JP5714401B2 - X線検査装置 - Google Patents
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これらモータM1、M2はマイコン3によって制御され、X線焦点S1が、X線検出器11の円形移動に同期して180°の位相差をもって、軸L1を中心に回転運動するように制御されるようになっている。
X線検出器11及びX線焦点S1を上記したように円形移動させると、面T1上に存在する点O1(X線焦点S1から放射されるX線の光軸OAと軸L1との交点)、点P1のX線受光面I上における検出位置は、点O11〜O13、点P11〜P13と円形移動に関係なく絶えず同じ位置となる。これは、点O1を基準として、X線焦点S1とX線受光面Iとの幾何学的関係が一定に保たれているからである。
O11P11=O12P12=O13P13=O1P1(D1+d1)/D1
因みに、(D1+d1)/D1は断層撮影画像の幾何学的拡大率となる。
しかしながら、X線検査装置をインライン式の検査装置として利用するには、1回の断層撮影に要する時間を、1秒程度以下にすることが望ましい。そこで、モータM1、M2の回転力をさらに高めて、X線検出器11とX線発生器12との円形移動をさらに高速化すると、X線検出器11とX線発生器12との円形移動にブレが生じ、同期がずれてくる現象が生じた。
他方、前記X線検出器は、前記X線受光面を前記載置面と平行に維持したまま、なおかつ前記X線受光面上のある2点を結ぶ直線の向きを一定方向に保たせたまま、前記軸のまわりを該軸を中心にして円形に移動する。
前記X線検出器及び前記X線焦点の動きは、図16〜図18で説明したX線検出器11及びX線焦点S1の動きと原理的には同じであり、前記X線検出器の前記軸を中心にした円形移動に同期させて、前記X線焦点を前記軸を中心に回転させることができ、前記試料の断層画像を取得することができる。
これにより、高精度な断層画像の高速撮影が可能となり、1回の断層画像の取得に要する時間を、1秒程度以下にまで大幅に短縮することができ、電子部品の製造(実装)ラインへ組み込み(インライン対応)可能な装置を実現することができる。
また、前記X線発生器と前記X線検出器との円形移動(平行回転運動)を高速化していくと、回転力が発生しない死点の影響が無視できなくなり、該死点で瞬間的な回転ブレが発生する虞があるが、上記X線検査装置(1)によれば、前記駆動軸と前記並列軸との間に巻掛伝動手段が巻き掛けられているので、前記駆動軸の動力(回転力)が、前記巻掛伝動手段を介して前記並列軸に伝達され、前記駆動軸と前記並列軸とを補完的に駆動させることができる。従って、前記円形移動を高速化したときに発生する前記死点の影響を強制的に無くすことができ、前記X線発生器の瞬間的な回転ブレも発生しないようにすることができ、分解能の高い断層撮影画像を確実に得ることができる。前記巻掛伝動手段は、前記駆動軸及び前記並列軸それぞれに固定される回転体(例えば、プーリ部材やギア部材など)と、これら回転体に巻き掛けられる(張架される)巻掛部材(例えば、ベルト部材やチェーン部材など)とで構成することができる。
また、前記X線発生器と前記X線検出器との円形移動(平行回転運動)を高速化していくと、回転力が発生しない死点の影響が無視できなくなり、該死点で瞬間的な回転のブレが発生する虞があるが、上記X線検査装置(4)によれば、前記駆動軸と前記並列軸との間に前記巻掛伝動手段が巻き掛けられているので、前記駆動軸の動力(回転力)が、前記巻掛伝動手段を介して前記並列軸に伝達され、前記駆動軸と前記並列軸とを補完的に駆動させることができる。従って、前記円形移動を高速化したときに発生する前記死点の影響を強制的に無くすことができ、前記X線検出器の瞬間的な回転ブレも発生しないようにすることができ、分解能の高い断層撮影画像を確実に得ることができる。前記巻掛伝動手段は、前記駆動軸及び前記並列軸それぞれに固定される回転体(例えば、プーリ部材やギア部材)と、これら回転体に巻き掛けられる(張架される)巻掛部材(例えば、ベルト部材やチェーン部材)とで構成することができる。
また本発明に係るX線検査装置(6)は、試料の載置面を挟んで、X線焦点を含んで構成されたX線発生器とX線検出器とが対向して配置され、前記X線焦点から放射され、前記試料を透過したX線が前記X線検出器にて検出されるように構成されたX線検査装置において、前記X線発生器のX線放射面を、前記載置面と平行に維持したまま、なおかつ前記X線放射面上のある2点を結ぶ直線の向きを一定方向に保たせたまま、前記X線発生器を、前記載置面と直交する軸を中心に、該軸から前記X線焦点までの長さを径として円形に移動させる発生器移動手段と、前記X線検出器のX線受光面を、前記載置面と平行に維持したまま、なおかつ前記X線受光面上のある2点を結ぶ直線の向きを一定方向に保たせたまま、前記X線検出器を、前記軸のまわりを該軸を中心にして円形に移動させる検出器移動手段とを備えると共に、前記発生器移動手段と前記検出器移動手段とが、駆動源からの動力を機械的に伝達する動力伝達手段を介して機械的に連結され、該動力伝達手段の駆動により、前記X線発生器と前記X線検出器との円形移動が同期して行われるように構成され、前記動力伝達手段が、前記発生器移動手段と機械的に連結された第1の動力伝達軸と、前記検出器移動手段と機械的に連結された第2の動力伝達軸と、前記第1の動力伝達軸と第2の動力伝達軸とを機械的に連結する第3の動力伝達軸とを含んで構成され、前記駆動源が前記第1〜第3の動力伝達軸のいずれかと連結され、前記検出器移動手段が、前記第2の動力伝達軸と連結された状態で支持部に配設された、前記軸を軸心とする駆動軸と、前記支持部に配設された、前記駆動軸と並列した並列軸と、前記駆動軸及び前記並列軸と前記X線検出器とを結合するための結合部と、前記駆動軸と前記並列軸との間に巻き掛けられた巻掛伝動手段とを含んで構成され、前記X線検出器が、前記結合部を介して、前記駆動軸及び前記並列軸それぞれの軸心から同一方向へ所定の長さ離れた位置で、軸支点間距離が前記駆動軸と前記並列軸との軸心間距離と同じになるように軸支されていることを特徴としている。
上記X線検査装置(6)によれば、上記X線検査装置(1)、(4)と同様の効果を得ることができる。
また本発明に係るX線検査装置(7)は、上記X線検査装置(6)において、前記結合部が、前記駆動軸を中心に回転するスイング軸部と、前記並列軸を中心に回転するスイング軸部と、前記駆動軸及び前記並列軸それぞれの軸心から同一方向へ前記所定の長さ離れた位置で、これらスイング軸部により軸支された回転板とを含み、該回転板が、前記駆動軸と直交するX軸方向及びY軸方向への動きを許容する直動案内手段と接合されていることを特徴としている。
上記X線検査装置(7)によれば、上記X線検査装置(5)と同様の効果を得ることができる。
上記電子部品の検査方法によれば、1回の断層撮影に要する時間を1秒程度以下に大幅短縮することが可能な上記X線検査装置を用いることにより、電子部品のはんだ接合部の接合状態が、インラインで検査され、得られた断層撮影画像データに基づいて、前記電子部品の良品と不良品とが判定される。
したがって、これまで実現できなかった、製造(実装)ラインにおける、断層撮影画像データに基づいた、電子部品の良否判定の高速自動検査を実現することができ、電子部品の生産効率を飛躍的に高めることができる。
上記電子部品の製造システムによれば、上記X線検査装置(1)〜(7)のいずれかが、電子部品のはんだ接合部の自動検査装置として、電子部品の製造(実装)ラインに組み込まれているので、該製造ラインにおいて、断層撮影画像データに基づいた、電子部品の良否判定の自動検査を実現することができ、電子部品の生産効率を飛躍的に高めることができる。
搬送機構21は、モータM13からの回転力を受けて駆動し、試料の搬送方向(X方向)に並列に配設されたベルト上に試料Smpを載せて搬送するベルト式搬送機構と、試料の搬送方向(X方向)に対して直交する方向(Y方向)に前記ベルト式搬送部を移動させる検査位置調整機構とを備え、また、ベルト式搬送機構には、並列に配設されたベルトの間隔を、試料のサイズ(幅)に合わせて調整するベルト間隔調整機構が装備されている。
他方、X線発生器12は、X線放射面12aを搬送機構21の載置面T2と平行に維持したまま、なおかつX線放射面12a上のある2点を結ぶ直線の向きを一定方向に保たせたまま、軸L1を中心に、軸L1からX線焦点S1までの距離rを径として円形に移動するので、X線焦点S1は軸L1を中心にして回転することになる。また、X線焦点S1は、X線検出器11の円形移動に同期して180°の位相差をもって、軸L1を中心に回転運動するようになっている。
従って、前記円形移動を高速化した場合であっても、図16〜図18を使って説明したものと同様の原理に基づいて、面T1上に存在する像だけ(すなわち、面T1の断層画像)を精度よく取得することができ、搬送機構21の載置面T2に載置された試料Smpの断層画像を短時間(1断層画像当り0.5〜1秒程度)で取得することが可能となり、外側からでは観察することの難しい、はんだボール部のオープンや、はんだブリッジ、はんだの過少・過多などの不良原因を的確かつ高速に検出することができ、電子部品の製造(実装)ラインへ組み込み(インライン対応)可能な装置を実現することができる。
実施の形態に係る電子部品の製造システムは、クリームはんだ印刷機(スクリーン印刷機とも呼ばれる)200、チップマウンター(表面実装機)300、リフロー装置400、上記説明したX線検査装置10を含んで構築されており、これら装置間には、試料である基板を搬送するローダー(自動供給機)、アンローダー(自動搬出機)等が適宜配置されて製造工程が自動化されている。
まず、ステップ1では、装置の基板搬入口側に配設されたローダーと信号のやり取りを行い、所定のタイミングで、基板搬入口を開き、リフロー装置400を通過してきた実装基板を搬送機構21の載置面(ベルト上)に載せて、所定の検査位置まで搬送するための制御(モータM13等の駆動制御)を行う。なお、搬入と略同じタイミングで、装置の基板搬出口側に配設されたアンローダーと信号のやり取りを行い、基板搬出口を開き、検査終了した実装基板を搬出するように制御してもよい。
したがって、これまで実現できなかった、製造(実装)ラインにおける、断層撮影画像データに基づいた、電子部品の良否判定の高速自動検査を実現することができ、要求されるタクトタイムで十分に自動検査を実行することができ、電子部品の生産効率を飛躍的に高めることができる。
X線検出器11の上方には円形移動機構24が結合され、X線発生器12の下方には鉛直移動機構27と円形移動機構25とが結合されており、円形移動機構24と円形移動機構25とが、モータM11からの動力を機械的に伝達する動力伝達機構26(図7参照)を介して連結されている。
駆動軸41はベアリング42、43、保持部44及び保持板45によって保持され、固定具46を介して支持枠体32に支持されている。また、駆動軸41の下端には回転ボス47が締結されており、回転ボス47もまた第2動力伝達軸26bの回転に基づいて、軸L1を中心にして回転するようになっている。
スイング軸56は、並列軸51の軸心(軸L3)から距離R離れた位置(軸L4)で、軸支点間距離が駆動軸41と並列軸51との軸心間距離と同じになるように、ベアリング57を介して回転板50に回動可能に軸支されている。
駆動軸81は、ベアリング82、83及び保持部84によって支持台85に支持されている。また、駆動軸81の上端には回転ボス86が結合されており、回転ボス86もまた第1動力伝達軸26aの回転に基づいて、軸L1を中心にして回転するようになっている。
スイング軸96は、並列軸91の軸心(軸L6)から距離r離れた位置(軸L7)で、軸支点間距離が駆動軸81と並列軸91との軸心間距離と同じになるように、ベアリング97を介して回転板89に回転可能に軸支されている。
X線発生器12は、設置板111及び駆動軸102を介して、回転板89に取り付けられているので、回転板89と連動して、回転板89と同様の移動を行う。すなわち、モータM1の回転に基づいて、軸L1を中心に、距離rを径として円形に移動する。従って、X線焦点S1は軸L1を中心に回転することになる。
従って、前記円形移動を高速化した場合であっても、面T1上に存在する像だけ(すなわち、面T1の断層画像)を精度よく取得することができ、搬送機構21の載置面T2に載置された試料Smpの断層画像を短時間(1断層画像当り0.5〜1秒程度)で取得することができ、外側からでは観察することの難しい、はんだボール部のオープンや、はんだブリッジ、はんだの過少・過多などの不良原因を的確かつ高速に検出することができ、電子部品の製造(実装)ラインへ組み込み(インライン対応)可能な装置を実現することができる。
11 X線検出器
12 X線発生器
22 画像処理部
23 マイコン
24、25 円形移動機構
26 動力伝達機構
26a〜26c 第1〜第3動力伝達軸
27 鉛直移動機構
41、81 駆動軸
51、91 並列軸
47、55、86、95 回転ボス
48、56、87、96 スイング軸
I X線受光面
L1〜L7 軸
M11〜M15 モータ
S1 X線焦点
Claims (7)
- 試料の載置面を挟んで、X線焦点を含んで構成されたX線発生器とX線検出器とが対向して配置され、前記X線焦点から放射され、前記試料を透過したX線が前記X線検出器にて検出されるように構成されたX線検査装置において、
前記X線発生器のX線放射面を、前記載置面と平行に維持したまま、なおかつ前記X線放射面上のある2点を結ぶ直線の向きを一定方向に保たせたまま、
前記X線発生器を、前記載置面と直交する軸を中心に、該軸から前記X線焦点までの長さを径として円形に移動させる発生器移動手段と、
前記X線検出器のX線受光面を、前記載置面と平行に維持したまま、なおかつ前記X線受光面上のある2点を結ぶ直線の向きを一定方向に保たせたまま、
前記X線検出器を、前記軸のまわりを該軸を中心にして円形に移動させる検出器移動手段とを備えると共に、
前記発生器移動手段と前記検出器移動手段とが、駆動源からの動力を機械的に伝達する動力伝達手段を介して機械的に連結され、該動力伝達手段の駆動により、前記X線発生器と前記X線検出器との円形移動が同期して行われるように構成され、
前記動力伝達手段が、
前記発生器移動手段と機械的に連結された第1の動力伝達軸と、
前記検出器移動手段と機械的に連結された第2の動力伝達軸と、
前記第1の動力伝達軸と第2の動力伝達軸とを機械的に連結する第3の動力伝達軸とを含んで構成され、前記駆動源が前記第1〜第3の動力伝達軸のいずれかと連結され、
前記発生器移動手段が、
前記第1の動力伝達軸と連結された状態で支持部に配設された、前記軸を軸心とする駆動軸と、
前記支持部に配設された、前記駆動軸と並列した並列軸と、
前記駆動軸及び前記並列軸と前記X線発生器とを結合するための結合部と、
前記駆動軸と前記並列軸との間に巻き掛けられた巻掛伝動手段とを含んで構成され、
前記X線発生器が、前記結合部を介して、前記駆動軸及び前記並列軸それぞれの軸心から同一方向へ前記長さのずれた位置で、軸支点間距離が前記駆動軸と前記並列軸との軸心間距離と同じになるように軸支されていることを特徴とするX線検査装置。 - 前記結合部が、前記駆動軸を中心に回転するスイング軸部と、前記並列軸を中心に回転するスイング軸部と、前記駆動軸及び前記並列軸それぞれの軸心から同一方向へ前記長さのずれた位置で、これらスイング軸部により軸支された回転板とを含み、
該回転板が、前記駆動軸と直交するX軸方向及びY軸方向への動きを許容する直動案内手段と接合されていることを特徴とする請求項1記載のX線検査装置。 - 前記X線発生器が取り付けられる取付部を備え、
該取付部が、前記結合部を介して、前記駆動軸及び前記並列軸それぞれの軸心から同一方向へ前記長さのずれた位置で、軸支点間距離が前記駆動軸と前記並列軸との軸心間距離と同じになるように軸支されると共に、
前記取付部を前記軸方向に移動させる軸方向移動手段を備えていることを特徴とする請求項1又は請求項2記載のX線検査装置。 - 前記検出器移動手段が、
前記第2の動力伝達軸と連結された状態で支持部に配設された、前記軸を軸心とする駆動軸と、
前記支持部に配設された、前記駆動軸と並列した並列軸と、
前記駆動軸及び前記並列軸と前記X線検出器とを結合するための結合部と、
前記駆動軸と前記並列軸との間に巻き掛けられた巻掛伝動手段とを含んで構成され、
前記X線検出器が、前記結合部を介して、前記駆動軸及び前記並列軸それぞれの軸心から同一方向へ所定の長さ離れた位置で、軸支点間距離が前記駆動軸と前記並列軸との軸心間距離と同じになるように軸支されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかの項に記載のX線検査装置。 - 前記結合部が、前記駆動軸を中心に回転するスイング軸部と、前記並列軸を中心に回転するスイング軸部と、前記駆動軸及び前記並列軸それぞれの軸心から同一方向へ前記所定の長さ離れた位置で、これらスイング軸部により軸支された回転板とを含み、
該回転板が、前記駆動軸と直交するX軸方向及びY軸方向への動きを許容する直動案内手段と接合されていることを特徴とする請求項4記載のX線検査装置。 - 試料の載置面を挟んで、X線焦点を含んで構成されたX線発生器とX線検出器とが対向して配置され、前記X線焦点から放射され、前記試料を透過したX線が前記X線検出器にて検出されるように構成されたX線検査装置において、
前記X線発生器のX線放射面を、前記載置面と平行に維持したまま、なおかつ前記X線放射面上のある2点を結ぶ直線の向きを一定方向に保たせたまま、
前記X線発生器を、前記載置面と直交する軸を中心に、該軸から前記X線焦点までの長さを径として円形に移動させる発生器移動手段と、
前記X線検出器のX線受光面を、前記載置面と平行に維持したまま、なおかつ前記X線受光面上のある2点を結ぶ直線の向きを一定方向に保たせたまま、
前記X線検出器を、前記軸のまわりを該軸を中心にして円形に移動させる検出器移動手段とを備えると共に、
前記発生器移動手段と前記検出器移動手段とが、駆動源からの動力を機械的に伝達する動力伝達手段を介して機械的に連結され、該動力伝達手段の駆動により、前記X線発生器と前記X線検出器との円形移動が同期して行われるように構成され、
前記動力伝達手段が、
前記発生器移動手段と機械的に連結された第1の動力伝達軸と、
前記検出器移動手段と機械的に連結された第2の動力伝達軸と、
前記第1の動力伝達軸と第2の動力伝達軸とを機械的に連結する第3の動力伝達軸とを含んで構成され、前記駆動源が前記第1〜第3の動力伝達軸のいずれかと連結され、
前記検出器移動手段が、
前記第2の動力伝達軸と連結された状態で支持部に配設された、前記軸を軸心とする駆動軸と、
前記支持部に配設された、前記駆動軸と並列した並列軸と、
前記駆動軸及び前記並列軸と前記X線検出器とを結合するための結合部と、
前記駆動軸と前記並列軸との間に巻き掛けられた巻掛伝動手段とを含んで構成され、
前記X線検出器が、前記結合部を介して、前記駆動軸及び前記並列軸それぞれの軸心から同一方向へ所定の長さ離れた位置で、軸支点間距離が前記駆動軸と前記並列軸との軸心間距離と同じになるように軸支されていることを特徴とするX線検査装置。 - 前記結合部が、前記駆動軸を中心に回転するスイング軸部と、前記並列軸を中心に回転するスイング軸部と、前記駆動軸及び前記並列軸それぞれの軸心から同一方向へ前記所定の長さ離れた位置で、これらスイング軸部により軸支された回転板とを含み、
該回転板が、前記駆動軸と直交するX軸方向及びY軸方向への動きを許容する直動案内手段と接合されていることを特徴とする請求項6記載のX線検査装置。
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