画像化により非破壊検査を行うＸ線検査装置において
、 上記イメージセンサの入力面側に配置され、少なくとも
広角側で焦点距離を連続的に可変するズームレンズを設
けた構成としている。

（作用） レンズに写る範囲（写角）は、レンズの焦点距離に応じ
て異なり、焦点距離が雉いものほど広い写角となり、焦
点距離長いものほど侠い写角となる。従って、焦点距離
を連続的に可変とするズームレンズを採用することによ
り、上記写角も可変することができる。

ここで、螢光板等のＸ線像−光学像変換手段と前記イメ
ージセンサとの距離は比較的短く、広角側のズームレン
ズを採用した場合には、焦点距離の可変により写角を大
きく可変することで、イメージセンサに結像される光学
像の拡大率を可変することが可能となる。

この結果、イメージセンサにより撮影される被写体像の
撮影倍率を可変することができる。

従って、検査対象として小さな電子部品等が使用され、
この内の一部を拡大して撮影する場合等にも、Ｘ線検査
を確実に実行することができる。

また、本発明では、微小焦点のＸ線源を採用しているの
で、焦点が大きいことに起因する像のボヤヶを解消でき
、鮮明な高分解能のＸ線透過像を画像化することができ
る。そして、このように微小焦点のＸ線源とすることで
、特にこの種のＸ線非破壊検査での微細な欠陥の検出に
必要な所定拡大率での撮影に際しても、高分解能で高倍
率の影像を得ることができる。また、Ｘ線密度を高める
ために、大電力を要さない点でも優れている。

（実施例） 以下、本発明を電子部品、基板等の非破壊検査装置であ
るＸ線検査装置に適用した一実施例について、図面を参
照して具体的に説明する。

このＸ線検査装置は、Ｘ線発生装置１０のＸ線管１１と
、Ｘ線像−光学像変換手段の一例であるＸ線蛍光板３０
との間に、被写体２０を配置して構成している。

前記Ｘ線発生部１０は、Ｘ線を発生する前記Ｘ線管１１
と、このＸ線管１１に高電圧を印加する高電圧発生部１
２とから構成されている。Ｘ線管１１は、その内部の真
空中に陰極フィラメントと、その対向極である陽極とを
具備し、フィラメントを加熱することで飛び出す熱電子
を直流高電圧によって加速し、これを陽極に衝突させ、
このときの熱電子の運動エネルギーをＸｌｌとして得る
ものである。なお、このＸ線の曝射量は、Ｘ線管１１の
ｆＥ−電圧またはフィラメント電流を可変することで、
変化させることが可能である。

また、上記Ｘ線管１１としては、いわゆる微小焦点Ｘ線
源を採用することが好ましく、本実施例ではその焦点の
大きさを１００ミクロン以下、好ましくは１５ミクロン
以下の微小焦点Ｘｉｌ源を採用している。このような微
小焦点とするためには、熱電子のターゲットである陽極
上の微小領域に熱電子を衝突させればよく、ターゲット
領域を集束電極などによって絞ることで実現できる。

前記被写体２０は、本実施例の場合ＩＣ等の電子部品、
電子部品ｔＭＲ用の実装基板あるいは多層基板であり、
例えばＸ−Ｙテーブル１００のＸ−Ｙステージ１０９上
に配置された支持機構１１０によってチャックされ、Ｘ
！ｌ曝射領域に設定可能となっている。なお、前記ｘ−
Ｙテーブル１００及び支持機構１１０の詳細については
後述する。

前記Ｘ線螢光板３０は、ＸｗＡ管１管上１曝射され、上
記被写体２０を透過したＸ＆！像を光学像に変換するた
めのものであり、本実施例ではこのＸ線蛍光板３０を前
記Ｘ線管１１からのＦｉ＠離を可変としている。なお、
この構成については後述する。

ＸＩＱ螢光板３０ｆ）を麦段側には、この螢光像を画像
化するために前記螢光像を入力するＣＯＤカメラ、ビジ
コンなどのイメージセンサ４０が設けられ、ここで前記
螢光像は各画素毎に光強度に応じた電気信号に変換され
て出力されるようになっている。なお、すくなくとも上
記Ｘ線螢光板３０とイメージセンサ４０との間の光学経
路については、外部より遮光する必要がある。

そして、本実施例装置の特徴的構成として、上記イメー
ジセンサ４０の光学像入力側には、広角側で焦点距離を
可変とするズームレンズ３００が配置されている。この
ズームレンズとしては例えばズーム比で１０倍程度のも
のが望ましい、なお、このズームレンズ３００は、後述
するように移動レンズを駆動することで焦点距離を可変
とするもので、この移動レンズ駆動のための焦点圧電可
変用モータ３０１が設けられている。また、焦点位置を
合わせてボケのない撮影を行うための焦点調節用モータ
３０２を有している。

前記イメージセンサ４０の後段には例えば利得可変型の
増幅器５０が設けられ、最適画像が得られるように決定
されるゲインによって前記電気信号ｔｍａして出力する
ようになっている。

また、前記増幅器５０の出力を入力する画像処理部６０
が設けられ、この画像処理部６ｏでは前記電気信号を予
め定められた一定のレベル範囲毎に２５６段階又は５１
２段階に２値化し、この２値化されたＩＩ調信号に対し
て輪郭強調等の画像処理を施して出力する。

さらに、画像処理部６０の後段にはＴＶ信号処理部７０
が設けられ、画像処理部６ｏの出力であるディジタル信
号をアナログ信号に変換し、さらに同期ｆに号の重畳等
の処理を施してＴＶ信号とし、後段のデイスプレー８０
にて影像表示可能としている。

上記構成のＸ線検査装置において、前記Ｘ−Ｙテーブル
１００上の２次元面上の直交軸方向をＸ。

Ｙとし、このＸ、Ｙ軸辷直交する方向をＺとし、Ｘ軸を
中心とする回転方向をθ方向とした場合、本実施例では
被写体２ｏのＸ、Ｙ位置、被写体２０の寓さ方向である
Ｚ方向位置、被写体２ｏのチャック中心の周りの回転方
向であるθ方向位置、及び前記Ｘ線フィルム２００のＺ
方ｐ　位ｇ　、　Ｘ線カメラ４５のＺ方向位置を可変と
している。

まず、前記Ｘ−Ｙテーブル１００の構成について、第２
図を参照して説明する。

このＸ−Ｙテーブル１００は、基台１０１上にＸ方向に
治って形成されたボールねじ１０２を有し、このボール
ねじ１０２はモータ１０３によって回転駆動され、この
ボールねじ１０２の回転によって軸方向に移動可能なナ
ツト部１．０４を有している。そして、前記基台１０１
上には、Ｘ方向移動板１０５が設けられ、前記ナツト部
１．０４によって同方向に移動可能となっている。

前記Ｘ方向移動板１０５上には、Ｙ方向に沿って形成さ
れたボールねじ１０６が設けられ、モータ１０７によっ
て回転駆動されるようになっている。また、このボール
ねじ１０６の回転によってＹ方向に移動自在なナツト部
１０８が設けられ、このナツト部１０８にＸ−Ｙステー
ジ１０９が支持されている。

従って、前記Ｘ−Ｙステージ１０９は、前記モータ１０
３，１０７の駆動によって、Ｘ、Ｙ方向に移動可能とな
っている。なお、前記基台１０１及びＸ−Ｙステージ１
０９は、Ｘ線曝射領域内に設定されるので、基台１０１
はステンレスで構成しながらも、そのＸ線通過経路を切
欠し、また、Ｘ−Ｙステージ１０９は、Ｘ線を透過し易
い材質例えばアルミニウム等で形成している。

次に、前記Ｘ−Ｙステージ１０９上に支持され、前記被
写体２０を支持する機構について、第３図。

第４図を参照して説明する。

本実施例での上記被写体２ｏとしては＠積回路ＩＣであ
り、もちろんＩＣ単体でもよいが、本実施例では複数個
のＩＣをスティックに収容した状態でＸ線検査を行うよ
うにしている。

そして、この被写体２０としてのＩＣスティッりの両端
を例えばスプリング機能によって挟持するチャック１１
１．１１１が、チャック支持体１１２．１１２によって
支持されている。

上記被写体２０は、第３図のθ方向に回動自在であると
共に、高さ方向であるＺ方向に移動自在に支持されてい
る。この支持機構について説明すると、まず、第３図の
左側では、前記チャック支持体１１２の一端にはアイド
ルプーリ１１３が固着され、このアイドルプーリ１１３
及びチャック支持体１１２は、回動アーム１１４の一端
に回転自在に支持されている。この回動アーム１１４は
、支持アングル１１５の中央部に設けたベアリング１１
６に回動自在に支持された回転軸１１７に固着され、モ
ータ１１８の回転によって回動自在となっている。この
結果、被写体２０のＺ方向位置を可変としている。

また、前記回転軸１１７は中空軸となっていて、この中
空の回転軸１１７の中心を通って配設された回転軸１１
９が設けられ、モータ１２０によって回転自在となって
いる。そして、前記回転軸１１９の一端には駆動プーリ
１２１が固着され、この駆動プーリ１２１と前記アイド
ルプーリ１１３にタイミングベルト１２２を掛は渡すこ
とにより、被写体２０を図示θ方向に回動自在としてい
る。

第３図の右側の構成としては、前述した左側の機能と同
一機能を有する部材に同一符号を付すことで分かるよう
に、回動アーム１１４を回転駆動する機構のみ設けられ
、チャック支持体１１２を回動アーム１１４の一端にベ
アリング等によって回動自在に支持することで、被写体
２０のθ方向の回転を許容する構成としている。

なお、前記モータ１１８．１１８は同期して駆動するよ
うに構成する必要があり、あるいはモータ１１８を一方
にのみ設け、他方は駆動せずに追従して回動可能とする
構成とすることもできる。

ｔた、前記支持アングル１１５，１１５は、Ｘ−Ｙステ
ージ１０９上でＸ方向に移動可能として両者の対向間距
離を可変とし、種々の長さの被写体２０をチャック可能
としている。

また、第４図に示すように、前記支持アングル１１５の
一方の面には、前記回動アーム１１４゜１１４の回転位
置の把握を可能とする回転目盛り１２３と、チャック１
１１．１１１の中心高さの把握を可能とするＺ方向目盛
り１２４が形成されている。

次に、前記Ｘ線螢光板３０及びイメージセンサ４０の２
方向高さを可変とするＺ方向調整ａ楕１３０について、
第５図を参照して説明する。

本実施例では、前記ズームレンズ３００のズーム比にも
限界があるので、例えばＸ線蛍光板３０とイメージセン
サ４０とを一体的に２方向に移動可能とすることで、撮
影倍率の可変を補助するように構成している。

同図に示すように、Ｚ方向に沿ってボールねじ１３１が
設けられ、このボールねじ１３１の一端にはアイドルプ
ーリ１３２が固着され、このアイドルプーリ１３２と、
モータ１３３の出力軸に固着された駆動プーリ１３４と
にタイミングベルト１３５を掛は渡すことで、前記ボー
ルねじ１３１を回転駆動するようになっている。

また、前記Ｘ線Ｘｌｌ螢光板３０とイメージセンサ４０
とは、図示しないＺ方向ガイドに支持され、かつ、前記
ボールねじ１３１に螺合するナツト部１３６を固着する
ことで、Ｚ方向高さが可変となっている。

上述した駆動系は、装置の入力部より入力される駆動情
報によって制御可能となっていて、第６図に示すように
、入力部２２０より入力された情報は、ＣＰＵ２１０に
送出され、このＣＰＵ２１０によってモータ駆動制御部
２３０を制御することで、対応するモータ１０３，１０
７，１１８゜１２９．１３３を駆動するようになってい
る。

また、前記ズームレンズ３００の焦点距離可変用モータ
３０１及び焦点調節用モータ３０２も、前記ＣＰＵ２１
０によって制御されるようになっている。なお、焦点距
離可変用モータ３０１については、前記入力部２２０に
配置された撮影倍率設定用キー（図示せず）の入力に応
じて駆動するものでよいが、焦点調節用モータ３０２に
ついては、例えばＡＦ（オートフォーカスＮｉｌ能を実
現するセンサ出力を前記ＣＰＵ２１０が入力し、これに
よって前記焦点調節用モータ３０２を自動的に駆動制御
することもできる。

次に、作用について説明する。

Ｘ線機影を実行する場合には、予め被写体２０のＸ線透
過像をデイスプレー８０に表示し、検査部位、その撮影
倍率が所定に設定されたことを画面上で確認する必要が
ある。

そこで、まず被写体２０のｘ、ｙ、θ方向の各位置およ
びイメージセンサ４０のＺ方向位置を所定に設定し、Ｘ
線管１１より被写体２０に向けてＸ線を曝射する。なお
、本実施例では、微小焦点Ｘ線源を採用しているので、
ｘｉ密度を高めるために大電力を要することもない。

Ｘ線が曝射されると、被写体２０を透過したＸ線像はＸ
線螢光板３０に入力され、ここでＸ線透過像が光学像に
変換され、この光学像がズームレンズ３００を介してイ
メージセンサ４０で撮影されることになる。この際、本
実施例では微小魚点のＸ線源であるＸ線管１１を採用し
ているので、ボヤヶのない鮮明なＸ線像をイメージセン
サ４０の光導電面に投影することができる。

すなわち、第８１ｆｆｌ（ｂ）示すように、微小焦点で
ない場合には、本来の被写体透過像Ａ１の他に、大焦点
であるが故に発生する像のボヤケＡ２が発生するが、第
８図（ａ）示すように、微小焦点の場合には被写体２０
のＸ線透過像のみがイメージセンサ４０に入射すること
になるので、像のボヤヶのない鮮明な画像を得ることが
できる。

そして、イメージセンサ４０では、検出された光強度に
応じた電気信号として出力され、この電気信号が増幅器
５０で増幅されｆＳ後に画像処理部６０に入力されるこ
とになる。この画像処理部６０では、種々の画像処理を
実行するために、前記アナログの電気信号を例えば２５
６，５１２段階等の隣調に２値化し、このディジタル信
号の段階で各種処理を実行することになる。

その後、このディジタル信号は、後段のＴＶ信号処理ｕ
７０に入力され、ここでアナログ変換されると共に、同
期信号等が重畳されたＴＶ信号に処理され、このＴＶ信
号に基づきデイスプレー８ｏ　１画像表示することで、
被写体２０のＸ線透過像が画像化されることになる。

ここで、オペレータは、デイスプレー８０上の画像を見
て、適切な検査部位であるか及び撮影倍率が所定に設定
されているか否かを判断することになる。

撮影条件を変更する場合には、入力部２２０を操作して
、変更したいパラメータを入力することになる。

そして、本実施例では、特に撮影倍率の変更をｉｒ能と
するため、Ｘ線ＩＷ１１からのＸ線螢光板３０の距離を
可変して撮影倍率を変更する第１の方式と、ズームレン
ズ３００の焦点距離を可変して撮影倍率を変更する第２
の方式との２段階の方式を採用している。

まず、第１の方式について説明すると、デイスプレー８
０上に表示される画像の撮影倍率は、第１図に示すよう
にＸ線’１ｉＦ１１より被写体２０の中心までの距離を
！１とし、被写体２０の中心よりＸ線螢光板３０までの
距離を！２とした時、ズームレンズ３００での拡大率を
無視した場合のデイスプレー８０上に表示される被写体
像の拡大率は、（Ｚｌ　＋１２　）／１１となる。そし
て、本実施例装置ではイメージセンサ４０のＺ方向位置
を可変としているので、上記距離（ｔＩ　＋！２　）を
所望に変化させることができ、この結果、デイスプレー
８０に表示される被写体像の撮影倍率を可変することが
できる。

すなわち、入力部２２０がらの指令によりｃＰｔＪ２１
０．モータ駆動制御部２３０を介してモータ１３３が駆
動されると、この回転力は駆動プーリ１３４．タイミン
グベルト１３５．アイドルプーリ１３２を介してボール
ねじ１３１伝達され、このボールねじ１３１の回転によ
りナツト部１３６がＺ方向に移動することでＸｍ螢光板
３ｏ及びイメージセンサ４０のＺ方向位置を可変するこ
とができる。この結果、上記変更操作後のＸ線透過像と
しては、撮影倍率が変更されてデイスプレー８０に表示
されることになる。

なお、上記距離！１を短くし、距ｌｌ１１１２を長くす
ると、高分解能かつ高倍率のＸ線透過像が得られるが、
Ｘ線源の焦点が大きいとボケが生ずるため上記のような
距離設定は不可能である。

本実施例では、１５ミクロン以下の微小焦点のＸ線源を
採用することで、上記のような距離設定を行ってもボケ
が生ずることがなく、高分解能かつ高倍率の画像を得る
ことができる。

次に、上述した第２の方式による撮影倍率の可変につい
て説明する。

上記広角側のズームレンズ３００は、一般に凹レンズ、
凸レンズの組み合わせレンズで構成され、そのうちの１
以上のレンズが移動レンズとなっている。そして、上記
モータ３０１によって移動レンズを移動することで焦点
距離が連続的に可変され、特に広角ズームレンズ、超広
角ズームレンズを採用した場合には、上記焦点距離の変
化に追従してレンズに写る範囲である写角が大きく変化
することになる。

従って、移動レンズの移動により、前記ＸＩｌ螢光板３
０面上にある光学像のうちの全部をイメージセンサ４０
に導くこともできるし、あるいはそのうちの一部のみを
拡大して導くことが可能となる。そして、この拡大率を
入力部２２０の入力に基づき連続的に可変できるので、
所望の拡大率を選択することができる。

そして、このようにズームレンズ３００による撮影倍率
の可変にあたっては、Ｘ線螢光板３０を駆動するような
大掛かりな構成を要せず、モータ３０１によってズーム
本体の調整リングなど企駆動するのみでよいので、簡易
に構成することかできる。

このように、本実施例ではＸ線螢光板３０のＸ線管１１
からの距財を可変とすることで、上記距尊（＃１＋７２
＞を所望に変化させることができ、この結果、デイスプ
レー８０上に撮影される被写体像の撮影倍率を可変する
ことができるほか、ズームレンズ３００のズーム機能に
よっても撮影倍率を可変することができ、このような２
Ｍの方式の採用によりより広い範囲で撮影倍率を可変す
ることができる。しかもＸ線螢光板３０の移動ストロー
クを小さく維持することができるので、装置の小型化を
図ることができる。

なお、本発明はＬ記実施例に限定されるものではなく、
本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。

上記実施例では撮影倍率の可変にあたって第１゜第２の
方式を併用したが、本発明の特徴はズームレンズよって
撮影倍率を可変とするものであり、もちろんズームレン
ズ３００よる第２の方式のみを採用して装置を構成する
こともできる。

そして、このようなズームレンズの構成としては結果的
に撮影倍率を可変とする種々のレンズを採用することが
できる。

また、第１方式を併用する場合にあっては、上述したＸ
線像−光学像変換手段の位置を可変するための機構１３
０としては、最終的にＸ線像−光学像変換手段を直線駆
動することができる種々の構成を採用することができ、
必ずしもイメージセンサと一体駆動するものに限らず、
両者を個別的に独立駆動するものでもよい。

また、上記Ｘｌｌ像−光学像変換手段としては、第７図
に示すようなＸ線螢光増倍管３０を採用することもでき
る。これは、チューブ３１内のＸ線入射面に入力螢光面
３２と、その裏面に光電陰極３３を有し、その対向面側
には出力螢光面３４とその周囲に陽極３５とを備えてい
る。また、前記光電陰極３３と陽極３５との間の光電子
経路周囲には、集束電極３６が配置されている。

そして、被写体２０を透過しなＸ線は、入力螢光面３２
に入射することでＸ　ａ　ｍ　１６像とされ、さらにこ
の入力螢光面３２に密接した光電陰極３３面から光電子
が乗び出す、これを加速しかつ集束電ｆｆ１３６によっ
て出力螢光面３４に結像させることで、所定の明るさの
被写体螢光像が得られるようにしたものである。

また、本発明のＸ線検査装置に適用される被写体として
は、電子部品等に限らず、非ｖＬｊｌ検査を要する種々
の被検査体を採用することができる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば微小焦点のＸ線源
の採用によりボヤヶのない鮮明な高解像変のＸ線透過像
を画像化することができ、かつ、ズームレンズを採用す
るとにより、比較的簡易な構成でありながら、表示され
る被写体像の撮影倍率を連続的に可変することができ、
特に電子部品等の非破壊検査を記録媒体によって行う場
合に、検査を確実に実施できる大きさに被写体像と撮影
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を電子部品等の非破壊検査に適用した
一実施例を説明するための概略説明図、第２図は、被写
体を配置するためのＸ−Ｙテーブルの平面図、 第３図は、被写体のチャック部を示す概略説明図、 第４図は、第３図の支持機構の側面図、第５図は、Ｘ線
記録媒体の位置可変機構を説明するための概略説明図、 第６図は、駆動制御系の概略ブロック図、第７図は、Ｘ
線像−光学像変換手段の一例であるＸ線螢光増倍管を説
明するための概略説明図、第８図（ａ）、（ｂ）は、微
小焦点とそうでない場合のＸ線透過像を説明するための
概略説明図である。 １１・・・微小焦点Ｘ線源、 ２０・・・被写体、 ３０・・・Ｘ線像−光学像変換手段、 ４０・・・イメージセンサ、 １３０・・・位置調整機構、 ３００・・・ズームレンズ。 代理人　弁理士　井　上　　−（他１名）第４図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｘ線を曝射する微小焦点のＸ線源と、 被写体を透過したＸ線像を光学像に変換するＸ線像−光
   学像変換手段と、 上記光学像を撮影するイメージセンサとを有し、被写体
   の画像化により非破壊検査を行うＸ線検査装置において
   、 上記イメージセンサの入力面側に配置され、少なくとも
   広角側で焦点距離を連続的に可変するズームレンズを設
   けたことを特徴とするＸ線検査装置。