JP4075166B2

JP4075166B2 - Ｘ線基板検査装置

Info

Publication number: JP4075166B2
Application number: JP33871898A
Authority: JP
Inventors: 英男本郷; 広門鳥羽; 勲宇田川
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1998-11-30
Filing date: 1998-11-30
Publication date: 2008-04-16
Anticipated expiration: 2018-11-30
Also published as: JP2000162160A

Description

【０００１】
【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】
１Ｘ線発生器
２Ｘ線制御部
３比較制御部
６Ｘ線撮像部
２２管電圧補正部
２８照射時間温度補正部

Claims

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。