JP2007192598A - 被検査体の検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】透過画像として得られるＸ線画像を利用して正確かつ迅速に被検査体を検査することが可能な被検査体の検査装置を提供する。
【解決手段】被検査体の検査装置において、光学撮像部は、被検査体の光学画像を撮像する。Ｘ線撮像部は、被検査体にＸ線が照射されることにより光学変換部に表示されるＸ線画像を撮像する。検査部は、撮像された光学画像を利用して検査対象領域を画定し、画定された検査対象領域におけるＸ線画像を検査することにより被検査体のブリッジ検査およびハンダ検査を実施する。Ｘ線撮像部は、光学撮像部によって被検査体の光学画像が撮像された後にＸ線画像を撮像する。
【選択図】図５

Description

本発明は、被検査体の検査装置に関し、特にＸ線を照射することにより得られる被検査体のＸ線画像を利用して被検査体を検査する被検査体の検査装置に関する。

近年、あらゆる機器に電子基板が実装されるようになっている。これらの電子基板が実装される機器においては、小型化や薄型化および低価格化が常に課題とされており、このため、高集積度設計が広く行われている。この高集積度設計を実現する要素の一つとして高密度実装技術が挙げられる。この高密度実装のポイントは、製造技術および検査技術にあり、この部品実装後のプリント基板（以下「基板」という）の検査として、プリント基板を撮像することにより得られる光学画像を利用する検査技術が知られている。

一方、デジタル機器のさらなる小型化および高性能化を実現するために、さらに集積度を上げて基板に実装する部品の数を低減させることが求められている。このため、たとえば高密度基板実装に使用されるＩＣチップのパッケージ方法の一つであるＢＧＡ（Ball Grid Array）などが多く採用されている。このＢＧＡは、通常平たいパッケージの下面に外部入出力用のパッドが並んでおり、基板にＢＧＡを実装するときにはこのパッドはパッケージに覆われる。このためパッドには外部から光が届きにくく、上記のような光学画像を利用した検査方法ではＢＧＡのパッドの接続状態を検査することは困難である。このように光学画像による検査が困難な部品を考慮して、Ｘ線を基板に照射することにより得られるＸ線透過画像を利用する検査技術の開発が進められている。

このような光学画像およびＸ線画像の双方を利用する検査技術として、たとえば特許文献１では、Ｘ線撮像部で得られる被検査対象物のＸ線画像および可視光撮像部で得られる光学画像とを合成する基板検査装置が提案されている。また、たとえば特許文献２では、検査対象となるプリント基板の光学基準画像と基準となるプリント基板の光学基準画像とを比較するステップと、検査対象となるプリント基板のＸ線像と基準となるプリント基板のＸ線基準画像とを比較するステップと、を備える基板検査方法が提案されている。

また、Ｘ線画像は基板の透過画像として得られる。正確な検査を実施するために、Ｘ線画像で表された部品の画像が、いずれの面に実装されている部品の画像であるかを認識可能であることが望ましい。このため、たとえば特許文献３では、重複状態にある第１接合部分および第２接合部分の透視画像に基づいて明るさ情報を作成し、該明るさ情報に基づいて第２接合部分のみの画像を作成する接合検査装置が提案されている。
特開２００４−３４０６３２号公報 特開２００４−２２６１２７号公報 特開２００１−２８１１６９号公報

特許文献１および特許文献２に記載される技術では、透過画像として得られるＸ線画像から各々の面の部品の実装状態をどのように検査するかについては開示されていない。また特許文献３に記載される技術では、透過画像から新たに第２接合部分のみの画像を作成しなければならないため、検査速度を向上させることは困難である。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、透過画像として得られるＸ線画像を利用して正確かつ迅速に被検査体を検査することが可能な被検査体の検査装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の被検査体の検査装置は、被検査体の光学画像を撮像する光学撮像部と、被検査体にＸ線が照射されることにより光学変換部に表示されるＸ線画像を撮像するＸ線撮像部と、撮像された光学画像を利用して検査対象領域を画定し、画定された検査対象領域におけるＸ線画像を検査することにより被検査体の部品の実装状態を検査する検査部と、を備える。

たとえば、基板の実装状態の検査では、ハンダ付けを行う箇所では充分な量でハンダ付けがされているかを検査し、ハンダ付けを行う箇所周辺では他のハンダ付け箇所と短絡するブリッジの有無などが検査される。このように、一つの被検査体においても、領域に応じて実施される検査も異なる。しかし、Ｘ線画像は濃淡によって表現された透過画像として得られるため、Ｘ線画像を利用して正確に検査対象領域を画定することは困難である。この態様によれば、検査対象領域をＸ線画像を利用して画定するよりも正確に画定することができる。このため、検査対象領域のＸ線画像を利用して被検査体の部品の実装状態を正確に検査することが可能となる。

Ｘ線撮像部は、光学撮像部によって被検査体の光学画像が撮像された後にＸ線画像を撮像してもよい。この態様によれば、光学画像を利用した領域の画定とＸ線画像を利用した被検査体の検査とを順次効率的に実施することができ、Ｘ線画像を撮像後迅速に被検査体を検査することができる。

光学撮像部は検査対象面およびその裏面の光学画像を撮像し、検査部は、撮像された検査対象面の光学画像を利用して検査対象面の検査対象領域を画定し、撮像された検査対象面の裏面の光学画像を利用して検査対象面の裏面に設けられる構成要素が占める構成要素領域を画定し、画定された構成要素領域を利用して画定された検査対象領域におけるＸ線画像を検査するしてもよい。Ｘ線画像は、検査対象面および裏面の透過画像として得られる。この態様によれば、検査対象面の裏面に実装された部品などの構成要素が占める領域を考慮することができ、被検査体を精度良く検査することが可能となる。

検査部は、検査対象領域がいずれかの構成要素領域と重複する重複領域およびいずれの構成要素領域とも重複しない非重複領域を含む場合、重複領域における部品の実装状態の検査と、非重複領域における部品の実装状態の検査とを分けて実施してもよい。この態様によれば、たとえば検査対象面のみの画像を新たに作成する必要がないため、迅速に検査を実施することができる。

検査部は、検査対象領域としてハンダ付けされない非ハンダ領域を画定し、撮像されたＸ線画像の非ハンダ領域の濃度の均一性を利用してブリッジの有無を検査してもよい。この態様によれば、Ｘ線画像を利用してブリッジの有無を正確に判定することができる。

検査部は、撮像された光学画像を利用してハンダ付けされるハンダ領域を画定し、撮像されたＸ線画像のハンダ領域の濃度を利用してハンダ量を検査してもよい。この態様によれば、Ｘ線画像を利用してハンダ量を正確に判定することができる。

光学撮像部とＸ線撮像部は、同一の撮像部であってもよい。この態様によれば、同一の撮像部によって光学画像およびＸ線画像を撮像することができるので、別々に撮像部を設ける場合に比べ、コストの増加を抑制することができる。

本発明によれば、透過画像として得られるＸ線画像を利用して正確かつ迅速に被検査体を検査することが可能な被検査体の検査装置を提供することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態（以下、「実施形態」という。）について説明する。

図１は、本実施形態に係る基板検査装置２００の構成を示す図である。基板検査装置２００は、検査テーブル１０、基板搬送テーブル５０、撮像システム８０、および後述する画像処理部、スレーブＰＣ、マスターＰＣなどを有している。基板搬送テーブル５０は、支持プレート５２および２本の搬送レール５４などを有し、搬送レール５４は支持プレート５２により支持される。

搬送レール５４はモータを駆動することにより基板２を搬送する搬送ベルトを有し、搬送ベルトに載置された基板２を検査テーブル１０の略中央まで搬送する。搬送レール５４の上方であって検査テーブルの略中央には、基板２の搬送を検知する図示しない光センサなどの非接触センサを使った搬送センサが設けられている。この搬送センサが基板２の端面や基板２に設けられた検知孔を検知すると、基板検査装置２００は、基板２が検査テーブル１０の略中央に搬送されたと判断し、搬送レール５４による基板２の搬送を停止させる。

基板検査装置２００の下方には、搬送レール５４と垂直かつ水平方向に延在する支持シャフト（図示せず）が設けられている。基板搬送テーブル５０には、この支持シャフトが挿通される挿通孔が設けられている。また、基板検査装置２００の下方には、支持シャフトと平行に延在するボールネジ５６が設けられており、基板搬送テーブル５０には、このボールネジ５６が嵌合する雌ネジ部が設けられている。基板検査装置２００には、ボールネジ５６を回転駆動するモータ（図示せず）が設けられている。検査テーブル１０の略中央において搬送レール５４による基板２の搬送を停止すると、基板検査装置２００は、このモータを作動することによってボールネジ５６を回転させ、基板２の停止位置から、搬送レール５４が基板２を搬送してきた方向と垂直な方向に基板２を移動させる。基板検査装置２００は、搬送レール５４によって搬送された基板２をこうして撮像システム８０に搬送する。

所定の位置まで基板２が移動すると、基板検査装置２００は、モータを逆回転するように作動させてボールネジ５６を回転させ、搬送レール５４により基板２を搬送した位置まで基板搬送テーブル５０を移動させる。基板検査装置２００は、このように移動された基板２を搬送レール５４によって次の工程へと搬送する。次に検査を行う基板がある場合は、再び搬送レール５４によって次の検査対象となる基板２を検査テーブル１０の略中央まで搬送し、上述の動作を繰り返す。

なお、本図手前側の搬送レール５４には、搬送レール５４上の載置された基板２を上方から押圧して基板２の形状を矯正するクランプが設けられている。検査テーブル１０の略中央に搬送された基板２は、このクランプによりゆがみが矯正された状態で撮像システム８０へ搬送される。

図２は、本実施形態に係る撮像システム８０の構成を示す図である。撮像システム８０は、第１撮像システム８０ａと第２撮像システム８０ｂを有する。第１撮像システム８０ａは、第１照明ユニット１００ａ、第１撮像ユニット３０ａ、第２撮像ユニット３０ｂ、などを含む。第１撮像システム８０ａを構成する要素は、基板搬送テーブル５０によって搬送される検査対象の基板２よりも一方（本実施形態では上部。以下「上部」という）に配置され、マイクロフォーカスＸ線源１２０は、第２照明ユニット１００ｂ周辺に配置される。第２撮像システム８０ｂは、第２照明ユニット１００ｂ、第３撮像ユニット３０ｃ、第４撮像ユニット３０ｄなどを含む。第２撮像システム８０ｂを構成する要素は、基板搬送テーブル５０によって搬送される検査対象の基板２よりも他方（本実施形態では下部。以下「下部」という）に配置される。（以下、必要に応じて、第１照明ユニット１００ａ、第２照明ユニット１００ｂを総じて「照明ユニット１００」といい、第１撮像ユニット３０ａ、第２撮像ユニット３０ｂ、第３撮像ユニット３０ｃ、第４撮像ユニット３０ｄを総じて「撮像ユニット３０」という。）。

第１撮像ユニット３０ａは、第１ラインセンサ３４ａおよび第１光学レンズ３２ａによって構成される。同様に、第２撮像ユニット３０ｂは第２ラインセンサ３４ｂおよび第２光学レンズ３２ｂによって構成される。第３撮像ユニット３０ｃは第３ラインセンサ３４ｃおよび第３光学レンズ３２ｃによって構成される。第４撮像ユニット３０ｄは第４ラインセンサ３４ｄおよび第４光学レンズ３２ｄによって構成される（以下、必要に応じて第１ラインセンサ３４ａ及至第４ラインセンサ３４ｄを総じて「ラインセンサ３４」といい、第１光学レンズ３２ａ及至第４光学レンズ３２ｄを総じて「光学レンズ３２」という。）。ラインセンサ３４の各々は、テレセントリックレンズ４２を通過して入射された光を撮像し、画像データに変換する。

照明ユニット１００は、搬送された基板２の被撮像面に光を照射する。基板２によって反射された光は照明ユニット１００内に配置された後述するハーフミラーによって反射され撮像ユニット３０に入射される。撮像ユニット３０に入射された光は光学レンズ３２を通過して一次元センサとしてのラインセンサ３４に入射される。ラインセンサ３４はこのように入射された光を走査し、可視光による被検査体の反射画像としての光学画像を撮像し、画像データに変換する。したがってラインセンサ３４は光学画像を撮像する光学画像撮像部として機能する。

ここで、「走査する」は、走査ヘッドがラインセンサ３４の撮像素子の並び方向に対して垂直の方向に駆動する動作を示す。また、「撮像する」は、ラインセンサ３４の場合、一走査単位を走査することを示す。一走査単位とは、例えば基板の一方の端部から他方の端部までの１回の一方向の走査や１回の往復の走査など、ラインセンサ３４の走査の単位をいう。以下、本明細書において基板２の搬送方向を「搬送方向」といい、基板２の搬送方向と垂直な、ラインセンサ３４の走査方向を「走査方向」という。

第１撮像ユニット３０ａおよび第２撮像ユニット３０ｂは、上部フレーム３６ａ上に固定される。上部フレーム３６ａは、上部支持フレーム３８に搬送方向に摺動可能に支持される。上部支持フレーム３８にはモータ４０が固定されており、モータ４０のモータ軸には雄ネジ部が設けられている。上部フレーム３６ａにはモータ４０の雄ネジ部と嵌合する雌ネジ部が設けられており、モータ４０が駆動することにより、上部フレーム３６ａが上部支持フレーム３８に対して移動する。基板検査装置２００は、あらかじめ入力されている基板厚さデータに基づいて、モータ４０に制御信号を与えて駆動させる。これによって上部フレーム３６ａを第１照明ユニット１００ａに対して摺動し、基板２の上面の撮像を行うために焦点を合わせる。第２撮像システム８０ｂを構成する第３撮像ユニット３０ｃおよび第４撮像ユニット３０ｄは、下部フレーム３６ｂ上に固定される。

第１撮像ユニット３０ａ、第２撮像ユニット３０ｂ、および２つのテレセントリックレンズ４２は、被検査体である基板２の一面を分担して撮像すべく、撮像領域が異なるよう走査方向に並設される。また、第１ラインセンサ３４ａおよび第２ラインセンサ３４ｂの撮像範囲に重複撮像範囲を持たせるように、第１光学レンズ３２ａ、第１ラインセンサ３４ａ、第２光学レンズ３２ｂ、第２ラインセンサ３４ｂ、およびテレセントリックレンズ４２のそれぞれの配置などが決定される。

第２撮像システム８０ｂにおいても同様に、第３撮像ユニット３０ｃ、第４撮像ユニット３０ｄ、および２つのテレセントリックレンズ４２は、基板２の他の一面を分担して撮像すべく、撮像領域が異なるように走査方向に並設される。また、第３ラインセンサ３４ｃおよび第４ラインセンサ３４ｄの撮像範囲に重複撮像範囲を持つように、第３光学レンズ３２ｃ、第３ラインセンサ３４ｃ、第４光学レンズ３２ｄ、第４ラインセンサ３４ｄ、およびテレセントリックレンズ４２のそれぞれの配置などが決定される。このように走査方向に複数のラインセンサ３４が並設されるため、複数のラインセンサ３４によって基板２の異なる領域の光学画像を得ることができ、撮像する光学画像の解像度を高めることが可能となる。なお、本実施形態では、搬送される基板２より上部に２つのラインセンサ３４が設けられ、下部に２つのラインセンサ３４が設けられるが、基板２の上部および下部に設けられるラインセンサ３４は３つ以上であってもよいことは勿論である。

第１ラインセンサ３４ａ、第２ラインセンサ３４ｂ、および第１照明ユニット１００ａと、第３ラインセンサ３４ｃ、第４ラインセンサ３４ｄ、および第２照明ユニット１００ｂとは、１回の検査工程において基板２の両面を撮像することができるよう、基板２を挟んで対向するよう配置される。

第１照明ユニット１００ａの第１撮像システム８０ａと反対側には、Ｘ線撮像システム８２が設けられている。Ｘ線撮像システム８２は、センサ支持フレーム１７６、複数（本実施形態では５つ）のレンズ１７４、および複数（本実施形態では５つ）のＣＣＤセンサ１７２、マイクロフォーカスＸ線源１２０、後述するミラーおよびシンチレータを有する。

マイクロフォーカスＸ線源１２０は、搬送される基板２の下方に配置される。センサ支持フレーム１７６、レンズ１７４、およびセンサ支持フレーム１７６は、搬送される基板２より上方に配置される。複数のＣＣＤセンサ１７２は、上部フレーム３６ａ上および下部フレーム３６ｂ上に、後述するミラーを撮像方向として基板２の被撮像面と平行かつ基板２の搬送方向と垂直に並設される。ＣＣＤセンサ１７２の各々には、レンズ１７４が対応して設けられている。ＣＣＤセンサ１７２は、二次元の領域を一括して撮像し、画像データに変換する。レンズ１７４はＣＣＤセンサ１７２により撮像される二次元の領域の大きさを調整する。本実施形態では、ＣＣＤセンサ１７２は、基板２の搬送方向と垂直な方向に、各々の撮像領域が重なるように配置される。このようにして、並設された複数のＣＣＤセンサ１７２によって、基板２の搬送方向と垂直な方向の長さ全域、および搬送方向の所定の長さを有する二次元領域を同時に撮像することが可能となっている。以下、本明細書において、並設された複数のＣＣＤセンサ１７２の撮像領域を一撮像単位として説明する。

複数のＣＣＤセンサ１７２は、上部フレーム３６ａ上および下部フレーム３６ｂ上に、基板２の被撮像面と平行かつ基板２の搬送方向と垂直に並設される。ＣＣＤセンサ１７２の各々には、レンズ１７４が対応して設けられている。ＣＣＤセンサ１７２は基板２の二次元の領域を一括して撮像し、画像データを生成する２次元センサとして機能する。レンズ１７４はＣＣＤセンサ１７２により撮像される二次元の領域の大きさを調整する。本実施形態では、ＣＣＤセンサ１７２は、基板２の搬送方向と垂直な方向に、各々の撮像領域が重なるように配置される。このようにして、並設された複数のＣＣＤセンサ１７２によって、基板２の搬送方向と垂直な方向の長さ全域、および搬送方向の所定の長さを二次元領域を同時に撮像することが可能となっている。以下、本明細書において、並設された複数のＣＣＤセンサ１７２の撮像領域を一撮像単位として説明する。

図３は、本実施形態に係る照明ユニット１００およびＸ線撮像システム８２の構成を示す図である。照明ユニット１００は、第１照明ユニット１００ａおよび第２照明ユニット１００ｂから構成される。第１照明ユニット１００ａおよび第２照明ユニット１００ｂは、第１光源１０２、第２光源１０４、第３光源１０６、アクリルシート１１２などを有する。基板搬送テーブル５０は、まず本図右方向に基板２を搬送し、所定の長さを搬送後、本図左方向に基板２を搬送する。以下本図において右方向を順搬送方向、左方向を逆搬送方向ととして説明する。

第１光源１０２は、ラインセンサ３４の走査方向に被検査体である基板２の長さ以上に列ぶＬＥＤ（発光ダイオード）群により構成される。第１光源１０２は、基板２に落射する光を照射することができるように、ラインセンサ３４が走査する基板２上の走査ラインの真上に配置され、本実施形態においては、第１光源１０２は、基板２の被撮像面と平行に配設された基板に設けられたＬＥＤ群により構成される。なお、効率的に検査中の走査ラインへ落射光を投ずるために、ＬＥＤ群を取り付ける基板を中央からふたつのサブ基板に分け、それぞれのサブ基板に走査方向に列んだＬＥＤ群を構成してもよい。第１光源１０２により落射光を基板２に投じ、この反射光をラインセンサ３４で検出することにより、基板２内の部品の位置ずれ、欠品、ハンダのヌレの判定などを行うことができる。

第２光源１０４は、基板２の被撮像面と平行に配設された２つの基板に設けられた、ラインセンサ３４の走査方向に被検査体である基板２の長さ以上に列ぶＬＥＤ群により構成される。ＬＥＤが取り付けられた２つの基板は、第１光源が走査ラインに落射光を投ずる光路に干渉しないように、基板の搬送方向に走査ラインを挟んで両側に配置される。

第３光源１０６も、第２光源１０４と同様に、基板２の被撮像面と平行に配設された２つの基板に設けられた、ラインセンサ３４の走査方向に被検査体である基板２の長さ以上に列ぶＬＥＤ群により構成される。ＬＥＤが取り付けられた２つの基板は、第１光源および第２光源が走査ラインに光を照射する光路に干渉しないように、基板の搬送方向に走査ラインを挟んで両側に配置される。第２光源１０４により側射光を基板２に投じ、この反射光をラインセンサ３４で検出することにより、基板２内のハンダブリッジの有無、実装部品の間違い、極性の反転などを判定することができる。

これらの光源は、第１光源１０２は緑色の光を照射し、第２光源１０４は白色の光を照射し、第３光源１０６は青色の光を照射する。各々の光源は、異なる入射角度で被検査体である基板２を照射する。このため、照明ユニット１００は被検査体である基板２に複数の入射角度の光を照射する複合光源として機能する。第１光源１０２を緑色とし、第３光源１０６を青色としたのは、近年のＬＥＤ技術の進歩により、緑色ＬＥＤや青色ＬＥＤは、白色ＬＥＤよりも明るく、ＳＮ比のよいクリアな画像が得られるためである。プリント基板は緑色の場合が多いことから、落射光により平明を明るく照射するため、第１光源を緑色としている。また、ＩＣやチップのボディにレーザー印字された文字は、低い角度から青い光を当てることにより認識しやすくなるため、第３光源１０６を青色としている。

第１光源１０２の鉛直下方にハーフミラー１１０が設けられる。第１光源１０２からの落射光は、ハーフミラー１１０を通過して基板２の検査面へ入射角がほぼゼロで投じられる。本実施形態においては、第１光源１０２に幅をもたせており、基板２が反ったときでも入射角がゼロになるような落射光成分が存在するように配慮されている。走査ラインからの反射光は、ハーフミラー１１０で反射し、テレセントリックレンズ４２を通過してラインセンサ３４へ入射する。

第２光源１０４および第３光源１０６と走査ラインの間には、アクリルシート１１２が設けられる。このアクリルシート１１２は、第２光源１０４および第３光源１０６からの光を拡散する。第２光源１０４および第３光源１０６は点光源であるＬＥＤの集合体であるため、拡散作用がなければスポット的な光が画像データに写り込んで検査精度に影響を与える可能性があるからである。

本実施形態では、第２光源１０４による白色の光、第１光源１０２による緑色の光、第３光源１０６による青色の光の順に、各々の光源が独立に点灯する。各々の光源は、一走査単位につき３回点灯する。ラインセンサ３４は１回の点灯ごとに基板２を走査する。

基板２は、基板２の端部から対向する照明ユニット１００に光が漏れる場合がある。また、基板２は孔が設けられていたりハンダで埋めきらなかった孔が残っている場合などがあるため、この孔から対向する照明ユニット１００に光が漏れる場合がある。このように対向する照明ユニット１００から漏れた光がラインセンサ３４により直接走査されると、ブルーミングという現象が生じ基板２の撮像に影響を与えるおそれが生じる。このため、本実施形態において、第２照明ユニット１００ｂは、第１照明ユニット１００ａよりも順搬送方向にオフセットして配設される。

マイクロフォーカスＸ線源１２０は、第１照明ユニット１００ａおよび第２照明ユニット１００ｂよりも逆搬送方向であって、搬送される基板２よりも下方に配置される。さらに詳細には、マイクロフォーカスＸ線源１２０は、鉛直上方にＸ線を照射したときに、第１照明ユニット１００ａおよび第２照明ユニット１００ｂに干渉しない位置に配置される。

マイクロフォーカスＸ線源１２０が照射するＸ線の軌跡上に、シンチレータ１１６が設けられている。マイクロフォーカスＸ線源１２０は、鉛直上方にＸ線を照射し、照射されたＸ線は基板２を通過する。したがってマイクロフォーカスＸ線源１２０は基板２にＸ線を照射するＸ線照射装置として機能する。この際、ハンダのように金属を含有する部分はＸ線を吸収するため、基板２を通過するＸ線が減衰する。こうして一部が減衰したＸ線がシンチレータ１１６に照射される。シンチレータ１１６はアルミニウム材料によって形成され、表面にＸ線に反応してＸ線画像を表示する蛍光塗料が塗布されている。シンチレータ１１６にＸ線が照射されると、シンチレータ１１６はＸ線減衰量に応じて可視光によって表面上にＸ線画像を表示する。したがって、シンチレータ１１６は、被検査体を透過したＸ線を可視光によるＸ線画像に変換する光学変換部として機能する。

シンチレータ１１６の上方にはミラー１１４が設けられている。シンチレータ１１６に表示されたＸ線画像は、第１照明ユニット１００ａ近傍に配置されたミラー１１４によって逆搬送方向に反射され、また、レンズ１７４を通過してＣＣＤセンサ１７２に入射する。ＣＣＤセンサ１７２はこのように入射された光を撮像することによって、シンチレータ１１６に表示されたＸ線画像を撮像する。したがって、ＣＣＤセンサ１７２は、基板２のＸ線透過像としてのＸ線画像を撮像するＸ線画像撮像部として機能する。

近年、基板における部品の実装状態の検査は、ますます短時間で実施することが求められている。一方、シンチレータ１１６に表示されたＸ線画像は暗いため、撮像されたＸ線画像も暗いものとなる。Ｘ線画像の暗さは、Ｘ線画像を利用して基板２の検査を実施する場合に、検査精度の低下の一因となる。このため本実施形態では、このように光学画像は一次元センサによって撮像し、Ｘ線画像は二次元センサによって撮像する。これによって、二次元センサを移動して光学画像を撮像するような検査装置に比べ、光学画像を短時間で撮像することができる。また、Ｘ線画像は、二次センサにより撮像するため露光時間を調整するなどして良好な画質を得ることが可能となる。したがって、光学画像およびＸ線画像を利用して基板の実装状態を検査する場合においても、検査時間の増加および検査精度の低下を抑制することができる。

図４は、本実施形態にかかる基板検査装置２００の概念構成図である。本実施形態では、基板検査装置２００は、１つのマスターＰＣ１６０、第１スレーブＰＣ１４０ａ及至第５スレーブＰＣ１４０ｅ（以下、必要に応じて総じて「スレーブＰＣ１４０」という）から成る４つのスレーブＰＣ１４０、および４つの画像処理部１３０を有する。マスターＰＣ１６０と各々のスレーブＰＣ１４０は、スイッチングハブ１５０によって接続されている。

マスターＰＣ１６０は、照明制御部１６１、撮像制御部１６２、搬送制御部１６３、Ｘ線制御部１６４、表示制御部１６５、送受信部１６６、およびディスプレイ１６７を有する。照明制御部１６１は、第１照明ユニット１００ａおよび第２照明ユニット１００ｂに接続されている。照明制御部１６１は、一走査単位のラインセンサ３４による走査に伴って光を照射するよう、照明ユニット１００を制御する。

照明制御部１６１は、基板２への光の照射を同期して行う際、同時に同じ色の光を基板２に照射するよう第１照明ユニット１００ａおよび第２照明ユニット１００ｂを制御する。本実施形態では、照明制御部１６１は、第２光源１０４による白色の光、第１光源１０２による緑色の光、第３光源１０６による青色の光の順に同時に同じ色で同じ入射角度の光を基板２に照射するよう第１照明ユニット１００ａおよび第２照明ユニット１００ｂを制御する。これによって、例えば第１照明ユニット１００ａによる照射光が、周辺の部品による写り込みなどにより第２照明ユニット１００ｂが光を照射する基板２の照射面に照射されてしまった場合にも、光の干渉による基板２の外観検査への影響を最小限に抑制している。

撮像制御部１６２は、第１光源１０２、第２光源１０４、および第３光源１０６のいずれかが基板２に光を照射するタイミングで、一走査単位で同期して基板２を走査するよう、ラインセンサ３４の各々を制御する。また、Ｘ線制御部１６４は、一走査単位のラインセンサ３４による走査に伴ってＸ線を照射するよう、マイクロフォーカスＸ線源１２０を制御する。撮像制御部１６２は、マイクロフォーカスＸ線源１２０が基板２にＸ線を照射するタイミングで、一撮像単位で同期して基板２を撮像するよう、複数のＣＣＤセンサ１７２を制御する。

搬送制御部１６３は、モータ５８に接続される。モータ５８は基板搬送テーブル５０を移動させることにより基板２を搬送する。したがってモータ５８および基板搬送テーブル５０は、被検査体としての基板２を搬送する被検査体搬送部としての機能を有する。搬送制御部１６３は、一走査単位で基板２が走査されると、基板２を一走査単位分搬送するよう、モータ５８を制御する。

このように、撮像制御部１６２は、基板２の搬送と停止を繰り返しながら基板２を撮像するよう、ラインセンサ３４およびＣＣＤセンサ１７２を制御する。なお、撮像制御部１６２は基板２を搬送しながら基板２を撮像するようラインセンサ３４およびＣＣＤセンサ１７２を制御してもよいことは勿論である。

第１ラインセンサ３４ａ及至第４ラインセンサ３４ｄは、それぞれ画像処理部１３０を介して第１スレーブＰＣ１４０ａ及至第４スレーブＰＣ１４０ｄに接続される。また、複数のＣＣＤセンサ１７２は、第５スレーブＰＣ１４０ｅに接続されている。スレーブＰＣ１４０の各々は、メモリ１４１、解析部１４２、判定基準記憶部１４３、送受信部１４４を有する。画像処理部１３０は、受信した光学画像データおよびＸ線画像データに画像処理を施し、対応するスレーブＰＣ１４０に送信する。スレーブＰＣ１４０は受信した光学画像データおよびＸ線画像データをメモリ１４１に格納する。

解析部１４２は、メモリ１４１に格納された光学画像データおよびＸ線画像データの中で他のスレーブＰＣ１４０において基板２の検査に必要な共用データを解析する。共用データとは、例えば基板２に設けられた、基板２の位置を示す認識マークの位置データ、基板２に設けられたバーコードなどの識別マークを解析することにより得られる基板２シリアルナンバーや製造年月日などの識別データ、別々のラインセンサ３４にまたがって撮像された部品の画像、その他、基板２の検査に必要なデータをいう。

解析部１４２が画像を解析することにより、基板２の検査に必要な共用データを取得すると、スレーブＰＣ１４０は、メモリ１４１に共用データを格納し、他のスレーブＰＣ１４０に共用データを送信する。解析部１４２は受信した共用データを利用してメモリ１４１に格納された光学画像データおよびＸ線画像データを解析する。また、解析部１４２は、判定基準記憶部１４３に格納された判定基準を参照して基板２における部品の実装状態を検査する。したがって、スレーブＰＣ１４０は、撮像された光学画像およびＸ線画像を利用して基板２の部品の実装状態を検査する検査部として機能する。なお、部品の実装状態とは、被検査体としての基板２に実装される素子など部品の有無、位置、適正な部品か等だけではなく、ハンダの有無、ハンダの量、ブリッジの有無等を含む。

スレーブＰＣ１４０の各々は、共用データおよび基板２の検査結果をマスターＰＣ１６０に送信する。マスターＰＣ１６０の表示制御部１６５は、受信した共用データおよび基板２の検査結果を利用して基板２のエラー箇所などをディスプレイ１６７に表示する。

ＢＧＡのように、光学画像を利用して実装状態の検査を実施することが困難な部品については、このような部品の箇所のＸ線画像をディスプレイ１６７に表示し、実装状態の検査を検査者の視覚によって判定する技術が考えられる。しかし検査者の視覚によって、たとえば透過画像として得られるＸ線画像の濃度などによってハンダ量を正確に検査することなどは困難である。

また、Ｘ線画像の濃度などからコンピュータによって光学画像を利用して実装状態の検査を実施することが困難な部品について実装状態を検査する技術も考えられる。しかし、部品は微小にずれて基板に実装される場合がある。Ｘ線画像が濃淡によって表現された透過画像として得られるため、Ｘ線画像だけでは部品の実装位置を正確に把握することは困難である。また、たとえばＢＧＡが取り付けられている位置の裏側に別の部品が取り付けられている場合、Ｘ線画像はＢＧＡと裏側の別部品が重複した透過画像として得られる。このような場合、得られたＸ線画像が重複した透過画像であることを考慮しなければ正確な検査を実施することは困難である。

このため、本実施形態では、撮像された光学画像によって画定された領域におけるＸ線画像の濃度を利用して被検査体の部品の実装状態を検査する。以下本実施形態に係る基板検査装置２００の検査手順について、ブリッジ検査およびハンダ検査を例として説明する。

図５は、本実施形態に係る基板検査装置２００のブリッジ検査およびハンダ検査の処理手順を示すフローチャートである。本実施形態に係る基板検査装置２００は、基板２が往復して搬送される一検査工程において、基板２の両面のブリッジ検査およびハンダ検査を実施する。以下、ブリッジ検査およびハンダ検査の検査対象面をＡ面とし、その裏面をＢ面として説明する。

基板検査装置２００は、基板２が一方向に搬送される工程において、まず、対象撮像領域としての基板２の被撮像面の全域の光学画像のラインセンサ３４による撮像を完了させる。基板２の光学画像の撮像を完了すると、モータ５８を逆回転させ、基板２を逆方向に搬送させる（Ｓ１１）。

光学画像が撮像されると、解析部１４２は、光学画像を利用して光学画像を利用して
Ａ面のハンダ領域、Ａ面のブリッジ領域、およびＢ面の部品領域を画定する（Ｓ１２）。ハンダ領域とは、ハンダ付けされる所定領域をいう。ブリッジ領域とは、ハンダ領域外部において、ブリッジが形成される可能性がある所定領域をいう。部品領域とは、Ｘ線が照射されることによりシンチレータ１１６に投影される、基板２の実装される部品の投影領域をいう。

基板２は、基板搬送テーブル５０に、載置されるべき位置からわずかにずれた位置に載置されて搬送される場合がある。また、基板２に実装される部品も、基板２において実装されるべき位置から微小にずれた位置に実装される場合がある。ＣＣＤセンサ１７２からＸ線画像が入力される第５スレーブＰＣ１４０ｅの判定基準記憶部１４３には、検査対象となる基板２に実装される部品の形状および実装位置を示すＣＡＤ（computer-aided design ）データが格納されており、解析部１４２は、ハンダ領域、ブリッジ領域、および部品領域を画定するために、まず判定基準記憶部１４３に格納されたＣＡＤデータを参照する。また、解析部１４２は、光学画像を解析することにより得られた部品の実際の実装位置を示す共用データを、ラインセンサ３４に接続されたスレーブＰＣ１４０から受信する。解析部１４２は、参照したＣＡＤデータに含まれる部品の形状および実装位置と、受信した共用データに含まれる、部品の実際の実装位置とを比較する。解析部１４２は、この結果を利用してＣＡＤデータに含まれる部品の形状および実装位置などに補正を施す。ＣＡＤデータには部品のハンダ付け位置なども含まれているため、解析部１４２は、補正された部品の形状や実装位置を利用してハンダ領域、ブリッジ領域、および部品領域を画定する。ハンダ領域およびブリッジ領域は基板２を検査する検査対象領域として利用される。部品領域は、基板２に設けられる構成要素が占める構成要素領域として利用される。構成要素とは、基板２に設けられる素子などの部品やハンダを含む。

たとえば、被検査体のＸ線画像を撮像した結果、図８に示されるようなＸ線画像が得られた場合のハンダ領域、ブリッジ領域、および部品領域を画定する手順を例に説明する。本図では、Ａ面にＢＧＡが実装され、Ｂ面には構成要素として第１部品２２ａ、第２部品２２ｂ、および第３部品２２ｃが実装されている基板２のＸ線画像が示されている。ＢＧＡには、縦５つ、横５つの合計２５個のＢＧＡパッドを有しており、第１ハンダ部２０ａ及至第２５ハンダ部２０ｚ（以下、必要に応じてこれらを総称して「ハンダ部２０」という）は、ＢＧＡパッド部がハンダ付けされたハンダ部である。本図に示されるＸ線画像では、第７ハンダ部２０ｇおよび第８ハンダ部２０ｈのＸ線画像は、全域が第１部品２２ａのＸ線画像と重複している。また、第１２ハンダ部２０ｌ、第１３ハンダ部２０ｍ、第１７ハンダ部２０ｒ、および第１８ハンダ部２０ｓのＸ線画像は、一部が第２部品２２ｂのＸ線画像と重複している。また、第２４ハンダ部２０ｙおよび第２５ハンダ部２０ｚのＸ線画像は、一部が第３部品２２ｃのＸ線画像と重複している。

ＢＧＡおよび第１部品２２ａ及至第３部品２２ｃのＣＡＤデータは判定基準記憶部１４３に格納されている。ＣＡＤデータに含まれるＢＧＡパッドおよび第１部品２２ａ及至第３部品２２ｃの位置を図８に重ね合わせた状態を示したものが図９である。基板２が、基板搬送テーブル５０に載置されるべき位置からわずかにずれた位置に載置されて搬送されたり、ＢＧＡや第１部品２２ａ及至第３部品２２ｃのいずれかが、基板２において実装されるべき位置から微小にずれた位置に実装されることによって、撮像されたハンダ部２０や第１ハンダ部２０ａ及至第３ハンダ部２０ｃのＸ線画像とＣＡＤデータ位置とではズレが生じている。

このため、解析部１４２は、ＢＧＡおよび第１部品２２ａ及至第３部品２２ｃの実際の位置や形状についての情報を含む共用データを、ラインセンサ３４からの光学画像の入力を受けたスレーブＰＣ１４０から受信する。また、解析部１４２は、判定基準記憶部１４３に格納されるＣＡＤデータに含まれるＢＧＡおよび第１部品２２ａ及至第３部品２２ｃの位置や形状を参照する。解析部１４２は、共用データとＣＡＤデータとを比較し、ＣＡＤデータに含まれるＢＧＡおよび第１部品２２ａ及至第３部品２２ｃの位置を補正してハンダ領域、ブリッジ領域、および部品領域を画定する。なお、光学画像ではＢＧＡパッドのハンダ箇所は撮像されないことから、解析部１４２は、ＢＧＡの位置を補正することによって、ＢＧＡパッドのハンダ領域およびブリッジ領域を推定する。

こうして図９の状態からＣＡＤデータを補正した状態を示したものが図１０である。このように実際の部品の実装状態に応じてＣＡＤデータを補正することによって、ハンダ領域、ブリッジ領域、および部品領域を正確に画定することが可能となり、ブリッジ検査やハンダ検査による正確な検査結果を得ることが可能となる。なお、本図にはブリッジ領域が図示されていないが、ブリッジ領域はハンダ領域周辺の所定領域となる。

図５に戻って、本実施形態では、基板検査装置２００は、ラインセンサ３４によって光学画像が撮像され、解析部１４２によってハンダ領域、ブリッジ領域、および部品領域が画定した後、基板２が逆方向に搬送される工程においてＣＣＤセンサ１７２によってＸ線画像を撮像する（Ｓ１３）。これによって、Ｘ線画像を撮像後、光学画像によって画定されたハンダ領域、ブリッジ領域、および部品領域を利用して迅速に被検査体を検査することが可能となる。

Ｘ線画像が撮像されると、解析部１４２は、ブリッジ検査（Ｓ１４）、およびハンダ検査（Ｓ１５）を実施する。ブリッジ検査およびハンダ検査の詳細な処理手順については、図６および図７において詳細に説明する。

図６は、Ｓ１４のブリッジ検査の処理手順を示すフローチャートチャートである。本ブローチャートにおける処理は、各々のブリッジ領域について実施され、すべてのブリッジ領域におけるブリッジ検査が終了するまで繰り返し実施される。

まず解析部１４２は、検査対象となるＡ面の一つのブリッジ領域が、Ｂ面のいずれかの部品領域に重複するか否かを判定する（Ｓ２１）。ブリッジ領域とＢ面の部品領域に重複がないと判定された場合（Ｓ２１のＮ）、Ｓ２４の処理に移行する。

ブリッジ領域とＢ面の部品領域に重複があると判定された場合（Ｓ２１のＹ）、解析部１４２は、ブリッジ領域の全域が重複するか否かを判定する（Ｓ２２）。ブリッジ領域の全域がいずれかの部品領域と重複すると判定された場合（Ｓ２２のＹ）、ブリッジ領域の全域が、いずれかの部品領域と重複する重複領域と画定され、Ｓ２３の処理に移行する。

ブリッジ領域の一部の領域がいずれかの部品領域と重複すると判定された場合（Ｓ２２のＮ）、解析部１４２は、ブリッジ領域がいずれかの部品領域と重複する重複領域、およびブリッジ領域がいずれの部品領域とも重複しない非重複領域を画定する（Ｓ２７）。重複領域および非重複領域が画定されると、Ｓ２３の処理に移行する。

解析部１４２は、重複領域において、ダイナミックレンジおよびコントラストを調整する（Ｓ２３）。具体的には、判定基準記憶部１４３には、いずれの部品やハンダにも重複しない場合の各部品のＸ線画像の濃度が、各部品に対応付けられて格納されている。各部品のＸ線画像濃度は、実験によって予め取得されたものが判定基準記憶部１４３に格納されている。解析部１４２は、撮像された重複部分のＸ線画像濃度と、判定基準記憶部１４３に格納された重複する部品のＸ線画像濃度とを利用して、濃度分布による判定か可能となるまで重複部分のコントラストなどを調整する。このようにダイナミックレンジおよびコントラストを調整することによって、ハンダが付着している部分とハンダが付着していない部分との差が濃度分布においても明確になる。また、ディスプレイ１６７に表示した場合でも、視覚によってハンダが付着しているか否かを判定しやすくすることができる。

次に、解析部１４２は、ブリッジ領域における濃度分布を算出する（Ｓ２４）。この際、解析部１４２は、重複領域におけるブリッジ検査と非重複領域におけるブリッジ検査とを分けて実施する。このように、本実施形態ではＸ線画像を透過画像のまま利用してブリッジの有無を検査する。これによって、たとえば検査対象面のみの画像を新たに作成する必要がないため、迅速に検査を実施することができる。

判定基準記憶部１４３には、ブリッジがない場合のブリッジ領域の濃度分布が正常時濃度分布として格納されている。正常時濃度分布には、Ｂ面の部品領域と重複しない非重複領域の正常時濃度分布と、Ｂ面の部品領域と重複する重複領域の正常時濃度分布が含まれる。解析部１４２は、格納された正常時濃度分布と、算出した濃度分布とを比較し、両者に有意な差があるか否かを判定する（Ｓ２５）。このとき、解析部１４２は、ブリッジ領域のうち重複領域については、重複領域の正常時濃度分布を利用し、非重複領域については、非重複領域の正常時濃度分布を利用して判定を実施する。

両者に有意な差があると判定された場合（Ｓ２５のＹ）、解析部１４２は、ブリッジがあると判定し（Ｓ２６）、両者に有意な差がないと判定された場合（Ｓ２５のＮ）、解析部１４２は、ブリッジはないと判定する（Ｓ２８）。このように解析部１４２は、重複領域においては、撮像されたＸ線画像の濃度分布を利用してブリッジの有無を検査する。これによって、Ａ面のブリッジ領域がＢ面の部品領域と重なっている場合においても、Ｘ線画像を利用してブリッジ領域におけるブリッジの有無を検査することができる。

例えば、図１０に示される状態からブリッジ検査を実施する手順を、図１１及至図１３を使って説明する。なおブリッジ領域２８は、ハンダ部２０の周辺の正方形の領域から、同じく正方形の領域であるハンダ領域２４を除いた領域となる。ハンダ領域２４およびブリッジ領域２８は被検査体を検査する検査対象領域として利用される。

まず図１１（ａ）において、第１ハンダ部２０ａ周辺の第１ブリッジ領域２８ａを検査対象とする場合のように、ブリッジ領域がＢ面の部品領域と重複しない場合、解析部１４２は、撮像されたＸ線画像の第１ブリッジ領域２８ａの濃度分布ＤＳと、判定基準記憶部１４３に格納された第１ブリッジ領域２８ａの正常時濃度分布ＤＴとを比較する。このとき、第１ブリッジ領域２８ａは部品領域と重複しないことから、非重複領域の正常時濃度分布を利用して判定を実施する。

たとえば、撮像されたＸ線画像の第１ブリッジ領域２８ａの濃度分布ＤＳと、第１ブリッジ領域２８ａの正常時濃度分布ＤＴとが、図１１（ｂ）に示されるような分布となっており、両者に有意な差がない場合、解析部１４２は第１ブリッジ領域２８ａにブリッジはないと判定する。

図１２（ａ）において、第７ハンダ部２０ｇの周辺の第７ブリッジ領域２８ｇを検査対象とする場合のように、ブリッジ領域の全域がＢ面の部品領域と重複する場合、第７ブリッジ領域２８ｇは重複領域となるため、まず解析部１４２は、第７ブリッジ領域２８ｇのダイナミックレンジおよびコントラストを調整する。次に解析部１４２は、調整された第７ブリッジ領域２８ｇの濃度分布ＤＳと、判定基準記憶部１４３に格納された第７ブリッジ領域２８ｇの正常時濃度分布ＤＴとを比較する。このとき、第１ブリッジ領域２８ａは全域が第１部品領域２６ａと重複することから、解析部１４２は、第１部品領域２６ａと重複する場合の重複領域の正常時濃度分布を利用して判定を実施する。

たとえば、撮像されたＸ線画像の第７ブリッジ領域２８ｇの濃度分布ＤＳと、第７ブリッジ領域２８ｇの正常時濃度分布ＤＴとが、図１２（ｂ）に示されるような分布となっており、両者に有意な差がある場合、解析部１４２は第７ブリッジ領域２８ｇにブリッジがあると判定する。

図１３（ａ）において、第１２ハンダ部２０ｌ周辺の第１２ブリッジ領域２８ｌを検査対象とする場合のように、ブリッジ領域の全域がＢ面の部品領域と重複する場合、解析部１４２は、まず第１２ブリッジ領域２８ｌを、部品領域と重複する重複領域と重複しない非重複領域に分ける。本図の例の場合、解析部１４２は、第１２ブリッジ領域２８ｌを、第１部品領域２６ａと重複する第１重複領域２８ｌｄ１、第２部品領域２６ｂと重複する第２重複領域２８ｌｄ２、およびいずれの部品領域とも重複しない非重複領域２８ｌｓに分ける。

解析部１４２は、部品領域と重複する第１重複領域２８ｌｄ１および第２重複領域２８ｌｄ２のダイナミックレンジおよびコントラストを調整する。

解析部１４２は、調整された第１重複領域２８ｌｄ１の濃度分布ＤＳと、判定基準記憶部１４３に格納された第１重複領域２８ｌｄ１の正常時濃度分布ＤＴとを比較する。また、解析部１４２は、調整された第２重複領域２８ｌｄ２の濃度分布ＤＳと、判定基準記憶部１４３に格納された第２重複領域２８ｌｄ２の正常時濃度分布ＤＴとを比較する。また、解析部１４２は、非重複領域２８ｌｓと、非重複領域２８ｌｓの正常時濃度分布ＤＴとを比較する。

解析部１４２は、分けた領域の各々について濃度分布ＤＳと正常時濃度分布ＤＴと比較し、両者に有意な差があるか否かを判定する。たとえば、撮像されたＸ線画像の第２重複領域２８ｌｄ２の濃度分布ＤＳと、第２重複領域２８ｌｄ２の正常時濃度分布ＤＴとが、図１３（ｂ）に示されるような分布となっており、両者に有意な差がある場合、解析部１４２は第１２ブリッジ領域２８ｌにブリッジがある判定する。

図７は、Ｓ１５のハンダ検査の処理手順を示すフローチャートである。本ブローチャートにおける処理は、各々のハンダ領域について実施され、すべてのハンダ領域におけるブリッジ検査が終了するまで繰り返し実施される。

解析部１４２は、検査対象となるＡ面の一つのハンダ領域がＢ面のいずれかの部品領域と重複するか否かを判定する（Ｓ４１）。ハンダ領域がＢ面のいずれかの部品領域と重複しないと判定された場合（Ｓ４１のＮ）、Ｓ４４の処理に移行する。

ハンダ領域がＢ面のいずれかの部品領域と重複すると判定された場合（Ｓ４１のＹ）、解析部１４２は、ハンダ領域の全域がいずれかの部品領域と重複するか否かを判定する（Ｓ４２）。ハンダ領域の全域がいずれかの部品領域重複すると判定された場合（Ｓ４２のＹ）、Ｓ４３の処理に移行する。

ハンダ領域の一部がいずれかの部品領域と重複すると判定された場合（Ｓ４２のＮ）、解析部１４２は、ハンダ領域がいずれかの部品領域と重複する重複領域、およびハンダ領域がいずれかの部品領域とも重複しない非重複領域を画定する（Ｓ４７）。重複領域および非重複領域が画定されると、Ｓ４３の処理に移行する。

解析部１４２は、重複領域のハンダ量を算出する（Ｓ４３）。具体的には、解析部１４２は、まず重複する部品領域を、ハンダ領域と重複する重複領域と、ハンダ領域と重複しない非重複領域とに分ける。次に、重複領域の濃度分布および非重複領域の濃度分布を算出し、比較する。ハンダ領域に充分なハンダ量があれば、非重複領域の濃度よりも重複領域の濃度の方が濃くなる。このため、その濃度分布も異なるものとなる。判定基準記憶部１４３には、ハンダ量の基準値に対する割合と、その割合となる場合の濃度分布の違いが対応付けられたマップが格納されている。解析部１４２はこのマップを参照し、重複領域の濃度分布と非重複領域の濃度分布との違いを利用して、重複領域のハンダ領域を算出する。

次に解析部１４２は、ハンダ領域全体のハンダ量ＶＳを算出する（Ｓ４４）。非重複領域のハンダ量については、解析部１４２は、まず非重複領域の濃度を積分する。判定基準記憶部１４３には、非重複領域の濃度の積分値とハンダ量とが対応づけられたマップが格納されている。解析部１４２は、解析部１４２はこのマップを参照し、算出した非重複領域の濃度の積分値を利用して非重複領域のハンダ量を算出する。

ハンダ領域の一部がいずれかの部品領域と重複し、ハンダ領域に重複領域および非重複領域が含まれる場合、解析部１４２は、非重複領域の面積と重複領域の面積との割合に応じて、各々の領域のハンダ量ＶＳを重み付けして加算する。こうして、解析部１４２は、ハンダ領域の一部がいずれかの部品領域と重複する場合のハンダ領域全域のハンダ量ＶＳを推定する。これによって、ハンダ領域が、裏面の部品領域および部品領域外部に広がる場合においても、Ｘ線画像を利用してハンダ領域におけるハンダ量を検査することが可能となる。

解析部１４２は、算出されたハンダ量ＶＳがハンダ量閾値ＶＴより大きいか否かを判定する（Ｓ４５）。解析部１４２は、算出されたハンダ量ＶＳがハンダ量閾値ＶＴより大きいと判定した場合（Ｓ４５のＹ）、検査対象のハンダ領域のハンダ量は充分であると判定する（Ｓ４６）。解析部１４２は、ハンダ量ＶＳがハンダ量閾値ＶＴ以下と判定した場合（Ｓ４５のＮ）、ハンダは不足していると判定する（Ｓ４８）。

たとえば、非重複領域および重複領域における面積の割合と、ハンダ量の基準値に対する割合が、
非重複領域 面積 ９０％ ハンダ量 １００％
重複領域 面積 １０％ ハンダ量 ９０％
であったとする。この場合、０．９×１．０＋０．１×０．９＝０．９９となり、ハンダ量は基準値の９９％と算出される。本実施形態では、６０％以上はハンダ量は充分と判定されるため、この場合はハンダ量は充分と判定される。

また、たとえば、非重複領域および重複領域における面積の割合と、ハンダ量の基準値に対する割合が、
非重複領域 面積 ６０％ ハンダ量 ８０％
重複領域 面積 ４０％ ハンダ量 ８０％
であったとする。この場合、０．６×０．８＋０．４×０．８＝０．８となり、ハンダ量は基準値の８０％と算出され、この場合もハンダ量は充分と判定される。

また、たとえば、非重複領域および重複領域における面積の割合と、ハンダ量の基準値に対する割合が、
非重複領域 面積 ６０％ ハンダ量 ５０％
重複領域 面積 ４０％ ハンダ量 ２０％
であったとする。この場合、０．６×０．５＋０．４×０．２＝０．３８となり、ハンダ量は基準値の３８％と算出され、この場合はハンダ量は不足と判定される。

例えば、図１０に示される状態からハンダ検査を実施する手順を、図１４及至図１７を使って説明する。なお、ブリッジ領域は、ハンダ部２０の周辺の正方形の領域から、同じく正方形の領域であるハンダ領域２４を除いた領域となる。

まず図１４において、第２ハンダ領域２４ｂを検査対象とする場合のように、ハンダ領域がＢ面の部品領域と重複しない場合、解析部１４２は、まず第２ハンダ領域２４ｂの濃度を積分する。解析部１４２は、判定基準記憶部１４３に格納されたマップを参照し、算出した第２ハンダ領域２４ｂの濃度の積分値を利用して第２ハンダ領域２４ｂのハンダ量を算出する。解析部１４２は、算出したハンダ量が基準値以上か否かを判定し、基準値以上である場合にはハンダ量は充分であると判定する。

図１５（ａ）において、第７ハンダ領域２４ｇを検査対象とする場合のように、ハンダ領域の全域がＢ面の部品領域と重複する場合、まず重複する第１部品領域２６ａを、第７ハンダ領域２４ｇ全域となる重複領域２４ｇ２と、第１部品領域２６ａから第７ハンダ領域２４ｇと第８ハンダ領域２４ｈとを除いた領域となる非重複領域２６ａ１とに分ける。

次に、重複領域２４ｇ２の濃度分布および非重複領域２６ａ１の濃度分布を算出し、比較する。解析部１４２は判定基準記憶部１４３に格納されたマップを参照し、重複領域２４ｇ２の濃度分布と非重複領域２６ａ１との濃度分布との違いを利用して、第７ハンダ領域２４ｇのハンダ量を算出する。

たとえば図１５（ｂ）に示されるように、第７ブリッジ領域２８ｇの正常時濃度分布ＤＴよりも撮像されたＸ線画像の第７ブリッジ領域２８ｇの濃度分布ＤＳの方が濃度が充分に濃い状態を表す分布となっている場合、第７ハンダ領域２４ｇのハンダ量は閾値以上の充分な値となる。

図１６において、第１３ハンダ領域２４ｍを検査対象とする場合のように、ハンダ領域の一部がＢ面の部品領域と重複する場合、解析部１４２は、まず非重複領域２４ｍ１を、第２部品領域２６ｂと重複しない非重複領域２４ｍ１と、第２部品領域２６ｂと重複する重複領域２４ｍ２とに分ける。

解析部１４２は、まず非重複領域２４ｍ１の濃度を積分する。解析部１４２は、判定基準記憶部１４３に格納されたマップを参照し、算出した非重複領域２４ｍ１の濃度の積分値を利用して非重複領域２４ｍ１のハンダ量を算出する。

次に、図１７（ａ）に示されるように、重複する第２部品領域２６ｂを、第１２ハンダ領域２４ｌ、第１３ハンダ領域２４ｍ、第１７ハンダ領域２４ｒ、および第１８ハンダ領域２４ｓとの重複領域と、第２部品領域２６ｂからこれらの重複領域を除いた領域である非重複領域２６ｂ１とに分ける。解析部１４２は、重複領域２４ｍ２の濃度分布および非重複領域２６ｂ１の濃度分布を算出し、比較する。解析部１４２は判定基準記憶部１４３に格納されたマップを参照し、重複領域２４ｍ２の濃度分布と非重複領域２６ｂ１との濃度分布との違いを利用して、重複領域２４ｍ２のハンダ量を算出する。

たとえば図１７（ｂ）に示されるように、第７ブリッジ領域２８ｇの濃度分布ＤＳは、非重複領域２６ｂ１の濃度分布よりも濃度が充分に濃い状態を表す分布となっている。この場合、第７ハンダ領域２４ｇのハンダ量は閾値よりも充分な値となる。これに対し、非重複領域２４ｍ１の濃度分布は、非重複領域２６ｂ１の濃度分布と同様の状態を表す分布となっている。このような場合、解析部１４２は閾値未満の不足したハンダ量を算出する。

解析部１４２は、非重複領域２４ｍ１の面積と重複領域２４ｍ２の面積との割合に応じて、算出した非重複領域２４ｍ１のハンダ量と、重複領域２４ｍ２のハンダ量を重み付けして加算する。こうして解析部１４２は、第１３ハンダ領域２４ｍのハンダ量ＶＳを算出する。解析部１４２は、算出したハンダ量ＶＳがハンダ量閾値ＶＴ以上か否かを判断することによって、第１３ハンダ領域２４ｍのハンダ量が充分か否かを判定する。

本発明は上述の各実施形態に限定されるものではなく、各実施形態の各要素を適宜組み合わせたものも、本発明の実施形態として有効である。また、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を各実施形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれうる。以下、そうした例をあげる。

ラインセンサ３４は、基板２の光学画像だけでなく、基板２のＸ線画像を撮像してもよい。この場合、ミラー１１４は、照明ユニット１００による基板２の可視光の反射光がラインセンサ３４に入射する光路と同一の光路によって、シンチレータ１１６に表示されたＸ線像が入射するよう、その角度が調整される。この場合、光学撮像部としてのラインセンサ３４は、Ｘ線撮像部としても機能する。これによって、光学画像を撮像するための撮像部とＸ線画像を撮像するための撮像部とを別々に設ける場合に比べ、コストの増加を抑制することができる。

なお、この場合、ラインセンサの代わりにＣＣＤセンサなどの２次元センサが設けられても良い。これによって、Ｘ線画像を撮像する場合により鮮明な画像を撮像することが可能となる。

解析部１４２は、判定基準記憶部１４３に格納されたハンダ領域と重複しない場合の部品領域の濃度、および撮像されたＸ線画像の重複領域の濃度を利用して重複領域のハンダ量を算出してもよい。たとえば、解析部１４２は、撮像された重複領域の濃度から、ハンダ領域と重複しない場合の部品領域の濃度を減じることによって、部品領域と重複しない場合のハンダ領域の濃度を算出してもよい。解析部１４２は、このように算出されたハンダ領域の濃度を利用して、ハンダ領域のハンダ量を算出してもよい。具体的には、解析部１４２は、部品領域と重複しない場合のハンダ領域の濃度を積分した値を利用して、ハンダ領域のハンダ量を算出してもよい。この場合も、算出されたハンダ量が所定の閾値より大きいか否かを判定することによって、そのハンダ領域のハンダ量が充分か否かが判定される。

検査対象面の検査対象領域が、検査対象面の裏面に設けられるハンダ領域と重複する場合、解析部１４２は、濃度勾配の方向を利用して、いずれの面に付着したハンダかを判定してもよい。ハンダは通常基板上に凸状に盛られ、境界線に近づくにしたがって徐々に盛られるハンダ量が減少する。このため、ハンダのＸ線画像は、中央付近で濃度が高く、境界線に近づくにしたがって徐々に濃度が低下する。解析部１４２は、これを利用して、ハンダの境界線を画定していずれの面に付着したハンダかを推定する。解析部１４２は、画定した境界線を利用して、いずれの面に付着したハンダかを判定する。

ＣＣＤセンサ１７２は複数並設されていなくてもよく、単一のＣＣＤセンサ１７２が搬送方向と垂直な方向に移動して順次光学画像またはＸ線画像を撮像してもよい。これによって、ＣＣＤセンサ１７２を複数並設する場合に比べ、コストを低減させることができる。

なお、ラインセンサ３４の代わりにＣＣＤセンサなどの２次元センサが設けられてもよいことは勿論である。また、ＣＣＤセンサ１７２の代わりに、ラインセンサなどの一次元センサが設けられてもよいことは勿論である。

本実施形態に係る基板検査装置の構成を示す図である。 本実施形態に係る撮像システムの構成を示す図である。 本実施形態に係る照明ユニットおよびＸ線撮像システムの構成を示す図である。 本実施形態にかかる基板検査装置の概念構成図である。 本実施形態に係る基板検査装置のブリッジ検査およびハンダ検査の処理手順を示すフローチャートである。 Ｓ１４のブリッジ検査の処理手順を示すフローチャートチャートである。 Ｓ１５のハンダ検査の処理手順を示すフローチャートである。 ＣＣＤセンサによって撮像されたＸ線画像の一例を示す図である。 撮像されたＸ線画像とハンダや部品のＣＡＤデータの位置との一例を示す図である。 撮像されたＸ線画像と画定されたハンダ領域および部品領域との一例を示す図である。 （ａ）は、Ｘ線画像においてブリッジ領域と部品領域とが重複していない場合の一例を示す図であり、（ｂ）は、その一例におけるブリッジ領域の明度とその度数との関係を示すヒストグラムである。 （ａ）は、Ｘ線画像においてブリッジ領域の全域が部品領域と重複している場合の一例を示す図であり、（ｂ）は、その一例におけるブリッジ領域の明度とその度数との関係を示すヒストグラムである。 （ａ）は、Ｘ線画像においてブリッジ領域の一部が部品領域と重複している場合の一例を示す図であり、（ｂ）は、その一例におけるブリッジ領域の明度とその度数との関係を示すヒストグラムである。 Ｘ線画像においてハンダ領域とブリッジ領域とが重複していない場合の一例を示す図である。 （ａ）は、Ｘ線画像においてハンダ領域２４の全域が部品領域２６と重複している場合の一例を示す図であり、（ｂ）は、その一例におけるハンダ領域２４の明度とその度数との関係を示すヒストグラムである。 Ｘ線画像においてハンダ領域の一部が部品領域と重複している場合の一例を示す図である。 （ａ）は、Ｘ線画像においてハンダ領域２４ｎ位置具が部品領域２６と重複している場合の一例を示す図であり、（ｂ）は、その一例におけるハンダ領域２４の明度とその度数との関係を示すヒストグラムである。

符号の説明

２ 基板、 ３０ 撮像ユニット、 ３４ ラインセンサ、 ４２ テレセントリックレンズ、 １００ 照明ユニット、 １１０ ハーフミラー、 １１４ ミラー、 １１６ シンチレータ、 １２０ マイクロフォーカスＸ線源、 １４２ 解析部、 １４３ 判定基準記憶部１４３、 １７２ ＣＣＤセンサ、 ２００ 基板検査装置。

Claims (7)

1. 被検査体の光学画像を撮像する光学撮像部と、
   被検査体にＸ線が照射されることにより光学変換部に表示されるＸ線画像を撮像するＸ線撮像部と、
   撮像された光学画像を利用して検査対象領域を画定し、画定された検査対象領域におけるＸ線画像を検査することにより被検査体の部品の実装状態を検査する検査部と、
   を備えることを特徴とする被検査体の検査装置。
2. 前記Ｘ線撮像部は、前記光学撮像部によって被検査体の光学画像が撮像された後にＸ線画像を撮像することを特徴とする請求項１に記載の被検査体の検査装置。
3. 前記光学撮像部は検査対象面およびその裏面の光学画像を撮像し、
   前記検査部は、撮像された検査対象面の光学画像を利用して検査対象面の検査対象領域を画定し、撮像された検査対象面の裏面の光学画像を利用して検査対象面の裏面に設けられる構成要素が占める構成要素領域を画定し、画定された構成要素領域を利用して画定された検査対象領域におけるＸ線画像を検査することを特徴とする請求項１または２に記載の被検査体の検査装置。
4. 前記検査部は、検査対象領域がいずれかの構成要素領域と重複する重複領域およびいずれの構成要素領域とも重複しない非重複領域を含む場合、前記重複領域における部品の実装状態の検査と、前記非重複領域における部品の実装状態の検査とを分けて実施することを特徴とする請求項３に記載の被検査体の検査装置。
5. 前記検査部は、検査対象領域としてハンダ付けされない非ハンダ領域を画定し、撮像されたＸ線画像の非ハンダ領域の濃度の均一性を利用してブリッジの有無を検査することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の被検査体の検査装置。
6. 前記検査部は、撮像された光学画像を利用してハンダ付けされるハンダ領域を画定し、撮像されたＸ線画像のハンダ領域の濃度を利用してハンダ量を検査することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の被検査体の検査装置。
7. 前記光学撮像部と前記Ｘ線撮像部は、同一の撮像部であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の被検査体の検査装置。

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