WO2021181792A1 - 検査システム、検査方法及びプログラム - Google Patents

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WO2021181792A1
WO2021181792A1 PCT/JP2020/047023 JP2020047023W WO2021181792A1 WO 2021181792 A1 WO2021181792 A1 WO 2021181792A1 JP 2020047023 W JP2020047023 W JP 2020047023W WO 2021181792 A1 WO2021181792 A1 WO 2021181792A1
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lead
region
void
inspection system
solder
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PCT/JP2020/047023
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English (en)
French (fr)
Inventor
裕史 狩田
啓雅 笠原
Original Assignee
オムロン株式会社
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/02—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material
    • G01N23/04—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material
    • G01N23/044—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material using laminography or tomosynthesis
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H05K13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or adjusting assemblages of electric components
    • H05K13/08—Monitoring manufacture of assemblages
    • H05K13/082—Integration of non-optical monitoring devices, i.e. using non-optical inspection means, e.g. electrical means, mechanical means or X-rays
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    • G01N2223/60—Specific applications or type of materials
    • G01N2223/611—Specific applications or type of materials patterned objects; electronic devices
    • G01N2223/6113—Specific applications or type of materials patterned objects; electronic devices printed circuit board [PCB]
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    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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    • G01N2223/60—Specific applications or type of materials
    • G01N2223/645—Specific applications or type of materials quality control

Definitions

  • the present invention relates to an X-ray inspection system, an inspection method and a program using X-rays.
  • Patent Document 1 In technical fields such as inspection of component mounting substrates, it is known to inspect an inspected object using X-rays in order to inspect a portion that cannot be inspected from the appearance of the inspected object (for example,).
  • Patent Document 1 discloses a technique for determining the presence or absence of voids (air bubbles) generated when the through holes of a component mounting substrate are filled with plating by using an X-ray image. Specifically, reconstruction information is created in which a value corresponding to the amount of X-ray absorption is defined for each coordinate in the three-dimensional space using a plurality of X-ray images obtained by photographing the through hole from different directions. Then, it is disclosed that a feature amount peculiar to the void is extracted from the reconstruction information and the presence or absence of a void in the filling portion is determined based on the feature amount information.
  • voids air bubbles
  • the lead portion of an electronic component is inserted (inserted) into a through hole and soldered (hereinafter referred to as insertion mounting), but the solder filled in the through hole at the time of soldering is used. Voids may also occur inside.
  • voids are present inside the solder, for example, if the voids are concentrated in a specific location, the current will be hindered and poor continuity will easily occur, the strength of the solder will decrease, and cracks (cracks, chips) will occur. It is known that adverse effects such as easy soldering occur.
  • the void inside the solder of the through-hole in which the component is inserted and mounted is expressed by the same brightness as the lead of the component on the X-ray image, it is difficult to properly detect only the void by the feature amount. .. Therefore, even if the inspection is performed using the X-ray image as in the technique described in Patent Document 1, the lead is erroneously detected as a void, and oversight (excessive defect determination) occurs at the time of inspection. There was a problem that the inspection efficiency was lowered.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and accurately detects voids in the solder filled in the through holes of the component mounting board in which the leads of the electronic components are inserted and mounted in the through holes.
  • the purpose is to provide technology.
  • the present invention adopts the following configuration.
  • the inspection system is This is a component mounting board inspection system in which electronic components with leads are inserted and mounted.
  • An X-ray generating means for irradiating the component mounting board with X-rays
  • An X-ray photographing means for photographing X-rays transmitted through the component mounting board, and Using the information of a plurality of X-ray images taken by the X-ray imaging means, three-dimensional data of at least a region including a soldered portion of an electronic component inserted and mounted on the component mounting board is created.
  • Data creation method and A lead region estimation means for estimating a lead region at a predetermined horizontal fault position of a solder filling portion filled with solder in the soldering portion using the three-dimensional data. It has a void region specifying means that identifies a void region at a predetermined horizontal fault position of the solder filling portion by using the information estimated by the lead region estimating means.
  • the soldered portion of the electronic component also includes the lead portion of the electronic component protruding from the through hole.
  • the "predetermined horizontal fault position of the solder filling portion” means a position where the solder is filled and is any position in the thickness direction of the component mounting substrate, and may be determined in advance. Alternatively, it may be set for each inspection.
  • the lead region of the fault filled with solder can be estimated. It is possible to detect only voids. As a result, it is possible to suppress erroneous detection of leads in the solder as voids, and it is possible to prevent deterioration of inspection efficiency due to overlooking voids.
  • the lead region estimation means determines a predetermined horizontal position of the solder filling portion based on a plurality of horizontal tomographic images of the leads protruding from both ends of the through holes filled with solder in the soldering portion.
  • a lead center of gravity calculation means for calculating the lead center of gravity position at the fault position is provided, and at least the information calculated by the lead center of gravity calculation means is used to estimate the lead region at a predetermined horizontal fault position of the solder filling portion. You may.
  • the lead protruding from the through hole is not covered with solder, it can be clearly identified in the X-ray image as compared with the lead in the solder filling part. Therefore, the center of gravity of the lead clearly identified in each of the horizontal tomographic images of the lead portion protruding from each of both ends of the through hole can be obtained, and based on the information, the center of gravity of the lead portion can be obtained at a predetermined horizontal tomographic position of the solder filling portion. It becomes possible to calculate the position of the center of gravity of the lead.
  • the lead region estimation means determines a predetermined number of the solder-filled portion based on a plurality of horizontal tomographic images of the leads protruding from both ends of the through holes filled with solder in the soldered portion.
  • a lead area calculation means for calculating the lead area at the horizontal fault position is further provided, and at least the information calculated by the lead area calculation means is used to determine the lead region at the predetermined horizontal fault position of the solder filling portion. You may estimate.
  • the inspection system further has a storage means for storing at least information related to the specifications of the electronic component.
  • the lead area estimation means further comprises a lead area determining means for determining the area of the lead at a predetermined horizontal fault position of the solder filling portion based on the information related to the specifications of the electronic component stored in the storage means. It is provided, and at least the information determined by the lead area determining means may be used to estimate the lead region at a predetermined horizontal fault position of the solder filling portion.
  • the area of the lead of the electronic component can be obtained from the specification information of the component, the area of the lead at the horizontal fault position of the solder filling portion can be accurately determined by using such external information.
  • the lead region estimation means can accurately estimate the lead region at a predetermined horizontal fault position of the solder filling portion by using the position and area of the center of gravity of the lead.
  • the void region specifying means masks the lead region estimated by the lead region estimating means on a horizontal tomographic image showing a predetermined horizontal tomographic position of the solder filling portion, thereby performing the solder filling portion. It may specify a void region at a predetermined horizontal fault position of.
  • the inspection system is a user confirmation image creating means that at least creates a user confirmation image showing a state in which the estimated lead region is masked with respect to the horizontal tomographic image indicating the predetermined horizontal tomographic position.
  • It may further have at least an image display means for displaying the user confirmation image.
  • the above user confirmation image can be displayed, even if it is not possible to confirm by appearance, what is the specific part that was the subject of the inspection, or the judgment result of good or bad is appropriate.
  • the user can check whether or not it is.
  • teaching work of setting inspection standards
  • the inspection system may have an inspection means for determining the quality of the component mounting board based on the parameters related to the void region specified by the void region specifying means.
  • the parameters related to the void region may be, for example, the area, volume, position, etc. of the void region.
  • the inspection system calculates the volume of voids in the filling portion based on a plurality of horizontal tomographic images showing different horizontal tomographic positions in the solder filling portion whose void region is specified by the void region specifying means. It may further have a void volume calculating means. Further, the quality of the component mounting substrate may be determined based on the volume of voids in the solder filling portion calculated by the void volume calculating means. With such a configuration, the void region can be grasped three-dimensionally instead of a surface, and the accuracy of inspection can be further improved.
  • the present invention can also be regarded as an inspection management device including the three-dimensional data creating means, the lead area estimating means, and the void area specifying means.
  • the inspection method according to the present invention is This is an inspection method for component mounting boards on which electronic components with leads are inserted and mounted.
  • a lead region estimation step for estimating a lead region at a predetermined horizontal fault position of a solder filling portion filled with solder in the soldering portion, and a lead region estimation step. It has a void region specifying step for identifying a void region at a predetermined horizontal fault position of the solder filling portion by using the information estimated in the lead region estimation step.
  • the present invention can also be regarded as a program for causing a computer to execute the above method, and a computer-readable recording medium in which such a program is recorded non-temporarily.
  • the present invention it is possible to provide a technique for accurately detecting voids in the solder filled in the through holes of a component mounting board in which the leads of electronic components are inserted and mounted in the through holes.
  • FIG. 1 is a schematic view showing a schematic configuration of an X-ray inspection apparatus according to an application example of the present invention.
  • FIG. 2 is a flowchart showing the flow of void inspection processing in the X-ray inspection apparatus according to the application example of the present invention.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of the X-ray inspection system according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is an explanatory view showing a schematic cross-sectional view of the vicinity of the soldered portion of the board-mounted component, three-dimensional data of the corresponding portion, and a vertical tomographic image created from the three-dimensional data.
  • FIG. 4A shows a schematic cross-sectional view of the vicinity of the soldered portion of the board-mounted component, FIG.
  • FIG. 4B shows the three-dimensional data in the vicinity of the soldered portion
  • FIG. 4C shows a vertical tomographic image created from the three-dimensional data.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram of a horizontal tomographic image of an extraction lead portion in the X-ray inspection system according to the first embodiment.
  • FIG. 6A is a diagram showing a horizontal cross-sectional image showing a void candidate at a designated tomographic position in the X-ray inspection system according to the first embodiment.
  • FIG. 6B is a diagram showing an estimated lead region of a designated fault position estimated by the lead region estimation unit according to the first embodiment.
  • FIG. 6C is a diagram showing a state in which the estimated read region is superimposed on the void candidate.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of a user confirmation image in the X-ray inspection system according to the first embodiment.
  • FIG. 8 is a flowchart showing a flow of void inspection processing in the X-ray inspection system according to the first embodiment.
  • FIG. 9 is a block diagram showing a schematic configuration of an X-ray inspection system according to a modified example of the first embodiment.
  • FIG. 10 is a block diagram showing a schematic configuration of the X-ray inspection system according to the second embodiment.
  • FIG. 11 is a flowchart showing a flow of void inspection processing in the X-ray inspection system according to the second embodiment.
  • FIG. 12 is a diagram showing an example of a user confirmation image in the X-ray inspection system according to the second embodiment.
  • FIG. 12A is a diagram showing a horizontal tomographic image (that is, an XY cross-sectional image) of a designated tomographic position of a component mounting substrate.
  • FIG. 12B is a diagram showing an XZ cross-sectional image of a region including a solder-filled portion of a component mounting substrate.
  • FIG. 12C is a diagram showing a YZ cross-sectional image of a region including a solder-filled portion of a component mounting substrate.
  • the present invention can be applied as an X-ray inspection apparatus for X-ray imaging of a component mounting board on which an electronic component having a lead is inserted and mounted and inspecting voids in a soldered portion of the component based on the captured image.
  • the soldered portion referred to here includes a through hole into which a lead of a component is inserted and filled with solder, and a lead protruding from the through hole.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an X-ray inspection apparatus 9 according to this application example.
  • the X-ray inspection apparatus 9 is roughly composed of a control terminal 91 and an imaging unit 94 having an X-ray source 92 and an X-ray camera 93.
  • the control terminal 91 can be configured by, for example, a general-purpose computer, and includes a drive control unit 911, a storage unit 912, a three-dimensional data creation unit 913, a read area estimation unit 914, a void area identification unit 915, and an inspection unit 916. It has each functional part.
  • the X-ray source 92 irradiates the inspection object O conveyed by the transfer roller (not shown) with X-rays, and the X-ray camera 93 photographs the X-rays transmitted through the component mounting substrate O which is the inspection object.
  • the X-ray source 92 is movable by the X-stage 921 and the Y-stage 922, and the X-ray camera 93 is movable by the X-stage 931 and the Y-stage 932.
  • the X-ray source 92 and the X-ray camera 93 move in circular orbits C1 and C2, respectively, by these stages, and shooting is performed at a plurality of positions on the orbits.
  • the drive control unit 911 controls the drive of each unit constituting the X-ray inspection device 9.
  • the X-ray inspection apparatus 9 changes the relative positions of the component mounting substrate O, the X-ray source 92, and the X-ray camera 93, and photographs the component mounting substrate O from a plurality of imaging positions.
  • the storage unit 912 stores at least information related to the component mounting board O (for example, component type, shape, dimensions, etc.) and information related to inspection criteria such as threshold values. Further, various data such as a program for controlling the inspection device may be stored.
  • the three-dimensional data creation unit 913 creates at least three-dimensional data of the soldering unit from the plurality of X-ray images taken as described above.
  • known techniques such as CT (Computed Tomography) and tomosynthesis can be applied, so detailed description thereof will be omitted.
  • the lead area estimation unit 914 uses the three-dimensional data created by the three-dimensional data creation unit 913 to estimate the lead area of a predetermined horizontal fault position (hereinafter referred to as a designated fault position) of the solder-filled portion. I do.
  • the void region identification unit 915 performs a process of specifying the void region of the designated fault position based on the three-dimensional data created by the three-dimensional data creation unit 913 and the information of the lead region estimated by the read region estimation unit 914. ..
  • the inspection unit 916 compares the inspection standard (for example, the threshold value related to the area of the void) stored in the storage unit 912 with the parameter of the void region (for example, the area of the void region) specified by the void region identification unit 915. By doing so, an inspection for determining the quality of the component mounting board O is performed.
  • the inspection standard for example, the threshold value related to the area of the void
  • the parameter of the void region for example, the area of the void region specified by the void region identification unit 915.
  • FIG. 2 shows the procedure of each process for void inspection performed by the X-ray inspection apparatus 9 in this application example.
  • the X-ray inspection apparatus 9 takes an X-ray image of the component mounting substrate O from a plurality of different positions and acquires a plurality of X-ray image data (S901).
  • the X-ray inspection apparatus 9 creates three-dimensional data of the soldered portion of the component mounting substrate O from the plurality of X-ray image data acquired in step S901 (S902).
  • the X-ray inspection apparatus 9 subsequently extracts a plurality of horizontal tomographic images of the lead portions not covered with solder from the three-dimensional data created in step S902, and detects the lead regions in these horizontal tomographic images ( S903).
  • the plurality of horizontal tomographic images may be extracted from each of the leads protruding from each of both ends of the through hole, for example.
  • the X-ray inspection apparatus 9 further performs a process of estimating the lead region of the designated tomographic position by using the three-dimensional data created in step S902 and the information of the lead region detected in step S903 (S904).
  • the X-ray inspection apparatus 9 subsequently performs a process of identifying the void region of the designated fault position based on the three-dimensional data created in step S902 and the information of the read region estimated in step S904 (S905).
  • the X-ray inspection apparatus 9 executes a void inspection of the component mounting board based on the information of the void region specified in step S905 (S906), and ends a series of processes.
  • the inspection content determines, for example, the quality of the component mounting substrate O by comparing the inspection standard in the solder filling portion previously stored in the storage unit 912 with the information obtained from the specified void region. You may do so.
  • step S906 By the time the inspection in step S906 is executed, the processes of steps S904 and S905 are repeated to identify the void regions at the plurality of horizontal fault positions, and then the inspection is performed based on the information of these plurality of void regions. It may be.
  • a void region inside the solder that cannot be confirmed from the outside can be identified and specified as a lead region, and oversight of the void inspection can be suppressed. can.
  • FIG. 3 is a schematic block diagram showing a functional configuration of the X-ray inspection system 1 according to the present embodiment.
  • the X-ray inspection system 1 according to the present embodiment includes a CT device and an information processing terminal, and is used for inspecting a component mounting board on which lead components are inserted and mounted.
  • the CT apparatus includes an X-ray source 11, an X-ray camera 12, and a stage 13 for holding a component mounting board to be inspected, and the relative movement of each of these configurations causes the component mounting board to move. It is possible to acquire tomographic images at different positions (and orientations). Since a desired known technique can be adopted for the CT apparatus, detailed description of the X-ray source 11, the X-ray camera 12, the stage 13, and the like will be omitted.
  • the information processing terminal includes, for example, a processor (not shown) such as a CPU or DSP, a main storage unit such as a read-only memory (ROM) or a random access memory (RAM), and an auxiliary such as an EPROM, a hard disk drive (HDD), or a removable media.
  • a processor such as a CPU or DSP
  • main storage unit such as a read-only memory (ROM) or a random access memory (RAM)
  • an auxiliary such as an EPROM, a hard disk drive (HDD), or a removable media.
  • It can be a general-purpose computer including a storage unit 27 including a storage unit, an input unit (not shown) such as a keyboard and a mouse, and an output unit 28 such as a liquid crystal display.
  • the information processing terminal may be composed of a single computer or a plurality of computers that cooperate with each other.
  • the auxiliary storage unit stores the operating system (OS), various programs, various information related to the inspection target, various inspection standards, etc., and the programs stored there are loaded into the work area of the main storage unit and executed.
  • OS operating system
  • various programs various information related to the inspection target, various inspection standards, etc.
  • the programs stored there are loaded into the work area of the main storage unit and executed.
  • a functional unit that fulfills a predetermined purpose as described later.
  • some or all of the functional parts may be realized by a hardware circuit such as an ASIC or FPGA.
  • the information processing terminal includes a control unit 21, a three-dimensional data creation unit 22, a read area estimation unit 23, a void area identification unit 24, a pass / fail judgment unit 25, and each functional unit of the user confirmation image creation unit 26.
  • the control unit 21 controls various parts of the CT device and the information processing terminal, and for example, controls the drive of the X-ray source 11, the X-ray camera 12, and the stage 13, controls the input device, controls the output to the output unit 28, and the like. conduct.
  • the three-dimensional data creation unit 22 is based on a plurality of X-ray tomographic images to be inspected acquired from the CT apparatus, and has data on the three-dimensional shape of at least the region including the soldered portion in which the lead component is inserted and mounted (hereinafter, simply referred to as “simply”). (Also called three-dimensional data) is created.
  • the lead area estimation unit 23 performs a process of estimating the lead area of the designated fault position of the soldering unit using the three-dimensional data created by the three-dimensional data creation unit 22.
  • the lead area estimation unit 23 further includes each functional unit of the lead area extraction unit 231, the lead center of gravity calculation unit 232, and the lead area calculation unit 233.
  • the designated fault position may be determined based on a predetermined rule. For example, a fixed value of the distance of the three-dimensional data with respect to the Z-axis direction may be set in advance, and the boundary position when the three-dimensional data is divided for each fixed value may be set as the designated fault position. Further, the boundary position when the three-dimensional data is divided for each value obtained by dividing L by N using the distance L in the Z-axis direction of the inspection region and the fixed parameter N is set as the designated fault position. May be good.
  • the lead area extraction unit 231 leads the portion (that is, the portion not covered with the solder) protruding from each of both ends of the through hole filled with solder from the three-dimensional data created by the three-dimensional data creation unit 22.
  • the position of is specified, and the lead region is extracted from each horizontal tomographic image.
  • the read position specified here may be determined based on the information preset and stored in the storage unit 27, or may be specified by the user each time.
  • FIG. 4 is an explanatory view showing a schematic cross-sectional view of the vicinity of the soldered portion of the board-mounted component, three-dimensional data of the corresponding portion, and a vertical tom image created from the three-dimensional data.
  • FIG. 4A shows a schematic cross-sectional view of the vicinity of the soldered portion of the board-mounted component
  • FIG. 4B shows three-dimensional data of the portion corresponding to FIG. 4A
  • FIG. 4C shows a vertical tom image created from the three-dimensional data. Shown. Then, each line of T1 and T2 in FIG. 4 indicates a fault position specified by the lead region extraction unit 231.
  • FIG. 5 shows horizontal tomographic images at the extraction lead portions T1 and T2 at the specified fault position.
  • the lead region extraction unit 231 determines the lead region in the extraction lead units T1 and T2 by binarizing the obtained horizontal tomographic image.
  • the lead center of gravity calculation unit 232 calculates the position of the center of gravity of the lead at the designated fault position.
  • the position of the center of gravity of the lead at the designated fault position is obtained by, for example, obtaining the position of the center of gravity of each lead region from the horizontal tomographic images in the extraction lead portions T1 and T2, and using the information on the position of the center of gravity and the equation of the straight line. You may.
  • the lead area calculation unit 233 calculates the lead area at the designated fault position.
  • the lead area of the designated fault position is, for example, a value obtained by subtracting the Z-axis coordinate value of the extraction lead portion T1 from the Z-axis coordinate value of the designated fault position to the lead area of the extraction lead portion T1.
  • the value obtained by dividing the Z-axis coordinate value of T2 by the value obtained by subtracting the Z-axis coordinate value of the extraction lead portion T1 and the value obtained by subtracting the lead area of the extraction lead portion T1 from the lead area of the extraction lead portion T2. May be obtained by adding.
  • the lead area estimation unit 23 estimates the lead area at the designated fault position based on the center of gravity position and area of the lead at the designated fault position obtained as described above.
  • the void region identification unit 24 performs a process of specifying the void region at the designated fault position based on the three-dimensional data created by the three-dimensional data creation unit 22 and the information of the read region estimated by the read region estimation unit 23. ..
  • FIG. 6A shows a horizontal cross-sectional image showing a void candidate at a designated fault position.
  • FIG. 6B shows the estimated lead region of the designated fault position estimated by the lead region estimation unit 23.
  • FIG. 6C shows a state in which the estimated read region is superimposed on the void candidate.
  • the void region identification unit 24 first extracts void candidates from the horizontal tomographic image of the designated fault position. However, as shown in FIG. 6A, the void and the lead cannot be distinguished from each other in the X-ray image, and the void region cannot be correctly specified as it is. Therefore, the estimated lead region estimated by the lead region estimation unit 23 is masked as a void candidate (state in FIG. 6C). Then, the area V remaining after the masking process is specified as a void area.
  • the shape of the estimated lead region may be a shape averaged to a perfect circle or a square shape, or may be the shape itself obtained from the horizontal tomographic images of the extracted lead portions T1 and T2. ..
  • the quality determination unit 25 performs an inspection for determining the quality of the component mounting board by comparing the parameters of the void region specified by the void region identification unit 24 with the inspection criteria stored in the storage unit 27. Run. For example, if the area of the void specified by the void region specifying unit 24 is less than the threshold void area, it may be determined as a non-defective product, and if not, it may be determined as a defective product.
  • the user confirmation image creation unit 26 creates a user confirmation image showing a horizontal fault plane at a designated fault position in a state where at least the estimated lead area is masked as a void candidate.
  • FIG. 7 shows an example of a user confirmation image. The created user confirmation image is displayed on the output unit 28 so that the user can see it.
  • the lead region extraction unit 231 identifies the positions of the leads of the portions protruding from both ends of the through holes filled with solder from the three-dimensional data created in step S102, and each horizontal tomographic image.
  • the read region is extracted from (step S103).
  • the designated fault position is set by the user's setting (S104).
  • the designated fault position may be set automatically according to a rule set in advance by the user.
  • the processing of loop L1 described below is executed for all the designated fault positions.
  • a tomographic image of the designated tomographic position is acquired from the three-dimensional data (S105), and the lead area of the designated tomographic position is estimated by the lead area estimation unit 23 (S106). Then, the void region at the designated fault position is specified by the void region specifying unit 24 (S107), and the processing of the series of loops L1 is completed.
  • the quality determination unit 25 executes an inspection for determining the quality of the component mounting board (S108). Specifically, if the area of the void region specified in step S107 is less than the threshold void area, it may be determined as a non-defective product, and if not, it may be determined as a defective product.
  • the user confirmation image creation unit 26 creates a user confirmation image, executes a process of displaying it on the output unit 28 together with the determination result in step S108 (S109), and this routine ends once. Since the details of the processing of each step have already been explained in the explanation of each functional unit, they will be omitted.
  • voids inside the solder that cannot be observed from the outside can be identified as leads and inspected.
  • the user can confirm the image in which the lead region is masked and the void region is specified together with the inspection determination result. Therefore, in the X-ray inspection of the component mounting substrate, the validity of the inspection result can be easily determined, and the teaching of the inspection standard based on the inspection result can be easily performed.
  • the lead area estimation unit 23 calculates the area of the lead area by the lead area calculation unit 233 to obtain the lead area at the designated fault position, but the lead area is not always the same. There is no need to ask for it this way.
  • FIG. 9 is a schematic block diagram showing a functional configuration of the X-ray inspection system 2 according to the modified example of the first embodiment.
  • the X-ray inspection system 2 according to this modification is different from the above-mentioned X-ray inspection system 1 in that the lead region estimation unit 30 has a function of obtaining the area of the lead region, and other configurations and functions are the same. , The same reference numerals are given and the description thereof will be omitted.
  • the X-ray inspection system 2 is different from the X-ray inspection system 1 in that the lead area estimation unit 30 includes a functional unit of the lead area determination unit 234 instead of the lead area calculation unit.
  • the lead area determination unit 234 does not obtain the area of the lead region from the horizontal tomographic image of the extracted lead unit, but acquires information on the lead area from the specification information of the parts stored in the storage unit 27. With such a configuration, the area of the lead region can be obtained from the predetermined size information of the component, so that the lead region can be estimated accurately and efficiently.
  • FIG. 10 is a schematic block diagram showing a functional configuration of the X-ray inspection system 3 according to the present embodiment.
  • the X-ray inspection system 3 according to the present embodiment is different from the X-ray inspection system 1 in that the functional unit of the void volume calculation unit 29 is further provided, and has many configurations and functions. Since they are common, the same reference numerals are given to the same configurations and functions, and detailed description thereof will be omitted.
  • the void volume calculation unit 29 in the X-ray inspection system 3 calculates the void volume in the filling unit based on horizontal tomographic images of a plurality of designated tomographic positions whose void regions are specified by the void region identification unit 24. Specifically, for example, when the void regions of a plurality of designated fault positions are regarded as the same void in the Z-axis direction, the areas of those void regions are added and the void regions of each designated fault position are added.
  • the volume can be calculated by obtaining the area addition value of. That is, the void volume may be calculated by multiplying the area addition value of the void region of each designated fault position by the value of the Z-axis distance between the designated fault positions.
  • Whether or not the void regions of a plurality of designated fault positions can be said to be the same void in the Z-axis direction is determined by the distance between the center of gravity positions of the void regions at each designated fault position, how the void regions overlap, and the like. You may.
  • the basic processing flow is the same as that of the X-ray inspection system 1, and the flow after step S107 for specifying the void region is different.
  • the void volume calculation unit 29 calculates the void volume (step S201). Then, a pass / fail judgment is made in step S202.
  • the inspection standard is the threshold value of the void volume, and if the value of the void volume calculated by the void volume calculation unit 29 is lower than the threshold value, it is a good product, otherwise it is defective. It is preferable to make it determined that.
  • the user confirmation image creation unit 26 creates a user confirmation image, executes a process of displaying it on the output unit 28 together with the determination result in step S202 (S203), and this routine ends once.
  • FIG. 12 shows an example of a user confirmation image in this embodiment.
  • FIG. 12A is a diagram showing a horizontal tomographic image (that is, an XY cross-sectional image) of a designated tomographic position of a component mounting substrate.
  • FIG. 12B is a diagram showing an XZ cross-sectional image of a region including a solder-filled portion of the component mounting substrate.
  • FIG. 12C is a diagram showing a YZ cross-sectional image of a region including a solder-filled portion of the component mounting substrate.
  • an image of the XZ cross section and the image of the YZ cross section of the soldered portion are also displayed, and in each image including the XY cross section, the void region and the void region and the solder region are displayed.
  • the front surface boundary line U, the designated fault position display line S, and the back surface boundary line D of the component mounting substrate are also overlaid.
  • the state of the soldered portion of the component mounting board can be grasped three-dimensionally, and the convenience of the user can be further enhanced.
  • the storage unit of each of the above examples may be a storage device separate from the information processing terminal, or may be connected to the cloud.
  • the X-ray inspection system may be provided as an integrated device, that is, a CT device and a console are integrated. Further, in each of the above examples, the processing order of step S103 and step S104 may be reversed.
  • the output unit 28 may display images of void candidates, lead regions, and void regions (after mask processing) for each designated fault position.
  • One aspect of the present invention is an inspection system for a component mounting board into which an electronic component having a lead is inserted and mounted.
  • An X-ray photographing means (12) for photographing X-rays transmitted through the component mounting board and Using the information of a plurality of X-ray images taken by the X-ray imaging means, three-dimensional data of at least a region including a soldered portion of an electronic component inserted and mounted on the component mounting board is created.
  • a lead region estimation means for estimating a lead region at a predetermined horizontal fault position of a solder filling portion filled with solder in the soldering portion
  • the void region specifying means which identifies the void region at a predetermined horizontal fault position of the solder filling portion by using the information estimated by the lead region estimating means, It is an inspection system (1) having.
  • Another aspect of the present invention is This is an inspection method for component mounting boards on which electronic components with leads are inserted and mounted.
  • the lead region estimation step (S106) for estimating the lead region at a predetermined horizontal fault position of the solder-filled portion filled with solder in the soldered portion using the three-dimensional data, and the lead region estimation step (S106).
  • the void region specifying step (S107) which identifies the void region at a predetermined horizontal fault position of the solder filling portion by using the information estimated in the lead region estimation step, It is an inspection method having.

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Abstract

リードを有する電子部品が挿入実装された部品実装基板（Ｏ）の検査システムであって、Ｘ線発生手段（９２）と、Ｘ線撮影手段（９３）と、前記Ｘ線撮影手段によって撮影された複数のＸ線画像の情報を用いて、少なくとも前記部品実装基板に挿入実装されている電子部品のはんだ付け部を含む領域の三次元データを作成する、三次元データ作成手段（９１３）と、前記三次元データを用いて、前記はんだ付け部においてはんだが充填されているはんだ充填部の所定の水平断層位置におけるリード領域を推定する、リード領域推定手段（９１４）と、前記リード領域推定手段が推定した情報を用いて、前記はんだ充填部の所定の水平断層位置におけるボイド領域を特定する、ボイド領域特定手段（９１５）と、を有する検査システム。

Description

検査システム、検査方法及びプログラム
　本発明は、Ｘ線検査システム、Ｘ線を用いた検査方法及びプログラムに関する。
　従来、部品実装基板の検査などの技術分野において、被検査物の外観からは検査できない箇所を検査するために、Ｘ線を用いて被検査物の検査を行うことが知られている（例えば、特許文献１）。
　特許文献１には、部品実装基板のスルーホールにメッキを充填した場合に生じるボイド（気泡）の有無を、Ｘ線画像を用いて判定する技術が開示されている。具体的には、スルーホールを異なる方向から撮影した複数のＸ線画像を用いて３次元空間内の座標毎にＸ線の吸収量に対応した値が定義された再構成情報を作成する。そして、当該再構成情報からボイドに特有の特徴量を抽出し、当該特徴量の情報に基づいて充填部のボイドの有無を判定することが開示されている。
　特許文献１に記載の技術によれば、スルーホールに充填されたメッキの内部（即ち、外観からは確認できない箇所）に発生したボイドを検出することが可能になる。
特開２０１６－４５１６４号公報
　ところで、部品実装基板においては、スルーホールに電子部品のリード部分を挿入（挿通）させてはんだ付けする（以下、挿入実装という）ものもあるが、はんだ付けの際にスルーホールに充填されたはんだ内部にも、ボイドが発生することがある。
　はんだ内部にボイドが存在すると、例えば、ボイドが特定の箇所に集中している場合には、電流が阻害され導通不良が発生しやすくなる、はんだの強度が落ち、クラック（割れ、欠け）が発生しやすくなる、等の弊害が生じることが知られている。
　このため、リード部品が実装された状態の基板の検査を行う際には、はんだ内部のボイドの有無、大きさ、位置などを踏まえたうえで良否判定を行う必要があるが、はんだ内部のボイドは外観から確認することができない。
　また、部品が挿入実装されたスルーホールのはんだ内部のボイドは、Ｘ線画像上では部品のリードと同様の輝度で表現されるため、特徴量によってボイドのみを適切に検出することは困難である。このため、特許文献１に記載の技術のようにＸ線画像を用いて検査を行ったとしても、リードをボイドとして誤検出してしまい、検査時における見過ぎ（過剰な不良判定）が発生して検査効率が低下するといった問題があった。
　本発明は、上記のような実情に鑑みてなされたものであり、電子部品のリードがスルーホールに挿入実装された部品実装基板について、スルーホールに充填されたはんだ内のボイドを精度よく検知する技術を提供することを目的とする。
　前記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用する。
　本発明に係る検査システムは、
　リードを有する電子部品が挿入実装された部品実装基板の検査システムであって、
　前記部品実装基板に対してＸ線を照射するＸ線発生手段と、
　前記部品実装基板を透過したＸ線を撮影するＸ線撮影手段と、
　前記Ｘ線撮影手段によって撮影された複数のＸ線画像の情報を用いて、少なくとも前記部品実装基板に挿入実装されている電子部品のはんだ付け部を含む領域の三次元データを作成する、三次元データ作成手段と、
　前記三次元データを用いて、前記はんだ付け部においてはんだが充填されているはんだ充填部の所定の水平断層位置におけるリード領域を推定する、リード領域推定手段と、
　前記リード領域推定手段が推定した情報を用いて、前記はんだ充填部の所定の水平断層位置におけるボイド領域を特定する、ボイド領域特定手段と、を有する。
　ここで、「電子部品のはんだ付け部」には、スルーホールから突出した電子部品のリード部分も含まれる。また、「はんだ充填部の所定の水平断層位置」とは、はんだが充填されている箇所であって、部品実装基板の厚み方向のいずれかの位置を意味しており、予め定めておくのでもよいし、検査の都度設定するようにしてもよい。
　上記のような構成によると、スルーホールにリードが挿入されているような挿入部品において、リードがＸ線を吸収しにくい材質であっても、はんだが充填されている断層のリード領域を推測し、ボイドのみを検出することが可能となる。その結果、はんだ内のリードをボイドとして誤検出することを抑制でき、ボイドの見過ぎによる検査効率の低下を防ぐことができる。
　また、前記リード領域推定手段は、前記はんだ付け部において、はんだが充填されているスルーホール両端のそれぞれから突出している前記リードの複数の水平断層画像に基づいて、前記はんだ充填部の所定の水平断層位置におけるリードの重心位置を算出する、リード重心算出手段を備えており、少なくとも前記リード重心算出手段により算出された情報を用いて、前記はんだ充填部の所定の水平断層位置におけるリード領域を推定してもよい。
　スルーホールから突出しているリードは周囲をはんだに覆われていないため、はんだ充填部内のリードに比べて、Ｘ線画像において明瞭に識別することができる。このため、スルーホール両端のそれぞれから突出したリード部の水平断層画像のそれぞれで明瞭に識別されるリードの重心を求めることができ、当該情報に基づいてはんだ充填部の所定の水平断層位置における、リードの重心位置を算出することが可能になる。
　また、前記リード領域推定手段は、前記はんだ付け部において、はんだが充填されているスルーホールの両端のそれぞれから突出している前記リードの複数の水平断層画像に基づいて、前記はんだ充填部の所定の水平断層位置におけるリードの面積を算出する、リード面積算出手段をさらに備えており、少なくとも前記リード面積算出手段により算出された情報を用いて、前記はんだ充填部の所定の水平断層位置におけるリード領域を推定してもよい。
　スルーホール両端のそれぞれから突出したリード部の水平断層画像のそれぞれで明瞭に識別されるリードの形状からは、リードの重心位置に限らずリードの面積も求めることができる。このようにして求めた情報に基づいて、はんだ充填部の所定の水平断層位置における、リードの面積を算出することが可能になる。
　また、前記検査システムは、少なくとも前記電子部品の仕様に係る情報を記憶する記憶手段をさらに有し、
　前記リード領域推定手段は、前記記憶手段に記憶された前記電子部品の仕様に係る情報に基づいて、前記はんだ充填部の所定の水平断層位置におけるリードの面積を決定する、リード面積決定手段をさらに備えており、少なくとも前記リード面積決定手段により決定された情報を用いて、前記はんだ充填部の所定の水平断層位置におけるリード領域を推定してもよい。
　電子部品のリードの面積は部品の仕様情報から得ることが可能であるため、このような外部情報を用いることで、前記はんだ充填部の水平断層位置におけるリードの面積を精度よく定めることができる。
　前記リード領域推定手段は上記のようにして、はんだ充填部の所定の水平断層位置におけるリードの重心位置・面積を用いることにより、当該位置におけるリード領域を精度よく推定することができる。
　また、前記ボイド領域特定手段は、前記はんだ充填部の所定の水平断層位置を示す水平断層画像に対して、前記リード領域推定手段によって推定されたリード領域をマスク処理することによって、前記はんだ充填部の所定の水平断層位置におけるボイド領域を特定するものであってもよい。
　このような構成によって、前記はんだ充填部の所定の水平断層位置を示す水平断層画像において、特徴量ではボイド領域と識別できないリード領域を排除することにより、ボイド領域を精度よく検知することが可能になる。
　また、前記検査システムは、少なくとも、前記所定の水平断層位置を示す水平断層画像に対して、推定されたリード領域をマスク処理した状態を示すユーザー確認用画像を作成する、ユーザー確認画像作成手段と、
　少なくとも前記ユーザー確認用画像を表示する画像表示手段と、をさらに有していてもよい。
　上記のようなユーザー確認用画像を表示できれば、外観による確認ができない箇所であっても、検査の対象となった箇所が具体的にどのようになっているか、或いは良・不良の判定結果が妥当であるかどうかなどを、ユーザーが確認することができる。また、検査の前に、検査基準を設定する作業（以下、ティーチングという）を行う際にも、検査対象箇所の実際の状態や計測すべき箇所を確認でき、ユーザーの利便性を高めることができる。
　また、前記検査システムは、前記ボイド領域特定手段が特定したボイド領域に係るパラメータに基づいて、前記部品実装基板の良否を判定する、検査手段を有していてもよい。ここで、ボイド領域に係るパラメータとは、例えば、ボイド領域の面積、体積、位置、などであってもよい。
　また、前記検査システムは、前記ボイド領域特定手段によってボイド領域が特定された前記はんだ充填部における異なる水平断層位置を示す複数の水平断層画像に基づいて、前記充填部におけるボイドの体積を算出する、ボイド体積算出手段をさらに有していても良い。また、前記ボイド体積算出手段が算出した前記はんだ充填部におけるボイドの体積に基づいて前記部品実装基板の良否を判定するのであってもよい。このような構成であれば、ボイド領域を面ではなく立体的に捉えることができ、検査の精度をより向上させることができる。
　また、本発明は、前記三次元データ作成手段と、前記リード領域推定手段と、前記ボイド領域特定手段とを備える検査管理装置としても捉えることができる。
　また、本発明に係る検査方法は、
　リードを有する電子部品が挿入実装された部品実装基板の検査方法であって、
　Ｘ線を用いて前記部品実装基板を撮影した複数のＸ線画像を取得する、画像取得ステップと、
　前記複数のＸ線画像の情報を用いて、少なくとも前記部品実装基板に挿入実装されている電子部品のはんだ付け部を含む領域の三次元データを作成する、三次元データ作成ステップと、
　前記三次元データを用いて、前記はんだ付け部においてはんだが充填されているはんだ充填部の所定の水平断層位置におけるリード領域を推定する、リード領域推定ステップと、
　前記リード領域推定ステップで推定された情報を用いて、前記はんだ充填部の所定の水平断層位置におけるボイド領域を特定する、ボイド領域特定ステップと、を有する。
　また、本発明は、上記の方法をコンピュータに実行させるためのプログラム、そのようなプログラムを非一時的に記録したコンピュータ読取可能な記録媒体として捉えることもできる。
　なお、上記構成及び処理の各々は技術的な矛盾が生じない限り互いに組み合わせて本発明を構成することができる。
　本発明によれば、電子部品のリードがスルーホールに挿入実装された部品実装基板について、スルーホールに充填されたはんだ内のボイドを精度よく検知する技術を提供することができる。
図１は本発明の適用例に係るＸ線検査装置の概略構成を示す模式図である。 図２は本発明の適用例に係るＸ線検査装置におけるボイド検査処理の流れを示すフローチャートである。 図３は実施形態１に係るＸ線検査システムの概略構成を示すブロック図である。 図４は基板実装部品のはんだ付け部近傍の概略断面図と、これに対応する箇所の三次元データと、該三次元データから作成される垂直断層画像の関係を示す説明図である。図４Ａは基板実装部品のはんだ付け部近傍の概略断面図を示し、図４Ｂははんだ付け部近傍の三次元データを示し、図４Ｃは該三次元データから作成される垂直断層画像を示している。 図５は、実施形態１に係るＸ線検査システムにおける抽出リード部の水平断層画像の説明図である。 図６Ａは、実施形態１に係るＸ線検査システムにおける指定断層位置のボイド候補を示す水平断面画像を示す図である。図６Ｂは、実施形態１に係るリード領域推定部が推定した指定断層位置の推定リード領域を示す図である。図６Ｃは、ボイド候補に推定リード領域を重畳させた状態を示す図である。 図７は実施形態１に係るＸ線検査システムにおけるユーザー確認用画像の例を示す図である。 図８は実施形態１に係るＸ線検査システムにおけるボイド検査処理の流れを示すフローチャートである。 図９は実施形態１の変形例に係るＸ線検査システムの概略構成を示すブロック図である。 図１０は実施形態２に係るＸ線検査システムの概略構成を示すブロック図である。 図１１は実施形態２に係るＸ線検査システムにおけるボイド検査処理の流れを示すフローチャートである。 図１２は実施形態２に係るＸ線検査システムにおけるユーザー確認用画像の例を示す図である。図１２Ａは、部品実装基板の指定断層位置の水平断層画像（即ちＸＹ断面画像）を示す図である。図１２Ｂは、部品実装基板のはんだ充填部を含む領域のＸＺ断面画像を示す図である。図１２Ｃは、部品実装基板のはんだ充填部を含む領域のＹＺ断面画像を示す図である。
　＜適用例＞
　（適用例の構成）
　以下、本発明の実施形態の一例について説明する。本発明はリードを有する電子部品が挿入実装された部品実装基板をＸ線撮影し、当該撮影画像に基づいて部品のはんだ付け部のボイドを検査するための、Ｘ線検査装置として適用することができる。なお、ここでいうはんだ付け部は、部品のリードが挿入され、はんだが充填されたスルーホールと、該スルーホールから突出したリードが含まれる。
　図１は本適用例に係るＸ線検査装置９の概略構成を示す模式図である。Ｘ線検査装置９は概略、制御端末９１と、Ｘ線源９２、Ｘ線カメラ９３とを有する撮影部９４とを含んで構成される。
　制御端末９１は、例えば汎用のコンピュータなどによって構成されることができ、駆動制御部９１１、記憶部９１２、三次元データ作成部９１３、リード領域推定部９１４、ボイド領域特定部９１５、検査部９１６の各機能部を備えている。
　Ｘ線源９２は図示しない搬送ローラによって搬送される検査対象物ＯにＸ線を照射し、Ｘ線カメラ９３は検査対象物である部品実装基板Ｏを透過したＸ線を撮影する。Ｘ線源９２はＸステージ９２１およびＹステージ９２２によって移動可能であり、Ｘ線カメラ９３はＸステージ９３１およびＹステージ９３２によって移動可能である。Ｘ線源９２およびＸ線カメラ９３はこれらのステージによってそれぞれ円軌道Ｃ１，Ｃ２を移動し、軌道上の複数の位置で撮影が行われる。
　駆動制御部９１１は、Ｘ線検査装置９を構成する各部の駆動を制御する。これにより、Ｘ線検査装置９は、部品実装基板Ｏ、Ｘ線源９２、Ｘ線カメラ９３の相対位置を変化させて、複数の撮影位置から部品実装基板Ｏを撮影する。
　記憶部９１２には、少なくとも部品実装基板Ｏに係る情報（例えば、部品の種類、形状、寸法など）、閾値などの検査基準に係る情報、が記憶されている。また、検査装置を制御するためのプログラム、などの各種データが格納されていてもよい。
　三次元データ作成部９１３は、上記のようにして撮影された複数のＸ線画像から、少なくともはんだ付け部の三次元データを作成する。当該データの作成（構築）方法については、ＣＴ（Computed Tomography）やトモシンセシスなどの公知技術を適用可能であるため、詳細な説明は省略する。
　リード領域推定部９１４は、三次元データ作成部９１３が作成した三次元データを用いて、はんだが充填された部分の所定の水平断層位置（以下、指定断層位置という）のリード領域を推定する処理を行う。
　ボイド領域特定部９１５は、三次元データ作成部９１３が作成した三次元データと、リード領域推定部９１４が推定したリード領域の情報とに基づいて、指定断層位置のボイド領域を特定する処理を行う。
　検査部９１６は、記憶部９１２に記憶されている検査基準（例えば、ボイドの面積に係る閾値）と、ボイド領域特定部９１５によって特定されたボイド領域のパラメータ（例えば、ボイド領域の面積）を比較することによって、部品実装基板Ｏの良不良を判定する検査を実行する。
　（処理の流れ）
　本適用例におけるＸ線検査装置９が行う、ボイド検査のための各処理の手順を図２に示す。まず、Ｘ線検査装置９は、部品実装基板Ｏを複数の異なる位置からＸ線撮影し、複数のＸ線画像データを取得する（Ｓ９０１）。次に、Ｘ線検査装置９は、ステップＳ９０１で取得した複数のＸ線画像データから、部品実装基板Ｏのはんだ付け部の三次元データを作成する（Ｓ９０２）。
　Ｘ線検査装置９は、続けて、ステップＳ９０２で作成した三次元データから、はんだに覆われていないリード部分の複数の水平断層画像を抽出し、これらの水平断層画像におけるリード領域を検出する（Ｓ９０３）。なお、複数の水平断層画像は、例えば、スルーホールの両端のそれぞれから突出したリードのそれぞれから抽出するとよい。
　Ｘ線検査装置９はさらに、ステップＳ９０２で作成した三次元データと、ステップＳ９０３で検出したリード領域の情報を用いて、指定断層位置のリード領域を推定する処理を行う（Ｓ９０４）。
　Ｘ線検査装置９は続けて、ステップＳ９０２で作成した三次元データと、ステップＳ９０４で推定したリード領域の情報とに基づいて、指定断層位置のボイド領域を特定する処理を行う（Ｓ９０５）。
　そして、Ｘ線検査装置９はステップＳ９０５で特定されたボイド領域の情報に基づいて、部品実装基板のボイド検査を実行し（Ｓ９０６）、一連の処理を終了する。検査内容は、例えば、予め記憶部９１２に保持されている、はんだ充填部における検査基準と、特定されたボイド領域から得られた情報とを比較することにより、部品実装基板Ｏの良否を判定するようにしてもよい。
　なお、ステップＳ９０６の検査を実行するまでに、ステップＳ９０４とステップＳ９０５の処理を繰り返し、複数の水平断層位置のボイド領域を特定したうえで、これら複数のボイド領域の情報に基づいて検査を行うようにしてもよい。
　本適用例に係るこのようなＸ線検査装置９によれば、外観からは確認できないはんだ内部のボイド領域をリード領域と識別して特定することができ、ボイド検査の見過ぎを抑止することができる。
　＜実施形態１＞
　次に、図３から図８に基づいて、本発明を実施するための形態のさらに詳細な例について説明する。ただし、この実施形態に記載されている構成要素の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
　（システム構成）
　図３は、本実施形態に係る、Ｘ線検査システム１の機能構成を示す概略ブロック図である。本実施形態に係るＸ線検査システム１は、図示しないが、ＣＴ装置と情報処理端末とを含んで構成されており、リード部品が挿入実装された部品実装基板の検査に用いられる。
　ＣＴ装置は、Ｘ線源１１、Ｘ線カメラ１２、及び、検査対象の部品実装基板を保持するステージ１３、を備えており、これらの各構成が相対的に移動することによって、部品実装基板の異なる位置（及び向き）の断層画像を取得できるようになっている。ＣＴ装置については所望の公知技術を採用することができるため、Ｘ線源１１、Ｘ線カメラ１２及びステージ１３などの詳細な説明は省略する。
　情報処理端末は、例えばＣＰＵやＤＳＰ等のプロセッサ（図示せず）、読み込み専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）等の主記憶部とＥＰＲＯＭ、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、リムーバブルメディア等の補助記憶部とを含む記憶部２７、キーボード、マウス等の入力部（図示せず）、液晶ディスプレイ等の出力部２８、を備える汎用コンピュータとすることができる。なお、情報処理端末は、単一のコンピュータで構成されてもよいし、互いに連携する複数台のコンピュータによって構成されてもよい。
　補助記憶部には、オペレーティングシステム（ＯＳ）、各種プログラム、検査対象に係る各種情報、各種の検査基準等が格納され、そこに格納されたプログラムを主記憶部の作業領域にロードして実行し、プログラムの実行を通じて各構成部等が制御されることによって、後述するような、所定の目的を果たす機能部を実現することができる。なお、一部又は全部の機能部はＡＳＩＣやＦＰＧＡのようなハードウェア回路によって実現されてもよい。
　次に、情報処理端末が備える各機能部について説明する。情報処理端末は、制御部２１と、三次元データ作成部２２と、リード領域推定部２３と、ボイド領域特定部２４と、良否判定部２５と、ユーザー確認用画像作成部２６の各機能部を有している。制御部２１は、ＣＴ装置及び情報処理端末の各所の制御を司り、例えば、Ｘ線源１１、Ｘ線カメラ１２、ステージ１３の駆動制御、入力機器の制御、出力部２８への出力制御等を行う。
　三次元データ作成部２２は、ＣＴ装置から取得した検査対象の複数のＸ線断層画像に基づいて、少なくともリード部品が挿入実装されたはんだ付け部を含む領域の三次元形状のデータ（以下、単に三次元データともいう。）を作成する。
　リード領域推定部２３は、三次元データ作成部２２が作成した三次元データを用いて、はんだ付け部の指定断層位置のリード領域を推定する処理を行う。このような推定処理を行うために、リード領域推定部２３はさらに、リード領域抽出部２３１、リード重心算出部２３２、リード面積算出部２３３の各機能部を備えている。
　なお、指定断層位置は、所定のルールに基づいて定めるようにすればよい。例えば、三次元データのＺ軸方向に対する距離の固定値を予め定め、当該固定値毎に三次元データを区切った際の境界位置を指定断層位置としてもよい。また、検査領域のＺ軸方向の距離Ｌと、固定パラメータＮとを用いて、ＬをＮで除することにより得られる値毎に、三次元データを区切った際の境界位置を指定断層位置としてもよい。
　リード領域抽出部２３１は、三次元データ作成部２２が作成した三次元データから、はんだが充填されているスルーホール両端のそれぞれから突出している部分（即ち、はんだに覆われていない部分）のリードの位置を特定し、それぞれの水平断層画像からリード領域を抽出する。ここで特定されるリード位置は、予め設定され記憶部２７に保存された情報に基づいて決定するのであってもよいし、ユーザーが都度指定するのであってもよい。
　リード領域抽出部２３１によって抽出される領域の例を、図４、図５に示す。図４は、基板実装部品のはんだ付け部近傍の概略断面図と、これに対応する箇所の三次元データと、三次元データから作成される垂直断層画像の関係を示す説明図である。図４Ａは基板実装部品のはんだ付け部近傍の概略断面図を示し、図４Ｂは、図４Ａに対応する箇所の三次元データを示し、図４Ｃは当該三次元データから作成される垂直断層画像を示している。そして、図４中の、Ｔ１、Ｔ２の各ラインが、リード領域抽出部２３１によって特定される断層位置を示している。
　図５は、特定された断層位置の抽出リード部Ｔ１、Ｔ２における水平断層画像を示している。リード領域抽出部２３１は、得られた水平断層画像を二値化することにより、抽出リード部Ｔ１、Ｔ２におけるリード領域を確定する。
　リード重心算出部２３２は、指定断層位置におけるリードの重心位置を算出する。指定断層位置のリードの重心位置は、例えば、抽出リード部Ｔ１、Ｔ２における水平断層画像から、それぞれのリード領域の重心位置を求め、これらの重心位置の情報と直線の方程式を用いて求めるようにしてもよい。
　リード面積算出部２３３は、指定断層位置におけるリードの面積を算出する。ここで、指定断層位置のリードの面積は、例えば、抽出リード部Ｔ１のリード面積に、指定断層位置のＺ軸座標値から抽出リード部Ｔ１のＺ軸座標値を減じた値を、抽出リード部Ｔ２のＺ軸座標値から抽出リード部Ｔ１のＺ軸座標値を減じた値で除した値と、抽出リード部Ｔ２のリード面積から抽出リード部Ｔ１のリード面積を減じた値を乗じた値、を加えることによって求めてもよい。
　リード領域推定部２３は、以上のようにして得られた指定断層位置のリードの重心位置と面積に基づいて、指定断層位置におけるリード領域を推定する。
　ボイド領域特定部２４は、三次元データ作成部２２が作成した三次元データと、リード領域推定部２３が推定したリード領域の情報とに基づいて、指定断層位置のボイド領域を特定する処理を行う。
　図６に基づき、ボイド領域特定部２４が行うボイド領域特定処理について説明する。図６Ａは指定断層位置のボイド候補を示す水平断面画像を示している。図６Ｂはリード領域推定部２３が推定した指定断層位置の推定リード領域を示している。図６Ｃは、ボイド候補に推定リード領域を重畳させた状態を示している。
　ボイド領域特定部２４はまず、指定断層位置の水平断層画像からボイド候補を抽出する。ただし、図６Ａに示すように、Ｘ線画像ではボイドとリードとが識別できない状態となっており、このままではボイド領域を正しく特定できない。このため、リード領域推定部２３が推定した推定リード領域を、ボイド候補にマスキングする処理を行う（図６Ｃの状態）。そして、マスキング処理をして残った領域Ｖをボイド領域として特定する。
　なお、図６に示すように、推定リード領域の形状は正円や、正方形の形状に均した形状としてもよいし、抽出リード部Ｔ１、Ｔ２の水平断層画像から求められた形状そのものとしてもよい。
　良否判定部２５は、ボイド領域特定部２４によって特定されたボイド領域のパラメータと、記憶部２７に記憶されている検査基準と、を比較することによって、部品実装基板の良不良を判定する検査を実行する。例えば、ボイド領域特定部２４によって特定されたボイドの面積が、閾値のボイド面積を下回っていれば、良品と判定し、そうでなければ不良品と判定するようにすればよい。
　ユーザー確認用画像作成部２６は、少なくとも推定リード領域を、ボイド候補にマスキングした状態の指定断層位置の水平断層面を示すユーザー確認用画像を作成する。図７にユーザー確認用画像の一例を示す。作成されたユーザー確認用画像は、ユーザーが視認可能なように出力部２８に表示される。
　（ボイド検査処理の流れ）
　次に、図８を参照して、本実施形態において、検査対象である部品実装基板のボイド検査を行う処理の流れを説明する。まず、制御部２１の制御によりＣＴ装置によって基板のＸ線断層画像が撮影される（Ｓ１０１）。そして、三次元データ作成部２２が複数のＸ線断層画像から基板の三次元データが作成する（Ｓ１０２）。
　次に、リード領域抽出部２３１は、ステップＳ１０２で作成された三次元データから、はんだが充填されているスルーホール両端のそれぞれから突出している部分のリードの位置を特定し、それぞれの水平断層画像からリード領域を抽出する（ステップＳ１０３）。続けて、ユーザーの設定により指定断層位置が設定される（Ｓ１０４）。なお、指定断層位置は、予めユーザーが設定したルールに従って、自動で設定されるようにしておいてもよい。次に、指定された全ての指定断層位置に対して、以下で説明するループＬ１の処理が実行される。
　ループＬ１では、まず、三次元データから指定断層位置の断層画像が取得され（Ｓ１０５）、リード領域推定部２３によって、指定断層位置のリード領域が推定される（Ｓ１０６）。そして、ボイド領域特定部２４によって、指定断層位置のボイド領域が特定され（Ｓ１０７）、一連のループＬ１の処理が終了する。
　全ての指定断層位置に対して、上記のループＬ１の処理が終了すると、良否判定部２５が、部品実装基板の良不良を判定する検査を実行する（Ｓ１０８）。具体的には、ステップＳ１０７で特定されたボイド領域の面積が、閾値のボイド面積を下回っていれば、良品と判定し、そうでなければ不良品と判定するようにすればよい。
　その後、ユーザー確認用画像作成部２６がユーザー確認用画像を作成し、ステップＳ１０８の判定結果と共に出力部２８に表示する処理を実行し（Ｓ１０９）、本ルーティンは一旦終了する。なお、各ステップの処理の詳細については、各機能部についての説明の際に説明済みであるため、省略する。
　上記したようなＸ線検査システム１によると、外観からは観察できないはんだ内部のボイドを、リードと識別して検査することが可能になる。また、ユーザーは検査の判定結果と共に、リード領域がマスクされて、ボイド領域が特定された状態の画像を確認することができる。このため、部品実装基板のＸ線検査において、検査結果の妥当性を容易に判断することが可能になり、これに基づいた検査基準のティーチングも容易に行うことが可能になる。
　＜変形例＞
　なお、上記の実施形態１では、リード領域推定部２３は、リード領域の面積をリード面積算出部２３３によって算出することで、指定断層位置におけるリードの面積を求めていたが、リードの面積は必ずしもこのようにして求める必要はない。
　図９は、実施形態１の変形例に係るＸ線検査システム２の機能構成を示す概略ブロック図である。本変形例に係るＸ線検査システム２は、リード領域推定部３０が、リード領域の面積を求める機能が上述のＸ線検査システム１と異なるだけであり、その他の構成、機能は同様であるため、同一の符号を付し説明を省略する。
　本変形例に係るＸ線検査システム２は、リード領域推定部３０が、リード面積算出部の代わりにリード面積決定部２３４の機能部を備える点において、Ｘ線検査システム１と異なっている。リード面積決定部２３４は、抽出リード部の水平断層画像からリード領域の面積を求めるのではなく、記憶部２７に記憶されている部品の仕様情報から、リードの面積に関する情報を取得する。このような構成であると、予め定まっている部品の寸法の情報からリード領域の面積を求めることができるため、正確、かつ効率的にリード領域を推定することが可能になる。
　＜実施形態２＞
　続けて、本発明に係る他の実施形態であるＸ線検査システム３について、図１０から図１３に基づいて説明する。図１０は、本実施形態に係るＸ線検査システム３の機能構成を示す概略ブロック図である。図１０に示すように、本実施形態に係るＸ線検査システム３は、ボイド体積算出部２９の機能部がさらに備わっている点においてＸ線検査システム１と異なっており、多くの構成及び機能を共通にしているため、同様の構成及び機能については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
　Ｘ線検査システム３におけるボイド体積算出部２９は、ボイド領域特定部２４によってボイド領域が特定された複数の指定断層位置の水平断層画像に基づいて、前記充填部におけるボイドの体積を算出する。具体的には、例えば、複数の指定断層位置のボイド領域が、Ｚ軸方向に対して同一のボイドとみなされる場合に、それらのボイド領域の面積を加算して、各指定断層位置のボイド領域の面積加算値を求めることによって、体積を算出することができる。即ち、各指定断層位置のボイド領域の面積加算値に、指定断層位置間のＺ軸の距離の値を乗じて、ボイド体積を算出するようにしてもよい。
　なお、複数の指定断層位置のボイド領域が、Ｚ軸方向に対して同一のボイドといえるか否かは、各指定断層位置におけるボイド領域の重心位置間距離、ボイド領域の重なり方、等によって判定してもよい。
　次に、図１１を参照して、本実施形態において、検査対象である部品実装基板のボイド検査を行う処理について説明する。図１１に示すように、基本的な処理の流れはＸ線検査システム１のものと同様であり、ボイド領域を特定するステップＳ１０７の後の流れが異なっている。
　ステップＳ１０７の後、ボイド体積算出部２９がボイドの体積を算出する（ステップＳ２０１）。そして、ステップＳ２０２で良否判定が行われるが、ここでは、検査基準はボイド体積の閾値であり、ボイド体積算出部２９が算出したボイド体積の値が当該閾値を下回れば良品、そうでなければ不良であると判定されるようにするとよい。その後、ユーザー確認用画像作成部２６がユーザー確認用画像を作成し、ステップＳ２０２の判定結果と共に出力部２８に表示する処理を実行し（Ｓ２０３）、本ルーティンは一旦終了する。
　図１２に、本実施形態におけるユーザー確認用画像の例を示す。図１２Ａは、部品実装基板の指定断層位置の水平断層画像（即ちＸＹ断面画像）を示す図である。また、図１２Ｂは、部品実装基板のはんだ充填部を含む領域のＸＺ断面画像を示す図である。また、図１２Ｃは、部品実装基板のはんだ充填部を含む領域のＹＺ断面画像を示す図である。
　図１２に示すように、本実施形態におけるユーザー確認用画像は、はんだ付け部のＸＺ断面及び、ＹＺ断面の画像も併せて表示され、ＸＹ断面も含むそれぞれの画像で、はんだ領域にボイド領域およびリード領域を示すオーバーレイ表示がなされている。また、部品実装基板の表面境界線Ｕ、指定断層位置表示線Ｓ、裏面境界線Ｄも、オーバーレイ表示されている。
　上記で説明したような本実施形態のＸ線検査システム３によると、部品実装基板のはんだ付け部の状態を立体的に把握することができ、ユーザーの利便性をより高めることができる。
　＜その他＞
　上記各実施形態は、本発明を例示的に説明するものに過ぎず、本発明は上記の具体的な形態には限定されない。本発明はその技術的思想の範囲内で種々の変形及び組み合わせが可能である。例えば、上記実施形態１の変形例と実施形態２とを組み合わせて、リード面積決定部によってリード領域の面積を決定し、ボイド体積算出部によってボイドを立体的に把握可能なＸ線検査システムを構成してもよい。
　また、上記各例の記憶部の少なくとも一部を情報処理端末とは別体の記憶装置としてもよいし、これをクラウド接続するのであってもよい。また、逆に、上記各例において、Ｘ線検査システムは一体の装置、即ちＣＴ装置とコンソールが一体となったものとして提供されてもよい。また、上記各例において、ステップＳ１０３とステップＳ１０４の処理の順序が逆になっていてもよい。
　また、上記各例において、出力部２８に、指定断層位置毎のボイド候補、リード領域、ボイド領域（マスク処理後）の画像を表示させるようにしてもよい。
　＜付記＞
　本発明の一の態様は
　リードを有する電子部品が挿入実装された部品実装基板の検査システムであって、
　前記部品実装基板に対してＸ線を照射するＸ線発生手段（１１）と、
　前記部品実装基板を透過したＸ線を撮影するＸ線撮影手段（１２）と、
　前記Ｘ線撮影手段によって撮影された複数のＸ線画像の情報を用いて、少なくとも前記部品実装基板に挿入実装されている電子部品のはんだ付け部を含む領域の三次元データを作成する、三次元データ作成手段（２２）と、
　前記三次元データを用いて、前記はんだ付け部においてはんだが充填されているはんだ充填部の所定の水平断層位置におけるリード領域を推定する、リード領域推定手段（２３；３０）と、
　前記リード領域推定手段が推定した情報を用いて、前記はんだ充填部の所定の水平断層位置におけるボイド領域を特定する、ボイド領域特定手段（２４）と、
　を有する、検査システム（１）である。
　また、本発明の他の一の態様は、
　リードを有する電子部品が挿入実装された部品実装基板の検査方法であって、
　Ｘ線を用いて前記部品実装基板を撮影した複数のＸ線画像を取得する、画像取得ステップ（Ｓ１０１）と、
　前記複数のＸ線画像の情報を用いて、少なくとも前記部品実装基板に挿入実装されている電子部品のはんだ付け部を含む領域の三次元データを作成する、三次元データ作成ステップ（Ｓ１０２）と、
　前記三次元データを用いて、前記はんだ付け部においてはんだが充填されているはんだ充填部の所定の水平断層位置におけるリード領域を推定する、リード領域推定ステップ（Ｓ１０６）と、
　前記リード領域推定ステップで推定された情報を用いて、前記はんだ充填部の所定の水平断層位置におけるボイド領域を特定する、ボイド領域特定ステップ（Ｓ１０７）と、
　を有する、検査方法である。
　１、２、３・・・Ｘ線検査システム
　９・・・Ｘ線検査装置
　１１、９２・・・Ｘ線源
　１２、９３・・・Ｘ線カメラ
　９２１、９３１・・・Ｘステージ
　９２２、９３２・・・Ｙステージ
　Ｃ１、Ｃ２・・・円軌道
　Ｏ・・・検査対象物
　Ｔ１、Ｔ２・・・抽出リード部
　Ｖ・・・ボイド領域
　Ｕ・・・表面境界線
　Ｄ・・・裏面境界線
　Ｓ・・・指定断層位置表示線

Claims (12)

  1. 　リードを有する電子部品が挿入実装された部品実装基板の検査システムであって、
    　前記部品実装基板に対してＸ線を照射するＸ線発生手段と、
    　前記部品実装基板を透過したＸ線を撮影するＸ線撮影手段と、
    　前記Ｘ線撮影手段によって撮影された複数のＸ線画像の情報を用いて、少なくとも前記部品実装基板に挿入実装されている電子部品のはんだ付け部を含む領域の三次元データを作成する、三次元データ作成手段と、
    　前記三次元データを用いて、前記はんだ付け部においてはんだが充填されているはんだ充填部の所定の水平断層位置におけるリード領域を推定する、リード領域推定手段と、
    　前記リード領域推定手段が推定した情報を用いて、前記はんだ充填部の所定の水平断層位置におけるボイド領域を特定する、ボイド領域特定手段と、
    　を有する、検査システム。
  2. 　前記リード領域推定手段は、
    　前記はんだ付け部において、はんだが充填されているスルーホールの両端のそれぞれから突出している前記リードの複数の水平断層画像に基づいて、前記はんだ充填部の所定の水平断層位置におけるリードの重心位置を算出する、リード重心算出手段を備えており、
    　少なくとも前記リード重心算出手段により算出された情報を用いて、前記はんだ充填部の所定の水平断層位置におけるリード領域を推定する、
    　ことを特徴とする、請求項１に記載の検査システム。
  3. 　前記リード領域推定手段は、
    　前記はんだ付け部において、はんだが充填されているスルーホールの両端のそれぞれから突出している前記リードの複数の水平断層画像に基づいて、前記はんだ充填部の所定の水平断層位置におけるリードの面積を算出する、リード面積算出手段をさらに備えており、
    　少なくとも前記リード面積算出手段により算出された情報を用いて、前記はんだ充填部の所定の水平断層位置におけるリード領域を推定する、
    　ことを特徴とする、請求項２に記載の検査システム。
  4. 　少なくとも前記電子部品の仕様に係る情報を記憶する記憶手段をさらに有しており、
    　前記リード領域推定手段は、前記記憶手段に記憶された前記電子部品の仕様に係る情報に基づいて、前記はんだ充填部の所定の水平断層位置におけるリードの面積を決定する、リード面積決定手段をさらに備えており、少なくとも前記リード面積決定手段により決定された情報を用いて、前記はんだ充填部の所定の水平断層位置におけるリード領域を推定する、
    　ことを特徴とする、請求項２に記載の検査システム。
  5. 　前記ボイド領域特定手段は、
    　前記所定の水平断層位置を示す水平断層画像に対して、前記リード領域推定手段によって推定されたリード領域をマスク処理することによって、前記はんだ充填部の所定の水平断層位置におけるボイド領域を特定する、
    　ことを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の検査システム。
  6. 　少なくとも、前記所定の水平断層位置を示す水平断層画像に対して、推定されたリード領域をマスク処理した状態を示すユーザー確認用画像を作成する、ユーザー確認画像作成手段と、
    　少なくとも前記ユーザー確認用画像を表示する画像表示手段と、をさらに有する、
    　ことを特徴とする、請求項５に記載の検査システム。
  7. 　前記ボイド領域特定手段が特定したボイド領域に係るパラメータに基づいて、前記部品実装基板の良否を判定する検査手段をさらに有する、
    　ことを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の検査システム。
  8. 　前記ボイド領域特定手段によってボイド領域が特定された前記はんだ充填部における異なる水平断層位置を示す複数の水平断層画像に基づいて、前記はんだ充填部におけるボイドの体積を算出する、ボイド体積算出手段をさらに有する、
    　ことを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の検査システム。
  9. 　前記ボイド体積算出手段が算出した前記はんだ充填部におけるボイドの体積に基づいて、前記部品実装基板の良否を判定する検査手段をさらに有する、
    　ことを特徴とする、請求項８に記載の検査システム。
  10. 　前記三次元データ作成手段と、前記リード領域推定手段と、前記ボイド領域特定手段とを備え、請求項１から９のいずれか一項に記載の検査システムの少なくとも一部を構成する、検査管理装置。
  11. 　リードを有する電子部品が挿入実装された部品実装基板の検査方法であって、
    　Ｘ線を用いて前記部品実装基板を撮影した複数のＸ線画像を取得する、画像取得ステップと、
    　前記複数のＸ線画像の情報を用いて、少なくとも前記部品実装基板に挿入実装されている電子部品のはんだ付け部を含む領域の三次元データを作成する、三次元データ作成ステップと、
    　前記三次元データを用いて、前記はんだ付け部においてはんだが充填されているはんだ充填部の所定の水平断層位置におけるリード領域を推定する、リード領域推定ステップと、
    　前記リード領域推定ステップで推定された情報を用いて、前記はんだ充填部の所定の水平断層位置におけるボイド領域を特定する、ボイド領域特定ステップと、
    　を有する、検査方法。
  12. 　請求項１１に記載の各ステップを情報処理端末に実行させるためのプログラム。
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