JP4386812B2 - Ｘ線検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、Ｘ線検査装置、例えば、プリント回路基板上に実装された部品の接合状態、樹脂若しくは金属によりパッケージングされた部品内部の接合状態、及びプリント回路基板内に実装された部品の接合状態等を検査するＸ線検査装置及びＸ線検査方法に関するものである。

近年の携帯情報端末等においては小型、高機能化が進み、使用される電子部品の実装においても、小さい空間に出来るだけ多くの電子部品を実装させるために、実装密度を高める高密度化、電極が電子部品の下面に設けられてプリント回路基板のランド上に接合されるフェイスダウン接合化、プリント回路基板の内部に電子部品を実装する部品内蔵化が進んでいる。

前記のフェイスダウン接合における接合部分、又はプリント回路基板の内部に実装されている場合の接合部分に対しては、直接目視することが出来ないため、その接合部分の断面を露呈させて観察する検査方法や、非破壊により検査対象物の内部状態を観察するＸ線検査方法が用いられている。Ｘ線検査方法を用いた場合には、検査対象物内部の接合状態等を観察することが可能であるが、複数個の部品が重なって実装されている場合には、部品が重なり合ったＸ線画像となり、各部品の状態を正確に観察することが困難であった。このため、従来のＸ線検査装置においては、Ｘ線の照射方向と、検査対象物への照射角度とを変更して複数の位置で撮像し、その撮像されたＸ線画像をトモグラフィ法やラミノグラフィ法を用いて観察したい断層部分を切り出し、観察、検査していた。
特開平１１−３４４４５３号公報 米国特許第４９２６４５２号明細書 特開２００２−１８９００２号公報

以下、添付の図面を参照しながら従来のＸ線検査装置及びその問題点について説明する。なお、各従来例において共通する部分は同一符号を用いて説明する。

図１８はトモグラフィ法を用いた従来のＸ線検査装置の概略構成を示すブロック図である。図１８に示した従来のＸ線検査装置としては、例えば、特許文献１に開示された装置がある。

図１８に示すように、Ｘ線照射装置１０３からのＸ線は、回転装置１０１に保持された検査対象物１０２、例えばプリント回路基板に照射され、その検査対象物１０２を透過したＸ線がＸ線検出装置１００により検出されるよう構成されている。Ｘ線照射装置１０３は、回転装置１０１の回転中心と、Ｘ線検出装置１００の撮像中心位置との延長線上に配置され、Ｘ線検出装置１００に向けてＸ線を発生させている。制御装置１０４は、回転装置１０１の回転位置を制御するとともに、Ｘ線検出装置１００及びＸ線照射装置１０３を駆動制御している。制御装置１０４は、検査対象物１０２を保持する回転装置１０１が所定の回転角度の位置において、Ｘ線照射装置１０３からＸ線を照射させて、検査対象物１０２を透過したＸ線画像をＸ線検出装置１００に取り込むよう駆動制御する。このとき、制御装置１０４は、回転装置１０１を１回転若しくは半回転させてＸ線検出装置１００に撮像させて、観察したい断層部分のＸ線画像を作成し、表示するよう構成されている。

上記のように、図１８に示す従来のＸ線検査装置は、検査対象物１０２をＸ線の照射軸と直交する軸を回転軸として回転させる構成である。図１８に示す従来のＸ線検査装置の構成においては、Ｘ線照射装置１０３のＸ線が出射するＸ線源のＸ線焦点（スポット位置）から検査対象物１０２の回転軸の位置までの距離Ａと、この回転軸の位置からＸ線検出装置１００の検出部までの距離Ｂが、検査対象物１０２の外形寸法により制約を受ける。この制約とは、検査対象物１０２であるプリント回路基板の外形（図１８においてＣで示す寸法)が回転できるように、距離Ａの最小値が、Ａ＞Ｃ／２の条件を満たさなければならないことである。この制約により。検査対象物１０２をＸ線照射装置１０３にあまり近づけることができなかった。図１８に示した従来のＸ線検査装置において、検査対象配置空間を規定するＡ+Ｂの距離を小さくした場合には、Ｘ線画像の倍率である（Ａ+Ｂ）／ＡにおけるＡの値が制限され、倍率を上げることができない。このため、図１８に示した従来のＸ線検査装置では、各部品の詳細な状態を観察することが困難であるという問題点を有していた。

図１９はラミノグラフィ法を用いた従来のＸ線検査装置の概略構成を示すブロック図である。図１９に示した従来のＸ線検査装置としては、例えば、特許文献２に開示された装置がある。

図１９において、回転Ｘ線照射装置１０５は熱電子を回転磁界により制御し、所定の位置でＸ線を回転して放射させる機能を有している。Ｘ線検出装置１０９は、検査対象物１０２、例えばプリント回路基板等を透過したＸ線を、シンチレータ１０７において可視光に変換した後に回転ミラー機構１０８を通して検出している。制御装置１０６は回転Ｘ線照射装置１０５の回転磁界と回転ミラー機構１０８とを同期して駆動制御している。また、制御装置１０６は回転Ｘ線照射装置１０５とＸ線検出装置１０９とを制御して撮像し、Ｘ線検査装置では高速度で検査対象物１０２の断層画像を取得して、検査を行っている。

図１９に示す従来のＸ線検査装置においては、検査対象物１０２に対するＸ線の照射角度βは物理的に予め決まっており、固定値である。従って、検査対象物１０２を回転Ｘ線照射装置１０５に近づけると、例えば図１９においてＷで示す位置では、Ｘ線の照射範囲から外れてしまう。このため、検査対象物１０２を回転Ｘ線照射装置１０５に近づけてＸ線画像を拡大しようとしても、倍率が制限されるという問題がある。また、図１９に示す従来のＸ線検査装置においては、構造が複雑であり高価であった。

従来のＸ線検査装置の他の例としては、Ｘ線照射装置を傾斜させ、且つ回転させて、検査対象物内で重なった接合部分を分離して各接合部分の接合状態を検査するものがある。このような従来のＸ線検査装置としては、例えば特許文献３に開示された装置がある。

図２０は、Ｘ線照射装置を傾斜、回転させて接合状態を検査する従来のＸ線検査装置の概略構成を示す図である。

図２０に示すＸ線検査装置は、Ｘ線照射装置１１０が検出対象物１０２であるプリント回路基板等に対して斜めにＸ線を照射させるよう構成されている。Ｘ線照射装置１１０からのＸ線は、検出対象物１０２を透過してＸ線検出装置１１５により受け取るよう構成されている。この従来のＸ線検査装置において行われるＸ線斜め撮影は、Ｘ線照射装置１１０を傾けることにより実施される。このように、検出対象物１０２に対して様々な角度からＸ線を照射して、Ｘ線検出装置１１５により検出対象物１０２のＸ線透視画像を撮像している。従って、これらのＸ線透視画像から、検出対象物１０２における所望の位置の部品の状態を検査することが可能となる。

図２１は、図２０に示した従来のＸ線検査装置の主要部分を示すブロック図である。図２１において、検査対象物１０２は、フェイスダウン接合部分を有するボールグリッドアレイ（以下ＢＧＡという）１１１と、プリント回路基板１１２と、電子部品１１３とにより構成された回路形成体である。この検査対象物１０２に対してＸ線照射装置１１０を傾斜させて検査対象物１０２がＸ線検出装置１１５において撮像される。図２１においては、Ｘ線検出装置１１５におけるシンチレータ１１４を示す。

図２１においてＦで示したＸ線撮像画像は、Ｘ線照射装置１１０が検査対象物１０２の真下にある時のＸ線画像の一例であり、Ｘ線照射装置１１０からのＸ線が検査対象物１０２の回路形成体において部品が重なった状態を示している。また、図２１においてＧで示したＸ線撮像画像は、Ｘ線照射装置１１０を斜めに配置して検査対象物１０２を照射し、Ｘ線検出装置１１５により検出されたＸ線画像の一例を表している。検査対象物１０２である回路形成体の内部では異なる位置に電子部品と接合部分等が存在するため、Ｘ線撮像画像ＦとＸ線撮像画像Ｇとでは撮影角度の違いにより異なった画像を表す。

図２１に示すように、Ｘ線撮影画像Ｆのみでは電子部品の陰に隠れて、ＢＧＡ１１１の接合部分の全てを検査できないが、Ｘ線照射装置１１０を傾斜させて撮影したＸ線画像Ｇを用いることにより、ＢＧＡ１１１の全ての接合部分の接合状態を検査することが可能となる。すなわち、撮影された複数のＸ線画像において、電子部品１１３の位置を検査範囲から除いてＢＧＡの接合部分を検査することにより、ＢＧＡの全ての接合状態を検査することができる。

しかしながら、図２０に示す従来のＸ線検査装置においては、電子部品間の実装間隔がさらに狭くなると、どの角度においても検査対象の断層と異なる高さにある電子部品の影響を除外することが出来ず、検査対象の断層における正確な情報を取得できないという問題を有していた。

本発明は、従来の各種Ｘ線検査装置における問題点を解決することを課題とするものであり、検査対象物における部品間隔が狭くなり、実装が高密度になっても、所望の断層における情報を正確に取得することが可能なＸ線検査装置及びＸ線検査方法を提供することを目的とする。また、本発明においては、検査対象物の形状により分解能の制限を受けることがなく、比較的安価でありながら高分解能で鮮明な断層画像を入手することができ、この断層画像に用いて非破壊検査を精度高く行うことができるＸ線検査装置及びＸ線検査方法を提供することを目的とする。

本発明のＸ線検査装置は、上記目的を達成するために、
保持面に保持された検査対象物にＸ線を照射するＸ線照射手段と、
前記検査対象物を透過したＸ線を検出するＸ線検出手段と、
前記Ｘ線照射手段と前記Ｘ線検出手段との間において、前記保持面と平行かつ前記保持面上で直交するＸ軸とＹ軸の２軸をそれぞれ中心として、前記保持面を２方向に下記式（１）および式（２）の条件で往復揺動させる揺動手段と、
前記Ｘ線検出手段の検出結果に基づいて前記検査対象物の検査を行う検査手段と、を具備する。
ＴＡＮ（θ）＝ＴＡＮ（φＸ）／ＴＡＮ（φＹ） （１）
ＴＡＮ ^２ （α）＝ＴＡＮ ^２ （φＸ）＋ＴＡＮ ^２ （φＹ） （２）
ただし、θ：Ｘ軸と保持面法線との成す角、α：Ｚ軸と保持面法線との成す角、φＸ：Ｘ軸中心の回転角度、φＹ：Ｙ軸中心の回転角度、である。

このように構成された本発明においては、保持面に保持された検査対象物における部品間隔が狭くなり、実装が高密度になっても、所望の断層における情報を正確に取得することが可能となる。また、本発明においては、小型で安価な構成により検査対象物を任意の傾き方向、任意の傾き角度の状態で高精度なＸ線画像を取得することが可能となる。

本発明に関連する参考例としてのＸ線検査装置は、基板にＸ線を照射するＸ線照射手段と、
前記基板を透過したＸ線を検出するＸ線検出手段と、
前記Ｘ線照射手段と前記Ｘ線検出手段との間において前記基板を揺動させる揺動手段と、
前記Ｘ線検出手段の駆動と前記揺動手段の駆動とを同期させるＸ線検出用揺動手段と、
前記揺動手段の直交２軸をそれぞれ位相の異なる所定角度内で揺動させる制御手段と、
前記Ｘ線検出手段の検出結果に基づいて前記基板の検査を行う検査手段と、を具備する。

このように構成された本発明に関連する参考例としてのＸ線検査装置においては、小型で安価な構成により、検査対象物である基板を任意の傾き方向、任意の傾き角度の状態で高精度なＸ線画像を取得することが可能となり、制御手段での複数の傾き画像から断層画像を演算により求めることによってボケや虚像の少ない断層画像を取得することができる。また、実装密度の高いプリント回路基板や薄い基板での断層情報を確実に取得することができるため、高分解能で鮮明な断層画像を用いた検査が可能となる。

本発明に関連する参考例としてのＸ線検査装置は、Ｘ線焦点を頂点とする円錐状にＸ線を照射するＸ線照射手段と、
Ｘ線の照射範囲内で基板をＸ線照射軸の直交方向に移動させる基板用移動手段と、
前記基板を透過したＸ線を検出する検出面を有するＸ線検出手段と、
前記Ｘ線検出手段を前記Ｘ線照射軸の直交方向に移動させるＸ線検出用移動手段と、
前記基板用移動手段と前記Ｘ線検出用移動手段とを同期駆動制御するモータ制御手段と、
前記Ｘ線検出手段により形成されたＸ線画像から前記基板の任意断層面のＸ線画像を抽出する画像処理手段と、
前記Ｘ線画像に基づいて前記基板の任意断層面を検査する検査手段と、を具備し、
前記基板用移動手段は、前記Ｘ線検出用移動手段と同期して前記検出面の中心点を前記Ｘ線焦点と前記基板の中心点とを結ぶ直線上に配置させる構成である。
また、本発明の他の観点のＸ線検査装置は、Ｘ線焦点を頂点とする円錐状にＸ線を照射するＸ線照射手段と、
Ｘ線の照射範囲内で基板をＸ線照射軸の直交方向に移動させる基板用移動手段と、
前記基板を透過したＸ線を検出する検出面を有するＸ線検出手段と、
前記Ｘ線検出手段を前記Ｘ線照射軸の直交方向に移動させるＸ線検出用移動手段と、
前記基板用移動手段と前記Ｘ線検出用移動手段とを同期駆動制御する制御手段と、
前記Ｘ線検出手段により形成されたＸ線画像から前記基板の任意断層面のＸ線画像を抽出する画像処理手段と、
前記Ｘ線画像に基づいて前記基板の任意断層面の検査を行う検査手段と、を具備し、
前記Ｘ線検出手段は、前記基板用移動手段と前記Ｘ線検出用移動手段とのそれぞれでの水平面での同期回転動作における１回転の期間にＸ線撮影を行う構成である。
さらに、本発明の他の観点のＸ線検査装置は、Ｘ線焦点を頂点とする円錐状にＸ線を照射するＸ線照射手段と、
Ｘ線の照射範囲内で基板をＸ線照射軸の直交方向に移動させる基板用移動手段と、
前記基板を透過したＸ線を検出する検出面を有するＸ線検出手段と、
前記Ｘ線検出手段を前記Ｘ線照射軸の直交方向に移動させるＸ線検出用移動手段と、
前記基板用移動手段と前記Ｘ線検出用移動手段とを同期駆動制御する制御手段と、
前記Ｘ線検出手段により形成されたＸ線画像から前記基板の任意断層面のＸ線画像を抽出する画像処理手段と、
前記Ｘ線画像から前記基板の任意断層面を検査する検査手段と、を具備し、
前記Ｘ線検出手段は、前記基板用移動手段と前記Ｘ線検出用移動手段との同期回転動作中の回転停止時にＸ線撮影を行う構成である。

このように構成された本発明に関連する参考例としてのＸ線検査装置においては、検査箇所がモニタ画面の中心から移動することなく撮影方向及び撮影倍率を変更して観察することができ、さらに検査箇所の断層面のＸ線画像から、検査対象である基板、例えばプリント回路基板の接合部のオープン不良を含む様々な接合不良の検査を行うことができる。

本発明に関連する参考例としてのＸ線検査方法は、基板にＸ線を照射する照射工程と、
前記基板を透過したＸ線を検出する検出工程と、
検出した前記Ｘ線のＸ線画像データから前記基板の任意断層面のデータを抽出する抽出工程と、
前記基板を揺動させる揺動工程と、
前記抽出工程の抽出結果に基づいて前記基板を検査する検査工程と、を有する。

このような工程を有する本発明に関連する参考例としてのＸ線検出方法においては、検査対象物である基板における部品間隔が狭くなり、実装が高密度になっても、所望の断層における情報を正確に取得することが可能となる。また、本発明に関連する参考例としてのＸ線検出方法においては、検査対象物である基板を任意の傾き方向、任意の傾き角度の状態で高精度なＸ線画像を取得することが可能となる。

本発明に関連する参考例としてのＸ線検査方法は、Ｘ線焦点を頂点とする円錐状にＸ線を照射する照射工程と、
基板を透過した前記Ｘ線をＸ線検出手段の検出面で検出する検出工程と、
検出された前記Ｘ線により形成されたＸ線画像から前記基板の任意断層面のＸ線画像を抽出する抽出工程と、
前記基板をＸ線の照射範囲内でＸ線照射軸と垂直方向に移動させる移動工程と、
前記移動工程の移動に同期して前記基板と同一平面上においてＸ線画像中心に目標点を配置する第１配置工程と、
前記Ｘ線焦点と前記基板の検査箇所の中心点とを結ぶ直線上に前記検出面の中心点を配置する第２配置工程と、
前記抽出工程の抽出結果に基づいて前記基板の検査を行う検査工程と、を有する。

このような工程を有する本発明に関連する参考例としてのＸ線検出方法においては、検査箇所がモニタ画面の中心から移動することなく撮影方向及び撮影倍率を変更して観察することができ、さらに検査箇所の断層面のＸ線画像から、検査対象物である基板、例えばプリント回路基板の接合部のオープン不良を含む様々な接合不良の検査を行うことができる。

発明の新規な特徴は添付の請求の範囲に特に記載したものに他ならないが、構成及び内容の双方に関して本発明は、他の目的や特徴と合わせて図面と共に以下の詳細な説明を読むことにより、より良く理解され評価されるであろう。

本発明のＸ線検査装置においては、後述の各実施の形態において詳細に説明するように、安価で、高分解能でかつ鮮明な検査対象物の断層情報を容易に取得することができ、この断層情報に基づく正確な検査を行うことができる。

以下、本発明のＸ線検査装置及びＸ線検査方法の好適な実施の形態について、添付の図面を参照しつつ説明する。

《実施の形態１》
図１は本発明に係る実施の形態１のＸ線検査装置の概略構成を示す図である。
図１に示すように、Ｘ線照射装置３から出射されたＸ線は、揺動装置２に保持された検査対象物１０２、例えばプリント回路基板等の回路形成体に照射され、その検査対象物１０２を透過したＸ線がＸ線検出装置１により検出される。Ｘ線照射装置３は、揺動装置２の中心と、Ｘ線検出装置１の撮像中心位置との延長線（Ｘ線経路）上に配置され、Ｘ線検出装置１に向けてＸ線を発生させている。制御装置６は、揺動装置２のＺ軸方向（Ｘ線照射軸方向)への移動と、揺動装置２のＸ軸とＹ軸に関する傾斜角度を制御するとともに、Ｘ線検出装置１及びＸ線照射装置３を駆動制御している。図１に示す状態において、左右方向がＹ軸方向であり、このＹ軸方向に直交する方向がＸ軸方向である。Ｚ軸方向はＸ線照射装置３のＸ線焦点（スポット位置）の鉛直線方向であり、この方向がＸ線照射軸方向である。

制御装置６は、検査対象物１０２を保持する揺動装置２が所定の角度において、Ｘ線照射装置３からＸ線を照射させて、検査対象物１０２を透過したＸ線画像をＸ線検出装置１に取り込むよう駆動制御する。

実施の形態１のＸ線検査装置においては、検査対象物１０２を透過したＸ線がＸ線検出装置１に取り込まれてＸ線画像が形成され、そのＸ線画像が制御装置６において演算され、その演算結果が制御装置６において表示されるよう構成されている。

実施の形態１において用いたＸ線照射装置３は、加速された熱電子をターゲットに衝突させることにより発生するＸ線を利用する方式のものであり、内部が常にほぼ真空状態に密封されている密封管方式のものである。しかし、本発明においては、この方式に限定されるものではなく、熱電子を発生させるフィラメントをユーザ側で交換する方法であり、使用する際にその都度内部を真空にする開放管方式のＸ線照射装置を用いてもよい。ただし、拡大率を大きくして、分解能を上げるためには、Ｘ線源のＸ線焦点サイズ（スポット径）はできる限り小さい方が望ましい。このため、実施の形態１においてはＸ線焦点サイズが１μｍのＸ線照射装置３を使用し、表示時のＸ線画像のボケを極力小さくしている。

実施の形態１において、検査対象物１０２としての回路形成体には、プリント回路基板、電子部品のいずれか、もしくはそれらを組み合わせた複合品、もしくはそれらを接合した実装部品を示している。プリント回路基板は、紙フェノールの片面基板、多数層のガラスエポキシ基板、フィルム状基板、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基板等の各種基板が含まれる。

図２は実施の形態１における揺動装置２の概略構成を示す平面図である。揺動装置２は、検査対象物１０２である前記回路形成体を保持する検査対象物用移動機構であるＸＹステージ７と、このＸＹステージ７をＸ軸を中心に回動させるＸ軸モータ４が固定された内枠８と、内枠８を介してＸＹステージ７をＹ軸を中心に回動させるＹ軸モータ５が固定された外枠９とを有する。ＸＹステージ７は内枠８に対してＸ軸を中心に回動するよう、カップリングを介して接続されている。また、内枠８は外枠９に対してＹ軸を中心に回動するよう、カップリングを介して接続されている。なお、図２に示す状態において、ＸＹステージ７の縦方向がＸ軸方向であり、横方向がＹ軸方向である。

次に、実施の形態１における揺動装置２により駆動される検査対象物１０２の揺動状態を説明する。図３は実施の形態１のＸ線検査装置における検査対象物１０２の揺動状態を示す説明する図である。図４は実施の形態１のＸ線検査装置における検査対象物１０２の傾き方向Ｔと傾き角度αを示す概念図である。

図３に示すように、実施の形態１における揺動装置２により検査対象物１０２は揺動動作を行う。ここで、揺動動作とは、検査対象物１０２を保持するＸＹステージ７の保持面７ａの中心点の法線がＸ線照射軸に対して所定角度を有して保持面７ａの中心を回転中心点（揺動中心点）として回転することをいう。実施の形態１においては、Ｘ線照射装置３が揺動装置２の中心位置とＸ線検出装置１の撮像中心位置との延長線上に配置されており、この延長線がＸ線照射軸でありＺ軸となる。従って、このＺ軸に対して所定角度を有してＸＹステージ７の保持面７ａの中心点（揺動中心点)の法線が揺動している。なお、揺動中心は、Ｘ軸モータ４とＹ軸モータ５との回転軸の交点位置であり、固定である。しかし、ＸＹステージ７上で検査対象物１０２の位置を変更することにより、検査対象物１０２の所望の位置を検査が可能である。

図４は実施の形態１のＸ線検査装置における検査対象物１０２の傾き方向Ｔと傾き角度αを示す概念図である。ここで、傾き方向Ｔとは、ＸＹステージ７の保持面（ＸＹ面）７ａにおいて、検査対象物１０２の中心点（保持面７ａの中心点）の法線がＸ軸となす角度θを持つ方向をいう。また、傾き角度αとは、検査対象物１０２の中心点の法線がＺ軸となす角度をいう。図４において、角度φＸは、Ｘ軸モータ４の回転軸の回転角度を示し、ＹＺ面におけるＺ軸に対する角度を示している。また、角度φＹは、Ｙ軸モータ５の回転軸の回転角度を示し、ＺＸ面におけるＺ軸に対する角度を示している。

傾き方向Ｔを規定する角度θは、下記式（１）に示すように、Ｘ軸モータ４の回転角度φＸとＹ軸モータ５の回転角度φＹにより表される。また、傾き角度αは、下記式（２）に示すように、Ｘ軸モータ４の回転角度φＸとＹ軸モータ５の回転角度φＹにより表される。

以上のように、Ｘ軸モータ４の回転角度φＸとＹ軸モータ５の回転角度φＹとを規定することにより、任意の傾き方向Ｔ及び任意の傾き角度αを設定することが可能となる。

実施の形態１においては、Ｘ軸モータ４の回転角度φＸとＹ軸モータ５の回転角度φＹとを規定して、ＸＹステージ７の保持面（ＸＹ面）７ａ、すなわち検査対象物１０２に対する揺動動作を行っている。図５は実施の形態１のＸ線検査装置においてＸ軸モータ４とＹ軸モータ５の駆動動作を示す波形図である。図５においては、傾き角度αが４５度の場合であり、この場合にはＴＡＮ４５°＝１、となりＴＡＮφＸとＴＡＮφＹの最大値が１となる。

実施の形態１においては、傾き角度αを４５度とし、傾き方向Ｔを規定する角度を０度から３６０度まで移動させている。この場合、Ｘ軸モータ４が所定角度内で往復動作を行い、Ｙ軸モータ５がＸ軸モータ４と図５に示すように位相のずれた関係を保ちつつ動作を行う。例えば、Ｙ軸モータ５はＸ軸モータ４と位相が９０度ずれた状態で同じ振幅及び周期で往復動作を行ってもよい。

なお、上記の揺動動作において、傾き角度αを変更した場合には、ＴＡＮφＸとＴＡＮφＹの振幅が変わる。また、実施の形態１においては、傾き角度αは、０度から７５度以下の範囲内で設定できるよう構成されている。但し、３０度以上７５度以下の範囲内で比較的良好な画像を取得することが可能である。

実施の形態１において、上記のように検査対象物１０２は揺動装置２により所定の揺動動作を行い、その揺動動作において、所定の位置に到達したときＸ線照射装置３からＸ線が照射されて、検査対象物１０２を透過したＸ線がＸ線検出装置１に取り込まれる。このとき、制御装置６は、揺動装置２により傾き方向Ｔが３６０度変わる間、すなわち揺動動作が１回転する間にＸ線検出装置１に複数回撮像させて、断層Ｘ線画像を作成し、表示する。

実施の形態１のＸ線検査装置においては、検査対象物１０２を揺動動作させる構成であるため、前述の図１８に示したトモグラフィ法を用いた従来のＸ線検査装置のように、検査対象物１０２の全体を一回転させる必要がなく、検査対象物１０２をＸ線源のＸ線焦点（スポット位置）に近づけることが可能となる。この結果、実施の形態１のＸ線検査装置は、小型で高分解能を有する装置となる。

実施の形態１のＸ線検査装置において、揺動装置２のＸＹステージ７における検査対象物１０２の保持手段としては、ねじ等の物理的固定手段を用いている。また、揺動装置２において、揺動装置２の全体がＸ線照射軸方向（Ｚ軸方向）へ任意に移動できるよう、ラックとピニオンによる駆動機構が設けられている。なお、Ｘ線検出装置１及びＸ線照射装置３に駆動機構を設けて、Ｘ線検出装置１及びＸ線照射装置３を同時もしくは個別にＸ線照射軸方向（Ｚ軸方向)に移動できるよう構成して、Ｘ線画像の倍率をさらに大きく設定変更できる構成としてもよい。

実施の形態１におけるＸ線検出装置１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ある。Ｘ線検出装置１において、Ｘ線を可視光に変換するシンチレータが設けられており、このシンチレータより入射したＸ線を可視光に変換した後、その光をレンズで集光し、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の光電子変換素子に入光させている。従って、実施の形態１においては、シンチレータとレンズによりＸ線の分解能を決めた後に、Ｘ線の線量を電気信号に変換するよう構成されている。

また、別のＸ線検出装置として、次のような構成、動作の装置でもよい。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第１のシンチレータにより入射したＸ線を荷電粒子に変換し、その後、荷電粒子を磁界制御して集中させる。そして、集中した荷電粒子を可視光に変換する第２のシンチレータにあてて光に変換し、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。また、Ｘ線フラットパネルのように、Ｘ線を可視光に変換するシンチレータによりＸ線を光に変換した後、その光をＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の光電子変換素子に直接入光させて、電気信号に変換してもよい。

実施の形態１において、制御装置６は、Ｘ線照射装置３のＸ線発生のＯＮ／ＯＦＦ制御、管電圧設定、管電流設定、エラー監視を行い、揺動装置２の傾き方向Ｔ及び傾き角度αを制御している。また、制御装置６は、Ｘ線検出装置１から入力されたＸ線画像データである電気信号を演算処理し、演算処理した電気信号の状態を表示する。制御装置６は、複数枚のＸ線画像からトモグラフィ法を用いて断層データを表示する機能を有している。また、制御装置６における検査方法としては、Ｘ線検出装置１が取得した傾いた画像をそのまま表示して、作業者が判定する方法と、複数のＸ線画像からトモグラフィ法により立体画像を作成し、その立体画像から任意の断層面を表示して、作業者が判定する方法である。

図６は、実施の形態１のＸ線検査装置における検査動作を示すフローチャートである。

図６に示すように、実施の形態１のＸ線検査装置においては、まずステップ２０１で揺動装置２をＺ軸方向（Ｘ線照射軸方向）に移動し所望の倍率とする。次に、ステップ２０２において、Ｘ軸モータ４とＹ軸モータ５を回転駆動して検査対象物１０２を固定したＸＹステージ７を揺動動作させる。この揺動動作中において、ＸＹステージ７の保持面７ａが所定の傾き方向Ｔと所定の傾き角度αに到達したとき、Ｘ線照射装置３からＸ線を照射させて、検査対象物１０２を透過したＸ線画像がＸ線検出装置１に取り込まれる撮像動作を行う（ステップ２０３)。この撮像動作は、予め決めた複数の位置において行われる。すなわち、保持面７ａの傾き方向Ｔが３６０度変わる間（１回転の間)に、Ｘ線検出装置１に複数回撮像させて、所定枚数のＸ線画像を取得する。取得された複数枚のＸ線画像から当該検査対象物１０２の立体画像（三次元画像)を作成し、制御装置６の表示部に表示する（ステップ２０４）。作成された立体画像から所望の断層面の状態を検出し、良否を判定する（ステップ２０５）。この良否判定においては、予め取得している良品状態の断層面のデータと当該検査対象物１０２の断層面のデータとの差分をとり、その差分画像をもとに検査してもよい。

以上のように、実施の形態１のＸ線検査装置によれば、小型で安価な構成により、検査対象物１０２を任意の傾き方向、任意の傾き角度の状態で高精度なＸ線画像を取得することが可能となり、制御装置６での複数の傾き画像から断層画像を演算により求めることによってボケや虚像の少ない断層画像を取得することができる。また、実装密度の高いプリント回路基板や薄い基板での断層データを確実に取得することができるため、高分解能で鮮明な断層画像を用いた検査が可能となる。

なお、実施の形態１において、揺動装置２として、Ｘ軸モータ４とＹ軸モータ５を用いる揺動機構を用いた例で説明したが、３軸以上の多軸制御装置１０を用いて構成することも可能である。図７は実施の形態１における揺動装置２の変形例であり、検査対象物１０２を固定するステージ７Ａが３つの多軸制御装置１０により駆動される。また、各多軸制御装置１０はＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向にステージ７Ａを移動できるよう構成されている。図８は揺動装置２のさらに別の変形例である。図８に示す揺動装置２においては、検査対象物１０２を固定するステージ７Ｂが６軸ロボットである多軸制御装置１０により駆動される。従って、ステージ７Ｂは６軸ロボットのアームにより、検査対象物１０２をＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向に関して揺動動作とスライド動作を行うことができる。図７や図８に示すように、多軸制御機構３０１を用いて、検査対象物１０２を固定したステージ７Ａ又は７Ｂを揺動動作させ、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向に関して揺動動作とスライド動作を行うよう構成することにより、検査対象物１０２に対して所望の動作をさせることが可能となり、検査位置の変更機能や倍率変更機能を容易に実施することが可能となる。

《実施の形態２》
図９は本発明に係る実施の形態２のＸ線検査装置の概略構成を示す図である。図１０は実施の形態２のＸ線検査装置における検査対象物の駆動機構を示す構成図である。実施の形態２のＸ線検査装置は、前述の実施の形態１のＸ線検査装置の揺動装置２にさらにＸ線検出装置１を揺動させるＸ線検出用揺動装置２０を設けるとともに、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸に移動可能なＸＹＺ移動テーブル２６を設けている。実施の形態２において、前述の実施の形態１における構成要素と同じ機能、構成を有するものには同じ符号を付し、その説明は省略する。

図９に示すように、実施の形態２のＸ線検査装置においても、Ｘ線照射装置３から出射されたＸ線は、揺動装置２に保持された検査対象物１０２に照射され、その検査対象物１０２を透過したＸ線がＸ線検出装置１により検出される。Ｘ線照射装置３のＸ線焦点（スポット位置)は、揺動装置２の中心と、Ｘ線検出装置１の撮像中心位置との延長線上に配置され、Ｘ線検出装置１に向けてＸ線を発生させている。

実施の形態２のＸ線検査装置においては、図１０に示すように、揺動装置２のＸＹステージ７に検査対象物駆動機構である多軸制御装置２５が設けられている。この多軸制御装置２５は図９においては省略する。実施の形態２のＸ線検査装置においては、多軸制御装置２５によりＸＹステージ７上のＸＹＺ移動テーブル２６がＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸に移動可能に構成されている。このＸＹＺ移動テーブル２６の上に検査対象物１０２である、例えばプリント回路基板、電子部品等の回路形成体が固定される。

また、実施の形態２のＸ線検査装置においては、Ｘ線検出装置１を揺動させるＸ線検出用揺動装置２０が設けられている。Ｘ線検出用揺動装置２０は、検出対象物１０２を揺動させる揺動装置２と同様に、Ｘ線検出装置１が固定されたＸＹステージ２７と、このＸＹステージ２７をＸ軸を中心に回動させるＸ軸モータ２１と、ＸＹステージ２７をＹ軸を中心に回動させるＹ軸モータ２２を有している。ただし、ＸＹステージ２７はＺ軸方向には移動しない構成である。実施の形態２におけるＸ線検出用揺動装置２０は、揺動装置２と同期して同じ方向に駆動される。すなわち、Ｘ線検出用揺動装置２０におけるＸＹステージ２７と揺動装置２のＸＹステージ７は常に同じ向きとなるよう揺動する。

実施の形態２における制御装置２３は、揺動装置２のＺ軸方向への移動と、ＸＹステージ７のＸ軸とＹ軸に関する傾斜角度と、Ｘ線検出用揺動装置２０におけるＸＹステージ２７のＸ軸とＹ軸に関する傾斜角度とを制御している。また、制御装置２３は、Ｘ線検出装置１及びＸ線照射装置３を駆動制御している。制御装置２３は、検査対象物１０２を保持する揺動装置２が所定の角度において、Ｘ線照射装置３からＸ線を照射させて、検査対象物１０２を透過したＸ線をＸ線検出装置１に取り込むよう駆動制御する。そして、Ｘ線検出装置１に取り込まれたＸ線画像のデータが制御装置２３に入力され、そのＸ線画像のデータが制御装置２３において演算され、その演算結果が表示される。また、制御装置２３において作成された断層面の情報の良否が自動的に判断されて表示されるよう構成されている。

実施の形態２のＸ線検査装置においては、揺動装置２のＸＹステージ７に多軸制御装置２５とＸＹＺ移動テーブル２６が設けられており、ＸＹＺ移動テーブル２６が単独でＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸に移動可能に構成されている。これにより、検査対象物１０２をＸＹステージ７に対して任意の位置（Ｘ軸方向の位置、Ｙ軸方向の位置及びＺ軸方向の位置)に設定することができる。従って、ＸＹステージ７におけるＸ線照射基準位置に対して、検査対象物１０２の任意の部分を所定の傾き角度及び傾き方向に設定することができる。この結果、実施の形態２のＸ線検査装置によれば、検査対象物１０２の全ての位置を容易に検査することが可能となる。

実施の形態２のＸ線検査装置においては、Ｘ線検出装置１を揺動させるＸ線検出用揺動装置２０が設けられており、Ｘ線検出用揺動装置２０は揺動装置２と同期して同じ方向に駆動される。すなわち、Ｘ線検出用揺動装置２０におけるＸＹステージ２７と揺動装置２のＸＹステージ７が同一の傾き方向Ｔと、同一の傾き角度αに設定されている。この結果、実施の形態２のＸ線検査装置は、Ｘ線画像の歪みを防止することが可能となる。実施の形態２のＸ線検査装置において、Ｘ線検出用揺動装置２０におけるＸＹステージ２７と揺動装置２のＸＹステージ７の両者を同一に制御する方法として、各モータの回転位置を検出し、その回転位置に基づいて制御装置２３においてフィードバック制御して駆動している。

なお、揺動装置２とＸ線検出用揺動装置２０とを同一に制御する手段としては、物理的に両者を接続し、片方の揺動機構をモータ制御することにより、同一の傾き方向Ｔ、同一の傾き角度αを実現することも可能である。

実施の形態２のＸ線検査装置においては、制御装置２３がアルゴリズムによる自動検査機能を有している。このため、検査品質のばらつきのない信頼性の高い安定したＸ線検査を実現できる。

図１１は実施の形態２のＸ線検査装置において、制御装置２３が有するアルゴリズムによる自動検査機能の動作を示すフローチャートである。

図１１の揺動動作ステップ３０１において、多軸制御装置２５によりＸＹＺ移動テーブル２６を所望の位置に設定し、揺動装置２をＺ軸方向（Ｘ線照射軸方向）に移動して所望の倍率とする。そして、検査対象物１０２を固定したＸＹステージ７とＸ線検出用揺動装置２０とを同期して揺動動作させる。この揺動動作中において、ＸＹステージ７の保持面７ａが所定の傾き方向Ｔと所定の傾き角度αに到達したとき、Ｘ線照射装置３からＸ線を照射させて、検査対象物１０２を透過したＸ線がＸ線検出装置１に取り込まれる。この撮像動作は、予め決めた所定の傾き方向Ｔと所定の角度αの複数の位置において行われる。すなわち、ＸＹステージ７の保持面７ａの傾き方向Ｔが３６０度変わる間（１回転の間)に、Ｘ線検出装置１に複数回撮像させて、所定枚数のＸ線画像を取得する（画像取得ステップ３０２)。

設定データ格納部４０１には、予め所定の傾き方向Ｔと所定の角度αに関する各断層面の良品状態における全てのＸ線画像を取得して格納されている。従って、画像取得ステップ３０２において、設定データ格納部４０１から揺動装置２及びＸ線検出用揺動装置２０を駆動制御する制御装置２３に対して傾き方向Ｔと角度αに関する情報が送られる。

立体画像作成ステップ３０３において、トモグラフィ法を用いて、立体画像データ格納部４０２からのアルゴリズムにより、当該検査対象物１０２の立体画像データを作成する。

次に、検査画像設定ステップ３０４において、設定データ格納部４０１から送られた情報に基づき所定の断層面を指定して、作成された立体画像データにおける一部の情報を選択する。この選択された情報により形成される所定の断層面のデータと、保存されている当該検査対象物に関する良品状態の立体画像データにおける断層面のデータとを比較する。良品状態の立体画像データは良品画像データ格納部４０３から選択して送られる。検査画像設定ステップ３０４において、比較した際の相関値により、設定データ格納部４０１に保存された良否判定基準値に基づいて、良否判定を実施する。

上記のように、実施の形態２のＸ線検査装置においては、制御装置２３が有する自動検査機能により、Ｘ線検査を確実に、且つ容易に行うことができる。

実施の形態２のＸ線検査装置は、画像認識装置を用いて自動検査システムを構築することができる。これら自動検査システムにおいては、生産ラインにＸ線検査装置をインラインで設置し、生産中のプリント回路基板等の回路形成体をコンベアで自動搬送して連続検査することができる。

実施の形態２のＸ線検査装置においては、揺動装置２のＸＹステージ７にＸＹＺ移動テーブル２６が設けられているため、検査対象物１０２をＸＹステージ７に対して任意の位置に設定することができ、ＸＹステージ７におけるＸ線照射基準位置に対して、検査対象物１０２の任意の部分を、所定の傾き角度及び傾き方向に設定することができる。この結果、実施の形態２のＸ線検査装置によれば、取得したＸ線画像からボケや虚像の少ない高精度の断層画像を作成することが可能となり、検査対象物１０２の全体を容易にかつ、より正確に検査することが可能となる。

なお、実施の形態２において、Ｘ線検出用遥動装置装置２０及びＸ線照射装置３に駆動機構を設けて、Ｘ線検出用遥動装置装置２０及びＸ線照射装置３を同時もしくは個別にＸ線照射軸方向（Ｚ軸方向)に移動できるよう構成して、Ｘ線画像の倍率をさらに大きく設定変更できる構成としてもよい。

《実施例３》
図１２は本発明に係る実施の形態３のＸ線検査装置の主要な内部構成を示す平面断面図であり、図１３はその正面断面図である。図１４乃至図１７は実施の形態３のＸ線検査装置におけるＸ線撮影及び画像合成の説明図である。実施の形態３において、前述の実施の形態１及び実施の形態２における構成要素と同じ機能、構成を有するものには同じ符号を付し、その説明は省略する。

図１２及び図１３において、Ｘ線遮蔽箱３０内にはＸ線検出装置１、Ｘ線照射装置３、検査対象物用移動機構である基板用ＸＹステージ３１、及びＸ線検出用移動機構であるＸ線検出用ＸＹステージ３２等が配設されている。Ｘ線照射装置３の真上に設けられた基板用ＸＹステージ３１には検査対象物１０２であるプリント回路基板等が装着される基板保持機構４０が設けられている。基板保持機構４０は基板用ＸＹステージ３１に対してＸ軸方向とＹ軸方向へ移動可能に構成されている。基板用ＸＹステージ３１には基板用Ｘ軸モータ３３を有する基板用Ｘ軸駆動機構４１と基板用Ｙ軸モータ３４を有する基板用Ｙ軸駆動機構４２が設けられている。基板保持機構４０は基板用Ｘ軸駆動機構４１と基板用Ｙ軸駆動機構４２とによりＸ軸方向とＹ軸方向へ駆動される。

Ｘ線検出用ＸＹステージ３２にはＸ線検出装置１が固定されている。Ｘ線検出用ＸＹステージ３２には、Ｘ線検出用Ｘ軸モータ３５を有するＸ線検出用Ｘ軸駆動機構４３とＸ線検出用Ｙ軸モータ３６を有するＸ線検出用Ｙ軸駆動機構４４が設けられている。このため、Ｘ線検出装置１が固定されたＸ線検出用ＸＹステージ３２は、Ｘ軸方向とＹ軸方向へ移動可能に構成されている。また、Ｘ線検出用ＸＹステージ３２はＺ軸方向（図１３における上下方向）へ移動可能にＸ線検出用Ｚ軸駆動機構３９が設けられている。

モータ制御装置３７（図１３においてブロックで示す)は、基板用ＸＹステージ３１及びＸ線検出用ＸＹステージ３２を駆動する各モータを同時に制御する。また、表示装置３８（図１３においてブロックで示す)は、Ｘ線検出装置１からのＸ線画像のデータ及び算出されたＸ線断層画像のデータが表示される。

実施の形態３のＸ線検査装置において、Ｘ線照射装置３はＸ線遮蔽箱３０内における下部に固定されている。Ｘ線はＸ線照射装置３のＸ線焦点（Ｘ線スポット）５０から上方に向けて広い照射角度で円錐状に照射される。Ｘ線焦点５０から放射されたＸ線は、検査対象物１０２である、例えばプリント回路基板を透過してＸ線検出装置１に入射される。このＸ線が検査対象物１０２を透過する際、その検査対象物１０２の物質のＸ線吸収率に応じて減衰される。Ｘ線検出装置１においては、取り込まれたＸ線の強度に比例した濃淡画像に変換してＸ線画像を作成する。作成されたＸ線画像は表示装置３８において表示される。

実施の形態３のＸ線検査装置において、検査対象物１０２は基板用ＸＹステージ３１の基板保持機構４０により固定されて、Ｘ軸方向とＹ軸方向へ移動できるよう構成されている。検査対象物１０２は基板用Ｘ軸駆動機構４１と基板用Ｙ軸駆動機構４２により基板用ＸＹステージ３１の水平面上の任意の位置に移動できる。一方、Ｘ線検出装置１が固定されたＸ線検出用ステージ３２は、Ｘ線検出用Ｚ軸駆動機構３９に固定されている。さらに、Ｘ線検出用Ｚ軸駆動機構３９はＸ線検出用Ｘ軸駆動機構４３及びＸ線検出用Ｙ軸駆動機構４４に取付けられている。このため、実施の形態３におけるＸ線検出装置１は、Ｘ線検出用Ｘ軸駆動機構４３、Ｘ線検出用Ｙ軸駆動機構４４、及びＸ線検出用Ｚ軸駆動機構３９による移動範囲内の任意の空間上の位置に移動できる。図１２において、破線で示す円Ｑが基板保持機構４０の中心点の軌跡を示し、円ＲがＸ線検出装置１の検出面の中心点の軌跡を示す。

次に、実施の形態３のＸ線検査装置におけるＸ線撮影について図１４を参照して説明する。図１４は検査対象物１０２としてボールグリッドアレイ（以下ＢＧＡという）接合部を有するプリント回路基板であり、図１４においてＰ１、Ｐ２はＢＧＡ接合部のＸ線画像を示している。

図１４において、Ｘ線画像Ｐ１はＢＧＡ接合部を有するプリント回路基板（１０２）を基板用ＸＹステージ３１に固定し、ＢＧＡ接合部の中心のボール接合部がＸ線検出装置１のＸ線画像の中心に撮影されるように垂直方向に透視した画像である。このとき、ＢＧＡ接合部を有するプリント回路基板（１０２）の上部にコンデンサ等のＸ線透過率の低い部品が実装されている。このため、ＢＧＡ接合部の中心のボール接合部の観察が妨げられている。また、Ｘ線画像Ｐ２は、ＢＧＡ接合部を有するプリント回路基板（１０２）を図１４の左方向に移動し、且つＢＧＡ接合部の中心のボール接合部が撮影されるＸ線画像の中心となるよう、Ｘ線検出装置１をさらに左方向に移動した画像である。Ｘ線画像Ｐ２では、コンデンサ等のＸ線透過率の低い部品が中心のボール接合部と重ならないため、ＢＧＡ接合部の中心のボール接合部を観察することができる。

上記のプリント回路基板（１０２）の移動とＸ線検出装置１の移動は、作業者が操作装置６０（図１３においてブロックで示す）における検査対象物１０２のＸ軸方向及び／又はＹ軸方向の移動スイッチを押すだけで、検査対象物１０２の移動量に応じてＸ線検出用ＸＹステージ３２を自動的に移動させる。このとき、Ｘ線検出用ＸＹステージ３２は、基板用ＸＹステージ３１における基板保持機構４０の移動量にＸ線撮影の拡大率を乗じた分だけ移動する。この結果、常にＢＧＡ接合部の中心のボール接合部が撮像されたＸ線画像の中心の位置となる。ここで、Ｘ線撮影の拡大率とは、Ｘ線焦点５０からＸ線検出装置１の画像形成位置までの距離Ｇを、Ｘ線焦点５０から検出対象物１０２の検出位置までの距離Ｆで除した値（Ｇ／Ｆ）である。なお、Ｘ線検出用Ｚ軸駆動機構３９によりＸ線検出装置１を移動させて拡大率が変化した場合には、自動的に拡大率が再計算され、その算出された拡大率に応じてＸ線検出用ＸＹステージ３２を動作させる。

上記のように、実施の形態３のＸ線検査装置においては、基板用ＸＹステージ３１の基板保持機構４０の移動量に応じてＸ線検出用ＸＹステージ３２を自動的に移動させて、観察したい注目点を常にＸ線画像の中心となるよう構成している。

次に、上記のように構成された実施の形態３のＸ線検査装置におけるＸ線断層検査方法について図１５から図１７を用いて説明する。実施の形態３のＸ線検査装置におけるＸ線断層検査方法として２つの検査方法がある。

［第１のＸ線断層検査方法］
まず、第１のＸ線断層検査方法について図１５と図１６を用いて説明する。図１５は実施の形態３のＸ線検査装置におけるＸ線断層撮影の説明図である。図１６は実施の形態３のＸ線検査装置における第１のＸ線断層検査方法により撮影したＸ線画像Ｐ３を示している。

図１５における検査対象物１０２は、一例として３層構造のプリント回路基板を示している。このプリント回路基板は、３層構造として、観察面である中間層に円形パターンＰａがあり、中間層の上に四角形パターンＰｂがあり、中間層の下に三角形パターンＰｃで構成されている。このプリント回路基板は基板用ＸＹステージ３１の基板保持機構４０に取り付けられており、基板用Ｘ軸駆動機構４１と基板用Ｙ軸駆動機構４２により基板用ＸＹステージ３１の基板保持機構４０が水平面上で円運動を行う。この時、基板保持機構４０の移動量にＸ線撮影の拡大率を乗じた分だけＸ線検出用ＸＹステージ３２を自動的に移動させている。この結果、Ｘ線検出用ＸＹステージ３２は基板保持機構４０の円運動の直径にＸ線撮影の拡大率を乗じた大きさの直径で円運動を行う。上記の拡大率の計算においては、Ｘ線焦点５０から検出対象物１０２の観察面である目標位置までの距離は、Ｘ線焦点５０からプリント回路基板の中間層である円形パターンＰａまでの距離で計算する。これにより、３層構造のプリント回路基板の円形パターンＰａが図１６のＸ線画像Ｐ３に示すように、常にＸ線検出装置１によるＸ線画像の中心に撮影される。この撮影動作において、検査対象物１０２であるプリント回路基板とＸ線検出装置１の回転運動の中心は、Ｘ線焦点５０を通る鉛直線上にある。この回転運動において、基板用ＸＹステージ３１とＸ線検出用ＸＹステージ３２のそれぞれの回転角度が常に同じになるように、それぞれを駆動する各軸のモータがモータ制御装置３７により同期制御されている。

実施の形態３におけるＸ線検出装置１は、蓄積型のカメラを用いることにより、シャッタが開いている時間とＸ線強度の積に比例した濃淡画像が得られる構造である。図１６に示したＸ線画像Ｐ３は、プリント回路基板とＸ線検出装置１の円運動が１回転する間、シャッタを開いた状態で撮影したＸ線画像である。回転角度が０度のときカメラのシャッタを開き、１回転したときシャッタを閉じれば、プリント回路基板のＸ線画像において、円形パターンＰａは常にＸ線画像の中心に投影されて鮮明なパターンが撮影される。一方、別の断層面にある四角形パターンＰｂや三角形パターンＰｃは回転運動に応じてＸ線画像の異なる位置に投影されるため、画像がぼけてしまいはっきりとした像とならない。

従って、実施の形態３におけるＸ線検出装置１を用いて第１のＸ線断層検査方法を行うことにより、合成水平断層画像を形成して、検査対象物１０２における指定した断層面の状態が確実に検査可能となる。

［第２のＸ線断層検査方法］
次に、実施の形態３のＸ線検査装置における第２のＸ線断層検査方法について図１５及び図１７を参照して説明する。

前述の第１のＸ線断層検査方法においては、検査対象物１０２であるプリント回路基板とＸ線検出装置１の１回転の円運動においてシャッタを開放して１回の撮影を行っている。第２のＸ線断層検査方法においては、円運動における一定の角度毎に、プリント回路基板とＸ線検出装置１とを停止させて、その静止状態で撮影を行っている。従って、第２のＸ線断層検査方法においては、１回転の円運動の間に複数回撮影し、複数のＸ線画像を作成している。このため、第２のＸ線断層検査方法は、複数のＸ線画像を重ね合わせることにより、前述の第１のＸ線断層検査方法と同様に合成水平断層画像を得ることができる。

第２のＸ線断層検査方法においても、図１５に示した３層構造のプリント回路基板を検査対象物１０２として説明する。

プリント回路基板は基板用ＸＹステージ３１の基板保持機構４０に取付けられている。撮影動作の最初において、基板用ＸＹステージ３１は、予め決められている検査対象物１０２の水平面上の円運動における円周上の角度０度の位置まで移動して停止する。この時、基板用ＸＹステージ３１の移動量にＸ線撮影の拡大率を乗じた分だけＸ線検出用ＸＹステージ３２は自動的に移動している。この状態において撮影を行い最初のＸ線画像を作成する。次に、基板用ＸＹステージ３１を、予め決められている円運動における円周上の所望の角度の位置まで移動して停止し、撮影する。以下、順次基板用ＸＹステージ３１を円運動における円周上の所望の角度毎に撮影する。このように撮影することにより、円運動の円周上の全ての停止位置で３層構造のプリント回路基板の円形パターンＰａが常にＸ線検出装置１によるＸ線画像の中心に撮像される。

上記のように、第２のＸ線断層検査方法において、検査対象物１０２であるプリント回路基板の円運動の中心点と、Ｘ線検出装置１の円運動の中心点は、Ｘ線焦点５０を通る鉛直線上にある。また、プリント回路基板とＸ線検出装置１のそれぞれの円運動における円周上の位置は、各円における中心角度が常に同じである。このように、プリント回路基板とＸ線検出装置１が円運動するよう、基板用Ｘ軸モータ３３、基板用Ｙ軸モータ３４、Ｘ線検査用Ｘ軸モータ３５及びＸ線検査用Ｙ軸モータ３６は、モータ制御装置３７により同期制御されている。

第２のＸ線断層検査方法において、シャッタが開いている時間とＸ線強度の積に比例した濃淡画像のＸ線画像が、Ｘ線検出装置１により作成されるのは前述の第１のＸ線断層検査方法と同様である。ただし、第２のＸ線断層検査方法においては、シャッタの開放時間が短時間であるため撮影できる高感度カメラを使用するほうが望ましい。

図１７は、プリント回路基板とＸ線検出装置１を９０度毎に停止して撮影し、４枚のＸ線画像を作成した例である。図１７において、Ｐ０は角度０度のときのＸ線画像であり、Ｐ９０は角度９０度のときのＸ線画像であり、Ｐ１８０は角度１８０度のときのＸ線画像であり、Ｐ２７０は角度２７０度のときのＸ線画像である。図１７において中央に記載したＰＡは、４枚のＸ線画像を実施の形態３のＸ線検査装置における画像処理装置７０（図１３においてブロックで示す)において重ね合わせることにより形成した合成Ｘ線画像であり、合成水平断層画像である。

なお、第２のＸ線断層検査方法においては、円運動における停止位置を多くし、停止角度を小さくして撮影し、多くのＸ線画像を作成して、それらを合成することにより、さらなる鮮明なＸ線画像が得られる。ただ、停止位置が多くなるに従い撮影のための時間が長くなり、Ｘ線検査に長時間が必要となる。

第２のＸ線断層検査方法においては、画像処理装置７０により所望の角度毎に得られた複数のＸ線画像の情報を用いてＣＴ技術によるＸ線画像の再構成演算を行うことにより、３次元の立体画像を作成することもできる。このように作成された立体画像を用いて検査対象物１０２における各断面層の情報を正確に検出することが可能となる。従って、第２のＸ線断層検査方法を用いることにより検査対象物１０２の各断面層に関する内部情報を軸移動を行うことなく、容易に検査することが可能となる。

以上のように、実施の形態３のＸ線検査装置によれば、検査対象物１０２の検査箇所をＸ線照射角の範囲内の任意の方向から容易に観察でき、拡大率を変更しても常に同じ検査箇所を観察できるばかりでなく、検査箇所を含む水平断面の画像だけを抽出することができる。さらに、実施の形態３のＸ線検査装置によれば、検査対象物１０２の各断面層の情報も容易に取得することが可能となる。

実施の形態３のＸ線検査装置によれば、Ｘ線照射装置３及びＸ線焦点を固定したＸ線検出装置１により、Ｘ検査の注目点である検査箇所がモニタ画面の中心から移動することなく撮影方向及び撮影倍率を変更して観察することができる。また、実施の形態３のＸ線検査装置によれば、検査箇所の水平断層画像を合成することにより、例えばプリント回路基板の接合部のオープン不良を含む様々な接合不良を検査することができる。

本発明のＸ線検査装置においては、各実施の形態において詳細に説明したように、安価で、高分解能でかつ鮮明な検査対象物の断層情報を容易に取得することができ、この断層情報に基づく正確な検査を行うことができる。

近年においては、携帯情報機器等の電子機器の市場では商品の小型、軽量化が強く求められており、電子機器を構成する回路基板に対しても小型、軽量化の要望が強くなっている。そのため、従来のようなパッケージの周辺に電極リードを配置したＱＦＰ（Quad Flat Package)やＳＯＰ（Small Outline Package)等のリニア接合型の電子部品から、パッケージの裏面全体にポール電極等を配置したＢＧＡ（Ball grid array)やＣＳＰ（Chip Size Package)等のエリア接合型の電子部品が広く使われるようになっている。エリア接合型パッケージは、リニア接合型に比べて狭い面積の中に多くの電極を持てるので回路基板を小型化できる利点があるが、接合部が外から見えないため光学的外観検査装置が使用できない。そこで、これらの部品の接合検査には回路基板内部の状態を透視できるＸ線撮影法が用いられるようになってきている。このような部品に対して、本発明のＸ線検査装置は有用である。

発明をある程度の詳細さをもって好適な形態について説明したが、この好適形態の現開示内容は構成の細部において変化してしかるべきものであり、各要素の組合せや順序の変化は請求された発明の範囲及び思想を逸脱することなく実現し得るものである。

本発明係るＸ線検査装置は、安価で、高分解能でかつ鮮明な検査対象物の断層情報を容易に取得することができるため、Ｘ線検査において有用である。

本発明に係る実施の形態１のＸ線検査装置の概略構成を示す図 実施の形態１のＸ線検査装置における揺動機構を示す構成図 実施の形態１のＸ線検査装置における検査対象物の揺動状態を示す図 実施の形態１のＸ線検査装置における検査対象物の傾き方向と傾き角度を示す概念図 実施の形態１のＸ線検査装置においてＸ軸モータとＹ軸モータの駆動状態を示す波形図 実施の形態１のＸ線検査装置における動作を示すフローチャート 本発明に係るＸ線検査装置における揺動機構の他の構成を示す図 本発明に係るＸ線検査装置における揺動機構のさらに他の構成を示す図 本発明に係る実施の形態２のＸ線検査装置の概略構成を示す図 実施の形態２のＸ線検査装置における検査対象物駆動機構を示す構成図 実施の形態２のＸ線検査装置における動作を示すフローチャート 本発明に係る実施の形態３のＸ線検査装置の主要な内部構成を示す平面断面図 実施の形態３のＸ線検査装置の主要な内部構成を示す正面断面図 実施の形態３のＸ線検査装置におけるＸ線撮影の説明図 実施の形態３のＸ線検査装置におけるＸ線断層撮影の説明図 実施の形態３のＸ線検査装置における第１のＸ線断層撮影の説明図 実施の形態３のＸ線検査装置における第２のＸ線断層撮影の説明図 トモグラフィ法による従来のＸ線検査装置の概略構成を示す図 ラミノグラフィ法による従来のＸ線検査装置の概略構成を示す図 従来のＸ線検査装置の他の構成例を示す図 図２０に示した従来のＸ線検査装置における主要部の構成及び動作を示す図

符号の説明

１ Ｘ線検出装置
２ 揺動装置
３ Ｘ線照射装置
４ Ｘ軸モータ
５ Ｙ軸モータ
６ 制御装置
７ ＸＹステージ
８ 内枠
９ 外枠
１０ 多軸制御装置
２０ Ｘ線検出用揺動装置
２１ Ｘ軸モータ
２２ Ｙ軸モータ
２３ 制御装置
１０２ 検査対象物

Claims (7)

1. 検査対象物移動機構の保持面に保持された検査対象物にＸ線を照射するＸ線照射手段と、
   前記検査対象物を透過したＸ線を検出するＸ線検出手段と、
   前記Ｘ線照射手段と前記Ｘ線検出手段との間において、前記保持面と平行かつ前記保持面上で直交するＸ軸とＹ軸の２軸をそれぞれ中心として、前記保持面を２方向に下記式（１）および式（２）の条件で往復揺動させる揺動手段と、
   前記Ｘ線検出手段の検出結果に基づいて前記検査対象物の検査を行う検査手段と、
   を具備することを特徴とするＸ線検査装置。
   ＴＡＮ（θ）＝ＴＡＮ（φＸ）／ＴＡＮ（φＹ） （１）
   ＴＡＮ ^２ （α）＝ＴＡＮ ^２ （φＸ）＋ＴＡＮ ^２ （φＹ） （２）
   ただし、θ：Ｘ軸と保持面法線との成す角、α：Ｚ軸と保持面法線との成す角、φＸ：Ｘ軸中心の回転角度、φＹ：Ｙ軸中心の回転角度、である。
   
2. 前記保持面を揺動させる揺動中心の２軸は、前記保持面上で直交すること
   を特徴とする請求項１に記載のＸ線検査装置。
3. 前記揺動手段は、直交する２軸を中心にそれぞれ位相の異なる所定回転角度内で前記保持面を揺動させることを特徴とする請求項２に記載のＸ線検査装置。
4. 前記Ｘ線照射手段からのＸ線照射軸に垂直な方向に向けて前記保持面を移動させる移動機構を更に具備することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のＸ線検査装置。
5. 前記Ｘ線検出手段のＸ線画像データから前記検査対象物の任意の断層面データを表示する表示手段を更に具備することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のＸ線検査装置。
6. 前記検査手段が、予め保存された前記検査対象物の内部情報データとＸ線画像データを比較して前記検査対象物の内部状態を検査する検査機能を更に備えたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のＸ線検査装置。
7. 前記揺動手段は、前記保持面の垂線と前記Ｘ線照射手段からのＸ線照射軸との間の角度を、０度から７５度以下の範囲内で変化させて前記保持面を揺動させるよう構成されたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のＸ線検査装置。

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