JP6521165B2 - X-ray examination processing apparatus and x-ray examination method - Google Patents
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Description
本発明は、産業用のX線検査装置に関する。 The present invention relates to an industrial X-ray inspection apparatus.
X線撮像により得られた画像情報を用いて、工業製品の不良や欠陥の検出を行う産業用X線検査装置が知られている。このようなX線検査装置は、外観からは視認しづらい箇所や対象物内部の状態を非破壊で検査できるという利点を生かし、例えば、表面実装基板における部品のはんだ接合状態の検査などに応用されている。 There is known an industrial X-ray inspection apparatus that detects defects or defects in industrial products using image information obtained by X-ray imaging. Such an X-ray inspection apparatus is applied to, for example, inspection of the solder joint state of components on a surface mounted substrate, etc., taking advantage of nondestructive inspection of a portion which is difficult to visually recognize from the appearance and the state inside the object. ing.
X線検査に利用される撮像方式には、大別して、2D撮像と3D撮像とがある。2D撮像とは、対象物に対し一方向からX線を投影し、その透過像を2D画像情報として取得する方式である。他方、3D撮像とは、X線の投影方向を変えて撮像した複数の透過像を基に、対象物の3Dボリュームデータや任意断面での断層像などの3D画像情報を取得する方式であり、CT(Computed Tomography)、トモシンセシス(Tomosynthesis)などの手法が知られている。なお本明細書では、2D撮像で得られる2D画像情報を利用した検査を2D検査、3D撮像で得られる3D画像情報を利用した検査を3D検査と称す。 The imaging methods used for X-ray inspection are roughly classified into 2D imaging and 3D imaging. The 2D imaging is a method of projecting an X-ray on an object from one direction and acquiring the transmission image as 2D image information. On the other hand, 3D imaging is a method of acquiring 3D image information such as 3D volume data of an object or a tomogram at an arbitrary cross section based on a plurality of transmission images obtained by changing the X-ray projection direction, Techniques such as CT (computed tomography) and tomosynthesis (Tomosynthesis) are known. In this specification, an inspection using 2D image information obtained by 2D imaging is referred to as 2D inspection, and an inspection using 3D image information obtained by 3D imaging is referred to as 3D inspection.
例えば、BGA(ボールグリッドアレイ)部品においては、図16Aに示すように、部品160側のはんだボール162と基板161側のクリームはんだ163の間に隙間が空く状態(オープン)、はんだボール162とクリームはんだ163が融合していない状態(未融合/Head In Pillow)などの不良が発生することがある。しかし2D撮像で得られる透過像では、図16Bに示すように、はんだボール162とクリームはんだ163の判別がつき難いため、これらの不良状態を良品と見分けることが困難である。そのため2D検査では、見逃しによる不良品の流出、見過ぎによる直行率低下などの問題が発生する。そこで、2D検査で検出困難なこの種の不良については、3D検査を利用することが望ましい。例えば、特許文献1では、トモシンセシスにより得られた断層像を用いて、BGA部品のはんだボールの検査を高精度に行う方法が開示されている。
For example, in the case of a BGA (ball grid array) component, as shown in FIG. 16A, there is a space (open) between the
前述のように、3D検査は、2D透過像だけでは検出が困難な不良に対し有効な手法である。しかしながら、3D検査には次のような課題がある。 As described above, 3D inspection is an effective method for defects that are difficult to detect with 2D transmission images alone. However, 3D inspection has the following problems.
第一の課題は、撮像及び検査に要する時間である。2D検査の場合、1つの視野(FOV;Field of View)の透過像を1回の撮像で得ることができるのに対し、3D検査の場
合は、1つの視野について数回から数十回の撮像が必要となる。それゆえ、2D検査に比べて撮像時間が長くなり、検査のスループットの低下を招いてしまう。この課題は、近年の部品パッケージの小型化及び高密度化に伴い、より深刻なものとなっている。はんだボールの径及びピッチの狭小化に合わせ撮像の分解能を高めると、1つの部品を複数の視野に分けて撮像しなければならず、視野数に比例して撮像時間が増大するからである。図17A及び図17Bは、ボール径300ミクロンのBGA部品を画素数2000×2000pixの検出器を用い分解能20ミクロンで撮像する場合は、1視野(視野サイズ:40mm×40mm)で部品全体を撮像できたのに対し、ボール径80ミクロンのBGA部品
を同じ検出器を用いて分解能3ミクロンで撮像する場合は、30個の視野(視野サイズ:6mm×6mm)に分けて撮像しなければならないことを示している。
The first issue is the time required for imaging and examination. In the case of 2D inspection, a transmission image of one field of view (FOV; Field of View) can be obtained by one imaging, while in the case of 3D inspection, several to several tens of imagings per field of view Is required. Therefore, the imaging time is longer than that of the 2D inspection, resulting in a decrease in inspection throughput. This problem becomes more serious with the recent miniaturization and densification of component packages. When the resolution of imaging is increased in accordance with the narrowing of the diameter and the pitch of the solder ball, one component has to be divided into a plurality of fields of view and imaged, and the imaging time increases in proportion to the number of fields of view. FIGS. 17A and 17B show that when imaging a BGA component with a ball diameter of 300 microns with a detector of 2000 × 2000 pix with a resolution of 20 microns, the entire component can be imaged in one field of view (field size: 40 mm × 40 mm) On the other hand, when imaging a BGA part with a ball diameter of 80 microns using the same detector with a resolution of 3 microns, it must be divided into 30 fields of view (field size: 6 mm x 6 mm) It shows.
第二の課題は、部品の被曝である。電子部品であっても、被曝量が許容限度を超えると性能劣化や故障を生じる可能性が高まる。したがって、部品の撮像回数(X線照射の回数)はできるだけ少ないことが望ましい。 The second issue is the exposure of parts. Even in the case of electronic components, if the exposure dose exceeds the allowable limit, the possibility of performance degradation and failure increases. Therefore, it is desirable that the number of times of imaging of parts (number of X-ray irradiations) be as small as possible.
本発明は上記実情に鑑みなされたものであって、2D透過像では検出が困難な不良についても、短時間かつ低被曝で検査することを可能にするための技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide a technique for enabling inspection with a short exposure time and low exposure even for defects that are difficult to detect in a 2D transmission image. .
上記目的を達成するために、本発明は、2D撮像の情報と3D撮像の情報を組み合わせて検査を行うことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention is characterized in that inspection is performed by combining 2D imaging information and 3D imaging information.
具体的には、本発明は、複数の被検査物を含む対象物をX線により検査するX線検査の処理装置であって、前記対象物に設定される被検査領域のうちの一部の領域である第1領域について、投影方向の異なる複数のX線透過像に基づき3D画像を取得する3D画像取得部と、前記被検査領域のうちの前記第1領域とは少なくとも一部が異なる領域である第2領域について、X線透過像である2D画像を取得する2D画像取得部と、前記第1領域の3D画像から、前記第1領域内の被検査物である第1被検査物の3D情報を抽出すると共に、前記第2領域の2D画像から、前記第2領域内の被検査物のうち前記第1被検査物とは異なる被検査物である第2被検査物の2D情報を抽出する抽出部と、前記抽出部により抽出された前記第1被検査物の3D情報に基づいて、前記第2被検査物の3D情報を推定する3D情報推定部と、前記抽出部により抽出された前記第2被検査物の2D情報と前記3D情報推定部により推定された前記第2被検査物の3D情報とを用いて、前記第2被検査物の検査を行う検査部と、を有するX線検査の処理装置を提供する。
Specifically, the present invention is a processing apparatus for X-ray inspection which inspects an object including a plurality of inspection objects by X-rays, and a part of the inspection area set in the object. A 3D image acquisition unit that acquires a 3D image based on a plurality of X-ray transmission images in different projection directions for a first area which is an area, and an area at least a part of which is different from the first area of the inspection area And a 2D image acquisition unit for acquiring a 2D image that is an X-ray transmission image, and a 3D image of the first region, the first inspection object being an inspection object in the first region. The 3D information is extracted, and from the 2D image of the second region, the 2D information of the second inspection object which is an inspection object different from the first inspection object among the inspection objects in the second region An extracting unit for extracting, and the first inspection object extracted by the extracting
この構成によれば、3D撮像を行う領域が被検査領域のうちの一部(第1領域のみ)に限定されるため、被検査領域全体を3D撮像するのに比べて、撮像回数及びX線照射回数を減らすことができ、撮像及び検査に要する時間の短縮、並びに、被曝量の低減を図ることができる。また、第1領域の3D画像から抽出された3D情報に基づき第2領域内の第2被検査物の3D情報を推定し、その3D情報を第2被検査物の検査に利用することにより、2D撮像しか行っていない第2被検査物についても疑似的な3D検査を実施することができる。これにより、従来の2D検査では検出が困難な不良についても検査が可能となる。 According to this configuration, since the area for performing 3D imaging is limited to a part (only the first area) of the inspection area, the number of imaging times and X-rays are compared to imaging the entire inspection area in 3D. The number of times of irradiation can be reduced, and the time required for imaging and inspection can be shortened, and the exposure dose can be reduced. Also, by estimating 3D information of the second inspection object in the second region based on 3D information extracted from the 3D image of the first region, and using the 3D information for inspection of the second inspection object, The pseudo 3D inspection can also be performed on the second inspection object which is performing only 2D imaging. This enables inspection of defects that are difficult to detect by conventional 2D inspection.
「2D情報」とは、2D空間(2D平面)における幾何学的な情報であり、例えば、2D平面における位置、サイズ、幅、距離、面積、形状などである。「3D情報」とは、3D空間における幾何学的な情報であり、例えば、3D空間における位置、サイズ、高さ、幅、距離、面積、体積、形状などである。 "2D information" is geometrical information in 2D space (2D plane), and is, for example, position, size, width, distance, area, shape, etc. in 2D plane. "3D information" is geometrical information in 3D space, and is, for example, position, size, height, width, distance, area, volume, shape, etc. in 3D space.
3D情報を推定する方法は問わない。例えば、前記第1領域内に複数の第1被検査物が含まれている場合には、前記3D情報推定部は、前記複数の第1被検査物の3D情報を内挿又は外挿することにより、前記第2被検査物の3D情報を算出することができる。 There is no limitation on the method of estimating 3D information. For example, when a plurality of first test objects are included in the first region, the 3D information estimation unit interpolates or extrapolates 3D information of the plurality of first test objects. Thus, 3D information of the second inspection object can be calculated.
ここで、前記2D撮像のX線照射方向とXY平面が垂直になるようにXYZ座標系をおき、Z方向に関する前記被検査物の両端を第1端及び第2端とよぶこととする。 Here, the XYZ coordinate system is placed so that the X-ray irradiation direction of the 2D imaging is perpendicular to the XY plane, and both ends of the inspection object in the Z direction are referred to as a first end and a second end.
例えば、前記抽出部は、前記第1領域の3D画像から前記複数の第1被検査物それぞれ
のXY位置及びZ方向高さを抽出すると共に、前記第2領域の2D画像から前記第2被検査物のXY位置を抽出し、前記3D情報推定部は、前記複数の第1被検査物のZ方向高さを内挿又は外挿することにより、前記第2被検査物のXY位置におけるZ方向高さを算出するとよい。これにより、第2被検査物についても、推定したZ方向高さを用いた疑似的な3D検査を実施することができる。
For example, the extraction unit extracts an XY position and a Z-direction height of each of the plurality of first inspection objects from the 3D image of the first region, and the second inspection from the 2D image of the second region The XY position of the object is extracted, and the 3D information estimation unit interpolates or extrapolates the heights of the plurality of first inspection objects in the Z direction, whereby the Z direction at the XY positions of the second inspection object is extracted. It is good to calculate the height. As a result, a pseudo 3D inspection using the estimated Z-direction height can be performed on the second object to be inspected.
前記抽出部は、前記第1領域の3D画像から前記複数の第1被検査物それぞれのXY位置及び体積情報を抽出すると共に、前記第2領域の2D画像から前記第2被検査物のXY位置を抽出し、前記3D情報推定部は、前記複数の第1被検査物の体積情報を内挿又は外挿することにより、前記第2被検査物のXY位置における体積情報を算出するとよい。これにより、第2被検査物についても、推定した体積情報を用いた疑似的な3D検査を実施することができる。 The extraction unit extracts the XY position and volume information of each of the plurality of first inspection objects from the 3D image of the first region, and the XY position of the second inspection object from the 2D image of the second region The 3D information estimation unit may calculate volume information of the second inspection object at the XY position by interpolating or extrapolating the volume information of the plurality of first inspection objects. Thereby, the pseudo 3D inspection using the estimated volume information can be carried out also for the second object to be inspected.
前記抽出部は、前記第1領域の3D画像から前記複数の第1被検査物それぞれのXY位置を抽出し、前記3D情報推定部は、前記複数の第1被検査物のXY位置を内挿又は外挿することにより、前記第2被検査物が存在すべきXY位置を算出してもよい。 The extraction unit extracts the XY position of each of the plurality of first inspection objects from the 3D image of the first region, and the 3D information estimation unit interpolates the XY positions of the plurality of first inspection objects. Alternatively, extrapolation may be performed to calculate the XY position where the second inspection object should exist.
第2被検査物が存在すべきXY位置(以下、理論位置とよぶ)は、例えば、対象物のCAD情報などからも取得できるかもしれない。しかしながら、対象物に製造誤差があったり、対象物全体の位置がシフトしていたりすると、第2被検査物の位置もCAD情報どおりにはならない。その場合に、CAD情報から得られる理論位置を基準(正解)として第2被検査物の検査を行うと、妥当でない結果が得られるおそれがあり、好ましくない。 The XY position (hereinafter referred to as a theoretical position) where the second inspection object should be present may be acquired from, for example, CAD information of the object. However, if there is a manufacturing error in the object or if the position of the entire object is shifted, the position of the second inspection object also does not conform to the CAD information. In that case, if the inspection of the second object is performed with the theoretical position obtained from the CAD information as a reference (correct), there is a possibility that an invalid result may be obtained, which is not preferable.
その点、本発明では、3D撮像で求めた第1被検査物のXY位置に基づいて(相対的な位置関係から)第2被検査物の理論位置を推定する。したがって、実際の対象物の状態(例えば製造誤差や対象物全体のシフトなど)が考慮された、第2被検査物の理論位置を求めることができる。このように求めた理論位置を第2被検査物の検査に利用すれば、より妥当な検査結果を得ることができ、検査精度及び信頼性を向上することができる。 In that respect, in the present invention, the theoretical position of the second inspected object is estimated (from the relative positional relationship) based on the XY position of the first inspected object obtained by 3D imaging. Therefore, it is possible to obtain the theoretical position of the second inspection object in which the actual state of the object (for example, manufacturing error, shift of the entire object, etc.) is taken into consideration. If the theoretical position thus determined is used for the inspection of the second inspection object, more appropriate inspection results can be obtained, and the inspection accuracy and reliability can be improved.
前記抽出部は、前記第1領域の3D画像から前記複数の第1被検査物それぞれの第1端のXYZ位置及び第2端のXYZ位置を抽出し、前記3D情報推定部は、前記複数の第1被検査物の第1端のXYZ位置を内挿又は外挿することにより前記第2被検査物の第1端が存在すべきXYZ位置を算出すると共に、前記複数の第1被検査物の第2端のXYZ位置を内挿又は外挿することにより前記第2被検査物の第2端が存在すべきXYZ位置を算出してもよい。 The extraction unit extracts the XYZ positions of the first end and the XYZ positions of the second end of each of the plurality of first inspection objects from the 3D image of the first area, and the 3D information estimation unit is configured to While calculating the XYZ positions where the first end of the second inspection object should be present by interpolating or extrapolating the XYZ positions of the first end of the first inspection object, the plurality of first inspection objects The XYZ position at which the second end of the second inspection object should be present may be calculated by interpolating or extrapolating the XYZ position of the second end of.
この構成によれば、実際の対象物の状態(例えば製造誤差や対象物全体のシフトなど)が考慮された、第2被検査物の両端の理論位置を求めることができる。このように求めた理論位置を第2被検査物の検査に利用すれば、より妥当な検査結果を得ることができ、検査精度及び信頼性を向上することができる。 According to this configuration, it is possible to obtain theoretical positions of both ends of the second inspection object in which the actual state of the object (for example, manufacturing error, shift of the entire object, etc.) is considered. If the theoretical position thus determined is used for the inspection of the second inspection object, more appropriate inspection results can be obtained, and the inspection accuracy and reliability can be improved.
前記3D情報推定部は、推定した前記第1端が存在すべきXYZ位置と前記第2端が存在すべきXYZ位置とから、前記第2被検査物における前記第1端と前記第2端のXY平面内のずれ量を算出してもよい。また、前記3D情報推定部は、推定した前記第1端が存在すべきXYZ位置と前記第2端が存在すべきXYZ位置とを平均することにより、前記第2被検査物が存在すべきXY位置を算出してもよい。 The 3D information estimation unit determines the first end and the second end of the second inspection object from the estimated XYZ position where the first end should exist and the XYZ position where the second end should exist. The deviation amount in the XY plane may be calculated. In addition, the 3D information estimation unit averages the estimated XYZ position where the first end should exist and the XYZ position where the second end should exist, so that the second inspection object should exist. The position may be calculated.
この構成によれば、実際の対象物の状態(例えば製造誤差や対象物全体のシフトなど)が考慮された、第2被検査物の理論位置を求めることができる。このように求めた理論位置を第2被検査物の検査に利用すれば、より妥当な検査結果を得ることができ、検査精度
及び信頼性を向上することができる。
According to this configuration, it is possible to obtain the theoretical position of the second inspection object in which the actual state of the object (for example, manufacturing error, shift of the entire object, etc.) is considered. If the theoretical position thus determined is used for the inspection of the second inspection object, more appropriate inspection results can be obtained, and the inspection accuracy and reliability can be improved.
例えば、前記抽出部は、前記第2領域の2D画像から前記第2被検査物の実際のXY位置を抽出し、前記検査部は、前記抽出部により抽出された前記第2被検査物の実際のXY位置と、前記3D情報推定部により推定された前記第2被検査物が存在すべきXY位置とを比較することにより、前記第2被検査物の良否を判定するとよい。 For example, the extraction unit extracts the actual XY position of the second inspection object from the 2D image of the second region, and the inspection unit is configured to extract the actual state of the second inspection object extracted by the extraction unit. The quality of the second test object may be determined by comparing the XY position of the second test object with the XY position where the second test object should be estimated by the 3D information estimation unit.
この構成によれば、3D撮像の結果から推定した第2被検査物の理論位置と、2D撮像の結果から算出した第2被検査物の実際の位置とを比較することで、実際の対象物の状態(例えば製造誤差や対象物全体のシフトなど)が考慮された妥当な検査結果を得ることができ、検査精度及び信頼性を向上することができる。 According to this configuration, the actual object is obtained by comparing the theoretical position of the second inspection object estimated from the 3D imaging result with the actual position of the second inspection object calculated from the 2D imaging result. It is possible to obtain appropriate inspection results in which the state of (for example, manufacturing error, shift of the entire object, etc.) is taken into consideration, and inspection accuracy and reliability can be improved.
前記抽出部は、前記第2領域の2D画像から前記第2被検査物と前記第2被検査物に隣接する隣接被検査物との間の距離を抽出し、前記検査部は、前記抽出部により抽出された前記距離と、前記3D情報推定部により推定された前記第2被検査物における前記第1端と前記第2端のXY平面内のずれ量に基づいて、前記第2被検査物の良否を判定するとよい。 The extraction unit extracts a distance between the second inspection object and an adjacent inspection object adjacent to the second inspection object from the 2D image of the second area, and the inspection unit is configured to extract the extraction unit. The second object under inspection based on the distance extracted by the second object and the deviation between the first end and the second end of the second object within the XY plane estimated by the 3D information estimation unit. It is good to judge the quality of the
2D画像に写る第2被検査物はXY平面への投影像であるから、第2被検査物がZ軸に対して傾いているほどその投影像は大きくなり、2D画像上での隣接被検査物との見かけの距離(間隔)が小さくなる。検査において評価すべき指標は、投影像同士の見かけの距離ではなく、3次元的な実際の距離であるが、2D画像のみから3次元的な距離を求めることはできない。そこで、本発明では、3D撮像の結果から推定した第2被検査物の第1端と第2端のXY平面内のずれ量を考慮する。このずれ量は、第2被検査物のZ軸に対する傾きと相関のある指標である。したがって、本発明の方法によれば、第2被検査物の傾きが考慮された妥当な検査結果を得ることができ、検査精度及び信頼性の向上を図ることができる。 Since the second object to be inspected in the 2D image is a projected image on the XY plane, the projected image becomes larger as the second object to be inspected is inclined to the Z axis, and the adjacent object to be inspected on the 2D image is The apparent distance (distance) to the object decreases. The index to be evaluated in the inspection is not the apparent distance between the projected images but the three-dimensional actual distance, but the three-dimensional distance can not be determined from only the 2D image. Therefore, in the present invention, the deviation amount in the XY plane of the first end and the second end of the second inspection object estimated from the result of the 3D imaging is considered. The amount of deviation is an index that correlates with the inclination of the second test object relative to the Z axis. Therefore, according to the method of the present invention, it is possible to obtain a reasonable inspection result in which the inclination of the second inspection object is considered, and to improve the inspection accuracy and reliability.
前記抽出部は、前記第2領域の2D画像から前記第2被検査物の実際の真円度を抽出し、前記検査部は、前記第2被検査物における前記第1端と前記第2端のXY平面内のずれ量に基づいて前記第2被検査物の真円度を推定し、推定した真円度と前記抽出部により抽出された前記第2被検査物の実際の真円度とを比較することにより、前記第2被検査物の良否を判定するとよい。 The extraction unit extracts the actual roundness of the second inspection object from the 2D image of the second area, and the inspection unit determines the first end and the second end of the second inspection object. The roundness of the second object to be inspected is estimated based on the deviation amount in the XY plane of the second embodiment, and the estimated roundness and the actual circularity of the second object to be inspected extracted by the extraction unit It is preferable to determine the quality of the second inspection object by comparing.
2D画像に写る第2被検査物はXY平面への投影像であるから、第2被検査物がZ軸に対して傾いているほどその投影像は変形し、真円度が変化する。上記検査は、このような性質に着目したものであり、3D撮像の結果から推定した第2被検査物の理論的な真円度と、2D撮像の結果から算出した第2被検査物の実際の真円度とを比較することで、2D検査のみでは検出できない不良の検査を行うことができる。 The second object to be inspected in the 2D image is a projected image on the XY plane, so the projected image is deformed as the second object to be inspected is inclined to the Z axis, and the roundness changes. The above inspection focuses on such properties, and the theoretical roundness of the second inspection object estimated from the result of 3D imaging and the actuality of the second inspection object calculated from the result of 2D imaging By comparing the roundness of, it is possible to perform inspection of defects that can not be detected only by 2D inspection.
前記抽出部は、前記第1領域の3D画像から前記複数の第1被検査物それぞれのXY位置、Z方向高さ、及び体積情報を抽出すると共に、前記第2領域の2D画像から前記第2被検査物のXY位置及び面積を抽出し、前記3D情報推定部は、前記複数の第1被検査物のZ方向高さ及び体積情報を内挿又は外挿することにより、前記第2被検査物のXY位置におけるZ方向高さ及び体積情報を算出し、前記検査部は、前記抽出部により抽出された前記第2被検査物の面積と前記3D情報推定部により推定された前記第2被検査物のZ方向高さとから算出した前記第2被検査物の体積情報と、前記3D情報推定部により推定された前記第2被検査物の体積情報とを比較することにより、前記第2被検査物の良否を判定するとよい。 The extraction unit extracts the XY position, the Z direction height, and the volume information of each of the plurality of first inspection objects from the 3D image of the first area, and the second information from the 2D image of the second area. The XY position and area of the object to be inspected are extracted, and the 3D information estimation unit interpolates or extrapolates Z-direction height and volume information of the plurality of first objects to be inspected, thereby the second object to be inspected Z-direction height and volume information at the XY position of the object are calculated, and the inspection unit is configured to calculate the area of the second inspection object extracted by the extraction unit and the second object estimated by the 3D information estimation unit. By comparing the volume information of the second inspection object calculated from the Z-direction height of the inspection object with the volume information of the second inspection object estimated by the 3D information estimation unit, the second object It is preferable to determine the quality of the inspection object.
この構成によれば、2D撮像の結果から推定した第2被検査物の体積情報と、3D撮像の結果から推定した第2被検査物の体積情報とを比較することで、2D検査のみでは検出できない不良の検査を行うことができる。 According to this configuration, the volume information of the second inspection object estimated from the result of the 2D imaging and the volume information of the second inspection object estimated from the result of the 3D imaging are detected only by the 2D inspection. It is possible to do an inspection of impossible defects.
前記対象物は電子部品であり、前記被検査物は前記電子部品と基板の間を接合するはんだであるとよい。例えば、本発明は、BGAなど、一定の大きさ・形状の複数のはんだが規則的に配置されている電子部品の検査に好適である。 The object may be an electronic component, and the inspection object may be a solder that joins the electronic component and the substrate. For example, the present invention is suitable for inspection of electronic parts such as BGA, in which a plurality of solders of a certain size and shape are regularly arranged.
なお、本発明は、上記構成ないし機能の少なくとも一部を有するX線検査装置として捉えることができる。また、本発明は、上記処理の少なくとも一部を含むX線検査装置の制御方法又はX線検査方法として捉えることもできる。また、本発明は、これらの方法の各ステップをX線検査装置のプロセッサもしくはコンピュータに実行させるためのプログラム、又は、そのようなプログラムを非一時的に記録したコンピュータ読取可能な記録媒体として捉えることもできる。上記構成及び処理の各々は技術的な矛盾が生じない限り互いに組み合わせて本発明を構成することができる。 The present invention can be grasped as an X-ray inspection apparatus having at least a part of the above configuration or function. Further, the present invention can also be grasped as a control method or an X-ray inspection method of an X-ray inspection apparatus including at least a part of the above processing. Further, the present invention is regarded as a program for causing a processor or a computer of an X-ray examination apparatus to execute each step of these methods, or a computer readable recording medium which records such a program non-temporarily. You can also. Each of the above configurations and processes can be combined with each other as long as there is no technical contradiction.
本発明によれば、2D透過像では検出が困難な不良についても、短時間かつ低被曝で検査することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to inspect a defect which is difficult to detect with a 2D transmission image in a short time and with low exposure.
本発明は、産業用のX線検査装置に関し、特に、複数の被検査物を含む対象物の3D形状を検査するX線検査装置に関する。対象物の種類は問わないが、複数の被検査物が規則的に配置された構造をもつ対象物であって、かつ、被検査領域の全体を1ショットで撮像できない(つまり、複数の領域に分割して撮像しなければならない)サイズの対象物に対し、本発明は好ましく適用できる。 The present invention relates to an industrial X-ray inspection apparatus, and more particularly to an X-ray inspection apparatus for inspecting a 3D shape of an object including a plurality of inspection objects. There is no limitation on the type of object, but it is an object having a structure in which a plurality of inspection objects are regularly arranged, and the entire inspection region can not be imaged in one shot (that is, in a plurality of regions) The invention is preferably applicable to objects of a size which must be divided and imaged.
以下では、本発明の好ましい適用例として、表面実装基板における電子部品のはんだ接合状態を検査するX線基板検査装置について説明する。X線基板検査装置の場合、対象物は電子部品(以下、単に「部品」とも呼ぶ)であり、被検査物は電子部品と基板の間を接合するはんだとなる。例えば、BGA(ボールグリッドアレイ)のような部品は、部品の下にはんだが隠れてしまうため、可視光カメラによるいわゆる外観検査は困難である。一方、BGAなどの部品では、一定の大きさ・形状のはんだボールが規則的に配置されている。したがって、この種の部品は本発明が好ましく適用される対象物の一つである。 Hereinafter, as a preferred application example of the present invention, an X-ray board inspection apparatus for inspecting the solder joint state of an electronic component on a surface mounting board will be described. In the case of the X-ray board inspection apparatus, the object is an electronic component (hereinafter, also simply referred to as a "component"), and the inspection object is a solder for joining the electronic component and the substrate. For example, in a component such as a BGA (ball grid array), so-called appearance inspection with a visible light camera is difficult because the solder is hidden under the component. On the other hand, in parts such as BGA, solder balls of a certain size and shape are regularly arranged. Therefore, such parts are one of the objects to which the present invention is preferably applied.
(2D・3D組み合わせ検査)
最初に、本実施形態のX線検査装置の特徴である「2D・3D組み合わせ検査」の概要について説明する。
(2D ・ 3D combination inspection)
First, an outline of “2D · 3D combination inspection”, which is a feature of the X-ray inspection apparatus of the present embodiment, will be described.
背景技術の欄で述べたように、2D検査は、撮像回数が少なく検査時間が短いという利点はあるが、検出困難な種類の不良があるという問題がある。一方、3D検査は、2D検査よりも高度な検査が可能である反面、2D検査に比べて撮像回数が極めて多く、検査時間が長大になるという不利がある。 As described in the section of the background art, 2D inspection has the advantage that the number of imaging times is short and the inspection time is short, but there is a problem that there are some types of defects that are difficult to detect. On the other hand, 3D inspection is capable of higher-level inspection than 2D inspection, but has the disadvantage that the number of imaging times is much more than that of 2D inspection and the inspection time is long.
そこで本実施形態では、3D撮像を行う領域を被検査領域の一部の領域に限定し、残りの領域については2D撮像のみを行う。そして、一部の領域に関して得られた3D情報から、残りの領域に関する3D情報を推定し、その推定した3D情報を利用して疑似的な3D検査を行う。この検査手法を本明細書では「2D・3D組み合わせ検査」と呼ぶ。 Therefore, in the present embodiment, the area for performing 3D imaging is limited to a part of the area to be inspected, and only the 2D imaging is performed for the remaining area. Then, 3D information on the remaining area is estimated from 3D information obtained on a part of the area, and a pseudo 3D inspection is performed using the estimated 3D information. This inspection method is referred to herein as "2D / 3D combination inspection".
図1に、BGA部品に対し2D・3D組み合わせ検査を行う例を模式的に示す。この例では、部品全体を包含するように設定された被検査領域(破線)を5行×4列=20個の領域に分割している。各々の分割領域が撮像系の視野に対応する。3D撮像は四隅と中央の5個の領域A1〜A5(ハッチング矩形)に対してのみ実行し、残りの領域B1〜B15に対しては2D撮像のみ実行する。BGA部品のはんだボールは、略一定の大きさ・形状を有しており、かつ、所定の規則で配置されている。したがって、3D撮像により領域A1〜A5のはんだボールの3D情報が分かれば、幾何学的な計算(例えば、内挿や外挿)により残りの領域B1〜B15のはんだボールの3D情報を推定することが可能である。2D撮像領域B1〜B15の検査において、領域B1〜B15の2D画像から得られた2D情報に加え、領域A1〜A5の3D情報から推定された領域B1〜B15の3D情報を用いることで、2D撮像領域B1〜B15に対しても疑似的な3D検査を行うことができる。
FIG. 1 schematically shows an example in which 2D / 3D combination inspection is performed on a BGA component. In this example, a region to be inspected (broken line) set to include the entire part is divided into 5 rows × 4 columns = 20 regions. Each divided area corresponds to the field of view of the imaging system. The 3D imaging is performed only on the four corners and the five central areas A1 to A5 (hatched rectangles), and the remaining areas B1 to B15 are only subjected to the 2D imaging. The solder balls of the BGA part have substantially fixed size and shape, and are arranged according to a predetermined rule. Therefore, if the 3D information of the solder balls in the regions A1 to A5 is known by 3D imaging, the 3D information on the solder balls in the remaining regions B1 to B15 is estimated by geometrical calculation (for example, interpolation or extrapolation) Is possible. In inspection of 2D imaging regions B1 to B15, in addition to 2D information obtained from 2D images of regions B1 to B15, using 2D information of regions B1 to B15 estimated from 3D information of regions A1 to
2D・3D組み合わせ検査は、被検査領域が撮像系の視野よりも大きい場合、すなわち、被検査領域を2つ以上の領域に分割して撮像する必要がある場合に好適である。領域の分割方法や分割数は任意に設計でき、2D撮像を行う領域と3D撮像を行う領域の割り当て(以後、「視野の割り当て」という)も任意に設計できる。例えば、図1のように「四隅と中央の領域は3D撮像、それ以外の領域は2D撮像」というように所定のルールに従って自動で視野の割り当てを行ってもよいし、オペレータが手動で視野の割り当てを行ってもよい。他にも、図2Aのように、2D撮像を全ての領域で実行してもよいし(四隅の領域では2D撮像と3D撮像の両方が行われる。)、図2Bのように、3D撮像時の視野サイズと2D撮像時の視野サイズを異ならせてもよい。また、図2Cのように、裏面部品が存在する領域を優先的に3D撮像領域に割り当ててもよい。裏面部品が存在すると2D撮像ができないからである。 The 2D · 3D combination inspection is suitable when the region to be inspected is larger than the field of view of the imaging system, that is, when the region to be inspected needs to be divided and imaged into two or more regions. The division method and division number of the area can be designed arbitrarily, and the allocation of the area for performing 2D imaging and the area for performing 3D imaging (hereinafter, referred to as “allocation of visual field”) can also be designed arbitrarily. For example, as shown in FIG. 1, the field of view may be automatically assigned according to a predetermined rule such as “the four corners and the center area are 3D imaging and the other areas are 2D imaging”. Assignment may be made. Besides, as shown in FIG. 2A, 2D imaging may be performed in all regions (in both corner regions, both 2D imaging and 3D imaging are performed), and as shown in FIG. 2B, at the time of 3D imaging. The field of view size of and the field of view size at the time of 2D imaging may be made different. Also, as shown in FIG. 2C, the area where the back surface component is present may be preferentially assigned to the 3D imaging area. This is because 2D imaging can not be performed if there is a back surface part.
なお、2D・3D組み合わせ検査は、表面実装基板の検査の他、例えば、トレイに載置された電子部品のはんだ検査(トレイ検査)にも好ましく適用することができる。 The 2D-3D combination inspection can be preferably applied to, for example, a solder inspection (tray inspection) of an electronic component placed on a tray, in addition to the inspection of the surface mounting substrate.
(X線検査装置)
次に、2D・3D組み合わせ検査機能を有するX線検査装置の具体的な構成について説明する。図3は、本発明の実施形態に係るX線検査装置のハードウェア構成を模式的に示す図である。
(X-ray inspection device)
Next, a specific configuration of the X-ray inspection apparatus having the 2D-3D combination inspection function will be described. FIG. 3 is a view schematically showing a hardware configuration of the X-ray inspection apparatus according to the embodiment of the present invention.
X線検査装置1は、概略、制御装置10、ステージ11、X線源12、X線検出器13を有している。このX線検査装置1は、基板14上に実装された部品15のはんだ接合の検査を行うX線基板検査装置である。なお、本実施形態では、図3に示すように、基板面とXY平面が平行になり、基板面とZ軸が垂直になるように直交XYZ座標系をおく。
The
X線源12は、基板14に対しX線を照射する手段であり、例えば、コーンビーム型ないしファンビーム型のX線発生器により構成される。X線検出器13は、基板14を透過したX線を検出し、X線透過像のデータを出力する撮像手段であり、例えば、シンチレータと2次元CMOSセンサにより構成される。ステージ11は、基板14を保持・搬送する手段であり、X線源12とX線検出器13からなる撮像系の視野と部品15の位置合わせを行う。なお、視野を移動する際には、ステージ11を移動してもよいし、撮像系(X線源12とX線検出器13)を移動してもよいし、ステージ11と撮像系の両方を移動してもよい。
The
X線検査装置1は、1回のX線照射により2D画像を取得する2D撮像と、複数回のX線照射により3D画像を取得する3D撮像の両方を実行可能である。2D撮像を行う場合には、基板面に対し垂直な方向(つまりZ方向)からX線を照射する。一方、3D撮像を行う場合には、X線の照射方向を変えながら1つの視野を複数回撮像する。したがって、X線検査装置1は、基板14に対するX線の照射方向を変えるための移動機構(不図示)も有している。移動機構の構成としては、例えば、X線源12及びX線検出器13が基板14の周囲を回転する方式、X線源12及びX線検出器13が固定されており基板14が自転する方式、X線源12とX線検出器13が基板14を間に挟んでそれぞれ旋回する方式など、様々な方式があるが、いずれの方式を採用してもよい。
The
制御装置10は、X線検査装置1の制御及び処理(例えば、視野の移動、X線の照射、X線透過像の取り込み、2D画像の生成、3D画像の生成、3D幾何情報の推定、検査処理、外部装置との連携・データ伝送など)を実行する装置である。制御装置10は、例えば、CPU(プロセッサ)、メモリ、ストレージ(ハードディスクなど)、入力装置(キーボード、マウス、タッチパネルなど)、表示装置、通信I/Fなどを具備した汎用のコンピュータにより構成することができる。この場合、1つのコンピュータにより制御装置10を構成してもよいし、複数のコンピュータの協働により制御装置10を実現してもよい。例えば、分散型コンピューティングやクラウドコンピューティングの技術を利用してもよい。後述する制御装置10の機能は、CPU(プロセッサ)が必要なプログラムを実行することにより実現されるものである。ただし、機能の一部又は全部をASICやFPGAなどの回路で構成することも可能である。
The
(制御装置)
図4は、制御装置10の機能構成を示すブロック図である。制御装置10は、その機能として、視野設定部100、記憶部101、2D画像生成部102、3D画像生成部103、抽出部104、3D情報推定部105、検査部106、結果出力部107を有している。
(Control device)
FIG. 4 is a block diagram showing a functional configuration of the
視野設定部100は、被検査領域の設定を行うと共に、2D・3D組み合わせ検査における領域分割及び視野の割り当てを行う機能である。
The visual
記憶部101は、X線検査装置1の設定ファイルや検査プログラムなどを記憶する機能である。設定ファイルは、例えば、X線源12及びX線検出器13の設定値などが記述されたデータである。検査プログラムは、X線検査の手順を定義するデータであり、対象物の種類ごとに予め作成し保存されている。検査プログラムには、対象物及び被検査物の情報(例えば、基板のサイズ、部品の品番・位置・サイズなど)、部品の種類ごとの視野割り当て条件、検査ロジック(例えば、画像から計測する計測項目、検査の良否を判定するための検査基準(閾値、値域)、判定結果に応じた処理など)などの定義が含まれているとよい。記憶部101は、不揮発性の記憶媒体により構成される。
The
2D画像生成部102は、1回のX線照射により得られたデータを基に部品15の2D画像(透過像など)を生成する機能である。本実施形態では、X線源12とX線検出器13と2D画像生成部102によって、2D撮像を行う2D処理部が構成されている。
The 2D
3D画像生成部103は、複数回のX線照射により得られたデータを基に部品15の3D画像(3Dボリュームデータなど)を生成する機能である。本実施形態では、X線源12とX線検出器13と3D画像生成部103によって、3D撮像を行う3D処理部が構成されている。3D撮像の方式には、CT、トモシンセシス、その他の手法を用いることができる。また、3D画像の再構成アルゴリズムとしては、単純逆投影法、フィルタ補正逆投影(Filtered Back Projection)法、逐次近似法(SIRT(Simultaneous Reconstruction Technique)法、ART(Algebraic Reconstruction Technique)法)、探索法(
勾配法(Gradient Method)、共役勾配法、最急降下法))などがあり、いずれのアルゴ
リズムを用いてもよい。
The 3D
(Gradient Method, conjugate gradient method, steepest descent method), etc., and any algorithm may be used.
抽出部104は、2D画像及び3D画像から被検査物に関する情報を抽出(計測)する機能である。2D画像から抽出される2D情報には、例えば、XY平面における被検査物の位置、サイズ、幅、距離、面積、形状などの幾何情報があり、3D画像から抽出される3D情報には、例えば、XYZ空間における被検査物の位置、サイズ、高さ、幅、距離、任意断面の面積、体積、形状などの幾何情報がある。もちろん、これらの幾何情報以外の情報を抽出してもよい。3D情報推定部105は、3D画像から抽出される情報と2D画像から抽出される情報を基に、2D画像内の被検査物の3D情報を推定する機能である。検査部106は、抽出部104により抽出された情報と、3D情報推定部105により推定された情報とを用いて、被検査物の検査を行う機能である。結果出力部107は、抽出部104により抽出された情報、3D情報推定部105により推定された情報、検査部106の検査結果などを表示装置又は外部装置に出力する機能である。これらの機能の詳細については後述する。
The
(X線検査装置の動作)
図5のフローチャートを参照して、X線検査装置1による2D・3D組み合わせ検査の処理動作の一例を説明する。
(Operation of X-ray inspection system)
An example of the processing operation of the 2D-3D combination inspection by the
検査が開始されると、まず視野設定部100が、記憶部101から検査対象となる部品の情報を読み込み、当該部品に対し被検査領域を設定する(ステップS500)。被検査領域は通常、部品が有する全ての被検査物(はんだボール)を包含するように設定される。次に視野設定部100は、被検査領域と撮像系の視野の大きさを比較し、被検査領域が視野よりも大きい場合(つまり1ショットで全体を撮像できない場合)には、被検査領域を複数の領域に分割すると共に、2D撮像と3D撮像の視野の割り当てを行う(ステップS501)。このとき、視野設定部100は、オペレータの入力指示に従って領域分割及び視野の割り当てを行ってもよいし、記憶部101に予め登録されているルール(視野割り当て条件)に従って自動で領域分割及び視野の割り当てを行ってもよい。ここでは、図
1の例のように3D撮像領域A1〜A5、2D撮像領域B1〜B15が割り当てられたものとして、以後の説明を行う。3D撮像領域A1〜A5内のはんだボールと2D撮像領域B1〜B15内のはんだボールとを区別するため、前者を「3D撮像ボール」又は「第1被検査物」、後者を「2D撮像ボール」又は「第2被検査物」と呼ぶ。
When inspection is started, first, the visual
次に、2D撮像領域B1〜B15のそれぞれに対し2D撮像が行われ、2D画像生成部102により2D画像が生成される(ステップS502)。また、3D撮像領域A1〜A5のそれぞれに対し3D撮像が行われ、3D画像生成部103により3D画像が生成される(ステップS503)。
Next, 2D imaging is performed on each of the 2D imaging regions B1 to B15, and a 2D image is generated by the 2D image generation unit 102 (step S502). Further, 3D imaging is performed on each of the 3D imaging regions A1 to A5, and the 3D
次に、抽出部104が、3D撮像領域(第1領域)A1〜A5の3D画像を解析し、各領域内に含まれる3D撮像ボールの3D情報を抽出する(ステップS504)。本実施形態では、図6に示すように、3D情報として、はんだボール60のパッド側端部(第1端)61の位置(XB,YB,ZB)、はんだボール60の部品側端部(第2端)62の位置(XT,YT,ZT)、はんだボール60のZ方向高さH(=ZT−ZB)、はんだボール60のXY平面への投影像63の面積A、はんだボール60のXY平面への投影像63の中心点64の位置(XC,YC)、はんだボール60の体積情報Vなどが抽出される。
Next, the
体積情報Vについては、はんだボール60の3D形状から厳密な体積値を計算してもよいが、本実施形態では、簡易的に下記式により体積値を近似する。後述する不濡れ検査に利用する目的であれば、この近似値Vでも十分な良否判定が可能である。
体積情報V=はんだボールのZ方向高さH×はんだボールの投影像の面積A
For the volume information V, an exact volume value may be calculated from the 3D shape of the
Volume information V = Z-direction height H of solder ball × area A of projected image of solder ball
はんだボール60の投影像63についてはどのような方法で取得してもよい。例えば図7に示すように、はんだボール60の3D画像から、異なるZ位置70a,70b,70cに対応する複数枚のXYスライス画像71a,71b,71cを取得し、それらを重ね合せることにより、投影像63の形状を簡易的に推定してもよい。あるいは、3D撮像領域内のはんだボール60に対しても2D撮像を行うことで、はんだボール60の投影像を実測してもよい。
The projected
次に、抽出部104が、2D撮像領域(第2領域)B1〜B15の2D画像を解析し、各領域内に含まれる2D撮像ボールの2D情報を抽出する(ステップS505)。例えば、図8に示すように、2D情報として、はんだボール80のXY平面での中心点81の位置(XC,YC)、はんだボール80の面積A、はんだボール80に隣接するはんだボール82(隣接被検査物)との間のはんだ間距離L、はんだボールの真円度・長径角度83などが抽出される。はんだボールの真円度は、はんだボールの投影像の外形が幾何学的な真円にどの程度近いかを示す尺度であり、真円に一致する場合が真円度=100%であり、真円から離れるほど小さい値をとる。真円度の算出には、例えば長径/短径・面積・周囲長などを変数とした計算式を用いることができる。また長径角度83は、はんだボールの投影像の長径がX軸となす角度である。
Next, the
続いて、3D情報推定部105が、ステップS504で得られた3D撮像ボールの3D情報に基づいて、2D撮像領域B1〜B15内の2D撮像ボールの3D情報を推定する(ステップS506)。本実施形態では、(1)2D撮像ボールのZ方向高さ、(2)2D撮像ボールの体積情報、(3)2D撮像ボールの理論位置、(4)2D撮像ボールのパッド側端部と部品側端部のずれ量、の4種類の値を算出する。以下、それぞれの値の算出方法の一例を説明する。
Subsequently, the 3D
(1)2D撮像ボールのZ方向高さ
図9A〜図9Cは、3D撮像ボールの3D情報に基づき2D撮像ボールのZ方向高さを近似的に算出する方法の一例を示している。図9A〜図9Cは側面図であり、3D撮像ボールSB1,SB4を実線で描画し、2D撮像ボールSB2,SB3,SB5を破線で描画している。なお、説明の便宜から、ここでは3D撮像ボールと2D撮像ボールが1次元的に配置された例を用いるが、図1のように3D撮像ボールと2D撮像ボールが2次元的に配置されている場合も、同様の近似計算が可能である。
(1) Z Direction Height of 2D Imaging Ball FIGS. 9A to 9C show an example of a method of approximately calculating the Z direction height of a 2D imaging ball based on 3D information of the 3D imaging ball. 9A to 9C are side views, in which the 3D imaging balls SB1 and SB4 are drawn by solid lines, and the 2D imaging balls SB2, SB3 and SB5 are drawn by broken lines. In addition, although the example in which the 3D imaging ball and the 2D imaging ball are arranged one-dimensionally is used here for convenience of explanation, the 3D imaging ball and the 2D imaging ball are two-dimensionally arranged as shown in FIG. Similar approximation calculations are possible in this case as well.
3D情報推定部105は、3D撮像ボールの3D情報として、パッド側端部及び部品側端部(図9Aの黒丸)の3D位置座標を用いる。図9Aでは、3D撮像ボールSB1のパッド側端部及び部品側端部のXYZ位置はそれぞれ(X1B,Y1B,Z1B)及び(X1T,Y1T,Z1T)であり、3D撮像ボールSB4のパッド側端部及び部品側端部のXYZ位置はそれぞれ(X4B,Y4B,Z4B)及び(X4T,Y4T,Z4T)である。
The 3D
一方、3D情報推定部105は、2D撮像ボールの2D情報として、はんだボールの中心(図9Bの一点鎖線)の2D位置座標を用いる。図9Bでは、2D撮像ボールSB2,SB3,SB5の中心のXY位置はそれぞれ(X2C,Y2C),(X3C,Y3C),(X5C,Y5C)である。
On the other hand, the 3D
3D情報推定部105は、複数の3D撮像ボールSB1,SB4のパッド側端部の3D位置座標を内挿又は外挿することによって、2D撮像ボールSB2,SB3,SB5それぞれのXY位置におけるパッド側端部のZ位置Z2B,Z3B,Z5Bを算出する。また、3D情報推定部105は、複数の3D撮像ボールSB1,SB4の部品側端部の3D位置座標を内挿又は外挿することによって、2D撮像ボールSB2,SB3,SB5それぞれのXY位置における部品側端部のZ位置Z2T,Z3T,Z5Tを算出する。図9Cの白丸で示す点が、内挿又は外挿によって算出された2D撮像ボールのパッド側端部及び部品側端部である。なお、内挿又は外挿の計算には、一次式による近似(線形補間又は線形補外)を用いてもよいし、n次(n≧2)の多項式による近似を用いてもよい。
The 3D
そして、3D情報推定部105は、近似により求めたパッド側端部のZ位置と部品側端部のZ位置から、各2D撮像ボールのZ方向高さH(=ZT−ZB)を算出する。各はんだボールのパッド側端部及び部品側端部のZ位置は、基板や部品の反り又は傾きに沿った連続的な変動しかしないと仮定できるので、上記のような近似計算によって十分な精度で2D撮像ボールのZ方向高さを推定することが可能である。
Then, the 3D
なお、本実施形態では、パッド側端部のZ位置と部品側端部のZ位置を個別に計算した後、その差分をとることではんだボールのZ方向高さを計算したが、Z方向高さの近似計算はこの方法に限られない。例えば、複数の3D撮像ボールそれぞれのZ方向高さを計算し、それらを内挿又は外挿することによって、各2D撮像ボールのXY位置に対応するZ方向高さを直接求めてもよい。 In this embodiment, the Z position of the pad side end and the Z position of the part side end are separately calculated, and then the Z direction height of the solder ball is calculated by taking the difference thereof. Approximation calculation of H is not limited to this method. For example, the Z-direction height corresponding to the XY position of each 2D imaging ball may be directly obtained by calculating the Z-direction height of each of the plurality of 3D imaging balls and interpolating or extrapolating them.
(2)2D撮像ボールの体積情報
図10は、3D撮像ボールの3D情報に基づき2D撮像ボールの体積情報を近似的に算出する方法の一例を示している。図10は側面図であり、3D撮像ボールSB1,SB4を実線で描画し、2D撮像ボールSB2,SB3,SB5を破線で描画している。なお、説明の便宜から、ここでは3D撮像ボールと2D撮像ボールが1次元的に配置された例を用いるが、図1のように3D撮像ボールと2D撮像ボールが2次元的に配置されている場合も、同様の近似計算が可能である。
(2) Volume Information of 2D Imaging Ball FIG. 10 shows an example of a method of approximately calculating volume information of a 2D imaging ball based on 3D information of the 3D imaging ball. FIG. 10 is a side view, in which 3D imaging balls SB1 and SB4 are drawn by solid lines, and 2D imaging balls SB2, SB3 and SB5 are drawn by broken lines. In addition, although the example in which the 3D imaging ball and the 2D imaging ball are arranged one-dimensionally is used here for convenience of explanation, the 3D imaging ball and the 2D imaging ball are two-dimensionally arranged as shown in FIG. Similar approximation calculations are possible in this case as well.
3D情報推定部105は、3D撮像ボールの3D情報として、はんだボールの中心の2D位置座標及び体積情報を用いる。図10では、3D撮像ボールSB1の中心のXY位置は(X1C,Y1C)であり体積情報はV1である。また、3D撮像ボールSB4の中心のXY位置は(X4C,Y4C)であり体積情報はV4である。一方、3D情報推定部105は、2D撮像ボールの2D情報として、はんだボールの中心の2D位置座標を用いる。図10では、2D撮像ボールSB2,SB3,SB5の中心のXY位置はそれぞれ(X2C,Y2C),(X3C,Y3C),(X5C,Y5C)である。
The 3D
3D情報推定部105は、複数の3D撮像ボールSB1,SB4の体積情報V1,V4を内挿又は外挿することによって、2D撮像ボールSB2,SB3,SB5それぞれのXY位置における体積情報V2,V3,V5を算出する。なお、内挿又は外挿の計算には、一次式による近似(線形補間又は線形補外)を用いてもよいし、n次(n≧2)の多項式による近似を用いてもよい。
The 3D
(3)2D撮像ボールの理論位置
図11A及び図11Bは、3D撮像ボールの3D情報に基づき2D撮像ボールが存在すべきXY位置(理論位置)を近似的に算出する方法の一例を示している。図11Aはパッド側端部のXY位置を示す上面図であり、図11Bは部品側端部のXY位置を示す上面図である。3D撮像ボールを実線で描画し、2D撮像ボールを破線で描画している。
(3) Theoretical Position of 2D Imaging Ball FIGS. 11A and 11B show an example of a method of approximately calculating the XY position (theoretical position) where the 2D imaging ball should exist based on the 3D information of the 3D imaging ball. . 11A is a top view showing the XY position of the pad side end, and FIG. 11B is a top view showing the XY position of the part side end. The 3D imaging ball is drawn as a solid line, and the 2D imaging ball is drawn as a dashed line.
3D情報推定部105は、3D撮像ボールの3D情報として、パッド側端部(図11Aの黒丸)及び部品側端部(図11Bの黒丸)の3D位置座標を用いる。図11A及び図11Bの例では、3D撮像ボールSB1のパッド側端部及び部品側端部のXYZ位置はそれぞれ(X1B,Y1B,Z1B)及び(X1T,Y1T,Z1T)であり、3D撮像ボールSB3のパッド側端部及び部品側端部のXYZ位置はそれぞれ(X3B,Y3B,Z3B)及び(X3T,Y3T,Z3T)である。
The 3D
3D情報推定部105は、記憶部101に保存されている検査プログラムを参照し、検査対象部品のはんだボールの配置情報を取得する。配置情報は、はんだボールの個数、配置、間隔などを定義する情報であり、はんだボールの設計上の存在位置を表している。例えば、図11Aの例では、15個のはんだボールが5列3行で均等な間隔で配列されている、という配置情報が得られる。
The 3D
次に、3D情報推定部105は、はんだボールの配置情報に基づいて3D撮像ボールに対する2D撮像ボールの相対的な位置関係を算出する。例えば、図11Aの例では、3D撮像ボールSB1とSB3のちょうど中間に1個の2D撮像ボールSB2が存在し、3D撮像ボールSB1とSB4の間には3個の2D撮像ボールが等間隔に並んでいる、というような位置関係が得られる。3D情報推定部105は、配置情報から算出した3D撮像ボールと2D撮像ボールの間の位置関係を基に、3D撮像ボールのパッド側端部及び部品側端部の3D位置座標を内挿又は外挿することによって、2D撮像ボールそれぞれのパッド側端部及び部品側端部の3D位置座標を算出する。内挿又は外挿の計算には、一次式による近似(線形補間又は線形補外)を用いてもよいし、n次(n≧2)の多項式による近似を用いてもよい。
Next, the 3D
図11A及び図11Bの白丸で示す点が、内挿又は外挿によって算出された2D撮像ボールのパッド側端部及び部品側端部である。例えば、一次式による近似を用いる場合、2D撮像ボールSB2のパッド側端部及び部品側端部の3D位置座標はそれぞれ((X1B+X3B)/2,(Y1B+Y3B)/2,(Z1B+Z3B)/2),((X1T+X3T)/2,(Y1T+Y3T)/2,(Z1T+Z3T)/2)と求まる。また、パッ
ド側端部のXY位置と部品側端部のXY位置を平均することにより、2D撮像ボールSB2の中心のXY位置((X1B+X3B+X1T+X3T)/4,(Y1B+Y3B+Y1T+Y3T)/4)が求まる。
The points indicated by white circles in FIGS. 11A and 11B are the pad side end and the component side end of the 2D imaging ball calculated by interpolation or extrapolation. For example, in the case of using linear approximation, the 3D position coordinates of the pad side end and the component side end of the 2D imaging ball SB2 are ((X1 B + X3 B ) / 2, (Y1 B + Y3 B ) / 2, ( Z1 B + Z3 B) / 2 ), obtained as ((X1 T + X3 T) / 2, (Y1 T + Y3 T) / 2, (Z1 T + Z3 T) / 2). Further, by averaging the XY position of the XY position and the component-side end portion of the pad end, XY position of the center of the 2D imaging ball SB2 ((X1 B + X3 B + X1 T + X3 T) / 4, (Y1 B + Y3 B +
なお、ここで算出した2D撮像ボールの位置は、3D撮像ボールとの相対的な位置関係から推定された仮想的な位置、すなわち2D撮像ボールが本来存在すべき理論位置を表しており、2D撮像ボールの実際の位置ではないことに注意されたい。ここで算出した2D撮像ボールの理論位置は、後段の疑似3D検査において、2D撮像ボールの基準(正解)の位置として利用される。 Note that the position of the 2D imaging ball calculated here represents a virtual position estimated from the relative positional relationship with the 3D imaging ball, that is, a theoretical position where the 2D imaging ball should originally exist, and the 2D imaging Note that it is not the actual position of the ball. The theoretical position of the 2D imaging ball calculated here is used as a reference (correct) position of the 2D imaging ball in the subsequent pseudo 3D inspection.
(4)2D撮像ボールのパッド側端部と部品側端部のずれ量
3D情報推定部105は、(3)で算出した2D撮像ボールのパッド側端部(第1端)のXYZ位置と部品側端部(第2端)のXYZ位置とを用いて、パッド側端部と部品側端部のXY平面内のずれ量(以下、単に「部品−パッド間ずれ量」ともいう)を計算する。部品−パッド間ずれ量は、パッド(又は基板)に対する部品の実装位置のずれを表す指標である。また、部品−パッド間ずれ量は、はんだボールの傾き(はんだボールの中心軸(パッド側端部と部品側端部を結んだ直線)のZ軸に対する傾き)を表す指標ともいえる。
(4) Deviation amount between pad side end and component side end of 2D imaging ball The 3D
以上のようにして、3D撮像ボールの3D情報の抽出(ステップS504)、2D撮像ボールの2D情報の抽出(ステップS505)、及び、2D撮像ボールの3D情報の推定(ステップS506)が終わると、各はんだボールの検査処理に進む。 As described above, extraction of 3D information of the 3D imaging ball (step S504), extraction of 2D information of the 2D imaging ball (step S505), and estimation of 3D information of the 2D imaging ball (step S506) are completed, Proceed to the inspection process of each solder ball.
まず、ステップS507では、検査部106が、3D撮像ボールに対して3D検査を実施する。3D検査の検査項目には、位置ずれ検査、実装ずれ検査、不濡れ検査、ブリッジ検査、ボール高さ検査などが含まれる。位置ずれ検査は、各はんだが基準位置からずれていないかをチェックする検査である。例えば、検査部106は、はんだボールの中心のXY位置と検査プログラムに登録された基準位置を比較し、その差分が閾値を超える場合は不良、閾値以下の場合は良品と判定する。実装ずれ検査は、部品全体がパッドとずれていないかをチェックする検査である。例えば、検査部106は、部品が備えるはんだボールのそれぞれについて部品−パッド間ずれ量を算出し、その最大ずれ量が閾値を超える場合は不良、閾値以下の場合は良品と判定する。不濡れ検査は、部品側のはんだとパッド側のはんだが離れていたり未融合でないかをチェックする検査である。ブリッジ検査は、隣接する電極同士がはんだにより電気的につながる状態(ブリッジ)が発生していないかをチェックする検査である。ボール高さ検査は、はんだボールのZ方向高さが高すぎ又は低すぎではないかをチェックする検査である。例えば、検査部106は、はんだボールのZ方向高さが第1閾値を超える場合及び第2閾値未満の場合(第2閾値<第1閾値)は不良、それ以外の場合は良品と判定する。なお、ここで述べた検査方法はあくまで一例であり、3D検査の具体的方法は既存技術を含めどのような方法を用いてもよい。
First, in step S507, the
次に、ステップS508では、検査部106が、ステップS506で推定した3D情報を利用して、2D撮像ボールの疑似3D検査を実施する。疑似3D検査の検査項目には、位置ずれ検査、実装ずれ検査、不濡れ検査、ブリッジ検査、ボール高さ検査などが含まれる。疑似3D検査の処理の具体例は後述する。
Next, in step S508, the
その後、ステップS509において、結果出力部107が、ステップS507の3D検査とステップS508の疑似3D検査の結果を表示装置又は外部装置に出力する。検査結果としては、各検査項目の判定結果(良品/不良)の他に、各検査項目で使用した計測値、断面位置・XY座標、画像などの情報を出力してもよい。
Thereafter, in step S509, the
(疑似3D検査)
図5のステップS508で行われる、2D撮像ボールの疑似3D検査の処理の一例を説明する。なお、検査で用いる閾値については、検査項目ごと部品種ごとにあらかじめ適切な値が設定されているものとする。
(
An example of a process of pseudo 3D inspection of a 2D imaging ball performed in step S508 of FIG. 5 will be described. In addition, about the threshold value used by test | inspection, an appropriate value shall be previously set for every inspection item for every inspection item.
(1)2D撮像ボールの位置ずれ検査
図12は、2D撮像ボールの位置ずれ検査の処理フローを示す。検査部106は、3D撮像ボールの3D情報から推定した、2D撮像ボールの理論位置(XY位置)を取得するとともに(ステップS120)、2D画像から計測した、2D撮像ボールの実際の中心位置(XY位置)を取得する(ステップS121)。そして、検査部106は、理論位置と実際の位置の差を計算し、その差が閾値以下であれば(ステップS122のYES)良品と判定し(ステップS123)、差が閾値を超えていたら(ステップS122のNO)位置ずれ不良と判定する(ステップS124)。
(1) Misalignment Inspection of 2D Imaging Ball FIG. 12 shows a processing flow of misalignment inspection of the 2D imaging ball. The
(2)2D撮像ボールの実装ずれ検査
検査部106は、3D撮像ボールの3D情報から推定した、2D撮像ボールの部品−パッド間ずれ量を取得する。そして、検査部106は、このずれ量が閾値以下であれば良品と判定し、ずれ量が閾値を超えていたら実装ずれ不良と判定する。
(2) Mounting displacement inspection of 2D imaging ball The
(3)2D撮像ボールの不濡れ検査
図13は、2D撮像ボールの不濡れ検査の処理フローを示す。まず検査部106は、2D画像から計測した、2D撮像ボールの真円度(実測値)を取得する(ステップS130)。そして検査部106は、真円度(実測値)と閾値を比較する(ステップS131)。
(3) Unwetting Inspection of 2D Imaging Ball FIG. 13 shows a processing flow of nonwetting inspection of the 2D imaging ball. First, the
2D撮像ボールの真円度が閾値未満の場合(ステップS131のNO)、部品側のはんだボールとパッド側のクリームはんだが融合しているか未融合(Head In Pillow)であるかの検査に進む。はんだボールとクリームはんだが融合している場合には、はんだボールの真円度は部品−パッド間ずれ量に依存すると仮定できる。そこで、検査部106は、2D撮像ボールの部品−パッド間ずれ量に基づいて、この2D撮像ボールが良品である場合の真円度を推定し(ステップS132)、その推定値と真円度の実測値とを比較する(ステップS133)。検査部106は、推定値と実測値の差が閾値以下であれば(ステップS133のYES)良品と判定し(ステップS134)、差が閾値を超えていたら(ステップS133のNO)、不良(未融合状態)と判定する(ステップS135)。
If the roundness of the 2D imaging ball is less than the threshold value (NO in step S131), the process proceeds to an inspection as to whether the solder ball on the component side and the cream solder on the pad side are fused or not fused (Head In Pillow). In the case where the solder ball and the cream solder are fused, it can be assumed that the roundness of the solder ball depends on the part-pad offset amount. Therefore, the
一方、2D撮像ボールの真円度が閾値以上の場合(ステップS131のYES)、部品側のはんだボールとパッド側のクリームはんだの間の隙間の有無の検査に進む。はんだボールがクリームはんだから離間している場合には、良品の場合よりもはんだボールの投影面積が大きくなると仮定できる。そこで検査部106は、2D画像から計測した2D撮像ボールの面積Aに、3D情報から推定した2D撮像ボールのZ方向高さHを乗じて、2D撮像ボールの体積情報Va(実測値)を計算するとともに(ステップS136)、3D情報から推定した2D撮像ボールの体積情報Vb(推定値)を取得し(ステップS137)、体積情報の実測値Vaと推定値Vbを比較する(ステップS138)。検査部106は、実測値Vaと推定値Vbの差が閾値以下であれば(ステップS138のYES)良品と判定し(ステップS139)、差が閾値を超えていたら(ステップS138のNO)、不良(オープン状態)と判定する(ステップS140)。
On the other hand, if the roundness of the 2D imaging ball is equal to or greater than the threshold (YES in step S131), the process proceeds to an inspection of the presence or absence of a gap between the solder ball on the component side and the cream solder on the pad side. When the solder ball is separated from the cream solder, it can be assumed that the projected area of the solder ball is larger than in the case of the non-defective product. Thus, the
なお、本実施形態では、真円度を評価することにより未融合状態の検査を行ったが、真円度の代わりに又は真円度と共に、長径角度を評価に用いてもよい。はんだボールの長径角度は部品−パッド間のずれ方向に依存すると仮定できるからである。 In the present embodiment, the unfused state is inspected by evaluating the roundness, but the major axis angle may be used for evaluation instead of or together with the roundness. This is because it can be assumed that the major diameter angle of the solder ball depends on the component-pad displacement direction.
(4)2D撮像ボールのブリッジ検査
ブリッジ検査では、ブリッジが発生している不良部品を検出するだけでなく、ブリッジが発生しやすい傾向にあるもの(隣接はんだボール同士のはんだ間距離が小さいもの)も不良として検出する。しかしながら、2D画像から計測したはんだ間距離Lを評価するだけでは、良/不良の判定が困難なケースがある。図14A〜図14Cを参照して説明する。図14Aは良品の例であり、図14Bはブリッジ不良の例である。2D画像をみると、図14Aでははんだ間距離Lが十分広いのに対し、図14Bでははんだ間距離Lが明らかに狭くなっている。したがって、はんだ間距離Lが閾値THより大きいか否かを評価することで、図14Aは良品、図14Bは不良と、正しく判定することができる。一方、図14Cも良品の例である。ただし、部品とパッドがXY面内でずれており、はんだボールがZ軸に対して傾いている。2D画像に写るはんだボールはXY平面への投影像であるから、はんだボールがZ軸に対して傾いているほどその投影像は大きくなり、2D画像上でのはんだ間距離(見かけの距離)が小さくなる。それゆえ、はんだ間距離Lと閾値THを単純に比較するだけでは、図14Cの良品を図14Bのブリッジ不良と区別することができず、図14Cの状態を不良と誤判定してしまう。
(4) Bridge inspection of a 2D imaging ball In a bridge inspection, not only a defective part that has a bridge is detected, but also a tendency to cause a bridge (a distance between adjacent solder balls is short) Is also detected as a defect. However, there are cases where it is difficult to determine the pass / fail by merely evaluating the inter-solder distance L measured from the 2D image. This will be described with reference to FIGS. 14A to 14C. FIG. 14A is an example of a non-defective product, and FIG. 14B is an example of a bridge failure. From a 2D image, while the distance L between the solders is sufficiently wide in FIG. 14A, the distance L between the solders is clearly narrow in FIG. 14B. Therefore, by evaluating whether the inter-solder distance L is larger than the threshold value TH, FIG. 14A can be correctly determined as a non-defective product and FIG. 14B as a defect. On the other hand, FIG. 14C is also an example of a non-defective product. However, the component and the pad are offset in the XY plane, and the solder ball is inclined with respect to the Z axis. The solder ball in the 2D image is a projected image on the XY plane, so the projected image becomes larger as the solder ball is inclined to the Z axis, and the distance between the solder (apparent distance) on the 2D image is It becomes smaller. Therefore, by simply comparing the distance L between the solder and the threshold value TH, the non-defective product of FIG. 14C can not be distinguished from the bridge failure of FIG. 14B, and the state of FIG.
そこで本実施形態では、はんだ間距離Lに加え、部品−パッド間ずれ量をも考慮して、ブリッジ検査を行う。具体的には、部品−パッド間ずれ量に応じて閾値THを動的に変えることにより、図14Cのようなケースの誤判定を抑制する。 So, in this embodiment, in addition to the distance L between solders, a bridge inspection is performed in consideration of the displacement amount between components and pads. Specifically, the threshold value TH is dynamically changed in accordance with the component-pad displacement amount, thereby suppressing erroneous determination in the case shown in FIG. 14C.
図15に、2D撮像ボールのブリッジ検査の処理フローの一例を示す。まず検査部106は、2D画像から計測した、はんだ間距離Lを取得する(ステップS150)。検査部106は、はんだ間距離Lがゼロの場合(つまり検査対象の2D撮像ボールが隣接はんだボールに接触している場合)はブリッジ不良と判定する(ステップS151,S152)。また、検査部106は、はんだ間距離Lが閾値THよりも大きい場合は良品と判定する(ステップS153)。それ以外の場合はステップS154へ進む。
FIG. 15 shows an example of a processing flow of bridge inspection of a 2D imaging ball. First, the
ステップS154では、検査部106は、3D情報から推定した、2D撮像ボールの部品−パッド間ずれ量を取得する。ずれ量がゼロより大きい場合、検査部106は、ずれ量に応じて閾値THを修正する(ステップS155)。例えば、閾値THからずれ量を減算した値を新たな閾値THとすればよい。ここで、部品−パッド間のずれ方向と、はんだボールの配列方向とが異なる(平行でない)場合には、はんだボールの配列方向に沿ったずれ量を計算し、閾値THからそのずれ量を減算してもよい。
In step S154, the
そして、検査部106は、はんだ間距離Lと修正後の閾値THとを比較して(ステップS156)、はんだ間距離Lが閾値THよりも大きい場合は良品と判定し(ステップS153)、それ以外の場合はブリッジ不良と判定する(ステップS152)。
Then, the
(5)2D撮像ボールのボール高さ検査
検査部106は、3D撮像ボールの3D情報から推定した、2D撮像ボールのZ方向高さHを取得する。そして、検査部106は、このZ方向高さHが第1閾値TH1を超える場合、及び、第2閾値TH2未満の場合(ただし、TH2<TH1)は不良と判定し、それ以外の場合(TH2≦H≦TH1の場合)は良品と判定する。
(5) Ball Height Inspection of 2D Imaging Ball The
(本実施形態の利点)
以上述べた本実施形態の2D・3D組み合わせ検査によれば、3D撮像を行う領域が被検査領域のうちの一部(3D撮像領域A1〜A5のみ)に限定されるため、被検査領域全体を3D撮像するのに比べて、撮像回数及びX線照射回数を減らすことができ、撮像及び検査に要する時間の短縮、並びに、被曝量の低減を図ることができる。また、3D撮像領域の3D画像から抽出された3D撮像ボールの3D情報に基づき、2D撮像領域B1〜B15内の2D撮像ボールの3D情報を推定し、その3D情報を2D撮像ボールの検査に利
用することにより、2D撮像しか行っていないはんだボールについても疑似的な3D検査を実施することができる。これにより、従来の2D検査では検出が困難な不良(例えば、未融合やオープンなどの不濡れ状態、ブリッジ不良など)についても検査が可能となる。
(Advantages of the present embodiment)
According to the 2D / 3D combination inspection of the present embodiment described above, the area to be subjected to 3D imaging is limited to a part of the inspection area (only 3D imaging areas A1 to A5). As compared with 3D imaging, the number of imaging times and the number of X-ray irradiations can be reduced, and the time required for imaging and inspection can be shortened, and the exposure dose can be reduced. In addition, 3D information of 2D imaging balls in 2D imaging areas B1 to B15 is estimated based on 3D information of 3D imaging balls extracted from 3D images of 3D imaging areas, and the 3D information is used for inspection of 2D imaging balls By doing this, it is possible to conduct a pseudo 3D inspection even for solder balls that are only subjected to 2D imaging. As a result, inspection can be performed even for defects that are difficult to detect in the conventional 2D inspection (for example, non-wetting state such as unfused or open, bridge failure, etc.).
また、本実施形態では、3D撮像ボールの3D情報を基に2D撮像ボールの理論位置を求め、その理論位置を2D撮像ボールの検査に利用する。これにより、実際の部品の状態(例えば製造誤差や部品全体の位置ずれなど)が考慮された妥当な検査結果を得ることができ、検査精度及び信頼性を向上することができる。 Further, in the present embodiment, the theoretical position of the 2D imaging ball is determined based on the 3D information of the 3D imaging ball, and the theoretical position is used for the inspection of the 2D imaging ball. As a result, it is possible to obtain a reasonable inspection result in which the actual state of the part (for example, manufacturing error, positional deviation of the whole part, etc.) is taken into consideration, and inspection accuracy and reliability can be improved.
また、本実施形態では、ブリッジ検査を行う際に、部品−パッド間のずれ量やずれ方向を考慮する。したがって、はんだボールの傾きが考慮された妥当な検査結果を得ることができ、検査精度及び信頼性の向上を図ることができる。 Further, in the present embodiment, when the bridge inspection is performed, the displacement amount between the component and the pad and the displacement direction are considered. Therefore, the appropriate inspection result in which the inclination of the solder ball is considered can be obtained, and the inspection accuracy and the reliability can be improved.
なお、上述した実施形態の構成は本発明の一具体例を示したものにすぎない。本発明の範囲は上記実施形態に限られるものではなく、その技術思想の範囲内で種々の変形が可能である。例えば、2D画像から計測される2D情報や、3D画像から計測される3D情報は、画像から抽出可能な画像情報であればどのようなものでもよい。また、3D撮像ボールの3D情報から推定する2D撮像ボールの3D情報の種類やその推定方法についても、任意に設計できる。 The configuration of the embodiment described above is merely one example of the present invention. The scope of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible within the scope of the technical idea thereof. For example, 2D information measured from a 2D image or 3D information measured from a 3D image may be any image information that can be extracted from an image. Further, the type of 3D information of the 2D imaging ball estimated from 3D information of the 3D imaging ball and the estimation method thereof can be arbitrarily designed.
A1〜A5:3D撮像領域(第1領域)、B1〜B15:2D撮像領域(第2領域)
1:X線検査装置、10:制御装置、11:ステージ、12:X線源、13:X線検出器、14:基板、15:部品
100:視野設定部、101:記憶部、102:2D画像生成部、103:3D画像生成部、104:抽出部、105:3D情報推定部、106:検査部、107:結果出力部
60:はんだボール(被検査物)、61:パッド側端部(第1端)、62:部品側端部(第2端)、63:投影像、64:中心点
70a,70b,70c:スライス位置、71a,71b,71c:スライス画像
80:はんだボール、81:中心点、82:隣接はんだボール、83:長径角度
160:部品、161:基板、162:はんだボール、163:クリームはんだ
A1 to A5: 3D imaging area (first area), B1 to B15: 2D imaging area (second area)
1: X-ray inspection apparatus 10: controller 11: stage 12: X-ray source 13: X-ray detector 14: substrate 15: component 100: field of view setting unit 101: storage unit 102: 2D Image generation unit 103: 3D image generation unit 104: extraction unit 105: 3D information estimation unit 106: inspection unit 107: result output unit 60: solder ball (inspection object) 61: pad side end ( First end), 62: component side end (second end), 63: projection image, 64:
Claims (28)
前記対象物に設定される被検査領域のうちの一部の領域である第1領域について、投影方向の異なる複数のX線透過像に基づき3D画像を取得する3D画像取得部と、
前記被検査領域のうちの前記第1領域とは少なくとも一部が異なる領域である第2領域について、X線透過像である2D画像を取得する2D画像取得部と、
前記第1領域の3D画像から、前記第1領域内の被検査物である第1被検査物の3D情報を抽出すると共に、前記第2領域の2D画像から、前記第2領域内の被検査物のうち前記第1被検査物とは異なる被検査物である第2被検査物の2D情報を抽出する抽出部と、
前記抽出部により抽出された前記第1被検査物の3D情報に基づいて、前記第2被検査物の3D情報を推定する3D情報推定部と、
前記抽出部により抽出された前記第2被検査物の2D情報と前記3D情報推定部により推定された前記第2被検査物の3D情報とを用いて、前記第2被検査物の検査を行う検査部と、
を有することを特徴とするX線検査の処理装置。 A processing apparatus for X-ray examination for examining an object including a plurality of examination objects by X-ray,
A 3D image acquisition unit configured to acquire a 3D image based on a plurality of X-ray transmission images having different projection directions with respect to a first area that is a partial area of an inspection area set for the object;
A 2D image acquisition unit configured to acquire a 2D image, which is an X-ray transmission image, of a second area that is at least partially different from the first area of the inspection area;
The 3D information of the first inspection object in the first region is extracted from the 3D image of the first region, and the inspection in the second region is extracted from the 2D image of the second region An extraction unit for extracting 2D information of a second test object which is a test object different from the first test object among objects;
A 3D information estimation unit configured to estimate 3D information of the second inspection object based on 3D information of the first inspection object extracted by the extraction unit;
The second inspection object is inspected using the 2D information of the second inspection object extracted by the extraction unit and the 3D information of the second inspection object estimated by the 3D information estimation unit. Inspection department,
An X-ray examination processing apparatus characterized by having:
前記3D情報推定部は、前記複数の第1被検査物の3D情報を内挿又は外挿することにより、前記第2被検査物の3D情報を算出する
ことを特徴とする請求項1に記載のX線検査の処理装置。 A plurality of first inspection objects are included in the first region,
The 3D information estimation unit according to claim 1, wherein the 3D information of the second inspection object is calculated by interpolating or extrapolating 3D information of the plurality of first inspection objects. X-ray examination processor.
前記抽出部は、前記第1領域の3D画像から前記複数の第1被検査物それぞれのXY位置及びZ方向高さを抽出すると共に、前記第2領域の2D画像から前記第2被検査物のXY位置を抽出し、
前記3D情報推定部は、前記複数の第1被検査物のZ方向高さを内挿又は外挿することにより、前記第2被検査物のXY位置におけるZ方向高さを算出する
ことを特徴とする請求項2に記載のX線検査の処理装置。 When the XYZ coordinate system is set such that the 2D image is an X-ray transmission image projected onto the XY plane,
The extraction unit extracts an XY position and a Z-direction height of each of the plurality of first inspection objects from the 3D image of the first region, and the second inspection object from the 2D image of the second region. Extract the XY position,
The 3D information estimation unit is characterized in that the Z-direction height at the XY position of the second test object is calculated by interpolating or extrapolating the Z-direction heights of the plurality of first test objects. The processing apparatus for X-ray examination according to claim 2.
前記抽出部は、前記第1領域の3D画像から前記複数の第1被検査物それぞれのXY位置及び体積情報を抽出すると共に、前記第2領域の2D画像から前記第2被検査物のXY位置を抽出し、
前記3D情報推定部は、前記複数の第1被検査物の体積情報を内挿又は外挿することにより、前記第2被検査物のXY位置における体積情報を算出する
ことを特徴とする請求項2又は3に記載のX線検査の処理装置。 When the XYZ coordinate system is set such that the 2D image is an X-ray transmission image projected onto the XY plane,
The extraction unit extracts the XY position and volume information of each of the plurality of first inspection objects from the 3D image of the first region, and the XY position of the second inspection object from the 2D image of the second region To extract
The 3D information estimation unit calculates volume information at the XY position of the second inspection object by interpolating or extrapolating the volume information of the plurality of first inspection objects. The processing apparatus of the X-ray examination as described in 2 or 3.
前記抽出部は、前記第1領域の3D画像から前記複数の第1被検査物それぞれのXY位置を抽出し、
前記3D情報推定部は、前記複数の第1被検査物のXY位置を内挿又は外挿することにより、前記第2被検査物が存在すべきXY位置を算出する
ことを特徴とする請求項2〜4のうちいずれか1項に記載のX線検査の処理装置。 When the XYZ coordinate system is set such that the 2D image is an X-ray transmission image projected onto the XY plane,
The extraction unit extracts an XY position of each of the plurality of first inspection objects from the 3D image of the first area,
The 3D information estimation unit calculates an XY position where the second test object should exist by interpolating or extrapolating the XY positions of the plurality of first test objects. The processing apparatus of the X-ray examination of any one of 2-4.
前記抽出部は、前記第1領域の3D画像から前記複数の第1被検査物それぞれの第1端のXYZ位置及び第2端のXYZ位置を抽出し、
前記3D情報推定部は、前記複数の第1被検査物の第1端のXYZ位置を内挿又は外挿することにより前記第2被検査物の第1端が存在すべきXYZ位置を算出すると共に、前記複数の第1被検査物の第2端のXYZ位置を内挿又は外挿することにより前記第2被検査物の第2端が存在すべきXYZ位置を算出する
ことを特徴とする請求項2〜4のうちいずれか1項に記載のX線検査の処理装置。 The XYZ coordinate system is placed so that the 2D image is an X-ray transmission image projected onto the XY plane, and both ends of the inspection object in the Z direction are referred to as a first end and a second end,
The extraction unit extracts an XYZ position of the first end and an XYZ position of the second end of each of the plurality of first inspection objects from the 3D image of the first area,
The 3D information estimation unit calculates an XYZ position at which the first end of the second inspection object should be present by interpolating or extrapolating the XYZ positions of the first end of the plurality of first inspection objects. And calculating the XYZ position where the second end of the second inspection object should be present by interpolating or extrapolating the XYZ positions of the second end of the plurality of first inspection objects. The processing apparatus of the X-ray inspection of any one of Claims 2-4.
ことを特徴とする請求項6に記載のX線検査の処理装置。 The 3D information estimation unit determines the first end and the second end of the second inspection object from the estimated XYZ position where the first end should exist and the XYZ position where the second end should exist. 7. The processing apparatus for X-ray examination according to claim 6, wherein the deviation amount in the XY plane is calculated.
ことを特徴とする請求項6又は7に記載のX線検査の処理装置。 The 3D information estimation unit averages the estimated XYZ position where the first end should exist and the XYZ position where the second end should exist, thereby determining the XY position where the second inspection object should exist. The processor for X-ray examination according to claim 6 or 7, wherein it calculates.
前記検査部は、前記抽出部により抽出された前記第2被検査物の実際のXY位置と、前記3D情報推定部により推定された前記第2被検査物が存在すべきXY位置とを比較することにより、前記第2被検査物の良否を判定する
ことを特徴とする請求項5又は8に記載のX線検査の処理装置。 The extraction unit extracts an actual XY position of the second inspection object from the 2D image of the second area,
The inspection unit compares an actual XY position of the second inspection object extracted by the extraction unit with an XY position where the second inspection object estimated by the 3D information estimation unit should be present. The processing apparatus for X-ray examination according to claim 5 or 8, characterized in that the quality of the second inspection object is determined.
前記検査部は、前記抽出部により抽出された前記距離と、前記3D情報推定部により推定された前記第2被検査物における前記第1端と前記第2端のXY平面内のずれ量に基づいて、前記第2被検査物の良否を判定する
ことを特徴とする請求項7に記載のX線検査の処理装置。 The extraction unit extracts the distance between the second inspection object and the adjacent inspection object adjacent to the second inspection object from the 2D image of the second area,
The inspection unit is based on the distance extracted by the extraction unit and an amount of deviation of the first end and the second end of the second inspection object in the XY plane estimated by the 3D information estimation unit. The processing apparatus for X-ray examination according to claim 7, wherein the quality of the second inspection object is determined.
前記検査部は、前記第2被検査物における前記第1端と前記第2端のXY平面内のずれ量に基づいて前記第2被検査物の真円度を推定し、推定した真円度と前記抽出部により抽出された前記第2被検査物の実際の真円度とを比較することにより、前記第2被検査物の良否を判定する
ことを特徴とする請求項7又は10に記載のX線検査の処理装置。 The extraction unit extracts an actual roundness of the second inspection object from the 2D image of the second area,
The inspection unit estimates roundness of the second test object based on an amount of deviation of the second test object in the XY plane between the first end and the second end, and estimates the roundness The quality of the said 2nd to-be-tested object is determined by comparing with the actual roundness of the said 2nd to-be-tested object extracted by the said extraction part, It is characterized by the above-mentioned. X-ray examination processor.
前記抽出部は、前記第1領域の3D画像から前記複数の第1被検査物それぞれのXY位置、Z方向高さ、及び体積情報を抽出すると共に、前記第2領域の2D画像から前記第2被検査物のXY位置及び面積を抽出し、
前記3D情報推定部は、前記複数の第1被検査物のZ方向高さ及び体積情報を内挿又は外挿することにより、前記第2被検査物のXY位置におけるZ方向高さ及び体積情報を算出し、
前記検査部は、前記抽出部により抽出された前記第2被検査物の面積と前記3D情報推定部により推定された前記第2被検査物のZ方向高さとから算出した前記第2被検査物の
体積情報と、前記3D情報推定部により推定された前記第2被検査物の体積情報とを比較することにより、前記第2被検査物の良否を判定する
ことを特徴とする請求項2〜11のうちいずれか1項に記載のX線検査の処理装置。 When the XYZ coordinate system is set such that the 2D image is an X-ray transmission image projected onto the XY plane,
The extraction unit extracts the XY position, the Z direction height, and the volume information of each of the plurality of first inspection objects from the 3D image of the first area, and the second information from the 2D image of the second area. Extract the XY position and area of the inspection object,
The 3D information estimation unit interpolates or extrapolates Z-direction height and volume information of the plurality of first inspection objects to obtain Z-direction height and volume information at the XY position of the second inspection object Calculate
The inspection unit calculates the second inspection object calculated from the area of the second inspection object extracted by the extraction unit and the Z-direction height of the second inspection object estimated by the 3D information estimation unit. 4. The quality of the second test object is determined by comparing the volume information of the second test object with the volume information of the second test object estimated by the 3D information estimation unit. The processing apparatus of the X-ray examination of any one of 11.
ことを特徴とする請求項1〜12のうちいずれか1項に記載のX線検査の処理装置。 The X-ray examination according to any one of claims 1 to 12, wherein the object is an electronic component, and the inspection object is a solder for joining the electronic component and a substrate. Processing unit.
前記対象物を透過したX線を検出し、X線透過像を出力するX線検出器と、
前記X線検出器により得られたX線透過像を用いてX線検査を行う、請求項1〜13のうちいずれか1項に記載のX線検査の処理装置と、
を有することを特徴とするX線検査装置。 An X-ray source for irradiating the object with X-rays;
An X-ray detector which detects X-rays transmitted through the object and outputs an X-ray transmission image;
The processing apparatus for X-ray examination according to any one of claims 1 to 13, wherein X-ray examination is performed using an X-ray transmission image obtained by the X-ray detector.
An X-ray inspection apparatus characterized by having:
前記対象物に設定される被検査領域のうちの一部の領域である第1領域について、投影方向の異なる複数のX線透過像に基づき3D画像を取得するステップと、
前記被検査領域のうちの前記第1領域とは少なくとも一部が異なる領域である第2領域について、X線透過像である2D画像を取得するステップと、
取得された前記第1領域の3D画像から、前記第1領域内の被検査物である第1被検査物の3D情報を抽出すると共に、取得された前記第2領域の2D画像から、前記第2領域内の被検査物のうち前記第1被検査物とは異なる被検査物である第2被検査物の2D情報を抽出する抽出ステップと、
抽出された前記第1被検査物の3D情報に基づいて、前記第2被検査物の3D情報を推定する推定ステップと、
抽出された前記第2被検査物の2D情報と、推定された前記第2被検査物の3D情報とを用いて、前記第2被検査物の検査を行う検査ステップと、
を含むことを特徴とするX線検査方法。 An X-ray inspection method for inspecting an object including a plurality of inspection objects by X-rays, comprising:
Acquiring a 3D image based on a plurality of X-ray transmission images having different projection directions for a first area which is a partial area of an inspection area set in the object;
Acquiring a 2D image, which is an X-ray transmission image, of a second area that is at least partially different from the first area of the inspection area;
The 3D information of the first object to be inspected in the first area is extracted from the acquired 3D image of the first area, and the 2D image of the second area obtained is An extraction step of extracting 2D information of a second test object which is a test object different from the first test object among test objects in two regions;
Estimating 3D information of the second inspection object based on the extracted 3D information of the first inspection object;
An inspection step of inspecting the second inspection object using the extracted 2D information of the second inspection object and the estimated 3D information of the second inspection object;
X-ray examination method characterized by including.
前記推定ステップでは、前記複数の第1被検査物の3D情報を内挿又は外挿することにより、前記第2被検査物の3D情報を算出する
ことを特徴とする請求項15に記載のX線検査方法。 A plurality of first inspection objects are included in the first region,
The X direction according to claim 15, wherein, in the estimation step, 3D information of the second inspection object is calculated by interpolating or extrapolating 3D information of the plurality of first inspection objects. Line inspection method.
前記抽出ステップでは、前記第1領域の3D画像から前記複数の第1被検査物それぞれのXY位置及びZ方向高さを抽出すると共に、前記第2領域の2D画像から前記第2被検査物のXY位置を抽出し、
前記推定ステップでは、前記複数の第1被検査物のZ方向高さを内挿又は外挿することにより、前記第2被検査物のXY位置におけるZ方向高さを算出する
ことを特徴とする請求項16に記載のX線検査方法。 When the XYZ coordinate system is set such that the 2D image is an X-ray transmission image projected onto the XY plane,
In the extraction step, the XY position and the Z direction height of each of the plurality of first inspection objects are extracted from the 3D image of the first region, and the second inspection object is extracted from the 2D image of the second region. Extract the XY position,
In the estimation step, the Z-direction height at the XY position of the second inspection object is calculated by interpolating or extrapolating the Z-direction heights of the plurality of first inspection objects. The X-ray inspection method according to claim 16.
前記抽出ステップでは、前記第1領域の3D画像から前記複数の第1被検査物それぞれのXY位置及び体積情報を抽出すると共に、前記第2領域の2D画像から前記第2被検査物のXY位置を抽出し、
前記推定ステップでは、前記複数の第1被検査物の体積情報を内挿又は外挿することにより、前記第2被検査物のXY位置における体積情報を算出する
ことを特徴とする請求項16又は17に記載のX線検査方法。 When the XYZ coordinate system is set such that the 2D image is an X-ray transmission image projected onto the XY plane,
In the extraction step, the XY position and volume information of each of the plurality of first inspection objects are extracted from the 3D image of the first region, and the XY position of the second inspection object from the 2D image of the second region To extract
The volume information at the XY position of the second inspection object is calculated in the estimation step by interpolating or extrapolating the volume information of the plurality of first inspection objects. The X-ray inspection method as described in 17.
前記抽出ステップでは、前記第1領域の3D画像から前記複数の第1被検査物それぞれのXY位置を抽出し、
前記推定ステップでは、前記複数の第1被検査物のXY位置を内挿又は外挿することにより、前記第2被検査物が存在すべきXY位置を算出する
ことを特徴とする請求項16〜18のうちいずれか1項に記載のX線検査方法。 When the XYZ coordinate system is set such that the 2D image is an X-ray transmission image projected onto the XY plane,
In the extraction step, the XY position of each of the plurality of first inspection objects is extracted from the 3D image of the first region,
In the estimation step, the XY position of the second inspection object is calculated by interpolating or extrapolating the XY positions of the plurality of first inspection objects. The X-ray inspection method according to any one of 18.
前記抽出ステップでは、前記第1領域の3D画像から前記複数の第1被検査物それぞれの第1端のXYZ位置及び第2端のXYZ位置を抽出し、
前記推定ステップでは、前記複数の第1被検査物の第1端のXYZ位置を内挿又は外挿することにより前記第2被検査物の第1端が存在すべきXYZ位置を算出すると共に、前記複数の第1被検査物の第2端のXYZ位置を内挿又は外挿することにより前記第2被検査物の第2端が存在すべきXYZ位置を算出する
ことを特徴とする請求項16〜18のうちいずれか1項に記載のX線検査方法。 The XYZ coordinate system is placed so that the 2D image is an X-ray transmission image projected onto the XY plane, and both ends of the inspection object in the Z direction are referred to as a first end and a second end,
In the extraction step, the XYZ positions of the first end and the XYZ positions of the second end of each of the plurality of first inspection objects are extracted from the 3D image of the first area,
In the estimation step, an XYZ position at which the first end of the second inspection object should be calculated is calculated by interpolating or extrapolating the XYZ positions of the first ends of the plurality of first inspection objects, and The XYZ position where the second end of the second inspection object should be calculated is calculated by interpolating or extrapolating the XYZ positions of the second end of the plurality of first inspection objects. The X-ray inspection method according to any one of 16 to 18.
ことを特徴とする請求項20に記載のX線検査方法。 In the estimation step, an XY plane of the first end and the second end of the second inspection object from the estimated XYZ position where the first end should exist and the XYZ position where the second end should exist. 21. The X-ray examination method according to claim 20, wherein the amount of deviation is calculated.
ことを特徴とする請求項20又は21に記載のX線検査方法。 In the estimation step, the XY position where the second inspection object should exist is calculated by averaging the XYZ position where the first end should exist and the XYZ position where the second end should exist. 22. The X-ray examination method according to claim 20 or 21, characterized in that:
前記検査ステップでは、前記抽出ステップにより抽出された前記第2被検査物の実際のXY位置と、前記推定ステップにより推定された前記第2被検査物が存在すべきXY位置とを比較することにより、前記第2被検査物の良否を判定する
ことを特徴とする請求項19又は22に記載のX線検査方法。 In the extraction step, the actual XY position of the second inspection object is extracted from the 2D image of the second area,
In the inspection step, the actual XY position of the second inspection object extracted in the extraction step is compared with the XY position where the second inspection object should be present estimated in the estimation step. The X-ray inspection method according to claim 19, wherein the quality of the second inspection object is determined.
前記検査ステップでは、前記抽出ステップにより抽出された前記距離と、前記推定ステップにより推定された前記第2被検査物における前記第1端と前記第2端のXY平面内のずれ量に基づいて、前記第2被検査物の良否を判定する
ことを特徴とする請求項21に記載のX線検査方法。 In the extraction step, the distance between the second inspection object and the adjacent inspection object adjacent to the second inspection object is extracted from the 2D image of the second area,
In the inspection step, based on the distance extracted in the extraction step and the deviation amount in the XY plane of the first end and the second end of the second inspection object estimated in the estimation step, 22. The X-ray inspection method according to claim 21, wherein the quality of the second inspection object is determined.
前記検査ステップでは、前記第2被検査物における前記第1端と前記第2端のXY平面内のずれ量に基づいて前記第2被検査物の真円度を推定し、推定した真円度と前記抽出ステップにより抽出された前記第2被検査物の実際の真円度とを比較することにより、前記第2被検査物の良否を判定する
ことを特徴とする請求項21又は24に記載のX線検査方法。 In the extraction step, the actual roundness of the second inspection object is extracted from the 2D image of the second area,
In the inspection step, the roundness of the second test object is estimated based on the amount of deviation of the second test object in the XY plane between the first end and the second end, and the circularity is estimated The quality of the second object to be inspected is determined by comparing the actual roundness of the second object to be inspected extracted in the extraction step with the above-mentioned extraction step. X-ray inspection method.
前記抽出ステップでは、前記第1領域の3D画像から前記複数の第1被検査物それぞれのXY位置、Z方向高さ、及び体積情報を抽出すると共に、前記第2領域の2D画像から前記第2被検査物のXY位置及び面積を抽出し、
前記推定ステップでは、前記複数の第1被検査物のZ方向高さ及び体積情報を内挿又は外挿することにより、前記第2被検査物のXY位置におけるZ方向高さ及び体積情報を算出し、
前記検査ステップでは、前記抽出ステップにより抽出された前記第2被検査物の面積と前記推定ステップにより推定された前記第2被検査物のZ方向高さとから算出した前記第2被検査物の体積情報と、前記推定ステップにより推定された前記第2被検査物の体積情報とを比較することにより、前記第2被検査物の良否を判定する
ことを特徴とする請求項16〜25のうちいずれか1項に記載のX線検査方法。 When the XYZ coordinate system is set such that the 2D image is an X-ray transmission image projected onto the XY plane,
In the extraction step, the XY position, the Z direction height, and the volume information of each of the plurality of first inspection objects are extracted from the 3D image of the first area, and the second information is extracted from the 2D image of the second area. Extract the XY position and area of the inspection object,
In the estimation step, Z-direction height and volume information at the XY position of the second inspection object is calculated by interpolating or extrapolating Z-direction height and volume information of the plurality of first inspection objects. And
In the inspection step, the volume of the second inspection object calculated from the area of the second inspection object extracted in the extraction step and the height in the Z direction of the second inspection object estimated in the estimation step The quality of the said 2nd to-be-tested object is determined by comparing information and the volume information of the said 2nd to-be-tested object estimated by the said estimation step, The any one of Claims 16-25 characterized by the above-mentioned. The X-ray inspection method according to item 1 or 2.
ことを特徴とする請求項15〜26のうちいずれか1項に記載のX線検査方法。 The X-ray inspection method according to any one of claims 15 to 26, wherein the object is an electronic component, and the inspection object is a solder for joining the electronic component and a substrate. .
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