KR20050021936A - Ｘ선 검사 장치 및 ｘ선 검사 방법 - Google Patents

Ｘ선 검사 장치 및 ｘ선 검사 방법 Download PDF

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마쓰시타 덴키 산교 가부시끼 가이샤
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Abstract

본 발명의 X선 검사 장치 및 X선 검사 방법은 X선 조사 장치로부터의 X선이 조사되는 검사 대상물을 유지하여, 임의의 각도와 임의의 방향으로 경사지게 하는 요동 동작을 행하는 요동 장치를 이용하여, 검사 대상물을 통과한 X선이 X선 검출 장치에 있어서 촬영되어, 제어 장치에 있어서 X선 검출 장치로부터의 X선 화상으로부터 임의의 단층면의 데이터를 추출하도록 구성되어 있다.

Description

Ｘ선 검사 장치 및 Ｘ선 검사 방법 {X-RAY INSPECTION APPARATUS AND X-RAY INSPECTION METHOD}
본 발명은 X선 검사 장치, 예를 들면, 인쇄회로 기판 상에 장착된 부품의 접합 상태, 수지 또는 금속에 의해 포장된 부품 내부의 접합 상태, 및 인쇄회로 기판 내에 장착된 부품의 접합 상태 등을 검사하는 X선 검사 장치 및 X선 검사 방법에 관한 것이다.
근래의 휴대용 정보단말기 등에서는 소형, 고기능화가 진행되어, 사용되는 전자부품의 장착에 있어서도 작은 공간에 될 수 있는 한 많은 전자부품을 장착시키기 때문에, 장착 밀도를 높이는 고밀도화, 전극이 전자부품의 하면에 설치되어 인쇄회로 기판의 랜드 상에 접합되는 페이스다운(face down) 접합화, 인쇄회로 기판의 내부에 전자부품을 장착하는 부품내장화가 이루어지고 있다.
상기의 페이스다운 접합에서의 접합 부분, 또는 인쇄회로 기판의 내부에 장착되어 있는 경우의 접합 부분에 대해서는 직접 볼 수 없기 때문에, 그 접합 부분의 단면을 노출시켜 관찰하는 검사 방법이나, 비파괴에 의해 검사 대상물의 내부 상태를 관찰하는 X선 검사 방법이 이용되고 있다. X선 검사 방법을 이용한 경우에는 검사 대상물 내부의 접합 상태 등을 관찰하는 것이 가능하지만, 복수개의 부품이 겹쳐 장착되어 있는 경우에는 부품이 겹친 X선 화상이 되고, 각 부품의 상태를 정확하게 관찰하기 곤란하였다. 이로 인하여, 종래의 X선 검사 장치에서는, X선의 조사 방향과, 검사 대상물에의 조사 각도를 변경하여 복수의 위치로 촬영하고, 그 촬영된 X선 화상을 토모그래피(tomography) 방식이나 라미노그래피(laminography) 방식을 이용하여 관찰하고 싶은 단층 부분을 잘라내어 관찰 및 검사를 하였다.
이하, 첨부의 도면을 참조하면서 종래의 X선 검사 장치에 대하여 설명한다. 또, 각 종래예에 있어서 공통되는 부분은 동일한 부호를 이용하여 설명한다.
도 18은 토모그래피 방식을 이용한 종래의 X선 검사 장치의 개략적인 구성을 나타내는 블럭도이다. 도 18에 나타낸 종래의 X선 검사 장치로는 예를 들면, 일본 특개평11-344453호 공보에 개시된 장치가 있다.
도 18에 나타내는 바와 같이, X선 조사 장치(103)로부터의 X선은 회전 장치(101)에 유지된 검사 대상물(102), 예를 들면 인쇄회로 기판에 조사되고, 그 검사 대상물(102)을 투과한 X선이 X선 검출 장치(100)에 의해 검출되도록 구성되어 있다. X선 조사 장치(103)는 회전 장치(101)의 회전 중심과, X선 검출 장치(100)의 촬영 중심 위치와의 연장선 상에 배치되고, X선 검출 장치(100)를 향해서 X선을 발생시키고 있다. 제어 장치(104)는 회전 장치(101)의 회전 위치를 제어하는 동시에, X선 검출 장치(100) 및 X선 조사 장치(103)를 구동 제어하고 있다. 제어 장치(104)는 검사 대상물(102)을 유지하는 회전 장치(101)가 소정의 회전 각도의 위치에 있어서, X선 조사 장치(103)로부터 X선을 조사시켜, 검사 대상물(102)을 투과한 X선 화상을 X선 검출 장치(100)에 수취하도록 구동 제어한다. 이 때, 제어 장치(104)는 회전 장치(101)를 1회전 또는 1/2회전시켜 X선 검출 장치(100)에 촬영시켜, 관찰하고 싶은 단층 부분의 X선 화상을 작성하고, 표시하도록 구성되어 있다.
상기와 같이, 도 18에 나타내는 종래의 X선 검사 장치는 검사 대상물(102)을 X선의 조사축과 직교하는 축을 회전축으로서 회전시키는 구성이다. 도 18에 나타내는 종래의 X선 검사 장치의 구성에서는, X선 조사 장치(103)의 X선이 출사하는 X선원의 X선 초점(스폿 위치)으로부터 검사 대상물(102)의 회전축의 위치까지의 거리 A와, 이 회전축의 위치로부터 X선 검출 장치(100)의 검출부까지의 거리 B가 검사 대상물(102)의 외형 치수에 의해 제약을 받는다. 이 제약이란, 검사 대상물(102)인 인쇄회로 기판의 외형(도 18에서 C로 나타내는 치수)이 회전할 수 있도록, 거리 A의 최소치가 A>C/2의 조건을 만족해야 하는 것이다. 이러한 제약에 의해, 검사 대상물(102)을 X선 조사 장치(103)에 그다지 근접시킬 수 없었다. 도 18에 나타낸 종래의 X선 검사 장치에 있어서, 검사 대상 배치 공간을 규정하는 A+B의 거리를 작게 한 경우에는 X선 화상의 배율인(A+B)/A에서의 A의 값이 제한되어, 배율을 높일 수 없다. 이로 인하여, 도 18에 나타낸 종래의 X선 검사 장치에서는 각 부품의 상세한 상태를 관찰하기 어렵다고 하는 문제점을 가지고 있다.
도 19는 라미노그래피 방식을 이용한 종래의 X선 검사 장치의 개략적인 구성을 나타내는 블럭도이다. 도 19에 나타낸 종래의 X선 검사 장치로는 예를 들면, 미국특허 제4,926,452호 명세서에 개시된 장치가 있다.
도 19에 있어서, 회전 X선 조사 장치(105)는 열전자를 회전자계에 의해 제어하고, 소정의 위치에서 X선을 회전하여 방사시키는 기능을 가지고 있다. X선 검출 장치(109)는 검사 대상물(102), 예를 들면 인쇄회로 기판 등을 투과한 X선을 신틸레이터(scintillator)(107)에서 가시광으로 변환한 후에 회전미러 기구(108)를 통해서 검출하고 있다. 제어 장치(106)는 회전 X선 조사 장치(105)의 회전자계와 회전미러 기구(108)를 동기하여 구동 제어하고 있다. 또, 제어 장치(106)는 회전 X선 조사 장치(105)와 X선 검출 장치(109)를 제어하여 촬영하고, X선 검사 장치에서는 고속으로 검사 대상물(102)의 단층 화상을 취득하여 검사를 행하고 있다.
도 19에 나타내는 종래의 X선 검사 장치에서는, 검사 대상물(102)에 대한 X선의 조사각도(β)는 물리적으로 미리 결정되어 있어서 고정값이다. 따라서, 검사 대상물(102)을 회전 X선 조사 장치(105)에 근접시키면, 예를 들면 도 19에 있어서 W로 나타내는 위치에서는 X선의 조사 범위로부터 벗어나 버린다. 이로 인하여, 검사 대상물(102)을 회전 X선 조사 장치(105)에 근접시켜 X선 화상을 확대하려고 해도, 배율이 제한된다고 하는 문제가 있다. 또, 도 19에 나타내는 종래의 X선 검사 장치에서는 구조가 복잡하여 고가이었다.
종래의 X선 검사 장치의 다른 예로서는, X선 조사 장치를 경사지게 하고, 또한 회전시켜, 검사 대상물 내에서 겹친 접합 부분을 분리하여 각 접합 부분의 접합 상태를 검사하는 것이 있다. 이러한 종래의 X선 검사 장치로는 예를 들면 일본 특개2002-189002호 공보에 개시된 장치가 있다.
도 20은 X선 조사 장치를 경사, 회전시켜 접합 상태를 검사하는 종래의 X선 검사 장치의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 20에 나타내는 X선 검사 장치는 X선 조사 장치(110)가 검출 대상물(102)인 인쇄회로 기판 등에 대하여 경사지게 X선을 조사시키도록 구성되어 있다. X선 조사 장치(110)로부터의 X선은 검출 대상물(102)을 투과하여 X선 검출 장치(115)에 의해 수취되도록 구성되어 있다. 이 종래의 X선 검사 장치에 있어서 행하여지는 X선 경사 촬영은 X선 조사 장치(110)를 경사지게 함으로써 실시된다. 이와 같이 검출 대상물(102)에 대하여 여러 가지 각도로부터 X선을 조사하여, X선 검출 장치(115)에 의해 검출 대상물(102)의 X선 투시화상을 촬영하고 있다. 따라서, 이들 X선 투시화상으로부터, 검출 대상물(102)에서의 원하는 위치의 부품의 상태를 검사하는 것이 가능하게 된다.
도 21은 도 20에 나타낸 종래의 X선 검사 장치의 주요 부분을 나타내는 블럭도이다. 도 21에 있어서, 검사 대상물(102)은 페이스다운 접합 부분을 가지는 볼 그리드 어레이(이하 BGA라고 함)(111)와, 인쇄회로 기판(112)과, 전자부품(113)에 의해 구성된 회로 형성체이다. 이 검사 대상물(102)에 대하여 X선 조사 장치(110)를 경사지게 하여 검사 대상물(102)이 X선 검출 장치(115)에 의해 촬영된다. 도 21에서는, X선 검출 장치(115)에서의 신틸레이터(114)를 나타낸다.
도 21에서 F로 나타낸 X선 촬영 화상은 X선 조사 장치(110)가 검사 대상물(102)의 바로 아래에 있을 때의 X선 화상의 일례이며, X선 조사 장치(110)로부터의 X선이 검사 대상물(102)의 회로 형성체에 있어서 부품이 겹친 상태를 나타내고 있다. 또, 도 21에서 G로 나타낸 X선 촬영 화상은 X선 조사 장치(110)를 경사지게 배치하여 검사 대상물(102)을 조사하여, X선 검출 장치(115)에 의해 검출된 X선 화상의 일례를 나타내고 있다. 검사 대상물(102)인 회로 형성체의 내부에서는, 다른 위치에 전자부품과 접합 부분 등이 존재하기 때문에, X선 촬영 화상 F와 X선 촬영 화상 G에서는 촬영 각도의 차이에 의해 다른 화상을 나타낸다.
도 21에 나타내는 바와 같이, X선 촬영 화상 F만으로서는 전자부품의 그림자에 감추어져, BGA(111)의 접합 부분의 모두를 검사할 수 없지만, X선 조사 장치(110)를 경사지게 하여 촬영한 X선 화상 G를 이용함으로써, BGA(111)의 모든 접합 부분의 접합 상태를 검사하는 것이 가능하게 된다. 즉, 촬영된 복수의 X선 화상에 있어서, 전자부품(113)의 위치를 검사 범위로부터 제외하여 BGA의 접합 부분을 검사함으로써, BGA의 모든 접합 상태를 검사할 수 있다.
그러나, 도 20에 나타내는 종래의 X선 검사 장치에서는, 전자부품 사이의 장착 간격이 더 좁아지면, 어떠한 각도에 있어서도 검사 대상의 단층과 다른 높이에 있는 전자부품의 영향을 받지 않을 수 없고, 검사 대상의 단층에서의 정확한 정보를 취득할 수 없다고 하는 문제를 가지고 있다.
본 발명은 종래의 각종 X선 검사 장치에서의 문제점을 해결하는 것이며, 검사 대상물에서의 부품 간격이 좁아져 장착이 고밀도로 되더라도, 원하는 단층에서의 정보를 정확하게 취득하는 것이 가능한 X선 검사 장치 및 X선 검사 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또, 본 발명에서는, 검사 대상물의 형상에 의해 분해능의 제한을 받는 일이 없고, 비교적 저가이면서 고분해능으로 선명한 단층 화상을 입수할 수 있고, 이 단층 화상에 이용하여 비파괴 검사를 정밀도 높게 행할 수 있는 X선 검사 장치 및 X선 검사 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 X선 검사 장치는 상기 목적을 달성하기 위하여, X선을 발생시키고, 검사 대상물에 X선을 조사하는 X선 조사 장치,
상기 검사 대상물을 통과한 상기 X선 조사 장치로부터의 X선을 검출하는 X선 검출 장치,
상기 X선 조사 장치로부터 상기 X선 검출 장치로의 X선 경로 중에 상기 검사 대상물을 유지하고, 상기 검사 대상물을 상기 X선 경로의 X선 조사축에 대하여 임의의 각도와 임의의 방향으로 구동하는 요동 장치, 및
상기 요동 장치와 상기 X선 조사 장치를 구동 제어하고, 상기 X선 검출 장치로부터의 X선 화상 데이터가 입력되고, 상기 X선 화상 데이터를 표시하는 제어 장치를 구비한다.
이와 같이 구성된 본 발명에서는, 검사 대상물에서의 부품 간격이 좁아져, 장착이 고밀도로 되더라도, 원하는 단층에서의 정보를 정확하게 취득하는 것이 가능하게 된다. 또, 본 발명에서는, 소형이고 저가인 구성에 의해 검사 대상물을 임의의 기울기 방향, 임의의 기울기 각도의 상태로 고정밀도인 X선 화상을 취득하는 것이 가능하게 된다.
본 발명의 다른 관점의 X선 검사 장치는, X선을 발생시키고, 검사 대상물에 X선을 조사하는 X선 조사 장치,
상기 검사 대상물을 통과한 상기 X선 조사 장치로부터의 X선을 검출하는 X선 검출 장치,
상기 X선 조사 장치로부터 상기 X선 검출 장치로의 X선 경로 중에 상기 검사 대상물을 유지하고, 상기 검사 대상물을 상기 X선 경로의 X선 조사축에 대하여 임의의 각도와 임의의 방향으로 구동하는 요동 장치,
상기 X선 검출 장치를 상기 요동 장치에 의해 구동되는 상기 검사 대상물과 동일한 방향과 동일한 각도로 구동하는 X선 검출용 요동 장치, 및
상기 요동 장치와 상기 X선 조사 장치를 구동 제어하고, 상기 X선 검출 장치로부터의 X선 화상 데이터가 입력되고, 상기 X선 화상 데이터를 표시하는 제어 장치를 구비한다.
이와 같이 구성된 본 발명에서는, 소형이고 저가인 구성에 의해, 검사 대상물을 임의의 기울기 방향, 임의의 기울기 각도의 상태로 고정밀도인 X선 화상을 취득하는 것이 가능하게 되어, 제어 장치에서의 복수의 기울기 화상으로부터 단층 화상을 연산에 의해 구함으로써 변위나 허상이 적은 단층 화상을 취득할 수 있다. 또, 장착 밀도가 높은 인쇄회로 기판이나 얇은 기판에서의 단층 정보를 확실하게 취득할 수 있기 때문에, 고분해능으로 선명한 단층 화상을 이용한 검사가 가능하게 된다.
본 발명의 다른 관점의 X선 검사 장치는, X선 초점을 정점으로 하고, 소정의 조사각도로 연직 방향으로 원추형으로 X선을 조사하는 X선 조사 장치,
X선의 조사 범위 내에 검사 대상물을 수평으로 유지하는 유지 기구,
상기 유지 기구에 의해 유지된 상기 검사 대상물을 X선의 조사 범위 내에서 수평 방향의 임의의 위치로 이동시키는 검사 대상물용 이동 기구,
상기 검사 대상물을 투과한 X선을 검출하는 검출면을 가지는 X선 검출 장치,
상기 검사 대상물이 이동하는 평면과 평행한 평면상의 임의의 위치에, 상기 X선 검출 장치를 이동시키는 X선 검출용 이동 기구,
상기 검사 대상물용 이동 기구와 상기 X선 검출용 이동 기구를 동기하여 구동 제어하는 모터 제어 장치,
상기 X선 검출 장치에 의해 형성된 X선 화상으로부터 임의의 단층면의 X선 화상을 추출하는 화상처리 장치, 및
상기 X선 검출 장치와 상기 화상처리 장치에 의해 형성된 상기 X선 화상을 표시하는 표시 장치를 구비한다.
이와 같이 구성된 본 발명에서는, 검사 개소가 모니터 화면의 중심으로부터 이동하지 않고 촬영방향 및 촬영배율을 변경하여 관찰할 수 있고, 또 검사 개소의 단층면의 X선 화상으로부터, 검사 대상물인, 예를 들면 인쇄회로 기판의 접합부의 오픈 불량을 포함하는 여러 가지 접합 불량의 검사를 행할 수 있다.
본 발명의 X선 검사 방법은, X선 조사 장치로부터 X선 검출 장치로의 X선 경로 중에 설치된 요동 장치에 검사 대상물을 장착하는 공정,
상기 검사 대상물을 상기 X선 경로의 X선 조사축에 대하여, 상기 요동 장치에 의해 임의의 각도와 임의의 방향으로 구동시키는 공정,
상기 검사 대상물에 상기 X선 조사 장치로부터의 X선을 조사하는 공정,
상기 검사 대상물을 통과한 X선을 상기 X선 검출 장치에 의해 검출하는 공정,
상기 X선 검출 장치로부터의 X선 화상 데이터가 입력되고, 상기 X선 화상 데이터로부터 임의의 단층면의 데이터를 추출하는 공정을 가진다.
이러한 공정을 가지는 본 발명의 X선 검출 방법에서는, 검사 대상물에서의 부품 간격이 좁아져, 장착이 고밀도로 되더라도, 원하는 단층에서의 정보를 정확하게 취득하는 것이 가능하게 된다. 또, 본 발명에서는, 검사 대상물을 임의의 기울기 방향, 임의의 기울기 각도의 상태로 고정밀도인 X선 화상을 취득하는 것이 가능하게 된다.
본 발명의 다른 관점의 X선 검사 방법은, X선의 조사 범위 내에 검사 대상물을 유지 기구에 의해 수평으로 유지하는 공정,
상기 유지 기구에 의해 유지된 상기 검사 대상물을 X선의 조사 범위 내에서 수평 방향의 임의의 위치에 검사 대상물용 이동 기구에 의해 이동시키는 공정,
상기 검사 대상물이 이동하는 평면과 평행한 평면상에 있어, 상기 검사 대상물의 이동에 동기하여, X선 검출 장치에 의해 형성되는 X선 화상 중심에 목표점이 배치되도록, 상기 X선 검출 장치를 X선 검출용 이동 기구에 의해 이동시키는 공정,
X선 초점을 정점으로 하고, 소정의 조사각도로 연직 방향으로 원추형으로 X선을 조사하는 공정,
상기 검사 대상물을 투과한 X선을 상기 X선 검출 장치에 의해 검출하는 공정,
화상처리 장치에 있어서, 상기 X선 검출 장치에 의해 형성된 X선 화상으로부터 임의의 단층면의 X선 화상을 추출하는 공정, 및
상기 X선 검출 장치와 상기 화상처리 장치에 의해 형성된 상기 X선 화상을 표시하는 공정을 가진다.
이러한 공정을 가지는 본 발명의 X선 검출 방법에서는, 검사 개소가 모니터 화면의 중심으로부터 이동하지 않고 촬영방향 및 촬영배율을 변경하여 관찰할 수 있고, 또 검사 개소의 단층면의 X선 화상으로부터, 검사 대상물인, 예를 들면 인쇄회로 기판의 접합부의 오픈 불량을 포함하는 여러 가지 접합 불량의 검사를 행할 수 있다.
본 발명의 새로운 특징은 첨부의 청구의 범위에 명확히 기재하였지만, 구성 및 내용의 쌍방에 관해서 본 발명은 다른 목적이나 특징과 합쳐서 도면과 함께 이하의 상세한 설명을 통해 보다 잘 이해되어 평가될 것이다.
이하, 본 발명의 X선 검사 장치 및 X선 검사 방법의 바람직한 실시예에 대해, 첨부의 도면을 참조하면서 설명한다.
《제1 실시예》
도 1은 본 발명에 관한 제1 실시예의 X선 검사 장치의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 1에 나타내는 바와 같이, X선 조사 장치(3)로부터 출사된 X선은 요동 장치(2)에 유지된 검사 대상물(102), 예를 들면 인쇄회로 기판 등의 회로 형성체에 조사되고, 그 검사 대상물(102)을 투과한 X선이 X선 검출 장치(1)에 의해 검출된다. X선 조사 장치(3)는 요동 장치(2)의 중심과, X선 검출 장치(1)의 촬영 중심 위치와의 연장선(X선 경로) 상에 배치되고, X선 검출 장치(1)를 향해서 X선을 발생시키고 있다. 제어 장치(6)는 요동 장치(2)의 Z축 방향(X선 조사축 방향)으로의 이동과, 요동 장치(2)의 X축과 Y축에 관한 경사 각도를 제어하는 동시에, X선 검출 장치(1) 및 X선 조사 장치(3)를 구동 제어하고 있다. 도 1에 나타내는 상태에 있어서, 좌우 방향이 Y축 방향이며, 이 Y축 방향에 직교하는 방향이 X축 방향이다. Z축 방향은 X선 조사 장치(3)의 X선 초점(스폿 위치)의 연직선 방향이며, 이 방향이 X선 조사축 방향이다.
제어 장치(6)는 검사 대상물(102)을 유지하는 요동 장치(2)가 소정의 각도에 있어서, X선 조사 장치(3)로부터 X선을 조사시켜, 검사 대상물(102)을 투과한 X선 화상을 X선 검출 장치(1)에 수취하도록 구동 제어한다.
제1 실시예의 X선 검사 장치에서는, 검사 대상물(102)을 투과한 X선이 X선 검출 장치(1)에 수취되어 X선 화상이 형성되고, 그 X선 화상이 제어 장치(6)에서 연산되고, 그 연산 결과가 제어 장치(6)에 의해 표시되도록 구성되어 있다.
제1 실시예에서 이용한 X선 조사 장치(3)는 가속된 열전자를 타겟에 충돌시킴으로써 발생하는 X선을 이용하는 방식의 것이며, 내부가 항상 대략 진공 상태로 밀봉되어 있는 밀봉관 방식이다. 그러나, 본 발명에서는, 이 방식에 한정되는 것이 아니라, 열전자를 발생시키는 필라멘트를 사용자 측에서 교환하는 방법이며, 사용할 때에 그 때마다 내부를 진공으로 하는 개방관 방식의 X선 조사 장치를 사용할 수도 있다. 단, 확대율을 크게 하여, 분해능을 높이기 위해서는 X선원의 X선 초점 사이즈(스폿 직경)는 가능한 한 작은 쪽이 바람직하다. 이로 인하여, 제1 실시예에서는, X선 초점 사이즈가 1㎛인 X선 조사 장치(3)를 사용하고, 표시 시의 X선 화상의 변위를 매우 작게 하고 있다.
제1 실시예에 있어서, 검사 대상물(102)로서의 회로 형성체에는 인쇄회로 기판, 전자부품 중 어느 하나, 또는 이들을 조합한 복합품, 또는 이들을 접합한 장착 부품을 나타내고 있다. 인쇄회로 기판은 종이 페놀의 단면 기판, 다수 층의 유리 에폭시 기판, 필름형 기판, 전자부품 내장 기판, 수지의 표면에 회로패턴을 형성한 기판 등의 각종 기판이 포함된다.
도 2는 제1 실시예에서의 요동 장치(2)의 개략적인 구성을 나타내는 평면도이다. 요동 장치(2)는 검사 대상물(102)인 상기 회로 형성체를 유지하는 검사 대상물용 이동 기구인 XY 스테이지(7)와, 이 XY 스테이지(7)를 X축을 중심으로 회전시키는 X축 모터(4)가 고정된 내부 프레임(8)과, 내부 프레임(8)을 통하여 XY 스테이지(7)를 Y축을 중심으로 회전시키는 Y축 모터(5)가 고정된 외부 프레임(9)을 가진다. XY 스테이지(7)는 내부 프레임(8)에 대하여 X축을 중심으로 회전하도록 커플링을 통하여 접속되어 있다. 또, 내부 프레임(8)은 외부 프레임(9)에 대하여 Y축을 중심으로 회전하도록 커플링을 통하여 접속되어 있다. 또, 도 2에 나타내는 상태에 있어서, XY 스테이지(7)의 종방향이 X축 방향이며, 횡방향이 Y축 방향이다.
다음에, 제1 실시예에서의 요동 장치(2)에 의해 구동되는 검사 대상물(102)의 요동 상태를 설명한다. 도 3은 제1 실시예의 X선 검사 장치에서의 검사 대상물(102)의 요동 상태를 나타내는 설명하는 도면이다. 도 4는 제1 실시예의 X선 검사 장치에서의 검사 대상물(102)의 기울기 방향 T와 기울기 각도 α를 나타내는 개념도이다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 제1 실시예에서의 요동 장치(2)에 의해 검사 대상물(102)은 요동 동작을 행한다. 여기에서, 요동 동작이란, 검사 대상물(102)을 유지하는 XY 스테이지(7)의 유지면(7a)의 중심점의 법선이 X선 조사축에 대하여 소정의 각도를 가지고 유지면(7a)의 중심을 회전 중심점(요동 중심점)으로 하여 회전하는 것을 말한다. 제1 실시예에서는, X선 조사 장치(3)가 요동 장치(2)의 중심 위치와 X선 검출 장치(1)의 촬영 중심 위치와의 연장선 상에 배치되어 있고, 이 연장선이 X선 조사축인 Z축이 된다. 따라서, 이 Z축에 대하여 소정의 각도를 가지고 XY 스테이지(7)의 유지면(7a)의 중심점(요동 중심점)의 법선이 요동하고 있다. 또, 요동 중심은 X축 모터(4)와 Y축 모터(5)와의 회전축의 교점 위치이며, 고정이다. 그러나, XY 스테이지(7) 상에서 검사 대상물(102)의 위치를 변경함으로써, 검사 대상물(102)의 원하는 위치를 검사하는 것이 가능하다.
도 4는 제1 실시예의 X선 검사 장치에서의 검사 대상물(102)의 기울기 방향 T와 기울기 각도 α를 나타내는 개념도이다. 여기에서, 기울기 방향 T는, XY 스테이지(7)의 유지면(XY면)(7a)에서, 검사 대상물(102)의 중심점(유지면(7a)의 중심점)의 법선이 X축이 되는 각도 θ를 가지는 방향을 말한다. 또, 기울기 각도 α는, 검사 대상물(102)의 중심점의 법선이 Z축이 되는 각도를 말한다. 도 4에 있어서, 각도 φX는 X축 모터(4)의 회전축의 회전 각도를 나타내고, YZ면에서의 Z축에 대한 각도를 나타내고 있다. 또, 각도 φY는 Y축 모터(5)의 회전축의 회전 각도를 나타내고, ZX면에서의 Z축에 대한 각도를 나타내고 있다.
기울기 방향 T를 규정하는 각도 θ는 하기 식 (1)에 나타내는 바와 같이, X축 모터(4)의 회전각도 φX와 Y축 모터(5)의 회전각도 φY에 의해 나타내어진다. 또, 기울기 각도 α는 하기 식 (2)에 나타내는 바와 같이, X축 모터(4)의 회전각도 φX와 Y축 모터(5)의 회전각도 φY에 의해 나타내어진다.
이상과 같이 X축 모터(4)의 회전각도 φX와 Y축 모터(5)의 회전각도 φY를 규정함으로써, 임의의 기울기 방향 T 및 임의의 기울기 각도 α를 설정하는 것이 가능하게 된다.
제1 실시예에서는, X축 모터(4)의 회전각도 φX와 Y축 모터(5)의 회전각도 φY를 규정하여, XY 스테이지(7)의 유지면(XY면)(7a), 즉 검사 대상물(102)에 대한 요동 동작을 행하고 있다. 도 5는 제1 실시예의 X선 검사 장치에 있어서 X축 모터(4)와 Y축 모터(5)의 구동 동작을 나타내는 파형도이다. 도 5에서는, 기울기 각도 α가 45도인 경우이며, 이 경우에는 TAN45°= 1이 되어 TANφX와 TANφY의 최대치가 1이 된다.
제1 실시예에서는, 기울기 각도 α를 45도로 하고, 기울기 방향 T를 규정하는 각도를 0도로부터 360도까지 이동시키고 있다. 이 경우, X축 모터(4)가 소정의 각도 내에서 왕복 동작을 행하고, Y축 모터(5)가 X축 모터(4)와 도 5에 나타낸 바와 같이, 위상이 어긋난 관계를 유지하면서 동작을 행한다. 예를 들면, Y축 모터(5)는 X축 모터(4)와 위상이 90도 어긋난 상태로 동일한 진폭 및 주기로 왕복 동작을 행할 수 있다.
또, 상기의 요동 동작에 있어서, 기울기 각도 α를 변경한 경우에는 TANφX와 TANφY의 진폭이 변화된다. 또, 제1 실시예에서는, 기울기 각도 α는 0도로부터 75도 이하의 범위 내에서 설정할 수 있도록 구성되어 있다. 단, 30도 이상 75도 이하의 범위 내에서 비교적 양호한 화상을 취득하는 것이 가능하다.
제1 실시예에 있어서, 상기와 같이 검사 대상물(102)은 요동 장치(2)에 의해 소정의 요동 동작을 행하고, 그 요동 동작에 있어서, 소정의 위치에 도달했을 때 X선 조사 장치(3)로부터 X선이 조사되어, 검사 대상물(102)을 투과한 X선이 X선 검출 장치(1)에 수취된다. 이 때, 제어 장치(6)는 요동 장치(2)에 의해 기울기 방향 T가 360도 변화되는 사이, 즉 요동 동작이 1회전하는 사이에 X선 검출 장치(1)에 복수 회 촬영시켜, 단층 X선 화상을 작성하고 표시한다.
제1 실시예의 X선 검사 장치에서는, 검사 대상물(102)을 요동 동작시키는 구성이기 때문에, 전술한 도 18에 나타낸 토모그래피 방식을 이용한 종래의 X선 검사 장치와 같이 검사 대상물(102) 전체를 1회전시킬 필요가 없고, 검사 대상물(102)을 X선원의 X선 초점(스폿 위치)에 근접시키는 것이 가능하게 된다. 그 결과, 제1 실시예의 X선 검사 장치는 소형으로 고분해능을 가지는 장치가 된다.
제1 실시예의 X선 검사 장치에 있어서, 요동 장치(2)의 XY 스테이지(7)에서의 검사 대상물(102)의 유지 수단으로는 나사 등의 물리적 고정 수단을 이용하고 있다. 또, 요동 장치(2)에 있어서, 요동 장치(2)의 전체가 X선 조사축 방향(Z축 방향)으로 임의로 이동할 수 있도록, 래크와 피니언에 의한 구동 기구가 설치되어 있다. 또, X선 검출 장치(1) 및 X선 조사 장치(3)에 구동 기구를 설치하여, X선 검출 장치(1) 및 X선 조사 장치(3)를 동시 또는 개별적으로 X선 조사축 방향(Z축 방향)으로 이동할 수 있도록 구성하여, X선 화상의 배율을 더욱 크게 설정 변경할 수 있는 구성으로 할 수도 있다.
제1 실시예에서의 X선 검출 장치(1)는 X선의 선량(線量)을 전기 신호로 변환하는 기능을 가지는 것이다. X선 검출 장치(1)에 있어서, X선을 가시광으로 변환하는 신틸레이터가 형성되어 있으며, 이 신틸레이터로부터 입사한 X선을 가시광으로 변환한 후, 그 광을 렌즈로 집광하여, CCD, CMOS 등의 광전자 변환 소자에 입광시키고 있다. 따라서, 제1 실시예에서는, 신틸레이터와 렌즈에 의해 X선의 분해능을 결정한 후에, X선의 선량을 전기 신호로 변환하도록 구성되어 있다.
또, 별도의 X선 검출 장치로서, 다음과 같은 구성, 동작의 장치로 할 수도 있다. X선 이미지 인텐시파이어(intensifier)와 같이 X선을 하전(荷電) 입자로 변환하는 제1 신틸레이터에 의해 입사한 X선을 하전 입자로 변환시킨 후, 하전 입자를 자계 제어하여 집중시킨다. 그리고, 집중한 하전 입자를 가시광으로 변환하는 제2 신틸레이터에 의해 광으로 변환시키고, 그 광을 CCD, CMOS 등의 광전자 변환 소자를 이용하여 전기 신호로 변환시킨다. 또, X선 평면 패널과 같이 X선을 가시광으로 변환하는 신틸레이터에 의해 X선을 광으로 변환시킨 후, 그 광을 CCD, CMOS 등의 광전자 변환 소자에 직접 입광시켜, 전기 신호로 변환시킬 수도 있다.
제1 실시예에 있어서, 제어 장치(6)는 X선 조사 장치(3)의 X선 발생의 ON/OFF제어, 관전압(管電壓) 설정, 관전류 설정, 에러 감시를 행하고, 요동 장치(2)의 기울기 방향 T 및 기울기 각도 α를 제어하고 있다. 또, 제어 장치(6)는 X선 검출 장치(1)로부터 입력된 X선 화상 데이터인 전기 신호를 연산처리하고, 연산처리한 전기 신호의 상태를 표시한다. 제어 장치(6)는 복수 매의 X선 화상으로부터 토모그래피 방식을 이용하여 단층 데이터를 표시하는 기능을 가지고 있다. 또, 제어 장치(6)에서의 검사 방법으로는 X선 검출 장치(1)가 취득한 경사진 화상을 그대로 표시하여, 작업자가 판정하는 방법과, 복수의 X선 화상으로부터 토모그래피 방식에 의해 입체화상을 작성하고, 그 입체화상으로부터 임의의 단층면을 표시하여, 작업자가 판정하는 방법이다.
도 6은 제1 실시예의 X선 검사 장치에서의 검사 동작을 나타내는 플로차트이다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 제1 실시예의 X선 검사 장치에서는, 우선 스텝 201에서 요동 장치(2)를 Z축 방향(X선 조사축 방향)으로 이동하여 원하는 배율로 한다. 다음에, 스텝 202에서 X축 모터(4)와 Y축 모터(5)를 회전 구동하여 검사 대상물(102)을 고정한 XY 스테이지(7)를 요동 동작시킨다. 이 요동 동작 중에, XY 스테이지(7)의 유지면(7a)이 소정의 기울기 방향 T와 소정의 기울기 각도 α에 도달했을 때, X선 조사 장치(3)로부터 X선을 조사시켜, 검사 대상물(102)을 투과한 X선 화상이 X선 검출 장치(1)에 수취되는 촬영 동작을 행한다(스텝 203). 이 촬영 동작은 미리 결정한 복수의 위치에서 행하여진다. 즉, 유지면(7a)의 기울기 방향 T가 360도 변화되는 사이(1회전 사이)에, X선 검출 장치(1)에 복수 회 촬영시켜, 소정 매수의 X선 화상을 취득한다. 취득된 복수 매의 X선 화상으로부터 상기 검사 대상물(102)의 입체화상(삼차원 화상)을 작성하고, 제어 장치(6)의 표시부에 표시한다(스텝 204). 작성된 입체화상으로부터 원하는 단층면의 상태를 검출하고, 양호 여부를 판정한다(스텝 205). 이 불량 여부 판정에서는, 미리 취득하고 있는 양호한 상태의 단층면의 데이터와 상기 검사 대상물(102)의 단층면의 데이터와의 차이에 의해, 그 차이 화상을 바탕으로 검사할 수도 있다.
이상과 같이, 제1 실시예의 X선 검사 장치에 의하면, 소형이고 저가인 구성에 의해, 검사 대상물(102)을 임의의 기울기 방향, 임의의 기울기 각도의 상태로 고정밀도인 X선 화상을 취득하는 것이 가능하게 되어, 제어 장치(6)에서의 복수의 기울기 화상으로부터 단층 화상을 연산에 의해 구함으로써 변위나 허상이 적은 단층 화상을 취득할 수 있다. 또, 장착 밀도가 높은 인쇄회로 기판이나 얇은 기판에서의 단층 데이터를 확실하게 취득할 수 있기 때문에, 고분해능의 선명한 단층 화상을 이용한 검사가 가능하게 된다.
또, 제1 실시예에 있어서, 요동 장치(2)로서, X축 모터(4)와 Y축 모터(5)를 이용하는 요동 기구를 이용한 예로 설명했지만, 3축 이상의 다축 제어 장치(10)를 이용하여 구성하는 것도 가능하다. 도 7은 제1 실시예에서의 요동 장치(2)의 변형예이며, 검사 대상물(102)을 고정하는 스테이지(7A)가 3개의 다축 제어 장치(10)에 의해 구동된다. 또, 각 다축 제어 장치(10)는 X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향으로 스테이지(7A)를 이동할 수 있도록 구성되어 있다. 도 8은 요동 장치(2)의 또 다른 변형예이다. 도 8에 나타내는 요동 장치(2)에서는, 검사 대상물(102)을 고정하는 스테이지(7B)가 6축 로봇인 다축 제어 장치(10)에 의해 구동된다. 따라서, 스테이지(7B)는 6축 로봇의 암에 의해, 검사 대상물(102)을 X축, Y축 및 Z축 방향에 관해서 요동 동작과 슬라이드 동작을 행할 수 있다. 도 7이나 도 8에 나타내는 바와 같이, 다축 제어 기구(301)를 이용하여, 검사 대상물(102)을 고정한 스테이지(7A 또는 7B)를 요동 동작시키고, X축, Y축 및 Z축 방향에 관해서 요동 동작과 슬라이드 동작을 행하도록 구성함으로써, 검사 대상물(102)에 대하여 원하는 동작을 시킬 수 있는 것이 가능하게 되어, 검사 위치의 변경 기능이나 배율 변경 기능을 용이하게 실시하는 것이 가능하게 된다.
《제2 실시예》
도 9는 본 발명에 관한 제2 실시예의 X선 검사 장치의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다. 도 10은 제2 실시예의 X선 검사 장치에서의 검사 대상물의 구동 기구를 나타내는 구성도이다. 제2 실시예의 X선 검사 장치는 전술한 제1 실시예의 X선 검사 장치의 요동 장치(2)에 추가로 X선 검출 장치(1)를 요동시키는 X선 검출용 요동 장치(20)를 설치하는 동시에, X축, Y축 및 Z축으로 이동 가능한 XYZ 이동 테이블(26)을 설치하고 있다. 제2 실시예에 있어서, 전술한 제1 실시예에서의 구성 요소와 동일한 기능, 구성을 가지는 것에는 동일 부호를 부여하고 그 설명은 생략한다.
도 9에 나타내는 바와 같이, 제2 실시예의 X선 검사 장치에 있어서도, X선 조사 장치(3)로부터 출사된 X선은 요동 장치(2)에 유지된 검사 대상물(102)에 조사되고, 그 검사 대상물(102)을 투과한 X선이 X선 검출 장치(1)에 의해 검출된다. X선 조사 장치(3)의 X선 초점(스폿 위치)은 요동 장치(2)의 중심과, X선 검출 장치(1)의 촬영 중심 위치와의 연장선 상에 배치되고, X선 검출 장치(1)를 향해서 X선을 발생시키고 있다.
제2 실시예의 X선 검사 장치에서는, 도 10에 나타내는 바와 같이, 요동 장치(2)의 XY 스테이지(7)에 검사 대상물 구동 기구인 다축 제어 장치(25)가 설치되어 있다. 이 다축 제어 장치(25)는 도 9에서는 생략한다. 제2 실시예의 X선 검사 장치에서는, 다축 제어 장치(25)에 의해 XY 스테이지(7) 상의 XYZ 이동 테이블(26)이 X축, Y축 및 Z축으로 이동 가능하게 구성되어 있다. 이 XYZ 이동 테이블(26) 상에 검사 대상물(102)인, 예를 들면 인쇄회로 기판, 전자부품 등의 회로 형성체가 고정된다.
또, 제2 실시예의 X선 검사 장치에서는, X선 검출 장치(1)를 요동시키는 X선 검출용 요동 장치(20)가 설치되어 있다. X선 검출용 요동 장치(20)는 검출 대상물(102)을 요동시키는 요동 장치(2)와 같이 X선 검출 장치(1)가 고정된 XY 스테이지(27)와, 이 XY 스테이지(27)를 X축을 중심으로 회전시키는 X축 모터(21)와, XY 스테이지(27)를 Y축을 중심으로 회전시키는 Y축 모터(22)를 가지고 있다. 단, XY 스테이지(27)는 Z축 방향으로는 이동하지 않은 구성이다. 제2 실시예에서의 X선 검출용 요동 장치(20)는 요동 장치(2)와 동기하여 동일한 방향으로 구동된다. 즉, X선 검출용 요동 장치(20)에서의 XY 스테이지(27)와 요동 장치(2)의 XY 스테이지(7)는 항상 동일한 방향이 되도록 요동한다.
제2 실시예에서의 제어 장치(23)는 요동 장치(2)의 Z축 방향으로의 이동과, XY 스테이지(7)의 X축과 Y축에 관한 경사 각도와, X선 검출용 요동 장치(20)에서의 XY 스테이지(27)의 X축과 Y축에 관한 경사 각도를 제어하고 있다. 또, 제어 장치(23)는 X선 검출 장치(1) 및 X선 조사 장치(3)를 구동 제어하고 있다. 제어 장치(23)는 검사 대상물(102)을 유지하는 요동 장치(2)가 소정의 각도에서, X선 조사 장치(3)로부터 X선을 조사시켜, 검사 대상물(102)을 투과한 X선을 X선 검출 장치(1)에 수취되도록 구동 제어한다. 그리고, X선 검출 장치(1)에 수취된 X선 화상의 데이터가 제어 장치(23)에 입력되고, 그 X선 화상의 데이터가 제어 장치(23)에서 연산되고, 그 연산 결과가 표시된다. 또, 제어 장치(23)에 있어서 작성된 단층면의 정보의 양호 여부가 자동적으로 판단되고 표시되도록 구성되어 있다.
제2 실시예의 X선 검사 장치에서는, 요동 장치(2)의 XY 스테이지(7)에 다축 제어 장치(25)와 XYZ 이동 테이블(26)이 형성되어 있으며, XYZ 이동 테이블(26)이 단독으로 X축, Y축 및 Z축으로 이동 가능하게 구성되어 있다. 이에 따라, 검사 대상물(102)을 XY 스테이지(7)에 대하여 임의의 위치(X축 방향의 위치, Y축 방향의 위치 및 Z축 방향의 위치)로 설정할 수 있다. 따라서, XY 스테이지(7)에서의 X선 조사 기준 위치에 대하여, 검사 대상물(102)의 임의의 부분을 소정의 기울기 각도 및 기울기 방향으로 설정할 수 있다. 그 결과, 제2 실시예의 X선 검사 장치에 의하면, 검사 대상물(102)의 모든 위치를 용이하게 검사하는 것이 가능하게 된다.
제2 실시예의 X선 검사 장치에서는, X선 검출 장치(1)를 요동시키는 X선 검출용 요동 장치(20)가 형성되어 있으며, X선 검출용 요동 장치(20)는 요동 장치(2)와 동기하여 동일한 방향으로 구동된다. 즉, X선 검출용 요동 장치(20)에서의 XY 스테이지(27)와 요동 장치(2)의 XY 스테이지(7)가 동일한 기울기 방향 T와, 동일한 기울기 각도 α로 설정되어 있다. 그 결과, 제2 실시예의 X선 검사 장치는 X선 화상의 왜곡을 방지하는 것이 가능하게 된다. 제2 실시예의 X선 검사 장치에 있어서, X선 검출용 요동 장치(20)에서의 XY 스테이지(27)와 요동 장치(2)의 XY 스테이지(7)의 양자를 동일하게 제어하는 방법으로서, 각 모터의 회전 위치를 검출하고, 그 회전 위치에 따라 제어 장치(23)에 있어서 피드백 제어하여 구동하고 있다.
또, 요동 장치(2)와 X선 검출용 요동 장치(20)를 동일하게 제어하는 수단으로는, 물리적으로 양자를 접속하고, 한 쪽의 요동 기구를 모터 제어함으로써, 동일한 기울기 방향 T, 동일한 기울기 각도 α를 실현하는 것도 가능하다.
제2 실시예의 X선 검사 장치에서는, 제어 장치(23)가 알고리즘에 의한 자동검사 기능을 가지고 있다. 이로 인하여, 검사품질의 편차가 없는 신뢰성이 높은 안정된 X선 검사가 실현된다.
도 11은 제2 실시예의 X선 검사 장치에 있어서, 제어 장치(23)가 가지는 알고리즘에 의한 자동 검사 기능의 동작을 나타내는 플로차트이다.
도 11의 요동 동작 스텝 301에 있어서, 다축 제어 장치(25)에 의해 XYZ 이동 테이블(26)을 원하는 위치로 설정하고, 요동 장치(2)를 Z축 방향(X선 조사축 방향)으로 이동하여 원하는 배율로 한다. 그리고, 검사 대상물(102)을 고정한 XY 스테이지(7)와 X선 검출용 요동 장치(20)를 동기하여 요동 동작시킨다. 이 요동 동작 중에, XY 스테이지(7)의 유지면(7a)이 소정의 기울기 방향 T와 소정의 기울기 각도 α에 도달했을 때, X선 조사 장치(3)로부터 X선을 조사시켜, 검사 대상물(102)을 투과한 X선이 X선 검출 장치(1)에 수취된다. 이 촬영 동작은 미리 결정한 소정의 기울기 방향 T와 소정의 각도 α의 복수의 위치에서 행하여진다. 즉, XY 스테이지(7)의 유지면(7a)의 기울기 방향 T가 360도 변화되는 사이(1회전의 사이)에, X선 검출 장치(1)에 복수 회 촬영시키고, 소정 매수의 X선 화상을 취득한다(화상 취득 스텝 302).
설정 데이터 저장부(401)에는 미리 소정의 기울기 방향 T와 소정의 각도 α에 관한 각 단층면의 양호한 상태의 모든 X선 화상을 취득하여 저장되어 있다. 따라서, 화상취득 스텝(302)에 있어서, 설정 데이터 저장부(401)로부터 요동 장치(2) 및 X선 검출용 요동 장치(20)를 구동 제어하는 제어 장치(23)에 대하여 기울기 방향 T와 각도 α에 관한 정보가 보내진다.
입체화상 작성 스텝(303)에 있어서, 토모그래피 방식을 이용하여, 입체화상 데이터 저장부(402)로부터의 알고리즘에 의해, 상기 검사 대상물(102)의 입체화상 데이터를 작성한다.
다음에, 검사 화상 설정 스텝(304)에 있어서, 설정 데이터 저장부(401)로부터 보내진 정보에 기초하여 소정의 단층면을 지정하여, 작성된 입체화상 데이터에서의 일부의 정보를 선택한다. 이 선택된 정보에 의해 형성되는 소정의 단층면의 데이터와, 보존되어 있는 상기 검사 대상물에 관한 양호한 상태의 입체화상 데이터에서의 단층면의 데이터를 비교한다. 양호한 상태의 입체화상 데이터는 양호한 화상 데이터 저장부(403)로부터 선택하여 보내진다. 검사 화상 설정 스텝(304)에 있어서, 비교했을 때의 상관값에 의해, 설정 데이터 저장부(401)에 보존된 불량 여부 판정 기준치에 따라, 불량 여부 판정을 실시한다.
상기와 같이 제2 실시예의 X선 검사 장치에서는, 제어 장치(23)가 가지는 자동검사 기능에 의해, X선 검사를 확실하게, 또한 용이하게 행할 수 있다.
제2 실시예의 X선 검사 장치는 화상인식 장치를 이용하여 자동검사 시스템을 구축할 수 있다. 이들 자동검사 시스템에서는, 생산라인에 X선 검사 장치를 인라인으로 설치하여, 생산 중인 인쇄회로 기판 등의 회로 형성체를 컨베이어로 자동반송하여 연속으로 검사할 수 있다.
제2 실시예의 X선 검사 장치에서는, 요동 장치(2)의 XY 스테이지(7)에 XYZ 이동 테이블(26)이 설치되어 있기 때문에, 검사 대상물(102)을 XY 스테이지(7)에 대하여 임의의 위치로 설정할 수 있고, XY 스테이지(7)에서의 X선 조사 기준 위치에 대하여 검사 대상물(102)의 임의의 부분을 소정의 기울기 각도 및 기울기 방향으로 설정할 수 있다. 그 결과, 제2 실시예의 X선 검사 장치에 의하면, 취득한 X선 화상으로부터 변위나 허상이 적은 고정밀도의 단층 화상을 작성하는 것이 가능하게 되어, 검사 대상물(102)의 전체를 용이하게 또한, 보다 정확하게 검사하는 것이 가능하게 된다.
또, 제3 실시예에 있어서, X선 검출용 요동 장치(20) 및 X선 조사 장치(3)에 구동 기구를 설치하여, X선 검출용 요동 장치(20) 및 X선 조사 장치(3)를 동시 또는 개별적으로 X선 조사축 방향(Z축 방향)으로 이동할 수 있도록 구성하여, X선 화상의 배율을 더욱 크게 설정 변경할 수 있는 구성으로 할 수도 있다.
《제3 실시예》
도 12는 본 발명에 관한 제3 실시예의 X선 검사 장치의 주요 내부 구성을 나타내는 평단면도이며, 도 13은 그 정단면도이다. 도 14 내지 도 17은 제3 실시예의 X선 검사 장치에서의 X선 촬영 및 화상합성의 설명도이다. 제3 실시예에 있어서, 전술한 제1 실시예 및 제2 실시예에서의 구성 요소와 동일한 기능, 구성을 가지는 것에는 동일 부호를 부여하고 그 설명은 생략한다.
도 12 및 도 13에 있어서, X선 차단 상자(30) 내에는 X선 검출 장치(1), X선 조사 장치(3), 검사 대상물용 이동 기구인 기판용 XY 스테이지(31), 및 X선 검출용 이동 기구인 X선 검출용 XY 스테이지(32) 등이 설치되어 있다. X선 조사 장치(3)의 바로 위에 설치된 기판용 XY 스테이지(31)에는 검사 대상물(102)인 인쇄회로 기판 등이 장착되는 기판유지 기구(40)가 설치되어 있다. 기판유지 기구(40)는 기판용 XY 스테이지(31)에 대하여 X축 방향과 Y축 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있다. 기판용 XY 스테이지(31)에는 기판용 X축 모터(33)를 가지는 기판용 X축 구동 기구(41)와 기판용 Y축 모터(34)를 가지는 기판용 Y축 구동 기구(42)가 설치되어 있다. 기판유지 기구(40)는 기판용 X축 구동 기구(41)와 기판용 Y축 구동 기구(42)에 의해 X축 방향과 Y축 방향으로 구동된다.
X선 검출용 XY 스테이지(32)에는 X선 검출 장치(1)가 고정되어 있다. X선 검출용 XY 스테이지(32)에는 X선 검출용 X축 모터(35)를 가지는 X선 검출용 X축 구동 기구(43)와 X선 검출용 Y축 모터(36)를 가지는 X선 검출용 Y축 구동 기구(44)가 설치되어 있다. 이로 인하여, X선 검출 장치(1)가 고정된 X선 검출용 XY 스테이지(32)는 X축 방향과 Y축 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있다. 또, X선 검출용 XY 스테이지(32)는 Z축 방향(도 13에서 상하 방향)으로 이동 가능하게 X선 검출용 Z축 구동 기구(39)가 설치되어 있다.
모터 제어 장치(37)(도 13에 블록으로 나타냄)는 기판용 XY 스테이지(31) 및 X선 검출용 XY 스테이지(32)를 구동하는 각 모터를 동시에 제어한다. 또, 표시 장치(38)(도 13에 블록으로 나타냄)는 X선 검출 장치(1)로부터의 X선 화상의 데이터 및 산출된 X선 단층 화상의 데이터가 표시된다.
제3 실시예의 X선 검사 장치에 있어서, X선 조사 장치(3)는 X선 차단 상자(30) 내의 하부에 고정되어 있다. X선은 X선 조사 장치(3)의 X선 초점(X선 스폿)(50)으로부터 상방을 향해서 넓은 조사각도로 원추형으로 조사된다. X선 초점(50)으로부터 방사된 X선은 검사 대상물(102)인, 예를 들면 인쇄회로 기판을 투과하여 X선 검출 장치(1)에 입사된다. 이 X선이 검사 대상물(102)을 투과할 때, 그 검사 대상물(102)의 물질의 X선 흡수율에 따라서 감쇠된다. X선 검출 장치(1)에서는, 수취된 X선의 강도에 비례한 농담(濃淡) 화상으로 변환하여 X선 화상을 작성한다. 작성된 X선 화상은 표시 장치(38)에 표시된다.
제3 실시예의 X선 검사 장치에 있어서, 검사 대상물(102)은 기판용 XY 스테이지(31)의 기판유지 기구(40)에 의해 고정되어, X축 방향과 Y축 방향으로 이동할 수 있도록 구성되어 있다. 검사 대상물(102)은 기판용 X축 구동 기구(41)와 기판용 Y축 구동 기구(42)에 의해 기판용 XY 스테이지(31)의 수평면 상의 임의의 위치로 이동할 수 있다. 한편, X선 검출 장치(1)가 고정된 X선 검출용 스테이지(32)는 X선 검출용 Z축 구동 기구(39)에 고정되어 있다. 또한, X선 검출용 Z축 구동 기구(39)는 X선 검출용 X축 구동 기구(43) 및 X선 검출용 Y축 구동 기구(44)에 장착되어 있다. 이로 인하여, 제3 실시예에서의 X선 검출 장치(1)는 X선 검출용 X축 구동 기구(43), X선 검출용 Y축 구동 기구(44), 및 X선 검출용 Z축 구동 기구(39)에 의한 이동 범위 내의 임의의 공간 상의 위치로 이동할 수 있다. 도 12에 있어서, 파선으로 나타내는 원 Q는 기판유지 기구(40)의 중심점의 궤적을 나타내고, 원 R은 X선 검출 장치(1)의 검출면의 중심점의 궤적을 나타낸다.
다음에, 제3 실시예의 X선 검사 장치에서의 X선 촬영에 대해 도 14를 참조하여 설명한다. 도 14는 검사 대상물(102)로서 볼 그리드 어레이(이하 BGA라고 함)접합부를 가지는 인쇄회로 기판이며, 도 14에 있어서 P1, P2는 BGA 접합부의 X선 화상을 나타내고 있다.
도 14에 있어서, X선 화상 P1은 BGA 접합부를 가지는 인쇄회로 기판(102)을 기판용 XY 스테이지(31)에 고정하고, BGA 접합부의 중심의 볼 접합부가 X선 검출 장치(1)의 X선 화상의 중심에 촬영되도록 수직방향으로 투시한 화상이다. 이 때, BGA 접합부를 가지는 인쇄회로 기판(102)의 상부에 콘덴서 등의 X선 투과율이 낮은 부품이 장착되어 있다. 이로 인하여, BGA 접합부의 중심의 볼 접합부의 관찰이 방해되고 있다. 또, X선 화상 P2는 BGA 접합부를 가지는 인쇄회로 기판(102)을 도 14의 좌측 방향으로 이동하고, 또한 BGA 접합부의 중심의 볼 접합부가 촬영되는 X선 화상의 중심이 되도록, X선 검출 장치(1)를 다시 좌측 방향으로 이동한 화상이다. X선 화상 P2에서는 콘덴서 등의 X선 투과율이 낮은 부품이 중심의 볼 접합부와 겹치지 않기 때문에, BGA 접합부 중심의 볼 접합부를 관찰할 수 있다.
상기의 인쇄회로 기판(102)의 이동과 X선 검출 장치(1)의 이동은 작업자가 조작 장치(60)(도 13에 블록으로 나타냄)에서의 검사 대상물(102)의 X축 방향 및/또는 Y축 방향의 이동 스위치를 누르는 것만으로, 검사 대상물(102)의 이동량에 따라서 X선 검출용 XY 스테이지(32)를 자동적으로 이동시킨다. 이 때, X선 검출용 XY 스테이지(32)는 기판용 XY 스테이지(31)에서의 기판유지 기구(40)의 이동량에 X선 촬영의 확대율을 곱한 만큼 이동한다. 그 결과, 항상 BGA 접합부의 중심의 볼 접합부가 촬영된 X선 화상의 중심 위치로 된다. 여기에서, X선 촬영의 확대율이란, X선 초점(50)으로부터 X선 검출 장치(1)의 화상 형성 위치까지의 거리 G를 X선 초점(50)으로부터 검출 대상물(102)의 검출 위치까지의 거리 F로 나눈 값(G/F)이다. 또, X선 검출용 Z축 구동 기구(39)에 의해 X선 검출 장치(1)를 이동시켜 확대율이 변화된 경우에는 자동적으로 확대율이 재계산되고, 그 산출된 확대율에 따라서 X선 검출용 XY 스테이지(32)를 동작시킨다.
상기와 같이 제3 실시예의 X선 검사 장치에서는, 기판용 XY 스테이지(31)의 기판유지 기구(40)의 이동량에 따라서 X선 검출용 XY 스테이지(32)를 자동적으로 이동시켜, 관찰하고 싶은 주목점을 항상 X선 화상의 중심이 되도록 구성하고 있다.
다음에, 상기와 같이 구성된 제3 실시예의 X선 검사 장치에서의 X선 단층검사 방법에 대해 도 15 내지 도 17을 이용하여 설명한다. 제3 실시예의 X선 검사 장치에서의 X선 단층검사 방법으로서 2개의 검사 방법이 있다.
[제1 X선 단층검사 방법]
먼저, 제1 X선 단층검사 방법에 대해 도 15와 도 16을 이용하여 설명한다. 도 15는 제3 실시예의 X선 검사 장치에서의 X선 단층 촬영의 설명도이다. 도 16은 제3 실시예의 X선 검사 장치에서의 제1 X선 단층검사 방법에 의해 촬영한 X선 화상 P3을 나타내고 있다.
도 15에서의 검사 대상물(102)은 일례로서 3층 구조의 인쇄회로 기판을 나타내고 있다. 이 인쇄회로 기판은 3층 구조로서, 관찰면인 중간층에 원형 패턴 Pa가 있고, 중간층 상에 사각형 패턴 Pb가 있고, 중간층의 아래에 삼각형 패턴 Pc로 구성되어 있다. 이 인쇄회로 기판은 기판용 XY 스테이지(31)의 기판유지 기구(40)에 장착되어 있고, 기판용 X축 구동 기구(41)와 기판용 Y축 구동 기구(42)에 의해 기판용 XY 스테이지(31)의 기판유지 기구(40)가 수평면 상에서 원운동을 행한다. 이 때, 기판유지 기구(40)의 이동량에 X선 촬영의 확대율을 곱한 만큼 X선 검출용 XY 스테이지(32)를 자동적으로 이동시키고 있다. 그 결과, X선 검출용 XY 스테이지(32)는 기판유지 기구(40)의 원운동의 직경에 X선 촬영의 확대율을 곱한 크기의 직경으로 원운동을 행한다. 상기의 확대율의 계산에서는, X선 초점(50)으로부터 검출 대상물(102)의 관찰면인 목표위치까지의 거리는 X선 초점(50)으로부터 인쇄회로 기판의 중간층인 원형 패턴 Pa까지의 거리로 계산한다. 이에 따라, 3층 구조의 인쇄회로 기판의 원형 패턴 Pa가 도 16의 X선 화상 P3으로 나타내는 바와 같이, 항상 X선 검출 장치(1)에 의한 X선 화상의 중심에 촬영된다. 이 촬영 동작에 있어서, 검사 대상물(102)인 인쇄회로 기판과 X선 검출 장치(1)의 회전운동의 중심은 X선 초점(50)을 통과하는 연직선 상에 있다. 이 회전운동에 있어서, 기판용 XY 스테이지(31)와 X선 검출용 XY 스테이지(32)의 각각의 회전각도가 항상 동일하게 되도록, 각각을 구동하는 각 축의 모터가 모터 제어 장치(37)에 의해 동기 제어되어 있다.
제3 실시예에서의 X선 검출 장치(1)는 축적형의 카메라를 이용함으로써, 셔터가 열려 있는 시간과 X선 강도의 합에 비례한 농담 화상이 얻어지는 구조이다. 도 16에 나타낸 X선 화상 P3은 인쇄회로 기판과 X선 검출 장치(1)의 원운동이 1회전하는 사이 셔터를 연 상태로 촬영한 X선 화상이다. 회전각도가 0도일 때 카메라의 셔터를 열고, 1회전했을 때 셔터를 닫으면, 인쇄회로 기판의 X선 화상에 있어서, 원형 패턴 Pa는 항상 X선 화상의 중심에 투영되어 선명한 패턴이 촬영된다. 한편, 별도의 단층면에 있는 사각형 패턴 Pb나 삼각형 패턴 Pc는 회전운동에 따라서 X선 화상이 상이한 위치에 투영되기 때문에, 화상이 흐려져 분명한 화상이 되지 않는다.
따라서, 제3 실시예에서의 X선 검출 장치(1)를 이용하여 제1 X선 단층검사 방법을 행함으로써, 합성 수평 단층 화상을 형성하여, 검사 대상물(102)에서의 지정한 단층면의 상태가 확실하게 검사 가능하게 된다.
[제2 X선 단층검사 방법]
다음에, 제3 실시예의 X선 검사 장치에서의 제2 X선 단층검사 방법에 대해 도 15 및 도 17을 참조하여 설명한다.
전술한 제1 X선 단층검사 방법에서는, 검사 대상물(102)인 인쇄회로 기판과 X선 검출 장치(1)의 1회전의 원운동에 있어서 셔터를 개방하여 1회의 촬영을 행하고 있다. 제2 X선 단층검사 방법에서는, 원운동에서의 일정한 각도마다, 인쇄회로 기판과 X선 검출 장치(1)를 정지시켜, 그 정지 상태에서 촬영을 행하고 있다. 따라서, 제2 X선 단층검사 방법에서는, 1회전의 원운동 사이에 복수 회 촬영하여, 복수의 X선 화상을 작성하고 있다. 이로 인하여, 제2 X선 단층검사 방법은 복수의 X선 화상을 겹치는 것에 의해, 전술한 제1 X선 단층검사 방법과 같이 합성 수평 단층 화상을 얻을 수 있다.
제2 X선 단층검사 방법에 있어서도, 도 15에 나타낸 3층 구조의 인쇄회로 기판을 검사 대상물(102)로 하여 설명한다.
인쇄회로 기판은 기판용 XY 스테이지(31)의 기판유지 기구(40)에 장착되어 있다. 촬영 동작의 최초에 있어, 기판용 XY 스테이지(31)는 미리 정해져 있는 검사 대상물(102)의 수평면 상의 원운동에서의 원주상의 각도 0도의 위치까지 이동하여 정지한다. 이 때, 기판용 XY 스테이지(31)의 이동량에 X선 촬영의 확대율을 곱한 만큼 X선 검출용 XY 스테이지(32)는 자동적으로 이동하고 있다. 이 상태에 있어서 촬영을 행하여 최초의 X선 화상을 작성한다. 다음에, 기판용 XY 스테이지(31)를 미리 정해져 있는 원운동에서의 원주상의 원하는 각도의 위치까지 이동하여 정지하여, 촬영한다. 이하, 순차 기판용 XY 스테이지(31)를 원운동에서의 원주상의 원하는 각도마다 촬영한다. 이와 같이 촬영함으로써, 원운동의 원주상의 모든 정지위치에서 3층 구조의 인쇄회로 기판의 원형 패턴 Pa가 항상 X선 검출 장치(1)에 의한 X선 화상의 중심에 촬영된다.
상기와 같이 제2 X선 단층검사 방법에 있어서, 검사 대상물(102)인 인쇄회로 기판의 원운동의 중심점과, X선 검출 장치(1)의 원운동의 중심점은 X선 초점(50)을 통과하는 연직선 상에 있다. 또, 인쇄회로 기판과 X선 검출 장치(1)의 각각의 원운동에서의 원주상의 위치는 각 원에서의 중심각도가 항상 동일하다. 이와 같이 인쇄회로 기판과 X선 검출 장치(1)가 원운동을 하도록, 기판용 X축 모터(33), 기판용 Y축 모터(34), X선 검사용 X축 모터(35) 및 X선 검사용 Y축 모터(36)는 모터 제어 장치(37)에 의해 동기 제어되어 있다.
제2 X선 단층검사 방법에 있어서, 셔터가 열려 있는 시간과 X선 강도의 곱에 비례한 농담 화상의 X선 화상이 X선 검출 장치(1)에 의해 작성되는 것은 전술한 제1 X선 단층검사 방법과 동일하다. 단, 제2 X선 단층검사 방법에서는, 셔터의 개방시간이 단시간이기 때문에 촬영할 수 있는 고감도 카메라를 사용하는 쪽이 바람직하다.
도 17은 인쇄회로 기판과 X선 검출 장치(1)를 90도마다 정지하여 촬영하고, 4매의 X선 화상을 작성한 예이다. 도 17에 있어서, P0은 각도 0도일 때의 X선 화상이며, P90은 각도 90도일 때의 X선 화상이며, P180은 각도 180도일 때의 X선 화상이며, P270은 각도 270도일 때의 X선 화상이다. 도 17에서 중앙에 기재한 PA는 4매의 X선 화상을 제3 실시예의 X선 검사 장치에서의 화상처리 장치(70)(도 13에 블록으로 나타냄)에 있어서 겹치는 것에 의해 형성된 합성 X선 화상이며, 합성 수평 단층 화상이다.
또, 제2 X선 단층검사 방법에서는, 원운동에서의 정지위치를 많게 하고, 정지각도를 작게 하여 촬영하고, 많은 X선 화상을 작성하여, 이들을 합성함으로써, 한층 더 선명한 X선 화상이 얻어진다. 단지, 정지위치가 많아지는 것에 따라서 촬영을 위한 시간이 길어져, X선 검사에 장시간이 필요하게 된다.
제2 X선 단층검사 방법에서는, 화상처리 장치(70)에 의해 원하는 각도마다 얻어진 복수의 X선 화상의 정보를 이용하여 CT 기술에 의한 X선 화상의 재구성 연산을 행함으로써, 3차원의 입체화상을 작성할 수도 있다. 이와 같이 작성된 입체화상을 이용하여 검사 대상물(102)에서의 각 단면층의 정보를 정확하게 검출하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 제2 X선 단층검사 방법을 이용함으로써 검사 대상물(102)의 각 단면층에 관한 내부정보를 축 이동을 행하지 않고, 용이하게 검사하는 것이 가능하게 된다.
이상과 같이 제3 실시예의 X선 검사 장치에 의하면, 검사 대상물(102)의 검사 개소를 X선 조사각도의 범위 내의 임의의 방향으로부터 용이하게 관찰할 수 있고, 확대율을 변경하더라도 항상 동일 검사 개소를 관찰할 수 있는 것뿐만 아니라, 검사 개소를 포함하는 수평단면의 화상만을 추출할 수 있다. 또한, 제3 실시예의 X선 검사 장치에 의하면, 검사 대상물(102)의 각 단면층의 정보도 용이하게 취득하는 것이 가능하게 된다.
제3 실시예의 X선 검사 장치에 의하면, X선 조사 장치(3) 및 X선 초점을 고정한 X선 검출 장치(1)에 의해, X 검사의 주목점인 검사 개소가 모니터 화면의 중심으로부터 이동하지 않고 촬영방향 및 촬영배율을 변경하여 관찰할 수 있다. 또, 제3 실시예의 X선 검사 장치에 의하면, 검사 개소의 수평 단층 화상을 합성함으로써, 예를 들면 인쇄회로 기판의 접합부의 오픈 불량을 포함하는 여러 가지 접합 불량을 검사할 수 있다.
본 발명의 X선 검사 장치에서는, 각 실시예에 있어서 상세하게 설명한 바와 같이, 저가이고 고분해능이며 또한 선명한 검사 대상물의 단층 정보를 용이하게 취득할 수 있고, 이 단층 정보에 기초하는 정확한 검사를 행할 수 있다.
근래에는, 휴대정보기기 등의 전자 기기의 시장에서는, 상품의 소형, 경량화가 강하게 요구되고 있고, 전자 기기를 구성하는 회로 기판에 대하여도 소형, 경량화의 요망이 강하다. 이로 인해, 종래와 같은 패키지의 주변에 전극리드를 배치한 QFP(Quad Flat Package)나 SOP(Small Outline Package) 등의 리니어 접합형인 전자부품으로부터, 패키지의 이면 전체에 폴전극 등을 배치한 BGA(Ball grid array)나 CSP(Chip Size Package) 등의 영역 접합형의 전자부품이 넓게 사용되고 있다. 영역 접합형 패키지는 리니어 접합형에 비해 좁은 면적 중에 많은 전극을 가지고 있기 때문에 회로 기판을 소형화할 수 있는 이점이 있지만, 접합부가 외부로부터 보이지 않기 때문 광학적 외관검사 장치를 사용할 수 없다. 따라서, 이들 부품의 접합검사에는 회로 기판 내부의 상태를 투시할 수 있는 X선 촬영법이 이용되고 있다. 이러한 부품에 대하여, 본 발명의 X선 검사 장치는 유용하다.
발명을 어느 정도 상세하게 바람직한 실시예에 대하여 설명했지만, 이 바람직한 실시예의 개시 내용은 구성의 세부에 있어서 변경될 수 있는 것이며, 각 요소의 조합이나 순서의 변경은 청구된 발명의 범위 및 사상을 일탈하지 않고 실현될 수 있는 것이다.
본 발명에 의하면, 검사 대상물에서의 부품 간격이 좁아져, 장착이 고밀도로 되더라도, 원하는 단층에서의 정보를 정확하게 취득하는 것이 가능하게 되며, 소형이고 저가인 구성에 의해 검사 대상물을 임의의 기울기 방향, 임의의 기울기 각도의 상태로 고정밀도인 X선 화상을 취득하는 것이 가능하게 된다.
또한, 제어 장치에서의 복수의 기울기 화상으로부터 단층 화상을 연산에 의해 구함으로써 변위나 허상이 적은 단층 화상을 취득할 수 있으며, 장착 밀도가 높은 인쇄회로 기판이나 얇은 기판에서의 단층 정보를 확실하게 취득할 수 있기 때문에, 고분해능으로 선명한 단층 화상을 이용한 검사가 가능하게 된다.
또한, 검사 개소가 모니터 화면의 중심으로부터 이동하지 않고 촬영방향 및 촬영배율을 변경하여 관찰할 수 있고, 또 검사 개소의 단층면의 X선 화상으로부터, 검사 대상물인, 예를 들면 인쇄회로 기판의 접합부의 오픈 불량을 포함하는 여러 가지 접합 불량의 검사를 행할 수 있다.
도 1은 본 발명에 관한 제1 실시예의 X선 검사 장치의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 제1 실시예의 X선 검사 장치에서의 요동 기구를 나타내는 구성도이다.
도 3은 제1 실시예의 X선 검사 장치에서의 검사 대상물의 요동 상태를 나타내는 도면이다.
도 4는 제1 실시예의 X선 검사 장치에서의 검사 대상물의 기울기 방향과 기울기 각도를 나타내는 개념도이다.
도 5는 제1 실시예의 X선 검사 장치에 있어서 X축 모터와 Y축 모터의 구동 상태를 나타내는 파형도이다.
도 6은 제1 실시예의 X선 검사 장치에서의 동작을 나타내는 플로차트이다.
도 7은 본 발명에 관한 X선 검사 장치에서의 요동 기구의 다른 구성을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명에 관한 X선 검사 장치에서의 요동 기구의 또 다른 구성을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명에 관한 제2 실시예의 X선 검사 장치의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 10은 제2 실시예의 X선 검사 장치에서의 검사 대상물 구동 기구를 나타내는 구성도이다.
도 11은 제2 실시예의 X선 검사 장치에서의 동작을 나타내는 플로차트이다.
도 12는 본 발명에 관한 제3 실시예의 X선 검사 장치의 주요 내부 구성을 나타내는 평단면도이다.
도 13은 제3 실시예의 X선 검사 장치의 주요 내부 구성을 나타내는 정단면도이다.
도 14는 제3 실시예의 X선 검사 장치에서의 X선 촬영의 설명도이다.
도 15는 제3 실시예의 X선 검사 장치에서의 X선 단층 촬영의 설명도이다.
도 16은 제3 실시예의 X선 검사 장치에서의 제1 X선 단층 촬영의 설명도이다.
도 17은 제3 실시예의 X선 검사 장치에서의 제2 X선 단층 촬영의 설명도이다.
도 18은 토모그래피(tomography) 방식에 의한 종래의 X선 검사 장치의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 19는 라미노그래피(laminography) 방식에 의한 종래의 X선 검사 장치의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 20은 종래의 X선 검사 장치의 다른 구성예를 나타내는 도면이다.
도 21은 도 20에 나타낸 종래의 X선 검사 장치에서의 주요부의 구성 및 동작을 나타내는 도면이다.
도면의 일부 또는 전부는 도시를 목적으로 한 개략적인 표현으로 나타내었고, 이러한 도면에 나타낸 요소의 실제의 상대적 크기나 위치는 반드시 충실히 묘사되어 있다고 한정되지 않는 점을 고려해주길 바란다.

Claims (20)

  1. X선을 발생시키고, 검사 대상물에 X선을 조사하는 X선 조사 장치,
    상기 검사 대상물을 통과한, 상기 X선 조사 장치로부터의 X선을 검출하는 X선 검출 장치,
    상기 X선 조사 장치로부터 상기 X선 검출 장치로의 X선 경로 중에 상기 검사 대상물을 유지하고, 상기 검사 대상물을 상기 X선 경로의 X선 조사축에 대하여 임의의 각도와 임의의 방향으로 구동하는 요동 장치, 및
    상기 요동 장치와 상기 X선 조사 장치를 구동 제어하고, 상기 X선 검출 장치로부터의 X선 화상 데이터가 입력되고, 상기 X선 화상 데이터를 표시하는 제어 장치
    를 구비하는 X선 검사 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 요동 장치는 상기 검사 대상물을 장착하는 장착면을 갖고, 직교하는 2축을 중심으로 회전함으로써 상기 장착면을 요동시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 X선 검사 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어 장치는 상기 X선 검출 장치, 상기 요동 장치 및 상기 X선 조사 장치를 구동 제어하고, 상기 X선 검출 장치로부터의 X선 화상의 데이터 및 상기 X선 화상 데이터로부터 임의의 단층면의 데이터를 표시하도록 구성된 것을 특징으로 하는 X선 검사 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어 장치는 상기 검사 대상물의 내부 상태를 미리 보존된 데이터와 비교하여 연산하고, 상기 검사 대상물의 내부 상태를 검사하는 자동검사 기능을 구비한 것을 특징으로 하는 X선 검사 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 요동 장치는, 상기 직교하는 2축을 중심으로 X축 모터와 Y축 모터에 의해 회전하도록 구성되고, 상기 X축 모터의 회전은 소정의 회전각도 내의 왕복 동작이며, 상기 Y축 모터의 회전은 상기 X축 모터의 회전에 대하여 위상이 어긋난 소정의 회전각도 내에서 동일한 주기의 왕복 동작을 행하도록 구성된 것을 특징으로 하는 X선 검사 장치.
  6. X선을 형성하고, 검사 대상물에 X선을 조사하는 X선 조사 장치,
    상기 검사 대상물을 통과한, 상기 X선 조사 장치로부터의 X선을 검출하는 X선 검출 장치,
    상기 X선 조사 장치로부터 상기 X선 검출 장치로의 X선 경로 중에 상기 검사 대상물을 유지하고, 상기 검사 대상물을 상기 X선 경로의 X선 조사축에 대하여 임의의 각도와 임의의 방향으로 구동하는 요동 장치,
    상기 X선 검출 장치를 상기 요동 장치에 의해 구동되는 상기 검사 대상물과 동일한 방향과 동일한 각도로 구동하는 X선 검출용 요동 장치, 및
    상기 요동 장치와 상기 X선 조사 장치를 구동 제어하고, 상기 X선 검출 장치로부터의 X선 화상 데이터가 입력되고, 상기 X선 화상 데이터를 표시하는 제어 장치
    를 구비하는 X선 검사 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 요동 장치는 상기 검사 대상물을 장착하는 장착면을 갖고, 직교하는 2축을 중심으로 회전함으로써 상기 장착면을 요동시키는 동시에, 상기 X선 검출용 요동 장치는 상기 장착면과 동기하여 요동하도록 구성된 것을 특징으로 하는 X선 검사 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제어 장치는 상기 X선 검출 장치, 상기 요동 장치, 상기 X선 검출용 요동 장치 및 상기 X선 조사 장치를 구동 제어하여 상기 검사 대상물을 임의의 위치에서 정지하여 촬영하고, 상기 X선 검출 장치로부터의 X선 화상의 데이터 및 상기 X선 화상 데이터로부터 임의의 단층면의 데이터를 표시하도록 구성된 것을 특징으로 하는 X선 검사 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제어 장치는 상기 검사 대상물의 내부 상태를 미리 보존된 데이터와 비교하여 연산하고, 상기 검사 대상물의 내부 상태를 검사하는 자동검사 기능을 구비한 것을 특징으로 하는 X선 검사 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 요동 장치는, 상기 직교하는 2축을 중심으로 X축 모터와 Y축 모터에 의해 회전하도록 구성되고, 상기 X축 모터의 회전은 소정의 회전각도 내의 왕복 동작이며, 상기 Y축 모터의 회전은 상기 X축 모터의 회전에 대하여 위상이 어긋난 소정의 회전각도 내에서 동일한 주기의 왕복 동작을 행하도록 구성된 것을 특징으로 하는 X선 검사 장치.
  11. X선 초점을 정점으로 하고, 소정의 조사각도에서 연직 방향에 원추형으로 X선을 조사하는 X선 조사 장치,
    X선의 조사 범위 내에 검사 대상물을 수평으로 유지하는 유지 기구,
    상기 유지 기구에 의해 유지된 상기 검사 대상물을 X선의 조사 범위 내에서 수평 방향의 임의의 위치로 이동시키는 검사 대상물용 이동 기구,
    상기 검사 대상물을 투과한 X선을 검출하는 검출면을 가지는 X선 검출 장치,
    상기 검사 대상물이 이동하는 평면과 평행한 평면상의 임의의 위치로 상기 X선 검출 장치를 이동시키는 X선 검출용 이동 기구,
    상기 검사 대상물용 이동 기구와 상기 X선 검출용 이동 기구를 동기하여 구동 제어하는 모터 제어 장치,
    상기 X선 검출 장치에 의해 형성된 X선 화상으로부터 임의의 단층면의 X선 화상을 추출하는 화상처리 장치, 및
    상기 X선 검출 장치와 상기 화상처리 장치에 의해 형성된 상기 X선 화상을 표시하는 표시 장치
    를 구비하는 X선 검사 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 검사 대상물용 이동 기구가 상기 검사 대상물을 X선 조사 범위 내에서 이동시켰을 때, 상기 X선 초점과 상기 검사 대상물의 검사 개소의 중심점을 연결하는 직선 상에 상기 X선 검출 장치의 상기 검출면의 중심점이 배치되도록, 검사 대상물용 이동 기구와 X선 검출용 이동 기구를 동기하여 이동시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 X선 검사 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 X선 검출용 이동 기구는 상기 X선 검출 장치를 연직 방향으로 이동시킬 수 있는 X선 검출용 Z축 구동 기구를 갖고, 상기 X선 초점으로부터 상기 검사 대상물까지의 거리와 상기 X선 초점으로부터 상기 X선 검출 장치까지 거리의 비율을 변경함으로써 X선 화상의 확대율을 변경할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 X선 검사 장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 검사 대상물용 이동 기구와 상기 X선 검출용 이동 기구는 각각이 배치된 수평면에서 동기하여 회전하도록 구성되어 있고, 회전 동작에서의 1회전의 기간셔터를 개방한 X선 촬영을 행하도록 구성된 것을 특징으로 하는 X선 검사 장치.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 검사 대상물용 이동 기구와 상기 X선 검출용 이동 기구는 각각이 배치된 수평면에서 동기적으로 일정한 각도마다 정지하면서 회전하도록 구성되어 있고, 각각의 정지 위치에서 X선 촬영을 행하도록 구성된 것을 특징으로 하는 X선 검사 장치.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 X선 검출용 Z축 구동 기구에 의해 상기 X선 검출용 이동 기구를 연직 방향으로 이동시켰을 때, 상기 X선 초점과 상기 검사 대상물의 검사 개소의 중심점을 연결하는 직선 상에 상기 X선 검출 장치의 중심점이 배치되도록, 상기 X선 검출용 이동 기구를 동기하여 이동시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 X선 검사 장치.
  17. X선 조사 장치로부터 X선 검출 장치로의 X선 경로 중에 설치된 요동 장치에 검사 대상물을 장착하는 공정,
    상기 검사 대상물을 상기 X선 경로의 X선 조사축에 대하여, 상기 요동 장치에 의해 임의의 각도와 임의의 방향으로 구동하는 공정,
    상기 검사 대상물에 상기 X선 조사 장치로부터의 X선을 조사하는 공정,
    상기 검사 대상물을 통과한 X선을 상기 X선 검출 장치에 의해 검출하는 공정, 및
    상기 X선 검출 장치로부터의 X선 화상 데이터가 입력되고, 상기 X선 화상 데이터로부터 임의의 단층면의 데이터를 추출하는 공정
    을 포함하는 X선 검사 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    직교하는 2축을 X축 모터와 Y축 모터에 의해 회전시킴으로써, 상기 검사 대상물을 장착하는 상기 장착면을 요동시키고, 상기 X축 모터의 회전은 소정의 회전각도 내의 왕복 동작이며, 상기 Y축 모터의 회전은 상기 X축 모터의 회전에 대하여 위상이 어긋난 소정의 회전각도 내에서 동일한 주기의 왕복 동작인 것을 특징으로 하는 X선 검사 방법.
  19. X선의 조사 범위 내에 검사 대상물을 유지 기구에 의해 수평으로 유지하는 공정,
    상기 유지 기구에 의해 유지된 상기 검사 대상물을 X선의 조사 범위 내에서 수평 방향의 임의의 위치로 검사 대상물용 이동 기구에 의해 이동시키는 공정,
    상기 검사 대상물이 이동하는 평면과 평행한 평면상에서, 상기 검사 대상물의 이동에 동기하여, X선 검출 장치에 의해 형성되는 X선 화상 중심에 목표점이 배치되도록, 상기 X선 검출 장치를 X선 검사용 이동 기구에 의해 이동시키는 공정,
    X선 초점을 정점으로 하고, 소정의 조사각도에서 연직 방향에 원추형으로 X선을 조사하는 공정,
    상기 검사 대상물을 투과한 X선을 상기 X선 검출 장치에 의해 검출하는 공정,
    상기 화상처리 장치에서, 상기 X선 검출 장치에 의해 형성된 X선 화상으로부터 임의의 단층면의 X선 화상을 추출하는 공정, 및
    상기 X선 검출 장치와 상기 화상처리 장치에 의해 형성된 상기 X선 화상을 표시하는 공정
    을 포함하는 X선 검사 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 검사 대상물용 이동 기구가 상기 검사 대상물을 X선 조사 범위 내에서 이동시켰을 때, 상기 X선 초점과 상기 검사 대상물의 검사 개소의 중심점을 연결하는 직선 상에 상기 X선 검출 장치의 상기 검출면의 중심점이 배치되도록, 검사 대상물용 이동 기구와 X선 검출용 이동 기구를 동기하여 이동시키는 것을 특징으로 하는 X선 검사 방법.
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