Warning: copy(.htaccess): failed to open stream: Permission denied in /home/jp321/public_html/header.php on line 8
X線検査装置およびX線検査方法 - 松下電器産業株式会社
米国特許情報 | 欧州特許情報 | 国際公開(PCT)情報 | Google の米国特許検索
 
     特許分類
A 農業
B 衣類
C 家具
D 医学
E スポ−ツ;娯楽
F 加工処理操作
G 机上付属具
H 装飾
I 車両
J 包装;運搬
L 化学;冶金
M 繊維;紙;印刷
N 固定構造物
O 機械工学
P 武器
Q 照明
R 測定; 光学
S 写真;映画
T 計算機;電気通信
U 核技術
V 電気素子
W 発電
X 楽器;音響


  ホーム -> 測定; 光学 -> 松下電器産業株式会社

発明の名称 X線検査装置およびX線検査方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−17304(P2007−17304A)
公開日 平成19年1月25日(2007.1.25)
出願番号 特願2005−199488(P2005−199488)
出願日 平成17年7月8日(2005.7.8)
代理人 【識別番号】100113859
【弁理士】
【氏名又は名称】板垣 孝夫
発明者 吉野 信治
要約 課題
クラックなどの細長い欠陥が断層面と直交している場合でも、その欠陥を容易に抽出でき、しかも短時間で検査を行い得るX線検査方法を提供する。

解決手段
X線を被検査物である回路形成体に対して照射しその内部を検査するX線検査方法であって、X線の照射方向と直交する軸心回りで所定角度置きに回転移動させられる回路形成体にX線を照射しその透過したX線を検出するX線照射ステップおよびX線検出ステップと、このX線検出ステップにて検出された透過X線データに基づき複数の断層画像を作成する断層画像作成ステップと、この断層画像作成ステップにて作成された複数の断層画像から互いに直交する3方向での投影画像を作成する投影画像作成ステップと、この投影画像作成ステップにて作成された投影画像に基づき回路形成体のクラックなどの欠陥を検出する欠陥検出ステップとが具備されたもの。
特許請求の範囲
【請求項1】
X線を被検査物に照射してその内部を検査するX線検査装置であって、
被検査物を保持してX線の照射方向と直交する軸心回りで所定角度置きに回転移動またはX線の照射方向と平行な軸心回りに所定角度置きに首振り移動させる保持手段と、
この保持手段に保持され且つ所定角度置きに移動された被検査物にX線を照射するX線照射手段と、
上記被検査物を透過したX線を検出するX線検出手段と、
X線検出手段にて検出された透過X線データを蓄積するデータ蓄積手段と、
このデータ蓄積手段に蓄積された透過X線データに基づき複数の断層画像を作成する断層画像作成手段と、
この断層画像作成手段にて作成された複数の断層画像から複数方向における投影画像を作成する投影画像作成手段と、
この投影画像作成手段にて作成された複数の投影画像に基づき被検査物の欠陥を検出する欠陥検出手段と
を具備したことを特徴とするX線検査装置。
【請求項2】
投影画像作成手段により作成される投影画像については、互いに直交する2方向以上にて作成するようにしたことを特徴とする請求項1に記載のX線検査装置。
【請求項3】
投影画像作成手段においては、断層画像に対して閾値を設定して欠陥に対応する部分を抽出するとともに、この閾値にて抽出された欠陥対応部分を加算して投影することにより投影画像を作成するようにしたことを特徴とする請求項1または2に記載のX線検査装置。
【請求項4】
X線を被検査物に対して照射しその内部を検査するX線検査方法であって、
X線の照射方向と直交する軸心回りで所定角度置きに回転移動またはX線の照射方向と平行な軸心回りに所定角度置きに首振り移動させられる被検査物にX線を照射しその透過したX線を検出するX線検出ステップと、
このX線検出ステップにて検出された透過X線データに基づき複数の断層画像を作成する断層画像作成ステップと、
この断層画像作成ステップにて作成された複数の断層画像から複数方向における投影画像を作成する投影画像作成ステップと、
この投影画像作成ステップにて作成された投影画像に基づき被検査物の欠陥を検出する欠陥検出ステップと
を具備したことを特徴とするX線検査方法。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、例えば回路形成体、具体的には、プリント基板上に実装された部品や、樹脂若しくは金属でパッケージングされた部品内部の接合状態、またはプリント基板内部に実装された部品の接合状態を検査するためのX線検査装置およびX線検査方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、プリント基板などの回路形成体における欠陥を検出する方法としては、回路形成体の1方向でのX線透過画像を2次元的画像処理したものから検出する方法、または、2方向および3方向でのX線透過画像を、それぞれ独立して2次元的画像処理したものから検出する方法がある。
【0003】
しかし、このような検出方法では、回路形成体内部を2次元的にしか見ることができないため、欠陥の位置を正確に特定できないばかりか、回路形成体の3次元的な形状によっては検査に死角が生じたり、また検査をしにくい領域が存在したりして、欠陥の精度良い検出を期待することができなかった。
【0004】
これに対処するものとして、X線トモシンセシス(以下、X線CTという)を用いて、複数の連続した断層像を作成するとともに、各断層面に対して所定の閾値の範囲内にあると思われる欠陥領域を2値化して検出し、そして領域番号付けを行うことにより、欠陥の位置、外接直方体の大きさなどを計測する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
【0005】
上記特許文献1に記載された方法を用いた欠陥異物検査装置においては、X線CTで作成された連続する断層像データに対して、各断層毎に所定の閾値に基づく2値化処理を施し、そして領域番号付けを行うことにより、欠陥の位置、外接直方体の大きさなどが計測されていた。
【特許文献1】特開平1−297772号公報(第5頁、図3)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、上記従来の欠陥異物検出装置では、クラックなどの細長い欠陥が断層面と直交している場合には、欠陥のサイズが小さく表示されて欠陥を抽出することが困難になるという課題、および断層面が増えると断層毎に処理を行うため、検査時間が長くかかってしまうという課題を有していた。
【0007】
そこで、本発明は、例えばクラックなどの細長い欠陥が断層面と直交している場合でも、その欠陥を容易に抽出でき、しかも短時間で検査を行い得るX線検査装置およびX線検査方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
そこで、上記課題を解決するため、本発明のX線検査装置は、X線を被検査物に照射してその内部を検査するX線検査装置であって、
被検査物を保持してX線の照射方向と直交する軸心回りで所定角度置きに回転移動またはX線の照射方向と平行な軸心回りに所定角度置きに首振り移動させる保持手段と、
この保持手段に保持され且つ所定角度置きに移動された被検査物にX線を照射するX線照射手段と、
上記被検査物を透過したX線を検出するX線検出手段と、
X線検出手段にて検出された透過X線データを蓄積するデータ蓄積手段と、
このデータ蓄積手段に蓄積された透過X線データに基づき複数の断層画像を作成する断層画像作成手段と、
この断層画像作成手段にて作成された複数の断層画像から複数方向における投影画像を作成する投影画像作成手段と、
この投影画像作成手段にて作成された複数の投影画像に基づき被検査物の欠陥を検出する欠陥検出手段とを具備したものである。
【0009】
また、上記X線検査装置における投影画像作成手段により作成される投影画像については、互いに直交する2方向以上において作成するようにしたものである。
また、上記各X線検査装置における投影画像作成手段においては、断層画像に対して閾値を設定して欠陥に対応する部分を抽出するとともに、この閾値にて抽出された欠陥対応部分を加算して投影することにより投影画像を作成するようにしたものである。
【0010】
さらに、本発明のX線検査方法は、X線を被検査物に対して照射しその内部を検査するX線検査方法であって、
X線の照射方向と直交する軸心回りで所定角度置きに回転移動またはX線の照射方向と平行な軸心回りに所定角度置きに首振り移動させられる被検査物にX線を照射しその透過したX線を検出するX線検出ステップと、
このX線検出ステップにて検出された透過X線データに基づき複数の断層画像を作成する断層画像作成ステップと、
この断層画像作成ステップにて作成された複数の断層画像から複数方向における投影画像を作成する投影画像作成ステップと、
この投影画像作成ステップにて作成された投影画像に基づき被検査物の欠陥を検出する欠陥検出ステップとを具備した方法である。
【発明の効果】
【0011】
上記X線検査装置およびX線検査方法によると、被検査物を所定角度置きに回転移動または首振り移動させるとともに、各移動位置で得られた透過X線データを用いて複数の断層画像を作成し、そしてこれら断層画像から複数方向の例えば互いに直交する3方向での投影画像を作成し、これら投影画像に基づき欠陥を検出するようにしたので、クラックのような細長い欠陥であっても、しかもその向きがいずれの方向であっても、複数の投影画像に基づき容易に且つ確実に検出することができる。従来の方法によると、X線の照射方向と直交する断層画面での大きさが小さい場合には、その欠陥を容易に検出することができないとともに、断層画像ごとに欠陥を検出する場合に比べて、短時間で検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
[実施の形態]
以下、本発明の実施の形態に係るX線検査装置およびX線検査方法を、図1〜図4に基づき説明する。
【0013】
なお、本実施の形態においては、被検査物が回路形成体である場合について説明する。詳しくは、プリント基板若しくは電子部品、または両者を複合したもの若しくは接合されたものであり、さらにプリント基板については、紙フェノールの片面基板、多数層のガラスエポキシ基板、フィルム基板、電子部品内蔵基板、樹脂の表面に回路パターンを形成したものに適用される。
【0014】
まず、X線検査装置について説明する。
このX線検査装置は、図1に示すように、被検査物である回路形成体Kを保持するとともにX線照射方向と平行な軸心回りで360度回転自在に保持する保持手段1と、この保持手段1で保持された回路形成体にX線を照射するX線照射手段2と、このX線照射手段2に対応する位置に配置されるとともに上記保持手段1で保持された回路形成体を透過したX線を検出するX線検出手段3と、予め設定された検査用データに基づき上記保持手段1を所定角度置きに回転(回転移動)させる回転制御手段4と、X線照射手段2にX線の発生を指示させるX線制御手段5と、上記X線検出手段3で検出された透過X線データを蓄積するデータ蓄積手段6と、このデータ蓄積手段6に蓄積された透過X線データから複数の断層画像を作成する断層画像作成手段7と、この断層画像作成手段7にて作成された複数の断層画像を入力するとともにこれら断層画像に対して検査の対象となる範囲を指定し抽出する検査対象抽出手段8と、この検査対象抽出手段8にて抽出された範囲(部分)に対して複数の方向例えば直交する3方向(所謂、XYZ方向)における投影画像を作成する投影画像作成手段9と、この投影画像作成手段9で作成された複数(3枚)の投影画像に基づき回路形成体の欠陥を検出する欠陥検出手段10と、上記各手段3〜10に、予め、設定された検査用データ(例えば、X線強度、保持手段での所定角度置きに相当する角度データなど)に基づき、それぞれの指示信号を出力するための制御指示手段11と、上記欠陥検出手段10にて検出された欠陥データを入力し所定の表示形式にて表示させるモニターなどの出力手段12とが具備されている。なお、少なくもと、断層画像作成手段7、検査対象抽出手段8、投影画像作成手段9、欠陥検出手段10、制御指示手段11については、コンピュータ装置に組み込まれたプログラムにより実現されており、またそれぞれの機能が特化された機器を用いて実現することもできる。
【0015】
上記保持手段1は、回路形成体Kを保持した状態で、所定角度置きに、例えば1度または2度ごと(勿論、このような角度に限定されるものではない)に回転させるものである。
【0016】
また、上記X線照射手段2は、所定材料からなるターゲットに加速された熱電子を衝突させることによりX線を発生させて照射するもので、例えば内部が常にほぼ真空状態に密封されている密封管方式でも、または熱電子を発生させるフィラメントが交換可能で使用する際に内部を毎回真空にすることが必要となる開放管方式のいずれを用いてもよい。但し、拡大率を大きくとり分解能を上げるためには、X線源の焦点サイズはできる限り小さい方が望ましく、この装置では、焦点径が1μmの開放管方式のものが用いられている。
【0017】
さらに、X線検出手段3は、X線の線量を電気信号に変換する機能を有するもので、X線を可視光に変えるシンチレータにより変換された光をCCD、CMOS等の光電子変換素子に直接入射させて電気信号に変換するX線フラットパネルが用いられている。なお、X線イメージインテンシファイヤのように、X線を荷電粒子に変換するシンチレータでX線を変換した後、磁界を制御して荷電粒子を集中させ、そしてその荷電粒子をシンチレータに当てて可視光に変換し、その光をCCD、CMOS等の光電子変換素子を用いて電気信号に変換するものを用いてもよい。
【0018】
次に、回路形成体のX線検査方法を、図2のフローチャートに基づき説明する。
まず、被検査物である回路形成体Kを保持手段1に所定の姿勢でもって保持させた後、制御指示手段11からの指示により、回転制御手段4およびX線制御手段5を介して保持手段1およびX線照射手段2が作動され、同時にX線検出手段3も作動される。
【0019】
すなわち、回路形成体Kを保持している保持手段1が、その回転制御手段4により、例えば1度置きに360度回転させられるとともに、それぞれの回転停止位置(移動位置)でX線が照射される。勿論、制御指示手段11からX線制御手段5に所定の電圧と電流とが指示されて、X線照射手段2から所定強さのX線が出力される(X線照射ステップ)。また、回転制御手段4には、保持手段1の回転軸部に対する回転指示が出力されて1度置きに停止される。この停止のタイミングに合わせて、X線照射手段2には照射信号が、またX線検出手段3にはX線の検出信号が出力される。
【0020】
保持手段1により回路形成体Kが360度(1回転)されて、当該回路形成体Kに対するX線の照射が終了すると、X線検出手段3にて検出された360個の透過X線データがデータ蓄積手段6に蓄積される(X線検出ステップおよびデータ蓄積ステップ)。
【0021】
次に、このデータ蓄積手段6に蓄積された全照射位置(全移動位置)での透過X線データが断層画像作成手段7に入力され、全照射位置における透過X線データから、回路形成体全体について所定方向での断層画像、例えば水平断層画像が多数作成される(データ処理により再構成される)(断層画像作成ステップ)。言い換えれば、回路形成体全体を、上下に亘って且つ所定間隔置きに、水平方向に輪切りした画像が多数作成される。
【0022】
例えば、図3(a)に示すように、プリント基板21に半田などの球状バンプ(BGA)22を介して部品パッケージ23を実装した接合部分すなわち球状バンプ22を検査する場合には、(b)に示すように、上下に亘って水平断層画像(スライス画像ともいう)Aが多数作成される。なお、図3(a)および(b)においては、接合部分22に斜め方向に針状のクラック(欠陥の一例)24が存在する場合を示している。
【0023】
次に、断層画像作成手段7にて作成された水平断層画像Aが検査対象抽出手段8に入力され、ここで、検査対象範囲が指定されるとともに、この検査対象範囲の外形および検査対象範囲内でのクラック24が抽出される(欠陥抽出ステップ)。
【0024】
例えば、接合部分22を指定する場合には、その断面での範囲を決定し得る対向する両端位置を指定する。具体的には、図3(a)に示すように、上側一端位置の座標aと下側他端位置の座標bとを指定する。
【0025】
そして、この指定された接合部分22における各水平断層画像Aにおける接合部分22の外形が、予め分かっている球状バンプの外形である円とのパターンマッチングにより、その中心位置、半径などが求められて抽出され(なお、パターンマッチングの代わりに、2値化処理、エッジ検出処理などを用いてもよい)、またこの抽出された接合部分22の外形の内側における画像データ(例えば、明度のデータ)が所定の閾値と比較されて、例えば小さいものだけが抽出される(勿論、画像データの種類によっては、大きいものが抽出されることもある)。これにより、接合部分22の外形およびクラック24が抽出されたことになる。
【0026】
次に、検査対象抽出手段8で抽出された外形およびクラック24に関するデータが投影画像作成手段9に入力され、ここで、XYZの3方向でもって加算されて、図4(a)〜(c)に示すような3枚の投影画像が作成される(投影画像作成ステップ)。
【0027】
次に、この投影画像作成手段9にて作成された3枚の投影画像が欠陥検出手段10に入力され、そしてさらに所定の閾値に基づく2値化処理を施し、クラック24を明確にするとともに、このクラック24の部分に領域番号付けを行うことにより、クラック24の位置および大きさが検出され(欠陥検出ステップ)、最終的に、3枚の投影画像間で欠陥位置の統合が行われ、その結果が出力手段12の画面に表示される(欠陥出力ステップ)。
【0028】
このように、被検査物である回路形成体Kを所定角度置きに1回転でもって移動させるとともに、各回転停止位置で照射され透過した透過X線データを用いて複数の断層画像を作成し、そして各断層画像に対してパターンマッチング、閾値処理などのデータ処理を施することによりその外形および欠陥を抽出し、これら抽出された欠陥を示す画像データを用いて、互いに直交する3方向での投影画像を作成し、これら投影画像に基づき欠陥を検出するようにしたので、クラックのような細長い欠陥であっても、しかもその向きがいずれの方向であっても、複数の投影画像に基づき容易に且つ確実に検出することができる。従来の方法によると、X線の照射方向と直交する断層画面での大きさが小さい場合には、その欠陥を容易に検出することができないとともに、断層画像ごとに欠陥を検出する場合に比べて、短時間で検出することができる。
【0029】
ところで、上記実施の形態においては、投影画像を作成する際に、パターンマッチングにより外形を抽出し、そしてその外形の内側の画像データに対して、閾値に基づく2値化処理を行った後に、投影加算を行い、投影データを作成するように説明したが、投影画像を作成する際に、閾値に基づく2値化処理後のデータではなく、同じ投影対象となるデータ群の分散や標準偏差を、投影データとして用いてもよい。このようにすると、対象データ全体が変化する場合であっても、変化に左右されない投影データを得ることができる。
【0030】
また、投影画像を作成する前に、外形の内側の画像データに対して、欠陥を強調するために、ラプラシアンフィルタなどを実施してから、その後の処理を行うようにしてもよい。
【0031】
また、上記実施の形態においては、複数の断層画像を作成するのに、回路形成体をX線の照射方向と直交する軸心回りで回転させるようにしたが、例えば回路形成体の法線(基板に対して直交する線)が、X線の照射方向と平行な軸心に対して斜めに傾斜した状態で回転させるようにしてもよい。すなわち、保持手段により、回路形成体の法線が、X線の照射方向と平行な軸心に対して歳差運動のような首振り移動をするようにしてもよい。
【0032】
さらに、上記実施の形態においては、3枚の投影画像で欠陥を検出するように説明したが、ライン状の欠陥を検出するために、互いに直交する2枚の投影画像を用いてもよい。なお、このように、ライン状の欠陥を検出することについては、ライン状の欠陥の方が点状のものに比べて与える影響が大きいためであり、また3枚よりも2枚の投影画像を作成する方が、画像処理に要する時間が短かくて済むからである。
【図面の簡単な説明】
【0033】
【図1】本発明の実施の形態に係るX線検査装置の概略構成を示すブロック図である。
【図2】本発明の実施の形態に係るX線検査方法を説明するフローチャートである。
【図3】同X線検査方法を回路形成体の検査に適用した場合の説明図で、(a)は要部断面図、(b)は同スライス画像を示す。
【図4】同X線検査方法を回路形成体の検査に適用した場合の投影画像を示す。
【符号の説明】
【0034】
K 回路形成体
1 保持手段
2 X線照射手段
3 X線検出手段
4 回転制御手段
5 X線制御手段
6 データ蓄積手段
7 断層画像作成手段
8 検査対象抽出手段
9 投影画像作成手段
10 欠陥検出手段
11 制御指示手段
12 出力手段
22 球状バンプ(接合部分)
24 クラック




 

 


     NEWS
会社検索順位 特許の出願数の順位が発表

URL変更
平成6年
平成7年
平成8年
平成9年
平成10年
平成11年
平成12年
平成13年


 
   お問い合わせ info@patentjp.com patentjp.com   Copyright 2007-2013