JPH06237077A - X線利用の基板検査方法 - Google Patents

X線利用の基板検査方法

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JPH06237077A
JPH06237077A JP4566193A JP4566193A JPH06237077A JP H06237077 A JPH06237077 A JP H06237077A JP 4566193 A JP4566193 A JP 4566193A JP 4566193 A JP4566193 A JP 4566193A JP H06237077 A JPH06237077 A JP H06237077A
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ray
substrate
target surface
soldering
board
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JP4566193A
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Hatsuo Mese
初夫 目瀬
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Omron Corp
Original Assignee
Omron Corp
Omron Tateisi Electronics Co
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Abstract

(57)【要約】 【目的】基板などを傾動させずに、両面実装基板の表裏
の電子部品についての各半田付け部位を適正に検査でき
るX線利用の基板検査装置を提供する。 【構成】走査X線発生源1は管内で電子ビームを走査し
てターゲット面4より管外へX線ビーム6を発生させ
る。X線ビーム6は基板7に投射され、基板7を透過し
たX線ビーム6がX線検出器8で検出されて画像信号に
変換される。前記X線検出器8は、ターゲット面4の中
心軸cより離れた位置に前記ターゲット面4へ向けて傾
斜姿勢で配置されており、これにより基板7を透過した
X線ビーム6を基板7に対して斜め方向から検出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、検査対象であるプリ
ント基板(以下単に「基板」という)を基板検査装置に
導入して、前記基板上に実装された部品の半田付け部位
を自動検査するための基板検査方法に関連し、殊にこの
発明は、X線ビームを基板へ照射し、前記基板を透過し
たX線ビームによりX線透過像を生成して、基板に実装
された部品の半田付け部位を検査するようにしたX線利
用の基板検査方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、X線利用の基板検査装置として、
図15に示す構成のものが提案されている。同図の基板
検査装置は、微小焦点のX線発生源31を有し、このX
線発生源31より検査対象の基板32に対してX線33
を面照射するものである。前記基板32を透過したX線
はX線カメラ34で検出されてX線透過像が生成され
る。このX線透過像の画像信号は図示しない画像処理装
置に入力されて所定の画像処理が実行され、各部品の半
田付け部位について半田付け状態の良否が判別される。
【0003】上記原理の基板検査装置によれば、基板3
2での乱反射雑光が多いという欠点があるため、近年、
図16に示すような構成の基板検査装置が開発された。
同図の基板検査装置には、管内で電子ビーム35を走査
してターゲット面36よりX線ビーム37を発生させる
走査X線発生源38が用いられる。この走査X線発生源
38からのX線ビーム37は基板39へ投射され、この
基板39を透過したX線ビーム37がX線検出器40に
より検出されて電気信号に変換され、この電気信号がX
線透過像の画像信号として画像処理装置に入力される。
【0004】上記したX線利用の基板検査装置は、X線
透過像を用いて半田付け部位を検査する方式のものであ
るから、表面にのみ部品が実装された片面実装基板につ
いては問題ないが、表裏両面に電子部品が実装された両
面実装基板については検査が不能となる場合がある。
【0005】図17は、表裏両面の同位置に電子部品4
1A,41Bが実装された両面実装基板42の一部分を
示しており、表側の電子部品41Aの半田付け部位43
Aと裏側の電気部品41Bの半田付け部位43Bとが上
下に重なっている。半田は鉛を多量に含有するので、部
品位置のX線透過量の減衰量は半田付け部位43A,4
3Bの半田の高さに比例する。そのため、得られるX線
透過像は各半田付け部位43A,43BについてのX線
透過像を合成したようなものとなる。
【0006】図18は、表裏両面にPLCCのような電
子部品44A,44Bが実装された両面実装基板45の
各半田付け部位46A,46Bを拡大して示してある。
同図中、47は本体部、48はリードであって、リード
48の先端部は本体部47に対し内方向へU字状に曲が
り、このU字状部の底部と基板45との間に半田49
A,49Bが介在している。表側の電子部品44Aの半
田49Aの位置と裏側の電子部品44Bの半田49Bの
位置とは一致し、上下に重なっている。
【0007】このような表裏両面の同位置に電子部品が
重なるように実装された基板について、表裏の電子部品
の各半田付け部位のX線透過像を分離して求めるため
に、図19および図20に示すような基板検査方法が提
案されている。
【0008】同図中、50は微小焦点のX線発生源、5
1はX線カメラである。図19に示す基板検査方法で
は、両面実装基板52に対してX線発生源50とX線カ
メラ51とを一体に傾け、一方、図20に示す基板検査
方法では、X線発生源50およびX線カメラ51に対し
て両面実装基板52の方を傾けている。これにより表裏
両面の各電子部品53A,53Bの各半田付け部位54
A,54Bは、X線発生源50とX線カメラ51との関
係において互いに位置ずれし、X線カメラ51から見て
異なる視野内に位置することになる。
【0009】もし表裏の各電子部品53A,53Bが4
方向へリードが突出するLSIのような電子部品である
場合は、図19に示す基板検査方法では、基板52を水
平姿勢の状態で90度軸回動させる必要があり、また図
20に示す基板検査方法では、基板52を傾斜姿勢の状
態で90度軸回動させる必要がある。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記した
基板検査方法によれば、基板52を傾動させる機構また
はX線発生源50とX線カメラ51とを一体に傾動させ
る機構が必要である他、4方向へ突出するリードをもつ
電子部品については基板52を回動させる機構も併せて
必要となり、機構の複雑化を招くばかりでなく、傾動お
よび回動に時間がかかるため、検査能率を低下させると
いう問題がある。
【0011】この発明は、上記問題に着目してなされた
もので、傾動および回動のための複雑な機構を必要とせ
ず、しかも基板などを傾動させずに、両面実装基板の表
裏の電子部品について各半田付け部位を適正に検査でき
るX線利用の基板検査方法を提供することを目的とす
る。
【0012】
【課題を解決するための手段】この発明は、電子ビーム
を走査してターゲット面より発生させたX線ビームを基
板へ照射し、前記基板を透過したX線ビームをX線検出
器で検出してX線透過像を生成し、前記X線透過像によ
り前記基板に実装された部品の半田付け部位を検査する
ようにしたX線利用の基板検査方法において、前記X線
検出器を前記ターゲット面の中心軸より離れた位置に前
記ターゲット面へ向けて配置することにより、基板を透
過したX線ビームを基板に対して斜め方向から検出する
ようにしている。
【0013】請求項2の発明では、X線検出器を前記タ
ーゲット面の中心軸に対して90度離れた各位置に配備
して、前記基板を透過したX線ビームを基板に対して斜
めの2方向から検出するようにしている。
【0014】請求項2の発明では、X線検出器を前記タ
ーゲット面の中心軸に対して180度離れた各位置に配
備して、前記基板を透過したX線ビームを基板に対して
斜めの2方向から検出するようにしている。
【0015】請求項4の発明では、X線検出器を前記タ
ーゲット面の中心軸に対して90度等角の各位置に配備
して、前記基板を透過したX線ビームを基板に対して斜
めの4方向から検出するようにしている。
【0016】
【作用】基板を透過したターゲット面からのX線ビーム
を基板に対して斜め方向からX線検出器により検出する
ので、表裏の電子部品が上下に重なった両面実装基板で
あっても、表裏の各電子部品の半田付け部位はX線検出
器から見て異なる視野内に位置することなり、各半田付
け部位のX線透過像を分離して生成できる。
【0017】請求項2の発明では、基板を透過したター
ゲット面からのX線ビームを90度離れた位置で、斜め
方向からX線検出器によりそれぞれ検出するので、リー
ドが4方向へ突出する電子部品が表裏両面に実装された
両面実装基板であっても、表裏の電子部品の平行する2
辺の半田付け部位については一方のX線検出器により、
前記2辺と直交する他の平行する2辺の半田付け部位に
ついては他方のX線検出器により、それぞれ同時にX線
透過像を生成できる。
【0018】請求項3の発明では、基板を透過したター
ゲット面からのX線ビームを180度離れた位置で斜め
方向からX線検出器によりそれぞれ検出するので、表裏
の電子部品の各半田付け部位をそれぞれ2個の観測部位
に分けて2個のX線検出器で分担して観測できる。その
結果、各X線検出器の傾きを小さく設定でき、斜め方向
からの観測に起因する認識形状の歪みが小さくなる。
【0019】請求項4の発明では、基板を透過したター
ゲット面からのX線ビームを90度等角の各位置で、斜
め方向からX線検出器によりそれぞれ検出するので、リ
ードが4方向へ突出する電子部品が表裏両面に実装され
た両面実装基板であっても、表裏の電子部品の各辺の半
田付け部位についてのX線透過像を同時に生成できると
共に、各X線検出器の基板に対する傾きも小さく設定で
きる。
【0020】
【実施例】図1は、この発明の一実施例にかかる基板検
査方法を示す。同図中、1は走査X線発生源であって、
X線管2の首部に電子銃3を設け、この電子銃3との対
向面にタングステンなどが塗着されたターゲット面4が
形成されている。前記電子銃3は、前記ターゲット面4
に向けて電子ビーム5を投射すると共に、この電子ビー
ム5を図示しない偏向電極により直交する2方向へ走査
する。
【0021】前記ターゲット面4に電子ビーム5が衝突
すると、ターゲット面4より管外部へX線ビーム6が投
射される。この走査X線発生源1のターゲット面4と対
向して検査対象の基板7が位置させてあり、走査X線発
生源1からのX線ビーム6は基板7に投射されてこれを
透過する。前記基板7は、表裏両面にPLCCのような
電子部品が半田付けされた両面実装基板であって、表裏
の各電子部品の半田付け部位は、図18に示したよう
に、上下に重なって位置している。
【0022】この基板7を挟んで前記ターゲット面4と
反対側にX線検出器8が配備してあり、基板7を透過し
たX線ビーム6はこのX線検出器8で検出されて電気信
号に変換される。前記X線検出器8は、前記ターゲット
面4の中心を通る中心軸cより離れた位置に前記ターゲ
ット面4へ向けて傾斜姿勢で配置されており、これによ
り基板4を透過したX線ビーム6を基板4に対して斜め
方向から検出している。
【0023】図2は、上記した基板検査装置の全体構成
を示す。同図中、29は検査対象の基板7を搭載して走
査X線発生源1の下方位置へ導入しかつ位置決めするた
めのステージである。24は画像処理装置であり、X線
制御部25,ステージ制御部26,画像処理部27,C
PU28などを構成として含む。
【0024】前記X線制御部25は、走査X線発生源1
における電子ビーム5の投射および走査を制御するため
のもので、ターゲット面4より投射されたX線ビーム6
は基板7およびステージ29を透過してX線検出器8へ
入射し、電気信号(画像信号)に変換される。このX線
制御部25は画像処理部27に対して同期信号を、また
X線検出器8は画像処理部27に対して画像信号を、そ
れぞれ出力する。前記ステージ制御部26は、前記ステ
ージ29の動作を制御する。
【0025】前記画像処理部27は、X線検出器8より
画像信号を、またX線制御部25より同期信号を、それ
ぞれ入力してX線透過像を記憶し、また半田付け状態の
良否判別に必要な特徴量を抽出する。従って画像処理部
27には、入力した画像信号をディジタル信号に変換す
るA/D変換器,ディジタル信号を2値化処理する2値
化回路,2値画像を格納する画像メモリ,特徴量を抽出
する特徴量抽出回路などの各構成が含まれる。前記CP
U28は、前記画像処理部27で抽出された特徴量によ
り各半田付け部位の半田付け状態の良否を判別すると共
に、画像処理装置24の構成各部の動作を一連に制御す
る。
【0026】図3は、前記したX線検出器8のターゲッ
ト面4の中心軸cに対する傾き角度θの決定方法を示
す。同図中、9A,9Bは両面実装基板7の表裏同位置
に実装された電子部品の半田付け位置を示しており、X
線検出器8は一方の半田付け位置9Aの一側端と他方の
半田付け位置9Bの他側端とを結ぶ線10に沿う傾き角
度θに設定される。いま基板7の厚みtを1.6mm、
半田付け位置9A,9Bの幅d(図18に示す電子部品
ではリードのU字状部の幅dに相当する)を2mmとす
ると、前記傾き角度θは51.3度となる。
【0027】図4には、表裏両面に電子部品11A,1
1BとしてPLCCが実装された両面実装基板7の各半
田付け部位12A,12Bと、各半田付け部位12A,
12Bを前記X線検出器8から見た視野A,Bとが示し
てある。同図によれば、各半田付け部位12A,12B
はX線検出器8との関係において位置ずれしており、従
ってX線検出器8から見て異なる視野内に位置する。
【0028】図5は、4方向へ突出するリードを備えた
電子部品が表裏両面に実装された基板を検査対象とし
て、図1に示す基板検査装置により生成された各リード
部分における半田付け部位のX線透過像を示す。
【0029】同図中、白地で表された楕円部分は表側の
電子部品についての半田付け部位のX線透過像13A
を、網点で表された楕円部分は裏側の電子部品について
の半田付け部位のX線透過像13Bを、それぞれ示す。
一方の平行する2辺(同図では縦方向の2辺)における
各X線透過像13A,13Bは完全に分離しているが、
これと直交する他の平行する2辺(同図では横方向の2
辺)における各X線透過像13A,13Bは互いに重な
って分離していない。
【0030】この縦横両方向の各X線透過像13A,1
3Bを同時に分離して観測することための基板検査装置
の構成例が図6に示してある。この実施例では、3個の
X線検出器8a,8b,8cが用いてあり、第1のX線
検出器8aは前記ターゲット面7の中心軸c上に前記タ
ーゲット面4に対向配備される。第2,第3の各X線検
出器8b,8cは前記中心軸cより離れた位置であっ
て、中心軸cに対し相互に90度離れた各位置に、前記
ターゲット面4へ向けて傾けて配備される。
【0031】第1のX線検出器8aは、半田付け部位が
上下に重なっていない表側および裏側の電子部品の各半
田付け部位についてのX線透過像を、また第2,第3の
各X線検出器8b,8cは、半田付け部位が上下に重な
っている表側および裏側の電子部品の各半田付け部位に
ついての前記した直交する各辺のX線透過像を、それぞ
れ生成する。
【0032】図7は、X線検出器の前記中心軸cに対す
る傾き角度θを小さく設定した基板検査装置の構成例を
示すもので、2個のX線検出器8d,8eが前記ターゲ
ット面4の中心軸cより離れた位置であって、中心軸c
に対し相互に180度離れた各位置に、前記ターゲット
面4へ向けて傾斜姿勢で配備されている。
【0033】図8は、X線検出器の傾き角度θを小さく
設定したことの理由を説明するためのリード部分の拡大
図である。同図中、14は電子部品のリード、15は半
田である。X線透過像において、画像の濃度は半田15
の高さに対応するもので、その濃度分布によって半田1
5の高さ、すなわち半田15の形状を認識することが可
能である。従って前記した図6に示す基板検査装置にお
いて、同じひとつの半田付け部位を第1〜第3のX線検
出器8a〜8cで観測した場合に、第2,第3の各X線
検出器8b,8cにより得られるX線透過像は、第1の
X線検出器8aにより得られるX線透過像より濃度が濃
くなる傾向にある。
【0034】同図中、16はX線検出器の傾き角度θを
大きく設定した場合(例えばθ=51.3度)の基板検
査装置による半田15の認識形状を、また17はX線検
出器の傾き角度θを小さく設定した場合(例えばθ=3
2.0度)の基板検査装置による半田15の認識形状
を、それぞれ示す。同図によれば、いずれの認識形状1
6,17も実際の半田15の形状と比較して歪んでいる
が、前記傾き角度θを小さく設定した方が、その歪みが
小さくなることが分かる。
【0035】図9は、図7に示す基板検査装置につい
て、各X線検出器8d,8eの前記中心軸cに対する傾
き角度θの決定方法を示す。同図中、9A,9Bは両面
実装基板7の表裏同位置に実装された電子部品の半田付
け位置を示しており、各X線検出器8d,8eは裏面の
半田付け位置9Bの一側端と表面の半田付け位置9Aの
幅中央とを結ぶ線18,19に沿う傾き角度θに設定す
る。いま基板7の厚みtを1.6mm、半田付け部位9
A,9Bの幅dを2mmとすると、前記傾き角度θは3
2.0度となる。
【0036】図10および図11には、表裏両面に電子
部品11A,11BとしてPLCCが実装された両面実
装基板7の各半田付け部位12A,12Bと、各半田付
け部位12A,12Bの一方のX線検出器8dから見た
視野A1 ,B1 および他方のX線検出器8eから見た視
野A2 ,B2 とが示してある。
【0037】各半田付け部位12A,12Bは、リード
14のU字状部の先端側と基端側とに観測部位が分けら
れており、一方のX線検出器8dとの関係において、図
10に示すように、表側の半田付け部位12Aの基端側
の観測部位20Aと裏側の半田付け部位12Bの先端側
の観測部位20Bとは位置ずれしている。従ってX線検
出器8dからみてこれら観測部位20A,20Bは異な
る視野内に位置する。
【0038】また他方のX線検出器8eとの関係におい
て、図11に示すように、表側の半田付け部位12Aの
先端側の観測部位21Aと裏側の半田付け部位12Bの
基端側の観測部位21Bとは位置ずれしている。従って
X線検出器8eからみてこれら観測部位21A,21B
は異なる視野内に位置する。
【0039】図12および図13は、4方向へ突出する
リードを備えた電子部品が表裏両面に実装された基板を
検査対象として、図7に示す基板検査装置により生成さ
れた各リード部分における半田付け部位のX線透過像を
示す。このうち図12は、一方のX線検出器8dの出力
から生成された各リード部分における半田付け部位のX
線透過像であり、図13は、他方のX線検出器8eの出
力から生成された各リード部分における半田付け部位の
X線透過像である。
【0040】これら各図において、白地で表された楕円
部分は表側の電子部品についての半田付け部位のX線透
過像13Aを、網点で表された楕円部分は裏側の電子部
品についての半田付け部位のX線透過像13Bを、それ
ぞれ示す。一方の平行する2辺(同図では縦方向の2
辺)における各X線透過像13A,13Bは一部分で重
なるが、図12では、前記した表側の半田付け部位12
Aの基端側の観測部位20Aの画像部分と裏側の半田付
け部位12Bの先端側の観測部位20Bの画像部分とは
完全に分離している。また図13では、前記した表側の
半田付け部位12Aの先端側の観測部位21Aの画像部
分と裏側の半田付け部位12Bの基端側の観測部位21
Bの画像部分とは完全に分離している。
【0041】上記した縦方向の2辺と、これに直交する
横方向の2辺とについて、各X線透過像13A,13B
の各観測部位の画像部分を同時に分離して観測するため
の基板検査装置の構成例が図14に示してある。この実
施例では、5個のX線検出器8a,8f,8g,8h,
8iが用いてあり、第1のX線検出器8aは前記ターゲ
ット面7の中心軸c上に前記ターゲット面4に対向して
配備されている。第2以下の各X線検出器8f,8g,
8h,8iは前記中心軸cより離れた位置であって、中
心軸cに対し90度等角の各位置に、前記ターゲット面
4へ向けて傾斜姿勢で配備されている。
【0042】第1のX線検出器8aは、半田付け部位が
上下に重なっていない表側および裏側の電子部品の各半
田付け部位についてのX線透過像を生成する。また第
2,第4の各X線検出器8f,8hは、半田付け部位が
上下に重なっている表側および裏側の電子部品の各半田
付け部位について、縦方向のX線透過像を、また第3,
第5の各X線検出器8g,8iは、半横方向のX線透過
像を、それぞれ生成する。
【0043】
【発明の効果】この発明は上記の如く、基板を透過した
ターゲット面からのX線ビームを基板に対して斜め方向
からX線検出器により検出するから、表裏の電子部品が
上下に重なった両面実装基板であっても、各半田付け部
位のX線透過像を分離して生成できる。
【0044】請求項2の発明では、基板を透過したター
ゲット面からのX線ビームを90度離れた位置で、斜め
方向からX線検出器によりそれぞれ検出するから、リー
ドが4方向へ突出する電子部品が表裏両面に実装された
両面実装基板であっても、表裏の電子部品の4辺につい
てのX線透過像を同時に生成できる。
【0045】請求項3の発明では、基板を透過したター
ゲット面からのX線ビームを180度離れた位置で、斜
め方向からX線検出器によりそれぞれ検出するから、表
裏の電子部品の各半田付け部位をそれぞれ2個の観測部
位に分けて2個のX線検出器で分担して観測でき、その
結果、各X線検出器の傾きを小さく設定でき、斜め方向
からの観測に起因する認識形状の歪みを小さくできる。
【0046】請求項4の発明では、基板を透過したター
ゲット面からのX線ビームを90度等角の各位置で、斜
め方向からX線検出器によりそれぞれ検出するから、リ
ードが4方向へ突出する電子部品が表裏両面に実装され
た両面実装基板であっても、表裏の電子部品の各辺の半
田付け部位についてのX線透過像を同時に生成できると
共に、各X線検出器の基板に対する傾きも小さく設定で
き、斜め方向からの観測に起因する認識形状の歪みを小
さくできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明を実施するための基板検査装置の構成
を示す説明図である。
【図2】基板検査装置の全体構成を示すブロック図であ
る。
【図3】X線検出器の傾き角度の決定方法を示す説明図
である。
【図4】両面実装基板の半田付け部位を拡大して示す正
面図である。
【図5】図1に示す基板検査方法により生成されたX線
透過像を示す説明図である。
【図6】この発明を実施するための他の基板検査装置の
構成例を示す説明図である。
【図7】この発明を実施するための他の基板検査装置の
構成例を示す説明図である。
【図8】電子部品のリード部分を拡大して示す説明図で
ある。
【図9】図7における各X線検出器の傾き角度の決定方
法を示す説明図である。
【図10】両面実装基板の半田付け部位を拡大して示す
正面図である。
【図11】両面実装基板の半田付け部位を拡大して示す
正面図である。
【図12】図7に示す基板検査装置により生成されたX
線透過像を示す説明図である。
【図13】図7に示す基板検査装置により生成されたX
線透過像を示す説明図である。
【図14】この発明を実施するための他の基板検査装置
の構成例を示す説明図である。
【図15】従来のX線利用の基板検査装置の構成を示す
説明図である。
【図16】走査X線発生源を用いた基板検査装置の構成
を示す説明図である。
【図17】両面実装基板の一部分を示す正面図である。
【図18】両面実装基板の表裏の半田付け部位を拡大し
て示す正面図である。
【図19】図15の基板検査装置を用いた従来の基板検
査方法を示す説明図である。
【図20】図15の基板検査装置を用いた従来の基板検
査方法を示す説明図である。
【符号の説明】
1 走査X線発生源 4 ターゲット面 8,8a〜8i X線検出器

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電子ビームを走査してターゲット面より
    発生させたX線ビームを基板へ照射し、前記基板を透過
    したX線ビームをX線検出器で検出してX線透過像を生
    成し、前記X線透過像により前記基板に実装された部品
    の半田付け部位を検査するようにしたX線利用の基板検
    査方法において、 前記X線検出器を前記ターゲット面の中心軸より離れた
    位置に前記ターゲット面へ向けて配置することにより、
    基板を透過したX線ビームを基板に対して斜め方向から
    検出するようにしたX線利用の基板検査方法。
  2. 【請求項2】 X線検出器は、前記ターゲット面の中心
    軸に対して90度離れた各位置に配備して、基板を透過
    したX線ビームを基板に対して斜めの2方向から検出す
    るようにした請求項1に記載されたX線利用の基板検査
    方法。
  3. 【請求項3】 X線検出器は、前記ターゲット面の中心
    軸に対して180度離れた各位置に配備して、基板を透
    過したX線ビームを基板に対して斜めの2方向から検出
    するようにした請求項1に記載されたX線利用の基板検
    査方法。
  4. 【請求項4】 X線検出器は、前記ターゲット面の中心
    軸に対して90度等角の各位置に配備して、基板を透過
    したX線ビームを基板に対して斜めの4方向から検出す
    るようにした請求項1に記載されたX線利用の基板検査
    方法。
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Cited By (3)

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