JPS63157046A - 内部欠陥検査方法 - 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〕 本発明は、内部欠陥検査方法、特に、放射線による内部
透視により、検査対象物の内部欠陥を検査する方法に関
するものである。

〔従来の技術〕

電子回路のはんだ接続部等における内部欠陥を検査する
方法として、Ｘ線等の放射線による内部透視技術が用い
られている。このようなＸ線を用いる方法で従来用いら
れていたものには、谷本慶哲：　「最近の非破壊検査技
術」　（配管と装置、ＶｏＱ２５．Ｎａ３　（１９８５
）ｐｐ５４−６０）に記載されているように、Ｘ線ＣＴ
スキャナ、Ｘ線テレビ装置があるにれらの装置は、検査
対象物（以下対象物と称する）にＸ＃ｌを照射して得ら
れるＸ線透視画像、もしくはＸ線投影画像より、対象物
の内部欠陥を非破壊で検査しようとするものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前述の従来の技術で、Ｘ線ＣＴスキャナは対象物の断面
形状を複数の１次元投影画像から再構成するものである
が、対象物全体を各投影画像において含む必要があり１
分解能としては２００〜５００μｍと大きく、微小な欠
陥検出には不適であり、また全周方向からＸ線を照射し
、その投影画像を得る必要があるため、検査時間が長く
なる欠点がある。一方Ｘ線テレビ装置は分解能は高いが
、（一般には２０〜３０μｍ）、対象物の単なる透視画
像を扱うため、内部欠陥の３次元形状を知ることが国道
である。

本発明は、従来技術の欠点を除き、実装部品における電
子回路のはんだ接続部等における内部欠陥の３次元形状
を短い検査時間で検査可能とすることを目的とするもの
である。

〔問題点を解決するための手段〕 前述の問題を解決するためにとられた本発明の構成は、
放射線による内部透視により、検査対象物の内部欠陥を
検査する方法において、前記放射線を前記検査対象物に
対し天頂角が鋭角をなし方位角の異なる複数方向から照
射して、複数個の前記検査対象物の２次元透視画像を得
る第１の工程と、該第１の工程で得られた前記２次元透
視画像上の前記検査対象物中の検査部分の画像のみを抽
出し、前記放射線の線源に対して逆投影して該検査部分
の３次元立体像を作成する第２の工程と、該第２の工程
で得られた前記３次元立体像から前記検査部分の欠陥の
評価を行なう第３の工程とを有することを特徴とするも
のである。

〔作用〕

本発明の内部欠陥検査方法では、第１の工程で対象物に
対し放射線を天頂角が鋭角をなし方位角の異なる複数方
向から照射して、複数個の対象物の２次元透視画像を求
めているので、対象物の３次元形状の特徴を捉えるのに
適している。すなわち、Ｘｌ＆ＣＴスキャナが全周方向
からの１次元の投影画像を用いているため、特定の断面
形状しか検出できないのに対し、本発明は対象物の３次
元形状の検出を可能とする。

また、第２の工程で、第１の工程で得られた２次元透視
画像上の対象物中の検査部分の画像のみを抽出し、線源
に対して逆投影して検査部分の３次元立体像を作成する
ようになっている。すなわち、Ｘ線照射範囲は、対象物
全体ではなく、検査すべき範囲に限定できることから、
高い分解能の画像検出が可能である。更に、検査に必要
とする検査部分の最小限の画像データのみを抽出して、
断面像再生を行なうので、断面像再生に用いるデータ数
を削減でき、演算処理の高速化が実現できる。

〔実施例〕

以下、実施例について説明する。

第２図および第３図は検査対象となる電子回路モジュー
ルの一例の構造を示すもので、第２図は斜視図、第３図
は断面図を示している。この電子回路モジュールは、セ
ラミック基板１上にＩＣチップ２がはんだで接続されて
実装されている。セラミック基板１は、配線層１ａ〜１
ｄを積層した多層構造で、各配線層１ａ、ｌｂ、ｌｃ、
ｌｄ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３があり、また各配線層１ａ〜１ｄには薄膜金
属よりなる配線回路４が設けられている。

セラミック基板１の上面にＩＣチップ２が搭載され、こ
れをはんだ５で接続した構造になっており、下面には接
続用ピン６が設けられている。なお。

第３図の５ａははんだ接続部のはんだ５中のはんだ気泡
を示したもので、はんだ接続部における検査すべき欠陥
を示している。

第１図は、本発明の内部欠陥検査方法の一実施例に用い
る内部欠陥検査方法の説明図である。二μ の図で、７は例えば焦点サイズが５鱒φのＸ線源、８は
対象物９を搭載する試料ステージで、ステージ制御装置
１０を用い、計算機の指令信号に従って、互に直角をな
すＸ軸及びＹ軸方向の位置や、傾き角度θｌ、θ２を自
動設定できるようになっている。１１はＸ線検出器で、
対象物９の透視画像を撮像できるようになっており、撮
像された透視画像はＡＤ変換器１２でＡＤ変換した後、
画像メモリー１３ａ〜１３ｎに格納される６画像メモリ
１３ａ〜１３ｎは計算機１４から読み出し可能に構成さ
れ、計算機１４による演算処理により欠陥判定が行なわ
れる。

次に１本発明の内部欠陥検査方法の一実施例として、検
査対象に対して４方向からＸ、＄！を照射して透視画像
を検出し欠陥判定を行なう場合について第４〜第１０図
を用いて説明する。これらの図で第１〜第３図と同一の
部分及び相互に同一の部分には同一の符号が付しである
。

検査に先立って、第４図の斜視図に示すような、対象物
と等価な外形を持つＸ線遮蔽板１５上に。

はんだ検査個所に対応する位置にＸ線透過窓１６を設け
た座標較正用の治具を用い、投影画像の座標較正を行な
う、すなわちこの治具を、試料ステージ８上に搭載し、
各Ｘ線透過窓１６について、後述の如き実際の対象物に
よる検査と一致する透視位置、角度から、４方向の透視
画像を得、これによって各検出画像の座標基準軸を定め
る。

次に対象物９を試料ステージ８上に搭載し、第１図に示
すように、はんだ接続部の透視位置（Ｘ。

Ｙ）へ移動させた後、（θｌ、θ２）を（０，±α）と
（±α、０）で決定される各々の角度に設定し。

この４方向からＸ線を順次照射し、第５図に示すような
各検出角度Ａ−Ｄでその透視画像を得る。

第６図は、この時得られる対象物９に対する透視画像の
説明図で、Ｘ線透過率が高い配線回路に比べて、透過率
が低いはんだ接続部の像１７や金属充填スルーホールの
後１８或いは接続ピンの像が鮮明に得られる。

なお、検出角度は、通常は、対象物の法線と入射Ｘ線と
のなす角、すなわち天頂角が４５°で方位角が９０°置
きにとられる。

計算機１４では、座標較正用の治具の透視画像から求め
た座標軸Ｕ＆・Ｖ＆〜Ｕ６・Ｖ、を基準とし、予め設定
した各はんだ接続点位置データに従って、同一はんだ接
続点に対する４枚の透視画像（例えば１９ａ〜１９ｄ）
を各検出角度の透視画像上から抽出する。

このとき得られる透視画像は、第７図に示すように、点
状のＸ線源２０から照射されたＸ線が、はんだ接続点２
１を透過し検出器面２２に結像したもので、Ｘ線ｇ２０
が点状であり、Ｘ線が直進する性質を持つことから、実
対象物の像は、Ｘ線源２０の位置Ａから、はんだ接続点
２１の位置Ｂと検出器面２２上の投影位ＩＣとの距離の
比、ＡＣ／ＡＢ＝にだけ拡大されたものとなり、このＫ
を大きく設定することで高い分解能での検出が可能とな
る。

計算機１４上では、同図で示すように、はんだ接続点２
１の中心を原点とし、ｘ−ｙまたはｙ　−２面上に４方
向透視時の各ｘｍｍ位置が存在するようにして選んだ基
準の直交座標軸ｘ−ｙ−ｚを設定する。さらに、この原
点の検出器面２２上の投影位置をその原点としてもち、
Ｘ・・・ｙ軸と平行となるように設定した座標軸Ｘａ−
Ｙａを想定し、この座標上に、はんだの投影抽出画像１
９ａをＸ線照射方向に写影した像２３ａを作成する。は
んだ接続点２１の径りに対して、ＸＡＩＩ！２０との距
１ａＡＢを充分大きくすれば、Ａ点より径りを見込む角
度は極めて小さな値となり、はんだ接続点２１を透過す
るＸｌｉは全て平行光とみなすことが出来る。従って写
影画像２３ａを作成するには、この座標系Ｘａ−Ｙ＆に
対し、第８図に示すように投影面１９ａの上に直交座標
系Ｕａ−Ｖａを設定し、また照射Ｘ線がＸ＆軸とθＸの
角度をなし、ＩＪ＆・Ｖｏ面にほぼ垂直に入射するもの
と見なせば、Ｕａ”Ｖａ座標上の像（Ｕｏ−Ｖｏ）は、
Ｘ＆・Ｙａ座標上の ｃｏｓθＸ で決定される位置に写像できることから、求められる。

同様な方法で、他の３枚の投影抽出画像１９ｂ〜１９ｄ
から、写影画像２３ｂ〜２３ｄを作成する。

次に、予め対象物を除いて得た照射Ｘ線の直接検出デー
タＩｏを用い、前述の各写影画像２３ａ−〜２３　ｄか
ら各画素毎に濃度値Ｖ＊　＝ｌｏｇ　（Ｉｏ／ＩＡＯ）
Ｉ（Ｉ＾Ｄ；各画素の画像検出値）に変換した画像ＰＡ
　（ｘａ、　ｙａ）　〜Ｐｏ　（Ｘｍｔ　Ｙ４）を作成
し、これを第９図で示すように、各Ｘａ照射方向に逆投
影し、ｘ　−ｙ　−ｚ座標軸上に、濃度値で表到 ここに調達するＸ線ビームが立体像Ｓ（Ｘ＋　ｙ＋２）
中の通過する各画素の濃度値の総和であり、また照射Ｘ
線が平行光であると見なせることから、下記に示す（１
）〜（４）の関係式が得られる。

但し、各投影角度は、Ｚ軸に対してαの方向とする。ま
た、Ｚ軸方向の立体像再生範囲をＺ　ｍｉｎ〜Ｚｍａｘ
　とする。

上記関係式から、ｓ　（ｘｔ　ｙｔ　ｚ）の各画素の濃
度値を求めれば、立体像が得られるが、一般には（１）
〜（４）の方程式は、多項式の数に比べ未知数が多くな
り、直接解を求めることが困難である。

この為、逐次近火法と呼ばれる手法を適用し近似解を求
める。即ち、初期値としてｓ（’）（ｘｔ　ｙｔｚ）＝
Ｐを与えた後、下記の（５）〜（７）により５（ｘｔ　
ｙ＋　ｚ）に対する推定値の補正を繰り返す。

（に−１） ＝　Ｓ　　　（Ｘａ　−Ｚ−ｓｉｎａ　、　Ｙａ、　Ｚ
）＝Ｓ　　　　（Ｘｂ、　　Ｙｂ＋ｓｉｎα、　　Ｚ）
（Ｋ”３） Ｓ　　　　（Ｘｃ＋　　Ｙｃ−Ｚｓｉｎα、　　Ｚ）但
しＫは推定値の補正回数を示す。

（５）〜（８）を繰り返し適用し、補正回数Ｋが所定の
値となった時点で演算を終了する。

このようにして求めたｓ　（ｘ　ｐ　ｙ　ｔ　ｚ　）の
立体像から、水平方向の断面像”　ＣＸｅ　Ｖ＋　Ｚｌ
ｉｌａＸ　）〜Ｓ　（ｘ、　ｙ、　ｚａｉｎ　）を抜き
出せば、第１０図に示すような、はんだに相当する２４
〜２７の断面像の内部に、気泡の像２８〜３０を含んだ
ものが得られる。

本発明は、この気泡の各断面積Ω、を求め、これを全て
の画像に対して加算した値Ｖを次式で算出し、気泡体積
として欠陥評価に用いるものである。

ｊ”ｊｌｌｉｎ ここで′ｒは断面像のスライス間隔を示す。

この実施例によれば、検査対象欠陥の３次元的特徴を評
価することが可能となり、はんだ接続部の内部に発生す
る気泡、はんだ接続部の外形不整の検査等、大きさで致
命度が決定される欠陥の検査に効果がある。

また、必要最小限のデータを用いることから、検査の高
速化にも効果がある。

〔発明の効果〕

本発明は、実装部品における電子回路のはんだ接続部等
における内部欠陥の３次元形状を短い検査時間で検査可
能とする内部欠陥検査方法を提供可能とするもので、産
業上の効果の大なるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の内部欠陥検査方法の一実施例を実施す
る内部欠陥検査装置の説明図、第２図は内部欠陥検査の
検査対象の斜視図、第３図は同じく断面図、第４図〜第
１０図は本発明の内部欠陥検査方法の一実施例を説明す
るもので、第４図は検出画像の座標較正治具の斜視図、
第５図は透視画像検出動作の説明図、第６図は検出した
透視画像の説明図、第７図ははんだ接続点に対するＸ線
検出光学系の説明図、第８図は立体像再生演算に使用す
る画像の作成方法の説明図、第９図は立体像作成方法の
説明図、第１０図は再生断面像の説明図である。 ７・・・Ｘ線源、８・・・試料ステージ、９・・・検査
対象物、１０・・・ステージ制御装置、１１・・・Ｘ線
検出器。 １２・・・ＡＤ変換器、１３・・・画像メモ１ハ　１４
　・・・計（ほか１名） ｑ−ｘｍ譚 ８−Ｋｆｌ−ステージ ’？−１交Ｆ体柳 １０−−ステージｖｗ装置 ｔｔ　−−−Ｘ＃撲出界 ノ２−Ａ　Ｄ＃：ｊｐＵ乏１ ／３−一　謔１葛にメモり １４−一灯１槽 第２図 ４−１υ家Ｃ外 ５−−　（ｆｌ−八°。 父−Ｃ！んだ人名 第４０ ７・′ 第５１￥１ ぬｌ！Ｉ廣δ 第６図 梗出轡より ＺｚとＱ ＃８０ 第９図 Ｓ（χ循４す Ｓ（χ’ｆ−１ｊ、す３） 名ＩＯ図 ■

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、放射線による内部透視により、検査対象物の内部欠
   陥を検査する方法において、前記放射線を前記検査対象
   物に対し天頂角が鋭角をなし方位角の異なる複数方向か
   ら照射して、複数個の前記検査対象物の２次元透視画像
   を得る第１の工程と、該第１の工程で得られた前記２次
   元透視画像上の前記検査対象物中の検査部分の画像のみ
   を抽出し、前記放射線の線源に対して逆投影して該検査
   部分の３次元立体像を作成する第２の工程と、該第２の
   工程で得られた前記３次元立体像から前記検査部分の欠
   陥の評価を行なう第３の工程とを有することを特徴とす
   る内部欠陥検査方法。 ２、前記第３の工程が、前記第２の工程で得られた前記
   ３次元立体像の前記検査部分を平行平面でスライスして
   得られた複数枚の断面像から欠陥の面積を求め、これら
   の欠陥の面積を全ての断面にわたつて加算して、前記検
   査部分の欠陥体積を求める工程である特許請求の範囲第
   １項記載の内部欠陥検査方法。