JP2011179936A

JP2011179936A - Ｘ線検査装置

Info

Publication number: JP2011179936A
Application number: JP2010043696A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Tatezawa; 嘉浩立澤
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2010-03-01
Filing date: 2010-03-01
Publication date: 2011-09-15

Abstract

【課題】Ｘ線を照射することによるＩＣ等の被検査物の破損を確実に防止することのできるＸ線検査装置を提供する。
【解決手段】被検査物ＷへのＸ線の累積照射量を測定もしくは推定して記録するＸ線累積照射量記録手段を備えた構成とすることにより、例えば累積照射量があらかじめ設定している限界量に到達した時点で自動的にＸ線の照射を停止する等によって、検査自体による不良品の発生を防止し、良品に混入することを防止する。
【選択図】図１

Description

本発明は、工業製品等の被検査物にＸ線を照射して得られるＸ線透過情報を用いて、その被検査物のＸ線透視像を構築し、あるいは断層像を構築して、欠陥の有無等の検査を行うＸ線検査装置に関する。

Ｘ線検査装置は、被検査物にＸ線を照射して得られるＸ線透過情報を用いてＸ線透視像やＸ線ＣＴ画像を構築し、その画像に基づいて被検査物内部の欠陥等の有無を検査する。Ｘ線透視像を得る装置にあっては、通常、コーンビーム状のＸ線を発生するＸ線発生装置に対向して、２次元のＸ線検出器を配置し、これらの間に被検査物を搭載して３次元方向に移動可能な観察ステージを配置した構造を採る（例えば特許文献１参照）。また、Ｘ線ＣＴ画像を得る装置にあっては、同様に互いに対向配置したＸ線発生装置とＸ線検出器の間に、被検査物を搭載する観察ステージを配置し、この観察ステージを所定の回転軸の回りに回転させる構造を採る（例えば特許文献２参照）。

このようなＸ線検査装置よる検査対象の一つとして、集積回路（ＩＣ）が挙げられる。ＩＣの内部に不良や欠陥がないか否かの検査として、Ｘ線検査装置による非破壊検査は有効である。

しかしながら、ＩＣにＸ線を大量に照射すると、ＩＣ自体が破損する可能性があることが指摘されている（例えば非特許文献１参照）。

従来、Ｘ線の照射を抑える必要のある被検査物に対してＸ線検査を行う場合、一般に、図３に例示するように、互いに対向するＸ線発生装置３１とＸ線検出器３２の間に被検査物Ｗを搭載する観察ステージ３３が設けられたＸ線検査装置において、被検査物ＷとＸ線発生装置３１との間に金属板製のフィルタ４０を介在させ、Ｘ線を減衰させてから被検査物Ｗに照射する構成が採られる場合がある。

特開２００４−０３７３８６号公報特開２００４−１３２９３１号公報

「Ｘ−ＲａｙＩｎｓｐｅｃｔｉｏｎ−ｉｎｄｕｃｅｄＬａｔｅｎｔＤａｍａｇｅｉｎＤＲＡＭ」，ＡｋｒａｍＤｉｔａｌｉ，ｅｔａｌ．ＩＥＥＥ０６ＣＨ３７７２８４４ｔｈ "ＡｎｎｕａｌＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＲｅｌｉａｂｉｌｉｔｙＰｈｙｓｉｃｓ，ＳａｎＪｏｓｅ，２００６

ところで、ＩＣをＸ線検査装置で検査するのは、不良品や欠陥品を排除して良品のみを選別することが目的であり、その検査自体によってＩＣが破損してしまっては、検査により選別された良品の中に、Ｘ線の照射に起因する不良品が混入してしまうことになる。

Ｘ線の累積照射量が大きくなるほど、Ｘ線照射によるＩＣ破損の可能性が高くなるため、このような場合には被検査物へのＸ線の累積照射量を管理したいという要望がある。

前記した金属板製のフィルタによりＸ線を減衰させる従来の対策では、Ｘ線の線量自体も低下するため、Ｘ線検出器まで十分なＸ線が届かず、Ｘ線画像の画質が低下する傾向がある。また、フィルタを用いても、照射時間が長くなると被検査物へのＸ線の累積照射量は増加するため、ＩＣの破損の危険性はなくならないという問題がある。

本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、Ｘ線を照射することによるＩＣ等の被検査物の破損を確実に防止することのできるＸ線検査装置の提供をその課題としている。

上記の課題を解決するため、本発明のＸ線検査装置は、Ｘ線発生装置からのＸ線を被検査物に照射し、その透過Ｘ線をＸ線検出器で検出して得られる透過Ｘ線データを用いて、被検査物の透視Ｘ線像を構築して表示するＸ線検査装置において、被検査物へのＸ線の累積照射量を測定もしくは推定して記録するＸ線累積照射量記録手段を備えていることによって特徴づけられる（請求項１）。

ここで、本発明においては、上記Ｘ線累積照射量記録手段により記録された被検査物へのＸ線の累積照射量が、あらかじめ設定されている限界量に達したときに、上記Ｘ線発生装置からのＸ線の照射を自動的に停止するＸ線照射制御手段を備えた構成（請求項２）を好適に採用することができる。

また、本発明においては、上記Ｘ線累積照射量記録手段により記録された被検査物へのＸ線の累積照射量が、上記限界量よりも少ないあらかじめ設定された量に達した時点で警告を発生する警告発生手段を備えている構成（請求項３）を採用することもできる。

本発明におけるＸ線累積照射量記録手段は、検査時における被検査物の配設位置での、あらかじめ求めておいた線量率を用いて、実際の検査時におけるＸ線条件、被検査物のＸ線発生装置からの距離、および照射時間から、被検査物へのＸ線の累積照射量を演算により推定する構成（請求項４）とすることができる。

ここで、線量率をあらかじめ求める方法としては、例えば装置の組立調整時や定期点検時に、検査作業時に被検査物が置かれる位置の近傍でのＸ線線量率を測定しておく方法のほか、当該装置で用いるＸ線発生装置のメーカが公開している線量率のデータを用いる方法のいずれでもよい。

また、本発明におけるＸ線累積照射量記録手段は、上記のほか、被検査物の近傍に配置されている線量計の出力に基づいて被検査物へのＸ線の累積照射量を記録する構成（請求項５）を採用してもよい。

請求項５に係る発明における線量計は、Ｘ線発生装置からのＸ線の照射領域で、かつ、上記Ｘ線検出器の視野外に配置され、上記Ｘ線累積照射量記録手段は、あらかじめ記憶しているＸ線発生装置の線量分布により上記線量計の出力を補正して被検査物へのＸ線の累積照射量を記録する構成（請求項６）を採用することが好ましい。

そして、本発明においては、上記Ｘ線累積照射量記録手段は、被検査物上の特定部位へのＸ線の累積照射量を記録する構成（請求項７）を採用することもできる。

本発明は、被検査物の検査時におけるＸ線の累積照射量を逐次記録していくことにより課題を解決しようとするものであり、累積照射量は、請求項５に係る発明のように検査中に実測してもよいし、あるいは請求項４に係る発明のようにあらかじめ求めておいた被検査物の配設位置における線量率と、Ｘ線条件等から演算により推定してもよい。

Ｘ線の累積照射量があらかじめ設定されている限界量（被検査物が破損しない限界の累積照射量）に達したときに、Ｘ線発生装置からのＸ線の照射を自動的に停止すること（請求項２）により、Ｘ線の累積照射量を確実に一定量以下に抑えることができ、ひいては被検査物のＸ線による破損を確実に防止することができる。

また、Ｘ線の累積照射量が限界量に達する前のあらかじめ設定された量に達した時点で警告を発すること（請求項３）によって、オペレータは累積照射量が限界量に近いことを知ることができ、検査の作業性が向上する。

また、例えば基板上にＩＣが実装された被検査物等において、ＩＣのみの累積照射量が問題となる場合には、請求項７に係る発明のように、特定部位への累積照射量、つまりＩＣへの累積照射量を記録する構成の採用により、検査作業の自由度が向上する。

本発明によれば、被検査物へのＸ線の累積照射量が記録されていくので、Ｘ線の過剰な照射による被検査物の破損を防止することができる。
また、記録された累積照射量があらかじめ設定されている限界量に達した時点で、自動的にＸ線の照射を停止するように構成すれば、Ｘ線の照射に起因する被検査物の破損を確実に防止することができる。

本発明の実施の形態の構成図である。本発明の他の実施の形態の構成図である。Ｘ線の累積照射量を抑制する従来の対策の説明図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の実施の形態の構成図であり、機械的構成を表す模式図とシステム構成を表すブロック図とを併記して示す図である。

Ｘ線発生装置１はコーンビーム状のＸ線を鉛直上方に向けて発生し、このＸ線発生装置１の上方に対向するように２次元のＸ線検出器２が配置されている。そして、これらの間に、被検査物Ｗを搭載するための観察ステージ３が配置されている。この観察ステージ３は、移動機構４の駆動により３軸方向に移動する。

Ｘ線発生装置１はＸ線コントローラ５の制御下に置かれており、このＸ線コントローラ５からの信号に基づいてＸ線発生装置１の管電流および管電圧が定まり、また、ＯＮ／ＯＦＦされる。

Ｘ線検出器２の出力は画像データ取り込み回路６を介して制御部７に取り込まれる。この制御部７は、また、前記した移動機構４およびＸ線コントローラ５をも制御下に置いている。

制御部７はコンピュータとその周辺機器を主体として構成され、被検査物のＸ線透視画像等を表示するための表示器８と、マウスやキーボードおよびジョイスティック等からなり、制御部７に対して各種指令を与えたり、後述するＸ線累積照射量の限界量等の設定などを行うための操作部９が接続されている。

なお、Ｘ線発生装置１とＸ線検出器２、観察ステージ３等は、Ｘ線防護箱１０内に収容され、Ｘ線が外部に漏洩することを防止している。

さて、この実施の形態においては、例えば装置の組立時や調整時、あるいは定期点検時等の規定のタイミングのもとに、あらかじめ、基準となるＸ線条件、すなわち、Ｘ線発生装置１の管電圧・管電流、Ｘ線発生装置１の焦点から被検査物（観察テーブル３の表面）までの距離［ＳＯＤ］をそれぞれ規定の設定状態として、例えば観察テーブル３上に線量計を配置して線量率を測定し、制御部７に記憶しておく。

検査作業に先立ち、被検査物の種類等に応じてあらかじめ試験等において求められているＸ線累積照射量の限界量、すなわち、これから検査すべき被検査物がＸ線の照射により破損しないことを保証することのできる限界の累積照射量を操作部９から入力する。

検査作業に際しては、観察テーブル３上に被検査物Ｗを搭載し、その観察テーブル３をＸ線発生装置１とＸ線検出器２の間に位置するように移動させ、Ｘ線発生装置１からのＸ線を被検査物Ｗに照射する。このＸ線照射により被検査物Ｗを透過したＸ線はＸ線検出器２によって検出され、その検出出力が画像データ取り込み回路６を介して制御部７に取り込まれる。制御部７では、その取り込んだデータを用いて被検査物ＷのＸ線透視像を構築して表示器８に表示する。

被検査物ＷにＸ線が照射されると、そのときのＸ線条件、つまりＸ線発生装置１の管電圧、管電流と、ＳＯＤを記録するとともに、時間を計測する。

同時に、このＸ線条件での線量率を、あらかじめ記憶しておいた基準条件での線量率を基に算出する。すなわち、線量率は管電圧の２乗に比例するとともに、管電流に比例し、ＳＯＤの２乗に反比例する。Ｘ線条件が変更されるまでの間、このようにして求めた線量率と当該条件が継続している間の時間との積から、照射線量を算出する。途中でＸ線条件が変更された場合には、同様にして変更後のＸ線条件下での線量率を算出し、その条件下でのＸ線照射時間を計測して照射線量を求めていく。同じ被検査物に対して照射された全ての条件下でのＸ線照射線量を加算していくことで、Ｘ線の照射開始からの累積照射量が計算される。

このようにして刻々と求められるＸ線累積照射量は、前記した限界量と比較され、Ｘ線累積照射量が限界量に到達した時点で、自動的にＸ線発生装置１からのＸ線の発生を停止する。

以上の実施の形態によれば、Ｘ線の過剰照射による被検査物Ｗの損傷を未然に防止することができ、検査自体によって不良品を発生することを確実に防止することができ、製品の信頼性が向上する。

ここで、以上の実施の形態においては、Ｘ線累積照射量が限界量に達した時点で自動的にＸ線の照射を止めるように構成したが、その時点で表示器８にその旨の表示を行うように構成することもできる。

また、Ｘ線累積照射量が限界量に達する前に、例えばその９０％等の量に達した時点で警告表示を行うように構成してもよい。

更に、以上の実施の形態においては、基準となるＸ線条件での線量率をあらかじめ実測して記憶しておき、その実測値を基に検査時におけるＸ線条件での線量率を計算により求めたが、想定される全てのＸ線条件での線量率をあらかじめ実測し、これをテーブルとして記憶しておき、検査時において用いられるＸ線条件に対応する線量率をそのテーブルから抽出して照射線量を求めてもよい。

更にまた、基準となるＸ線条件での線量率を実測することなく、Ｘ線発生装置１のデータシートに線量率データの記載がある場合には、そのデータをそのまま採用してもよい。線量率データには、通常、そのデータを取得したＸ線条件が記載されているので、これを基準となるＸ線条件と、その線量率として記憶してもよい。

また、Ｘ線発生装置からのＸ線の線量率をあらかじめ測定しておくのではなく、検査中に実測してもよい。図２にその構成例を示す。この図２の例では、先の例と同様にＸ線発生装置１とＸ線検出器２との間に観察ステージ３を配置したＸ線検査装置において、線量計１１を観察ステージ３に装着している。Ｘ線発生装置１からのコーンビーム状のＸ線の照射領域は、通常、Ｘ線検出器２の視野よりも広く、この図２の例では、線量計１１はＸ線発生装置１からのＸ線の照射領域で、かつ、Ｘ線検出器２の視野外に配置されている。

そして、Ｘ線発生装置１からのＸ線の線量分布をあらかじめ求めておき、線量計１１の配設位置と線量分布の最大値との比から、線量計１１による線量の計測結果を補正し、補正後の線量率を被検査物Ｗに照射される線量率として、累積照射量を逐次計算する。
この構成により、線量計１１はＸ線検出器２の視野を妨害することがなく、被検査物ＷのＸ線透視像を用いた検査作業に影響を与えることがなく、しかも正確に被検査物ＷへのＸ線累積照射量を測定することができる。

ここで、以上の各実施の形態においては、被検査物の全体へのＸ線累積照射量を求める例を示したが、例えば比較的大きな基板上に一つもしくは複数のＩＣが搭載されているような被検査物を、その一部領域のみにＸ線を照射して拡大透視して検査を行うような場合、特定領域であるＩＣのみへのＸ線累積照射量を抑えるようにする場合、被検査物上のＩＣの搭載位置をあらかじめ記憶しておき、観察ステージの位置から特定領域であるＩＣにＸ線が照射されているか否かを刻々と判別し、Ｘ線が照射されている時間と線量率とから当該特定領域（ＩＣ）へのＸ線累積照射量を求めることもできる。

なお、以上の各実施の形態では、Ｘ線透視像を構築するＸ線検査装置に本発明を適用したが、本発明は、Ｘ線ＣＴ装置にも等しく適用し得ることは勿論である。

１Ｘ線発生装置
２Ｘ線検出器
３観察ステージ
４移動機構
５Ｘ線コントローラ
６画像データ取り込み回路
７制御部
８表示器
９操作部
１０Ｘ線防護箱
１１線量計
Ｗ被検査物

Claims

Ｘ線発生装置からのＸ線を被検査物に照射し、その透過Ｘ線をＸ線検出器で検出して得られる透過Ｘ線データを用いて、被検査物の透視Ｘ線像を構築して表示するＸ線検査装置において、
被検査物へのＸ線の累積照射量を測定もしくは推定して記録するＸ線累積照射量記録手段を備えていることを特徴とするＸ線検査装置。
上記Ｘ線累積照射量記録手段により記録された被検査物へのＸ線の累積照射量が、あらかじめ設定されている限界量に達したときに、上記Ｘ線発生装置からのＸ線の照射を自動的に停止するＸ線照射制御手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載のＸ線検査装置。
上記Ｘ線累積照射量記録手段により記録された被検査物へのＸ線の累積照射量が、上記限界量よりも少ないあらかじめ設定された量に達した時点で警告を発生する警告発生手段を備えていることを特徴とする請求項２に記載のＸ線検査装置。
上記Ｘ線累積照射量記録手段は、検査時における被検査物の配設位置でのあらかじめ求めておいた線量率を用いて、実際の検査時におけるＸ線条件、被検査物のＸ線発生装置からの距離、および照射時間から、被検査物へのＸ線の累積照射量を演算により推定することを特徴とする請求項１，２または３のいずれか１項に記載のＸ線検査装置。
上記Ｘ線累積照射量記録手段は、被検査物の近傍に配置されている線量計の出力に基づいて被検査物へのＸ線の累積照射量を記録することを特徴とする請求項１、２または３のいずれか１項に記載のＸ線検査装置。
上記線量計は、上記Ｘ線発生装置からのＸ線の照射領域で、かつ、上記Ｘ線検出器の視野外に配置され、上記Ｘ線累積照射量記録手段は、あらかじめ記憶しているＸ線発生装置の線量分布により上記線量計の出力を補正して被検査物へのＸ線の累積照射量を記録することを特徴とする請求項５に記載のＸ線検査装置。
上記Ｘ線累積照射量記録手段は、被検査物上の特定部位へのＸ線の累積照射量を記録することを特徴とする請求項１、２、３、４、５または６のいずれか１項に記載のＸ線検査装置。