JP4075166B2 - X線基板検査装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、本発明はX線を利用しプリント基板の検査・計測時にX線の間歇照射を継続的に行った場合のX線照射量を制御してX線撮像画質を安定させるX線基板検査装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、X線の間歇照射を利用した基板検査装置は、X線発生器のヒートアップ状態等の条件より、X線管の管電流の立ち上がり等の差異が発生し、照射開始時は照射線量が不安定である。そこで、照射線量が安定した状態になるまで一定時間経過させた後、検査対象物のX線透過像の撮像を始めることにより、照射線量を一定化させ、X線撮像画質を安定させている。
【0003】
また、X線を利用したX線基板検査装置において、X線撮像画質を安定させる手段として、特開平6−331571号公報に記載された発明がある。図11を用いて従来のX線基板検査装置の構成と動作を説明する。X線基板検査装置は、X線撮像画質を安定させる手段として、被検査物33へX線を照射するX線源34からのX線照射領域内にX線の線量を測定する線量計35を設け、線量計の出力信号をもとにX線撮像部36の利得を調整し、表示器37に表示する画像の濃淡を常に一定とする手段38と、画像濃度校正用の試料39を設け、試料に対応する画像の濃度が一定となるよう補償することでX線撮像画質を安定させている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来の技術においては、X線の間歇照射を利用した基板検査装置にみられる、照射線量が安定した状態になるまで時間経過させた後、検査対象物のX線透過像の撮像を始めるという手段は、検査タクトが長くなることになり、また、検査に不要なX線を発生させているため、X線撮像部の劣化を早めることにもなる。また、線量計や画像濃度校正用の試料を設ける必要や、X線照射線量をX線カメラコントローラで監視・制御する必要があり、設備コストを増大させることにもなる。また、X線撮像部の利得やガンマ値を調整するのみで、試料に対するX線照射線量を一定にする手段は備えていない。
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、X線発生器及びX線制御部のX線発生装置側のみで、X線照射線量の定量化制御を実現し、X線撮像部のコントローラにおいて監視・制御する必要もなく、設備の簡素化が実現できる。また、照射線量が安定した状態になるまで時間経過させ、検査対象物のX線透過像の撮像開始を待たせる必要もなく、検査タクトを短縮でき、また、検査に不要なX線の発生を抑制でき、焼き付きなどによるX線撮像部の劣化を防ぎ、X線撮像部の寿命を伸ばすことができる。また、検査対象物に照射するX線線量を一定にすることができ、安定なX線透過撮像画像を得ることができるX線基板検査装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するために、請求項1の発明に係るX線基板検査装置は、動作状態に相関してX線を発生するX線発生器と、前記動作状態を測定した管電圧値と、予め設定した管電圧設定値とを比較し、比較の結果に応じて予め設定した管電流設定値と管電流値との比較を行う比較制御部と、前記比較制御部による比較の結果に応じて前記X線発生器からX線照射をする時間を制御し、一定量のX線を照射させるX線制御部とを設けたものである。
【0013】
請求項2の発明に係るX線基板検査装置は、請求項1の構成に加えて予め設定した管電圧設定値と管電圧値とを比較し、比較の結果に応じて予め設定した管電流設定値と管電流値との比較を行い、前記管電流設定値と前記管電流値とが近接した時刻から予め設定した期間、X線照射対象物に照射されたX線による撮像を行うX線撮像部とを設けたものである。
【0017】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項1に記載の発明は、動作状態に相関してX線を発生するX線発生器と、この動作状態を測定した測定値と、予め設定した設定値とを比較する比較制御部と、比較制御部による比較の結果に応じてX線発生器からX線照射をする時間を制御し、一定量のX線を照射させる制御を行うX線制御部とを備えたものであり、検査試料に対するX線照射線量を一定にすることができるという作用を有する。
【0018】
また、請求項2に記載の発明は、X線発生器の管電流値と予め設定した管電流設定値とを比較する比較制御部と、管電流設定値と管電流値とが近接した時刻から予め設定した時間が経過した後、X線発生器への電源供給を制御するX線制御部とを備えたものであり、X線発生器の管電流値を測定することで検査試料に対するX線照射線量を一定にすることができるという作用を有する。
【0019】
また、請求項3に記載の発明は、予め設定した管電圧設定値と管電圧値とを比較し、比較の結果に応じて予め設定した管電流設定値と管電流値との比較を行う比較制御部とを備えたものであり、X線発生器の電源投入直後における管電流値のオーバーシュートの影響を除去できるという作用を有する。
【0020】
また、請求項4に記載の発明は、X線発生器の管電圧値に応じたX線照射時間を設定する照射時間電圧補正部を備えたものであり、管電圧値の違いによるX線照射の時間を調整することができるという作用を有する。
【0021】
また、請求項5に記載の発明は、X線発生器を冷却させる冷却媒質と、冷却媒質の温度に応じたX線照射時間を設定する照射時間温度補正部とを備えたものであり、冷却媒質の温度の違いによるX線照射の時間を調整することができるという作用を有する。
【0022】
また、請求項6に記載の発明は、管電流値を時間経過に伴って累積加算し、予め設定した累積管電流設定値と累積加算した管電流値とを比較する比較制御部と、累積管電流設定値と累積加算した管電流値との近接を検出してX線発生器への電源供給を制御するX線制御部とを備えたものであり、X線発生器の累積加算した管電流値を測定することで検査試料に対するX線照射線量を一定にすることができるという作用を有する。
【0023】
また、請求項7に記載の発明は、比較制御部による比較の結果に応じてX線発生器からX線照射をする時間を制御し、一定量のX線量を照射させる制御を行うX線制御部と、X線照射対象物に照射されたX線による撮像を行うX線撮像部とを備えたものであり、X線間歇照射時のX線透過撮像画像を安定させるという作用を有する。
【0024】
また、請求項8に記載の発明は、管電流設定値と管電流値とが近接した時刻から予め設定した期間、X線照射対象物に照射されたX線による撮像を行うX線撮像部とを備えたものであり、X管電流値を測定することによってX線間歇照射時のX線透過撮像画像を安定させるという作用を有する。
【0025】
また、請求項9に記載の発明は、予め設定した管電圧設定値と管電圧値とを比較し、比較の結果に応じて予め設定した管電流設定値と管電流値との比較を行い、管電流設定値と管電流値とが近接した時刻から予め設定した期間、X線照射対象物に照射されたX線による撮像を行うX線撮像部とを備えたものであり、X線発生器の電源投入直後における管電流値のオーバーシュートの影響を除去し、X線間歇照射時のX線透過撮像画像を安定させるという作用を有する。
【0026】
また、請求項10に記載の発明は、X線発生器の管電圧値に応じたX線照射時間を設定する照射時間電圧補正部と、管電流設定値と管電流値とが近接した時刻から予め設定した期間、X線照射対象物に照射されたX線による撮像を行うX線撮像部とを備えたものであり、管電圧値の違いによるX線照射の時間を調整し、X線間歇照射時のX線透過撮像画像を安定させるという作用を有する。
【0027】
また、請求項11に記載の発明は、X線発生器を冷却させる冷却媒質と、前記冷却媒質の温度に応じたX線照射時間を設定する照射時間温度補正部と、管電流設定値と管電流値とが近接した時刻から予め設定した期間、X線照射対象物に照射されたX線による撮像を行うX線撮像部とを備えたものであり、冷却媒質の温度の違いによるX線照射の時間を調整し、X線間歇照射時のX線透過撮像画像を安定させるという作用を有する。
【0028】
また、請求項12に記載の発明は、管電流値を時間経過に伴って累積加算し、予め設定した累積管電流設定値と累積加算した管電流値とを比較する比較制御部と、累積管電流設定値と累積加算した管電流値との近接を検出してX線照射対象物に照射されたX線による撮像を停止するX線撮像部とを備えたものであり、検査試料に対するX線照射線量を一定にし、X線間歇照射時のX線透過撮像画像を安定させるという作用を有する。
【0029】
(実施の形態1)
図1は本発明の実施の形態1の構成を示すブロック図である。
【0030】
X線発生器1はX線を照射するものであり、X線制御部2はX線発生器1への電源供給を制御する。比較制御部3はX線発生器1によって発生させるX線の照射量と相関のあるX線発生器1の動作状態、たとえばX線発生器1を流れる電流値である管電流値を測定し、予め定めた基準電流値と比較し、比較結果に応じてX線発生器1の電源供給制御の指示をX線制御部2に対して行う。また、X線撮像をする構成としては、X線発生器1から基板位置決めテーブル4上に配置された検査対象物5へ照射されたX線透過量を撮像するCCDカメラであるX線撮像部6と、X線撮像部6からの取り込み画像を撮像された1フレーム毎の画像を蓄積・合成処理するコントローラ7と、撮像された画像を表示するモニタ8とで構成される。
【0031】
次に、比較制御部3によってX線発生器1を制御する動作フロー図を図2に示す。
【0032】
X線発生器1への電源投入(S1)後、X線の発生と相関関係のあるX線発生器1の動作状態の1つである管電流を測定し(S2)、測定した管電流値を予め定めた管電流設定値と比較する(S3)。管電流と管電流設定値が等しくなった場合にはX線撮像部7における撮像を開始する(S4)。また、この時から照射時間の監視を開始する(S5)。予め定めた照射時間が経過した後(S6のYes)、X線照射を停止させる(S7)。予め定めた照射時間に達していない場合は再度、撮像と照射時間監視を継続する(S6のNo)。そしてX線撮像部7での最後の画像フレームの取り込みが終了した時点で撮像を停止する(S8)。なお、ここで示す管電流設定値および照射時間の設定値は、比較制御部3でもまたコントローラ9からでも設定可能であり、この構成を限定しない。
【0033】
また、X線撮像部7における撮像の開始タイミングについては電源投入直後とする構成も可能であり、これを限定しない。
【0034】
また、管電流値と管電流設定値の比較(S3)の条件としては一致した場合だけでなく、例えば管電流設定値に範囲を設け、その範囲内に管電流値が入った場合、あるいは管電流値が管電流設定値以上になった場合を一致の条件とする構成も可能であり、これを限定しない。
【0035】
図3においては、X線発生器1に流れる管電流値と時間の関係を示している。電源投入時刻から比較制御部3において管電流値9の測定を開始し、管電流値9が管電流設定値10に近接した時刻11から照射時間を測定し、予め設定した時間を経過した後、X線発生器1への電源供給を停止する(点12)。また、X線撮像部7での画像取り込みのタイミングについては、管電流値9が管電流設定値10に近接した時刻11から第1の撮像フレーム13の取り込みを開始し、順次第2の撮像フレーム14、第3の撮像フレーム15と撮像を行っていく。ここで第3の撮像フレーム15の画像の取り込み期間中にX線発生器1への電源供給を停止(点12)した場合には、第3の撮像フレーム15の取り込み終了まで撮像は続けるものとする。
【0036】
次に、図4に一定間隔で基板位置決めテーブル4上に配置され搬送されてくる検査対象物5である基板に対してX線を間歇照射したとき、1回目の電流値16、50回目の電流値17および200回目の電流値18のX線照射時の管電流値の時間変化を示す。
【0037】
図4(a)は上記実施例を施さなかった場合であり、X線照射開始(X線発生器1の管電圧ON)から一定時間で照射線量を決定している。また図4(b)は上記実施例を施した場合の例で、管電流設定値10に達してからの照射時間を一定に制御することにより照射線量を決定するよう施したものである。
【0038】
図4(a)の波形に示される様に、X線の照射線量と相関関係にある管電流の立ち上がり状態にばらつきが生じ、照射停止時間は同一であるため、X線照射開始よりX線透過像をX線撮像部7で積算取り込みをすると、X線開始から停止までの時間は一定であるにも関わらず、照射線量の総量の違いが発生し、間歇照射毎にX線撮像画質の濃淡のばらつきが起こることとなり検査が不安定となる。しかし、図4(b)の波形に示される様に、本実施例を施した場合おいては、管電流の立ち上がり状態にばらつきが生じた場合においても、管電流設定値10に達してからの照射時間を一定に制御することにより、X線開始から停止までの時間を可変し、照射線量の総量の違いを抑制し、常に対象検査物内の一定のはんだ量を持った部分のX線撮像画質の濃淡を一定にでき、検査の安定化が図れる。
【0039】
また同時に、照射線量が安定した状態である管電流が安定するまで十分な時間を経過させ、その間検査対象物のX線透過像の撮像開始を待つ必要もなく、X線の発生を最小限に抑制でき、X線撮像部の劣化を防ぎ、X線撮像部の寿命を延ばすことができる。
【0040】
更に、管電流設定値10に達した信号をコントローラ7に与え、この時点よりX線撮像部6によるX線透過像の撮像開始の同期をとれば、対象検査物内の一定はんだ量を持った部分のX線撮像画質の濃淡をより一定にでき検査の安定化を図ることができる。
【0041】
(実施の形態2)
図5は本発明の実施の形態2の動作を示す特性図である。
【0042】
実施の形態1で説明した比較制御部3において、管電流値に加え管電圧をも測定し、予め定めた管電圧設定値と管電圧の測定値を比較し、測定の結果、管電圧設定値の方が電圧値が高い場合には管電流の管電流設定値との比較を行わない構成としている。図5に示すように管電流設定値10を0.5[mA]とした場合、X線発生器1への電源供給直後においては電流値9がオーバーシュートを起こし、管電流設定値10を超えることがある。そこで管電圧19を比較制御部3で測定し、予め設定した管電圧設定値20を管電圧が超えた後(点21)、管電流値9を監視する構成とする。
【0043】
このような構成としたことにより、管電流のオーバーシュートの影響を除去することができる。
【0044】
(実施の形態3)
図6は本発明の実施の形態3の構成を示すブロック図である。
【0045】
図1と同様の符号を付した部分は実施の形態1で説明したものと同様の動作をするので説明は省略する。管電圧が変化するとX線発生器1から発生するX線照射量は変化する。そこで管電圧が変化した時にはX線照射時間を変更する必要がある。そこで管電圧補正部22を設ける。管電圧補正部22は内部に(表1)に示す、管電圧の変化の前後の電圧値から導かれる、管電圧の変化に応じたX線照射時間を補正する数値を設定したマトリックスを保持している。
【0046】
【表1】
【0047】
例えば変化前の管電圧が90[keV]で変化後の管電圧が80[keV]の場合、補正値は0.68となるので、変化前の管電圧が90[keV]のときに設定したX線照射時間が200[msec]であった場合はこの時間を補正値で割り、約294[msec]を新たな照射時間とする。なお、対応する管電圧値が表にない場合は最も近い値を採用したり、比例配分によって求めることができ、この手段を限定しない。
【0048】
このような構成にしたことにより、管電圧値が変化したときにも適切なX線照射時間を求めることができる。
【0049】
(実施の形態4)
図7(a)は本発明の実施の形態4の構成を示すX線発生器1の断面図である。X線管23はX線の照射源であり、陽極導線24はX線管23の陽極へ接続され、陰極導線25はX線管23の陰極へ接続される。冷却媒質である高圧油26はX線管23を冷却する。温度センサー27は高圧油26の温度を検出する。
【0050】
図7(b)は本発明の実施の形態4の構成を示すブロック図である。
図1または図6と同様の符号を付した部分は実施の形態1または実施の形態3で説明したものと同様の動作をするので説明は省略する。照射時間温度補正部28は温度センサー27で検出した高圧油26の温度によって、X線発生器1のX線照射時間を補正する。
【0051】
図8では高圧油26の温度とX線照射時間の補正の関係を示す。高圧油26の温度が高いときの管電流29は温度が低いときの管電流30に比べて立ち上がりが早くなり、さらに定常状態になるまでの時間も短くなる傾向がある。よって管電流設定値10の値が低い場合は特にX線照射時間のばらつきが大きくなる。そこで照射時間温度補正部28内に温度に対する照射時間の補正数値を設定し、高圧油26の温度を測定し、照射時間を補正する。
【0052】
このような構成にしたことにより、高圧油の温度によるX線照射時間のばらつきを抑制することができる。
【0053】
(実施の形態5)
本発明の実施の形態5は実施の形態1のX線制御部2において管電流値と管電流設定値とを比較し、両者の値の近接を検出した時刻から一定の期間、X線照射を行う構成に代えて、管電流値をサンプリングし、累積加算した値と予め設定した累積管電流設定値とを比較し、両者の値の近接を検出時にX線照射を停止する構成としたものである。
【0054】
次に、比較制御部3によってX線発生器1を制御する動作フロー図を図9に示す。
【0055】
X線発生器1への電源投入(S9)後、X線撮像部7における撮像を開始する(S10)。X線の発生と相関関係のあるX線発生器1の動作状態の1つである管電流を測定して累積加算する(S11)。測定した累積管電流値と予め定めた累積管電流設定値とを比較する(S12)。累積管電流と累積管電流設定値が等しくなった場合(S12のYes)、X線照射を停止させ(S13)、X線撮像部7での最後の撮像フレームの取り込みが終了した時点で撮像を停止する(S14)。累積管電流と累積管電流設定値が等しない場合(S12のNo)、管電流の蓄積を継続する(S11)。なお、ここで示す累積管電流設定値および照射時間の設定値は、比較制御部3でもまたコントローラ9からでも設定可能であり、この構成を限定しない。
【0056】
また、累積管電流値と累積管電流設定値の比較(S12)の条件としては一致した場合だけでなく、例えば累積管電流設定値に範囲を設け、その範囲内に累積管電流値が入った場合、あるいは累積管電流値が累積管電流設定値以上になった場合を一致の条件とする構成も可能であり、これを限定しない。
【0057】
また、X線撮像部7における撮像の開始タイミングについては電源投入直後の他、管電流値が予め設定した値に近接した時、あるいは累積管電流値が予め設定した値に近接した時とする構成も可能であり、これを限定しない。
【0058】
図10においては、X線発生器1に流れる管電流値と時間の関係を示している。
電源投入時刻から比較制御部3において管電流値9の測定と加算を周期Tで開始し(黒丸点31)、累積管電流値が累積管電流設定値に近接した時刻(白丸店32)X線発生器1への電源供給を停止する。
【0059】
なお、ここで示す累積管電流値の設定は、比較制御部3でもまたコントローラ9からでも設定可能であり、この構成を限定しない。
【0060】
また、サンプリング周期を2つ以上設け、サンプリング周期変更電流値を設定することによって、例えば、サンプリング周期変更電流値以下の管電流値の時にはサンプリング周期を大きくとり、サンプリング周期変更電流値を越えた時にはサンプリング周期を小さくとる構成も可能であり、この構成を限定しない。
【0061】
このような構成としたことによって、管電流値の測定におけるノイズによる変動の影響を抑制することができる。
【0062】
【発明の効果】
以上にように本発明は、検査試料に対するX線照射線量を一定にすることができる。また、X線発生器の電源投入直後の管電流値のオーバーシュートの影響を除去でき、X線照射時間の測定誤りを防ぐことができる。また、管電圧値の違いによるX線照射量の違いを補正でき、管電圧変動時における適切な照射時間を得ることができる。また、冷却媒質の温度の違いによるX線照射時間を補正することによって、冷却媒質の温度の違いによるX線照射量の誤差を抑制することができる。また、累積加算した管電流値によって照射時間監視の開始を検出することによって、管電流値の測定におけるノイズによる変動の影響を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1におけるX線基板検査装置のブロック図
【図2】本発明の実施の形態1におけるX線基板検査装置の動作フロー図
【図3】本発明の実施の形態1のX線基板検査装置の管電流の時間変化の特性と撮像フレーム制御の説明図
【図4】(a)従来のX線基板検査装置の間歇照射時の管電流の時間変化の特性図
(b)本発明の実施の形態1のX線基板検査装置の間歇照射時の管電流の時間変化の特性図
【図5】本発明の実施の形態2におけるX線基板検査装置の管電流および管電圧の時間変化の特性図
【図6】本発明の実施の形態3におけるX線基板検査装置のブロック図
【図7】(a)本発明の実施の形態4におけるX線基板検査装置のX線発生器の断面図
(b)本発明の実施の形態4におけるX線基板検査装置のブロック図
【図8】本発明の実施の形態4におけるX線基板検査装置の管電流値の温度特性図
【図9】本発明の実施の形態5におけるX線基板検査装置の動作フロー図
【図10】本発明の実施の形態5におけるX線基板検査装置の管電流の時間変化の特性図
【図11】従来のX線基板検査装置のブロック図
【符号の説明】
1 X線発生器
2 X線制御部
3 比較制御部
6 X線撮像部
22 管電圧補正部
28 照射時間温度補正部
Claims (2)
- 動作状態に相関してX線を発生するX線発生器と、前記動作状態を測定した管電圧値と、予め設定した管電圧設定値とを比較し、比較の結果に応じて予め設定した管電流設定値と管電流値との比較を行う比較制御部と、前記比較制御部による比較の結果に応じて前記X線発生器からX線照射をする時間を制御し、一定量のX線を照射させるX線制御部とを備えたX線基板検査装置。
- 予め設定した管電圧設定値と管電圧値とを比較し、比較の結果に応じて予め設定した管電流設定値と管電流値との比較を行い、前記管電流設定値と前記管電流値が近接した時刻から予め設定した期間、X線照射対象物に照射されたX線による撮像を行うX線撮像部とを備えた請求項1記載のX線基板検査装置。
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