(57)【要約】【課題】高輝度撮影を高速で行うことが可能で、Ｘ線に対する耐劣化性に優れ、鮮明な透視画像を得る撮像装置を提供する。【解決手段】撮像装置は、密閉透過型のＸ線発生装置１００と、Ｘ線発生装置１００が試料に対して照射したＸ線を入射して可視光に変換するシンチレータ３１０と、シンチレータ３１０から放出される可視光を受光する光学系３３１・３３２と、光学系３３１・３３２により集光された可視光を入力し、透過画像データとして出力する可視光カメラ３９０とを備える。撮像装置の画素分解能は、０．００４（ｍｍ／ピクセル）以下の範囲を備え、かつ秒間撮像面積は、１０（ｃｍ２／秒）以上の範囲を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉透過型のＸ線発生装置と、
前記Ｘ線発生装置が試料に対して照射したＸ線を入射して可視光に変換するシンチレータと、
前記シンチレータから放出される可視光を受光する光学系と、
前記光学系により集光された前記可視光を入力し、透過画像データとして出力する可視光カメラと
を備える、撮像装置。
【請求項２】
前記光学系は、テレセントリックレンズ光学系を備える、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記テレセントリックレンズ光学系は、
前記シンチレータから放出される前記可視光を通過させる対物レンズと、
前記対物レンズを通過して進行する平行光を集光する集光レンズと
を備える、請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記撮像装置の画素分解能は、０．００４（ｍｍ／ピクセル）以下の範囲を備え、かつ秒間撮像面積は、１０（ｃｍ２／秒）以上の範囲を備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記Ｘ線発生装置と前記シンチレータとの間の距離は、０ｍｍ〜３０ｍｍの範囲を備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記Ｘ線発生装置の管電流は、１ｍＡ以下の範囲で透過検査を行う、請求項１〜５のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記シンチレータは、ガーネット系の単結晶又は多結晶セラミックスを備える、請求項１〜６のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記シンチレータの厚みは、１０μｍ〜１０００μｍの範囲を備える、請求項７に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記シンチレータと前記対物レンズとの間に、前記シンチレータを透過したＸ線をカットするＸ線カットフィルタを更に備える、請求項３に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記対物レンズと前記集光レンズとの間に、前記平行光の経路を変更するミラーを備えた、請求項３に記載の撮像装置。
【請求項１１】
特定波長を分離するバンドパスフィルタを、前記ミラーと前記集光レンズとの間に備えた、請求項１０に記載の撮像装置。
【請求項１２】
密閉透過型のＸ線発生装置から試料に対してＸ線を照射するステップと、
前記試料に対して照射した前記Ｘ線をシンチレータによって可視光に変換するステップと、
前記シンチレータから放出される可視光を光学系に受光させるステップと、
前記光学系により集光された前記可視光を可視光カメラによって透過画像データとして出力させるステップと
を有する、撮像装置による撮像方法。
【請求項１３】
前記光学系は、テレセントリックレンズ光学系を備える、請求項１２に記載の撮像方法。
【請求項１４】
前記光学系に受光させるステップは、
前記シンチレータから放出される前記可視光を対物レンズに通過させるステップと、
前記対物レンズを通過して進行する平行光を集光レンズにより集光するステップと
を有する、請求項１２又は１３に記載の撮像方法。
【請求項１５】
前記撮像装置の画素分解能は、０．００４（ｍｍ／ピクセル）以下の範囲を備え、かつ秒間撮像面積は、１０（ｃｍ２／秒）以上の範囲を備える、請求項１２〜１４のいずれか１項に記載の撮像方法。
【請求項１６】
試料を含む被検査物を投入する製品投入部と、
投入された前記被検査物を搬送する製品搬送部と、
搬送されてきた前記被検査物に対してＸ線を照射するＸ線発生装置と、
前記被検査物を透過したＸ線を用いて前記被検査物の状態を検出するＸ線検出装置と、
検査が終了した前記被検査物を排出する製品排出部と、
前記製品投入部、前記製品搬送部、前記Ｘ線発生装置、前記Ｘ線検出装置、及び前記製品排出部を制御する制御部と
を備え、
前記Ｘ線発生装置は、密閉透過型のＸ線発生装置であり、
前記Ｘ線検出装置は、
前記Ｘ線発生装置が試料に対して照射したＸ線を入射して可視光に変換するシンチレータと、
前記シンチレータから放出される可視光を受光する光学系と、
前記光学系により集光された前記可視光を入力し、透過画像データとして出力する可視光カメラと
を備える、検査装置。
【請求項１７】
前記光学系は、テレセントリックレンズ光学系を備える、請求項１６に記載の検査装置。
【請求項１８】
前記テレセントリックレンズ光学系は、
前記シンチレータから放出される前記可視光を通過させる対物レンズと、
前記対物レンズを通過して進行する平行光を集光する集光レンズと
を備える、請求項１７に記載の検査装置。
【請求項１９】
前記Ｘ線検出装置の画素分解能は、０．００４（ｍｍ／ピクセル）以下の範囲を備え、かつ秒間撮像面積は、１０（ｃｍ２／秒）以上の範囲を備える、請求項１６〜１８のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項２０】
前記シンチレータと前記対物レンズとの間に、前記シンチレータを透過したＸ線をカットするＸ線カットフィルタを更に備える、請求項１８に記載の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本実施の形態は、撮像装置、撮像方法、及び検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射線撮影としては、人体等にＸ線を照射してその内部構造を観察し、疾病の診断に用いる医療用放射線撮影と、製品等にＸ線を照射してその内部構造を観察し、異物や欠陥を検査する非破壊検査用放射線撮影とが行われている。
【０００３】
工業分野では、Ｘ線を用いた非破壊検査は、外部から工業製品等の物品にＸ線を照射して物品を透過したＸ線を画像化し、その内部構造を観察し、異物や欠陥を検査する。
【０００４】
一方、集積回路（ＩＣ：Integrated Circuits）や大規模集積回路（ＬＳＩ:Large Scale Integrated Circuits）等の半導体パッケージ等に活用されるリードフレームは、半導体素子を支持固定するダイパッド、半導体素子との配線が繋がるインナーリード、外部配線と繋がるアウターリード等で構成され、半導体素子の各電極とインナーリードとの間は、例えば、ボンディングワイヤ等で接続される。最近の半導体パッケージの高密度化、微細化に伴い、リードフレームも微細化が進んでいる。
【０００５】
ＩＣやＬＳＩ等のダイボンディングやワイヤボンディング等の状態の検査には、検査数の増大と共に多くの人手と時間を要する。このため、ＩＣやＬＳＩ等の検査手法として、表面からは見えない部分をＸ線で撮影して非破壊的に検査する手法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許６１７９９２５号公報
【特許文献２】特開平１０−１６０８９８号公報
【特許文献３】特開平７−２１８６９８号公報
【特許文献４】特開２００１−１７８７１１号公報
【特許文献５】特許４９９３２８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
検査に要する時間を短縮したり、検査の精度を高めたりするためには、Ｘ線を用いた撮像装置の能力（速度や分解能）を向上させることが有効である。
【０００８】
本発明者は、密閉透視型のＸ線源を使用し、Ｘ線源（Ｘ線焦点）からシンチレータまでの距離を調整し、低管電流のＸ線源でも高輝度撮影を高速で行うことが可能であることを見出した。また、シンチレータの材料や厚みを調整することで、Ｘ線に対する耐劣化性に優れた鮮明な透視画像を得ることができることを見出した。
【０００９】
本実施の形態は、高輝度撮影を高速で行うことが可能で、Ｘ線に対する耐劣化性・長寿命性に優れ、鮮明な透視画像を得ることができる撮像装置、撮像方法、及び検査装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本実施の形態の一態様によれば、密閉透過型のＸ線発生装置と、前記Ｘ線発生装置が試料に対して照射したＸ線を入射して可視光に変換するシンチレータと、前記シンチレータから放出される可視光を受光する光学系と、前記光学系により集光された前記可視光を入力し、透過画像データとして出力する可視光カメラとを備える、撮像装置が提供される。
【００１１】
本実施の形態の他の態様によれば、密閉透過型のＸ線発生装置から試料に対してＸ線を照射するステップと、前記試料に対して照射した前記Ｘ線をシンチレータによって可視光に変換するステップと、前記シンチレータから放出される可視光を光学系に受光させるステップと、前記光学系により集光された前記可視光を可視光カメラによって透過画像データとして出力させるステップとを有する、撮像装置による撮像方法が提供される。
【００１２】
本実施の形態の他の態様によれば、試料を含む被検査物を投入する製品投入部と、投入された前記被検査物を搬送する製品搬送部と、搬送されてきた前記被検査物に対してＸ線を照射するＸ線発生装置と、前記被検査物を透過したＸ線を用いて前記被検査物の状態を検出するＸ線検出装置と、検査が終了した前記被検査物を排出する製品排出部と、前記製品投入部、前記製品搬送部、前記Ｘ線発生装置、前記Ｘ線検出装置、及び前記製品排出部を制御する制御部とを備え、前記Ｘ線発生装置は、密閉透過型のＸ線発生装置であり、前記Ｘ線検出装置は、前記Ｘ線発生装置が試料に対して照射したＸ線を入射して可視光に変換するシンチレータと、前記シンチレータから放出される可視光を受光する光学系と、前記光学系により集光された前記可視光を入力し、透過画像データとして出力する可視光カメラとを備える、検査装置が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
本実施の形態によれば、高輝度撮影を高速で行うことが可能で、Ｘ線に対する耐劣化性・長寿命性に優れ、鮮明な透視画像を得ることができる撮像装置、撮像方法、及び検査装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】比較例による撮像装置のＸ線発生装置からＸ線検出器までの構成例を示す概略ブロック図。
【図２】本技術を適用した一実施の形態に係る撮像装置の構成例を示す概略ブロック図。
【図３】実施の形態に係る撮像装置の撮像能力（画素分解能と秒間撮像面積との関係）を示す図。
【図４】実施の形態に係る撮像装置の検査対象の一例である短冊状リードフレームを示す概略図。
【図５】実施の形態に係る撮像装置で検査対象の一例であるリールを示す概略図。
【図６】リードフレームの個片においてアイランド曲がりが生じた状態を示す概略図。
【図７】実施の形態に係る撮像装置の検査対象の一例である半導体モジュールの模式的断面構造図（スモールアウトラインパッケージ（ＳＯＰ）に搭載した半導体モジュール例）。
【図８】実施の形態に係る撮像装置の検査対象の別の例である半導体モジュールの模式的断面構造図（リードフレーム型マルチチップパッケージ（ＭＣＰ）に実装された半導体モジュール例）。
【図９】比較例による撮像装置の構成・動作例（撮像原理）を示す概略図。
【図１０】比較例による撮像装置の構成・動作例（Ｘ線出力を上げた場合）を示す概略図。
【図１１】比較例による撮像装置の構成・動作例（Ｘ線源からシンチレータ及びワークまでの距離の例）を示す概略図。
【図１２】シンチレータと対物レンズを最適化した後の例を示す概略図。
【図１３】実施の形態に係る撮像装置に適用可能なシンチレータの一構成例を示す概略図。
【図１４】実施の形態に係る撮像装置に適用可能なシンチレータの量子効率を示す図であって、シンチレータの厚みの違いによる量子効率の差を対比する図。
【図１５】実施の形態に係る撮像装置に適用可能なシンチレータ（ＬｕＡＧ(Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２））において、（ａ）Ｘ線光子エネルギーとＸ線減衰率との関係を示す図、（ｂ）Ｘ線光子エネルギーと量子効率との関係を示す図。
【図１６】実施の形態に係る撮像装置を用いた検査装置の一構成例を示す概略ブロック図。
【図１７】実施の形態に係る撮像装置を用いた検査装置の別の構成例を示す概略ブロック図。
【図１８】実施の形態に係る撮像装置を用いた検査装置の更に別の構成例を示す概略ブロック図。
【図１９】比較例による撮像装置を用いた検査装置の処理手順例を示す概略フローチャート図。
【図２０】実施の形態に係る撮像装置を用いた検査装置の処理手順例を示す概略フローチャート図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、図面を参照して、本実施の形態について説明する。以下に説明する図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、各構成部品の厚みと平面寸法との関係等は現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面の相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１６】
また、以下に示す実施の形態は、技術的思想を具体化するための装置や方法を示すものであって、各構成部品の材質、形状、構造、配置等を特定するものではない。この実施の形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【００１７】
（撮像装置）
ここで、比較例に係る撮像装置のＸ線発生装置１００ａからＸ線検出器（シンチレータ）３１０ａまでの概略構成例は、図１に示すように表される。
【００１８】
図１に示す比較例による撮像装置においては、ターゲットとなる試料（オブジェクト）１０ａとしてＭｏ（原子番号（Ｚ）＝４２）を用い、Ｘ線発生装置１００ａとして、回転対陰極Ｘ線発生装置（管電圧：６０ｋＶ、管電流：２０ｍＡ、ビーム拡がり角：４．４度）を用いる。Ｘ線発生装置１００ａのＸ線源（Ｘ線焦点）１１０ａからシンチレータ３１０ａ（Ｘ線検出器）表面までの距離（ＦＩＤ：Focus to Image Distance）は、７０ｍｍ程度である。尚、図１において、ＦＯＤは、Ｘ線焦点１１０ａから試料（オブジェクト）１０ａ（ワーク５０ａ）までの距離（Focus to Object Distance）である（以降の図においても同様）。
【００１９】
一方、本技術を適用した一実施の形態に係る撮像装置の概略ブロック構成例は、図２に示すように表される。
【００２０】
実施の形態に係る撮像装置は、密閉透過型のＸ線発生装置１００と、Ｘ線発生装置１００が試料１０（ワーク５０）に対して照射するＸ線を入射して可視光（蛍光）に変換するシンチレータ（蛍光体）３１０と、シンチレータから放出される可視光を受光する光学系（３３１・３３２）と、光学系（３３１・３３２）により集光された可視光を入力し、透過画像データとして出力する可視光カメラ（ＣＣＤカメラ）３９０とを備える。尚、Ｘ線検出装置３００は、シンチレータ３１０と、対物レンズ３３１と、集光レンズ３３２と、可視光カメラ３９０とを備えて構成される。可視光カメラ３９０は、汎用性があり、また、高機能化が容易である。
【００２１】
ここで、光学系（３３１・３３２）は、テレセントリックレンズ光学系を備えていても良い。
【００２２】
また、テレセントリックレンズ光学系は、シンチレータ３１０から放出される可視光を通過させる対物レンズ３３１と、対物レンズ３３１を通過して進行する平行光を集光する集光レンズ３３２とを備えていても良い。
【００２３】
尚、Ｘ線がシンチレータ３１０を透過する場合には、シンチレータ３１０と対物レンズ３３１との間に、シンチレータ３１０を透過したＸ線をカットするＸ線カットフィルタ３２０を備えても良い。Ｘ線カットフィルタ３２０は、例えば、鉛ガラスを用いて形成される。
【００２４】
ここで、実施の形態に係る撮像装置における密閉透過型Ｘ線発生装置１００としては、例えば、管電圧を１１０ｋＶ近傍で使用した場合、管電流は、１ｍＡ程度以下の範囲で透過検査を行う。ビーム拡がり角は、実効８０度程度のものを用いる。
【００２５】
電子部品製品の透過検査を行うためにはＸ線発生装置１００のサイズと価格が重要である。比較例に係る大出力のＸ線検査装置１００ａでは、水冷によりＸ線管球の余剰熱量を排出する。適用されるＸ線源１１０ａはＸ線検査装置１００ａへの組み込みにおいてサイズ・価格ともに大きく、高価な装置となる。
【００２６】
一方、本実施の形態に係るＸ線発生装置１００においては、空冷式の装置が可能であり、空冷式で管電圧１００ｋＶ近傍で使用した場合、最大管電流は１ｍＡ程度以下の範囲を備える。
【００２７】
また、実施の形態に係る撮像装置におけるＦＩＤの値としては、例えば、１００Ｗクラス以下の空冷・低出力（低管電流）のＸ線源で高輝度撮像可能な距離（例えば、約０ｍｍ程度〜約３０ｍｍ程度の範囲を備える）に設定する。すなわち、Ｘ線発生装置１００とシンチレータ３１０との間の距離は、約０ｍｍ以上〜約３０ｍｍ程度以下の範囲を備える。
【００２８】
また、実施の形態に係る撮像装置におけるシンチレータ３１０には、シンチレータ３１０の材料として、例えば、ガーネット（Ｇ）系の単結晶又は多結晶セラミックス（例えばＬｕＡＧ等）を用いることで、Ｘ線に対する耐劣化性に優れるとともに、鮮明な透視画像を得ることができる。また、実施の形態に係る撮像装置におけるシンチレータ３１０の厚みは、約１０μｍ〜１０００μｍ程度の範囲を備え、例えば、約６００μｍ程度であっても良い。
【００２９】
実施の形態に係る撮像装置によれば、密閉透過型Ｘ線発生装置１００を使用し、密閉透過型Ｘ線発生装置１００のＸ線源（Ｘ線焦点）１１０からシンチレータ３１０までの距離（ＦＩＤ）を調整することで、低管電流のＸ線源（例えば、１００Ｗクラス以下の空冷・低出力（低管電流）のＸ線源）でも高輝度撮影を高速で行うことが可能である。
【００３０】
また、実施の形態に係る撮像装置によれば、シンチレータ３１０の材料（ガーネット（Ｇ）系の単結晶又は多結晶セラミックス（例えばＬｕＡＧ））や厚みを調整することで、Ｘ線に対する耐劣化性に優れた鮮明な透視画像を得ることができる。
【００３１】
これにより、可視光カメラ（例えば、デジタルカメラ、イメージスキャナ）３９０や、シンチレータ３１０と可視光カメラ３９０との間に配置されたテレセントリックレンズ光学系（共焦点レンズ）を用いた高輝度で鮮明な撮影が可能となる。
【００３２】
本実施の形態に係る撮像装置によれば、高輝度撮影を高速で行うことが可能で、Ｘ線に対する耐劣化性・長寿命性に優れた鮮明な透視画像を得ることができる。
【００３３】
本技術を適用した一実施の形態に係る撮像装置の変形例は、対物レンズ３３１と集光レンズ３３２との間に、対物レンズ３３１を通過して進行する平行光の経路を変更するミラー（例えばＡｌミラー）を備える。これにより、可視光カメラ（例えば、デジタルカメラ、イメージスキャナ）３９０の設置方向に向けて、対物レンズ３３１を通過して進行する平行光の経路を変更することができる。
【００３４】
また、特定波長の観察や波長分離に有効なバンドパスフィルタを、ミラーと集光レンズ３３２との間に設けても良い。
【００３５】
その他の構成は、図２に示した撮像装置と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００３６】
（撮像能力）
図３は、実施の形態に係る撮像装置の撮像能力を示す。撮像能力は、画素分解能と秒間撮像面積との関係において示される。また、図３には、従来例の撮像装置能力との対比も示されている。
【００３７】
図３において、曲線Ａ〜曲線Ｃは、従来例の撮像装置能力を画素分解能（ｍｍ／ピクセル）と秒間撮像面積（ｃｍ２／秒）との関係で示しており、曲線Ａは、７０万画素のＸ線撮影装置（ＦＰＤ：Flat Panel Detector）（積算なし）の能力線例であり、曲線Ｂは、７０万画素のＸ線撮影装置（ＦＰＤ）（積算４回）の能力線例であり、曲線Ｃは、１４０万画素のイメージインテンシファイアの能力線例である。
【００３８】
一方、曲線ＩＤは、本実施の形態に係る撮像装置の能力線を画素分解能（ｍｍ／ピクセル）と秒間撮像面積（ｃｍ2／秒）との関係で示している。点ＩＤ１は、本実施の形態に係る撮像装置が目標（理想）とする能力値の例であり、具体的には、画素分解能が約０．００４（ｍｍ／ピクセル）程度を備え、かつ秒間撮像面積は、約１０（ｃｍ2／秒）程度を備える。
【００３９】
すなわち、本実施の形態に係る撮像装置においては、図３に示すように、画素分解能が約０．００４（ｍｍ／ピクセル）程度以下の範囲を備え、かつ秒間撮像面積が約１０（ｃｍ２／秒）程度以上の範囲を備える領域が、例えば、電子部品製品の欠陥を高速かつ鮮明に撮像するための撮像能力範囲となる。
【００４０】
ここで、画素分解能（ｍｍ／ピクセル）は、[Ｙ（またはＸ）方向の視野サイズ（ｍｍ）]／[Ｙ（またはＸ）方向の画素数（ピクセル数）]で定義される。ここで、[Ｙ（またはＸ）方向の画素数（ピクセル数）]とは、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサ等のＹ（またはＸ）方向の画素数（ピクセル数）に対応する。
【００４１】
図３に示すように、実施の形態に係る撮像装置の撮像能力は、従来例の撮像装置の撮像能力の１０倍以上を有する。
【００４２】
また、図４は、実施の形態に係る撮像装置の検査対象の一例である短冊状リードフレーム５０を概略的に示す。
【００４３】
図４において、短冊状リードフレーム５０は、パッケージ外周部１１、パッケージ外周部１１より内部方向に延伸する複数のリードフレーム１２と、複数のリードフレーム１２に平面視において囲まれたダイパッド領域１４と、ダイパッド領域１４上に搭載された半導体チップ２０と、半導体チップ２０上に配置された複数のボンディングパッド１８と、複数のリードフレーム１２と複数のボンディングパッド１８とをそれぞれ接続する複数のボンディングワイヤ１６と、送り穴５１とを備える。図４に示す例では、短冊状リードフレーム５０は、４つのリードフレーム個片を含む。
【００４４】
図５は、実施の形態に係る撮像装置で検査対象の一例であるリール５５を概略的に示す。  また、図５において、符号５２はキャリアテープ、符号５３は送り穴、符号５４は表示ラベル、符号５５はリールを示す。
【００４５】
図６は、リードフレームの個片においてアイランド５０に曲がりが生じた状態を示す。
【００４６】
ここで、実施の形態に係る撮像装置が検査（検出）対象とするワーク５０としては、例えば、電子部品製品の個片完成品（リール状エンボステーピング、チューブ、キャリアトレイ、及び搬送治具に入った状態又は単体の製品）や、電子部品製品及び材料の状態（短冊状リードフレーム、フープフレーム、基板、ウエハ状態、又は分割された個片の半製品）等が網羅される。
【００４７】
また、実施の形態に係る撮像装置が検査（検出）対象とする電子部品製品としては、例えば、能動半導体電子部品（ＬＳＩ、トランジスタ、ダイオード、パワーモジュール等）、受動電子部品（抵抗、コンデンサ、インダクタ等）、電子部品モジュール製品等が網羅される。
【００４８】
実施の形態に係る撮像装置では、表面からは見えないボンディングワイヤのループ形状、チップ等の検査を、リードフレームやテーピング済リール状態でも行うことができる。
【００４９】
図７は、実施の形態に係る撮像装置の検査（検出）対象の一例である半導体モジュール６００の模式的断面構造図である。図７には、スモールアウトラインパッケージ（ＳＯＰ）に搭載した半導体モジュール例が示されている。
【００５０】
ＳＯＰに搭載した半導体モジュール６００は、図７に示すように、リードフレーム６６６と、リードフレーム６６６上に形成された貴金属層６１０Ｄと、貴金属層６１０Ｄと接着される導電性樹脂層６１２と、導電性樹脂層６１２上に配置される半導体デバイス６１４とを備える。更に、ＳＯＰに搭載した半導体モジュール６００は、図７に示すように、貴金属層６１０Ｄと相互作用により接着されるモールド樹脂層６２０を備える。更に、ＳＯＰに搭載した半導体モジュール６００は、図７に示すように、リードフレーム６６４と、リードフレーム６６４上にメッキ技術により形成された貴金属層６１０Ｌを備える。ＳＯＰに搭載した半導体モジュール６００全体は、図７に示すように、モールド樹脂層６２０により樹脂封止されている。貴金属層６１０Ｌと半導体デバイス６１４間には、ボンディングワイヤ６６２が接続されている。
【００５１】
図８は、実施の形態に係る撮像装置の検査（検出）対象の別の例である半導体モジュール６００Ｍの模式的断面構造図である。図８には、リードフレーム型マルチチップパッケージ（ＭＣＰ）に実装された半導体モジュール例が示されている。
【００５２】
リードフレーム型ＭＣＰに搭載した半導体モジュール６００Ｍは、図８に示すように、リードフレーム６６４Ｌと、リードフレーム６６４Ｌ上に形成された貴金属層６１０Ｄと、貴金属層６１０Ｄと相互作用により接着される導電性樹脂層６１２Ｄと、導電性樹脂層６１２Ｄ上に配置される半導体デバイス６１４Ｂと、半導体デバイス６１４Ｂ上に配置される導電性樹脂層６１２Ｕと、導電性樹脂層６１２Ｕ上に配置される半導体デバイス６１４Ａとを備える。更に、リードフレーム型ＭＣＰに搭載した半導体モジュール６００Ｍは、図８に示すように、貴金属層６１０Ｄと接着されるモールド樹脂層６２０を備える。更に、リードフレーム型ＭＣＰに搭載した半導体モジュール６００Ｍは、図８に示すように、リードフレーム６６４と、リードフレーム６６４上にメッキ技術により形成された貴金属層６１０Ｌを備える。リードフレーム型ＭＣＰに搭載した半導体モジュール６００Ｍ全体は、図８に示すように、モールド樹脂層６２０により樹脂封止されている。貴金属層６１０Ｌと半導体デバイス６１４Ａ・６１４Ｂ間には、ボンディングワイヤ６６２が接続されている。
【００５３】
実施の形態に係る撮像装置は、図７〜図８に示すように、モールド樹脂層６２０により樹脂封止された後（あるいは樹脂封止される前）の内部の状態（リードフレーム、半導体デバイス、ボンディングワイヤ等の接着状態や接続状態）を非破壊的に検査（検出）する。
【００５４】
（撮像装置の能力向上）
図９は、比較例による撮像装置の構成・動作例（撮像原理）を概略的に示す。
【００５５】
図９に示すように、密閉反射型Ｘ線発生装置１００ａ（反射型ターゲット）から照射されるＸ線９０は、ワーク５０ａ上の試料１０に吸収され、あるいはワーク５０ａを透過し、シンチレータ３１０ａにおいて可視光に変換され、更に、センサアレイ（ＣＣＤ又はＣＭＯＳ）３９１において露光されて透過画像７１０が生成される。ここで、シンチレータ３１０ａとセンサアレイ３９１とで、フラットパネル型Ｘ線検出器を形成している。
【００５６】
Ｘ線は、可視光に比べて発生光子数が非常に少ないため、露光に時間を要する。露光時間短縮の方策としては、（１）検出器の変換効率を向上させることと、（２）検出器に到達するＸ線量を増加させる（Ｘ線出力を上げる）こととが挙げられる。
【００５７】
図１０は、比較例による撮像装置の構成・動作例（Ｘ線出力を上げた場合）を概略的に示す。
【００５８】
図１０に示すように、密閉反射型Ｘ線発生装置１００ａから照射されるＸ線９０の出力を上げた（量を増加した）場合、図９の例と比較して、センサアレイ３９１を貫くＸ線の量が増加し、フラットパネル型Ｘ線検出器の寿命が低下する。また、図９の例と比較して、密閉反射型Ｘ線発生装置１００ａの反射型ターゲットの焦点１１０ａのサイズが拡大するため、生成される透過画像７１０がぼやける。
【００５９】
図１１は、比較例による撮像装置の構成・動作例（Ｘ線源１１０ａからシンチレータ３１０ａまで及びワーク５０ａまでの距離の例）を概略的に示す。
【００６０】
図１１に示すように、Ｘ線の照射距離（すなわち、ＦＩＤ）が比較的長く、シンチレータ３１０ａまで到達するＸ線量は減衰する。また、ＦＩＤとＦＯＤとの差が大きくなるにつれて（すなわち、ワーク５０ａとシンチレータ３１０ａとの距離が長くなるにつれて）、幾何像倍率が増加する。幾何像倍率が増加するにつれて、生成される透過画像７１０がぼやける。ここで、幾何像倍率は、ＦＩＤ／ＦＯＤで求まる。
【００６１】
図２に示すように、ワーク５０とシンチレータ３１０との間の間隔を略ゼロにすることで、幾何像倍率を略固定にすることができる。また、図２〜図３に示すように、図１の比較例に比べて、ＦＩＤの長さを短くする（但しＦＩＤ≒ＦＯＤ）ことで、Ｘ線の強度を高めることができる。逆二乗比例の法則に従えば、ＦＩＤを例えば約８．０ｍｍ程度にすると、相対的なＸ線強度は、約７６倍程度になる。従って、低管電流のＸ線源（例えば、１００Ｗクラス以下の空冷・低出力（低管電流）のＸ線源）でも高輝度撮影が可能となる。
【００６２】
また、図１に示す比較例に係る撮像装置の構成例（Ｘ線発生装置：回転対陰極、管電圧：６０ｋＶ、管電流：２０ｍＡ、ビーム拡がり角：４．４度、試料：Ｍｏ（Ｚ＝４２）、ＦＩＤ：７０ｍｍ程度）と、図２〜図３に示す本実施の形態に係る撮像装置の構成例（Ｘ線発生装置：密閉透過型、管電圧：１１０ｋＶ、管電流：０．１ｍＡ、ビーム拡がり角：実効８０度、試料：Ｗ（Ｚ＝７４）、ＦＩＤ：８ｍｍ程度）とを比較すると、実施の形態に係る撮像装置のＸ線強度Ｉは、比較例による撮像装置と比べて、（１）式により、０．０２９６倍程度、（２）式より、７６倍程度となり、全体として、２．２倍程度となる。
【００６３】
Ｉ∝ｉＶ２Ｚ                （１）
Ｉ∝１／ＦＩＤ２            （２）
ここで、ＩはＸ線強度、ｉは管電流（ｍＡ）、Ｖは管電圧（ｋＶ）、Ｚはターゲット物質の原子番号、ＦＩＤは、Ｘ線源（Ｘ線焦点）１１０からシンチレータ３１０表面までの距離である。
【００６４】
また、シンチレータ３１０の材料や厚みを調整することで、大線量の放射光（例えば、５×１０12photons／ｍｍ／秒）を使用することも可能である。このレベルは、一般に用いられる産業用のＸ線線量（例えば、１０4〜１０5photons／ｍｍ／秒）の１００万倍以上になる。
【００６５】
また、密閉反射型Ｘ線発生装置１００ａの反射型ターゲットのように、焦点１１０ａのサイズが拡大することがないため、生成される透過画像７１０がぼやけることもない。
【００６６】
図１２は、シンチレータ３１０と対物レンズ３３１を最適化した後の例を示す概略図である。図１３は、実施の形態に係る撮像装置に適用可能なシンチレータ３１０の一構成例を示す概略図である。また、図１４は、実施の形態に係る撮像装置に適用可能なシンチレータ３１０の量子効率を示す図であって、シンチレータ３１０の厚みの違いによる量子効率の差を対比して示している。
【００６７】
図１２に示すシンチレータ３１０（ＬｕＡＧを使用）の厚みＷ１は、約１０μｍ〜１０００μｍ程度の範囲を備え、例えば、約６００μｍ程度であっても良い。
【００６８】
図１４に示すように、破線で示される例えば、約５μｍ程度の厚みを有するシンチレータ３１０の量子効率と、実線で示される約６００μｍ程度の厚みを有するシンチレータ３１０の量子効率とを比較すると、約６００μｍ程度の厚みを有するシンチレータ３１０の方が、量子効率が高い。Ｘ線光子エネルギーが、約５０ｋｅＶ〜１００ｋｅＶ程度の範囲では、量子効率の値は、最大３６倍程度高いことがわかる。
【００６９】
実施の形態に係る撮像装置に適用可能なシンチレータ３１０は、図１３に示すように、シンチレータ３１０の前面（Ｘ線照射側）に形成された反射膜３１０Ｆと、シンチレータ３１０の裏面（Ｘ線照射側とは反対側）に形成された反射防止膜３１０Ｒとを備える。
【００７０】
シンチレータ３１０の材料としては、ガーネット（Ｇ）系の単結晶又は多結晶セラミックス（例えば０．５％Ｃｅ添加ＬｕＡＧ等）を用いることができる。ＬｕＡＧ結晶は、従来のシンチレータ結晶に比べて発光量が大きく、応答速度が速く、Ｘ線に対する耐劣化性に優れるとともに、鮮明な透視画像を得ることができる。また、シンチレータ３１０には、Ｇｄ3Ａｌ2Ｇａ3Ｏ12 (ＧＡＧＧ)、Ｙ3Ａｌ5Ｏ12(ＹＡＧ)、Ｌｕ2ＳｉＯ5、ＬｕＹＳｉＯ5、Ｇｄ3Ｇａ5Ｏ12、ＣｄＷＯ4、Ｂｉ4Ｇｅ3Ｏ12、Ｇｄ2ＳｉＯ5、Ｇｄ2Ｏ2Ｓ、Ｙ2ＳｉＯ5、Ｙｂ2ＳｉＯ5、ＬｕＡｌＯ3、Ｌｕ3Ａｌ5Ｏ12、Ｇｄ3Ａｌ2Ｇａ3Ｏ12、Ｌｕ0.7Ｙ0.3ＡｌＯ3の何れか、またはこれらの混合物を適用しても良い。
【００７１】
ここで、光学分解能の定義（近似式）として、被写界深度ｄ（ｍ）は、（３）式で求まる。
【００７２】
ｄ（ｍ）＝ｎ×ε／ＮＡ          （３）
ここで、ｎは屈折率、ＮＡは対物レンズ開口数、εは許容錯乱円径（ｍ）（〜光学分解能×２に相当）である。
【００７３】
例えば、ｎ＝１．８４、ＮＡ＝０．１、ε＝２×５．０ｅ−６（ｍ）（必要とする分解能を〜５（μｍ）と設定する場合）の時、被写界深度ｄは、ｄ＝１．８４×２×５ｅ−６／０．１＝１８４ｅ−６（ｍ）＝１８４（μｍ）となる。
【００７４】
許容錯乱円ε＝ｄ×ＮＡ／ｎに（３）式を変換すると、ｄ＝５（μｍ）の時、ε＝０．２７（μｍ）（光学分解能：０．１４（μｍ））となり、ｄ＝１８４（μｍ）の時、ε＝１０（μｍ）（光学分解能：５（μｍ））となり、ｄ＝６００（μｍ）の時、ε＝３２（μｍ）（光学分解能：１６（μｍ））となる。
【００７５】
尚、図１５（ａ）は、実施の形態に係る撮像装置に適用可能なシンチレータ３１０（ＬｕＡＧ（Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２））において、Ｘ線光子エネルギーとＸ線減衰率との関係を示し、図１５（ｂ）は、Ｘ線光子エネルギーと量子効率との関係を示す。
【００７６】
実施の形態に係る撮像装置による撮像実験結果（密閉透過型Ｘ線発生装置（管電流：０．１Ａ（６Ｗ））、ＦＩＤ：８ｍｍ、秒間撮像面積：１１．９８ｃｍ２／秒）では、６０ｋＶの輝度比較において、透過検査を行うために十分な輝度とコントラストが得られた。
【００７７】
（検査装置）
図１６は、実施の形態に係る撮像装置を用いた検査装置の一構成例を概略的に示す。
【００７８】
実施の形態に係る撮像装置を用いた検査装置は、試料１０を含む被検査物を投入する製品投入部４２０と、投入された被検査物を検査装置内の各部に搬送する製品搬送部４３０と、搬送されてきた被検査物に対してＸ線を照射するＸ線発生装置１００と、被検査物を透過したＸ線を用いて被検査物の状態を検出するＸ線検出装置３００と、Ｘ線検出装置３００が検出した不具合箇所にＮＧ標印をマーキングするＮＧ標印装置４４０と、検査が終了した被検査物を排出する製品排出部４５０と、検査装置内の各部を制御する制御部４１０とを備える。Ｘ線発生装置１００は、図２、図３に示したＸ線発生装置１００に相当し、Ｘ線検出装置３００は、図２、図３に示したＸ線検出装置３００に相当する。尚、ＮＧ標印装置４４０については、省くことができる。
【００７９】
図１７は、実施の形態に係る撮像装置を用いた検査装置の別の構成例を概略的に示す。
【００８０】
図１６に示した撮像装置との相違点は、独立した制御部４１０を設ける代わりに、製品投入部４２０、製品搬送部４３０、Ｘ線発生装置１００、Ｘ線検出装置３００、ＮＧ標印装置４４０、製品排出部４５０の各部に制御部４１１、４１２、４１３、４１４、４１５、４１６をそれぞれ設けた点である。
【００８１】
その他の構成は、図１６に示した検査装置と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００８２】
図１８は、実施の形態に係る撮像装置を用いた検査装置の更に別の構成例を概略的に示す。
【００８３】
図１６、図１７に示した撮像装置との相違点は、製品投入部４２０の代わりに、前段の処理を行う前段処理装置５１０を連結し、製品排出部４３０の代わりに、後段の処理を行う後段処理装置５２０を連結した点である。
【００８４】
その他の構成は、図１６、図１７に示した検査装置と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００８５】
（検査装置の処理手順）
図１９は、比較例による撮像装置を用いた検査装置の処理手順例を概略的に示す。
【００８６】
図１９に示すように、ダイボンディング工程（Ｓ１００）、ワイヤボンディング工程（Ｓ１１０）、モールド工程（Ｓ１２０）、半田メッキ工程（Ｓ１３０）の順に処理を進める中で、各工程（Ｓ１００、Ｓ１１０、Ｓ１２０、Ｓ１３０）の処理後にそれぞれロット毎のデバイスチェック処理（Ｓ２００、Ｓ２１０、Ｓ２２０、Ｓ２３０）が発生する。
【００８７】
半田メッキ工程（Ｓ１３０）の後、Ｘ線検査（Ｓ１４０）において製品全数検査（Ｓ２４０）が実施される。
【００８８】
Ｘ線検査（Ｓ１４０）を受けて、リードカット（Ｓ１５０）、フォーミング（Ｓ１５２）、測定（Ｓ１５４）、テーピング（Ｓ１５６）等が実施される。
【００８９】
測定（Ｓ１５４）の処理を受けて、確認（Ｓ２５０）や解析（Ｓ２６０）が実施される。解析（Ｓ２６０）には、例えば、超音波探傷検査（ＳＡＴ：Scanning Acoustic Tomography）、Ｘ線検査（Ｓ２６４）、樹脂開封（Ｓ２６６）等が含まれる。
【００９０】
解析（Ｓ２６０）の結果、致命的な問題が見つかった場合には（Ｓ２７０）、全数外観検査（Ｓ２７２）、抜き取り信頼性試験（Ｓ２７４）、Ｘ線検査（Ｓ２７６）等が行われる。
【００９１】
リードカット（Ｓ１５０）、フォーミング（Ｓ１５２）、測定（Ｓ１５４）、テーピング（Ｓ１５６）等が実施された後、Ｘ線検査（Ｓ１６０）が実施され、出荷前検査（Ｓ２８０）がなされる。
【００９２】
上記のデバイスチェック処理（Ｓ２００、Ｓ２１０、Ｓ２２０、Ｓ２３０）、Ｘ線検査（Ｓ２４０）、解析（Ｓ２６０）等では、マシンの状態を確認することができないため、デバイスのチェックが必要になる。
【００９３】
図２０は、本実施の形態に係る撮像装置を用いた検査装置の処理手順例を概略的に示す。
【００９４】
図２０に示すように、ダイボンディング工程（Ｓ３００）、ワイヤボンディング工程（Ｓ３１０）、モールド工程（Ｓ３２０）の順に処理を進める。モールド工程（Ｓ３２０）の後、Ｘ線検査（Ｓ３４０）が実施される。Ｘ線検査（Ｓ３４０）で不良品等が発見された場合には、ダイボンディング工程（Ｓ３００）、ワイヤボンディング工程（Ｓ３１０）、モールド工程（Ｓ３２０）のうちの少なくとも１つにフィードバックされる。
【００９５】
従って、図１９に示した例では、各工程（Ｓ１００、Ｓ１１０、Ｓ１２０）の処理後にそれぞれロット毎のデバイスチェック処理（Ｓ２００、Ｓ２１０、Ｓ２２０）が発生し、Ｘ線検査（Ｓ１４０）の製品全数検査（Ｓ２４０）が行われたが、本実施の形態に係る撮像装置を用いた検査装置の処理手順例では、図２０に示すように、それらの処理を省くことができる。
【００９６】
Ｘ線検査（Ｓ３４０）の後、半田メッキ工程（Ｓ３３０）が行われる。Ｘ線検査（Ｓ３４０）及び半田メッキ工程（Ｓ３３０）の各処理後にそれぞれロット毎のデバイスチェック処理（Ｓ４２０、Ｓ４３０）が発生する。
【００９７】
続いて、リードカット（Ｓ３５０）、フォーミング（Ｓ３５２）、測定（Ｓ３５４）、テーピング（Ｓ３５６）等が実施される。
【００９８】
測定（Ｓ１５４）の処理を受けて、確認（Ｓ２５０）や解析（Ｓ２６０）が実施される。解析（Ｓ２６０）の中には、超音波探傷検査（ＳＡＴ）、樹脂開封（Ｓ２６６）が含まれるが、図１９に示した例で必要だったＸ線検査（Ｓ２６４）については省くことができる。
【００９９】
リードカット（Ｓ１５０）、フォーミング（Ｓ１５２）、測定（Ｓ１５４）、テーピング（Ｓ１５６）等が実施された後の出荷前検査（Ｓ２８０）についても省くことができる。
【０１００】
図２０に示す実施の形態に係る撮像装置を用いた検査装置の処理手順例では、Ｘ線検査（Ｓ３４０）の結果をダイボンディング工程（Ｓ３００）、ワイヤボンディング工程（Ｓ３１０）、モールド工程（Ｓ３２０）に早期にフィードバックできるため、マシンの状態を把握し、加工点品質の本質改善へと導くことが可能である。
【０１０１】
以上説明したように、本実施の形態によれば、密閉透視型のＸ線発生装置１００を使用し、Ｘ線源（Ｘ線焦点）１１０からシンチレータ３１０までの距離（ＦＩＤ）を調整し、低管電流のＸ線源１１０でも高輝度撮影を高速で行うことが可能である。また、シンチレータ３１０の材料や厚みを調整することで、Ｘ線に対する耐劣化性に優れた鮮明な透視画像を得ることができる。これにより、一般的な工業用途のＣＣＤカメラ（例えば、デジタルカメラ、イメージスキャナ）３９０、テレセントリックレンズ光学系（３３１・３３２）を用いた高輝度で鮮明な撮影が可能となる。
【０１０２】
本実施の形態によれば、高輝度撮影を高速で行うことが可能で、Ｘ線に対する耐劣化性・長寿命性に優れ、鮮明な透視画像を得ることができる撮像装置、撮像方法、及び検査装置を提供することができる。
【０１０３】
[その他の実施の形態]
上記のように、いくつかの実施の形態について記載したが、開示の一部をなす論述及び図面は例示的なものであり、限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【０１０４】
このように、本実施の形態は、ここでは記載していない様々な実施の形態等を含む。
【産業上の利用可能性】
【０１０５】
本実施の形態の撮像装置、撮像方法、及び検査装置は、ＬＥＤモジュール、オプティカルモジュール、ＩＧＢＴモジュール、ダイオードモジュール、ＭＯＳモジュール（Ｓｉ、ＳｉＣ、ＧａＮ）等の各種の半導体モジュールや集積回路、各種パッケージ等の非破壊的検査等に利用することができ、幅広い応用分野に適用可能である。
【符号の説明】
【０１０６】
１０、１０ａ…試料（オブジェクト）、１１…パッケージ外周部、１２…リードフレーム、１４…ダイパッド領域、１６…ボンディングワイヤ、１８…ボンディングパッド、２０…半導体チップ、５０…ワーク、短冊状リードフレーム、５１、５３…送り穴、５２…キャリアテープ、５４…表示ラベル、５５…リール、９０…Ｘ線、１００、１００ａ…Ｘ線発生装置、３００…Ｘ線検出装置、３１０、３１０ａ…Ｘ線検出器（シンチレータ）（蛍光体）、３１０Ｆ…反射膜、３１０Ｒ…反射防止膜、３２０…Ｘ線カットフィルタ、３３１…対物レンズ、３３２…集光レンズ、３９０…可視光カメラ（ＣＣＤカメラ）、３９１…センサアレイ（ＣＣＤ又はＣＭＯＳ）、４２０…製品投入部、４３０…製品搬送部、６００、６００Ｍ…半導体モジュール、６６６…リードフレーム、６１０、６１０Ｄ、６１０Ｌ…貴金属層、６１２、６１２Ｕ、６１２Ｄ…導電性樹脂層、６１４、６１４Ａ、６１４Ｂ…半導体デバイス、６２０…モールド樹脂層、６６２…ボンディングワイヤ、６６４、６６４Ｌ…リードフレーム、４４０…ＮＧ標印装置、４５０…製品排出部、４１０、４１１、４１２、４１３、４１４、４１５、４１６…制御部、５１０…前段処理装置、５２０…後段処理装置、７１０…透過画像
【図１】
2019215205.tif 000003
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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