(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線源とＸ線検出器との間の観察エリア上に載置された被検査物を加熱して前記被検査物の熱変化の状態を前記Ｘ線検出器で撮像したＸ線透過像に基づいて検査する機能を有するＸ線検査装置であって、
前記Ｘ線源と前記観察エリアとの間の微小間隙部側方に熱風噴出口が配置され、前記熱風噴出口から前記観察エリア上の被検査物上部に熱風を噴出して前記被検査物をその上面側から加熱する第１加熱手段と、前記観察エリアと前記Ｘ線検出器との間に加熱源が配設され、前記加熱源から前記観察エリアに向けて熱を放射して前記被検査物をその下面側から加熱する第２加熱手段と、前記被検査物の上面側の現在温度と下面側の現在温度とをそれぞれ遂次検出する温度検出手段と、温度プロファイルのデータを記憶する記憶手段と、前記被検査物の上面側と下面側との検出温度差が無くなるように前記温度検出手段により検出された前記上面側の現在温度と下面側の現在温度とに基づいて前記被検査物の上面側の目標温度信号を前記第１加熱手段に与えると共に前記被検査物の下面側の目標温度信号を前記第２加熱手段に与えることによって前記第１及び第２加熱手段による各加熱量を協調制御しながら、前記温度プロファイルに従って前記被検査物を昇温させる温度制御手段と、を備えたことを特徴とするＸ線検査装置。
【請求項２】
前記微小間隙部側方に冷風噴出口が配置され、前記冷風噴出口から前記観察エリア上の被検査物に向けて冷風を噴出して前記被検査物を冷却する冷却手段を更に備えた請求項１に記載のＸ線検査装置。
【請求項３】
前記冷却手段による冷却と、前記第１及び第２加熱手段による各加熱量の協調制御とによって、前記被検査物の検出温度及び前記温度プロファイルの設定データに基づいて前記被検査物を前記温度プロファイルに従って降温させる降温制御機能を有する請求項２に記載のＸ線検査装置。
【請求項４】
前記温度プロファイルに従って前記被検査物を加熱又は降温させた後に前記被検査物を所定温度まで急速冷却する急冷制御機能とを有する請求項３に記載のＸ線検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線を用いて被検査物を透視することで、被検査物の内部および外部の欠陥等を検査するＸ線検査装置に関し、特に、被検査物を加熱若しくは冷却制御して、被検査物内部の微細構造の変化などを検査することが可能なＸ線検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線を利用した検査装置としては、Ｘ線顕微鏡，異物検査装置，物質の表面検査装置，蛍光Ｘ線分析装置などの各種の産業検査装置や、Ｘ線診断装置などの医療用Ｘ線装置が知られている。高分解能を有するＸ線検査装置としては、例えば、電子銃が作る電界に磁界を重畳させる磁界重畳レンズをＸ線発生手段の構成要素として備え、電子発生部から発生した直後の電子を磁界重畳レンズによって集束させながら電子銃によって加速させることによって、Ｘ線発生用ターゲットに当てる電子線の損失電子線量を低減させる構成としたものが公知である（例えば本出願人による特許文献１参照）。この特許文献１に記載のＸ線顕微検査装置においては、焦点サイズが０．１μｍより良い超高分解能（４０〜１００ｎｍ）で被検査物の微細構造を非破壊で検査可能としている。
【０００３】
このような超高分解能を有するＸ線検査装置（Ｘ線顕微検査装置）は、例えば高密度集積回路等の半田付けの合否検査等に利用することが可能である。その場合、近年までは、検査装置外部で加熱した被検査物を検査装置内部にセッティングして観察することが多く、充分な温度管理が行えなかったが、近年では、被検査物（観察試料）を加熱する加熱源をＸ線検査装置本体に内蔵し、試料の加熱による状態変化をＸ線透過像にて観察できるようにしたものが提案されている（例えば特許文献２、３参照）。
【特許文献１】特開２００４−１３８４６０号公報
【特許文献２】特開２００３−１４９１７３号公報
【特許文献３】特願平２−５２２４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
Ｘ線検査装置のオプション機器として、観察試料を加熱しながら熱変化の状態をＸ線透視像により観察できる装置（以下、加熱装置）が提案されているが、上述した特許文献２や特許文献３に記載されている従来の加熱源では、一方向からの加熱の為、観察試料の熱分布を均一にすることができなかった。また、半田の鉛フリー化に伴い、半田付け温度の上昇速度、及び冷却速度の差異による引け巣やクラックの問題を解決するために、最適な温度の設定が必要とされており、精密な観察試料の温度制御が必要であった。また、冷却方法が自然冷却であったため、リフロー炉の冷却再現ができなかったり、加熱後の観察試料交換に対しては、装置自体が冷えるまでかなりの時間を要していたりした。
【０００５】
本発明は上述のような問題に鑑みて成されたものであり、本発明の主要な目的は、被検査物の面上の温度分布のムラを無くすとともに表面と裏面との温度差を無くし、リフロー特性に応じた加熱が可能なＸ線検査装置を提供することにある。また、被検査物の加熱による検査の後に被検査物を温度プロファイルに従って自動的に冷却することが可能なＸ線検査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、Ｘ線源とＸ線検出器との間の観察エリア上に載置された被検査物を加熱して前記被検査物の熱変化の状態を前記Ｘ線検出器で撮像したＸ線透過像に基づいて検査する機能を有するＸ線検査装置に関するものであり、本発明の上記目的は、前記Ｘ線源と前記観察エリアとの間の微小間隙部側方に熱風噴出口が配置され、前記熱風噴出口から前記観察エリア上の被検査物上部に熱風を噴出して前記被検査物をその上面側から加熱する第１加熱手段と、前記観察エリアと前記Ｘ線検出器との間に加熱源が配設され、前記加熱源から前記観察エリアに向けて熱を放射して前記被検査物をその下面側から加熱する第２加熱手段と、前記被検査物の上面側の現在温度と下面側の現在温度とをそれぞれ遂次検出する温度検出手段と、温度プロファイルのデータを記憶する記憶手段と、前記被検査物の上面側と下面側との検出温度差が無くなるように前記温度検出手段により検出された前記上面側の現在温度と下面側の現在温度とに基づいて前記被検査物の上面側の目標温度信号を前記第１加熱手段に与えると共に前記被検査物の下面側の目標温度信号を前記第２加熱手段に与えることによって前記第１及び第２加熱手段による各加熱量を協調制御しながら、前記温度プロファイルに従って前記被検査物を昇温させる温度制御手段と、を備えることによって達成される。
【０００７】
また、本発明の上記目的は、前記微小間隙部側方に冷風噴出口が配置され、前記冷風噴出口から前記観察エリア上の被検査物に向けて冷風を噴出して前記被検査物を冷却する冷却手段を更に備えること、前記冷却手段による冷却と、前記第１及び第２加熱手段による各加熱量の協調制御とによって、前記被検査物の検出温度及び前記温度プロファイルの設定データに基づいて前記被検査物を前記温度プロファイルに従って降温させる降温制御機能を有すること、前記温度プロファイルに従って前記被検査物を加熱又は降温させた後に前記被検査物を所定温度まで急速冷却する急冷制御機能とを有すること、によってそれぞれ一層効果的に達成される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、被検査物の表裏の各面をムラなく均一に加熱することができると共に、被検査物の表裏面の温度差を無くしリフロー特性に応じた加熱が可能となる。また、Ｘ線源側からの加熱は、熱風によって加熱する構成としているので、Ｘ線源と前記観察エリアとの間の間隙が微小なＸ線検査顕微装置においても、被検査物の温度コントロールが容易となってその温度特性を高精度で検査することが可能となる。
【００１０】
さらに、冷却手段を備えることで、リフロー炉の冷却再現が可能になると共に、加熱後の観察試料の交換時間を短縮化することが可能となる。さらに、第１の遮蔽部材や強制空冷機構を備えることで、加熱装置からのターゲット部材への加熱を熱的に遮断することができる。第２の遮蔽部材を備えることで、加熱装置からのＸ線検出器への加熱を熱的に遮断することができると共に落下物による損傷を防止することができる。また、外観観察用カメラを備えることで、Ｘ線透過像による試料内部の微細構造の変化と外観の変化とを同時に観察することが可能となる。さらに、吸引手段を備えることで、加熱により発生する有害ガス及び煙をＸ線検査装置外に排気できると共にＸ線ターゲットの腐食を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面に基づいて本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。本発明はＸ線検査装置に適用される加熱装置に係る発明であり、Ｘ線検査装置自体の詳細な説明については説明を省略する。なお、本発明に係る加熱装置は、例えば背景技術で説明した超高分解能を有するＸ線顕微検査装置に好適に適用される。
【００１２】
図１は本発明に係るＸ線検査装置の主要部の構成例を示す模式図である。図１に示されるＸ線検査装置は、対象観察物である試料１に熱を加え、その熱変化の状態をＸ線透過像にて観察することができる装置であり、Ｘ線源１１とＸ線検出器１２との間に加熱ユニット２０を備えている。
【００１３】
加熱ユニット２０は、Ｘ線検査装置のオプション装置であり、その用途は、（１）鉛フリー半田等の半田溶融時のボイド、引け巣、クラック発生の解析、（２）ＬＥＤ（Light  Emitting  Diode）やＩＣ（Integrated  Circuit）など電子部品での熱衝撃による熱応力がもたらす不具合原因の解析、（３）半田付けリフローの実験による最適な温度プロファイルの開発などである。
【００１４】
加熱ユニット２０は、図１に示すように、試料１をその上面側（Ｘ線源１１側）から加熱する第１加熱手段２１と、試料１をその下面側（Ｘ線検出器１２側）から加熱する第２加熱手段２２と、試料１の上面側の温度と下面側の温度を検出する温度検出手段２４とを備えている。本実施の形態では、第１加熱手段２１の加熱源としてはエアヒータ（温風ヒータ）を使用し、第２加熱手段２２の加熱源としてはハロゲンランプを使用し、温度検出手段２４としては、熱電対を使用している。
【００１５】
加熱ユニット２０を構成する各手段は、試料１の温度を調節するための温度調節器３０を介してＸ線検査装置の制御コンピュータ４０と接続されており、第１加熱手段２１と第２加熱手段２２による試料１の加熱温度が、温度調節器３０を介して制御コンピュータ４０によって制御されるようになっている。
【００１６】
制御コンピュータ４０は、例えばＰＣ（パーソナルコンピュータ）等のコンピュータと制御プログラムから構成され、設定温度４１に従って試料１を昇温させる機能を備えている。温度制御に用いる設定温度４１は、試料１を観察する温度、温度の保持時間、昇温速度や降温速度を示す温度プロファイルとして、制御コンピュータ４０の記憶部に記憶されている。そして、本実施の形態では、制御コンピュータ４０は、温度検出手段２４の検出データと設定温度４１のデータに基づいて、試料１の上面側と下面側との検出温度差が無くなるように温度調節器３０を介して第１加熱手段２１と第２加熱手段２２による各加熱量を協調制御しながら、温度プロファイル４１に従って試料１の温度を昇温させるようにしている。
【００１７】
以下、本発明に係るＸ線検査装置の特徴的な構成について機能別に順次説明する。なお、同一構成箇所については同符号を付して説明を省略又は簡略化して説明する。また、ここでは加熱ユニット２０の構成について説明し、制御系の構成については後述する。
＜加熱手段の構成＞
先ず、試料の上下面の温度差を低減するための加熱手段の構成について説明する。
【００１８】
本実施の形態では、観察対象の試料に対し上下の熱源で協調して加熱することにより、より高い制御性を実現している。加熱方式は、上面からの加熱は温風ヒータによる熱風とし、下面からの加熱は熱光源（例えばハロゲンランプ）による光の放射として、第１加熱手段と第２加熱手段とを協調制御することにより試料の表面と裏面との温度差を小さくするようにしている。初めに第１加熱手段の構成について説明する。
【００１９】
図２は、試料１を上面側（表面側）から加熱する第１加熱手段２１の構成の一例を示す構造図であり、図２（Ａ）は加熱ユニット２０の正面構造図、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）の加熱ユニット２０を矢印Ｚ方向から見た平面構造図である。図２（Ａ）に示すように、Ｘ線源１１となるターゲット１１ａの面と試料１の載置面（観察エリア２０ａの面）との間の距離は、Ｘ線透視像の拡大倍率に反比例して変化し、最大拡大倍率の時に最小となる。その最小距離は、本実施の形態では、１．３ｍｍ乃至５ｍｍ程度（第１の遮蔽部材２８ａを備えない場合は、０．８ｍｍ乃至３ｍｍ程度）である。そのため、加熱源として例えばハロゲンランプ等の熱光源を用いた場合、その微小な間隙部にセットされた試料１に上面から光を照射して試料１を均一に加熱するのは困難である。
【００２０】
そこで、本実施の形態においては、第１加熱手段２１の加熱源としてはエアヒータを用い、微小な間隙部に熱風を噴出することで試料１を上面側から加熱する構成としている。
【００２１】
詳しくは、図２（Ａ）に示すように、Ｘ線源１１と観察エリア２０ａとの間の微小間隙部の側方に温風機構２１ａを配置し、観察エリア２０ａ側に突出させたノズル２１ｂの温風噴出口２１ｃから観察エリア２０ａ上の試料１上部に熱風を噴出することで、試料１をその上面側から加熱する構成としている。
【００２２】
また、本実施の形態では、第１加熱手段２１は２つのエアヒータを用いており、図２（Ｂ）に示すように、Ｘ線源１１のＸ線光軸に直交する直線に対して互いに位置をずらして２つの熱風噴出口２１ｃを対向配置し、各々の熱風噴出口２１ｃから熱風を対向噴出して観察エリア２０ａ上で攪拌させることにより、試料１の上面側の温度分布を均等化する構成としている。なお、本例では、第１加熱手段２１の加熱源として高温のＮ２ガスを用いており、最大１０°Ｃ／秒の昇温速度で試料１を加熱できるようにしている。
【００２３】
次に、第２加熱手段の構成について、説明する。
【００２４】
図３は、試料１を下面側（裏面側）から加熱する第２加熱手段２２の構成の一例を示す構造図であり、図２（Ａ）の加熱ユニット２０を矢印Ｘ方向から見た側面構造図である。第２加熱手段２２の加熱源は光を使用したものを用いており、例えばハロゲンランプ，赤外ランプ，白熱球等の高熱を発するランプが、上記加熱源（以下、熱光源と言う）として好適に適用される。本例での加熱ユニット２０は、図３中に示すように、第２加熱手段２２としての２つの熱光源２２ａ，２２ｂを、Ｘ線源１１のターゲット面１１ａから出射されるＸ線ビームによるＸ線観察範囲（Ｘ線の通過領域）に干渉しない位置に対向配置し、２つの熱光源２２ａ，２２ｂからの放射光により観察試料１を下面側から直接加熱する構成としている。また、熱光源２２ａ，２２ｂは、断面が楕円状の反射鏡２２ｃを設けてその焦点位置にそれぞれ配置し、それぞれの反射鏡２２ｃからの反射光を試料１の下面の同一領域に放射（試料下面の全域若しくは所望の領域に局所的に放射）する構成としている。なお、本例では、熱光源２２ａ，２２ｂとして５００Ｗ程度のハロゲンランプをそれぞれ用いることで、第１加熱手段と同様に、最大１０℃／秒の昇温速度で試料１を加熱できるようにしている。
【００２５】
ここで、図３を用いて、Ｘ線源１１と観察エリア２０ａとの間の距離について説明する。
【００２６】
図３において、Ｘ線源１１（ターゲット面１１ａ）と観察エリア２０ａとの間の距離Ｗは、Ｗ１＋Ｗ２＋Ｗ３となる。但し、Ｗ１は、第１の遮蔽部材２８ａの上面とターゲット面１１ａとの間の距離（便宜上「第１の距離」と呼ぶ）、Ｗ２は、第１の遮蔽部材２８ａとその支持部材の下面との間の距離（便宜上「第２の距離」と呼ぶ）、Ｗ３は、第１の遮蔽部材２８ａの支持部材の下面と試料１の上面との間の距離（便宜上「第３の距離」と呼ぶ）を示している。Ｘ線源１１とＸ線検出器１２との間の距離をＤ（図示せず）とすると、Ｘ線画像の拡大倍率ＭはＤ÷Ｗであり、Ｄが一定のときは、Ｗが最小値のときに最大倍率をとる。従って、大きな拡大倍率撮像のためには、Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３の各々が最小になることが好ましい。第１の距離Ｗ１は、ステージ１３上の試料１のＺ軸方向の移動によって変化し、それに応じてＸ線画像の拡大倍率が変化するが、最大拡大倍率のときにおいて、最小値約０．３ｍｍ〜０．５ｍｍをとることができる。第２の距離Ｗ１は、第１の遮蔽部材２８ａとその支持部材の厚さによって決定されるが、最小値として０．５ｍｍ〜２．0ｍｍ程度をとることができる。第３の距離Ｗ３は、試料１の種類によって異なり、当該試料１の厚さによって決定されるが、最小値として０．５ｍｍ〜２．５ｍｍ程度である。
【００２７】
したがって、Ｘ線源１１と観察エリア２０ａとの間の最小距離Ｗは、１．３ｍｍ〜５．０ｍｍとなる。また、第１の遮蔽部材２８ａを備えない実施の形態では、Ｘ線源１１と観察エリア２０ａとの間の最小距離Ｗは０．８ｍｍ〜３ｍｍ程度となる。
＜冷却手段の構成＞
次に、試料の冷却機能を備えた加熱ユニットの構成について説明する。
【００２８】
背景技術で説明したように、加熱機能を備えた従来のＸ線検査装置は、冷却方法が自然冷却であったため、リフロー炉の冷却過程を再現できなかったり、自然放冷では加熱後の観察試料交換に対しては、装置自体が冷えるまでかなりの時間を要していたりした。そこで、本実施の形態では、加熱ユニットに冷却機能を加えて、低温空気による急速冷却、及び温度プロファイル（リフロー）に則した冷却制御を可能としている。
【００２９】
図４は、冷却手段を備えた加熱ユニットの構成の一例を図２（Ｂ）に対応させて示す平面構造図である。本実施の形態においては、冷却手段２３の冷却源としてはエアクーラを用い、微小な間隙部に冷風を噴出することで試料１を冷却する形態としている。なお、エアクーラとは、冷媒や電気を使用することなく、コンプレッサー等からの圧縮空気の供給のみで冷風を発生できる装置であり、例えば東浜商事株式会社の超低温空気発生器ＡＣシリーズが知られている。本例では、エアクーラは電磁弁３３ｄの開度制御であり、制御コンピュータ４０は、電磁弁３３ｄを開度にして冷却空気を当てたまま、加熱制御のＰＩＤで冷却速度と冷却温度を制御する形態としている。
【００３０】
詳しくは、冷却手段２３は、試料を冷却する冷却機構２３ａとその冷風噴出口２３ｂと冷風ガイド壁２３ｃとを備えている。本例では、図４に示すように、微小間隙部側方に冷風噴出口２３ｂを配置し、冷風噴出口２３ｂから観察エリア２０ａ上の試料に向けて冷風を噴出して試料を冷却する構成としている。冷却手段２３は、図１の例では、温度調節器３０を介して制御コンピュータ４０に接続されており、冷却手段２３よる冷却と、第１加熱手段２１及び第２加熱手段２２による各加熱量の協調制御とによって、試料の検出温度及び温度プロファイルの設定データに基づいて試料を温度プロファイルに従って降温させる降温制御機能と、温度プロファイルに従って試料を加熱又は降温させた後に試料を所定温度（例えば加熱若しくは冷却前の温度）まで急速冷却する急冷制御機能とを備えている。このように冷却機能を追加し、冷却についても制御可能とすることにより、冷却による試料の状態変化についてもリフロー特性に応じた温度特性を得ることが可能となる。
＜加熱ユニット内部の観察機能に係る構成＞
次に、加熱ユニット内部の観察機能を備えた加熱ユニットの構成について説明する。
【００３１】
本実施の形態では、透明な耐熱ガラス窓を通して加熱ユニット内部をカメラで観察できるようにして、熱変化時の試料の状態変化を示す高拡大倍率のＸ線透過像と外観画像を同時に観察及び記録可能としている。
【００３２】
図５は、試料の外観観察手段を備えた加熱ユニットの構成の一例を図３に対応させて示す側面構造図である。図５に示すように、加熱ユニット２０の筐体側面部は、耐熱ガラス２５で形成されており、その耐熱ガラス２５を通して試料１の状態変化を撮像するための外観観察用カメラ２６（例えばＣＣＤカメラ）を加熱ユニット２０の筐体外部に配置した構成としている。本例では、外観観察用カメラ２６は、耐熱ガラス２５から成る観察用窓に近接して固設した構成としているが、例えば、加熱ユニット２０の筐体側面部全域を耐熱ガラス２５で形成し、外観観察用カメラ２６を傾動及び回動制御可能な構成としても良い。
【００３３】
本実施の形態では、外観観察用カメラ２６は、画像処理装置５０に接続されている。画像処理装置５０は、Ｘ線検出器１２及び外観観察用カメラ２６からの各映像信号を入力すると共に、試料１の高拡大倍率のＸ線透過像と試料１の外観画像と検査条件（検査日時、加熱の経過時間、試料の温度、Ｘ線の管電圧値や管電流値など）とを同時に観察可能なモニタ画像として出力する機能と、Ｘ線透過像と外観画像とを同一時間軸で再生可能に記録媒体に記録する機能とを有する画像処理手段を備えている。このような画像処理手段を備えることで、試料内部の微細構造の変化と外観の変化とを同時に観察及び記録することが可能となる。
＜Ｘ線源及びＸ線検出器の保護に係る構成＞
次に、Ｘ線源とＸ線検出器を熱的及び機械的に保護するための加熱ユニットの構成について、図２（Ａ）を参照して説明する。
【００３４】
一般にＸ線源となるターゲット面（ベリリウム材）は、電子ビームによって温度上昇を生ずるので冷却への配慮が重要な部位である。本実施の形態のＸ線検査装置では、更にターゲットの下側に配置された加熱源２１からも加熱を受ける恐れがあるので、熱的に保護する必要がある。
【００３５】
そこで、本実施の形態では、図２（Ａ）に示すように、ターゲット１１ａと第１加熱手段２１の加熱源側の熱風の通風路との間に第１の遮蔽部材２８ａを配置して熱風がターゲット１１ａに当らないようにすることにより熱的に遮断するようにしている。また、第２加熱手段２２の熱光源２２ａ，２２ｂの下側（観察エリアとＸ線検出器との間）にも同様の素材を使用した第２の遮蔽部材２８ｂを配置して、加熱ユニットからＸ線検出器２０への熱気を遮断すると共に、試料１（観察ワーク）及び半田などが落下してＸ線検出器に当ることを防止する構成としている。第１の遮蔽部材２８ａ及び第２の遮蔽部材２８ｂとしては、放射線透過性に優れ且つ熱的に安定した素材を使用し、例えば薄板状のアルミ板やカーボン板を用いるのが好ましい。このような遮蔽部材２８ａ、２８ｂを備えることで、ターゲット面を熱的に保護することができると共に、Ｘ線検出器を熱的に保護し且つＸ線検出器への物体の落下を阻止することができる。
＜吸煙手段の構成＞
次に、吸煙機能を備えた加熱ユニットの構成について説明する。
【００３６】
図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、各々、吸煙手段及び強制空冷手段を備えた加熱ユニットの構成の一例を図２（Ａ）に対応させて示す側面構造図である。本実施の形態においては、本発明に係る加熱ユニットは、吸煙手段２７（吸煙装置）を備え、図６（Ａ）に示すように、吸煙装置２７の吸入口を微小間隙部の側方に配置した構成としている。そして、吸煙手段２７によりＸ線源１１と加熱ユニットの筐体天面（本例では第１の遮蔽部材２８ａ）との間隙に空気の流れを発生させて、加熱により発生する微小間隙部内の有害なガスや煙等を吸煙する構成としている。こうすることにより、有害なガスや煙等をＸ線検査装置本体１０の外部に排気できると共に、腐食の影響を受けやすいターゲット部材（主にベリリウム）の腐食を防止することができる。更にターゲット面の冷却を促進することもできる。また、図６（Ｂ）に示すように、ターゲット１１ａと第１加熱手段の加熱源との間の僅かな隙間に、強制空冷手段２９により空気を吹きつけて乱流を生じせしめることによって、加熱ユニット２０側からターゲット面への熱伝達を減少させる構成としている。こうすることにより、ターゲット面の温度上昇を防ぐことができる。
＜Ｘ線検査装置の全体構成と制御系の構成＞
次に、本発明に係るＸ線検査装置の全体構成について説明する。
【００３７】
図７は、Ｘ線検査装置の全体構成の一例を示すブロック図である。なお、ここでは、図７中の画像処理装置５０や録画装置６０を含むＸ線検査システムをＸ線検査装置と称して、その制御系の構成を中心に説明する。また、前述の吸煙手段２７と強制空冷手段２９については図示及び説明を省略する。
【００３８】
図７において、Ｘ線検査装置の本体１０には、前述のように、Ｘ線源１１とＸ線検出器１２との間に加熱ユニット２０が搭載されている。加熱ユニット２０は、本例では、Ｘ線光軸に対する試料１の傾斜角度及びＸ線光軸周りの回転角度の調整が可能なユーセントリック調整機構を有するステージ１３上に着脱自在に固設され、ステージ１３の傾斜及び回動動作と連動して動作するようになっている。詳しくは、加熱ユニット２０が搭載されるステージ１３は、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向に制御コンピュータ４０を介して駆動でき、Ｚ軸方向の移動により、Ｘ線透過像の拡大倍率がリアルタイムに変化し、Ｘ線ターゲットと観察エリア間の距離を最小とすることにより、最大拡大倍率が得られるようになっている。また、ステージ１３のＸ軸方向及びＹ軸方向の移動は、試料１の観察中心点をＸ線検出画像の中心に捉えたまま、試料１の観察位置を任意の位置に変更できるようにしている。
【００３９】
加熱ユニット２０内の第１加熱手段２１（エアヒータ）、第２加熱手段２２（ハロゲンランプ）、冷却手段２３（エアクーラ）、温度検出手段２４（熱電対）は、それぞれ温度調節器３０に接続され、その温度調節器３０は制御コンピュータ４０に接続されている。
【００４０】
制御コンピュータ４０には、温度調節器３０の他に、Ｘ線源１１、映像分配器５０ａを介してＸ線検出器１２、ステージ１３、画像処理装置５０、及び操作用モニタターミナル８０が接続されている。操作用モニタターミナル８０は、Ｘ線制御や加熱温調制御に係る画面（制御パラメータの設定画面や、Ｘ線制御や加熱温調制御に関する手動操作用画面など）が表示される。制御コンピュータ４０は、ユーセントリック調整機構を有するステージ１３を駆動制御する機能、調温制御系３１を介して温度検出手段２４が検出した試料１の上面側及び下面側の温度に基づく温度制御を行うとともに、温度プロファイルに従って試料１を昇温若しくは降温させる温調制御機能、操作用モニタターミナル８０からの指示に応じたＸ線制御機能、電子部品等を構成する構造体の一部の破壊や半田の凝固に伴って生じるランド剥離などが発生する臨界温度を検出する機能などを備えている。なお、これらの機能を制御コンピュータ４０に実現させるためのプログラムは、制御コンピュータ４０によって読取可能な所定の記憶媒体に格納されている。
【００４１】
画像処理装置５０には、制御コンピュータ４０、映像分配器５０ａを介してＸ線検出器１２、外観観察用カメラ２６、録画装置６０、及び加熱動画モニタ７０が接続されている。画像処理装置５０は、制御コンピュータ４０の制御の下に、Ｘ線検出器１２からのＸ線透過像の映像信号を映像分配器５０ａを介して入力すると共に、外観観察用カメラ２６からの加熱ユニット内部の映像信号と検査条件（検査日時、加熱の経過時間、試料の温度、Ｘ線の管電圧値や管電流値など）を入力し、試料１の高拡大倍率のＸ線透過像と試料１の外観画像と検査条件とを同時に観察可能なモニタ画像を生成してその映像信号を加熱動画モニタ７０に出力すると共に、Ｘ線透過像と外観画像とを同一時間軸で再生可能に録画装置６０の記録媒体に記録する。録画装置６０の記録情報は、試料１が被製造物の場合、例えば製造時の適正加熱温度、加熱速度や加熱時間の情報として利用可能であり、製造工程において理想の温度で被製造物を加熱したり、温度管理をしたりすることができる。すなわち、製造段階の適正加熱温度、加熱速度や加熱時間を前もって測定することができるので、その情報を製造工程に取込めば、加熱工程に伴う不良品の発生を無くすことが可能となる。
【００４２】
加熱動画モニタ７０には、図７中の表示例に示すように、例えば、試料１のＸ線透過像と外観画像とが左右の表示ウィンド内にそれぞれ表示され、その下側に検査情報（例えば、検査日時、加熱の経過時間、試料の温度、Ｘ線の管電圧値や管電流値などの検査条件）が表示される。なお、その際、ランド剥離等の欠陥が発生する臨界温度の検出結果（Ｘ線透過像のパターンマッチング処理や外観画像のパターンマッチング処理による欠陥の検出結果としての温度情報や画像）を加熱動画モニタ７０に表示するようにしても良い。
【００４３】
次に、温度調節器３０の構成について説明する。
【００４４】
図８は、図７中の温度調節器３０の構成例を示すブロック図である。なお、図８中の実線は制御信号、一点鎖線はＮ２ガス３０ａ、二点鎖線は圧縮空気３０ｂをそれぞれ示している。
【００４５】
図８に示される温度調節器３０は、調温制御系３１としては、試料１を上面側から加熱するエアヒータ２１の調温制御を行う第１加熱制御系３１ａと、試料１を下面側から加熱するハロゲンランプ２２の調温制御を行う第２加熱制御系３２ａと、試料を冷却するエアクーラ２３の調温制御を行う冷却制御系３３ａとを備えている。
【００４６】
第１加熱制御系３１ａには、試料の上面側の温度を検出するための熱電対２４と、温風制御電源３１ｂと、その温風制御電源３１ｂに接続されるエアヒータ２１に供給するＮ２ガス３０ａのガス圧を調整するレギュレータ３１ｃと、Ｎ２ガス３０ａの流量を計測する流量計３１ｄと、Ｎ２ガス３０ａの流量を制御するための電磁弁３１ｅとが接続されている。一方、第２加熱制御系３２ａには、試料の下面側の温度を検出するための熱電対２４と、ハロゲン制御電源３２ｂが接続されている。
【００４７】
そして、冷却制御系３３ａには、エアクーラ２３に供給する圧縮空気３０ｂの空気圧を調整するレギュレータ３３ｂと、圧縮空気３０ｂの流量を計測する流量計３３ｃと、圧縮空気３０ｂの流量を制御するための電磁弁３３ｄとが接続されている。
【００４８】
上述のような温度調節器３０の構成において、試料の温度を調節する際の制御方法を説明する。
【００４９】
加熱制御の際には、制御コンピュータ４０は、第１加熱制御系３１ａに目標温度信号を送出する。第１加熱制御系３１ａは、試料の上面側の現在温度，目標温度，及び両者の偏差に応じて制御信号を送出して、エアヒータ２１に供給するガスの流量とエアヒータのパワーを調節して試料の上面側の温度が目標温度となるようにＰＩＤ制御する。また、制御コンピュータ４０は、第２加熱制御系３２ａに目標温度信号を送出し、第２加熱制御系３２ａは、試料の下面側の現在温度，目標温度，及び両者の偏差に応じて制御信号を送出して、ハロゲン制御電源３２ｂの電圧を制御することによりハロゲンランプの光量を調節して試料の下面側の温度が目標温度となるようにＰＩＤ制御する。
【００５０】
本実施の形態では、制御コンピュータ４０は、上記温度調節器３０を介して調温制御を行うことにより、試料の上面側と下面側との検出温度差が無くなるように、第１加熱制御系３１ａ及び第２加熱制御系３２ａを介して協調制御する。さらに、試料の観察温度範囲や昇温速度等を示す温度プロファイルの設定データと熱電対２４からの温度検出信号に基づく温度情報に基づいて、試料の温度が所望の温度推移に沿って変化するように制御する。
【００５１】
一方、冷却制御の際には、制御コンピュータ４０は、温度プロファイルに基づく冷却制御の場合は、試料の観察温度範囲や降温速度等を示す温度プロファイルの設定データと熱電対２４からの温度検出信号に基づき、試料の温度が所望の温度推移に沿って変化するように、電磁弁３３ｄの開度を制御すると共に、第１加熱制御系３１ａ及び第２加熱制御系３２ａを介して加熱量を協調制御することにより、温度プロファイルに基づく試料１の冷却制御を行う。目標の温度まで試料の温度を降温させる場合において、目標温度より低くなったときは、第１加熱制御系３１ａ及び第２加熱制御系３２ａは加熱する制御を行い、目標温度となった時点で温調制御を終了する。また、前述の加熱制御において、目標の温度まで試料の温度を昇温させて観察が終了した場合は、冷却制御系３３ａを介して常温となるまで試料の温度を急速に冷却する制御を行い、常温となった時点で温調制御を終了する。なお、温度プロファイルの設定データに基づいて試料の温度を自動的に制御するモードの他に、例えば操作用モニタターミナル８０の画面上でユーザによって手動で設定された温度プロファイルの情報（目標温度、昇温速度、降温速度、温度推移を示すグラフ等で示す情報）に従って温度を制御する手動モードで動作させることもできる。
【００５２】
なお、上述した実施の形態では、第１及び第２加熱手段の加熱源の数は、２つの場合を例として説明したが、それぞれ２つに限るものではなく、３つ以上としても良い。また、第１加熱手段の温風の流路と噴射範囲、及び、熱光源の光路と照射範囲は、それぞれ固定の場合を例として説明したが、例えば、温風噴出用ノズルの開口量の制御機構や傾動制御機構を設けると共に、レンズ等から成る集光手段や光路の変換手段を設けて、試料の所望の領域を局所的に加熱できる構成としても良い。また、上述した実施の形態においては、特定の具体例を示して本発明を説明したが、特許請求の範囲に定義された本発明の趣旨および主要な特徴から逸脱することなく、これら具体例に様々な変形や変更を加えた態様で実施することができる。すなわち、具体例の詳細および添付の図面により本発明が限定されるものと解釈してはならない。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明に係るＸ線検査装置の主要部の構成例を示す模式図である。
【図２】本発明に係わる第１加熱手段の構成の一例を示す正面及び平面構造図である。
【図３】本発明に係わる第２加熱手段の構成の一例を示す側面構造図である。
【図４】本発明に係わる冷却手段を備えた加熱ユニットの構成の一例を示す平面構造図である。
【図５】本発明に係わる外観観察手段を備えた加熱ユニットの構成の一例を示す側面構造図である。
【図６】本発明に係わる吸煙手段及び強制空冷手段を備えた加熱ユニットの構成の一例を示す側面構造図である。
【図７】本発明に係わるＸ線検査装置の全体構成の一例を示すブロック図である。
【図８】本発明に係わる温度調節器の構成の一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５４】
１  試料
１０  Ｘ線検査装置本体
１１  Ｘ線源
１１ａ  ターゲット
１２  Ｘ線検出器
１３  ステージ
２０  加熱ユニット
２０ａ  観察エリア
２１  第１加熱手段（エアヒータ）
２１ａ  温風機構
２１ｂ  ノズル
２１ｃ  温風噴出口
２２  第２加熱手段（ハロゲンランプ）
２２ａ，２２ｂ  熱光源
２２ｃ  反射鏡
２３  冷却手段（エアクーラ）
２３ａ  冷却機構
２３ｂ  冷風噴出口
２３ｃ  冷風ガイド壁
２４  温度検出手段
２５  耐熱ガラス
２６  外観観察用カメラ
２７  吸煙手段（吸煙装置）
２８ａ，２８ｂ  遮蔽部材
２９  強制空冷手段
３０  温度調節器
３０ａ  Ｎ２ガス
３０ｂ  圧縮空気
３１  調温制御系
３１ａ  第１加熱制御系
３１ｂ  温風制御電源
３１ｃ  レギュレータ
３１ｄ  流量計
３１ｅ  電磁弁
３２ａ  第２加熱制御系
３２ｂ  ハロゲン制御電源
３３ａ  冷却制御系
３３ｂ  レギュレータ
３３ｃ  流量計
３３ｄ  電磁弁
４０  制御コンピュータ
４１  設定温度
５０  画像処理装置
５０ａ  映像分配器
６０  録画装置
７０  加熱動画モニタ
８０  操作用モニタターミナル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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