JPH0310151A - 物体検査装置 - 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】 〔目次〕 概要 産業上の利用分野 従来の技術　　　　　　（第９〜１１図）発明が解決し
ようとする課題 課題を解決するための手段 作用 実施例 本発明の原理説明　　（第１〜７図） 本発明の一実施例　　（第８図） 発明の効果 〔概要〕 被測定対象物の三次元状態をＸ線を用いて検知する物体
検査装置に関し、 物体の三次元状態を非接触、非破壊で高速かつ高精度で
検知可能な物体検査装置を提供することを目的とし、 検査箇所を有する被測定対象物５２にＸ線を放射し透過
させるＸ線源４１と、前記被測定対象物を透過したＸ線
を検知する検知手段４２と、前記検査箇所と前記Ｘ線源
との距離を検出する距離検出手段６８と、前記被測定対
象物５２を所定速度で移動させる移動手段５６と、前記
検知手段４２により検知されたＸ線に対応する画像信号
を記憶する記憶手段７０〜７３と、前記距離検出手段６
８の出力に基づいて前記記憶手段７０〜７３により記憶
された前記画像信号のうち、前記被測定対象物５２の検
査箇所を異なる方向から透過したＸ線に対応する前記画
像信号を抽出する抽出手段７４と、前記抽出手段７４に
より抽出された同一検査箇所の画像信号のうち、その最
大値に基づいて前記被測定対象物の検査箇所を検査する
検査手段７６と、を備えて構成する。

〔産業上の利用分野］ 本発明は、物体検査装置に係り、詳しくは、被測定対象
物の三次元状態をＸ線を用いて検知する物体検査装置に
関する。

電子計算機の高速化が進むとともに、電子部品の検査に
おいても、従来の外観だけでなく物体内部の状態を知る
必要がでてきている。例えば、電子計算機においては、
従来のプラスチックにかわり、セラミック基板が使用さ
れるようになってきている。この製造においては、セラ
ミック基板に形成された電気導通孔（以下、バイアホー
ル（■ＩＡ　　ＨＯＬＥ）という）の内部検査が必要と
なっている。

〔従来の技術〕

セラミック多層板は、複数枚のグリーンシートを積層し
、焼結して製造される。バイアホールは各層間の導通を
とるために設けられたものであり、第９図に示すように
バイアホール１．２はグリーンシート３に貫通孔４をあ
け、このなかに銅ペーストを充填したものである。バイ
アホールに必要な条件は、各層間の導通をとるために、
第９図に示すバイアホール２のように、銅ペーストが基
材表面まで達していることが挙げられ、バイアホールの
欠陥は、バイアホール１のように中にボイド（中空）５
があるものなどである。この欠陥は、外観ではなく内部
の状態を知らねば検知できない。

また、もう一つの分野は、表面実装プリント板の半田内
部検査である。半田の外観検査は、従来は目視により行
われてきたが、表面実装技術が進展するとともに、半田
付けをリードの裏側で行うようになり外観検査が困難と
なっている。例えば、第１０図に示すようにＩＣピン６
．７の裏側につけられた半田の有無は、上から見ただけ
では検出できない、第１０図に示すＩＣピン６は半田８
が正常につけられたもの、ＩＣピン７は半田がつけられ
なかった欠陥状態のものを示す。このような分野では、
物体の裏側にある対象を計測する必要がある。

そのため従来では、対象物の外部にＸ線源を設け、その
透過したＸ線をＸ線カメラで検出してその透過量により
半田の有無、多寡を計測する方法がとられている。

〔発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このような従来の物体検査装置にあって
は、単にＸ線を用いるだけでの態様であったため、第１
１図に示すように検査したい対象物（プリント配線板）
の裏側に半田９があるとＸ線１０．１１を透過させてそ
のＸ線の透過量をＸ線カメラ１２．１３で検出しようと
しても正常の場合と同じ透過量となり、欠陥か正常かの
判別ができないという問題点があった。

そこで本発明は、検査対象としない物体の影響を受ける
ことなく、被測定対象物の三次元状態を非接触、非破壊
で高速かつ高精度で検知可能な物体検査装置を提供する
ことを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明による物体検査装置は上記目的達成のため、検査
箇所を有する被測定対象物５２にＸ線を透過させるＸ線
を放射するＸ線源４１と、前記被測定対象物を透過した
Ｘ線を検知する検知手段４２と、前記検査箇所と前記Ｘ
線源との距離を検出する距離検出手段６８と、前記被測
定対象物５２を所定速度で移動させる移動手段５６と、
前記検知手段４２により検知されたＸ線に対応する画像
信号を記憶する記憶手段７０〜７３と、前記距離検出手
段６８の出力に基づいて前記記憶手段７０〜７３により
記憶された前記画像信号のうち、前記被測定対象物５２
の検査箇所を異なる方向から透過したＸ線に対応する前
記画像信号を抽出する抽出手段７４と、前記抽出手段７
４により抽出された同一検査箇所の画像信号のうち、そ
の最大値に基づいて前記被測定対象物の検査箇所を検査
する検査手段７６と、を備えている。

〔作用〕

本発明では、Ｘ線源とＸ線を検知する検知手段との間に
置かれた被測定対象物が移動手段により所定速度で動か
され、異なる方向から被測定対象物の検査箇所にＸ線が
照射される。そして、検査箇所を異なる方向から検知し
た画像信号のみが抽出され、その最大値に基づいて被測
定対象物の検査箇所の欠陥の有無が判別される。

したがって、検査箇所以外に半田等があっても、これら
半田等に影響されることなく目的とする検査箇所のＸ線
透過量を得ることができ、高速かつ高精度で被測定対象
物の検査箇所の欠陥の有無が検査可能になる。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に基づいて説明する。

原且説凱 本発明は、Ｘ検出透過量の多寡により、物体内部の空隙
を検査する際、検査しようとする箇所を多方向から照射
し、それぞれの透過量の内、裏の影響を受けない信号だ
けを選択しようとするものである。

第１〜７図は本発明の詳細な説明するための図である。

以下、半田計測を行う場合を例に採り本発明の詳細な説
明する。第１図において、２１は表面実装プリント板、
２２は例えば銅製リード、２３．２４は表面実装プリン
ト板２１の裏パターンにつけられた半田、２５．２６．
２７は部品である。まず、検査しようとする点Ａ（検査
箇所）を通るようにＸ線＠、　（ａ　−ｄ　）　３１〜
３４と検知器３５〜３８とを設置する。

各検出器３５〜３８が検出した信号のうち、最大値が裏
の影響を受けない信号とみなせる。すなわち、もし表面
実装プリント板２１の裏に半田２３．２４や部品２５〜
２７があると、そこでは、Ｘ線が吸収されるため、透過
が小さくなる。したがって、各Ｘ線源（ａ−ｄ）３１〜
３４からの透過量のうち、最大値が、裏パターンの影響
を受けないものである。これを実現するためには、第１
図に示すように照射角度を多数にすれば、どこかの照射
線が表の半田だけを透過するように設置できる。ここで
、照射角度が異なると、銅製リード２２を透過する長さ
が異なるが、銅は半田に比較してＸ線の吸収量が約１／
１０と少ないため、その影響は無視できる（表１参照）
。

表　　１ 本発明では、上記原理を一つのＸ線源と、一つのＸ線用
カメラを用いて実現しようとするものである。すなわち
、第２図に示すように一つのＸ線源４１に対し一つの二
次元のＸ線検知器（検知手段）４２を設け、検査対象と
するプリント板（被測定対象物）４３を一定速度で移動
させると、各点では、異なる方向から照射を受ける。例
えば、第３図に示すように観測したい点（検査箇所）４
４が１．２．３．４と移動するとき、裏パターン４５も
同時に移動する。このそれぞれで、透過画像を検知する
と、４の場合のみ裏と表パターンとが分離できている。

第２図の構成では、各画面を蓄えるフレームメモリと各
画面から同一地点の透過量を計算し、読み出す回路が必
要である。第４図はその概念を示すブロック図であり、
この図において、各点１〜４を透過したＸ線量を検出し
た検出画像信号は画像信号セレクタ４６を介して最大値
検出回路４７に入力され、最大値検出回路４７で各点１
〜４点の最大値が検出される。検出された最大値（この
例では４の場合の値）は透過率決定回路４８により同一
地点の透過量が計算され、判別回路４９で表面のＸ線透
過量分布が計算されて欠陥の有無が判別される。

また、第５図に示すように、プリント板４３の表と裏で
は画像の位置が異なるので、第６図に示すようにそれぞ
れ表と裏との場所を選ぶと表および裏それぞれの透過量
を計測することができる。

この計測においては、Ｘ線源４１と被測定対象物（プリ
ント板４３）との距離の計測が重要である。

すなわち、第７図（ａ）（ｂ）に示すように、Ｘ線′６
１．４１と被測定対象物との距離りがｈ′に変化すると
、検査点４４と、Ｘ線源４１と被測定対象物との法線と
の距離もｄからｄ′へと変化する。そこで、光学的な方
法で、Ｘ線源４１と検査点４４との距離を計測する必要
がある。

二災施旦 以下、上記基本原理に基づいて実施例を説明する。第８
図は本発明に係る物体検査装置の一実施例を示す図であ
り、第１〜７図に示した原理説明と同一構成部分には同
一番号を付している。

第８図において、５１は物体内部観測装置（物体検査装
置）、５２は部品５３〜５５が取り付けられたプリント
板（被測定対象物）、５６はプリント板５２を搭載し、
Ｘ−Ｙ軸方向に移動可能な移動テーブル（移動手段）で
ある。一方、５７はレーザであり、レーザ５７からの光
ビーム（レーザ光）はレンズ５８．５９を通して回転ミ
ラー６０で反射した後、照明用対物レンズ６１に入射し
、プリント仮５２上に斜めからライン状に照射する。プ
リント板５２からの反射光は検知用対物レンズ６１を通
った後、ビームスプリッタ６３によってフォトディテク
タ６４．６５に結像する。フォトディテクタ６４．６５
としては、例えばＣＣＤあるいはＴＶカメラが用いられ
る。フォトディテクタ６４．６５の検知画像は図示しな
いＡ／Ｄ変換器によってＡ／Ｄ変換され、高さ検出回路
６６に入力される。高さ検出回路６６は入力された検知
画像に基づいてプリント板５２の高さを検出し、その検
出信号は基材高さ検出回路６７に入力され、基材高さ検
出回路６７で検出したい箇所の高さが検出される。上記
レーザ５７、レンズ５８．５９、回転ミラー６０、照明
用対物レンズ６１、検知用対物レンズ６２、ビームスプ
リッタ６３、フォトディテクタ６４．６５、高さ検出回
路６６および基材高さ検出回路６７は全体として距離検
出手段６８を構成する。

Ｘ線検出器４２により検出した画像出力は増幅器６９に
入力され、増幅器６９で増幅してフレームメモリ（記憶
手段）７０〜７３に一時的に記憶される。各フレームメ
モリ７０〜７３に記憶された画像出力はアドレス選択回
路（抽出手段）７４に人力され、アドレス選択回路７４
は基材高さ検出回路６７により検出された検査対象とＸ
線源４１との距離データに基づいて検出したい部分の座
標を計算し、各フレームメモリ７０〜７３から該当アド
レスの観測値を読み出す。読み出された観測値はＸ線断
面画像処理回路７５に入力され、Ｘ線断面画像処理回路
７５で観測値のうち最も大きな透過量を判別する。判別
結果は欠陥判別回路（検査手段）７６に入力され、欠陥
判別回路７６は最大透過量を所定値と比較し、透過量が
所定値から、ある許容範囲外の値となった場合には欠陥
と判別する。

次に、作用を説明する。

Ｘ線源４１によりプリント板５２の上方からプリント板
５２にＸ線を照射するとともに、移動テーブル５６を一
定速度で所定方向に移動させる。検知側ではプリント板
５２の下方にＸ線検出器４２を置き、Ｘ線の透過量を検
知する。検知した信号は増幅器６９で増幅後、フレーム
メモリ７０〜７３に入力され、順次記憶される。

一方、距離検出手段６８による光学的な方法（三角測量
法）で検査対象とＸ線源４１との距離が計測され、この
結果を基にして、アドレス選択回路７４で検出したい部
分の座標が計算され、各フレームメモリ７０〜７３から
観測値が読み出される。そして、それらの値のうち最も
大きな透過量がその座標のＸ線透過量となる。次に、欠
陥判別回路７６で予め決められた透過量との比較を行い
、透過量が所定値より大きすぎた場合には、欠陥と判定
される。

以上述べたように、本実施例では検査したい対象物の裏
側に半田、部品等があっても、これらの部材の影響を受
けることなく検査箇所のみ欠陥を確実に判別することが
でき、しかも、一つのＸ線源４１と、一つのＸ線検出器
４２とを用いて、板状対象物の三次元状態を高速かつ高
精度で検知することができる。

なお、本実施例では、プリント板５２の半田の欠陥の有
無を判別する例であるが、プリント板５２の半田だけで
なく、セラミック基板のバイアホール検査にも適用可能
であることは言うまでもない。

〔発明の効果〕

本発明によれば、検査対象としない物体の影響を受ける
ことなく被測定対象物の三次元状態を非接触、非破壊で
高速かつ高精度で検知可能な物体検査装置を実現するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１〜７図は本発明の詳細な説明するための図であり、 第１図はその原理説明図、 第２図はその一つのＸ線源と一つのＸ線カメラを用いて
実現する場合の原理説明図、 第３図はその原理説明図、 第４図はそのブロック構成図、 第５図はそのプリント板の表と裏の画像を検出する場合
の原理説明図、 第６図は第５図により検出された検出画面を示す図、 第７図はそのＸ線源と検査対象との距離を説明するため
の図、 第８図は本発明に係る物体検査装置の一実施例を示す全
体構成図、 第９〜１１図は従来の物体検査装置を示す図であり、 第９図はそのバイアホールの状態を示す図、第１０図は
その半田の付着状態を説明するための図、 第１１図はその問題点を説明するための図である。 ２１・・・・・・表面実装プリント板、２２・・・・・
・ｉ同型リード、 ２３．２４・・・・・・半田、 ２５〜２７・・・・・・部品、 ３１〜３４・・・・・・Ｘ線源、 ３５〜３８・・・・・・検出器、 ４１・・・・・・Ｘ線源、 ４２・・・・・・Ｘ線検出器（検知手段）、４３・・・
・・・プリント板（被測定対象物）、４４・・・・・・
観測したい点（検査箇所）、４５・・・・・・裏パター
ン、 ４６・・・・・・画像信号セレクタ、 ４７・・・・・・最大値検出回路、 ４８・・・・・・透過率決定回路、 ４９・・・・・・判別回路、 ５１・・・・・・物体内部観測装置（物体検査装置）、
５２・・・・・・プリント板（被測定対象物）、５３〜
５５・・・・・・部品、 ５６・・・・・・移動テーブル（移動手段）、５７・・
・・・・レーザ、 ５８．５９・・・・・・レンズ、 ６０・・・・・・回転ミラー ６１・・・・・・照射用対物レンズ、 ６２・・・・・・検知用対物レンズ、 ６３・・・・・・ビームスプリッタ、 ６４．６５・・・・・・フォトディテクク、６６・・・
・・・高さ検出回路、 ６７・・・・・・基材高さ検出回路、 ６８・・・・・・距離検出手段、 ６９・・・・・・増幅器、 ７０〜７３・・・・・・フレームメモリ（記憶手段）、
７４・・・・・・アドレス選択回路（抽出手段）、７５
・・・・・・Ｘ線断面画像処理回路、７６・・・・・・
欠陥判別回路（検査手段）第 図 第 図 第 図 本発明のプリント仮の表と裏の画像を 検出する場合の原理説明図 第５図 ！、２．３．４ 一上面（同一アドレス） １′、２′、３′、４′ 一下面洞一アドレス） 原理説明の第５図によ引支出された検出画面を示す図第
６図 第 ７ 図 欧陥〕 ぽ常〕 従来のバイアホールの状態を示す図 第 図 第 ０ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 検査箇所を有する被測定対象物（５２）にＸ線を放射し
   透過させるＸ線源（４１）と、 前記被測定対象物を透過したＸ線を検知する検知手段（
   ４２）と、 前記検査箇所と前記Ｘ線源との距離を検出する距離検出
   手段（６８）と、 前記被測定対象物（５２）を所定速度で移動させる移動
   手段（５６）と、 前記検知手段（４２）により検知されたＸ線に対応する
   画像信号を記憶する記憶手段（７０）〜（７３）と、 前記距離検出手段（６８）の出力に基づいて前記記憶手
   段（７０）〜（７３）により記憶された前記画像信号の
   うち、前記被測定対象物（５２）の検査箇所を異なる方
   向から透過したＸ線に対応する前記画像信号を抽出する
   抽出手段（７４）と、 前記抽出手段（７４）により抽出された同一検査箇所の
   画像信号のうち、その最大値に基づいて前記被測定対象
   物の検査箇所を検査する検査手段（７６）と、 を備えたことを特徴とする物体検査装置。