(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に複数の部品が接合されて２層以上の接合層が形成された接合品の接合部分の内部欠陥を、該接合品にＸ線を照射して得られる透過画像を用いて検査する接合検査装置であって、
前記透過画像中の判定範囲によって隔てられた所定の２点の明度を検出し、該検出した明度と該所定の２点間の距離とに基づいて該所定の２点を結ぶラインの方向のＸ線照射強度分布を演算する強度分布演算手段と、
該演算の結果に基づいて前記判定範囲内の各単位画素の明度を補正する明度補正手段と、
該補正後の判定範囲内の各単位画素における予め設定された前記２層以上の接合層が重なる重層領域の輪郭部位での隣接画素間の明度差を算出すると共に該算出された明度差を打ち消す方向に該重層領域内の各単位画素を補正する重層領域補正手段と、
該補正後の判定範囲内の各単位画素の明度が所定の閾値を超えるときに、該閾値を超える単位画素を欠陥画素として設定する欠陥画素設定手段と、
該設定された欠陥画素の面積に基づいて前記接合部分の欠陥の有無を判定する欠陥判定手段と、
を備える接合検査装置。
【請求項２】
基板上に部品が接合された接合品の接合部分の内部欠陥を、該接合品にＸ線を照射して得られる透過画像を用いて検査する接合検査装置であって、
前記透過画像中の判定範囲によって隔てられる所定の２点の明度を検出し、該検出した明度と該所定の２点間の距離とに基づいて該所定の２点を結ぶラインの方向のＸ線照射強度分布を演算する強度分布演算手段と、
該演算の結果に基づいて前記判定範囲内の各単位画素の明度を補正する明度補正手段と、
該補正後の前記判定範囲内の各単位画素の明度が所定の閾値を超えるときに、該閾値を超える単位画素を欠陥画素として設定する欠陥画素設定手段と、
該設定された欠陥画素の面積に基づいて前記接合部分の欠陥の有無を判定する欠陥判定手段と、
を備える接合検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、接合検査装置に関し、詳しくは、基板上に部品が接合された接合品の接合部分の内部欠陥を、該接合部にＸ線を照射して得られる透過画像を用いて検査する接合検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の接合検査装置としては、例えば、基板上に電子部品がはんだ接合された接合品にＸ線を照射して得られた透過画像を用いて気泡（ボイド）などの接合欠陥の有無を判定するものが提案されている（例えば、特開平５−１７２７７２号公報や特開平６−１１７８２８号公報）。この装置では、接合品にＸ線を照射して得られた透過画像を２値化処理して、暗画素（欠陥画素）の計数から暗部（欠陥部分）の面積を算出すると共に暗部の面積と判定基準となる基準面積との大小比較により接合欠陥の有無を判定している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、こうした装置では、Ｘ線照射の強度分布は考慮されていない。
即ち、Ｘ線照射の強度分布が生じると、本来欠陥部分ではないにも拘わらず、２値化処理により暗部（欠陥画素）と認識されてしまい、誤判定がなされる場合がある。
【０００４】
また、こうした装置を用いて基板上に複数の部品が積層構造として接合されて２層以上が重なり合うような接合層を有する接合品の接合欠陥の有無を検査する場合には、複数の接合層が重なった状態の透過画像が得られることになり、接合部分の欠陥を判定することができなくなってしまう。
【０００５】
本発明の接合検査装置は、より正確に接合欠陥の検査を行なうことを目的の一つとする。また、本発明の接合検査装置は、Ｘ線照射の強度分布による影響を除去してより正確に接合欠陥の検査を行なうことを目的の一つとする。また、本発明の接合検査装置は、積層構造の接合品のＸ線透過画像における２層以上の接合層の重なりによる影響を除去してより正確に接合欠陥の検査を行なうことを目的の一つとする。
【０００６】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
本発明の接合検査装置およびその方法は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。
【０００９】
本発明の第１の接合検査装置は、基板上に複数の部品が接合されて２層以上の接合層が形成された接合品の接合部分の内部欠陥を、該接合品にＸ線を照射して得られる透過画像を用いて検査する接合検査装置であって、前記透過画像中の判定範囲によって隔てられた所定の２点の明度を検出し、該検出した明度と該所定の２点間の距離とに基づいて該所定の２点を結ぶラインの方向のＸ線照射強度分布を演算する強度分布演算手段と、該演算の結果に基づいて前記判定範囲内の各単位画素の明度を補正する明度補正手段と、該補正後の判定範囲内の各単位画素における予め設定された前記２層以上の接合層が重なる重層領域の輪郭部位での隣接画素間の明度差を算出すると共に該算出された明度差を打ち消す方向に該重層領域内の各単位画素を補正する重層領域補正手段と、該補正後の判定範囲内の各単位画素の明度が所定の閾値を超えるときに、該閾値を超える単位画素を欠陥画素として設定する欠陥画素設定手段と、該設定された欠陥画素の面積に基づいて前記接合部分の欠陥の有無を判定する欠陥判定手段とを備える接合検査装置。
【００１０】
この本発明の第１の接合検査装置では、強度分布演算手段が、透過画像中の判定範囲によって隔てられた所定の２点の明度を検出しこの検出した明度と所定の２点間の距離とに基づいて所定の２点を結ぶラインの方向のＸ線照射強度分布を演算し、明度補正手段が、この演算結果に基づいて判定範囲内の各単位画素の明度を補正する。そして、重層領域補正手段が、その補正後の判定範囲内の各単位画素における予め設定された２層以上の接合層が重なる重層領域の輪郭部位での隣接画素間の明度差を算出すると共にこの算出された明度差を打ち消す方向に重層領域内の各単位画素の明度を補正する。その後、欠陥画素設定手段が、補正後の判定範囲内の各単位画素の明度が所定の閾値を超えるときにこの閾値を超える単位画素を欠陥画素として設定し、欠陥判定手段が、設定された欠陥画素の面積に基づいて接合部分の欠陥の有無を判定する。これにより、複数の部品が接合されて２層以上の接合層が重なる領域を有する場合でも、Ｘ線照射の強度分布に起因する誤判定や接合層が重なる領域を有することに起因する誤判定を抑制することができ、より正確に接合部分の欠陥を検査することができる。ここで、「単位画素」は、１画素とすることもできるし、隣接する２画素や４画素などの複数の画素をまとめた画素とすることもできる。
【００１１】
本発明の第２の接合検査装置は、基板上に部品が接合された接合品の接合部分の内部欠陥を、該接合品にＸ線を照射して得られる透過画像を用いて検査する接合検査装置であって、前記透過画像中の判定範囲によって隔てられる所定の２点の明度を検出し、該検出した明度と該所定の２点間の距離とに基づいて該所定の２点を結ぶラインの方向のＸ線照射強度分布を演算する強度分布演算手段と、該演算の結果に基づいて前記判定範囲内の各単位画素の明度を補正する明度補正手段と、該補正後の前記判定範囲内の各単位画素の明度が所定の閾値を超えるときに、該閾値を超える単位画素を欠陥画素として設定する欠陥画素設定手段と、該設定された欠陥画素の面積に基づいて前記接合部分の欠陥の有無を判定する欠陥判定手段とを備えることを要旨とする。
【００１２】
この本発明の第２の接合検査装置では、強度分布演算手段が、透過画像中の判定範囲によって隔てられる所定の２点の明度を検出しこの検出した明度と所定の２点間の距離とに基づいて所定の２点を結ぶラインの方向のＸ線照射強度分布を演算し、明度補正手段が、この演算結果に基づいて判定範囲内の各単位画素の明度を補正する。そして、欠陥画素設定手段が、この補正後の判定範囲内の各単位画素の明度が所定の閾値を超えるときにこの閾値を超える単位画素を欠陥画素として設定し、欠陥判定手段が、この設定された欠陥画素の面積に基づいて接合部分の欠陥の有無を判定する。これにより、Ｘ線照射の強度分布に起因する誤判定を抑制することができ、より正確に接合部分の欠陥を検査することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を実施例を用いて説明する。図１は、本発明の一実施例である接合検査装置２０の構成の概略を示す構成図である。実施例の接合検査装置２０は、基板上に部品が接合された接合品１０（例えば、基板上にトランジスタやダイオードなどの電子部品がはんだ接合された接合品）の接合部分の内部欠陥の検査を行なうための装置である。実施例の接合検査装置２０は、図１に示すように、ワーク搬送機２２により搬送されたワークとしての接合品１０に対してＸ線を照射してＸ線透過画像を撮像するＸ線検査装置３０と、Ｘ線検査装置３０により撮像されたＸ線透過画像を解析して接合部分の欠陥の有無を判定すると共に装置全体をコントロールするコントローラ４０と、Ｘ線透過画像や判定結果などを表示する表示装置４２とを備える。
【００１４】
Ｘ線検査装置３０は、例えば、マイクロフォーカスＸ線検査装置として構成されており、その筐体３２内には、接合品１０に対してＸ線を照射するＸ線発生器３４と、Ｘ線発生器３４により照射され接合品１０を透過したＸ線をシンチレータなどの蛍光体（図示せず）を介してＸ線透過画像として検出するＣＣＤカメラ３６が備えられている。筐体３２には、ワーク搬送機２２により搬送されたワーク（接合品１０）を内部に搬入するためのシャッター３８が設けられている。なお、Ｘ線検査装置３０は、実施例では、はんだの透過画像を得るために、少なくとも２種類の波長分布を有するＸ線を照射して透過画像を撮像し、これら相互演算により接合品１０におけるはんだ以外の成分を除去してはんだのみによる透過画像を抽出するものとした。
【００１５】
コントローラ４０は、図示しないがＣＰＵを中心としたマイクロプロセッサとして構成されており、処理プログラムを記憶したＲＯＭと、一時的にデータを記憶するＲＡＭと、入出力ポートとを備える。このコントローラ４０には、各装置の動作を指令する操作盤４４からの指令信号やＣＣＤカメラ３６により検出された画像信号などが入力ポートを介して入力されている。また、コントローラ４０からは、Ｘ線発生器３４やワーク搬送機２２の動作を制御する制御信号や表示装置４２へ表示信号などが出力ポートを介して出力されている。
【００１６】
こうして構成された実施例の接合検査装置２０の動作、特に、接合品１０の接合部分の欠陥の有無を接合品１０にＸ線を照射して得られる透過画像を用いて検査する際の動作について説明する。図２は、コントローラ４０のＣＰＵにより実行される接合検査処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【００１７】
この接合検査処理ルーチンが実行されると、コントローラ４０のＣＰＵは、まず、接合品１０に対してＸ線を照射して（ステップＳ１００）、ＣＣＤカメラ３６から検出された画像信号に基づき接合品１０の透過画像を取得する（ステップＳ１０２）。次に、取得した透過画像における接合欠陥の判定範囲を読み込む（ステップＳ１０４）。この判定範囲の読み込みは、例えば、作業者が表示装置４２に表示されている透過画像を見ながら操作盤４４を操作して、はんだ部分を囲うことにより設定された接合欠陥の判定範囲を読み込むことにより行なわれる。そして、設定された判定範囲の画像に含まれるノイズをメジアンフィルタ等のフィルタを用いて除去し（ステップＳ１０６）、ノイズ除去された透過画像の判定範囲内に存在する欠陥（ボイド）の輪郭を抽出する輪郭抽出処理を行なう（ステップＳ１０８）。
【００１８】
この輪郭抽出処理では、透過画像の判定範囲内の各単位画素（１画素あるいは隣接の２画素や４画素などをまとめた画素群を単位画素として設定）毎に隣接画素との明度差を算出し、算出した明度差が所定の閾値以上であるときに、その単位画素を輪郭画素として抽出する処理である。ここで、所定の閾値は、欠陥（ボイド）の輪郭部位における隣接画素間の明度差とＸ線照射の強度分布に基づく隣接画素間の明度差とを識別する閾値である。これは、通常、欠陥（ボイド）の輪郭部位の隣接画素間の明度差は大きくなるが、Ｘ線照射の強度分布は比較的なだらかであり透過画像全域に亘って隣接画素間の明度差は小さくなることに基づいている。この閾値を超える単位画素を、輪郭画素として例えば最大明度に設定し、その他の単位画素を例えば値０に設定することにより、２つの明度に設定する。これにより、透過画像の判定範囲は、輪郭を示す明部とそれ以外の暗部とからなる２値化画像となる。こうした輪郭抽出処理を具体的に示す。例えば、単位画素の明度をｆ（ｘ，ｙ）（（ｘ，ｙ）は判定範囲における位置座標を表わす）とし、その単位画素と隣接画素との明度差をｇ（ｘ，ｙ）とすると、明度差ｇ（ｘ，ｙ）は、次式で表わすことができる。
【００１９】
ｇ（ｘ，ｙ）＝｜ｆ（ｘ，ｙ）−ｆ（ｘ＋１，ｙ）｜    ・・・（１）
【００２０】
このとき、閾値をＡｒｅｆとすると、明度差ｇ（ｘ，ｙ）が閾値Ａｒｅｆを超える場合は、明度ｆ（ｘ，ｙ）として最大値を設定し、明度差ｇ（ｘ，ｙ）が閾値Ａｒｅｆ以下の場合は、明度ｆ（ｘ，ｙ）として値０を設定することにより、Ｘ線照射の強度分布の影響を除去しつつ欠陥部分の輪郭が抽出されることになる。
【００２１】
こうして輪郭抽出が行なわれると、輪郭追跡により各輪郭画素を辿っていくことで、輪郭画素により囲まれる領域を特定し、この領域内の全ての単位画素を輪郭画素と同じ明度（実施例では、最大明度）に設定することにより、輪郭画素によって囲まれる領域の塗りつぶし行なう（ステップＳ１１０）。この塗りつぶしにより、輪郭画素によって囲まれる領域の全ての単位画素が欠陥画素として設定される。そして、塗りつぶされた領域の面積、即ち最大明度に設定されている単位画素の数を計測し、ステップＳ１０４により読み込まれた判定範囲の全単位画素数における欠陥画素数の割合（ボイド率）を算出して（ステップＳ１１２）、欠陥判定の処理を行なう（ステップＳ１１４）。この処理は、ボイド率が所定の閾値を超えているか否かを判定することにより接合欠陥の有無を判定する処理であり、この閾値は、要求される接合精度などに基づいて適切な値が設定される。なお、この欠陥判定では、ボイド率を算出することなく、欠陥画素数が予め設定された基準欠陥画素数を超える場合に接合欠陥と判定する方法を採用することもできる。
【００２２】
こうして欠陥判定の処理が行なわれると、この判定結果を表示装置４２に出力して（ステップＳ１１６）本ルーチンを終了する。これにより、作業者は、接合品１０の接合部分に欠陥があるか否かを知ることができる。
【００２３】
以上説明した実施例の接合検査装置２０によれば、接合欠陥部分の輪郭とＸ線強度分布とを区別する閾値を用いることにより、Ｘ線照射の強度分布の影響を除去するから、接合部分の欠陥をより正確に検査することができる。
【００２４】
次に、本発明の第２の実施例である接合検査装置１２０について説明する。第２実施例の接合検査装置１２０は、欠陥を検査する対象（接合品）が異なる点と、コントローラ１４０における処理が異なる点を除いて実施例の接合検査装置２０と同一の構成をしている。したがって、実施例の接合検査装置２０と同一部分については同じ符号を付しその説明を省略する。第２実施例の接合検査装置１２０では、複数の部品が接合されて２層以上の重なり合う接合層が形成された接合品の接合部分の内部欠陥、例えば、図３における接合品１１０の側面図（図３（ａ））および正面図（図３（ｂ））に示すように、トランジスタやダイオードなどの素子１１２と、素子１１２の動作に基づき発生する熱を放出するための導電性の放熱板１１４と、素子１１２と放熱板１４との間の絶縁を確保する絶縁基板１１６とをはんだにより接合された接合品１１０の第１の接合層１１８と第２の接合層１１９の接合欠陥の有無を検査する場合を考える。図４は、コントローラ１４０のＣＰＵにより実行される接合検査処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。以下、このルーチンにおける処理内容を図５の透過画像の処理過程を参照しながら説明する。
【００２５】
コントローラ１４０のＣＰＵは、まず、図２のルーチンのステップＳ１００〜Ｓ１０４と同様の処理、即ち、接合品１１０にＸ線を照射して透過画像を取得し透過画像の判定範囲（図５（ａ）の第２はんだ層１１９の範囲）を設定する（ステップＳ２００〜Ｓ２０４、図５（ａ））。次に、Ｘ線照射の強度分布を補正する処理を行なう（ステップＳ２０６、図５（ｂ））。この強度分布を補正する処理は、Ｘ線照射の強度分布が線形的な分布であるとみなせる（Ｘ線照射強度がある方向で線形的に変化するとみなせる）場合を仮定すると、この線形的な分布が透過画像の各単位画素の明度に与える影響を除去する処理である。具体的には、まず、判定範囲によって隔てられる２つの点Ａ，Ｂを設定し、点Ａ，Ｂ各々の明度を検出する。そして、点Ａ，Ｂの明度差を算出し、点Ａ，Ｂ間の距離（単位画素数）と点Ａ，Ｂの明度差との比に基づいてＸ線強度分布の傾きを求め、この傾きに基づいて算出された点Ａ，Ｂのライン方向のＸ線強度分布を実際に取得された透過画像の点Ａ，Ｂのライン方向の単位画素列の明度から減算することにより、Ｘ線照射強度分布に基づく影響を除去できる。ここで、点Ａ，Ｂの位置は、点Ａ，Ｂを結ぶラインの方向にＸ線強度分布が生じる方向となるようにＸ線照射方向や接合品１１０の位置などからの予測あるいは実験に基づいて予め設定しておく。また、点Ａ，Ｂは、透過画像内の接合部分の領域外（実施例では、透過画像内の図５（ａ）の第２はんだ層１１９の領域外）となるように設定する。これは、接合部分（はんだ層）のみを抽出した透過画像では、接合部分の領域外の画素の明度は本来全て同じ値となるはずであるから、Ｘ線の強度分布による影響のみを考慮に入れればよいからである。
【００２６】
図６は、点Ａから点Ｂまでの判定範囲内の単位画素列の明度とＸ線強度分布の影響との関係を示す図である。図６に示すように、Ｘ線検査装置３０により実際に撮像された透過画像の各単位画素列の明度ｃは、主に、Ｘ線照射強度分布の影響のない本来の単位画素列の明度ａと、Ｘ線照射強度分布（明度）ｂとを加算したもの（ａ＋ｂ）として表わすことができる。このとき点Ａ，Ｂの明度も検出されているから、Ｘ線強度分布として明度が線形的に変化する場合を考えると、Ｘ線強度分布ｂの傾きを点Ａ，Ｂ間に存在する単位画素の数に対する点Ａ，Ｂ間の明度差の割合として表現できる。したがって、実際に撮像された単位画素列の明度ｃから傾きに基づき算出されるＸ線強度分布ｂを減算（ｃ−ｂ）することにより、Ｘ線強度分布の影響が除去された単位画素列の明度ａを得ることができる。このようにして、透過画像の判定範囲内の各単位画素列毎に上記処理を行なうことにより、透過画像の判定範囲全体においてＸ線強度分布の影響が除去された画像を得ることができるのである。なお、Ｘ線強度分布は判定範囲内の各単位画素列毎に算出するものとしてもよく、ある単位画素列において算出されたＸ線強度分布を他の単位画素列に適用するものとしても構わない。
【００２７】
こうしてＸ線強度分布による影響が除去されると、次に、素子影部の補正、即ち複数の接合層が重なる重層領域（実施例では、第２はんだ層１１９上に位置する第１はんだ層１１８の領域）を補正する処理を行なう（ステップＳ２０８、図５（ｃ））。この処理は、複数の接合層が重なる重層領域では、その領域内の各単位画素の明度が暗画素を示す値として検出されるから、これを除去する処理である。この補正処理は、具体的にはパターンマッチング処理により行なう。図７は、透過画像の判定範囲内の単位画素列の明度と重層領域の影響との関係を示す図である。図７に示すように、Ｘ線強度分布が除去された単位画素列の明度ａにおいて、重層領域を予め設定しておき、この領域の輪郭部位（図７の点Ｃ、Ｄ）における隣接画素間の明度差を求め、この明度差を打ち消す補正係数を算出する。そして、重層領域内の全ての単位画素の明度に補正係数を加える（図７の破線部分）ことで、重層領域内の各単位画素の明度を周囲の画素の明度に合わせることができ、重層領域の影響を除去することができる。
【００２８】
その後、メジアンフィルタ等のフィルタを用いて透過画像の判定範囲内に含まれるノイズの除去を行ない（ステップＳ２１０）、透過画像の判定範囲内の各単位画素毎に明画素と暗画素とを分ける２値化処理を行なう（ステップＳ２１２）。この処理は、単位画素の明度が所定の閾値を超えるときに欠陥画素として例えば最大明度に設定し、それ以外の単位画素を正常画素として例えば値０に設定する処理である。これにより、欠陥画素と正常画素とを区別した２値化画像を得ることができる。２値化処理を行なうと、欠陥画素の数（最大明度の画素数）を計測し、判定範囲の全単位画素数における欠陥画素数の割合（ボイド率）を算出して（ステップＳ２１４）、欠陥判定の処理を行なう（ステップＳ２１６）。この処理は、ボイド率が所定の閾値を超えているか否かを判定することにより接合欠陥の有無を判定する処理であり、この閾値の具体的な値は、要求される接合精度などに基づいて適切な値が設定される。なお、この欠陥判定では、ボイド率を算出することなく、欠陥画素数が予め設定された基準欠陥画素数を超える場合に接合欠陥と判定する方法を採用することもできる。
【００２９】
こうして欠陥判定の処理が行なわれると、この判定結果を表示装置４２に出力して（ステップＳ２１８）本ルーチンを終了する。これにより、作業者は、接合品１１０の接合部分に欠陥があるか否かを知ることができる。
【００３０】
以上説明した第２実施例の接合検査装置２０によれば、接合品１１０として複数の部品が接合された２層以上の接合層が重なる重層領域が形成された場合であっても、Ｘ線照射の強度分布と重量領域の影響を除去するから、より正確な接合部分の欠陥検査を行なうことができる。
【００３１】
第２実施例の接合検査装置１２０では、接合品１１０として複数の部品が接合された２層以上の接合層が重なる重層領域が形成された場合を考えたが、重層領域が形成されていない１層の接合層の接合品にも適用可能である。このとき、Ｘ線照射強度分布による影響のみを考慮すればよいから、重層領域の補正処理は不要である。
【００３２】
第１および第２実施例の接合検査装置２０，１２０では、はんだの接合欠陥を検査するものとしたが、はんだ以外の他の接合材料（例えば、導電ペースト）により接合された接合品の接合欠陥の検査にも適用可能である。
【００３３】
以上、本発明の実施の形態について実施例を用いて説明したが、本発明のこうした実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施例である接合検査装置２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】  実施例の接合検査装置２０のコントローラ４０により実行される接合検査処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図３】  接合品１１０を例示する図である。
【図４】  実施例の接合検査装置１２０のコントローラ１４０により実行される接合検査処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図５】  接合品の透過画像の処理の過程を説明する説明図である。
【図６】  透過画像の判定範囲内の単位画素列の明度とＸ線強度分布との関係を示す図である。
【図７】  透過画像の判定範囲内の単位画素列の明度と重層領域の影響との関係を示す図である。
【符号の説明】
１０  接合品、２０  接合検査装置、２２  ワーク搬送機、３０  Ｘ線検査装置、３２  筐体、３４  Ｘ線発生器、３６  ＣＣＤカメラ、４０  コントローラ、４２  表示装置、４４  操作盤、１１０  接合品、１１２  素子、１１４  放熱板、１１６  絶縁基板、１１８  第１はんだ層、１１９  第２はんだ層。
【図１】
0004660998.tif 000002
【図２】
0004660998.tif 000003
【図３】
0004660998.tif 000004
【図４】
0004660998.tif 000005
【図５】
0004660998.tif 000006
【図６】
0004660998.tif 000007
【図７】
0004660998.tif 000008