(57)【要約】  複数の個別のコンポーネントを有するプリント配線アセンブリにおいてマイクロ蛍光Ｘ線分光分析法を用いて有害物質を識別する方法に関する。検出分析計としてマイクロ蛍光Ｘ線分光分析法（μ−ＸＲＦ）及びＸ線吸収微細構造（ＸＡＦＳ）分光を用いて、電子デバイスにおいて問題の材料を識別する。検査されるデバイス又はアセンブリは、参照データベースにおける情報に応じて、プローブ下、そのデバイス又はアセンブリをＸ，Ｙ，Ｚ方向へ移動させ、アセンブリ上の選択された位置の元素組成を決定することによって分析される。プローブは分析のための各選択位置から最適な分析距離に位置する。各選択位置の決定された元素組成は参照データベースと関連付けられ、検出された元素はアセンブリにおける様々なコンポーネントに対し割り当てられる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の個別のコンポーネントを有するプリント配線アセンブリにおいてマイクロ蛍光Ｘ線分光分析法を用いて有害物質を識別するための方法であって、
ａ）参照データベースにおける情報に応じてアセンブリを通じてプローブを移動させることによってプリント配線アセンブリを分析し、プリント配線アセンブリ上の選択位置の元素組成を決定する工程と、プローブは分析のための各選択位置からほぼ最適な分析距離に位置することと、
ｂ）選択位置の決定された元素組成を参照データベースと関連付け、検出された元素をプリント配線板アセンブリ上の様々なコンポーネントに割り当てる工程と、からなる方法。
【請求項２】
プローブは高度測定センサによってほぼ最適な分析距離に保持される請求項１に記載の方法。
【請求項３】
高度測定センサはビデオカメラ、ホール効果センサ、又は三角測量センサを含む請求項２に記載の方法。
【請求項４】
プローブはプリント配線アセンブリのトポグラフィを記述する参照データベースにおける情報に応じてほぼ最適な分析距離に保持される請求項１に記載の方法。
【請求項５】
プリント配線アセンブリ上の１つ以上のデータ位置によってプローブに関連してプリント配線アセンブリを初期登録する工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項６】
走査Ｘ線マイクロ分析の方法であって、
ａ）高度の変化する表面トポグラフィを有する試料を提供する工程と、
ｂ）マイクロ蛍光Ｘ線分光分析法を用いて試料を分析する工程と、プローブはＸ，Ｙ，Ｚ軸方向へ移動可能であることと、Ｚ軸方向への移動は変化する試料高度の各々において試料からほぼ最適な分析距離にプローブを保持するように実行されることと、
ｃ）Ｘ，Ｙへのプローブの移動は試料上の様々な位置に関連する情報を格納するデータベースに応答し、試料において検出された元素がデータベースにおける情報と関連付けられることを可能とすることと、からなる方法。
プローブは高度測定センサによってほぼ最適な分析距離に保持される請求項６に記載の方法。
【請求項７】
高度測定センサはビデオカメラ、ホール効果センサ、又は三角測量センサを含む請求項７に記載の方法。
【請求項８】
プローブは試料のトポグラフィを記述する参照データベースにおける情報に応じてほぼ最適な分析距離に保持される請求項６に記載の方法。
【請求項９】
工程（ａ）の後、試料上の１つ以上のデータ位置によってプローブに関連して試料を登録する工程を含む請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
試料は複数の個別のコンポーネントを有するプリント配線アセンブリである請求項６に記載の方法。
【請求項１１】
マイクロ分析のための方法であって、
ａ）高度の変化する表面トポグラフィを有する試料を提供する工程と、
ｂ）分析チャンバに試料を配置する工程と、
ｃ）参照データベースに応じるプローブによって複数の位置において試料を分析する工程と、プローブはＸ，Ｙ，Ｚ軸方向へ移動可能であることと、Ｚ軸方向への移動は複数の位置の各々において試料から最適な分析距離にプローブを保持するように実行されることと、からなる方法。
【請求項１３】
プローブは高度測定センサによって最適な分析距離に保持される請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
高度測定センサはビデオカメラ、ホール効果センサ、又は三角測量センサを含む請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
プローブはプローブのＸ，Ｙへの移動を試料のトポグラフィに関する参照情報を格納するデータベースと関連付けることによって最適な分析距離にて保持される請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
試料は複数の個別のコンポーネントを有するプリント配線アセンブリである請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
（ｃ）において実行される分析による情報はデータベースにおける複数の位置の各々と関連付けられる請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
工程（ｂ）の後、試料上の１つ以上のデータ位置によってプローブに関連して試料を登録する工程を含む請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＸ線分光に関する。より詳細には、本発明はプリント配線アセンブリにおいて特定の金属を検出し、識別するためのＸ線分光の自動使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
環境における有害な化学物質のレベルを減少させるため、欧州連合（ＥＵ）において法令が制定されている。特定有害物質の制限（ＲｏＨＳ）の指令は、電子デバイスにおいて用いられる、鉛、カドミウム、水銀、クロム（ＶＩ）及び幾つかの臭素化難燃剤などの材料を対象としている。それらの制定された規則に従うため、電子デバイスにおいてそれらの材料及び他の有害な材料を検出し、識別するための方法が必要である。そうした方法は、大規模電子機器産業の「タイム・トゥ・マーケット（ｔｉｍｅ  ｔｏ  ｍａｒｋｅｔ）」要求と一致する迅速なテスト及び短いターンアラウンドタイムを可能とするために、高速かつ正確であることが必要とされる。また、この検出方法は非常に費用効果的である必要があるとともに、検出手順において他の有害物質を用いることにより環境に対し悪い影響を有してはならない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００３】
従来、電子デバイス、プリント配線アセンブリ（ＰＷＡ）、及び個別のコンポーネントは、Ｐｂ，Ｃｒ，Ｃｄ，Ｈｇ，Ｂｒなど、問題の材料を含有していることがあった。開示の実施形態では、検出方法としてマイクロ蛍光Ｘ線分光分析法（μ−ＸＲＦ）及びＸ線吸収微細構造（ＸＡＦＳ）分光を用いて、電子デバイスにおけるそれらの材料及び他の問題の材料の位置を特定する。検査されるデバイス又はアセンブリは、参照データベースにおける情報に応じて、プローブ下、そのデバイス又はアセンブリをＸ，Ｙ，Ｚ方向へ移動させ、アセンブリ上の選択された位置の元素組成を決定することによって分析される。このプローブは分析のための各選択位置から最適な分析距離に位置する。各選択位置の決定された元素組成は参照データベースと関連付けられ、検出された元素はアセンブリにおける様々なコンポーネントに対し割り当てられる。
【０００４】
以下の記載では、便宜上、用語「プリント配線アセンブリ」又は「ＰＷＡ」を利用するが、このような使用は限定を意図するものではなく、それらの種類や、以下に限定されないが、モータ、ケーブルアセンブリ、ディスプレイ、スイッチ、ノブ、ハウジング、スピーカ、トランスデューサなど現在及び未来の電子デバイスにおいて使用される他の種類の複雑なアセンブリを含むことを意図するものであることが理解される。ここで、本発明の一実施形態を表すフローチャートである図１を参照すると、有害化学物質の存在について分析される標本、即ち、試料は、μ−ＸＲＦ又はＸＡＦＳ分析計のチャンバに直接配置される（１００）。環境に危険な他の材料を用いる場合のあるスパッタリングなど、試料調製が存在しないため、この方法では高速な検出及び識別が可能となる。次いで、試料用の計算機援用設計（ＣＡＤ）データファイルがアクセスされる（１０５）。ＣＡＤファイルは（特に）ＰＷＡの上の様々なコンポーネントの物理的な寸法の数学表現や、それらのプリント回路基板上の位置を含んでおり、分析において参照データベースとして用いられる。ＣＡＤデータベース及びそれらが通常格納している情報は、電子デバイスの設計及びアセンブリの当業者には周知であるので、本明細書においてはさらに詳述しない。分析計の機能のうちの一部がファイルにおける情報によって駆動されることを可能とするように、ＣＡＤデータベースはμ−ＸＲＦ又はＸＡＦＳ分析計におけるコントローラへ接続される。通常、分析計のステージは試料を周囲に移動させるようにＣＡＤデータベースにおける情報に応じて移動され、分析計プローブが試料の必要な領域を全て「見る」ことが可能である。次いで、分析計に対する試料の位置は、データマーク又は基準点（ｆｉｄｕｃｉａｌ）を用いて分析計に対する試料の位置を登録することによって決定される（１１０）。これは随意であり、手動又は自動で実行可能であるが、完全な自動化を達成し、ＣＡＤデータベースに通常位置するデータ情報を用いて試料を登録するには、最も有用であった。データを用いる登録は当業者には周知であり、本明細書では、光学走査、レーザ登録、機械的登録などの機構が成功と共に用いられ得る。次いで、試料は、分析計のステージをｘ，ｙ軸方向へ適切に移動させることによって、分析又は走査される第１の位置へ移動される（１１５）。通常、全てではなくてもＰＷＡ上のコンポーネントのうちの多くのサイズ及び形状は異なるので、Ｘ線分析手法を用いるとき、正確な分析には、試料上の分析される領域と、分析計上のプローブとの間の適正な距離を保持することが重要である。この最適な分析距離は、サンプルステージをｚ軸方向に充分に調節すること、即ち、移動させることによって達成され、プローブと分析領域との間の適正な距離が得られる。試料とプローブの間の距離は、ビデオカメラ、ホール効果（Ｈａｌｌ  ｅｆｆｅｃｔ）センサ、三角測量を用いるセンサ、又は他の光学手段など、高度測定センサによって決定される。一定の実施形態では、分析中にプローブが自動的に移動され、分析時間中、プローブ−試料の距離は常に最適の距離にある。
【０００５】
分析において所望される分解能に応じて、様々なビームサイズが用いられ得る。ビームサイズが大きくなると、通常、得られる分解能は低下するが、カバーする領域は大きくなる。大抵の分析手順のように、必要に応じて分解能とカバー領域との間の選択が行われる必要がある。μ−ＸＲＦを用いて分析する場合、表面領域の化学元素はビームの励起エネルギーに応答し、分析計の検出器によって検出される二次光子を放射する。分析パラメータが選択されると、従来の手法によって分析が実行され（１２５）、検出された関心の元素（見出される場合）は、分析計のコンピュータのメモリ又は別の記憶領域に一時的に記憶される。
【０００６】
第１の位置が分析された（１２５）後、試料を次の位置へ移動させるように、ＣＡＤデータベースにおける情報によってステージが駆動される（１３０）。なお、一定の実施形態では、ＣＡＤデータベースが直接ステージを移動させるのではなく、代わりに、μ−ＸＲＦ分析計におけるコントローラがデータベースにおける情報に応答する。代替の実施形態では、ＣＡＤデータベースがステージ移動を直接制御することが可能となる。この場合にも、最適な分析距離は、サンプルステージをｚ軸方向に充分に調節すること、即ち、移動させることによって達成され（１２０）、上述のように、プローブと分析領域との間の適正な距離が得られ、第２の位置の分析が行われる（１２５）。第２の位置が分析された後、試料を次の位置へ移動させるように、ＣＡＤデータベースにおける情報によってステージが駆動される（１３０）。試料上の関心の位置の全てが分析されるまで、ブロック１２０，１２５，１３０は必要に応じて繰り返される（フローチャートにおいてループによって示すように）。最後の位置が分析された（１３５）後、検出された様々な元素のレベルをＰＷＡにおける様々なコンポーネントに対し割り当てるように、分析の複数のステージからの情報がＣＡＤデータベースにおける情報と関連付けられる（１４０）。全ての走査中にそれぞれの位置の各々にて取得されるスペクトルデータは、１つ以上のコンポーネント又は位置にスペクトルデータを割り当てることによって、特定の位置又はコンポーネントに対し割り当てられる。また、試料のトポグラフィの関数として各元素の有無を示す、走査された領域又はコンポーネントの元素マップが作成され得る（１４５）。この場合、ＰＷＡの上の様々なコンポーネントが示され、各々の検出された元素のレベルはＣＡＤチャート上に重ね合わせられ得る。
【０００７】
元素マップが作成された（１４５）後、走査された領域又はコンポーネントがデータベースに存在するか否かを判定する（ブロック１５０）ため、ＣＡＤデータベースが照会される。関心の領域がデータベースに記憶されている場合（ボックス１５０の直下の「ｙｅｓ」の分岐によって示すとき）、走査に由来する情報はデータベースに記憶されている情報と９０％，９５％，９９％の確率マッチ統計手法を用いて比較される（１５５）。ＣＡＤデータベースにはコンポーネントのサイズ及び形状並びに化学組成に関連する情報が格納されているので、元素マップ及び三次元のコンポーネント幾何学的な情報によって、試料上のコンポーネントをデータベースに存在するコンポーネントに対し比較、即ち、マッチさせるのに用いるツールが提供される。例えば、元素マップは、走査されている試料上の一定の抵抗器が銅終端部、ニッケル及びクロムを含有する抵抗素子を有し、シリコンジオキサイドからなるセラミックベースを有することを示す。この情報は、統計マッチ手法を用いて、抵抗器の正確な部品番号及び抵抗値を決定するために、抵抗器のサイズ及び形状に関連する情報と組み合わされて、データベースにおける情報に対しマッチされ得る。部品表（ＢＯＭ；ｂｉｌｌ  ｏｆ  ｍａｔｅｒｉａｌｓ）データベース１６０において記憶されている情報にマッチするか否かに関する判定が行われ、答えが「ｙｅｓ」である場合、別の走査された位置又はコンポーネントが選択され（１６５）、ブロック１５５，１６０，１６５のプロセスは分析終了の点（１７０）で完了するまで繰り返される。ブロック１６０にてマッチ判定に対する答えが「ｎｏ」である場合、その関心の領域又はコンポーネントは、より詳細な、即ち、徹底的な分析を行うために、より高い分解能で再走査される（１８０）。この場合にも、部品表データベースに対し再走査によって取得された情報の比較が行われ（１８５）、マッチが得られる場合、ブロック１６５にて分析は別の位置へ移動され、それから上述のように続く。答えが「ｎｏ」である（即ち、マッチでない）場合、将来に別の試料が分析されるときの参照のための新たなコンポーネント又は領域位置を作成するため、ＣＡＤデータベースへ再走査による情報が追加される（１９０）。
【０００８】
ここでブロック１５０へ戻ると、走査された領域又はコンポーネントがデータベースに存在するか否かを判定するためにＣＡＤデータベースが照会される状況では、答えが「ｎｏ」である場合、関心の領域又はコンポーネントは、より詳細な、即ち、徹底的な分析を行うために、より高い分解能で再走査され（１９５）、将来の試料が分析されるときの参照のための新たなコンポーネント又は領域位置を作成するため、ＣＡＤデータベースへ再走査による情報が追加される（１９０）。
【０００９】
ここで一実施形態を記載したが、ここに用いられる装置及び手法に関する追加の詳細を提示する。この開示は、限定としてではなく、幾つかの手順の詳細をさらに読み手に教示するものとして提示される。元素マッピングには、マイクロビームＸＲＦシステムイーグルＩＩμ−プローブ（レントゲンアナリティクメステヒニク社（Ｒｏｅｎｔｇｅｎａｎａｌｙｔｉｋ  Ｍｅｓｓｔｅｃｈｎｉｋ  ＧｍｂＨ）、タウヌスシュタイン（Ｔａｕｎｕｓｓｔｅｉｎ）、ドイツ国）を、４０ワットのレニウムチューブ（４０ｋＶ，１０００μＡ）及び１００μｍのキャピラリレンズを装着して用いた。試料（セルラー電話機由来のアセンブリ）を機器のコンピュータ制御ステージ上に配置し、真空とした。２つのビデオマイクロスコープ（倍率１：１０及び１：１００）を用いて、元素マッピング用の領域を選択し、続いて所望の元素を選択した。２つの別個の測定においてアスペクト比が５：２（長さ：幅）のプリント配線板の走査を実行し、前面及び背面を検査した。原子番号４２（Ｍｏ）までの元素については、分析にＫ線を用いた。より重い元素は、Ｌ線を用いて検出した。Ｂｉ，Ｈｇの決定については、さらにＭ線を用いた。選択された元素は、銀、ヒ素、ビスマス、臭素、カドミウム、クロム、水銀、ニッケル、鉛、アンチモン、及びスズであった。１つの読取点の測定時間は２００ミリ秒とし、マトリクスサイズは２５６×２００とした。単一のスペクトル全てから全体のスペクトルを編成し、ソフトウェア（イーグルＩＩμ−プローブ用ビジョンＸＲＦソフトウェア、バージョン３．３０８）によって元素分配プロットを計算した。プロットにおいて明るい領域は元素濃度の高い部分に相当した。元素マップは測定値からの問題の各元素のμ−ＸＲＦ測定値から抽出し、白黒のマップへ変換した。これらは、いずれの部品がいずれの元素を含有するかを決定するために、板描写情報の上に配置される。これを関心の元素全てについて行った。問題の元素が検出される各測定点における強度は、部品の種類と関連付けられる。各種類の部品についての較正から、問題の元素の濃度に対する寄与が得られる。元素分布分析の結果はスペクトル全体において記録される、即ち、測定されるスポットから得られる全ての単一のスペクトルが追加される。加えて、選択した元素毎の元素画像が測定データから計算される。それによって、元素の強度はより強い色又は弱い色としてマッピングされている。
【００１０】
測定から得られるデータと、所与の法規則に従っていないと判定されるＰＷＢの上のコンポーネントの数との関連付けを含め、取得されたデータの評価に適切な手順が規定された。この新規な方法による利点のうちの幾つかは次の通りである。記載の方法は、単一の分析における実装コンポーネントを用いて種々のＰＷＢを処理することが可能である。この方法は、スペクトルの減算又は他の手段を利用してＢｒ及びＰｂ以外の元素の位置を特定することを可能とする。新たなプロセスの費用は従来の手法と比較して充分に低く、新たなプロセスは充分に高速である。全システムは自動化され、環境規制に従わない部品の直接検出を可能とする。準拠しない部品の結果及び検出に基づき、補正処置が供給者から要求され得る。全体として、この手法によって、試料調製を行うことなく、比較的安価な分析検出方法を用いて、密集したＰＷＢにおける重金属及び臭素化化合物の検出並びに位置の特定が、より容易、時間効果的となり、要する費用が少なくなる。
【００１１】
要約すると、本発明の範囲を限定する意図はなく、開示の実施形態は、ＲｏＨＳ指令に従う電子デバイスにおいて用いられるプリント配線アセンブリ又は他の複雑な構造を検査する方法を提供する。ＸＲＦによって、オクタブロモジフェニル、デカブロモジフェニル、オクタブロモジフェニルオキサイド、デカブロモジフェニルオキサイド、及びテトラブロモビスフェノールＡなど臭素化難燃添加剤の識別用の指示元素として臭素を用いることや、Ｃｒ（ＶＩ）の指示元素としてクロムを用いることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一定の実施形態と一致する決定木解析方法を示すフローチャート。
【図１】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年5月16日(2007.5.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の個別のコンポーネントを有するプリント配線アセンブリにおいてマイクロ蛍光Ｘ線分光分析法を用いて有害物質を識別するための方法であって、
ａ）参照データベースにおける情報に応じてアセンブリを通じてプローブを移動させることによってプリント配線アセンブリを分析し、プリント配線アセンブリ上の選択位置の元素組成を決定する工程と、プローブは分析のための各選択位置からほぼ最適な分析距離に位置することと、
ｂ）選択位置の決定された元素組成を参照データベースと関連付け、検出された元素をプリント配線板アセンブリ上の様々なコンポーネントに割り当てる工程と、からなる方法。
【請求項２】
プローブは高度測定センサによってほぼ最適な分析距離に保持される請求項１に記載の方法。
【請求項３】
高度測定センサはビデオカメラ、ホール効果センサ、又は三角測量センサを含む請求項２に記載の方法。
【請求項４】
プローブはプリント配線アセンブリのトポグラフィを記述する参照データベースにおける情報に応じてほぼ最適な分析距離に保持される請求項１に記載の方法。
【請求項５】
プリント配線アセンブリ上の１つ以上のデータ位置によってプローブに関連してプリント配線アセンブリを初期登録する工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項６】
走査Ｘ線マイクロ分析の方法であって、
ａ）高度の変化する表面トポグラフィを有する試料を提供する工程と、
ｂ）マイクロ蛍光Ｘ線分光分析法を用いて試料を分析する工程と、プローブはＸ，Ｙ，Ｚ軸方向へ移動可能であることと、Ｚ軸方向への移動は変化する試料高度の各々において試料からほぼ最適な分析距離にプローブを保持するように実行されることと、
ｃ）Ｘ，Ｙへのプローブの移動は試料上の様々な位置に関連する情報を格納するデータベースに応答し、試料において検出された元素がデータベースにおける情報と関連付けられることを可能とすることと、からなる方法。
【請求項７】
プローブは高度測定センサによってほぼ最適な分析距離に保持される請求項６に記載の方法。
【請求項８】
高度測定センサはビデオカメラ、ホール効果センサ、又は三角測量センサを含む請求項７に記載の方法。
【請求項９】
プローブは試料のトポグラフィを記述する参照データベースにおける情報に応じてほぼ最適な分析距離に保持される請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
工程（ａ）の後、試料上の１つ以上のデータ位置によってプローブに関連して試料を登録する工程を含む請求項６に記載の方法。
【請求項１１】
試料は複数の個別のコンポーネントを有するプリント配線アセンブリである請求項６に記載の方法。
【請求項１２】
マイクロ分析のための方法であって、
ａ）高度の変化する表面トポグラフィを有する試料を提供する工程と、
ｂ）分析チャンバに試料を配置する工程と、
ｃ）参照データベースに応じるプローブによって複数の位置において試料を分析する工程と、プローブはＸ，Ｙ，Ｚ軸方向へ移動可能であることと、Ｚ軸方向への移動は複数の位置の各々において試料から最適な分析距離にプローブを保持するように実行されることと、からなる方法。
【請求項１３】
プローブは高度測定センサによって最適な分析距離に保持される請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
高度測定センサはビデオカメラ、ホール効果センサ、又は三角測量センサを含む請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
プローブはプローブのＸ，Ｙへの移動を試料のトポグラフィに関する参照情報を格納するデータベースと関連付けることによって最適な分析距離にて保持される請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
試料は複数の個別のコンポーネントを有するプリント配線アセンブリである請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
（ｃ）において実行される分析による情報はデータベースにおける複数の位置の各々と関連付けられる請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
工程（ｂ）の後、試料上の１つ以上のデータ位置によってプローブに関連して試料を登録する工程を含む請求項１２に記載の方法。
【国際調査報告】
2008521003.tif 000004