KR20120040659A - Ｘ선 위치계측장치, ｘ선 위치계측장치의 위치계측방법 및 ｘ선 위치계측장치의 위치계측용 프로그램 - Google Patents

Ｘ선 위치계측장치, ｘ선 위치계측장치의 위치계측방법 및 ｘ선 위치계측장치의 위치계측용 프로그램 Download PDF

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Abstract

비용을 증대시키는 일 없이, 높은 위치계측 정밀도를 실현하는 X선 위치계측장치를 제공한다. X선 위치계측장치(10)는, X선 방사기(10a) 및 X선 카메라(10b)를 측정 대상물에서 위치계측을 행하는 위치로 이동시키는 제1이동 수단과, 위치계측을 행하는 위치에 있어서, 화상표시부에 있어서의 기준위치와 제2 X선 투영상의 위치와의 위치 어긋남량을 측정하는 동시에, 위치 어긋남량을 해당 계측 위치에 대응하는 보정량으로서 기억부에 기억하는 제1측정 기억 수단과, X선 방사기(10a) 및 X선 카메라(10b)를 위치계측을 행하는 위치로 이동시키는 제2이동 수단과, 위치계측을 행하는 위치에 있어서, 상기 보정량에 의거해서, X선 방사기(10a)의 방사 중심 및 X선 카메라(10b)의 광축(L)을 일치시키는 동시에, 측정 대상물의 위치계측을 행하는 제1위치계측 수단을 포함한다.

Description

Ｘ선 위치계측장치, Ｘ선 위치계측장치의 위치계측방법 및 Ｘ선 위치계측장치의 위치계측용 프로그램{X-RAY POSITION MEASURING APPARATUS, POSITION MEASURING METHOD OF X-RAY POSITION MEASURING APPARATUS AND POSITION MEASURING PROGRAM OF X-RAY POSITION MEASURING APPARATUS}
본 발명은 X선 위치계측장치, X선 위치계측장치의 위치계측방법 및 X선 위치계측장치의 위치계측용 프로그램에 관한 것이다.
X선 방사기 및 X선 카메라를 구비한 X선 위치계측장치를 이용해서, 다층 인쇄 기판(적층기판)을 구성하고 있는 각 층에 설치된 위치결정 마크의 위치를 측정하고, 각 층의 정확한 상대위치를 파악하는 위치계측이 행해지고 있다.
이러한 X선 위치계측장치에서는, X선 방사기의 방사 중심과 X선 카메라와의 광축이 일치하고 있는 것이 위치결정 마크의 위치를 정확하게 측정하기 위하여 필요하다.
그 때문에, 종래의 X선 방사기 및 X선 카메라는, ㄷ자 형상 프레임의 1쌍의 선단부에, X선 방사기 및 X선 카메라를 부착해서 일체화하여, X선 방사기와 X선 카메라와의 광축 맞춤을 행한 후에, 이 광축이 일치한 상태를 유지하는 구성을 채용하고 있었다(예를 들어, 특허문헌 1 참조). 이 구성에서는, X선 방사기 및 X선 카메라는 ㄷ자 형상 프레임과 함께 측정 대상물에 대해서 이동하게 된다.
이러한 구성을 채용하면, ㄷ자 형상 프레임은 다층 인쇄 기판과 간섭하지 않도록 할 필요가 있다. 이 때문에, 대형의 다층 인쇄 기판을 취급할 경우에는 ㄷ자 형상 프레임이 대형화되어, X선 위치계측장치 전체도 대형화되어 버린다고 하는 사정이 있었다.
이에 대해서, X선 방사기와 X선 카메라를 서로 독립적으로 측정 대상물에 대해서 궤도 레일에 부가하여 이동가능하게 하는 구성을 채용할 수 있다.
JP 2008-227422 A
그러나, 이러한 구성의 경우, X선 방사기 및 X선 카메라가 궤도 레일에 부가되어 이동한 위치에서, X선 방사기 및 X선 카메라가 궤도 레일의 기복 등에 기인하는 광축 어긋남을 일으킬 가능성이 있다.
이 때문에, X선 방사기 및 X선 카메라가 위치결정을 위하여 움직인 거리를 리니어 스케일로 FB(피드백)를 가하는 등의 복잡한 처리, 고정밀도의 이송 기구, 고강도의 기계 하우징체가 필요해진다. 따라서, X선 위치계측장치가 매우 고가로 되어버린다.
또, X선 카메라의 측정 정밀도를 향상시키기 위하여, X선 방사기 및 X선 카메라의 광축 방향(상하 방향)에서의 위치 관계를 변경하여, 화상을 확대해서, 분해능을 높이는 것이 행해진다. 이 경우, 예를 들어 ×1의 확대배율로 X선 방사기와 X선 카메라의 광축맞춤을 행하면, X선 방사기 또는 X선 카메라가 확대배율의 확대에 수반하여 궤도 레일을 따라서 이동하는 범위의 임의의 위치에 있어서, X선 방사기의 방사 중심과 X선 카메라의 광축이 일치한 상태를 유지할 필요가 있다. 따라서, 이 경우에도, 고정밀도의 이송 기구와 고강도의 기계 하우징체가 필요해진다.
본 발명은, 전술한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 가격을 증대시키는 일없이, 높은 위치계측 정밀도를 실현하는 X선 위치계측장치, X선 위치계측장치의 위치계측방법 및 X선 위치계측장치의 위치계측용 프로그램을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제1관점에 따른 X선 위치계측장치는,
X선 방사기와 X선 카메라;
측정 대상물(워크피스)을 얹어놓는(즉, 재치(載置)하는) 워크("워크피스"의 약칭) 재치 테이블;
상기 워크 재치 테이블 상의 측정 대상물에 대해서, 상기 X선 방사기를 해당 워크 재치 테이블면을 따라서 이동시키는 제1이동부;
상기 워크 재치 테이블 상의 측정 대상물에 대해서, 상기 X선 카메라를 해당 워크 재치 테이블면을 따라서 이동시키는 제2이동부;
상기 X선 방사기로부터 방사되어, 상기 측정 대상물을 투과한 X선이 제1 X선 투영상으로서 투영되는 화상표시부;
상기 X선 방사기와 상기 X선 카메라 사이에 개재되어 배치되어서, 상기 X선 방사기로부터 방사되는 X선을 상기 화상표시부에 위치 파악 가능한 제2 X선 투영상으로서 투영시키기 위한 위치 보정용 지그;
상기 제1이동부 및 상기 제2이동부를 제어하여, 상기 X선 방사기 및 상기 X선 카메라를 각각 독립적으로 상기 워크 재치 테이블에 대해서 이동시키는 제어부; 및
적어도 상기 화상표시부에 있어서의 기준위치와 상기 제2 X선 투영상의 위치와의 위치 어긋남량을 보정량으로서 기억하는 기억부를 구비하되,
상기 제어부는,
상기 제1이동부 및 상기 제2이동부를 제어하여, 상기 X선 방사기 및 상기 X선 카메라를 상기 측정 대상물에서 위치계측을 행하는 위치로 이동시키는 제1이동 수단과,
상기 위치계측을 행하는 위치에 있어서, 상기 화상표시부에 있어서의 기준위치와 상기 제2 X선 투영상의 위치와의 위치 어긋남량을 측정하는 동시에, 상기 위치 어긋남량을 해당 계측 위치에 대응하는 보정량으로서 상기 기억부에 기억하는 제1측정 기억 수단과,
상기 제1이동부 및 제2이동부를 제어하여, 상기 X선 방사기 및 상기 X선 카메라를 상기 위치계측을 행하는 위치로 이동시키는 제2이동 수단과,
상기 위치계측을 행하는 위치에 있어서, 상기 보정량에 의거해서 상기 제1이동부 및 상기 제2이동부를 제어하여, 상기 X선 방사기의 방사 중심 및 상기 X선 카메라의 광축을 일치시키는 동시에, 상기 측정 대상물의 위치계측을 행하는 제1위치계측 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 X선 위치계측장치는 상기 X선 방사기 및 상기 X선 카메라 중 한쪽을 상기 워크 재치 테이블과 수직인 방향으로 이동시킴으로써, 상기 X선 카메라의 확대배율을 변경하는 제3이동부를 더 구비하고,
상기 제어부는,
상기 제3이동부를 제어하여, 상기 X선 카메라의 확대배율을 변경하는 제1확대배율 변경수단과,
소정의 확대배율이 실현되는 상기 X선 카메라의 위치에 있어서, 상기 화상표시부에 있어서의 기준위치와 상기 제2 X선 투영상의 위치와의 위치 어긋남량을 측정하는 동시에, 상기 위치 어긋남량을 해당 확대배율에 대응하는 보정량으로서 상기 기억부에 기억하는 제2측정 기억 수단과,
상기 제3이동부를 제어하여, 상기 X선 카메라의 확대배율을 변경하는 제2확대배율 변경수단과,
소정의 확대배율이 실현되는 상기 X선 카메라의 위치에 있어서, 상기 보정량에 의거해서 상기 제1이동부 및 상기 제2이동부를 제어하여, 상기 X선 방사기의 방사 중심 및 상기 X선 카메라의 광축을 일치시키는 동시에, 상기 측정 대상물의 위치계측을 행하는 제2위치계측 수단을 더욱 포함하는 것이 바람직하다.
상기 측정 대상물이 위치계측을 행하는 위치에 위치결정 마크가 부여되어 있는 다층 인쇄 배선판인 것이 바람직하다.
본 발명의 제2관점에 따른 X선 위치계측장치의 위치계측방법은,
X선 방사기와 X선 카메라;
측정 대상물을 재치하는 워크 재치 테이블;
상기 워크 재치 테이블 상의 측정 대상물에 대해서, 상기 X선 방사기를 해당 워크 재치 테이블면을 따라서 이동시키는 제1이동부;
상기 워크 재치 테이블 상의 측정 대상물에 대해서, 상기 X선 카메라를 해당 워크 재치 테이블면을 따라서 이동시키는 제2이동부;
상기 X선 방사기로부터 방사되어, 상기 측정 대상물을 투과한 X선이 제1 X선 투영상으로서 투영되는 화상표시부;
상기 X선 방사기와 상기 X선 카메라 사이에 개재되어 배치되어서, 상기 X선 방사기로부터 방사되는 X선을 상기 화상표시부에 위치 파악 가능한 제2 X선 투영상으로서 투영시키기 위한 위치 보정용 지그;
상기 제1이동부 및 상기 제2이동부를 제어하여, 상기 X선 방사기 및 상기 X선 카메라를 각각 독립적으로 상기 워크 재치 테이블에 대해서 이동시키는 제어부; 및
적어도 상기 화상표시부에 있어서의 기준위치와 상기 제2 X선 투영상의 위치와의 위치 어긋남량을 보정량으로서 기억하는 기억부를 구비한 X선 위치계측장치에서 사용되는 위치계측방법으로서,
상기 제1이동부 및 상기 제2이동부를 제어하여, 상기 X선 방사기 및 상기 X선 카메라를 상기 측정 대상물에서 위치계측을 행하는 위치로 이동시키는 제1이동 스텝과,
상기 위치계측을 행하는 위치에 있어서, 상기 화상표시부에 있어서의 기준위치와 상기 제2 X선 투영상의 위치와의 위치 어긋남량을 측정하는 동시에, 상기 위치 어긋남량을 해당 계측 위치에 대응하는 보정량으로서 상기 기억부에 기억하는 제1측정 기억 스텝과,
상기 제1이동부 및 제2이동부를 제어하여, 상기 X선 방사기 및 상기 X선 카메라를 상기 위치계측을 행하는 위치로 이동시키는 제2이동 스텝과,
상기 위치계측을 행하는 위치에 있어서, 상기 보정량에 의거해서 상기 제1이동부 및 상기 제2이동부를 제어하여, 상기 X선 방사기의 방사 중심 및 상기 X선 카메라의 광축을 일치시키는 동시에, 상기 측정 대상물의 위치계측을 행하는 제2위치계측 스텝을 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 X선 위치계측장치는, 상기 X선 방사기 및 상기 X선 카메라 중 한쪽을 상기 워크 재치 테이블과 수직인 방향으로 이동시킴으로써, 상기 X선 카메라의 확대배율을 변경하는 제3이동부를 더 구비하고,
상기 위치계측방법은,
상기 제3이동부를 제어하여, 상기 X선 카메라의 확대배율을 변경하는 제1확대배율 변경스텝과,
소정의 확대배율이 실현되는 상기 X선 카메라의 위치에 있어서, 상기 화상표시부에 있어서의 기준위치와 상기 제2 X선 투영상의 위치와의 위치 어긋남량을 측정하는 동시에, 상기 위치 어긋남량을 해당 확대배율에 대응하는 보정량으로서 상기 기억부에 기억하는 제2측정 기억 스텝과,
상기 제3이동부를 제어하여, 상기 X선 카메라의 확대배율을 변경하는 제2확대배율 변경스텝과,
소정의 확대배율이 실현되는 상기 X선 카메라의 위치에 있어서, 상기 보정량에 의거해서 상기 제1이동부 및 상기 제2이동부를 제어하여, 상기 X선 방사기의 방사 중심 및 상기 X선 카메라의 광축을 일치시키는 동시에, 상기 측정 대상물의 위치계측을 행하는 제2위치계측 스텝을 더 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제3관점에 따른 X선 위치계측장치의 위치계측용 프로그램은,
X선 방사기 및 X선 카메라와,
측정 대상물을 재치하는 워크 재치 테이블과 상기 워크 재치 테이블 상의 측정 대상물에 대해서, 상기 X선 방사기를 해당 워크 재치 테이블면을 따라서 이동시키는 제1이동부와,
상기 워크 재치 테이블 상의 측정 대상물에 대해서, 상기 X선 카메라를 해당 워크 재치 테이블면을 따라서 이동시키는 제2이동부와,
상기 X선 방사기로부터 방사되어, 상기 측정 대상물을 투과한 X선이 제1 X선 투영상으로서 투영되는 화상표시부와,
상기 X선 방사기와 상기 X선 카메라 사이에 개재되어 배치되어서, 상기 X선 방사기로부터 방사되는 X선을 상기 화상표시부에 위치 파악 가능한 제2 X선 투영상으로서 투영시키기 위한 위치 보정용 지그와,
상기 제1이동부 및 상기 제2이동부를 제어하여, 상기 X선 방사기 및 상기 X선 카메라를 각각 독립적으로 상기 워크 재치 테이블에 대해서 이동시키는 제어부와,
적어도 상기 화상표시부에 있어서의 기준위치와 상기 제2 X선 투영상의 위치와의 위치 어긋남량을 보정량으로서 기억하는 기억부
를 구비한 X선 위치계측장치의 상기 제어부에 설치되는 컴퓨터를,
상기 제1이동부 및 상기 제2이동부를 제어하여, 상기 X선 방사기 및 상기 X선 카메라를 상기 측정 대상물에서 위치계측을 행하는 위치로 이동시키는 제1이동 수단;
상기 위치계측을 행하는 위치에 있어서, 상기 화상표시부에 있어서의 기준위치와 상기 제2 X선 투영상의 위치와의 위치 어긋남량을 측정하는 동시에, 상기 위치 어긋남량을 해당 계측 위치에 대응하는 보정량으로서 상기 기억부에 기억하는 제1측정 기억 수단;
상기 제1이동부 및 제2이동부를 제어하여, 상기 X선 방사기 및 상기 X선 카메라를 상기 위치계측을 행하는 위치로 이동시키는 제2이동 수단; 및
상기 위치계측을 행하는 위치에 있어서, 상기 보정량에 의거해서 상기 제1이동부 및 상기 제2이동부를 제어하여, 상기 X선 방사기의 방사 중심 및 상기 X선 카메라의 광축을 일치시키는 동시에, 상기 측정 대상물의 위치계측을 행하는 제2위치계측 수단으로서 기능시키는 것을 특징으로 한다.
상기 X선 위치계측장치는, 상기 X선 방사기 및 상기 X선 카메라 중 한쪽을 상기 워크 재치 테이블과 수직인 방향으로 이동시킴으로써, 상기 X선 카메라의 확대배율을 변경하는 제3이동부를 더 구비하고,
상기 컴퓨터를,
상기 제3이동부를 제어하여, 상기 X선 카메라의 확대배율을 변경하는 제1확대배율 변경수단;
소정의 확대배율이 실현되는 상기 X선 카메라의 위치에 있어서, 상기 화상표시부에 있어서의 기준위치와 상기 제2 X선 투영상의 위치와의 위치 어긋남량을 측정하는 동시에, 상기 위치 어긋남량을 해당 확대배율에 대응하는 보정량으로서 상기 기억부에 기억하는 제2측정 기억 수단;
상기 제3이동부를 제어하여, 상기 X선 카메라의 확대배율을 변경하는 제2확대배율 변경수단; 및
소정의 확대배율이 실현되는 상기 X선 카메라의 위치에 있어서, 상기 보정량에 의거해서 상기 제1이동부 및 상기 제2이동부를 제어하여, 상기 X선 방사기의 방사 중심 및 상기 X선 카메라의 광축을 일치시키는 동시에, 상기 측정 대상물의 위치계측을 행하는 제1위치계측 수단으로서 더 기능시키는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 가격을 증대시키는 일 없이, 높은 위치계측 정밀도를 실현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 X선 위치계측장치의 전체 구성을 나타낸 사시도;
도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 X선 위치계측장치의 하드웨어 구성을 설명하기 위한 기능 블록도;
도 3(a)는 본 발명의 실시형태에 따른 X선 위치계측장치를 도 1의 -Y방향에서부터 본 모식 측면도이고, 도 3(b)는 해당 X선 위치계측장치에서 사용하는 위치 보정용 지그의 평면도(i) 및 위치 보정용 지그의 조립 상태를 나타낸 평면도(ii);
도 4는 본 발명의 실시형태에 따른 X선 위치계측장치의 모식 평면도;
도 5는 다층 인쇄 배선판 상의 위치결정 마크의 좌표위치를 나타낸 모식 평면도;
도 6은 X선 방사기의 방사 중심, X선 카메라의 광축 및 위치 보정용 지그의 미소 구멍의 중심위치가 일치한 상태를 나타낸 모식도;
도 7은 X선 방사기 및 X선 카메라의 X방향 이동 시 X선 방사기의 방사 중심과 X선 카메라의 광축이 위치 어긋남을 일으킨 상태를 나타낸 모식도;
도 8은 X선 방사기의 방사 중심과 X선 카메라의 광축이 일치하고, X선 카메라의 광축과 위치 보정용 지그의 미소 구멍의 중심위치가 일치하고 있지 않은 상태를 나타낸 모식도;
도 9는 X선 방사기의 방사 중심, X선 카메라의 광축 및 위치 보정용 지그의 미소 구멍의 중심위치가 일치하고 있는 상태를 나타낸 모식도;
도 10은 X선 카메라의 광축과 위치 보정용 지그의 미소 구멍의 중심위치가 일치하고, X선 카메라의 광축과 X선 방사기의 방사 중심이 일치하고 있지 않은 상태를 나타낸 모식도;
도 11은 X선 카메라의 확대배율 변경(Z방향 이동) 시 X선 방사기의 방사 중심과 X선 카메라의 광축이 위치 어긋남을 일으킨 상태를 나타낸 모식도;
도 12(a)는 X선 위치계측장치를 이용해서 다층 인쇄 배선판의 위치계측을 행하고 있는 상태를 나타낸 모식도이고, 도 12(b)는 화상표시부에 표시된 위치결정 마크를 나타낸 모식 평면도;
도 13은 X선 방사기 및 X선 카메라의 X방향 이동 시의 X선 위치계측장치의 위치계측처리를 나타낸 순서도;
도 14는 X선 카메라의 확대배율 변경 시의 X선 위치계측장치의 위치계측 처리를 나타낸 순서도.
이하, 본 발명의 실시형태에 따른 X선 위치계측장치를 도면을 참조해서 설명한다.
본 실시형태에 따른 X선 위치계측장치는, 측정 대상물인 다층 인쇄 기판(적층기판)의 표리면에 1쌍 설치된 위치결정 마크의 형상을 측정하여, 각 인쇄 기판의 정확한 상대위치를 파악하는 위치계측처리를 행하는 것이다.
도 1, 도 2, 도 3(a) 및 도 4에 나타낸 바와 같이, X선 위치계측장치(10)는 X선 방사기(10a) 및 X선 카메라(10b)와, 다층 인쇄 기판(도 1에서는 도시 생략)을 재치하는 직사각형 프레임 형상의 워크 재치 테이블(10c)을 구비하고 있다.
X선 위치계측장치(10)는 바닥이나 테이블 상에 설치되는 평면에서 보아 사각형상의 베이스 대(基台)(10d)와, 해당 베이스 대(10d)의 Y방향 중앙부에서부터 위쪽(+Z방향)으로 세워 설치된(즉, 입설(立設)된) 직사각형 평판 형상의 입설 플레이트(10e)를 더 구비하고 있다. 베이스 대(10d)의 각 변은 좌우 방향(±X방향), 전후 방향(±Y방향), 상하 방향(±Z방향)을 따르고 있다. 입설 플레이트(10e)는 좌우 방향으로 뻗고 있다. 워크 재치 테이블(10c)은 베이스 대(10d)의 표면과 평행하게 배치되어 있다. X선 방사기(10a) 및 X선 카메라(10b)는 워크 재치 테이블(10c)의 개구부 내에 소정 거리를 두고 상하 방향으로 대향하도록 배치되어 있다. X선 방사기(10a)로부터 방사되어, 다층 인쇄 기판을 투과한 X선은 X선 카메라(10b)의 수광면에서 X선 투영상으로서 포착된다.
X선 카메라(10b)는, 단면(斷面)이 L자 형상인 Z방향 이동체(15)에 의해서 지지되고, 이 Z방향 이동체(15)는 1쌍의 제1궤도 레일(51)을 개재해서 직사각 형상의 제1 X방향 이동체(13)에 대해서 상하 방향으로 이동가능하게 지지되어 있다.
그리고, Z방향 이동체(15)는, 제1 X방향 이동체(13)에 배치된 Z 모터(제3이동부)(43)에 의해서, 1쌍의 제1궤도 레일(51)로 안내되면서 제1 X방향 이동체(13)에 대해서 워크 재치 테이블면(다층 인쇄 기판의 표면)과 수직인 방향(상하 방향)으로 이동가능하게 되어 있다. 이 1쌍의 제1궤도 레일(51)은 제1 X방향 이동체(13)의 +Y쪽의 측면의 대략 중앙부에 Z방향으로 뻗도록 배치되어 있다.
이와 같이, X선 카메라(10b)가 X선 방사기(10a)에 대해서 워크 재치 테이블과 수직인 방향으로 이동함으로써, X선 카메라(10b)의 수광면에 투영되는, 측정 대상물을 투과한 X선 투영상을 확대 및 축소시켜, 그 확대배율을 변경하는 것이 가능해진다.
즉, X선 방사기(10a)와 X선 카메라(10b)와의 이간 거리를 크게 하면, 화상표시부(45)에 있어서의 화상이 확대되어, 분해능이 향상된다. 예를 들어, 도 12(a)에 나타낸 바와 같이, X선 방사기(10a)의 +Z측 말단면에서부터 측정 대상물인 다층 인쇄 기판(70)(구리 박(74))의 +Z측 말단면까지의 거리를 "Ld1"이라 하고, 해당 다층 인쇄 기판(70)(구리 박(74))의 +Z측 말단면에서부터 X선 카메라(10b)의 수광면(100)의 -Z측 말단면까지의 거리를 "Ld2"라 한다. 그리고, (Ld1)을 일정하게 한 채, (Ld2)를 확대해가면, X선 카메라(10b)의 수광면(100) 상에 투영되는 다층 인쇄 기판(70)의 위치결정 마크(70m)의 화상은 수광면(100)의 일부에만 투영된 상태로부터, 수광면(100)의 전체 면에 투영되도록 확대되어간다. 이와 같이 수광면(100) 상에 투영되는 다층 인쇄 기판(70)의 위치결정 마크(70m)의 화상의 크기가 확대됨에 따라서 화상의 분해능이 향상된다.
또, 도 12(a)에 나타낸 다층 인쇄 기판(70)은, 위쪽에서부터 구리 박(74), 프리프레그(prepreg)(표면측 인쇄 기판)(71), 구리 박(75), 프리프레그(72), 구리 박(76), 프리프레그(이면측 인쇄 기판)(73) 및 구리 박(77)이 적층된 것이다. 구리 박(75) 및 구리 박(76)에는, 각각, 위치계측용 마크로서, 대 직경의 원 마크(70a) 및 소 직경의 원 마크(70b)가 배치(인쇄)되어 있다.
제1 X방향 이동체(13)는 1쌍의 제2궤도 레일(52)을 개재해서 입설 플레이트(10e)에 대해서 X방향으로 이동가능하게 되어 있다. 이 1쌍의 제2궤도 레일(52)은 입설 플레이트(10e)의 +Y측의 측면의 상하 둘레 가장자리부에 X방향으로 연장되도록 배치되어 있다.
그리고, 제1 X방향 이동체(13)는, 입설 플레이트(10e)에 배치된 제1 X모터(제1이동부)(11)에 의해서, 제2궤도 레일(52)로 안내되면서 입설 플레이트(10e)를 따라서 X방향으로 이동가능하게 되어 있다.
또한, X선 카메라(10b)는, Z방향 이동체(15) 상에 배치된 제3 X모터(31) 및 제3 Y모터(32)에 의해서, Z방향 이동체(15)에 대해서 X방향 및 Y방향으로 미소한 범위에서 이동가능하게 되어 있다.
X선 방사기(10a)는 직사각형 평판 형상의 제2 X방향 이동체(14) 상에 재치되고, 이 제2 X방향 이동체(14)는 X방향으로 연장되는 1쌍의 제3궤도 레일(53)을 개재해서 베이스 대(10d)에 대해서 X방향으로 이동가능하게 되어 있다.
그리고, 제2 X방향 이동체(14)(X선 방사기(10a))는, 베이스 대(10d)에 배치된 제2X모터(제2이동부)(21)에 의해서, 제3궤도 레일(53)로 안내되면서 베이스 대(10d)에 대해서 X방향으로 이동가능하게 되어 있다. 1쌍의 제3궤도 레일(53) 및 제2 X모터(21)는 베이스 대(10d)의 중앙부에 X방향으로 연장되도록 형성된 홈부(10f)의 밑면에 배치되어 있다(도 1 참조).
또, X선 방사기(10a)는, 제2 X방향 이동체(14)상에 배치된 제2 Y모터(22)에 의해서, 제2 X방향 이동체(14)에 대해서 Y방향으로 미소한 범위에서 이동가능하게 되어 있다.
이상과 같이, 제1 X모터(11) 및 제2 X모터(21)에 의해서, X선 방사기(10a) 및 X선 카메라(10b)가 워크 재치 테이블(10c) 상의 다층 인쇄 기판에 대해서 각각 독립적으로 해당 워크 재치 테이블면을 따라서 이동가능해지고 있다.
워크 재치 테이블(10c)은 1쌍의 제3궤도 레일(54)을 개재해서 베이스 대(10d)에 대해서 Y방향으로 이동가능하게 되어 있다. 이 제3궤도 레일(54)은 베이스 대(10d)의 좌우 둘레 가장자리부에 Y방향으로 연장되도록 배치되어 있다(도 4 참조).
그리고, 워크 재치 테이블(10c)은, 베이스 대(10d) 상에 배치된 제4 Y모터(42)에 의해서, 제3궤도 레일(54)로 안내되면서 베이스 대(10d)에 대해서 Y방향으로 이동가능하게 되어 있다. 이와 같이, 워크 재치 테이블(10c)은, X선 방사기(10a) 및 X선 카메라(10b)와는 독립적으로 Y방향으로 이동가능해지고 있다. 이 때문에, X선 방사기(10a) 및 X선 카메라(10b)가, 베이스 대(10d)에 대한 소정 위치에 고정되어 있는 상태에서, 측정 대상물인 다층 인쇄 기판(70)에 대해서 Y방향으로 이동가능하게 되어 있다.
도 1에 나타낸 바와 같이, X선 위치계측장치(10)에서는, X선 카메라(10b)는 워크 재치 테이블(10c)(다층 인쇄 기판(70))보다도 위쪽에 배치되어 있다. 이것은, 워크 재치 테이블(10c)의 아래쪽에는 X선 카메라(10b)를 측정 대상물인 다층 인쇄 기판(70)으로부터 이간시키기 위한 충분한 공간이 없기 때문이다. 도 1 및 도 3(a)에 나타낸 바와 같이, X선 카메라(10b)를 워크 재치 테이블(10c)(다층 인쇄 기판(70))보다도 위쪽에 배치함으로써, X선 카메라(10b)를 X선 방사기(10a)로부터 보다 멀리 배치하는 것이 가능해져, X선 투영상의 확대배율의 더 한층의 증가가 실현된다.
본 실시형태에서는, X선 카메라(10b)를 X선 방사기(10a)에 대해서 워크 재치 테이블(10c)과 수직인 방향으로 이동시킴으로써, 제1 X선 투영상(101) 또는 제2 X선 투영상(102)을 확대 및 축소시켜, 그 확대배율을 변경한다. 그리고, 높은 측정 정밀도가 요구될 경우에는 화상을 확대해서 분해능을 올린다. 그것과 반대로, 확대배율을 내려서 넓은 범위를 투영함으로써 측정 대상물에 있어서의 소정의 측정 위치의 특정을 용이하게 하고 있다.
제1 X선 투영상(101) 또는 제2 X선 투영상(102)을 확대할 경우, 도 12(a)에 나타낸 거리(Ld2)를 일정하게 한 상태에서 거리(Ld1)를 작게 하는 방법이 고려된다. 그러나, 거리(Ld1)를 지나치게 작게 하면, 다층 인쇄 기판(70)과 접촉해서 손상이 생기는 등, 제품의 품질이 악화될 우려가 있다. 또한, 거리(Ld1)를 작게 할 경우에도, X선 카메라(10b)의 수광면(100)의 주변의 구조물이 장해로 되므로, 한계가 있다.
제1 X선 투영상(101) 또는 제2 X선 투영상(102)을 확대하는 다른 방법으로서는 거리(Ld1)를 일정하게 한 상태에서 거리(Ld2)를 크게 하는 방법도 고려된다. 이 경우에는 거리(Ld1)를 작게 하는 것보다도 제약이 적다. 이 때문에, X선 위치계측장치(10)의 크기 확대가 허용되는 한에 있어서, 제1 X선 투영상(101) 또는 제2 X선 투영상(102)을 간단히 확대할 수 있다. 그래서, 본 실시형태에서는, X선 카메라(10b)와 다층 인쇄 기판(70)과의 거리(Ld2)를 크게 함으로써, 화상을 확대하는 방법을 채용하고 있다.
도 2에 나타낸 바와 같이, X선 위치계측장치(10)는 CPU(Central Processing Unit)를 지니는 컨트롤러(제어부)(81), 화상표시부(45), X선 방사기 구동부(46), 기억부(47) 및 입력부(48)를 구비하고 있다. 이들 화상표시부(45), X선 방사기 구동부(46), 기억부(47) 및 입력부(48)는 각각 컨트롤러(81)에 접속되어 있다.
또, 컨트롤러(81)에는 전술한 X선 위치계측장치(10)의 각 구성 요소를 구동하기 위한 서보모터군(44), 즉, 전술한 제1 X모터(11), 제2 X모터(21), Z모터(43), 제2 Y모터(22), 제3 X모터(31), 제3 Y모터(32) 및 제4 Y모터(42)(도 1 참조)가 접속되어 있다.
화상표시부(45)는 X선 카메라(10b)에 접속된다. 그리고, X선 카메라(10b)의 수광면에 투영된 X선 투영상이, 화상표시부(45)의 표시 화면에 있어서, 다층 인쇄 기판을 투과한 X선에 의한 제1 X선 투영상이나, 위치 파악 가능한 제2 X선 투영상으로서 투영된다. 이 제2 X선 투영상은, 워크 재치 테이블(10c) 상에 다층 인쇄 기판이 재치되어 있지 않은 상태에서, 후술하는 위치 보정용 지그(61)(도 3(b) 참조)에 의해서 얻어지는 것이다.
그리고, 컨트롤러(81)에서는, 화상표시부(45)의 표시 화면에 표시되는 제1 X선 투영상 및 제2 X선 투영상이 화상처리되도록 되어 있다. 이 화상처리에서는, 컨트롤러(81)에 의해서, 제1 X선 투영상에 의거해서, 측정 대상물인 다층 인쇄 기판(70)의 위치계측이 행해진다. 또한, 제2 X선 투영상에 의거해서, X선 방사기(10a)의 방사 중심과 X선 카메라(10b)의 광축(L)과의 위치 어긋남량의 측정이 행해진다.
전술한 바와 같이, X선 위치계측장치(10)는, X선 방사기(10a)와 X선 카메라(10b)와의 이간 거리를 조정함으로써 X선 카메라(10b)의 수광면에 투영된 X선 투영상을 확대해서 화상표시부(45)의 표시 화면에 표시할 수 있다. X선 투영상을 확대한 상태에서 위치계측을 행하면 화상의 1화소당의 분해능이 높아지므로, 보다 고정밀도로 위치계측이 행해지도록 된다. 이 때문에, 위치계측은 가능한 한 X선 투영상의 확대배율을 상승시킨 상태에서 행하는 것이 바람직하다. 그러나, 위치계측 조작의 번잡성과 필요로 하는 위치계측 정밀도를 고려해서, 적정한 확대배율을 선택하는 것이 바람직하다.
X선 방사기 구동부(46)는, X선 방사기(10a)에 접속되어, 입력부(48)로부터의 입력 정보에 의거해서 X선 방사기(10a)로부터 X선을 방사시키거나, 그 방사를 정지시키는 것이다.
기억부(47)는, RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), 반도체 메모리 등의 불휘발성 메모리를 포함한다. 기억부(47)에는, 컨트롤러(81)가 실행하는 프로그램, 프로그램의 실행에 필요한 각종 파라미터, 상기 서보모터군(44)을 구동하여, X선 방사기(10a) 및 X선 카메라(10b)를 이동시키기 위한 각종 정보가 격납된다.
입력부(48)는, 전원 스위치나 X선 위치계측장치(10)에 대한 지령을 입력하기 위한 조작 패널 등을 포함해서 구성되고, 사용자로부터의 입력을 접수한다. 사용자로부터의 지시는, 이 입력부(48)를 개재해서 입력되어, 컨트롤러(81)에 통지된다.
도 3(a)에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태의 X선 위치계측장치(10)는, X선 방사기(10a)와 X선 카메라(10b) 사이에 개재되어, X선 방사기(10a)로부터 방사되는 X선을 화상표시부(45)에서 위치 파악 가능한 제2 X선 투영상으로서 투영시키기 위한 위치 보정용 지그(61)를 구비하고 있다.
위치 보정용 지그(61)는, 도 3(b)에 나타낸 바와 같이, 직사각형 평판 형상의 고정용 플레이트(62)와, 중앙부에 미소 구멍(65)을 지니는 원반 지그(63)로 이루어진다. 원반 지그(63)는 고정용 플레이트(62)에 형성된 유지용 개구부(64)에 착탈가능하게 유지되어 있다.
도 3(a)에 나타낸 바와 같이, 고정용 플레이트(62)는, X선 카메라(10b)의 아래쪽 측에서, Z축 방향에 있어서의 X선 카메라(10b)와의 상대위치가 결정된 상태에서 제1 X방향 이동체(13)의 소정 위치에 볼트 및 너트로 고정된다. 이와 같이, 위치 보정용 지그(61)는 제1 X방향 이동체(13)와 함께 이동한다.
원반 지그(63)는, X선 방사기(10a)로부터의 X선을 차폐하도록, 납 등의 금속으로 형성되어 있다. 원반 지그(63)를 고정용 플레이트(62)의 유지용 개구부(64)에 끼워 넣은 상태에서, X선 카메라(10b)의 광축(L)이 원반 지그(63)의 미소 구멍(65)의 중심위치를 통과하도록 설계되어 있다.
고정용 플레이트(62)에 원반 지그(63)가 유지되어 있을 때에는, X선 방사기(10a)로부터 방사된 X선 중 원반 지그(63)의 미소 구멍(65)을 통과한 X선은 화상표시부(45)의 표시 화면에 제2 X선 투영상(102)(도 6 참조)으로서 투영된다(도 3(a) 참조). 상세는 후술하지만, X선 방사기(10a)의 방사 중심 및 X선 카메라(10b)의 광축(L)이 X선 위치계측장치(10)의 기계 원점에 위치결정되어 있는 상태에서, 화상표시부(45)에 투영되는 제2 X선 투영상의 중심점(O')이 화상표시부(45)의 표시 화면에 형성된 기준위치(중심위치)(O)(도 6 및 도 8 참조)와 일치하도록, 위치 보정용 지그(61)와, X선 방사기(10a) 및 X선 카메라(10b)와의 상대위치가 조정된다.
한편, 고정용 플레이트(62)에 원반 지그(63)가 유지되어 있지 않을 때에는, X선 방사기(10a)로부터 방사된 X선은 고정용 플레이트(62)의 유지용 개구부(64)를 통과하여, 화상표시부(45)의 표시 화면에 제1 X선 투영상(101)(도 12(b) 참조)으로서 투영된다.
X선 방사기(10a) 및 X선 카메라(10b)에 의해서, 다층 인쇄 기판(70)에 설치된 위치결정 마크(70m)의 위치계측을 행할 경우에는, 도 4 및 도 5를 참조해서, 특정 위치결정 마크(70m)의 좌표위치 상에 X선 방사기(10a) 및 X선 카메라(10b)를 이동시킨다. 여기에서는, 위치결정 마크(70m)는 다층 인쇄 기판(70)의 각 변에 따라서 복수개 설치되어 있다. 구체적으로는, 위치결정 마크(70m)는, 다층 인쇄 기판(70) 상에 형성된 도 5에 나타낸 XY좌표에 있어서, (2, 1) ? (n-1, 1); (m, 2) ? (n-1, m); (2, 1) ? (m-1, 1); (n, 2) ? (n, m-1)의 각 좌표위치에 설치되어 있다. 또한, 다층 인쇄 기판(70)에 있어서, 그 원점위치는 (1, 1)의 좌표위치에 설치되어 있다.
다층 인쇄 기판(70)에 설치된 위치결정 마크(70m)의 위치계측을 행할 경우, X선 방사기(10a) 및 X선 카메라(10b)가, 각각, 제2 X방향 이동체(14) 및 제1 X방향 이동체(13)를 개재해서, 제3궤도 레일(53) 및 제2궤도 레일(52)을 따라서 이동한다(도 1 참조). 그리고, 도 7에 나타낸 바와 같이, 이동처의 좌표위치에서, 제3궤도 레일(53) 및 제2궤도 레일(52)의 기복 등에 기인해서, X선 방사기(10a)의 방사 중심과 X선 카메라(10b)의 광축(L)의 위치 어긋남을 일으켜 버린다. 또, X선 위치계측장치(10)의 이송 정밀도, 공작 정밀도, 조립 오차 등에 의해서, X선 방사기(10a) 및 X선 카메라(10b)를 X방향으로 같은 거리만큼 이동시켜도, 정지 위치가 벗어날 경우가 있다. 그 결과, 도 7에 나타낸 바와 같이, 제2 X선 투영상(102)이 화상표시부(45)의 표시 화면의 중심위치(O)로부터 위치 어긋남을 일으킨 상태로 되어, 정확한 위치계측을 행할 수 없게 된다.
이하, X선 방사기(10a)의 방사 중심과 X선 카메라(10b)의 광축(L) 및 제2 X선 투영상(102)의 위치 관계와 위치계측 정밀도의 관계에 대해서 설명한다. 도 8에 나타낸 상태에서는, X선 방사기(10a)의 방사 중심과 X선 카메라(10b)의 광축(L)이 일치하고 있다. 그러나, 위치 보정용 지그(61)의 미소 구멍(65)의 중심위치는 +X방향으로 위치 어긋남을 일으켜 일치하고 있지 않다. 그 때문에, 화상표시부(45)에는 미소 구멍(65)이 제2 X선 투영상(102)으로서 화상표시부(45)의 중심위치(O)로부터 +X방향으로 벗어난 상태로 표시되어 있다. 도 8에 나타낸 바와 같이, X선은 투영 영역이 차례로 확대되도록 방사된다. 따라서, 측정 대상물은, X선 방사기(10a)로부터의 거리가 같아도, X선 방사기(10a)의 방사 중심에서의 이간 거리에 따라서, 화상표시부(45)에 제2 X선 투영상(102)으로서 투영될 때 확대율이 달라지게 된다.
구체적으로는, 도 8에 나타낸 바와 같이, 화상표시부(45)에 제2 X선 투영상(102)으로서 투영된, 위치 보정용 지그(61)의 미소 구멍(65)의 -X측의 말단점에서부터 미소 구멍(65)의 중심위치에 대응하는 제2 X선 투영상(102)의 중심점(O')까지의 거리를 "La", 제2 X선 투영상(102)의 중심점(O')에서부터 미소 구멍(65)의 +X측의 말단점까지의 거리를 "Lb"라 하면, La<Lb로 된다. 즉, 진원 형상의 미소 구멍(65)이 화상표시부(45)에 제2 X선 투영상(102)으로서 투영된 결과, 근소하게 왜곡된 형상으로 투영되게 된다. 이와 같이 왜곡된 형상으로 투영된 제2 X선 투영상(102)의 중심점을 계측하면, 제2 X선 투영상(102)의 진짜 중심점(O')으로부터 위치 어긋남을 일으킨 중심점(즉, 제2 X선 투영상의 겉보기 중심점)(O")을 진짜 중심점(O')으로 오인해서 검출해버리게 된다.
이에 대해서, 도 9에 나타낸 바와 같이, X선 방사기(10a)의 방사 중심, X선 카메라(10b)의 광축(L) 및 위치 보정용 지그(61)의 미소 구멍(65)의 중심위치가 일치하고 있을 경우에는, 미소 구멍(65)은 그 형상이 왜곡되는 일없이 화상표시부(45)에 투영되어, La=Lb로 된다. 이 때문에, 제2 X선 투영상(102)으로부터 미소 구멍(65)의 중심위치를 정확하게 계측할 수 있다.
즉, 고정밀도의 위치계측을 행할 경우에는, X선 방사기(10a)의 방사 중심과 X선 카메라(10b)의 광축(L)이 일치하고 있을 뿐만 아니라, 또한 미소 구멍(65)의 중심위치도 일치하고 있는 것이 바람직하다. 단, X선 방사기(10a)의 방사 중심, X선 카메라(10b)의 광축(L) 및 위치 보정용 지그(61)의 미소 구멍(65)의 중심위치는, 엄밀하게 일치하고 있지 않아도 되고, 요구되는 위치계측 정밀도에 따른 범위에서 일치하고 있으면 된다.
본 실시형태와 같이, 다층 인쇄 기판(70)에 설치된 위치결정 마크(70m)의 위치계측을 행할 경우에도, 전술한 바와 같이, X선 방사기(10a)의 방사 중심, X선 카메라(10b)의 광축(L) 및 위치결정 마크(70m)의 중심점이 일치하고 있는 상태에서 위치계측을 행하는 것이 바람직하다.
구체적으로는, 다음과 같이 위치계측을 행한다. 예를 들어, 도 5에 나타낸 XY좌표에 있어서, (2, 1)의 위치에 있는 위치결정 마크(70m)의 위치계측을 행하기 위하여, X선 방사기(10a)와 X선 카메라(10b)를 이동시켰을 경우에는, 다층 인쇄 기판(70)에 위치결정 마크(70m)를 인쇄할 때 생긴 위치 어긋남이나, 다층 인쇄 기판(70) 자체가 분위기의 온도나 습도에 의해서 신축을 일으킨다. 이 때문에, 반드시 X선 카메라(10b)의 광축(L)과, (2, 1)의 좌표위치에 있는 위치결정 마크(70m)의 중심점이 일치하지는 않는다.
이러한 상태에서 위치계측을 행하면, 전술한 바와 같이 정확하게 위치계측을 행할 수 없다. 이 때문에, 일단, X선 방사기(10a)의 방사 중심과 X선 카메라(10b)의 광축(L)과의 위치 어긋남량을 계측한다. 그 후, 해당 위치 어긋남량이 상쇄되도록, X선 카메라(10b)와 X선 방사기(10a)를 그 위치 어긋남량에 따른 거리만큼 이동시킨다. 그리고, X선 방사기(10a)의 방사 중심과 X선 카메라(10b)의 광축(L) 및 위치결정 마크(70m)의 중심점을 위치계측 정밀도에 요구되는 범위 내에서 일치시키도록 한다.
그와 같이 하면, 고정밀도로 위치결정 마크(70m)의 위치계측을 행하는 것이 가능해진다. 즉, 미소 구멍(65)이 화상표시부(45)에 제2 X선 투영상(102)으로서 투영되었을 때의 왜곡량이 충분히 작은 상태에서 위치계측이 실행 가능하게 된다. 이와 같이 본 실시형태에서는 일단 X선 카메라(10b)와 위치결정 마크(70m)의 위치결정을 행한 후, 1번만 위치 어긋남량을 상쇄하기 위한 조작을 행한다. 이것으로 한정되지 않고, 또한 고정밀도로 위치결정을 하고자 할 경우에는, 필요한 정밀도가 얻어질 때까지, 위치 어긋남을 상쇄하기 위한 조작을 반복하면 된다.
본 실시형태에서는, X선 위치계측장치(10)의 컨트롤러(81)는, 위치결정 마크(70m)에 대한, X선 카메라(10b) 및 X선 방사기(10a)의 상대위치를 위치결정할 때의 제1 X모터(11), 제2 X모터(21) 및 제4 Y모터(42)의 이동 펄스를 기억하고 있다. 그리고, 컨트롤러(81)는, 이 이동 펄스의 기억값에 의거해서, X선 위치계측장치(10)의 기계 원점에 대한 위치결정 마크(70m)의 상대위치를 파악할 수 있다.
여기서, 전술한 바와 같이 본 실시형태에서는, 측정 대상물의 위치계측 시, X선 방사기(10a) 및 X선 카메라(10b)를 각각 독립적으로 X방향으로 이동시킨다. 이 때문에, 이동처에서 X선 방사기(10a) 및 X선 카메라(10b)의 정지 위치가 서로 위치 어긋나는 현상이 잠재적으로 생긴다. 이러한 위치 어긋남을 일으켜, X선 방사기(10a)의 방사 중심 및 X선 카메라(10b)의 광축(L)이 일치하고 있지 않으면, 다음과 같은 결과를 초래한다.
즉, 도 10에, X선 카메라(10b)의 광축(L)과 미소 구멍(65)의 중심위치가 일치하고 있지만, X선 카메라(10b)의 광축(L)과 X선 방사기(10a)의 방사 중심은 일치하고 있지 않은 상태를 나타낸다. 도 10에 나타낸 바와 같이, X선은 투영 영역이 차례로 확대되도록 방사된다. 따라서, 미소 구멍(65)의 중심위치와 X선 카메라(10b)의 광축(L)은 일치하고 있는데도 불구하고, 투영부(45)에 제2 X선 투영상(102)으로서 투영된 상태에서는, 제2 X선 투영상(102)은 +X방향으로 위치 어긋남을 일으킨 상태로 투영되고 있다. 또한, 도 8에 나타낸 경우와 마찬가지로, 화상표시부(45)에 제2 X선 투영상(102)으로서 투영된 미소 구멍(65)의 -X측의 말단점에서부터 제2 X선 투영상(102)의 중심점(O')까지의 거리를 "La", 제2 X선 투영상(102)의 중심점(O')에서부터 미소 구멍(65)의 +X측의 말단점까지의 거리를 "Lb"라 하면, La<Lb로 된다. 즉, 진원 형상의 미소 구멍(65)이 화상표시부(45)에 제2 X선 투영상(102)으로서 투영된 결과, 근소하게 왜곡된 형상으로 되어 있다.
이와 같이 왜곡된 형상으로 투영된 제2 X선 투영상(102)의 중심점을 계측하면, 제2 X선 투영상(102)의 진짜 중심점(O')으로부터 위치 어긋남을 일으킨 중심점(O")을 진짜 중심점(O')으로 오인해서 검출해버리게 된다. 이러한 상태에서, 제2 X선 투영상(102)의 왜곡을 교정하기 위해서, 제2 X선 투영상(102)의 중심점(O")과 X선 카메라(10b)의 광축(L)이 일치하도록, 위치 보정용 지그(61)(미소 구멍(65))를 이동시켜버리면, X선 카메라(10b)의 광축(L)과 미소 구멍(65)의 중심위치가 일치하고 있었던 상태로부터, 도리어 위치 어긋남을 일으켜, 위치 측정의 정밀도가 악화되어 버린다.
그래서, 본 실시형태의 X선 위치계측장치(10)에서는, 미리, X선 방사기(10a) 및 X선 카메라(10b)의 X방향 이동 시에 있어서의, X선 방사기(10a)의 방사 중심과 X선 카메라(10b)의 광축(L)과의, XY평면 상에서의 위치 어긋남량을 측정하여, 보정량으로서 기억해둔다. 그리고, 실제로 다층 인쇄 기판의 위치계측을 행할 경우에, 그 보정량을 이용해서, 다층 인쇄 기판(70)에 있어서 위치계측을 행하는 위치(위치결정 마크(70m)의 위치), X선 방사기(10a)의 방사 중심 및 X선 카메라(10b)의 광축(L)의 상대위치를 보정한다.
이하, 그 일례에 대해서, 도 13의 순서도를 참조하면서 설명한다. 여기에서의 위치계측처리는 기억부(47)에 격납된 프로그램에 의해 컨트롤러(81)가 실행한다.
<X선 방사기(10a) 및 X선 카메라(10b)의 X방향 이동 시의 보정량의 취득＞
X선 위치계측장치(10)를 이용해서 실제로 다층 인쇄 기판의 위치계측을 행하기 전에, X선 방사기(10a) 및 X선 카메라(10b)의 X방향 이동 시의 보정량을 취득한다. 여기에서는, 워크 재치 테이블(10c) 상에 다층 인쇄 기판이 재치되어 있지 않은 상태로 한다. 또, X선 카메라(10b)의 확대배율은 소정의 배율(여기서는, ×1)로 일정하게 해둔다. 이 보정량의 취득은 1매의 다층 인쇄 기판의 위치계측을 행할 때마다 행하는 것이 바람직하다. 그러나, 이것으로 한정되지 않고, 복수매의 다층 인쇄 기판의 위치계측을 행할 때마다 행해도 된다. 또한, 위치계측을 행하는 다층 인쇄 기판의 매수와는 무관하게, 시기를 결정해두고 행하는 것도 가능하다.
최초에, 도 5에 나타낸 다층 인쇄 기판(70)의 원점위치(1, 1)에 있어서, X선 방사기(10a)의 방사 중심과 X선 카메라(10b)의 광축(L)의 위치 맞춤을 행한다. 여기에서는, 다층 인쇄 기판(70)의 원점위치(1, 1)와 X선 위치계측장치(10)의 기계 원점이 동일한 좌표위치에 있는 것으로 한다. 또, 이때, 제1 X방향 이동체(13)에 부착된 위치 보정용 지그(61)로부터 원반 지그(63)를 떼어둔다.
다음에, 도 3(b)에 나타낸 위치 보정용 지그(61)와 같은 구성의 광축맞춤용 지그(도시 생략)를 이용해서, 그 고정용 플레이트를 워크 재치 테이블(10c)의 소정 위치에 고정한다. 여기에서 「소정 위치」란, X선 위치계측장치(10)에 전원이 투입되어, 전술한 제1 X모터(11), 제2 X모터(21), 제2 Y모터(22), 제3 X모터(31), 제3 Y모터(32) 및 제4 Y모터(42)에 의한, X선 위치계측장치(10)의 기계 원점에의 위치결정(리셋 조작)이 완료된 상태에서, 고정용 플레이트를 워크 재치 테이블(10c)(도 3(a) 참조)의 소정 위치에 고정했을 때, 해당 고정 플레이트에 부착된 원반 지그(63)의 미소 구멍(65)의 중심위치(구멍의 중심좌표)와 도 5에 나타낸 원점위치(1, 1)가 일치하는 위치이다.
그리고, 도 6을 참조해서, 화상표시부(45)의 표시 화면에 투영된, 워크 재치 테이블(10c)의 소정 위치에 고정한 광축맞춤용 지그의 미소 구멍(65)에 의한 제2 X선 투영상(102)이 화상표시부(45)의 표시 화면의 기준위치(중심위치)(O)에 위치하도록, 제1 X모터(11), 제2 X모터(21), 제2 Y모터(22), 제3 X모터(31) 및 제3 Y모터(32)(도 1 참조)를 이용해서, X선 방사기(10a)와 X선 카메라(10b)와의 상대위치를 변경한다. 그리고, 이 조작에 의해, X선 방사기(10a)의 방사 중심, X선 카메라(10b)의 광축(L) 및 다층 인쇄 기판(70)의 원점위치(기계 원점)를 일치시킨다.
다음에, 워크 재치 테이블(10c)의 소정 위치에 고정한 상기 고정용 플레이트를 제거한다. 또, 제1 X방향 이동체(13)에 부착된 위치 보정용 지그(61)에 원반 지그(63)를 부착한다(도 3(a) 및 도 3(b) 참조).
그리고, 컨트롤러(81)는, X선 방사기(10a)의 방사 중심과 X선 카메라(10b)의 광축(L)을 일치시킨 도 5에 나타낸 원점위치(기계 원점)에 있어서, 그때의 제2 X선 투영상(102)을 이용해서, 위치 보정용 지그(61)의 미소 구멍(65)의 중심위치(제2 X선 투영상(102)의 중심점(O'))의 XY좌표를 측정한다. 그리고, 컨트롤러(81)는, 기억부(47)에 그 XY좌표를 기억한다(스텝 S1). 이 조작에 의해서, 도 5에 나타낸 다층 인쇄 기판(70)의 원점위치(기계 원점)와, 제1 X방향 이동체(13)에 부착된 원반 지그(63)의 미소 구멍(65)의 중심위치가 관련지어진다. 또한, 제1 X방향 이동체(13)에 부착된 위치 보정용 지그(61)의 미소 구멍(65)의 중심위치와 X선 카메라(10b)의 광축(L)이 일치하도록 미리 위치 맞춤을 해둔다.
이 위치 맞춤은, 예를 들어, 다음과 같이 해서 행한다. 즉, 우선, 서보모터군(44)의 동작에 의해, 제2 X선 투영상(102)의 중심점(O')과 화상표시부(45)의 표시 화면의 중심위치(O)를 일치시킨다. 그리고, X선 방사기(10a)의 방사 중심 및 X선 카메라(10b)의 광축(L)과, 워크 재치 테이블(10c)의 소정 위치에 고정한 광축맞춤용 지그(61)의 미소 구멍(65)의 중심위치를 일치시킨다. 그 후, 워크 재치 테이블(10c)의 소정 위치에 고정한 고정용 플레이트의 유지용 개구부(64)와, 제1 X방향 이동체(13)에 부착된 위치 보정용 지그(61)의 유지용 개구부(64)에, 두 개구부(64), (64)와 동일 직경의 핀 형상의 지그를 수직으로 삽입?통과시킨다. 이것에 의해, 두 개구부(64), (64)의 XY좌표 상에서의 위치 맞춤이 행해져, 워크 재치 테이블(10c)의 소정 위치에 고정한 광축맞춤용 지그의 위치와 제1 X방향 이동체(13)에 부착된 위치 보정용 지그(61)의 위치가 일치한다.
또, 전술한 방법에 의해서, 제1 X방향 이동체(13)에 부착된 위치 보정용 지그(61)의 미소 구멍(65)의 중심위치와, X선 카메라(10b)의 광축(L)이 일치하도록 미리 위치 맞춤을 해도, 부품정밀도에 기인하는 위치 어긋남, 예를 들어, 끼워맞춤 공차 정도의 위치 어긋남이 생길 가능성이 있다. 그러나, 이러한 경우더라도, 요구되는 정밀도를 만족할 수 있는 정도의 위치 어긋남량이면, 그때의 위치 어긋남량을 기억부(47)에 기억해두고, 이 위치 어긋남량을 보정값에 가산해서 위치계측 조작을 행하면 된다. 또한, 본 실시형태에서는, 제1 X방향 이동체(13)에 부착된 위치 보정용 지그(61)의 미소 구멍(65)의 중심위치와, X선 방사기(10a)의 방사 중심과 X선 카메라(10b)의 광축(L)은 일치하고 있어, 위치 어긋남이 없는 것으로 한다.
다음에, 컨트롤러(81)는, 제1 X모터(11), 제2X 모터(12) 및 제4 Y모터(42)를 제어하여, X선 방사기(10a) 및 X선 카메라(10b)를 다층 인쇄 기판(70)의 위치결정 마크(70m)의 각 좌표위치에 순차 이동시킨다(스텝 S2).
구체적으로는, X선 방사기(10a) 및 X선 카메라(10b)를, 도 5에 나타낸 XY좌표에 있어서, (2, 1) ? (n-1, 1); (m, 2) ? (n-1, m); (2, 1) ? (m-1, 1); (n, 2) ? (n, m-1)의 각 좌표위치에 설치한 위치결정 마크(70m)로 순차 이동시킨다. 구체적으로는, X방향에 대해서는, X선 방사기(10a) 및 X선 카메라(10b)를, 제1 X모터(11) 및 제2X 모터(12)를 이용해서 이동시킨다. Y방향에 대해서는, 다층 인쇄 기판(70)이 재치되어 있는 워크 재치 테이블(10c)을, 제4 X모터(42)를 이용해서 이동시킨다.
다음에, 컨트롤러(81)는, 도 7을 참조해서, 모든 위치결정 마크(70m)의 각 좌표위치에 있어서, 제2 X선 투영상(102)이 투영된 화상표시부(45)의 화상 데이터를 이용해서, 제2 X선 투영상(102)의 중심점(O')의 XY좌표와, X선 카메라(10b)의 광축(L)과의 위치 어긋남량(ΔX1, ΔY1)을 측정한다. 또한, 이 위치 어긋남량(ΔX1, ΔY1)을 기억부(47)에 보정량으로서 기억한다(스텝 S3).
구체적으로는, 도 7을 참조해서, 기억부(47)에 기억한, 도 5에 나타낸 원점위치(기계 원점)에 있어서의 위치 보정용 지그(61)의 미소 구멍(65)의 중심위치(제2 X선 투영상(102)의 중심점(O'))의 XY좌표를 화상표시부(45)의 표시 화면의 중심위치(O)로 한다. 그리고, 이 중심위치(O)와, X선 방사기(10a) 및 X선 카메라(10b)가 X방향으로 이동한 앞서의 좌표위치에서의 화상표시부(45)의 표시 화면에 있어서의 제2 X선 투영상(102)의 중심점(O')(미소 구멍(65)의 중심위치)의 XY좌표를 비교해서, 보정량으로서의 위치 어긋남량(ΔX1, ΔY1)을 측정한다. 그리고, 컨트롤러(81)는, X선 카메라(10b)의 확대배율(X선 카메라(10b)의 Z방향 위치), 위치결정 마크(70m)의 각 좌표위치에 대응시켜서, 그 좌표위치에 있어서의 보정량을 기억부(47)에 순차 기억시킨다. 모든 위치결정 마크(70m)의 각 좌표위치에 있어서의 보정량을 기억시킨 후, 위치 보정용 지그(61)로부터 원반 지그(63)를 떼어낸다.
그 후, X선 위치계측장치(10)를 이용해서 실제로 다층 인쇄 기판의 위치계측을 행하기 위하여, 워크 재치 테이블(10c) 상에 다층 인쇄 기판을 재치?고정한다(도 3(a) 참조). 여기에서는, 다층 인쇄 기판의 위치결정 마크(70m)가, 도 5에 나타낸 XY좌표에 있어서, (2, 1) ? (n-1, 1); (m, 2) ? (n-1, m); (2, 1) ? (m-1, 1); (n, 2) ? (n, m-1)의 각 좌표위치에 일치하도록 위치결정을 한 상태에서 워크 재치 테이블(10c) 상에 다층 인쇄 기판을 재치?고정한다.
<다층 인쇄 기판의 위치계측>
다음에, 컨트롤러(81)는, 다층 인쇄 기판의 각 위치결정 마크(70m)에서 위치계측을 행하기 위하여, 제1 X모터(11), 제2 X모터(21) 및 제4 Y모터(42)를 제어해서, X선 방사기(10a) 및 X선 카메라(10b)를 전술한 위치결정 마크(70m)의 각 좌표위치로 이동시킨다(스텝 S4).
그리고, 컨트롤러(81)는, X선 방사기(10a) 및 X선 카메라(10b)가 이동한 각 좌표위치에 있어서, X선 카메라(10b)의 확대배율(X선 카메라(10b)의 Z방향 위치, 여기에서는 ×1), 위치결정 마크(70m)의 해당 좌표위치에 대응시켜서 기억부(47)에 기억된 보정량(ΔX1, ΔY1)을 이용해서, 위치결정 마크(70m)의 각 좌표위치마다, 제2 X모터(21) 및 제2 Y모터(22)(도 1 및 도 3(a) 참조)를 제어한다. 그리고, 컨트롤러(81)는, 그 보정량이 상쇄되도록, X선 방사기(10a)를 제2 X모터(21) 및 제2 Y모터(22)에 의해 XY방향으로 ΔX1, ΔY1 상당분 이동시켜서, X선 방사기(10a)의 방사 중심과 X선 카메라(10b)의 광축(L)을 일치시킨다(스텝 S5). 여기에서는, 앞서의 조정에 의해서, X선 카메라(10b)의 광축(L)과 미소 구멍(65)의 중심위치는 이미 일치하고 있으므로, 제2 X모터(21) 및 제2 Y모터(22)에 의해 X선 방사기(10a)를 이동시켜, 해당 X선 방사기(10a)의 방사 중심과 미소 구멍(65)의 중심위치를 일치시키도록 하면 된다.
그와 같이 하면, 위치결정 마크(70m)의 각 위치 좌표에 의거해서, X선 방사기(10a)와 X선 카메라(10b)를 X방향으로 거의 같은 거리만큼 독립적으로 이동시켜도, 도 6 및 도 12(a)에 나타낸 바와 같이, 다층 인쇄 기판의 위치결정 마크(70m)의 각 좌표위치에 있어서, X선 방사기(10a)의 방사 중심과 X선 카메라(10b)의 광축(L)이 일치한 상태에서 정확하게 위치계측이 행해진다.
구체적으로는, 도 12(b)에 나타낸 바와 같이, 다층 인쇄 기판(70)에 부여된 원 마크(70b)와, 구리 박(2)에 부여된 원 마크(70a)가 화상표시부(45)에 투영되어서 이루어진 제1 X선 투영상(101)의 위치계측이, X선 방사기(10a)의 방사 중심과 X선 카메라(10b)의 광축(L)이 일치한 상태에서 행해진다. 이 결과, 다층 인쇄 기판(70)의 위치계측이 정확하게 행해지게 된다.
전술한 위치계측조작 결과, 컨트롤러(81)는, 다층 인쇄 기판(70)의 모든 위치결정 마크(70m)에 대해서 위치계측을 마치면, 처리를 종료한다.
또, 전술한 바와 같이, X선 위치계측장치(10)에서는, X선 카메라(10b)를 X선 방사기(10a)에 대해서 상하 방향으로 이동시킴으로써 확대배율을 조정할 수 있다. 도 6에 나타낸 바와 같이, X선 방사기(10a)의 방사 중심과 X선 카메라(10b)의 광축(L)을 일치시킨 상태로부터, X선 카메라(10b)를 제1궤도 레일(51)을 따라서 위쪽 방향으로 이동시키면, X선 카메라(10b)의 광축중심은, 설계상, 이 초기의 광축(L)을 따라서 이동한다. 그러나, 도 11에 나타낸 바와 같이, 실제로는 제1궤도 레일(51)(도 3(a) 참조)의 기복 등의 각종 요인에 의해서 X선 카메라(10b)의 광축중심은, 해당 초기의 광축(L)으로부터 벗어나 버린다. 그 결과, 도 11에 나타낸 바와 같이, 제2 X선 투영상(102)의 중심점(O')이 화상표시부(45)의 표시 화면의 중심위치(O)로부터 위치 어긋남을 일으킨 상태로 되어, 정확한 위치계측을 행할 수 없게 된다.
따라서, 본 실시형태의 X선 위치계측장치(10)에서는, 미리, X선 카메라(10b)의 확대배율의 변경 시에 있어서의 X선 방사기(10a)의 방사 중심과 X선 카메라(10b)의 광축(L)과의 위치 어긋남량을 측정하여, 보정량으로서 기억해둔다. 그리고, 실제로 X선 카메라(10b)의 확대배율을 변경할 경우에, 그 보정량을 이용해서 X선 방사기(10a)의 방사 중심과 X선 카메라(10b)의 광축(L)의 위치를 보정한다.
이하, 그 일례에 대해서, 도 14의 순서도를 참조하면서 설명한다. 여기에서의 위치계측처리는 기억부(47)에 격납된 프로그램에 의해 컨트롤러(81)가 실행한다.
<X선 카메라(10b)의 확대배율 변경(Z방향 이동) 시의 보정량의 취득＞
X선 위치계측장치(10)를 이용해서 실제로 X선 카메라(10b)의 확대배율의 변경을 행하기 전에, X선 카메라(10b)의 확대배율 변경 시의 보정량을 취득한다. 여기에서는, 워크 재치 테이블(10c) 상에 다층 인쇄 기판이 재치되어 있지 않은 상태로 한다. 또, X선 카메라(10b)의 초기의 확대배율은 소정의 배율(여기서는, ×1)로 해둔다. 이 보정량의 취득은 1매의 다층 인쇄 기판의 위치계측을 행할 때마다 행하는 것이 바람직하다. 그러나, 이것으로 한정되지 않고, 복수매의 다층 인쇄 기판의 위치계측을 행할 때마다 행해도 된다. 또한, 위치계측을 행하는 다층 인쇄 기판의 매수와는 무관하게, 시기를 결정해두고 행하는 것도 가능하다.
여기에서는, 전술한 X선 방사기(10a)의 방사 중심 및 X선 카메라(10b)의 광축(L)과 기계 원점과의 위치 맞춤이 이미 완료되어 있는 것으로 한다.
다음에, 고정용 플레이트(62)를 이용해서, 위치 보정용 지그(61)를 X선 카메라(10b)의 아래쪽 측에서 제1 X방향 이동체(13)의 소정 위치에 고정해둔다(도 3(a) 및 도 3(b) 참조).
그리고, 컨트롤러(81)는, X선 방사기(10a)의 방사 중심과 X선 카메라(10b)의 광축(L)을 일치시킨 도 5에 나타낸 원점위치(기계 원점)에 있어서, 그때의 제2 X선 투영상(102)을 이용해서, 위치 보정용 지그(61)의 미소 구멍(65)의 중심위치(제2 X선 투영상(102)의 중심점(O'))의 XY좌표를 측정한다. 그리고, 컨트롤러(81)는, 기억부(47)에 그 XY좌표를 기억한다(스텝 S11). 전술한 바와 같이, 제1 X방향 이동체(13)에 부착된 위치 보정용 지그(61)의 미소 구멍(65)의 중심위치와 X선 카메라(10b)의 광축(L)은, 부품정밀도에 기인하는 위치 어긋남, 예를 들어, 끼워맞춤 공차 정도의 위치 어긋남이 생길 가능성이 있다. 그러나, 이러한 경우더라도, 요구되는 정밀도를 만족할 수 있는 정도의 위치 어긋남량이면, 그때의 위치 어긋남량을 기억부(47)에 기억해두고, 이 위치 어긋남량을 보정량에 가산해서 위치계측 조작을 행하면 된다. 또한, 본 실시형태에서는, 제1 X방향 이동체(13)에 부착된 위치 보정용 지그(61)의 미소 구멍(65)의 중심위치와 X선 방사기(10a)의 방사 중심과 X선 카메라(10b)의 광축(L)은 일치하고 있어, 위치 어긋남이 없는 것으로 한다.
다음에, 컨트롤러(81)는, Z모터(43)를 제어해서, X선 카메라(10b)를 Z방향을 따라서 이동시켜, X선 카메라(10b)의 확대배율을 소정 배율(예를 들어, ×2, ×4, ×6)로 순차 변경한다(스텝 S12).
이어서, 컨트롤러(81)는, 도 11을 참조해서, 각 확대배율에 대응하는 X선 카메라(10b)의 Z방향 위치에 있어서, 제2 X선 투영상(102)이 투영된 화상표시부(45)의 화상 데이터를 이용해서, 제2 X선 투영상(102)의 중심점(O')의 XY좌표와 X선 카메라(10b)의 광축(L)과의 위치 어긋남량(ΔX2, ΔY2)을 측정한다. 그리고, 컨트롤러(81)는 이 위치 어긋남량(ΔX2, ΔY2)을 기억부(47)에 보정량으로서 기억한다(스텝 S13).
구체적으로는, 도 11을 참조해서, 기억부(47)에 기억한, 도 5에 나타낸 원점위치(기계 원점)에 있어서의 위치 보정용 지그(61)의 미소구멍(65)의 중심위치(제2 X선 투영상(102)의 중심점(O'))의 XY좌표를 화상표시부(45)의 표시 화면의 중심위치(O)로 한다. 그리고, 이 중심위치(O)와, X선 카메라(10b)가 Z방향으로 이동한 앞서의 좌표위치에서의 화상표시부(45)의 표시 화면에 있어서의 제2 X선 투영상(102)의 중심점(O')(미소구멍(65)의 중심위치)의 XY좌표를 비교해서, 보정량으로서의 위치 어긋남량(ΔX2, ΔY2)을 측정한다. 그리고, 컨트롤러(81)는, X선 카메라(10b)의 확대배율(X선 카메라(10b)의 Z방향 위치)에 대응시켜서, 그 Z방향 위치에 있어서의 보정량을 기억부(47)에 순차 기억한다. 모든 확대배율에 있어서의 보정량이 기억된 후, 위치 보정용 지그(61)로부터 원반지그(63)를 떼어낸다.
그 후, X선 위치계측장치(10)를 이용해서 실제로 다층 인쇄 기판의 위치계측을 행하기 위하여, 워크 재치 테이블(10c) 상에 다층 인쇄 기판을 재치?고정한다(도 3(a) 참조). 여기에서는, 다층 인쇄 기판의 위치결정 마크(70m)가, 도 5에 나타낸 XY좌표에 있어서, (2, 1) ? (n-1, 1); (m, 2) ? (n-1, m); (2, 1) ? (m-1, 1); (n, 2) ? (n, m-1)의 각 좌표위치에 일치하도록 위치결정을 행한 상태에서 워크 재치 테이블(10c) 상에 다층 인쇄 기판을 재치?고정한다.
<다층 인쇄 기판의 위치계측>
다음에, 컨트롤러(81)는, 다층 인쇄 기판의 소정의 위치결정 마크(70m)에서 위치계측을 행하기 위하여, 제1 X모터(11), 제2 X모터(21) 및 제4 Y모터(42)를 제어해서, X선 방사기(10a) 및 X선 카메라(10b)를 전술한 위치결정 마크(70m)의 어느 것인가의 좌표위치로 이동시킨다(스텝 S14).
그리고, 컨트롤러(81)는, X선 카메라(10b)의 확대배율(여기에서는 초기의 확대배율×1임), 위치결정 마크(70m)의 좌표위치에 대응시켜서 기억부(47)에 기억된 보정량(ΔX1, ΔY1)을 이용해서, 제2 X모터(21) 및 제2 Y모터(22)(도 1 및 도 3(a) 참조)를 제어한다. 그리고, 컨트롤러(81)는, 그 보정량이 상쇄되도록, X선 방사기(10a)를 제2 X모터(21) 및 제2 Y모터(22)에 의해서 XY방향으로 ΔX1, ΔY1 상당분 이동시켜, 미소구멍(65)의 중심위치(화상표시부(45)의 표시 화면의 중심위치(O)), X선 방사기(10a)의 방사 중심 및 X선 카메라(10b)의 광축(L)을 일치시킨다(스텝 S15). 여기에서는, 앞서의 조정에 의해서, X선 카메라(10b)의 광축(L)과 미소구멍(65)의 중심위치는 이미 일치하고 있으므로, 제2 X모터(21) 및 제2 Y모터(22)에 의해서 X선 방사기(10a)를 이동시켜, 해당 X선 방사기(10a)의 방사 중심과 미소구멍(65)의 중심위치를 일치시키도록 하면 된다.
또한, 컨트롤러(81)는, X선 방사기(10a) 및 X선 카메라(10b)가 이동한 소정의 좌표위치에 있어서, Z모터(43)를 제어하여, X선 카메라(10b)의 확대배율의 설정을 행한다(스텝 S16).
그리고, 컨트롤러(81)는, X선 카메라(10b)가 배율변경에 따라서 이동한 Z방향 위치에 있어서, 기억부(47)에 X선 카메라(10b)의 해당 확대배율(X선 카메라(10b)의 Z방향 위치)에 대응시켜서 기억된 보정량(ΔX2, ΔY2)을 이용해서, 제3 X모터(31) 및 제3 Y모터(32)(도 1 및 도 4 참조)를 제어한다. 그리고, 컨트롤러(81)는, 그 보정량이 상쇄되도록, X선 카메라(10b)를 제3 X모터(31) 및 제3 Y모터(32)에 의해 XY방향으로 ΔX2, ΔY2 상당분 이동시켜, 미소구멍(65)의 중심위치, X선 방사기(10a)의 방사 중심 및 X선 카메라(10b)의 광축(L)을 일치시킨다(스텝 S17). 여기에서는, 앞서의 조정에 의해서, X선 방사기(10a)의 방사 중심과 미소구멍(65)의 중심위치는 이미 일치하고 있으므로, 제3 X모터(31) 및 제3 Y모터(32)에 의해 X선 카메라(10b)를 이동시켜, 해당 X선 카메라(10b)의 광축(L) 및 미소구멍(65)의 중심위치를 일치시키도록 하면 된다.
그렇게 하면, 도 6, 도 12(a) 및 도 12(b)에 나타낸 바와 같이, X선 카메라(10b)의 각 확대배율에 있어서, X선 방사기(10a)의 방사 중심과 X선 카메라(10b)의 광축(L)이 일치한 상태에서 정확하게 위치계측이 행해진다.
전술한 위치계측조작 결과, 컨트롤러(81)는, 다층 인쇄 기판(70)의 소정의 위치결정 마크(70m)에 대해서 X선 카메라(10b)의 소정의 확대배율에서의 위치계측을 마치면, 처리를 종료한다
이상에서 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 X선 위치계측장치(10)에 의하면, X선 방사기(10a) 및 X선 카메라(10b)가 각각 독립적으로 XY좌표(다층 인쇄 기판의 표면)를 따라서 이동할 경우에, 위치 보정용 지그(61)를 구비함으로써, X선 방사기(10a) 및 X선 카메라(10b)가 이동한 곳에서의 서로의 상대적인 위치를 파악하는 것이 가능해진다. 그리고, 위치계측 시, X선 방사기(10a)의 방사 중심과 X선 카메라(10b)의 광축(L)이 일치하도록, X선 카메라(10b)의 위치를 적정하게 보정할 수 있게 된다. 그 때문에, 종래와 같이 ㄷ자 형상 프레임에 의해 X선 카메라(10b) 및 X선 방사기(10a)를 유지해서 위치 정밀도를 확보하는 구성이 불필요해져, X선 위치계측장치 전체의 소형화가 실현된다. 또한, X선 방사기(10a) 및 X선 카메라(10b)가 각각 독립적으로 XY좌표를 따라서 이동할 경우에는, 위치 정밀도의 확보를 위하여 고정밀도의 XY이송기구나 고강성의 기계 하우징체 등이 필요로 되지만, 그러한 구성을 구비하지 않아도 고정밀도의 위치계측이 가능해진다. 따라서, 본 실시형태의 X선 위치계측장치(10)에 의하면, 고정밀도의 위치계측이 가능하면서, 소형으로 저가격인 X선 위치계측장치를 실현하는 것이 가능해진다.
또, 본 실시형태의 X선 위치계측장치(10)에 의하면, 서로의 상대적인 위치 관계가 Z방향으로 변경 가능하게 설치된 X선 카메라(10b)와 X선 방사기(10a)를, Z방향으로 상대적으로 이동시키고, 그 결과를 위치 보정용 지그(61)에 의해서 측정하고, 이동 전후에 있어서 서로의 중심위치의 좌표가 XY방향에서 벗어나 있지 않은지를 확인하는 것이 가능해진다. 그 때문에 고정밀도의 Z방향(상하 방향)의 이송기구나, 고강성의 하우징체 등을 구비하고 있지 않아도 고정밀도의 위치계측이 가능해진다. 또한, X선 방사기(10a) 및 X선 카메라(10b)가 XY좌표를 따라서 이동가능하게 되어 있을 경우에는, XY좌표 상의 임의의 좌표위치에서, Z방향을 따라서, X선 방사기(10a)의 방사 중심과 X선 카메라(10b)의 광축(L)과의 위치 어긋남량을 측정, 기억하는 동시에, 보정에 사용하는 것이 가능해지므로, 고정밀도의 위치계측이 실현된다.
또한, 본 실시형태의 X선 위치계측장치(10)에 의하면, 위치계측조작 사이에 발생하는 열에 의해서 X선 위치계측장치(10)의 각 부분이 열팽창하는 것에 의한 X선 방사기(10a)의 방사 중심과 X선 카메라(10b)의 광축(L)과의 위치 어긋남이 발생해도, 그 위치 어긋남을 적절하게 보정함으로써, 측정정밀도가 악화되는 것을 방지할 수 있게 된다.
예를 들어, X선관에는, 위치계측조작 사이에 음극과 양극과의 사이에 고전압이 인가되어, 필라멘트로부터 방출된 열전자가 타겟의 초점에 충돌함으로써 X선이 발생하는 동시에, 타겟에 열이 발생한다. 이 열에 의해, 양극의 각 부분이 열팽창하고, 그 결과 타겟이 X선관 축방향을 따라서 음극측(예를 들어, 본 실시형태에 있어서의 -X방향)으로 이동한다. 이 양극의 열팽창에 기인하는 타겟의 이동 결과, 초점의 위치도 같은 양만큼 -X방향으로 변위하게 된다.
이와 같이 초점의 위치가 위치 어긋남을 일으켜 버리면, X선 방사기(10a)의 방사 중심이 위치 어긋남을 일으켜, X선 카메라(10b)의 광축(L)과 일치하지 않게 되어, 전술한 바와 같이 위치계측 정밀도가 악화된다.
그러나, 본 실시형태의 X선 위치계측장치(10)에 의하면, 위치 보정용 지그(61)를 구비함으로써, X선 방사기(10a)의 음극의 열변위에 유래하는, X선 방사기의 방사 중심과 X선 카메라의 광축(L)과의 위치 어긋남량을 검출하여, 적절하게 보정하는 것도 가능하게 된다.
예를 들어, 모든 위치결정 마크(70m)의 각 좌표위치에 있어서의 보정량을 측정한 후의 소정의 타이밍에서, 어느 쪽인가의 위치결정 마크(70m)의 위치 보정용 지그(61)를 이용해서 제2 X선 투영상(102)의 위치계측을 행한다. 그리고, 이때 얻어진 보정량과 기억부(47)에 기억되어 있는 보정량을 비교해서, 두 보정량의 차이의 유무를 검출한다. 그리고, 두 보정량에 차이가 있었을 경우에는, 모든 위치결정 마크(70m)의 각 좌표위치에 있어서의 보정량을 다시 측정하고, 그 후에 얻어진 보정량을 기억부(47)에 보정량으로서 기억한다. 그리고, 이후의 위치계측조작에는, 그 후에 얻어진 보정량을 이용해서 X선 방사기(10a)와 X선 카메라(10b)의 광축(L)과의 위치맞춤을 행한다.
본 실시형태에 의하면, 전술한 바와 같이 위치계측처리를 행하므로, X선 방사기(10a)가 열변위를 일으켰다고 해도, 측정정밀도를 확보할 수 있다. 그 때문에, X선 방사기(10a)의 열변위를 억제하기 위한 다양한 대책을 행할 필요가 없어진다. 따라서, X선 위치계측장치(10)에 의해 고정밀도의 위치계측이 가능하게 되는 동시에, 그 비용을 억제할 수 있다.
또, 상기 실시형태에서는 측정 대상물을 7층 구조의 다층 인쇄 기판(70)으로 하였다. 그러나, 이것으로 한정되지 않고, 측정 대상물은, 6층 이하 또는 8층 이상의 다층 인쇄 기판이어도 되고, 그 밖의 가공 대상 부품이어도 된다.
상기 실시형태에서는, 위치 보정용 지그(61)는 X선 카메라(10b)와의 상대위치가 결정된 상태에서 X선 방사기(10a) 및 X선 카메라(10b)와의 사이에 개재시켜 배치하였다. 그러나, 이것으로 한정되지 않고, X선 방사기(10a)와의 상대위치가 결정된 상태에서 개재시켜 배치해도 된다.
상기 실시형태에서는 X선 카메라(10b)를 워크 재치 테이블(10c)과 수직인 방향으로 X선 방사기(10a)에 대해서 이동시킴으로써, 이 X선 카메라(10b)의 확대배율을 변경하였다. 그러나, 이것으로 한정되지 않고, X선 방사기(10a)를 X선 카메라(10b)에 대해서 이동시킴으로써 X선 카메라(10b)의 확대배율을 변경하는 구성으로 하는 것도 가능하다.
상기 실시형태에서는, 위치 보정용 지그(61)는 사각형 평판 형상의 고정용 플레이트(62)와 이 고정용 플레이트(62)에 형성된 유지용 개구부(64)에 착탈 가능하게 유지되어, 중앙부에 미소구멍(65)을 가진 원반 지그(63)로 구성하였다(도 3(b) 참조). 그러나, 이것으로 한정되지 않고, 원반 지그(63) 대신에, 고정용 플레이트(62)의 소정 위치에 설치한 지점에 대해서 회동하여, 폭방향 중앙부에 미소구멍(65)을 가진 플레이트체로 해도 된다. 이 플레이트체에서는, 위치결정 마크(70m)의 위치계측을 행할 경우에는 위치계측에 지장을 초래하지 않도록 X선 카메라(10b)의 아래쪽으로부터 퇴피시켜, 제2 X선 투영상(102)의 위치계측을 행할 경우에는 X선 카메라(10b)의 아래쪽에 있어서 위치계측이 가능한 소정 위치에 위치결정되도록 된다.
상기 실시형태에서는, 위치결정 마크(70m)의 좌표위치마다 또는 X선 카메라(10b)의 확대배율마다, 미리 취득한 보정량을 이용해서 X선 방사기(10a) 및 X선 카메라(10b)를 이동하는 위치를 수정하였다. 그러나, 이것으로 한정되지 않고, 해당 보정량에 의거해서, 위치계측결과 얻어진 데이터 그 자체를 수정하는 것도 가능하다.
상기 실시형태에서는, X선 위치계측장치(10)에 의한 위치계측은, 모든 위치결정 마크(70m)에 있어서, X선 카메라(10b)의 확대배율을 일정하게 하거나, 또는 소정의 위치결정 마크(70m)에 있어서, X선 카메라(10b)의 확대배율을 변경해서 행하였다. 그러나, 이것으로 한정되지 않고, 위치결정 마크(70m)의 좌표위치마다, X선 카메라(10b)의 확대배율을 복수 단계로 변경하고, 그 복수 단계의 확대배율과 함께, 위치결정 마크(70m)의 좌표위치 및 위치 어긋남량의 측정치를 보정량으로서 기억한다. 그리고, 위치결정 마크(70m)의 좌표위치마다 확대배율을 변경하면서, 그 보정량을 사용해서 X선 방사기(10a)의 방사 중심 및 X선 카메라(10b)의 광축(L)을 일치시켜, 위치계측을 행하는 것도 가능하다.
상기 실시형태에서는, X선 위치계측장치(10)에 의한 위치계측 시, 기억부(47)에 격납된 위치계측용 프로그램을 컴퓨터인 CPU를 가진 컨트롤러(81)가 실행하였다. 그러나, 이것으로 한정되지 않고, 운반가능한 기록 매체에 기록한 위치계측용 프로그램을 컨트롤러(81)가 실행할 수도 있고, 인터넷을 경유해서 전송되는 위치계측용 프로그램을 컨트롤러(81)가 실행하는 것도 가능하다.
본 발명은, 본 발명의 광의의 정신과 범위를 일탈하는 일없이, 다양한 실시형태 및 변형이 가능해지는 것이다. 또한, 전술한 실시형태는 본 발명을 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.
10: X선 위치계측장치 10a: X선 방사기
10b: X선 카메라 10c: 워크 재치 테이블
10d: 베이스 대 10e: 입설 플레이트
10f: 홈부 11: 제1 X 모터
13: 제1 X방향 이동체 14: 제2 X방향 이동체
15: Z방향 이동체 21: 제2 X모터
22: 제2 Y모터 31: 제3 X모터
32: 제3 Y모터 42: 제4 Y모터
43: Z모터 44: 서보모터군
45: 화상표시부 46: X선 방사기 구동부
47: 기억부 48: 입력부
51: 제1궤도 레일 52: 제2궤도 레일
53: 제3궤도 레일 54: 제4궤도 레일
61: 위치 보정용 지그 62: 고정용 플레이트
63: 원반 지그 64: 유지용 개구부
65: 미소 구멍 70: 다층 인쇄 기판
70m: 위치결정 마크 70a: 대 직경의 원 마크
70b: 소 직경의 원 마크 71: 프리프레그(표면측 인쇄 기판)
73: 프리프레그(이면측 인쇄 기판) 81: 마이크로컴퓨터
100: 수광면 101: 제1 X선 투영상
102: 제2 X선 투영상 L: 광축
O: 화상표시부(45)의 표시화면의 중심위치
O': 제2 X선 투영상의 진짜 중심점
O": 제2 X선 투영상의 겉보기 중심점

Claims (7)

  1. X선 방사기와 X선 카메라;
    측정 대상물을 재치(載置)하는 워크 재치 테이블;
    상기 워크 재치 테이블 상의 측정 대상물에 대해서, 상기 X선 방사기를 해당 워크 재치 테이블면을 따라서 이동시키는 제1이동부;
    상기 워크 재치 테이블 상의 측정 대상물에 대해서, 상기 X선 카메라를 해당 워크 재치 테이블면을 따라서 이동시키는 제2이동부;
    상기 X선 방사기로부터 방사되어, 상기 측정 대상물을 투과한 X선이 제1 X선 투영상으로서 투영되는 화상표시부;
    상기 X선 방사기와 상기 X선 카메라 사이에 개재되어 배치되어서, 상기 X선 방사기로부터 방사되는 X선을 상기 화상표시부에 위치 파악 가능한 제2 X선 투영상으로서 투영시키기 위한 위치 보정용 지그;
    상기 제1이동부 및 상기 제2이동부를 제어하여, 상기 X선 방사기 및 상기 X선 카메라를 각각 독립적으로 상기 워크 재치 테이블에 대해서 이동시키는 제어부; 및
    적어도 상기 화상표시부에 있어서의 기준위치와 상기 제2 X선 투영상의 위치와의 위치 어긋남량을 보정량으로서 기억하는 기억부를 구비하되,
    상기 제어부는,
    상기 제1이동부 및 상기 제2이동부를 제어하여, 상기 X선 방사기 및 상기 X선 카메라를 상기 측정 대상물에서 위치계측을 행하는 위치로 이동시키는 제1이동 수단;
    상기 위치계측을 행하는 위치에 있어서, 상기 화상표시부에 있어서의 기준위치와 상기 제2 X선 투영상의 위치와의 위치 어긋남량을 측정하는 동시에, 상기 위치 어긋남량을 해당 계측 위치에 대응하는 보정량으로서 상기 기억부에 기억하는 제1측정 기억 수단;
    상기 제1이동부 및 제2이동부를 제어하여, 상기 X선 방사기 및 상기 X선 카메라를 상기 위치계측을 행하는 위치로 이동시키는 제2이동 수단; 및
    상기 위치계측을 행하는 위치에 있어서, 상기 보정량에 의거해서 상기 제1이동부 및 상기 제2이동부를 제어하여, 상기 X선 방사기의 방사 중심 및 상기 X선 카메라의 광축을 일치시키는 동시에, 상기 측정 대상물의 위치계측을 행하는 제1위치계측 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 X선 위치계측장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 X선 방사기 및 상기 X선 카메라 중 한쪽을 상기 워크 재치 테이블과 수직인 방향으로 이동시킴으로써, 상기 X선 카메라의 확대배율을 변경하는 제3이동부를 더 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 제3이동부를 제어하여, 상기 X선 카메라의 확대배율을 변경하는 제1확대배율 변경수단;
    소정의 확대배율이 실현되는 상기 X선 카메라의 위치에 있어서, 상기 화상표시부에 있어서의 기준위치와 상기 제2 X선 투영상의 위치와의 위치 어긋남량을 측정하는 동시에, 상기 위치 어긋남량을 해당 확대배율에 대응하는 보정량으로서 상기 기억부에 기억하는 제2측정 기억 수단;
    상기 제3이동부를 제어하여, 상기 X선 카메라의 확대배율을 변경하는 제2확대배율 변경수단; 및
    소정의 확대배율이 실현되는 상기 X선 카메라의 위치에 있어서, 상기 보정량에 의거해서 상기 제1이동부 및 상기 제2이동부를 제어하여, 상기 X선 방사기의 방사 중심 및 상기 X선 카메라의 광축을 일치시키는 동시에, 상기 측정 대상물의 위치계측을 행하는 제2위치계측 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 X선 위치계측장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 측정 대상물은 위치계측을 행하는 위치에 위치결정 마크가 부여되어 있는 다층 인쇄 배선판인 것을 특징으로 하는 X선 위치계측장치.
  4. X선 방사기와 X선 카메라;
    측정 대상물을 재치하는 워크 재치 테이블;
    상기 워크 재치 테이블 상의 측정 대상물에 대해서, 상기 X선 방사기를 해당 워크 재치 테이블면을 따라서 이동시키는 제1이동부;
    상기 워크 재치 테이블 상의 측정 대상물에 대해서, 상기 X선 카메라를 해당 워크 재치 테이블면을 따라서 이동시키는 제2이동부;
    상기 X선 방사기로부터 방사되어, 상기 측정 대상물을 투과한 X선이 제1 X선 투영상으로서 투영되는 화상표시부;
    상기 X선 방사기와 상기 X선 카메라 사이에 개재되어 배치되어서, 상기 X선 방사기로부터 방사되는 X선을 상기 화상표시부에 위치 파악 가능한 제2 X선 투영상으로서 투영시키기 위한 위치 보정용 지그;
    상기 제1이동부 및 상기 제2이동부를 제어하여, 상기 X선 방사기 및 상기 X선 카메라를 각각 독립적으로 상기 워크 재치 테이블에 대해서 이동시키는 제어부; 및
    적어도 상기 화상표시부에 있어서의 기준위치와 상기 제2 X선 투영상의 위치와의 위치 어긋남량을 보정량으로서 기억하는 기억부
    를 구비한 X선 위치계측장치에서 사용되는 위치계측방법으로서,
    상기 제1이동부 및 상기 제2이동부를 제어하여, 상기 X선 방사기 및 상기 X선 카메라를 상기 측정 대상물에서 위치계측을 행하는 위치로 이동시키는 제1이동 스텝;
    상기 위치계측을 행하는 위치에 있어서, 상기 화상표시부에 있어서의 기준위치와 상기 제2 X선 투영상의 위치와의 위치 어긋남량을 측정하는 동시에, 상기 위치 어긋남량을 해당 계측 위치에 대응하는 보정량으로서 상기 기억부에 기억하는 제1측정 기억 스텝;
    상기 제1이동부 및 제2이동부를 제어하여, 상기 X선 방사기 및 상기 X선 카메라를 상기 위치계측을 행하는 위치로 이동시키는 제2이동 스텝; 및
    상기 위치계측을 행하는 위치에 있어서, 상기 보정량에 의거해서 상기 제1이동부 및 상기 제2이동부를 제어하여, 상기 X선 방사기의 방사 중심 및 상기 X선 카메라의 광축을 일치시키는 동시에, 상기 측정 대상물의 위치계측을 행하는 제1위치계측 스텝을 구비하는 것을 특징으로 하는 X선 위치계측장치의 위치계측방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 X선 위치계측장치는, 상기 X선 방사기 및 상기 X선 카메라 중 한쪽을 상기 워크 재치 테이블과 수직인 방향으로 이동시킴으로써, 상기 X선 카메라의 확대배율을 변경하는 제3이동부를 더 구비하고,
    상기 방법은
    상기 제3이동부를 제어하여, 상기 X선 카메라의 확대배율을 변경하는 제1확대배율 변경스텝;
    소정의 확대배율이 실현되는 상기 X선 카메라의 위치에 있어서, 상기 화상표시부에 있어서의 기준위치와 상기 제2 X선 투영상의 위치와의 위치 어긋남량을 측정하는 동시에, 상기 위치 어긋남량을 해당 확대배율에 대응하는 보정량으로서 상기 기억부에 기억하는 제2측정 기억 스텝;
    상기 제3이동부를 제어하여, 상기 X선 카메라의 확대배율을 변경하는 제2확대배율 변경스텝; 및
    소정의 확대배율이 실현되는 상기 X선 카메라의 위치에 있어서, 상기 보정량에 의거해서 상기 제1이동부 및 상기 제2이동부를 제어하여, 상기 X선 방사기의 방사 중심 및 상기 X선 카메라의 광축을 일치시키는 동시에, 상기 측정 대상물의 위치계측을 행하는 제2위치계측 스텝을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 X선 위치계측장치의 위치계측방법.
  6. X선 방사기와 X선 카메라;
    측정 대상물을 재치하는 워크 재치 테이블;
    상기 워크 재치 테이블 상의 측정 대상물에 대해서, 상기 X선 방사기를 해당 워크 재치 테이블면을 따라서 이동시키는 제1이동부;
    상기 워크 재치 테이블 상의 측정 대상물에 대해서, 상기 X선 카메라를 해당 워크 재치 테이블면을 따라서 이동시키는 제2이동부;
    상기 X선 방사기로부터 방사되어, 상기 측정 대상물을 투과한 X선이 제1 X선 투영상으로서 투영되는 화상표시부;
    상기 X선 방사기와 상기 X선 카메라 사이에 개재되어 배치되어서, 상기 X선 방사기로부터 방사되는 X선을 상기 화상표시부에 위치 파악 가능한 제2 X선 투영상으로서 투영시키기 위한 위치 보정용 지그;
    상기 제1이동부 및 상기 제2이동부를 제어하여, 상기 X선 방사기 및 상기 X선 카메라를 각각 독립적으로 상기 워크 재치 테이블에 대해서 이동시키는 제어부; 및
    적어도 상기 화상표시부에 있어서의 기준위치와 상기 제2 X선 투영상의 위치와의 위치 어긋남량을 보정량으로서 기억하는 기억부를 구비한 X선 위치계측장치의 상기 제어부에 설치되는 컴퓨터를,
    상기 제1이동부 및 상기 제2이동부를 제어하여, 상기 X선 방사기 및 상기 X선 카메라를 상기 측정 대상물에서 위치계측을 행하는 위치로 이동시키는 제1이동 수단;
    상기 위치계측을 행하는 위치에 있어서, 상기 화상표시부에 있어서의 기준위치와 상기 제2 X선 투영상의 위치와의 위치 어긋남량을 측정하는 동시에, 상기 위치 어긋남량을 해당 계측 위치에 대응하는 보정량으로서 상기 기억부에 기억하는 제1측정 기억 수단;
    상기 제1이동부 및 제2이동부를 제어하여, 상기 X선 방사기 및 상기 X선 카메라를 상기 위치계측을 행하는 위치로 이동시키는 제2이동 수단; 및
    상기 위치계측을 행하는 위치에 있어서, 상기 보정량에 의거해서 상기 제1이동부 및 상기 제2이동부를 제어하여, 상기 X선 방사기의 방사 중심 및 상기 X선 카메라의 광축을 일치시키는 동시에, 상기 측정 대상물의 위치계측을 행하는 제1위치계측 수단
    으로서 기능시키는 것을 특징으로 하는 X선 위치계측장치의 위치계측용 프로그램.
  7. 제6항에 있어서, 상기 X선 위치계측장치는, 상기 X선 방사기 및 상기 X선 카메라 중 한쪽을 상기 워크 재치 테이블과 수직인 방향으로 이동시킴으로써, 상기 X선 카메라의 확대배율을 변경하는 제3이동부를 더 구비하고,
    상기 컴퓨터를,
    상기 제3이동부를 제어하여, 상기 X선 카메라의 확대배율을 변경하는 제1확대배율 변경수단;
    소정의 확대배율이 실현되는 상기 X선 카메라의 위치에 있어서, 상기 화상표시부에 있어서의 기준위치와 상기 제2 X선 투영상의 위치와의 위치 어긋남량을 측정하는 동시에, 상기 위치 어긋남량을 해당 확대배율에 대응하는 보정량으로서 상기 기억부에 기억하는 제2측정 기억 수단;
    상기 제3이동부를 제어하여, 상기 X선 카메라의 확대배율을 변경하는 제2확대배율 변경수단; 및
    소정의 확대배율이 실현되는 상기 X선 카메라의 위치에 있어서, 상기 보정량에 의거해서 상기 제1이동부 및 상기 제2이동부를 제어하여, 상기 X선 방사기의 방사 중심 및 상기 X선 카메라의 광축을 일치시키는 동시에, 상기 측정 대상물의 위치계측을 행하는 제2위치계측 수단
    으로서 더 기능시키는 것을 특징으로 하는 X선 위치계측장치의 위치계측용 프로그램.
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