JPH0252245A - Ｘ線検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、被検査基板のＸ線検査装置に関する。

（従来の技術） この種のＸ線検査装置は、Ｘ線発生源とＸ線ＴＶカメラ
との間に被写体を配置し、Ｘ線発生源より被写体に向け
てＸ線を曝射するように構成している。

そして、被写体を透過したＸ線がＸ線ＴＶカメラに入力
され、ここでＸ線透過像を光学像に変換し、これをカメ
ラにて撮影して電気信号に変換し、モニタ上に被写体像
を表示するように構成している。

ここで、例えば電子回路基板を被写体とする場合には、
この電子回路基板−Ｆには複数のＩＣ等の電子部品か搭
載されているので、Ｘ−Ｙテープルートにこの電子回路
基板を支持し、テーブル制御によって被写***置を可変
とし、電子回路基板上の各種部品の画像化を実行するよ
うにしている。

（発明か解決しようとする課題） 例えば被検査基板を表面実装基板をとした場合について
説明すると、この種の基板は最終的に種々の電子機器に
組み込まれて使用されることになる。

ところで、上記の電子機器は内部に熱源を有するものが
多く、従ってこの熱源を有するシャーシ内に組み込まれ
る表面実装基板の実際の使用環境は、室温状態よりもか
なり高温下となっている。

ところで、このような高温下では、常温下では生じない
不良が発生することかあり、例えば表面実装基板の場合
には基板表面のパターンに部品のリードを半田によって
直付けしているので、半田内の気泡が高温下で彫版する
ことで、リード間でニアブリッジ等が発生ずることが多
く、シミ７−トの原因となる場合か生じていた。

このような現象は、常温下で検査をする場合にはたとえ
非破壊検査によって内部構造を画像化しなとしても、発
見できる可能性が低かった。

このように、従来は最終的に製品になった場合の環境を
考慮せずに被検査基板を検査していなので、Ｘ線検査は
合格しても、後日この基板が電子機器に組み込まれた場
合に不良を起こすことが多く発生し、検査の信頼性が低
かった。

そこで、本発明の目的とするところは、上述した従来の
問題点を解決し、実際の使用環境に近い温度条件でＸ線
による非破壊検査を可能とし、Ｘ線検査の信頼性を向上
することができるＸ線検査装置を提供することにある。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明は、電子部品を搭載した被検査基板をＸ−Ｙテー
ブル−Ｆに支持し、Ｘ線源から上記被検査基板に向けて
Ｘ線を曝射し、この被検査基板を透過しなＸ線像を画像
化して、被検査基板を非破壊検査するＸ線検査装置にお
いて、 被検査基板を加熱する如く設けられた加熱手段と、上記
被検査基板を冷却する如く設けられた冷却手段との少な
くとも一方の手段を設け、使用環境に応じた温度条件で
上記Ｘ線検査を行うようにした構成としている。

（作用） 本発明では、被検査基板のＸ線による非破壊検査を実行
するにあたり、この被検査基板を加熱手段によって加熱
するか、あるいは冷却手段にょって冷却することで、こ
の被検査基板か実際の機器に組み込まれて使用される場
合の温度条件に近い状態、あるいは安全率を考慮してこ
れよりも苛酷な温度条件での検査を可能としている。　
従って、電子部品を半田付けして支持している場合、特
に表面実装基板のように基板の穴にリードを挿入せずに
表面に直付けしているような場合に多く生ずる、高温下
でのニアブリッジ現象などの欠陥等も確実に検査するこ
とができ、このように最終製品での高温使用環境あるい
は低温使用環境で稼動した場合に生ずる不良をも確実に
発見することができるので、Ｘ線検査の信頼性が大巾に
向上する。

（実施例） 以下、本発明を電子回路基板の非破壊検査装置であるＸ
線検査装置に適用した一実施例について、図面を参照し
て具体的に説明する。

このＸ線検査装置は、第２図に示すようにＸ線発生装Ｔ
Ｗ　１０のＸ線管１】とＸ線検出を行うイメージセンサ
４０例えは例えばヌービコン（松下電器社商品名）との
間に、例えば表面実装基板等の被検査基板２０を配置し
てＸ線撮影を実行可能とすると共に、イメージセンサ４
０の前面側に配置可能なＸ線記録媒体例えばインスタン
トフィルム２００上にＸ線透過像を撮影可能となってい
る。

前記Ｘ線発生部１０は、Ｘ線を発生ずる前記Ｘ線管１１
と、このＸ線管１１に高電圧を印加する高電圧発生部１
２とから構成されている。Ｘ線管１１は、その内部の真
空中に陰極フィラメントと、その対向極である陽極とを
具備し、フィラメントを加熱することで飛び出ず熱電子
を直流高電圧によって加速し、これを陽極に衝突させ、
このときの熱電子の運動エネルギーをＸ線として得るも
のである。なお、このＸ線の曝射量は、Ｘ線管１１の管
電圧またはフィラメント電流を可変することで、変化さ
せることが可能である。

また、上記Ｘ線管１１として、いわゆる微小焦点Ｘ線源
を採用している。本実施例ではその焦点の大きさを１０
０ミクロン以下好ましくは１５ミクロン以下の微小焦点
Ｘ線源を採用している。このような微小焦点とするなめ
には、熱電子のターゲットである陽極上の微小領域に熱
電子を衝突させればよく、ターゲラ１〜領域を集束電極
などによって絞ることで実現できる。

前記被検査基板２０は、本実施例の場合ＩＣ等の電子部
品を表面実装した電子回路基板であり、例えばＸ−Ｙテ
ーブル１００のＸ−Ｙステージ１０９上に配置された支
持用治具１．１０に複数枚配置され、Ｘ−Ｙステージ】
−０９の移動によってＸ線曝射領域に設定可能となって
いる。

上記Ｘ線像を画像化するなめに、被検査基板２０を介し
てＸ線を入力する前記イメージセンサ４０か設けられて
いる。ここで、本実施例ではこのイメージセンサ４０と
してビジコンを採用しているが、このビジコンはＸ線入
力面である光導電面かＸ線にも感応するもので、Ｘ線強
度に応じた電気信号が出力される。

前記イメージセンサ４０の後段には例えば利得可変型の
増幅器５０が設けられ、最適画像か得られるように決定
されるゲインによって前記電気信号を増幅して出方する
ようになっている。

また、前記増幅器５ｏの出方を入力する画像処理部６０
が設けられ、この画像処理部６ｏでは前記電気信号を予
め定められた一定のレベル範囲毎に２５６段階又は５１
２段階に２値化し、この２値化された階調信号に対して
輪郭強調等の画像処理を施して出力する。

さらに、画像処理部６ｏの後段には′Ｆ■信号処理部７
０が設けられ、画像処理部６ｏの出方であるディジタル
信号をアナログ信号に変換し、さらに同期信号の重畳等
の処理を施してＴＶ信号とし、後段のデイスプレー８ｏ
にて影像表示可能としている。

また、本実施例ではＸ線像のフィルム撮影が可能であっ
て、このために載置台２０１上に前記インスタントフィ
ルム２ｏ○が載置可能となっている。このインスタント
フィルム２００とは、−枚のフィルムの中にネガとポジ
が密封されていて、同時に現像と定着を行う液剤が柔ら
かい物質に包まれて収容されている。そして、このフィ
ルムへの撮影後に上記液剤を押しつぷずことで現像、定
着が開始され、白黒フィルムであれば１５秒程度で画像
を認識することができるようになっている。

この種のインスタントフィルムとしては、例えばポラロ
イドカメラ（商品名）に使用されるフィルムを挙げるこ
とができ、上記フィルムがＸ線の波長にも感応するもの
である。

上記構成のＸ線検査装置において、前記Ｘ−Ｙテーブル
１００ｆの２次元面上の直交軸方向をＸ。

Ｙとし、このＸ、Ｙ軸に直交する高さ方向をＺとした場
合、本実施例では被検査基板２０のＸ、Ｙ位置を上記Ｘ
−Ｙテーブル１００の駆動によって実現可能な他、前記
インスタントフィルム２００のＺ方向位置、イメージセ
ンサ４０のＺ方向位置を可変とするＺ方向移動機構（図
示せず）か設けちれ、このことによって所望の撮影倍率
に設定できるようになっている。

なお、Ｘ−Ｙステージ１０９は、Ｘ線曝射領域内に設定
されるので、このＸ−Ｙステージ１０９を支持する基台
（図示せず）はステンレスで構成しながらも、そのＸ線
通過経路を切欠し、前記ＸＹステージ１０９はＸ線を透
過し易い材質例えばアルミニウム等で形成されている。

次に、前記Ｘ−Ｙステージ１０９　Ｊ：に固定支持され
、前記被検査基板２ｏを支持する支持用治具１、１０に
ついて、第３図を参照して説明する。

本実施例での上記被検査基板２ｏとしては第４図に示す
ような電子回路基板であり、上記支持用治具１】０は、
枠体１１１の内面に段差面１１．２を有し、かつ、基板
２０の幅方向の端面を規制するロッド１１４を掛は渡し
た構成となっていて、上記段差面１１２上に基板２ｏの
端部を支持することで、基板２０をＸ−Ｙステージ１０
９と平行に、かつ、ロッド１１４によって仕切ることで
複数枚の基板２０を支持可能となっている。

次に、本実施例装置の特徴的構成について説明すると、
第１図に示すように前記被検査基板２゜を加熱して所望
の表面温度条件に設定する加熱手段３００を有する構成
となっている。この加熱手段３００は、例えば前記イメ
ージセンサ４ｏの両側に配置された赤外線ランプで構成
され、被検査基板２０の表面を直接加熱するようになっ
ている。

そして、上記加熱手段３００によって被検査基板２０の
表面温度を例えば３０°Ｃ〜５０６Ｃに維持できるよう
に加熱している。なお、このＸ線検査装置にて被検査基
板２０を常温より上記温度に昇温するとずれは、−１二
記温度に達するまでに所定の時間を要するのて、ρｊえ
ばこのＸ線検査装置に搬入される前の段階で、恒温槽な
どによって被検査基板２０を予熱しておくことが好まし
い。

次に、作用について説明する。

まず、検査ロッ１〜の最初の被検査基板２ｏをＸ線検査
する場合、撮影位置及び撮影倍率のティーチングを行う
。

−Ｖ記の初期設定終了後に、Ｘ線検査が開始されること
になり、Ｘ線管１１より被検査基板２０に向けてＸ線を
曝射することてＸ線検査が実行される。

ここて、本実施例では、第３図に示すように複数枚の被
処理体２０を支持用治其１１０に搭載して、Ｘ線検査を
実行している。まず、支持用治具１１０」−の左端の被
検査基板２０をＸ線曝射領域に設定し、以降ＣＰ　Ｕ　
２　］、　Ｏは予めプロクラミンクされているフローヂ
ャートに従って位置情報を順次読みたし、まず第１座標
での検査を実行制御し、続いて第２座標、第３座標・・
・と自動的に被検査基板２０のＸ、Ｙ位置及び撮影倍率
を可変制御することで、連続してＸ線検査を実行するこ
とができる。

なお、本実施例では、微小焦点Ｘ線源を採用しているの
で、Ｘ線密度を高めるために大電力を要することもない
。

そして、本実施例の特徴的作用と１−で、−に記支持用
治具］、］　Ｏｆの被検査基板２０は、加熱手段３００
によって加熱され、この被検査基板２０が実際の電子機
器に組み込まれて動作する場合の最も苛酷な温度条件下
、例えば被検査基板２０の表面温度で５０°Ｃ程度に設
定されている。

従って、万一半田内部に気泡があり、これが高温十で１
膨脹することで半１（−１を汗迫し、ニアブリッジが形
成されるような不良を発見することが可能である。この
ように基板２０の実際の使用環境温度下で検査を行うこ
とて、その後機器内に組み込まれて可動された場合に生
ずる不良を未然に防止することができる。なお、本実施
例のように加熱手段３００を被検査基板２０の表面より
も離して配置する場合にあっては、加熱効率の高い赤外
線ランプを使用することが好ましい。

また、温度条件として常温よりもかなり高い温度に昇温
する場合には、この昇温をＸ線検査装置内部で実行する
と検査のスループットか低下するのて、予め予熱してお
き、Ｘ線検査装置の前記加熱手段３００によって予熱さ
れた温度を維持するようにしておけは、常温で検査する
場合と比較してもスループッ１〜が低下することはない
。

Ｘ線像の画像化は以下のようにして実行される。

すなわち、被検査基板２０を透過したＸ線はイメージセ
ンサ４０に入力され、ここでＸ線透過像がイメージセン
サ４０で撮影されることになる。

この際、本実施例では微小焦点のＸ線源であるχ線管１
１を採用しているので、ボヤケのない鮮明なＸ線像をイ
メージセンサ４０の光導電面に投影することかできる。

すなわち、第４図（ｂ）示すように、微小焦点でない場
合には、本来の被検査基板透過像Ａ１の他に、大焦点で
あるか故に発生する像のボヤケＡ２が発生ずるが、第４
図（ａ）示すように、微小焦点の場合には被検査基板２
０のＸ線透過像のみがイメージセンサ４０に入射するこ
とになるので、像のボヤケのない鮮明な画像を得ること
ができる。

イメージセンサ４０では、検出された光強度に応じた電
気信号として出力され、この電気信号が増幅器５０で増
幅された後に画像処理部６０に入力されることになる。

この画像処理部６０では、種々の画像処理を実行するた
めに、前記アナログの電気信号を例えば２５６，５１２
段階等の階調に２値化し、このディジタル信号の段階て
各種処理を実行することになる。

その後、このディジタル信号は、後段のＴＶ信号処理部
７０に入力され、ここでアナログ変換されると共に、同
期信号等が重畳されたＴＶ信号に処理され、この′１゛
Ｖ信号に基づきデイスプレ−８０上画像表示することで
、被検査基板２０のＸ線透過像が画像化されることにな
る。

なお、従来の第４図（ｂ）に示すように大焦点のＸ線源
とした場合には、この大焦点より平行なＸ線が曝射され
るので、Ｘ線螢光増倍管等の入力面積が大きなものを使
用しなければＸ線撮影が不可能であったが、本実施例で
は微小焦点のＸ線管１１を使用しているのて、入力面の
口径が数インチと小さいビジコン等をイメージセンサ４
０として採用できる。また、このように口径の小さい入
力面であっても、被検査基板２０のＸ、Ｙ位置を移動し
てスキャニングすることで、あるいは上述したようにＸ
線像の撮影倍率を拡大することで、電子部品の全体又は
その一部を所望に撮影することが可能となる。さらに、
Ｘ線螢光増倍管はビジコンに比べれば極めて高価であり
、本実施例の場合装置を安価にできる点ても代れている
。

次に、支持用治具１１０の２番目の被検査基板２０をＸ
線曝射領域に設定し、同様にして各座標位置でのＸ線撮
影を実行し、同様にして支持用治具１１０内の全ての被
検査基板２０に対してＸ線検査を実行することになる。

支持用治具１１０内の全ての被検査基板２０に対する検
査か終了した後は、治具１１０内の被検査基板２０を新
たな被検査基板２０に交換して、同一種類の被検査基板
２０についてのＸ線検査を進めてゆくことになる。

なお、必要に応じてインスタントフィルム２００を設定
し、Ｘ線透過像をインスタン１〜フイルム２００上に撮
影することも可能である。

このように、本実施例装置によれば、被検査基板か電子
機器に実際に組み込まれて稼動する場合と同様の温度条
件でＸ線検査を実行することができるので、常温では正
常であっても機器内に配置された高温下で不良を生ずる
ものを確実に見出だすことができ、Ｘ線検査の信頼性を
大巾に向上することができる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものてはなく、
本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。

例えば、被検査基板２０を加熱する手段としては、ト記
実施例のように赤外線ランプて構成するものに限らず、
被検査基板２０を加熱できる種々の手段を採用てき、こ
の場合必ずしも被検査基板２０と空間を介して離間され
た位置に設定するものに限ちす、例えばＸ−Ｙステージ
１０９自体に薄膜状のテープヒータなどを配置し、基板
裏面を熱伝達によって加熱するものであっても良い。

−ト記実施例では被検査体を高温加熱した状態での検査
について説明したが、被検査体を冷温雰囲気に設定し７
、冷温環境検査をしていもよいし、両設備を設け、選択
的に使用してもよい。冷却手段としては断熱容器中に液
体窒素を入れるもの、冷却器を設けるもの、あるいは冷
媒パイプで冷却媒体を循環するものなといずれでもよい
。

また、基板２０の表面温度を熱伝対等のセンサによって
検出し、所定温度に達したところでＸ線曝射を実行する
ように構成することもできる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば被検査基板を実際
の使用環境温度またはこれ以」−苛酷の温度条件にてＸ
線検査を実行できるのて、被検査基板が電子機器に組み
込まれた後に発生する可能性の大きい不良を未然に発見
でき、Ｘ線検査の１８　ｆｊ性を向−Ｆすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明装置の実施例を説明するための被検査
基板の加熱手段の一例を示す概略説明図、第２図は、第
１図の被検査体である電子回路基板のＸ線検査に適用し
た一実施例を説明するだめの概略説明図、第３図は、第
１図の被検査基板及び支持用治具を説明するための概略
斜視図、第４図（ａ）、（ｂ）は、第１図の微小焦点と
従来のそうでない場合のＸ線透過像を説明するための概
略説明図である。 １１・・・Ｘ線発生源、 ２０・・・被検査基板、 ３００・・・加熱手段。 代理人　弁理士　井　トー（他１名） Ｘ係光土師

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 電子部品を搭載した被検査基板をＸ−Ｙテーブル上に支
   持し、Ｘ線源から上記被検査基板に向けてＸ線を曝射し
   、この被検査基板を透過したＸ線像を画像化して、被検
   査基板を非破壊検査するＸ線検査装置において、 被検査基板を加熱する如く設けられた加熱手段と、上記
   被検査基板を冷却する如く設けられた冷却手段との少な
   くとも一方の手段を設け、使用環境に応じた温度条件で
   上記Ｘ線検査を行うようにしたことを特徴とするＸ線検
   査装置。