JPH0743329B2 - 内部欠陥検査方法及びその装置 - Google Patents

内部欠陥検査方法及びその装置

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JPH0743329B2
JPH0743329B2 JP61114504A JP11450486A JPH0743329B2 JP H0743329 B2 JPH0743329 B2 JP H0743329B2 JP 61114504 A JP61114504 A JP 61114504A JP 11450486 A JP11450486 A JP 11450486A JP H0743329 B2 JPH0743329 B2 JP H0743329B2
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光蔵 仲畑
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はX線等の放射線による内部透視技術を用い、回
路部品や配線材料のはんだ付部を検査する方法及びその
装置に関する。
〔従来の技術〕
X線を用いた従来の検査装置として、谷本:「最近の非
破壊検査技術」(配管と装置、Vol25,No.3(1985)p.p.
54〜60)に記載のように、X線CTスキャナ、X線テレビ
装置が挙げられる。
これらは対象物にX線を照射して得られる透視画像若し
くは投影画像から、対象物の内部欠陥を非破壊で検査す
るものである。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来のX線テレビ装置は、分解能は高いものの(一般に
20〜30μm程度)、本発明の対象である回路部品や配線
材料を透視検査するには次のような問題点がある。即
ち、通常これら回路部品等には電子回路モジュールが高
密度に実装されており、X線テレビ装置による透視画像
には、はんだ付部のみならず、電子部品や回路配線等を
構成する金属材料の投影像が重り合った画像が生ずる。
このため検査対象であるはんだ接続部分に対する識別性
が上がらない。
更に具体的には、検査対象として多層配線基板等を選ん
だ場合、スルーホールを埋設した金属配線等の影が濃く
検出され、より淡く検出される検査対象の障害となって
いた。
一方、従来技術であるX線CTスキャナは、分解能が200
〜500μmであり、本発明の透視検査で必要とする分解
能に満たない。更に、CTスキャナは対象物の断面形状を
複数の1次元投影画像より再構成するものであり、対象
物の周囲からX線を照射し画像処理を行うので、装置が
大型化し、検査時間が長くなる。
以上のように、回路部品上に実装された電子回路モジュ
ールのはんだ付部について検査可能な装置は皆無であ
り、本発明の目的は上記の従来装置では検査不可能であ
った実装部品のはんだ付部検査を有効に行いうる内部欠
陥検査方法及びその装置を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的を実現するために本発明では、内部欠陥検査装
置をにおいて、試料を傾斜自在に載置する試料載置手段
と、異なる照射条件でX線を試料に照射可能なX線照射
手段と、検査対象を透過したX線を検出するX線画像検
出手段と、X線画像検出手段で検出した異なる照射条件
に応じた試料の透過X線画像信号データを格納する画像
メモリ手段と、画像メモリ手段に格納した異なる照射条
件に応じた試料の透過X線画像信号データから試料のう
ち検査の障害と成る部分のX線画像信号データを除去し
た透過X線画像信号データを抽出してこの抽出した透過
X線画像信号データに基づいて試料の欠陥を検査する画
像信号データ処理手段と、この画像信号データ処理手段
で抽出した透過X線画像信号データに基づいて試料の透
過X線画像を表示する画像表示手段とを備え、異なる複
数の照射条件でX線を複数の部材で構成された試料に照
射し、この照射したX線による試料のX線透視像を撮像
し、この撮像した異なる複数の照射条件に応じた試料の
X線透視像による試料の透過X線画像信号を異なる複数
の照射条件に応じて記憶し、この記憶した異なる複数の
照射条件に応じた試料の透過X線画像信号データから複
数の部材のX線吸収係数の相違に基づいて試料のうち検
査の障害となる部材のX線画像信号データを除去した透
過X線画像信号データを抽出し、この抽出した透過X線
画像信号データに基づいて試料の欠陥を検査し、抽出し
た透過X線画信号像データに基づく試料の透過X線画像
を表示する方法を採用した。
より具体的には、検査対象である部品実装済み回路基板
に対し、波長分布の異なるX線を照射して透視画像を複
数枚撮像する。そして回路基板を構成する金属素材のX
線吸収係数から算出した補正値を用いて、前記画像の濃
度値の変換等を行い、差画像を算出することにより、検
査の障害となっていた金属材料の投影像を消去し欠陥検
査を行う。
〔作用〕
X線の加速電圧の変化は、X線スペクトルにおいて主と
して短波長側の放射エネルギーの変化となって表われ
る。この変化領域は金属を透過する領域なので、透視X
線の検出につき適当な閾値の設定や画像処理により、当
該金属の画像上の影響を除くことができる。
したがって従来技術では困難であった透過X線像中の濃
い像を打ち消す画像処理が行え、より淡く投影される検
査対象の画像処理の前処理として有効である。
〔実施例〕
本発明の一実施例を以下に説明する。第2図は検査対象
とする電子回路モジュールの例を示すもので、セラミッ
ク基板20上にICチップ12がはんだ接続されて実装された
構造である。第3図は、この断面構造を示すもので、セ
ラミック基板20は配線層14a〜14dが積層された多層構造
であり、各層間には所定の格子寸法位置に金属が充填さ
れたスルーホール16があり、また各配線層には薄い膜厚
の金属による回路配線が設けられている。このセラミッ
ク基板20の下面には接続ピン15が設けられ、また上面に
はICチップ12を搭載し、これをはんだ18で接続した構造
となっている。本発明は、はんだ気泡13や不良形状はん
だ19等で示すようなはんだ接続部の欠陥検査を行なうこ
とを目的とする。
第1図は、本発明の全体構成を示すもので、試料ステー
ジ4に搭載した検査試料3に対して、X線源1を設けて
X線照射を行ない、X線検出器2でこの透視像を撮像で
きるようにしている。またこの照射X線のエネルギーを
制御するため、電圧制御器9を設け、X線源1のX線発
生ターゲット10に供給する電子ビームの加速電圧を制御
することで、計算機8の指令値に従って、照射X線のエ
ネルギー強度を可変できるようにしている。
試料ステージは、ステージ制御装置5を用い、計算機の
指令信号に従って、X,Y各方向の位置や傾き角度θ1
を自動設定できるようにしている。X線検出器2で撮
像した透視画像は、AD変換した後、画像メモリ7a〜7nに
格納し、計算機8から読み出しできるように構成し、こ
の演算処理により、はんだ接続部のみの画像を抽出し、
欠陥検査を行なうと共に、モニタテレビ11上に表示し
て、目視確認を可能としたものである。
はんだ接続部の検査に当っては、検査サンプルを試料ス
テージ上に搭載し、はんだ接続部の透視位置(X,Y)へ
移動させた後、傾き角度θ1を設定する。次に、X
線発生電圧を逐次所定の値に切り替えながら、各条件で
の照射X線に対する透視画像を検出して、画像メモリ7a
〜7dに格納する。
第4図aは、この時得られる検査サンプルに対する透視
像の例を示すもので、セラミック基板や配線回路に比べ
X線吸収係数の高いはんだ接続部30や金属充填スルーホ
ール31、或いは接続ピンの金属部分の透視像が、高い濃
度値の画像として得られる。各透視像は相互に重なり合
ったものとなるため、はんだ接続部に対する識別は困難
なものとなっている。
照射X線の発生電圧を変えて検出した透視画像上では、
各金属素材に対する透視像間の濃度値比率が異った値を
示す。換言すれば、同一色調の金属部分の投影像に濃淡
差が生じる。
これは第5図の鉛,タングステン,モリブデン等の金属
素材で、各々のX線吸収係数が照射するX線の波長分布
により異なることと、第6図で示されるX線の波長分布
が、X線発生電圧により短波長成分において増減が顕著
であることに起因する。換言すればX線の発生電圧を上
げ下げすると、第6図の0.1Å付近のX線波長が増減
し、このX線がタングステン、鉛等の金属を透視するの
で、透過画像の濃淡が明瞭となるのである。
本発明は、これらの画像から計算機8の処理により、は
んだ部分の画像を抽出して検査するものである。
以下、X線発生電圧を2条件V1,V2とした場合につい
て、各条件で検出した透視画像からはんだ接続部の画像
を抽出する方法の説明を行なう。
予め、本装置のX線源を用い、X線発生電圧V1,V2にお
ける各金属素材のX線吸収係数(照射X線の分布波長域
における平均の吸収係数)を求めておく。
X線吸収係数μは、照射X線量をIin、透過X線量をIou
t、対象材料の厚さをTとすれば、 Iout=Iin・e−μ・T と表わされる。このことからX線発生電圧をV1,V2と設
定した各条件で、検出器に直接入射するX線の検出値
I1,I2及び、対象とする材質の金属サンプル(厚さT)
に対する透過X線の検出値Iout1,Iout2を求めておけ
ば、X線吸収係数μ1は、 と表わせる。
このようにして求めた、X線発生電圧V1,V2におけるは
んだのX線吸収係数をμs1,μs2、スルーホール充填金
属のX線吸収係数をμth1,μth2とすれば、X線吸収係
数の小さい、回路モジュール上の他の素材は無視できる
ため、X線発生電圧V1,V2における透視画像P1(x,y)・
P2(x,y)は下記のように表わされる。
但し、x,yは2次元画像上の座標位置を表わし、P1(x,
y),P2(x,y)は各位置における透過X線の検出値、Ts
(x,y),Tth(x,y)は、はんだ及びスルーホール充填金
属量の分布(X線通過距離)、I2,I2は各発生電圧(V1,
V2)における照射X線量を示すものとする。
(1),(2)式を対数変換すれば、(3),(4)式
が得られる。
(3),(4)式よりはんだ量の分布Ts(x,y)を求め
れば(5)式のようになる。
本発明の原理は(5)に従い、予め求めた照射X線量
I1,I2及び、μs1,μs2,μth1,μth2と、検査対象サンプ
ルに対する透過X線の検出値P1(x,y),P2(x,y)を用
い、計算機によりはんだ量分布Ts(x,y)を算出するも
ので、この結果第4図bの例で示すような、はんだ透視
像のみの画像が抽出できる。本装置は、このようにして
求めた各はんだ抽出像から、はんだの面積や垂直・水平
方向の径、或いは周囲長、気泡の有無を検出して、基準
値と比較することにより、はんだ接続欠陥を検出する。
この結果第7図aに示すような気泡欠陥や、b,cに示す
ようなはんだ量の過大,過小,或いは形状不良等の検出
が行える。
はんだ部の像を抽出する際に、検査対象が3種類以上の
材質で構成される場合には、相当する回数だけ、X線発
生条件を切り替え、各透視画像を検出すれば、同様な演
算処理により、はんだ接続部の透視画像が抽出できる。
〔発明の効果〕
本発明によれば従来不可能であった実装済み回路基板の
X線透視検査が行える効果がある。
より具体的には、回路モジュールを構成する複数の金属
材料に対応する像が混在した透視画像から、はんだ接続
部の画像を抽出することが可能となり、高密度に配線・
実装された回路モジュールに対しても、はんだ接続部に
おける信頼性の高い内部欠陥検査が行える。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る実施例の全体構成図、第2図は検
査対象の概観図、第3図は第2図の検査対象の断面図、
第4図は検出したままの透視画像と抽出されたはんだ接
続部の画像とを示す図、第5図は金属材料のX線吸収係
数を示す図、第6図は発生電圧を変化させた時の出力X
線の波長分布を示す図、第7図は、はんだ部欠陥に対す
る透視画像の例を示す図である。 1……X線源、2……X線検出器、3……検査資料、4
……資料ステージ、5……ステージ制御装置、6……AD
変換器、7a〜7n……画像メモリ、8……計算機、9……
X線発生電圧制御器、10……電子ビームターゲット。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数の部材で構成された試料を傾斜自在に
    載置する試料載置手段と、 波長分布の異なる照射条件でX線を前記試料に照射可能
    なX線照射手段と、 前記検査対象を透過したX線を検出するX線画像検出手
    段と、 該X線画像検出手段で検出した前記波長分布の異なる照
    射条件に応じた前記試料の透過X線画像信号データを格
    納する画像メモリ手段と、 該画像メモリ手段に格納した前記波長分布の異なる照射
    条件に応じた前記試料の透過X線画像信号データから前
    記試料のうち検査の障害と成る部分のX線画像信号デー
    タを除去した透過X線画像信号データを抽出して該抽出
    した透過X線画像信号データに基づいて前記試料の欠陥
    を検査する画像信号データ処理手段と、 該画像信号データ処理手段で抽出した前記透過X線画像
    信号データに基づいて前記試料の透過X線画像を表示す
    る画像表示手段と を備え前記複数の部材で構成された試料の特定の部材の
    欠陥を検出することを特徴とする内部欠陥検査装置。
  2. 【請求項2】波長分布及び照射方向の異なる複数の照射
    条件でX線を複数の部材で構成された試料に照射し、 該照射したX線による前記試料のX線透視像を撮像し、 該撮像した前記異なる複数の照射条件に応じた前記試料
    のX線透視像による前記試料の透過X線画像信号を前記
    異なる複数の照射条件に応じて記憶し、 該記録した前記異なる複数の照射条件に応じた前記試料
    の透過X線画像信号データから前記複数の部材のX線吸
    収係数の相違に基づいて前記試料のうち検査の障害とな
    る部材のX線画像信号データを除去した透過X線画像信
    号データを抽出し、 該抽出した透過X線画像信号データに基づいて前記試料
    の欠陥を検査し、 前記抽出した透過X線画信号像データに基づく前記試料
    の透過X線画像を表示して 前記複数の部材で構成された試料の特定の部材の欠陥を
    検出することを特徴とする内部欠陥検査方法。
  3. 【請求項3】前記試料はX線を透過する基材に電子部品
    をはんだ接続により装着した電子回路基板であって、該
    電子回路基板に照射して検出された透過X線画像信号デ
    ータから検査の障害となる前記はんだ接続部位外の前記
    X線を透過しない部分のX線画像信号データを除去した
    透過X線画像信号データを抽出して該抽出した透過X線
    画像信号データに基づいて前記電子回路基板のはんだ接
    続部の欠陥を検査することを特徴とする特許請求の範囲
    第2項記載の内部欠陥検査方法。
  4. 【請求項4】前記欠陥の検査は、前記抽出した透過X線
    画像信号データから前記はんだ接続部の面積又は径、周
    囲長、気泡の有無を検出して、基準値と比較することに
    より行われることを特徴とする特許請求の範囲第3項記
    載の内部欠陥検査方法。
JP61114504A 1986-05-21 1986-05-21 内部欠陥検査方法及びその装置 Expired - Lifetime JPH0743329B2 (ja)

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JPS6361155A JPS6361155A (ja) 1988-03-17
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