JPH02296137A - 物体検査装置 - 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】 産業上の利用分野 従来の技術　　　　　　　（第９〜１１図）発明が解決
しようとする課題 課題を解決するための手段 作用 実施例 本発明の原理説明　　　（第１〜３図）本発明の一実施
例　　　（第４〜８図）発明の効果 〔概要〕 物体検査装置に関し、 バイアホール等物体の断面を非接触、非破壊でかつ高速
に検知可能な物体検査装置を堤供することを目的とし、 検査焦点面を有する被測定対象物にＸ線を透過させるＸ
線を放射するＸ線源と、該Ｘ線源から放射されるＸ線の
発生点の位置を周期的に移動させる振動手段と、前記被
測定対象物の検査焦点面を透過したＸ′ｌｌ１Ａを検知
する検知手段と、前記検知手段により検知されたＸ線に
対応する画像信号を記憶する記憶手段と、前記振動手段
により前記Ｘ線源から放射されるＸ線の発生点の位置を
周期的に移動させるとともに、前記検知手段により検知
された前記画像信号を加算し、加算後の画像信号に基づ
いて前記測定対象物の検査焦点面を検査する検査手段と
、を備えて構成している。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、物体検査装置に係り、詳しくは、セラミック
基板に形成された電気導通用孔（以下、バイアホール（
ＶＩＡＨＯＬＥ）という）の断面をＸ線を用いて検知す
る物体検査装置に関する。

プリント板パターンの高密度化、信号処理回路の高速化
にともない、プリント板の材質は、従来のプラスチック
系からセラミック系へと変化している。セラミック系素
材がプラスチックに比べ、熱伝導率がよいこと、高絶縁
性を有するためなどの理由による。

セラミック基板の作成においては、従来のプラスチック
系素材とは全く異なる製造方法がとられる。例えば、多
層基板の各層を接続する電気導体孔の構成においては、
プラスチック基板の場合、各層を積層した後、貫通孔を
開け、内部を銅メツキして作成する。一方、セラミック
基板では、積層前に、各層毎に孔を開け、内部に電気導
体の粉を充填し、全層積層後、焼成して作成する。孔の
大きさは１００μｍ程度と非常に小さく、電気導体の粉
（例えば、銅粉）を充填して焼成する際、充填が不足し
ていたりすると焼成後にバイアホール中にボイド（中空
）が入ってしまうような欠陥が生じる。このような欠陥
があると、その時点では問題がない場合であっても年月
を経るとその箇所のみ抵抗が高いから最終製品の欠陥に
なることがある。

第９図は金属粉を充填した導通孔を有するプリント板を
示す図である。この図において、プリント配線板１には
導通孔２が穿設され、導通孔２に金属粉３が充填される
。そして、全Ｎ積層後焼結してバイアホールが製造され
る。バイアホールに必要な条件は各層間の導通がとれる
ように導通孔２が基板表面まで達していることであるが
、バイアホールには第１０図（ｂ）〜（ｆ）に示すよう
な欠陥が発生ずることがある。第１０図（ａ）〜（ｆ）
は金属粉３の充填状態を示す図であり、第１０図（ａ）
は金属粉が基板に正常に充填されている例を示し、第１
θ図（ｂ）〜（ｆ）はバイアホールに発生する欠陥を示
している。すなわち、バイアホールに発生する欠陥には
第１０図（ｂ）に示すような充填不足、第１０図（Ｃ）
に示すようなスルーホール、第１０図（ｄ）に示すよう
な未充填、第１０図（＋３）に示すようなにじみおよび
第１Ｏ図（ｆ）に示すようなボイド（中空）といったも
のがある。

したがって、セラミック基板では、作成基板の信頼度保
証のために、各中間層を結合するバイアホールの導体粉
充填状態を検査する必要がある。

しかし、バイアホールの数は一面につき数万個にもおよ
び、検査の自動化が必要となっている。

〔従来の技術〕

従来のこの種のバイアホールの欠陥検査装置としては、
例えば第１１図に示すようなものがある。

同図において、レーザからの光ビーム（レーザ光）１１
はガルバノミラ−１２で反射した後、光走査器１３を介
して照明用対物レンズ１４に入射し、基板１５に充填さ
れたバイアホール１６上に斜めから照射する。

バイアホール１６からの反射光は検知用対物レンズ１７
を通った後、ビームスプリッタ１８によってフォトディ
テクタ１９．２０に結像する。フォトディテクタ１９．
２０としては、例えばＣＣＤあるいはＴＶカメラが用い
られる。フォトディテクタ１９．２０の検知画像は図示
しないＡ／Ｄ変換器によってＡ／Ｄ変換され、検出回路
２１に入力される。検出回路２１は入力された検知画像
に基づいてそのバイアホール１６の高さにより欠陥を検
出する。したがって、斜め方向から光を入射してその影
を見るこの方式では第１０図（ａ）に示すような場合は
孔の位置に影が生じないから明るい光が反射され、正常
と判別できる。一方、第１０図（ｂ）〜（Ｃ）に示すよ
うな場合は斜め方向から入射された光が暗い影となって
検出され、不良と判別できる。また、第１０図（ｄ）に
示すようなにじみは光学的に容易に判別可能である。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、このような従来の物体検査装置にあって
は、斜め方向から光をあててバイアホール上にできた影
の大きさを検出して欠陥の有無を検出するという態様で
あったため、前述したように第１Ｏ図（ｂ）〜（ｃ）お
よび第１０図（ｄ）に示すバイアホールの欠陥は検出で
きるものの、第１０図（ｆ）に示すようなバイアホール
の内部に発生する欠陥、すなわちボイドや充填不良など
は検出できないという問題点があった。

そこで本発明は、バイアホール等物体の断面を非接触、
非破壊でかつ高速に検知可能な物体検査装置を提供する
ことを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明による物体検査装置は上記目的達成のため、検査
焦点面を有する被測定対象物にＸ線を透過させるＸｖＡ
を放射するＸ線源と、該Ｘ線源から放射されるＸ線の発
生時の位置を周期的に移動させる振動手段と、前記被測
定対象物の検査焦点面を透過したＸ線を検知する検知手
段と、前記検知手段により検知されたＸ線に対応する画
像信号を記憶する記憶手段と、前記振動手段により前記
Ｘ線源から放射されるＸ線の発生点の位置を周期的に移
動させるとともに、前記検知手段により検知された前記
画像信号を加算し、加算後の画像信号に基づいて前記測
定対象物の検査焦点面を検査する検査手段と、 を備えている。

〔作用〕

本発明では、被測定対象物に照射される微小魚点のＸ線
が振動手段により振られ、検知手段により検知された画
像信号がＸ線源位置と目的断層の位置に応じて焦点合わ
せされ、重畳される。そして、Ｘ線源および検知手段を
同期させながら移動して任意断面の２次元画像が作成さ
れる。

したがって、重畳することにより検査対象面のみが加算
され、対象面と他所層面とのコントラストが向上し、目
的断面が再構成される。この場合、Ｘ線源から放射され
るＸ線を電気的に振動させているため目的断面か高速で
検査可能である。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に基づいて説明する。

凰理説凱 第１〜３図は本発明の詳細な説明するための図である。

第１図において、簡単のため、再構成断面数をＡ面、Ｂ
面、０面が重なり合った３面とし、Ｘ線′ｔＡ３１を移
動させて図示の３方向からＸ線が照射されたとする。奥
行き方向を２軸、Ａ面を２＝０としてＸｔＹ軸が水平面
に含まれているものとする。また、画像検出面（ＣＣＤ
面）をＸ７面とする。この時、Ａ面がＡ　（ｘ、ｙ、Ｏ
）、Ｂ面がＢ　（ｘ、　　ｙ、　Δｚｏ）、０面がＣ（
ｘ、　　ｙ、　Δｚ＋）にあるとすると、Ｘ線源３１の
位置ｙ０１＋　　ｙ　（ｌＺ＋ｙｏｘにより投影される
画像は異なる位置で検出される。すなわち、それぞれ、 ΔＹ＝Ｗ　（Δｚ、ｙｏｎ）・・・・・・■たけＡ面の
画像からずれて検出される。

第０式を用い、検出される画像群から、再構成したい画
像成分の位置合わせを行い、重畳すれば、対象画像のみ
が加算され、他所層面の画像はぼける。例えばＢ面を再
構成したい場合にはＢ面に位置合わせをし、Ａ面と０面
を同時に足し合わせるようにするとＢ面だけが再生され
てＡ面と０面はぼやけた像となる。Ｘ線画像は本質的に
ホワイトノイズが含まれているため、上述のような重畳
繰作により、対象面と他所層面とのコントラストが向上
し、目的面が再構成される。

Ｘ線の重畳は具体的には、第２図に示すようにマイクロ
フォーカスＸ線源（Ｘ線源）３２を被測定対象物３３に
対してＣＣＤラインセンサ３４の長軸方向に振動させ、
その画像をＸ線ＣＣＤラインセンサ（検知手段）３４で
検出することにより行う。この場合、第３図（ａ）〜（
ｃ）に示すように、検知信号をマイクロフォーカスＸ線
源３２と目的断層の位置により、ずらせて重畳させるこ
とになる。

すなわち、マイクロフォーカスＸ線源３２が第３図（ａ
）に示す位置にあるときはフォーカス面（検査焦点面）
を図示の地点とするとＣＣＤの位置合わせは第３図（ａ
）に示す位置となる。マイクロフォーカスＸ線源３２が
振動し、第３図（ｂ）あるいは第３図（ｃ）に移動した
ときにはそのタイミングに合わせてフォーカス面を通過
してＣＣＤラインセンサ３４に達する位置にあるＣＯＤ
をスイッチングして画像信号を蓄える。実際の回路では
これは加算回路前にデイレイ回路を付加して実現する。

そして、Ｘ線源３２およびセンサ３４を同期させながら
移動させ、断面の２次元画像を作成する。

二ｉｔ凱 以下、上記基本原理に基づいて実施例を説明する。第４
〜８図は本発明に係る物体検査装置の一実施例を示す図
であり、Ｘ線断面検査の被測定対象物として基板に充填
されたバイアホールを検査する例である。

まず、構成を説明する。第４図はマイクロフォーカスＸ
線源３２を示す図である。同図において、マイクロフォ
ーカスＸ線源３２はフィラメント３５、フォーカス用コ
イル３６、ステア用コイル（振動手段）３７およびター
ゲット３８により構成される。真空中に置かれたフィラ
メント３５に電流を流すとフィラメント３５から光電子
が励起し、この電子はフォーカス用コイル３６により非
常に小さい電子ビームに絞られ、強い電界が印加されて
いるターゲット３８に衝突してターゲット３８からはＸ
線３９が発生する。ステア用コイル３７はそのコイルに
電流を流すことにより電子ビームを振り、Ｘ線３９を振
動させる。マイクロフォーカスＸ線源３２はステア用コ
イル３７により電気的に動かされるため高速に振ること
ができ、例えば、後述するＣＣＤ４５に１０Ｍｂｉｔの
速度のものを使用するときにはマイクロフォーカスＸ線
源３２は１００ＫＨｚ八程度の振動を用いることが可能
である。

第５図は物体検査装置の全体構成図であり、第６図はそ
の回路構成図である。第５図において、４１はＸ線断面
検査装置（物体検査装置）、４２は試料となる基板４２
．４３は対象基板４２を搭載し、Ｘ軸Ｙ軸方向に移動可
能なステージであり、Ｘ線断面検査装置４１はマイクロ
フォーカスＸ線源３２、マイクロフォーカスＸ線源３２
をコントロールするためのＸ線源コントローラ４４、Ｃ
ＣＤ　（検知手段）４５、ＣＣＤ４５に所定のバイアス
を印加するためのバイアスコントロール４６、ＣＣＤ４
５の出力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器４７、Ａ／Ｄ変
換後の検出信号を記憶するフレームメモリ４８およびフ
レームメモリ４８からの出力を表示するデイスプレィ４
９により構成される。上記ステージ４３は、例えばアル
ミニウム類のものが用いられる。Ｘ線断面検査装置４１
の回路構成は第６図により示される。第６図において、
ＣＰ　Ｕ５１で演算された演算結果はバス５２上からＩ
１０ボート５３を介してＸ線源コントローラ４４に送信
され、Ｘ線源コントローラ４４によりマイクロフォーカ
スＸ線＃３２をコントロールするとともに、Ｉ１０ボー
ト５３を介してカメラコントロールユニット（ＣＣＵ）
５４に送信され、カメラコントロールユニット５４によ
ってＣＣＤ４５が制御される。ＣＣＤ４５に蓄積された
検出信号はカメラコントロールユニット５４からの制御
信号に基づいて所定のタイミングでＡ／Ｄ変換器４７に
出力され、Ａ／Ｄ変換器４７でＡ／Ｄ変換された後イメ
ージバッファ（記憶手段）５５に出力される。イメージ
バッファ５５はＣＰＵ５１からの指示に従ってＣＣＤ４
５の検出信号を一時的に記憶し、遅延回路５６により再
構成画面に応じたデイレイを与えてフレームメモリ４８
に出力する。フレームメモリ４８はライン分のデータを
再構成画面とするためのメモリであり、その画像信号は
バス５２を介してデイスプレィ４９に出力される。上記
遅延回路５６およびフレームメモＩＪ４８は検査手段５
７を構成する。

第７図はＣＣＤ４５の等価回路を示す回路図である。第
７図において、ＣＣＤ４５は、駆動パルスが入力され、
転送された信号電荷を出力として取り出すシフトレジス
タ６１と、光−電変換を行うフォトダイオード６２〜６
４と、光−電変換により発生した信号電荷を蓄えるため
のキャパシタ６５〜６７と、Ｘ線３９の振動に合わせた
スイッチングを行うためのスイッチ６８〜７０と、シフ
トレジスタ６１とフォトダイオード６２〜６４の間に設
けられ、キャパシタ６５〜６７に蓄えられた信号電荷を
第８図（ａ）に示す蓄積時間毎に読み出すためのトラン
スファゲート７１〜７３と、キャパシタ７４と、ＣＣＤ
４５のスイッチ７５と、により構成されている。したが
って、Ｃ０Ｄ４５は従来のＣＣＤにスイッチ６８〜７０
が付加された構造となっている。

次に、作用を説明する。

マイクロフォーカスＸ線源３２からＸ線３９を基板４２
のバイアホール１６に照射する。このとき、Ｘ線源３２
のステア用コイル３７にＸ線源コントローラ４４から制
御電流を供給することによりＸ線焦点位置をＣＣＤ４５
長軸方向に高速振動させる。そして、Ｘ線３９の振動に
合わせてＣＣＤ４５のスイッチ６８〜７０を切り換えて
第８図（ａ）、（ｂ）に示すようにある１回の蓄積時間
（読み出し時間と読み出し時間の間）の中で何度もシャ
ッターを切る。ここで、Ｘ線検知手段としてＣＣＤ４５
を用いている理由はスイッチ６８〜７０の時間間隔を変
えることにより任意の目的断層（例えば、第１図に示す
Ｂ面あるいは第２．３図に示すフォーカス面）の位置合
わせを行うことができることおよびＸ線の照射による電
荷の蓄積を何度も続けることにより量子ノイズを減少さ
せることができることにある。

Ｘ線３９の振動に応じてキャパシタ６５〜６７に蓄えら
れたバイアホール１６のフォーカス面を透過したＸ線に
対応する信号電荷は、シフトレジスタ６１の電荷転送を
一旦停止した後、第８図（ａ）に示す読み出しタイミン
グでトランスファゲート７１〜７３をＯＮにすることに
よりシフトレジスタ６１に移される。次いで、トランス
ファゲート７１〜７３をＯＦＦにしてフォトダイオード
６２〜６４とシフトレジスタ６１の結合を切断したあと
、シフトレジスタ６１から前記信号電荷がＣＣＤ４５を
介してイメージバッファ５５に読み出される。読み出し
が行われている間、感光部のフォトダイオード６２〜６
４では、次に読み出す信号電荷の蓄積が行われている。

読み出しが終わると、トランスファゲート７１〜７３を
ＯＮにして電荷がシフトレジスタ６１に移され再び読み
出しが行われる。

イメージバッファ５５に取り込まれた検出信号は遅延回
路５６により再構成画面に応じた遅延が与えられて重畳
され、フレームメモリ４８でその重畳画像が記憶される
。フレームメモリ４８に記憶された画像は必要に応じて
デイスプレィ４９に出力あるいは後段の画像処理回路（
図示路）に転送される。

ステージ４３を水平および垂直方向に移動することによ
り上記処理を繰り返し、基板４２上の全てのバイアホー
ル１６の導体粉充填状態を自動的に検査する。

したがって、バイアホール１６の目的断面を高速に、か
つ非接触、非破壊で検知することができ、第１０図（ｆ
）に示すようなバイアホール１６の内部に発生するボイ
ドや充填不良などの欠陥を高速かつ精度よく検出するこ
とができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、バイアホール等物体の断面を非接触、
非破壊でかつ高速に検知することができ、物体の内部に
発生する欠陥を精度よく検査することができる。

【図面の簡単な説明】

第１〜３図は本発明の詳細な説明するための図であり、 第１図はその原理説明図、 第２．３図はその動作原理を示す図、 第４〜８図は本発明に係る物体検査装置の一実施例を示
す図であり、 第４図はそのＸ線源の構成図、 第５図はその全体構成図、 第６図はその回路構成図、 第７図はそのＣＯＤの等価回路図、 第８図はそのＣＣＤの動作を示すタイミングチヤード、 第９〜１１図は従来の物体検査装置を示す図であり、 第９図はその金属粉を充填した導通孔を有するプリント
配線板を示す図、 第１０図（ａ）〜（ｆ）はその金属粉の充填状態を示す
図、 第１１図はその全体構成図である。 ■・・・・・・プリント配線板、 ２・・・・・・導通孔、 ３・・・・・・金属粉、 １６・・・・・・バイアホール、 ３１・・・・・・Ｘ線源、 ３２・・・・・・マイクロフォーカスＸ線源（Ｘ線源）
３３・・・・・・被測定対象物、 ３４・・・・・・ＣＣＤラインセンサ（検知手段）、３
５・・・・・・フィラメント、 ３６・・・・・・フォーカス用コイル、３７・・・・・
・ステア用コイル（振動手段）、３８・・・・・・ター
ゲット、 ３９・・・・・・Ｘ線、 ４１・・・・・・Ｘ線断面検査装置（物体検査装置）、
４２・・・・・・基板、 ４３・・・・・・ステージ、 ４４・・・・・・Ｘ線源コントローラ、４５・・・・・
・ＣＣＤ　（検知手段）、４６・・・・・・バイアスコ
ントロール、４７・・・・・・Ａ／Ｄ変換器、 ４８・・・・・・フレームメモリ、 ４９・・・・・・デイスプレィ、 ５１・・・・・・ＣＰＵ。 ５２・・・・・・バス、 ５３・・・・・・Ｉ１０ボート、 ５４・・・・・・カメラコントロールユニット、５５・
・・・・・イメージバッファ・（記憶手段）、５６・・
・・・・遅延回路（遅延手段）、５７・・・・・・検査
手段、 ６１・・・・・・シフトレジスタ、 ６２〜６４・・・・・・フォトダイオード、６５〜６７
・・・・・・キャパシタ、 ６８〜７０・・・・・・スイッチ、 ７１〜７３・・・・・・トランスファゲート、７４・・
・・・・キャパシタ、 ７５・・・・・・スイッチ。 ３２：マイクロフォーカスＸ線源 ３３：被測定対象物 ３４：ＣＣＤラインセンサ 本発明の動作原理を示す図 第　　２　　図 一実施例の回路構成ズ 第６図 ５４：ｆｙｊラコントロール二二ニ ー５・イメージバッファ ５６　　遅延回路 ５７　　検査手段 ト 一実施例のＣＣＤの等価回路図 第　　７　　図 ６１：シフトレジスタ ６２〜６４．フォトダイオード ６５〜６７：キャパシタ ６８〜７０．スイッチ ７１〜７３・トランスファゲート ７４：キャパシタ ７５：スイッチ 一実施例のＣＣＤの動作を示すタイミングチャート第　
　８　　図 ２・導通孔 ３　金貰粉 従来例の金属粉を充填した導通孔を有するプリント配線
板を示す図 第　　９　　図 〔正常な状態〕 第 図 〔不良〕 （ｆ）ボイド

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 検査焦点面を有する被測定対象物にＸ線を透過させるＸ
   線を放射するＸ線源と、 該Ｘ線源から放射されるＸ線の発生点の位置を周期的に
   移動させる振動手段と、 前記被測定対象物の検査焦点面を透過したＸ線を検知す
   る検知手段と、 前記検知手段により検知されたＸ線に対応する画像信号
   を記憶する記憶手段と、 前記振動手段により前記Ｘ線源から放射されるＸ線の発
   生点の位置を周期的に移動させるとともに、前記検知手
   段により検知された前記画像信号を加算し、加算後の画
   像信号に基づいて前記測定対象物の検査焦点面を検査す
   る検査手段と、を備えたことを特徴とする物体検査装置
   。