JPH01262452A - 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、電子部品等の被写体をｘｌｉにより非破壊検
査するＸ線検査装置に関する。

（従来の技術） 非破壊検査に用いられるＸ線検査装置は、Ｘ線源より曝
射され、被写体を透過したＸ線像を直接ビジコンで撮影
する方式を採用したものがある。

そして、上記ビジコンはＸ線の波長にも反応し、入力し
たＸ線強度に応じた電気信号を出力可能となっている。

（発明が解決しようとする問題点） ここで、Ｘ線カメラとしてビジコンを採用したものは、
ビジコンが一般に数インチの径であるので、ｗｉ影視野
が快く、被写体の一部を観察する場合にあっても、−度
のＸ＆ｌ撮影ではその全てを撮影出来ず、従って被写体
の位置を変えながら何度か撮影せざるを得なかった。

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、撮影視野を大きくとることが可能であ
って、所望の大きさの撮影範囲を一度の撮影によって画
像化することができ、しかも高解像度の鮮明なＸ線透過
像を画像化でき、さらには明るい室内でもＸ線透視撮影
を実行しながら、被写体のＸ線による非破壊検査を確実
に実行することができる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繰） 本発明のＸＩ！検査装置は、微小焦点のＸ線源と、 被写体を透過したＸ線像を光学像に変換するＸ線像−光
学像換手段と、 」−記光学像を撮影するイメージセンサとを有してＸ線
検査装置を構成している。

また、上記Ｘ線像−光学像変換手段の出力螢光面と、イ
メージセンサの入力面とを近接配置し、かつ、両者を遮
光部材により包囲して一体的に構成することが好ましい
。

（作用） 本発明では、まず微小焦点のＸ線源を採用しているので
、焦点が大きいことに起因する像のボヤヶを解消でき、
鮮明な高分解能のＸ線透過像を画像化することができる
。そして、このように微小焦点のＸ線源とすることで、
特にこの種のＸ線非破壊検査での微細な欠陥の検出に必
要な所定拡大率での撮影に際しても、高分解能で高倍率
の影像を得ることができる。また、Ｘ線密度を高めるた
めに、大電力を要さない点でも優れている。

また、本発明では被写体のＸ線透過像を直接撮影するの
でなく、これを−旦光学像に変換した後に、ビジコン等
のイメージセンサによって上記光学像を撮影するように
している。そして、上記のようにＸ線像を光学像に変換
する手段は、例えばＸ！！螢光増倍管あるいはＸ線螢光
板等で構成でき、これらの入力面は従来のビジコンより
も広範囲の入力面とすることができる。したがって、被
写体の撮影視野は上記広範囲のＸ線入力面によって拡が
り、−度の撮影によって画像化できる撮影視野を従来よ
りも拡げることが可能となる。

さらに、Ｘ線像を光学像に変換する例えばＸ線螢光増倍
管等のＸ線像−光学像変換手段と、イメージセンサとを
一体的に構成することで、Ｘ線が光学像に変換された後
、イメージセンサ入力面に結像される間での光学像の段
階での光学経路が外部から遮光されるので、たとえ周囲
が明るくなっていてら、この周囲の光が上記光学像の結
像経路に入射することがないので、周囲が明るくてもＸ
線像を確実に画像化することができる。

（実施例） 以下、本発明を電子部品、基板等の非破壊検査装置であ
るＸ！！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、Ｘ線発生装置１０のＸ線／１ｌＦ
１１と、Ｘ線像−光学像変換手段の一例であるＸ線螢光
増倍管３０との間に、被写体２０を配置して構成してい
る。

前記Ｘｌ！発生部１０は、Ｘ線を発生ずる前記Ｘ線１′
＃１１と、このＸ線管１１に高電圧を印加する高電１Ｆ
発生部１２とから構成されている。Ｘ線管】１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
ｖｊｊｌＦｉ！とを具備し、フィラメントを加熱するこ
とで飛び出す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＆！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０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ため
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、ターゲット領域を集束電極な
どによって絞ることで実現できる。

前記被写体２０は、本実施例の場合ＩＣ等の電子部品、
電子部品搭載用の実装基板あるいは多層基板であり、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ＩＲ消１１０によってチャックされ、ｘ
ｌ！曝射領域に設定可能となっている。なお、前記Ｘ−
Ｙテーブル１００及び支持Ｍ％構１１０の詳細について
は後述する。

前記Ｘ線螢光増倍管３０は、Ｘ！ｉ菅１１より曝射され
、上記被写体２０を透過したＸ線像を光学像に変換する
ためのものであり、これは、チューブ３１ａ内のＸ線入
射面に、従来のビジコン等よりも広範囲のＸ線入力面で
ある入力螢光面３２と、その裏面に光電陰極３３を有し
、その対向面側には出力螢光面３４とその周囲に陽極３
５とを備えている、ｔな、前記先達陰極３３と陽ｔＪｊ
！３５との間の光電子経路周囲には、集束電極３６が配
置されている。

そして、被写体２０を透過したＸ線は、入力螢光面３２
に入射することでＸ線螢光像とされ、さらにこの入力螢
光面３２に密接した充電陰極３３面から光電子が飛び出
す、これを加速しかつ集束電極３６によって出力螢光面
３４に結像させることで、所定の明るさの被写体螢光像
が得られるようにしたものである。

なお、本実施例ではこのＸ線螢光増倍管３０を前記Ｘ線
管１１からの距離を可変としている。なお、この構成に
ついては後述する。

Ｘ線蛍光増倍ＩＷ３０の後段側には、この螢光像を画像
化するために前記螢光像を入力するＣＣＤカメラ、ビジ
コンなどのイメージセンサ４０が設けられ、ここで前記
螢光像は各画素毎に光強度に応じた電気信号に変換され
て出力されるようになっている。

そして、本実施例の特徴的構成として、前記Ｘ線螢光増
倍管３０とイメージセンサ４０とは、−体構造となって
いる。すなわち、前記Ｘ線螢光増倍管３０の前記出力螢
光面３４と前記イメージセンサ４０の入力面４０ａとが
近接して配置され、この両Ｘ線螢光増倍ｇ３０とイメー
ジセンサ４０とは共通の遺光ゲース（Ｘ線カメラケース
とも称する）４５に収容される構造となっている。なお
、前記出力螢光面３４と入力面４０ａとの間に集光用の
レンズを配置することもできる。

前記イメージセンサ４０のｆ＆段には例えば利得可変型
の増幅器５０が設けられ、最適画像が得られるように決
定されるゲインによって前記電気信号を増幅して出力す
るようになっている。

また、前記増幅器５０の出力を入力する画像処理部６０
が設けられ、この画像処理部６０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＠像処理を施して出力する。

さらに、画像処理部６０の後段にはＴＶ信号処理部７０
が設けられ、画像処理部６０の出力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８０に
て影像表示可能としている。

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

Ｙとし、このＸ、Ｙ軸に直交する方向をＺとし、Ｘ軸を
中心とする回転方向をθ方向とした場合、本実施例では
被写体２０のＸ、Ｙ位置、被写体２０の高さ方向である
Ｚ方向位置、被写体２０のチャック中心の周りの回転方
向であるθ方向位置、及びＸ線カメラケース４５のＺ方
向位置を可変としている。

まず、前記Ｘ−Ｙテーブル１００の構成について、第２
図を参照して説明する。

このＸ−Ｙテーブル１００は、基台１０１上にＸ方向に
沿って形成されたボールねじ１０２を有し、このボール
ねじ１０２はモータ１０３によって回転駆動され、この
ボールねじ１０２の回転によって軸方向に移動可能なナ
ツト部１０４を有している。そして、前記基台１０１上
には、Ｘ方向移動板１０５が設けられ、前記ナツト部１
０４によって同方向に移動可能となっている。

前記Ｘ方向移動板１０５上には、Ｙ方向に沿って形成さ
れたボールねじ１０６が設けられ、モータ１０７によっ
て回転駆動されるようになっている。また、このボール
ねじ１０６の回転によってＹ方向に移動自在なナツト部
１０８が設けられ、このナツトｉｌ　０８にＸ−Ｙステ
ージ１０９が支持されている。

従って、前記Ｘ−Ｙステージ１０９は、前記モータ１．
０３，１０７の駆動によって、Ｘ、Ｙ方向に移動可能と
なっている。なお、前記基台１０１及びＸ−Ｙステージ
１０９は、Ｘ線曝射領域内に設定されるので、Ｘａ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上に支持され、前記被
写体２０を支持する機構について、第３図。

第４図を参照して説明する。

本実施例での上記被写体２０としては＠積回路ＩＣであ
り、もちろんＩＣ単体でもよいが、本実施例では複数個
のＩＣをスティックに収容した状もでＸＳ！検査を行う
ようにしている。

そして、この被写体２０としてのＩＣスティックの両端
を例えばスプリング機能によって挟持するチャック１１
１，１１１が、チャック支持体１１２．１１２によって
支持されている。

上記被写体２０は、第３図のθ方向に回動自在であると
共に、高さ方向であるＸ方向に移動自在に支持されてい
る。この支持ＩＲ構について説明すると、まず、第３図
の左側では、前記チャック支持体１１２の一端にはアイ
ドルプーリ１１３が固着され、このアイドルブー１１１
３及びチャック支持体１１２は、回動アーム１１４の一
端に回転自在に支持されている。この回動アーム１１１
１は、支持アングル１１５の中央部に設けたベアリング
１１６に回動自在に支持された回転軸１１７に固着され
、モータ１１８の回転によって回動自在となっている。

この結果、被写体２０のＸ方向位置を可変としている。

また、前記回転軸１１７は中空軸となっていて、この中
空の回転軸１１７の中心を通って配設された回転軸１１
９が設けられ、モータ１２０によって回転自在となって
いる。そして、前記回転軸１１９の一端には駆動プーリ
１２１が固着され、この駆動プーリ１２１と前記アイド
ルプーリ１１３にタイミングベルト１２２を掛は渡すこ
とにより、被写体２０を図示θ方向に回動自在としてい
る。

第３図の右側の構成としては、前述した左側の機能と同
一機能を有する部材に同一符号を付すことで分かるよう
に、回動アーム１１４を回転駆動する機構のみ設けられ
、チャック支持体１１２を回動アーム１１４の一端にベ
アリング等によって回動自在に支持することで、被写体
２０のθ方向の回転を許容する構成としている。

なお、前記モータ１１８，１１８は同期して駆動するよ
うに構成する必要があり、あるいはモータ１１８を一方
にのみ設け、他方は駆動せずに追従して回動可能とする
構成とすることもできる。

また、前記支持アンゲル１１５．１１５は、Ｘ−Ｙステ
ージ１０９上でＸ方向に移動可能として両者の対向間距
薯を可変とし、種々の長さの被写体２０をチャック可能
としている。

また、第４図に示すように、前記支持アングル１１５の
一方の面には、前記回動アーム１１４゜１１４の回転位
置の把握を可能とする回転目盛り１２３と、チャック１
１１．１１１の中心高さの把握を可能とするＺ方向目盛
り１２４が形成されている。

次に、前記Ｘ線螢光増倍９３０及びイメージセンサ４０
を一体的に収容するＸ線カメラケース４５のＺ方向高さ
を可変とするＸ方向調整機構１３０について、第５図を
参照して説明する。

本実施例では、Ｘ線螢光増倍管３０とイメージセンサ４
０とを一体的にＸ方向に移動可能とすることで、撮影倍
率を可変するように構成している。

同図に示すように、Ｘ方向に沿ってボールねじ１３１が
設けられ、このボールねじ１３１の一端にはアイドルプ
ーリ１３２が固着され、このアイドルプーリ１３２と、
モータ１３３の出力軸に固着された駆動プーリ１３４と
にタイミングベルト１３５を掛は渡すことで、前記ボー
ルねじ１３１を回転駆動するようになっている。

また、前記Ｘ線カメラケース４５は、図示しないＸ方向
ガイドに支持され、かつ、前記ボールねじ１３１に螺合
するナツト部１３６を固着することで、Ｚ方向高さが可
変となっている。

上述した駆動系は、装置の入力部より入力される駆動情
報によって制御可能となっていて、第６図に示すように
、入力部２２０より入力された情報は、ＣＰＵ２１０に
送出され、このＣＰＵ２１０によってモータ駆動制御部
２３０を制御することで、対応するモータ１０３．１０
７，１１８゜１２９．１３３を駆動するようになってい
る。

次に、作用について説明する。

Ｘ線撮影を実行する場合には、予め被写体２０のＸ線透
過像をデイスプレー８０に表示し、検査部位、その撮影
倍率が所定に設定されたことを画面上で確認する必要が
ある。

そこで、まず被写体２０のｘ、ｙ、θ方向の各位置およ
びＸ線カメラケース４５のＺ方向位置を所定に設定し、
Ｘ線管１１より被写体２０に向けてＸ線な＋１１射する
。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。

Ｘ線が曝射されると、被写体２０を透過しなＸ線像はＸ
！！螢光増倍管３０に入力され、ここでＸ線透過像が光
学像に変換されることになる。

ここで、本実施例では微小焦点のＸ線源であるＸ線管１
１を採用しているので、ボヤヶのない鮮明なＸ線像３入
力螢光面３２に投影することができる。

すなわち、第７図（ｂ）示すように、微小焦点でない場
合には、本来の被写体透過像Ａ１の他に、大焦点である
が故に発生する像のボヤケＡ２が発生ずるが、第７図（
ａ＞示すように、微小焦点の堝きには被写体２０のＸ線
透過像のみが入力螢光面３２に入射することになるので
、像のボヤヶのない鮮明な画像を得ることができる。

さらに、本実施例ではＸ線を入力する入力螢光面が比較
的大きいＸ線螢光増倍管３０を採用しているので、撮影
視野を大きくとれ、−度のＸ線撮影によって画像化され
る被写体２０の撮影範囲を広く取ることができる。従っ
て、従来のビジコンによる直接撮影に比べれば、必要に
応じて広い範囲の被写体像を一度の撮影によって画像化
でき、また、もし一部のみを撮影したい場合には、後述
するようにして撮影倍率を変更することで対処できる。

そして、上記Ｘ線螢光増倍ｇ３０で変換された光学像は
、Ｘ線カメラケース４５で遮光されている経路上でイメ
ージセンサ４０で撮影されることになる。イメージセン
サ４０では、検出された光強間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で各種処理を実
行することになる。

その後、このディジタル信号は、後段の′ｒＶ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ＴＶ
信号に基づきデイスプレ−８０上画像表示することで、
被写体２０のＸ！！透過像が画像化されることになる。

ここで、オペレータは、デイスプレー８０上の画像を礒
で、適切な検査部位であるか及び撮影倍率が所定に設定
されているか否かを判断することになる。

搬影東件を変更する場合には、入力部２２０を操作して
、変更したいパラメータを入力することになる。

そして、本実施例では、特に撮影倍率の変更を可能とし
ている。

すなわち、デイスプレー８０上に表示される画像の撮影
倍率は、第１図に示すようにＸ線管１１より被写体２０
の中心までの距離を１１とし、被写体２０の中心よりＸ
線螢光増倍管３０までの距屡を１２とした時、ズームレ
ンズ３００での拡大率を無視した場合のデイスプレー８
０上に表示される被写体像の拡大率は、（！１　＋１２
　）／！１となる。そして、本実施例装置ではＸ線カメ
ラケース４５のＺ方向位置を可変としているので、−に
配圧Ｎ（１１＋！２　）を所望に変化させることができ
、この結果、デイスプレー８０に表示される被写体像の
撮影倍率を可変することができる。

すなわち、入力部２２０からの指令によりＣＰＵ２１０
．モータ駆動制御部２３０を介してモータ】３３が駆動
されると、この回転力は駆動プーリ１３４．タイミング
ベルト１３５．アイドルプーリ１３２を介してボールね
じ１３１伝達され、このボールねじ１３１の回転により
ナツト部１３６がＺ方向に移動することでＸ線螢光増倍
管３゜及びイメージセンサ４０のＺ方向位置を可変する
ことができる。この結果、上記変更繰作後のＸ線透過像
としては、撮影倍率が変更されてデイスプレー８０に表
示されることになる。

なお、上記距ｗ１！１を短くし、距離Ｅ２を長くすると
、高分解能かつ高倍率のＸ線透過像が得られるが、Ｘ線
源の焦点が大きいとボケが生ずるため上記のような止層
設定は不可能である。

本実施例では、１５ミクロン以下の微小焦点のＸ線源１
１を採用することで、上記のような距離設定を行っても
ボケが生ずることがなく、高分解能かつ高倍率の画像を
得ることができる。

ところで、上述したＸ線撮影に際して、本実施例では周
囲が明るい状態でも実行可能となっている。ずなわち、
Ｘ線ＷｌｌよりＸ線蛍光増倍ｇ３０に至るまでは、Ｘ線
の状態であるので周囲の明るさ、暗さがＸ線透過情報に
及ぼず影響はないが、Ｘ線蛍光増倍ｇ３０の出力は光学
像であり、この光学像がイメージセンサ４０に入力する
までの間の経路は、光学像としてＸ線透過情報を反映し
ているので、このｒａｌに周囲の不要な光が入射される
と情報が損なわれてしまうことになる。

そこで、本実施例ではＸ線蛍光増倍’ｉｉ’３０の出力
螢光面３４とイメージセンサ４０の入力面４０ａとを近
接配置し、かつ、Ｘｌｌ螢光増倍管３０とイメージセン
サ４０とを遮光ケースであるＸ線カメラケース１１５に
て一体的に構成しているので、上記光学像の段階では周
囲の光より完全に遮光することができ、たとえ周囲が明
るい状態であってもＸ線撮影を確実に実行することがで
きる。

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

例えば一体的に構成されるイメージセンサ４０としては
ＣＣＤカメラ、ビジコンなどを採用することができ、ま
た、Ｘ線像−光学像変換手段としては、−数的にはＸ線
螢光増倍管３０が使用されるが、これと同一機能を有す
る他の構成に置き換えることも可能である０例えば、第
８図に示すようにＸ線螢光板３００で光学像とし、これ
をレンズ３０１を介して光増幅器３０３に導き、ｎ１１
幅された光学像をイメージセンサ３０４で撮影する構成
とすることもでき、この場合には、Ｘ＊＠光板３００と
光増幅器３０３の入力面３０３ａとの間を遮光ゲース３
０５で完全に遮光した一体構成とすることでよい。

また、本発明のＸ線検査装置に適用される被写体として
は、電子部品等に限らず、非破壊検査を要する種々の被
検査体を採用することができる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば微小焦点のＸ線源
の採用によりボヤヶのない鮮明な高解像度のＸ線透過像
を画像化することができ、しかも、Ｘ線透過像を直接ビ
ジコン等の小口径のイメージセンサで撮影するのでなく
、撮影視野の大きいＸ線像−光学像変換手段を介して撮
影を実行しているので、−度のＸ線撮影によって画像化
できる撮影範囲を従来よりも広く確保することができる
。

また、−旦光学像に変換した場合にあっては、被写体情
報を光学像として導く領域を遮光するように、Ｘ線像−
光学像変換手段とこの光学像を撮影するイメージセンサ
とを一体的に構成することで、明るい場所でのＸ線撮影
を可能とすることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を電子部品等の非破壊検査に適用した
一実施例を説明するための概略説明図、第２図は、被写
体を配置するためのＸ−Ｙテーブルの平面図、 第３図は、被写体のチャック部を示す概略説明図、 第４図は、第３図の支持機構の側面図、第５図は、Ｘ線
記録媒体の位置可変機構を説明するための概略説明図、 第６図は、駆動制御系の概略ブロック図、第７図（ａｔ
、（ｂ）は、微小焦点とそうでない場合のＸ線透過像を
説明するための概略説明［Ａ、第８図は、Ｘ線像−光学
像変換手段及びイメージセンサの一体的構成の変形例を
示す概略説明図である。 １１・・・Ｘ線源、 ２０・・・被写体、 ３０．３００・・・Ｘ線像−光学像変換手段、３４・・
・出力螢光面、 ４０・・・イメージセンサ、 ４０ａ・・・入力面、 １３０・・・位置調整機構。 代理人　弁理士　井　上　　−（他１名）第４図 第５図 第６図 第７図 （ａ）　　　　　（ｂ） （二重１子う氷へ４１−一グ 第８図 ３０５埼竺、尤ｙ−ス

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 微小焦点のＸ線源と、 被写体を透過したＸ線像を光学像に変換するＸ線像−光
   学像換手段と、 上記光学像を撮影するイメージセンサとを有することを
   特徴とするＸ線検査装置。