JPH03269299A - 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】 〔概要〕 物体内部の検査、特に絶縁ｖ板のバイアボールの充填状
態や実装はんだの内部状態をＸ線透過光により検査する
物体検査装置に関し、 Ｘ線照射のスイッチングを高速化して確実に物体内部を
検査することを目的どし、 電子ビームを電子レンズで集束し、被検査物に照射Ｊ−
るＸ線源と、定速で移動される被検査物を透過したＸ線
を可視光に変換する変換手段と、該変換手段からの可視
光を結像する結像手段と、該結像手段からの結像に対応
するＸ線透過量を積算する検出手段と、該検出手段で積
算されたＸ線透過量により前記被検査物の欠陥を判別す
る処理手段とを具備し、前記Ｘ線源は、前記集束された
電子ビームの制動放射によりＸ線を放射するＸ線制動放
射面と、拡散させる拡散面とを有し、該電子ビームを移
動させることによりＸ線照射のスイッチングを行う所定
形状のターゲット部を具備するように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、物体内部の検査、特に絶縁基板のバイアホー
ルの充填状態や実装はんだの内部状態をＸ線透過光によ
り検査する物体検査装置に関する。

近年、電子部品の高密度化、高集積化が進むにつれ、外
観だけでは検査不可能な部分が多くなってきており、透
過型検査が行われている。この透過型検査は、Ｘ線を透
過し、その透過量によって判断するもので物体内部の欠
陥を高速に検査することが望まれている。このため、Ｘ
線透過光を高速にスイッチングする必要がある。

〔従来の技術］ 従来、物体内部の検査はＸ線を透過し、その透過量によ
って物体の欠陥判定を行っている。

例えば、電子計算機の製造においては、従来のプラステ
ィックに代わり、セラミック基板が使用されるようにな
ってぎている。これは、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（バイアホール）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、貝
通孔を間（プ、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。従って、セラミック基板では、作成基板の信頼度
保証のために、このバイアホールの導体粉充填状態の検
査をＸ線透過により行っている。

一方、実装後の基板表面におけるはんだの外観検査は、
従来から光学的に行われてきたが、表面実装技術の進歩
と共に、はんだ付けをリード裏面でも行う両面実装がさ
れるようになり、はんだ検査をＸ線透過により行ってい
る。

〔発明が解決しようと１−る課題〕 しかし、検査対象の裏側にはんだ、部品等が存在すると
、Ｘ線による画像は重なることから、欠陥検査を行うこ
とができない。

この場合、ＴＤ　Ｉ　ＣＣＤ　（Ｔｉｍｅ　Ｄｅｌａｙ
■ｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ　Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅ
ｄ　Ｄｅｖｉｃｅ　）どマイクロフォーカスＸ線源を用
いた物体検査装置が考えられており（後述する）、Ｘ線
照射のスイッチングの高速化が必要となる。

そこで、本発明は上記課題に鑑みなされＩＣもので、Ｘ
線照射のスイッチングを高速化して確実に物体内部を検
査する物体検査装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

第１図に本発明の原理説明図を示す。第１図（Ａ）は本
発明の構成図、第１図（Ｂ）はＸ線源のターゲット部の
斜視図である。第１図（Ａ）中、１はＸ線源であり、電
子ビームを電子レンズで集束し、被検査物２に照射する
。３は変換手段であり、定速で移動される被検査物を透
過したＸ線を可視光に変換する。４は結像手段であり、
変換手段３からの可視光を結像する。５は検出手段であ
り、結像手段４からの結像に対応するＸ線透過量を積算
する。そして、このＸＦＡ透過透過上り、図示しない処
理手段において被検査物の欠陥を判別する。

また、第１図（Ｂ）において、６は所定形状のターゲッ
ト部であり、Ｘ線源１内に具備され、集束された電子ビ
ームを制動放射により放射させてＸ線源１のウィンド７
より被検査物に放射させるＸ線制動放射面８ａと、拡散
させる拡散面８ｂとを右し、該電子ビームを移動させる
ことによりＸ線照射のスイッチングを行う。

〔作用〕

第１図に示すように、Ｘ線源１のターゲット部６は、略
台形状の斜面をＸ線制動放射面８ａとし、反射面８ａと
隣接する上面を切欠いて拡散面８ｂとし、本体を接地し
ている。寸なわら、電子ビームＡが入射するとＸ線制動
放射面８ａで制動してウィンド７より被検査物２にＸ線
を照！）Ｊ′？ｌる。

方、移動した電子ビームＢが入射すると拡散面８ｂでは
、ビームが拡散して微弱となり、垂直入射によるＸ線の
発生が少ない。これにより、被検査物２に対するＸ線照
射のスイッチングを行う。

このように、Ｘ線照射のスイッチングは電子ビームを移
動すればよいことから高速化することが可能となり、Ｘ
線透過量を積算する検出手段を右する物体検査装置によ
り確実に物体内部を検査することが可能となる。

〔実施例〕

第２図に本発明の一実施例の構成図を示す。第２図にお
いて、Ｘ線源１より、テーブル１０に載置された被検査
物であるサンプル（例えばプリント基板）２にＸ線を照
射する。この場合、Ｘ線源１はＸ線管コントローラ１１
により制御されてパルス状のＸ線を照射し、テーブル１
０はテーブルコントローラ１２によって制御されて矢印
方向にＸ線のスイッチング周波数に同期して移動される
。

プリン１〜Ｍ板２を透過したＸ線は、変換手段である蛍
光板３により可視光に変換され、この可視光は結像手段
であるシリンドリカルレンズ４により検出手段である前
述のＴＤＩＣＣＤ５に結像される。その場合、王ＤＩコ
ンｌ−ローラ１３がＴＤＩＣＣＤ５の電荷を駆動しく第
４図参照）、その移動速度はテーブル１０の移動速度と
同期して制御される。

このＴＯＩＣＣＤ５の画像データはバッファ１４に一旦
保持され、必要部分をメモリ１５に記憶する。このメモ
リ１５のデータでＣＰＵ（中央演算処理装置）１６によ
りサンプル２の欠陥を判別する。これらバッファ１４．
メモリ１５．ＣＰＵ１６により処理手段を構成する。そ
して、その結果を出力部１７より出力する。なお、Ｘ線
管コントローラ１１．テーブルコントローラ１２及びＴ
ＤＩ−］コントローラ３はｌ１０（入出力部）１８を介
してＣＰＵ１６によりタイミングが計られる。また、図
中、１９．２０はバスである。

ここで、上記Ｘ線源１及びＴＤＩＣＣＤ５による物体検
査の原理を第３図により説明する。第３図（Ａ＞はサン
プル２をプリント基板とし、両面実装のはんだの欠陥を
検査する場合を示しており、第３図（Ｂ）はＴＤＩＣＣ
Ｄ５におりる検知画像を示したものである。第３図（Ａ
）において、プリント基板２の両面実装のはんだ２八、
２Ｂを検査する場合、その移動によりＸ線源１からのＸ
線は０〜０点ではんだ２Ａ（２Ｂ）に照射透過され、Ｔ
ＤＩＣＣＤ５には各点での画像を検知する。この場合の
画像のそれぞれが、例えば第３図（Ｂ）のように示され
、これらが加算された画像■が得られる。これは、Ｘ線
透視画像が木質的に吊子ノイズを含んでおり、加算され
たはんだ２Ｂの画像が、画像のホワイトノイズに埋もれ
てしまうことによるものである。

このときのＴＤＩＣＣＤ５の原理を第４図に示す。

図において、ＴＤＩＣＣＤ５は、ラインＣＣＤ素子と二
次元ＣＣＤ素子との中間動作をするものであり、２０４
８個のＣＣＤ素子を６４列に配置されたものに等価であ
る。

その機能は、１列目のＣＣＤ素子が蓄積した電荷を次の
列のＣＣＤ素子の電荷に累積加算するものである。例え
ば、サンプル２をＴＤＩＣＣＤ５土で移動すると、最終
ライン（６４４列目では各ラインの電荷が蓄積されて、
同図の一点鎖線に示すような蓄積電荷分布曲線がえられ
る。これにより、１列のＣＣＤ素子に比較して６４倍の
検出感度になるものである。

次に、第５図に、Ｘ線源１の構成図を示す。

図において、Ｘ線源１は電子銃２１．アノード２２、電
子レンズ２３．偏向コイル２４．アパチャ２５及び第１
図（Ｂ）に示すようなターゲット部８等から成る。

偏向コイル２４はＸ線管コントローラ１１からの駆動電
流１により、電子ビームｅを偏向（振動）するものであ
る（第１図（Ｂ）参照）。例えば、駆動電流Ｔ＝ｌｊレ
ベルで電子ビームｅがターゲラ１〜部８の拡散面８ｂで
拡散してＸ線ｒＯＦＦＪ■、駆動電流ｌ−１１−ＩＪレ
ベルでターゲット部８のＸ線制動放射面８ａで制動放射
して×線ｒＯＮＪ■となる。これにより、Ｘ線源１から
パルス状のＸ線Ｌ１を高速スイッチングににり放射する
ことができる。

なお、パルス状のＸ線Ｌ１を放射する叩出は、シリンド
リカルレンズ４で収束された断面長方形状の結像光Ｌ４
の光量補正をするためである。この光量補正は、ＴＤＩ
ＣＯＤ５の入力画素数にもよるが第４図のような２０４
８Ｘ　６４画素の場合のデユーティが３２：１のとき、
−ラインの電荷の蓄積時間を調整することにより行われ
る。すなわち、「Ｈ」レベルの期間を１７３２Ｘ１周期
とするように駆動電流ＩをＸ線制御回路２１ａを介して
制御する。これにより、２０４８ｘ　６４画素のＴＤＩ
ＣＯＤ５の一ラインの電荷の蓄積時間が調整され、ＴＤ
ＩＣＯＤ５の１画素（１：１）に修正される。

次に、第１図に戻り上述のような物体検査装置の動作を
、第６図を参考に説明する。

矢印方向に移動されるサンプル２にパルス状のＸ線１−
１を照射する。Ｘ線源１の照射タイミングは、ＴＤ　Ｉ
　ＣＯＤ　（２０４８Ｘ６４画素、３２：１）５の検知
領域、１画素（１：１）がサンプル２上の観測領域（３
２：１）と異なるため修正がされる。

その修正は、第５図のようにＸ線管コン１〜〇−ラ１１
からの駆動電流■により、電子ビームｅを偏向し、Ｘ線
源１からパルス状のＸ　！！２１−１を放射することに
より行われる。

これにより、第６図（Ａ＞において、サンプル２上）Ｉ
　１ｌｌｌｌ　領１　ニ対１．　テ、ＴＤＩＣＣＤ５ｆ
７）１ラインの蓄積時間が１／３２周期に制限され、こ
の期間のみ検出動作がｒＯＮＪする。

次に、リーンプル２・からのＸ線透過光Ｌ２を蛍光Ｌ３
に変換する。そして、蛍光Ｌ３を結像光Ｌ４に変換する
。この際に、シリンドリカルレンズ４が、放射状の蛍光
Ｌ３を収束して断面長方形状の結像光Ｌ４にする。

１ 次いで、結像光Ｌ４に基づいてサンプル２の画像データ
Ｄ１を取得する。この際に、ＴＤＩＣＯＤ５の電荷は、
ＴＤＴコンＩ〜ローラ１３によりサンプル２と逆の方向
に移動される。これにより、ＴＤＩＣＯＤ５は移動する
サンプル２上の観測領域に対して、注目点の画像データ
Ｄ１を順次取得する（第４図参照）。そして、画像デー
タＤ１は一旦バツフフ？１４に保持される。

その後、画像データＤ１を厚み画像データＤ２に信号処
理する。ここでは、第６図（Ｂ）に示１ようにメモリ１
５にサンプル２上の観測領域の注目点の画像データＤ１
が順次格納される。これにより、リーンプル２の観測領
域について１画面１枚の計ｎ枚のフレイムメモリテーブ
ルが得られ、これをＣＰＵ１６内の加算器１６ａにより
加算する。

この加算されたデータは、＋１ンプル２上の観測領域の
注目点の厚み画像データＤ２である。

そして、ＣＰＵ１６内において、厚み画像データＤ２と
期待値データ等とを比較してサンプル２の内部欠陥判別
し、出力部１７より出力するもの２ である。

このように、Ｘ線源１において、電子ビームｅを高速に
移動させ、ターゲット部５に当る位置によってスイッチ
ングを制御し、高速にパルス状のＸ線を発生させている
。これにより、ＴＤＩＣＯＤ５でサンプル２上の画像を
検出することにより、物体内部の検査を確実に行うもの
である。

〔発明の効果］ 以上のＪ：うに本発明によれば、Ｘ線源内のターゲット
部にＸ線制動放射面及び拡散面を形成し、これらの面に
電子ビームを移動させてスイッチングすることにより、
被検査物へのＸ線照射のスイッチングを高速化すること
ができ、ＴＤＩＣＯＤを用いて物体内部の検査を確実に
行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図、 第２図は本発明の一実施例の構成図、 第３図は本発明の物体検査の原理を説明するための図、 第４図は本発明の実施例に係るＴＤＩＣＣＤの原理を説
明するための図、 第５図は本発明の実施例に係るＸ線源の構成図、第６図
は本発明の実施例に係る物体検査装置の動作を説明する
ための図である。 図において、 １はＸ線源、 ２は被検査物、 ３は変換手段、 ４は結像手段、 ５は検出手段、 ６はターゲット部、 ５はウィンド、 ８ａはＸ線制動放射面、 ８ｂは拡散面 を承す。 ５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 電子ビームを電子レンズ（２３）で集束し、被検査物（
   ２）に照射するＸ線源（１）と、 定速で移動される被検査物（２）を透過したＸ線を可視
   光に変換する変換手段（３）と、 該変換手段（３）からの可視光を結像する結像手段（４
   ）と、 該結像手段（４）からの結像に対応するＸ線透過量を積
   算する検出手段（５）と、 該検出手段（５）で積算されたＸ線透過量により前記被
   検査物（２）の欠陥を判別する処理手段（１４〜１６）
   と、 を具備し、 前記Ｘ線源（１）は、前記集束された電子ビームの制動
   放射によりＸ線を放射するＸ線制動放射面（８ａ）と、
   拡散させる拡散面（８ｂ）とを有し、該電子ビームを移
   動させることによりＸ線照射のスイッチングを行う所定
   形状のターゲット部（８）を具備することを特徴とする
   物体検査装置。