JPH0252246A - 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、電子回路基板等の被写体をＸ線により非破壊
検査するＸ線検査装置に関する。

（従来の技術） この種のＸ線検査装置は、Ｘ線発生源とＸ線１゛■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、
この電子回路基板上には複数のＩＣ等の電子部品か搭載
されているので、Ｘ−Ｙテーブル上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体位置を可変とし
、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。

（発明が解決しようとする問題点） 上記のようなＸ線検査装置では、被写体のＸ線透過像が
画像化されるので、その内部構造を反映した画像を非破
壊にて観察できる点で優れているか、内部構造検査を重
視したＸ線曝射量の設定のため、このＸ線検査装置では
被写体の外形ラインが明確でなく、さらにプラスチック
などはＸ線像にまったく反映されていなかった。

ところで、例えば近年の高密度化した電子回路基板等の
ように、基板−Ｅに多数の部品か実装されている場合に
は、部品のさし違え、ＩＣを逆向きに実装した場合ある
いは部品の未実装のような外観検査による不良発見が目
視観察では困難であった。

また、上記のようにＸ線像には部品の輪郭等の外形ライ
ンが反映されない部分もあるので、Ｘ線像から不良内容
は観察できるが、その不良箇所の認識が困難である場合
もあった。

そこで、本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり
、Ｘ線による非破壊検査と共に、被写体の外観検査をも
可能としたＸ線検査装置を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明は、被写体に対してＸ線源からＸ線を曝射し、こ
の被写体を透過したＸ線像を画像化して、被写体を非破
壊検査するＸ線検査装置において、 上記Ｘ線像の他に、被写体の外観像を得て検査する構成
としている。

ここで、好球しくはＸ線像用及び外観像用の両カメラと
被写体位置との距離を可変するように構成し、さらには
、Ｘ線像に外観像を重ね合わせてモニタ表示することも
できる。

（作用） 本発明では、Ｘ線用カメラと共に、被写体の外観検査用
のカメラを並設するようにして、被写体の内部構造を反
映した画像はＸ線カメラによって撮影し、一方、被写体
の外観を反映した画像を外観検査用のカメラによって撮
影することができる。

従って、被写体の非破壊検査はＸ線像を観察することに
実行でき、しかもその不良箇所の把握等は外観像を観察
することで容易に実行することかできる。

さらに、被写体の外観像を観察することで、例えば電子
回路基板などを被写体とする場合にあっては、ＩＣのさ
し違え、ＩＣの実装向きの良、不良、配置されているべ
き部品の未実装等も所定の撮影倍率で検査することがで
き、高密度化した基板であっても、従来の実寸での目視
による外観検査にくらべて検査精度が向上し、かつ、検
査スピードが向上すると共に作業者の負担を大巾に軽減
することができる。

そして、上記２種の画像の表示については、種々の態様
での実施が可能であるが、最も好ましくは両画像を重ね
合わせて表示するものが良く、この場合、両画像の撮影
倍率を同一にする必要かあるが、この際所望の撮影倍率
を得られるように、両カメラの位置を被写体位置に対し
て移動できるものとするのが良い。この他、一画面に分
割表示するなどの態様であっても良い。

（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ＸＩ１発生装
置１０のＸ線管１１とＸ線撮影を行うＸ線用カメラの一
例であるイメージセンサ４０との間に被写体２０を配置
してＸｗＩＡ撮影を実行可能とずると共に、イメージセ
ンナ４ｏ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線を発生する前記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す熱電子
を直流高電圧によって加速し、これをｖＪｉＩ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１
１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６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等の電子部品を
実装した電子回路基板であり、例えばＸＹ子テーブル０
０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１０９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線像を画像化するために、被写体２０を介してＸ
線を入力する前記イメージセンサ４０が設けられている
。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
である光導電面がＸ線にも感応するもので、Ｘ線強度に
応じた電気信号か出力される。あるいは可視光検出用の
ビジコンの入力面にＸ線に感応する螢光塗料を施したも
のでも良い。なお、上記のようなビジコンの入力面は、
例えばアルミ板で覆われ、可視光を遮光するようになっ
ている。

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か設けられ、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６０の後段にはＴＶ信号処理部７０
か設けられ、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、後述するミキサー３１０を
介して後段のデイスプレー８０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２００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
か密封されていて、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ぶすことで現像、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。

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図に示すように外観検査用のカメラの一例としてビ
ジコン３００を有する構成となっている。このビジコン
３００は、例えば前記イメージセンサ４０の一側面側に
固着されている。また、上記ビジコン３００にて被写体
２０の外観像を撮影するために、照明光を被写体２０に
向けて発する光源が配置されていて、本実施例の場合、
装置外部に配置した光源の光を、被写体２０に向けて照
射するためのファイバー照明系３０４を、前記イメージ
センサ４０の隣に配置している。さらに、」二記照明光
による被写体２０での反射光を前記ビジコン３００に導
くために、ビジコン３００の真下で鏡を有する面を４５
°上向きに傾斜して配置された第１のミラー３０２と、
イメージセンサ４０の真下で鏡を有する面を４５°下向
きに傾斜して設けられ、被写体２０での反射光を第１の
ミラー３０２に反射させて導く第２のミラー３０３とを
設けている。

なお、Ｘ線曝射領域に配置される第２のミラー３０３は
、Ｘ線透過率の良好な部材例えばアルミ板等で形成され
ている。また、本実施例ではレーザー照射経路途中に、
インスタントフィルム２００の載置台２０１を有する構
成であるので、これを透明部材で構成するか、あるいは
レーザー照射時には退避駆動させる必要かある。

そして、このビジコン３００にて撮影された外観像の信
号は、１゛ｖ信号処理部３１２にてＴＶ信号に処理され
、この後前記ミキサー３１０にてＸ線像のＴＶ信号に重
畳されてデイスプレー８０に影像表示されることになる
。

ここで、上記ミキサー３１０は、第２図に示すように、
Ｘ線像用ビデオ信号ラインと外観像用ビデオ信号ライン
とを、それぞれ可変抵抗ＶＲＩ、　ＶＢ２を介して加算
するようになっていて、上記可変抵抗Ｖ　Ｒ１，ＶＢ２
の抵抗値は外部よりそれぞれ個別的に、あるいは連動さ
せて調整可能となっている。

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とした場合、
本実施例では被写体２０のＸ、Ｙ位置、及び前記インス
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、ビジコン３００のＺ
方向位置を可変としている。

まず、前記Ｘ−Ｙステージ］、　０９　Ｊｒ、に固定支
持され、前記被写体２０を支持する支持用治具１１０に
ついて、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１１０は、枠体
１１１の内面に段差面１１２を有し、かつ、基板２０の
幅方向の端面を規制する口ラド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２０の端部を
支持することで、基板２０をＸ−Ｙステージ１０９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、前記インスタン）・フィルム２００及びイメージ
センサ４０のＺ方向高さを可変とするＺ方向調整機Ｍ１
３０について、第５図を参照して説明する。

同図に示すように、Ｚ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、前記イメージセンサ４０とインスタントフィルム
２００の載置台２０１は、図示しないＺ方向カイトに支
持され、かつ、前記ボールねじ１３１に螺合するナッ１
〜部１３６を固着することで２方向高さか可変となって
いる。なお、前記ビジコン３００とファイバー照明系３
０４は、前記イメージセンサ４０と一帯的にＺ方向に移
動するようになっている。

次に、作用について説明する。

本実施例では、第４図に示すように複数枚の被処理体２
０を支持用治具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上の左端の被写体２０を
Ｘｌｌ曝射領域に設定し、以降予めプログラミングされ
ているフローチャートに従って位置情報を順次読みだし
、まず第１座標でのＸ線検査及び外観検査を実行制御し
、続いて第２座標、第３座標・・・と自動的に被写体２
０のＸ。

Ｙ位置及び撮影倍率を可変制御することで、連続して両
検査を実行することができる。

まず、検査ロットの最初の被写体２０をＸＩｌ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。な
お、撮影倍率の設定は、本実施例の場合第２図の距離！
１か固定であるので、被写体２０からイメージセンサ４
０までの距離１２を１述しなＺ方向調整ｉ＃１１．３０
によって可変して行う。

上記の初期設定終了後に、Ｘ線管１１より被写体２０に
向けてＸｌｌを曝射する。なお、この際ファイバー照明
系３０４がらの照明をＯＮとし、ビジコン３００による
撮影を併せて実行する。

まず、Ｘ線撮影について説明すると、被写体２０を透過
したＸ線はイメージセンサ４ｏに入力され、ここでＸ線
透過像かイメージセンサ４ｏ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Ｘ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ができる。

すなわち、第６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
か故に発生ずる像のボヤヶＡ２が発生するか、第６図（
ａ）示すように、微小焦点の場合には被写体２０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、像のボヤヶ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Ｔ’Ｖ
信号に基づきデイスプレー８０上に画像表示することで
、被写体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６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か大きなものを使
用しなければＸ線撮影が不可能てあったか、本実施例で
は微小焦点のＸ線管１１を使用しているので、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、被写体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でも優れている。

次に、上記Ｘ線像の収集と同時に実行される可視光によ
る被写体２０の外観検査について説明すると、」１記フ
ァイバー照明系３０４からの照明光は、被写体２０で反
射され、この反射光は第２のミラー３０３．第１のミラ
ー３０２を介してビジコン３００人力面に結像されるこ
とになる。ここで、この照明光は被写体内の材質固有の
反射係数に応じて反射され、Ｘ線に対する特性とは無関
係に照明光照射範囲内の全ての物体の反射光かビジコン
３００に導かれることになる。

そして、このビジコン３００にて撮影された被写体２０
の外観像の信号はＴＶ信号処理部３１−２にてＴＶ信号
とされ、ミキサー３１０に入力されることになる。

ミキサー３１０では、予め外部より所定に設定されてい
る可変抵抗ＶＲ１，ＶＢ２の抵抗値に応じて」二記Ｘ線
像用ＴＶ信号と外観像用ＴＶ信号に対する分圧比が設定
されていて、この分圧比によって両信号を重み付けして
加算することになる。通常はＸ線像による検査を主体と
しているので、Ｘ線像用ＴＶ信号の重み付けを大きくシ
く抵抗値を下げる）、両信号を加算することになる。

このようにミキサー３１０にて処理したＴ”Ｖ信号に基
づきデイスプレー８０上に影像表示を行うことで、同一
被写体の同一関心部位に関するＸ線像と外観像とか重畳
されて表示されることになる。

この結果、上記画像を観察丈ることで、Ｘ線像により被
写体２０の内部構造を反映した非破壊検査を実行するこ
とができ、かつ、その外形ラインか外観像にて認識でき
るので、どの箇所に不良が存在しているかを容易に認識
することかできる。

また、外観像を観察することで、Ｘ線像では観察かしず
らい検査対象、例えばＩＣの実装向きの良、不良、部品
のさし違え、部品の未実装などを検査することができ、
しかも上記画像は所定の拡大率で表示されるので、上記
検査を確実にかつ容易に実行することかできる。また、
外観検査を主体的に実行した場合には、上記ミキサー３
１０での可変抵抗値を変化させ、外観像に重みをおいた
表示を行えば良い。

次に、支持用治具１１０の２番目の被写体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線撮影及
び外観撮影を実行し、同様にして支持用治具１　ｉ−０
内の全ての被写体２０に対して検査を実行することにな
る。支持用治具１１０内の全ての被写体２０に対する検
査か終了した後は治具１１０内の被写体２０を新たな被
写体２０に交換して、同一種類の被写体２０についての
Ｘ線検査を進めてゆくことになる。なお、必要に応して
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−フィルム２００−ト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Ｘ線像による非破壊
検査と併せて、外観検査をも同時に行うことができ、し
かも両画像か重畳して表示されているので、Ｘ線像によ
り発見された不良内容について、それが発生している位
置の認識が極めて容易となる。

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、外観検査用カメラとしては、上記のような可視
光カメラに限らず、照明系を必要としない例えば赤外線
カメラであっても良い。

また、Ｘ線曝射と外観撮影のための照明のＯＮ動作を交
互に行うものでも良く、両画像の表示態様としても、−
画面内での分割表示等種々の変形実施が可能である。ま
た、両画像を重畳して表示する場合にあっては、両者の
差を明確に把握できるように、例えば両画像をそれぞれ
異なる色て表示するなどの手法を採用することもできる
。

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、電子回路基板に限らす、Ｘ線によって非破壊検査を
要する種々の被写体に適用することかできる。

［発明の効果］ 以」二説明したように、本発明によれば被写体のＸ線検
査と共に、同一被写体に関する外観像を併せて収集し表
示可能であり、Ｘ線像では反映されない外観像を表示す
ることで、Ｘ線像により発見される不良の発生箇所を容
易に認識でき、さらにＸ線像では発見できない外観不良
を容易に発見することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、Ｘ線用カメラ及び撮影用カメラの一例を示す
概略説明図、 第２図は、本発明を電子回路基板のＸ線検査装置に適用
しな一実施例を説明するための概略説明図、 第３図は、被写体を配置するためのＸ−Ｙテーブルの平
面図、 第４図は、被写体及び支持用治具を説明するための概略
斜視図、 第５図は、Ｘ線用カメラ、外観検査用カメラ及び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（ａ）、（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図である。 １１・・・Ｘ線発生源、 ２０・・・被写体、 ４０・・・Ｘ線用カメラ、 ８０・・・デイスプレー ３００・・・外観検査用カメラ、 ３０２．３０３・・・ミラー ３０４・・・照明手段。 代理人　弁理士　井　上　　−（他１名）第 図 （ｂ） Ａｌｘ）西１ヒｆ澄士〜なプをンづ表 Ａ２Ｘ蘇犀焦ｉ、が友きカ （ユ杢１４ろづ剥吐、４又さ１グ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 被写体に対してＸ線源からＸ線を曝射し、この被写体を
   透過したＸ線像を画像化して、被写体を非破壊検査する
   Ｘ線検査装置において、 上記Ｘ線像の他に、被写体の外観像を得て検査すること
   を特徴とするＸ線検査装置。