(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉管内で加熱された被検試料である電子部品にＸ線を照射してＸ線透視検査を行うためのＸ線透視検査装置の高温観察炉において、
Ｘ線を放射するＸ線源と、
被検試料を透過したＸ線を検出するＸ線検出手段と、
少なくとも要部がＸ線透過材料であるガラスからなり、内部の所定の位置に、試料台に載置された被検試料が挿入される炉管と、
前記炉管の外周側の、被検試料が挿入される位置の近傍で、かつ、Ｘ線の照射及び透過を妨げない位置に配設され、炉管内に挿入された被検試料を所定の温度に加熱するヒータと、
炉管の開口部を封止する蓋部材であって、(a)炉管内の被検試料近傍の温度を検出する温度検出手段を導入するための温度検出手段導入構造部及び、(b)炉管内に所望のガスを導入するためのガス導入構造部の少なくとも一方を備えた蓋部材と
を具備することを特徴とするＸ線透視検査装置の高温観察炉。
【請求項２】
前記ヒータの主要部が２つに分割され、前記炉管の、被検試料が挿入される位置の、軸方向両側の外周部に配設されていることを特徴とする請求項１記載のＸ線透視検査装置の高温観察炉。
【請求項３】
前記ヒータが、高抵抗線材を前記炉管の外周に巻回することにより形成されているとともに、前記高抵抗線材が、少なくとも被検試料が挿入される位置においては、Ｘ線の照射及び透過を妨げないような巻回ピッチで巻回されていることを特徴とする請求項１又は２記載のＸ線透視検査装置の高温観察炉。
【請求項４】
前記炉管は、一端側のみが開口部となっており、他端側は開口していないことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のＸ線透視検査装置の高温観察炉。
【請求項５】
前記炉管の、軸方向に直交する方向の断面形状が多角形であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のＸ線透視検査装置の高温観察炉。
【請求項６】
Ｘ線透視検査時に、前記Ｘ線源と前記炉管との間に挿入される、Ｘ線透過材料からなる放熱部材を備えていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のＸ線透視検査装置の高温観察炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線透視検査装置に関し、詳しくは、炉管内で加熱された被検試料にＸ線を照射して、Ｘ線透視検査を行うためのＸ線透視検査装置の高温観察炉に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
近年、環境保護の見地から、電子部品の実装工程において、鉛を含まない無鉛はんだが広く用いられるに至っている。しかし、無鉛はんだを用いて電子部品の実装を行う場合、Ｐｂ−Ｓｎ系はんだなどを用いる場合に比べて、はんだ付け温度が高くなるなど、過酷な条件下で実装を行うことが必要となる。
【０００３】
そのため、例えば、無鉛はんだを用いて積層セラミックコンデンサを基板に実装するような場合、積層セラミックコンデンサが無鉛はんだに対して十分なはんだ濡れ性を有していることが重要となり、実装環境下におけるはんだのぬれ状態を観察して、はんだ付け性などの実装信頼性を評価することが必要となる。
【０００４】
そして、従来は、実装環境下におけるはんだのぬれ状態を観察する方法として、高温顕微鏡を用いて観察を行う方法が用いられている。
【０００５】
しかし、この方法は、外部からの観察であることから、電子部品に形成された電極と実装基板上のはんだ金属との界面の状態などを観察することができず、はんだ付け性などの実装信頼性を明確に評価したり、界面の状態を究明したりすることが困難であるのが実情である。
【０００６】
また、例えば、熱ストレスにより電子部品に加わる応力や衝撃の程度を調べたりする場合においても、外部からの観察だけでは、状況を正確に把握することは困難であるのが実情である。
【０００７】
本発明は、上述のような実情に鑑みてなされたものであり、高温の被検試料についてＸ線透視検査を行うことが可能なＸ線透視検査装置の高温観察炉を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明（請求項１）のＸ線透視検査装置の高温観察炉は、
炉管内で加熱された被検試料である電子部品にＸ線を照射してＸ線透視検査を行うためのＸ線透視検査装置の高温観察炉において、
Ｘ線を放射するＸ線源と、
被検試料を透過したＸ線を検出するＸ線検出手段と、
少なくとも要部がＸ線透過材料であるガラスからなり、内部の所定の位置に、試料台に載置された被検試料が挿入される炉管と、
前記炉管の外周側の、被検試料が挿入される位置の近傍で、かつ、Ｘ線の照射及び透過を妨げない位置に配設され、炉管内に挿入された被検試料を所定の温度に加熱するヒータと、
炉管の開口部を封止する蓋部材であって、(a)炉管内の被検試料近傍の温度を検出する温度検出手段を導入するための温度検出手段導入構造部及び、(b)炉管内に所望のガスを導入するためのガス導入構造部の少なくとも一方を備えた蓋部材と
を具備することを特徴としている。
【０００９】
本発明（請求項１）のＸ線透視検査装置の高温観察炉は、Ｘ線源と、Ｘ線検出手段と、少なくとも要部がＸ線透過材料であるガラスからなり、内部の所定の位置に、試料台に載置された被検試料である電子部品が挿入される炉管と、被検試料を所定の温度に加熱するヒータと、温度検出手段導入構造部及びガス導入構造部の少なくとも一方を備えた蓋部材とを備えているとともに、ヒータを、炉管の外周側の、炉管の被検試料が挿入される位置（試料挿入位置）の近傍の、Ｘ線の照射及び透過を妨げない位置に配設するようにしているので、例えば、実装時の電子部品の電極とはんだの界面におけるぬれ現象や、熱ストレスによる電子部品への衝撃や起点観察、はんだ溶融時のフラックスとはんだ金属との挙動観察などをＸ線透視像で観察することが可能になる。
【００１０】
また、請求項２のＸ線透視検査装置の高温観察炉は、前記ヒータの主要部が２つに分割され、前記炉管の、被検試料が挿入される位置の、軸方向両側の外周部に配設されていることを特徴としている。
【００１１】
ヒータの主要部を２つに分割し、炉管の試料挿入位置の、軸方向両側の外周部に配設することにより、Ｘ線の照射及び透過を妨げることなく、被検試料の加熱を十分に行うことが可能になり、本発明を実効あらしめることができる。
【００１２】
また、請求項３のＸ線透視検査装置の高温観察炉は、前記ヒータが、高抵抗線材を前記炉管の外周に巻回することにより形成されているとともに、前記高抵抗線材が、少なくとも被検試料が挿入される位置においては、Ｘ線の照射及び透過を妨げないような巻回ピッチで巻回されていることを特徴としている。
【００１３】
ニクロム線、タンタル線などの高抵抗線材（発熱線）を炉管の外周に巻回することによりヒータを形成するとともに、高抵抗線材を、少なくとも被検試料が挿入される位置においては、Ｘ線の照射及び透過を妨げないような巻回ピッチで巻回することにより、特殊なヒータや、構造の複雑なヒータを用いることなく、実装時の電子部品の電極とはんだの界面におけるぬれ現象や、熱ストレスによる電子部品への衝撃や起点観察、はんだ溶融時のフラックスとはんだ金属との挙動観察などを、リアルタイムにＸ線透視像で観察することが可能になる。
【００１４】
また、請求項４のＸ線透視検査装置の高温観察炉は、前記炉管は、一端側のみが開口部となっており、他端側は開口していないことを特徴としている。
【００１５】
炉管として、一端側のみが開口部となっているものを用いることにより、蓋部材で一端側の開口部を閉じるだけで、炉管を密閉にすることが可能になる。その結果、昇温などの温度コントロールの容易化、被検試料全体の温度の均一化、昇温により溶解する試料や液体試料に対する観察の容易化、雰囲気制御のためのガス（Ｈ2，Ｏ2，Ｎ2など）の使用量の低減などを実現することができるようになる。
【００１６】
また、請求項５のＸ線透視検査装置の高温観察炉は、前記炉管の、軸方向に直交する方向の断面形状が多角形であることを特徴としている。
【００１７】
本発明においては、炉管の形状に特別の制約はないが、炉管の形状を、断面多角形状とした場合には、円筒状の炉管を用いる場合よりもＸ線源に近接して被検試料をセットすることが可能になるとともに、画像の拡大率を大きくすることが可能になり、細部まで精密な観察を行うことができるようになる。
【００１８】
また、請求項６のＸ線透視検査装置の高温観察炉は、Ｘ線透視検査時に、前記Ｘ線源と前記炉管との間に挿入される、Ｘ線透過材料からなる放熱部材を備えていることを特徴としている。
【００１９】
Ｘ線透視検査時に、Ｘ線源と炉管との間に挿入される、Ｘ線透過材料からなる放熱部材を備えた構成とした場合、例えば、２００℃以上に加熱した被検試料を観察するような場合に、Ｘ線源と炉管の間に放熱部材を挿入することにより、炉管の温度がＸ線源に直接熱伝導して、Ｘ線源のシール部材を劣化させたりすることを防止することが可能になり、設備の信頼性や耐用性を向上させることができるようになる。
なお、放熱部材に用いることが可能なＸ線透過材料としては、カーボン、ガラス、ポリイミド、カプトンフィルムなどが例示されるが、その他の材料からなる放熱部材を用いることも可能である。また、放熱部材は、Ｘ線源や炉管の形状、構造、配設態様などに応じて、種々の形状とすることが可能である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示して、その特徴とするところをさらに詳しく説明する。
【００２１】
［実施形態１］
図１は本発明の一実施形態にかかるＸ線透視検査装置の高温観察炉を示す平面図、図２は正面図である。
【００２２】
この実施形態１のＸ線透視検査装置の高温観察炉は、被検試料２にＸ線を照射してＸ線透視検査を行うためのＸ線透視検査装置に取り付けられて用いられる高温観察炉であり、被検試料２が挿入、設置される炉管１と、Ｘ線を放射するＸ線源３と、炉管１及び被検試料２を透過したＸ線を検出するＸ線検出手段４と、炉管１の、被検試料２が挿入される位置（試料挿入位置）Ｐの両側に、Ｘ線の照射及び透過を妨げないように配設され、炉管１内に設置された被検試料２を所定の温度に加熱するヒータ６と、炉管１内の温度を検出する温度検出手段（この実施形態では熱電対）７と、蓋部材８とを備えている。なお、この実施形態１の高温観察炉においては、被検試料２が、Ｘ線透過材料からなる試料台１１上に支持されるように構成されている。
【００２３】
炉管１は、ガラスなどのＸ線透過材料からなる円筒状の管で、水平に配置されており、一端側が開口し、他端側は密閉されている。なお、この実施形態１では、炉管１として、直径１６mm、長さ１５０mmのガラス製の試験管を使用している。
【００２４】
炉管１の一端側の開口部１ａは、被検試料２の挿入口となっており、蓋部材８を取り付けることにより密閉することができるように構成されている。なお、炉管１は、スタンドにより支持したり、クランプにより挟持したりすることによって、所定の姿勢に保持することが可能であり、炉管１を所定の姿勢に保持するための方法に特別の制約はない。
【００２５】
また、蓋部材８は、水平に配置された炉管１の一端側の開口部１ａを封止する部材であり、炉管１内の被検試料２の近傍の温度を検出する温度検出手段（熱電対）７を導入するための温度検出手段導入構造部９と、雰囲気ガスを炉管１内に導入するためのガス導入構造部１０（図２）を備えている。
【００２６】
なお、この実施形態１において、蓋部材８は、耐熱性に優れたシリコーンゴムから形成されている。
また、雰囲気ガスを炉管１に導入するためのガス導入構造部１０として、内径が２mmのガラス管１０ａが取り付けられているとともに、雰囲気ガスを系外に排出するために用いられるガラス管１０ｂ（内径２mm）が取り付けられている。なお、雰囲気ガスは、流量計を介して、所定量を供給することができるように構成されている。
【００２７】
また、雰囲気ガスを系外に排出するためのガラス管１０ｂは、温度検出手段（熱電対）７を炉管１内に導入するための温度検出手段導入構造部９として機能するように構成されている。
【００２８】
また、ヒータ６は、ニクロム線、タンタル線などの高抵抗線材（発熱線）１６を、炉管１の外周に巻回することにより形成されており、Ｘ線の照射及び透過を妨げないように、主要部（発熱帯）６ａが２つに分割され、炉管１の、被検試料２が挿入される位置（試料挿入位置）Ｐの、軸方向両側の外周部に配設されている。
より具体的には、高抵抗線材１６を炉管１の外周に、一定間隔（例えば、１．５〜２．０mm）に巻回し、例えばアルミナセメントなどの耐熱性固定剤（図示せず）を用いて、高抵抗線材１６を緩まないように固定することにより、試料挿入位置Ｐの両側の所定の位置に２つの発熱帯６ａが形成されている。
【００２９】
また、この実施形態１のＸ線透視検査装置の高温観察炉においては、図２に示すように、炉管１中の試料台１１の下側に配設された熱電対７からの温度検出データに基づき、制御手段１２により、ヒータ（発熱線）６への電圧を制御して、被検試料２の温度（被検試料２の近傍の温度）を任意に設定することができるように構成されている。
【００３０】
なお、炉管１内への被検試料の導入は、蓋部材８を開口部１ａから取り外した状態で、例えば、試料台１１上に載置された被検試料２を、棒状のプッシャーを用いてヒータ６の２つの発熱帯６ａ，６ａの間の試料挿入位置Ｐまで押し込むことにより行われる。
【００３１】
そして、所定の昇温速度で炉管１内の温度を上昇させ、昇温工程における被検試料の状態、及び所定の温度にまで昇温した後の被検試料の状態をＸ線透視像により観察する。なお、被検試料の状態を観察するにあたっては、例えば、Ｘ線透視装置のＸ線検出手段４にＣＣＤカメラを取り付け、これをビデオに接続してリアルタイムにＸ線透視像（観察像）を取り込むなどの方法により、精密な観察を行うことが可能になる。
【００３２】
この実施形態１のＸ線透視検査装置の高温観察炉においては、Ｘ線源３と、Ｘ線検出手段４と、被検試料２が挿入される一端側のみが開口した炉管１と、被検試料２を所定の温度に加熱するヒータ６と、炉管１内の温度を検出する温度検出手段７と、温度検出手段導入構造部９及びガス導入構造部１０（図２）を備えた蓋部材８とを備えているとともに、ヒータ６の主要部（発熱帯）６ａを２つに分割して炉管１の試料挿入位置Ｐの両側に配設するようにしているので、Ｘ線の照射及び透過を妨げることなく、被検試料２の近傍の温度を均一に制御するとともに、炉管１内の雰囲気を所望の雰囲気に制御して、被検試料２の状態を精度よくしかもリアルタイムに観察することができる。
【００３３】
なお、上記実施形態１では、ヒータ６の主要部（発熱体）６ａを２つに分割するようにした場合を例にとって説明したが、図３に示すように、ニクロム線などの高抵抗線材１６を、炉管１の試料挿入位置Ｐの近傍においては、巻回ピッチを大きくして（すなわち、高抵抗線材の間隔を大きくして）、Ｘ線の照射及び透過を妨げないような構成とすることも可能である。
【００３４】
なお、上記実施形態１では、Ｘ線の照射方向が水平である場合を例にとって説明したが、本発明においては、Ｘ線の照射方向を垂直方向とすることも可能である。また、Ｘ線の照射方向を、水平方向及び垂直方向以外の方向とすることも可能である。
【００３５】
［実施形態２］
図４は、本発明の他の実施形態（実施形態２）にかかるＸ線透視検査装置の高温観察炉を示す側面図である。
【００３６】
この実施形態２のＸ線透視検査装置の高温観察炉は、Ｘ線透視検査時に、Ｘ線源３と炉管１の間に挿入される、例えば、カーボン、ガラス、ポリイミド、カプトンフィルムなどのＸ線透過材料からなる板状の放熱部材２１を備えている。
なお、その他の構成は、上記実施形態１の場合と同様であることから、重複を避けるため、説明を省略する。なお、図４において、図１及び２と同一符号を付した部分は、同一又は相当部分を示している。
【００３７】
Ｘ線透視検査時に、Ｘ線源３と炉管１の間に放熱部材２１を挿入することにより、例えば、２００℃以上に加熱した被検試料２を観察するような場合に、炉管１の熱がＸ線源３に直接に伝わって、Ｘ線源３にダメージを与える（例えば、熱によりシール部材が劣化したりする）ことを防止することが可能になり、設備の信頼性や耐用性を向上させることができる。
【００３８】
［実施形態３］
上記実施形態１及び２では、炉管１として、円筒状（断面形状が円形）の炉管を用いているが、この実施形態３のように、多角筒状（断面形状が多角形）の炉管１を用いることも可能である（図５(ａ)，(ｂ)，(ｃ)参照）。
【００３９】
なお、その他の構成は、上記実施形態１の場合と同様であることから、重複を避けるため、説明を省略する。なお、図５(ａ)，(ｂ)，(ｃ)において、図１及び２と同一符号を付した部分は、同一又は相当部分を示している。
【００４０】
この実施形態３のように、炉管１として、断面多角形状の炉管を用いることにより、実施形態１及び２のように、円筒状の炉管１を用いた場合よりも、Ｘ線源３に近接して被検試料２をセットすることが可能になり、画像の拡大率を大きくすることが可能になり、細部まで精密な観察を行うことができるようになる。
【００４１】
［実施形態４］
図６(ａ)は本発明のさらに他の実施形態にかかるＸ線透視検査装置の高温観察炉の要部を示す平面図、図６(ｂ)は側面図である。
【００４２】
この実施形態４においては、Ｘ線を放射するＸ線源３と、透過したＸ線を検出するＸ線検出手段４を、ＣＴ（Computed Tomography；コンピュータ断層撮影）装置２２に取り付けている。
なお、その他の構成は、上記実施形態１の場合と同様であることから、重複を避けるため、説明を省略する。なお、図６(ａ)，(ｂ)において、図１及び２と同一符号を付した部分は、同一又は相当部分を示している。
【００４３】
この実施形態４のように、Ｘ線を放射するＸ線源３と、透過したＸ線を検出するＸ線検出手段４を、ＣＴ（Computed Tomography；コンピュータ断層撮影）装置２２に取り付けることにより、被検試料２について３６０゜の方向からの観察を行うことが可能になる。
【００４４】
なお、上記実施形態１〜４においては、ヒータとして、高抵抗線材（発熱線）を炉管の外周に巻回することにより形成されたヒータを用いているが、ヒータの種類はこのような高抵抗線材（発熱線）を用いたものに限らず、他の形態の抵抗体などをヒータとして用いることも可能である。
【００４５】
また、上記実施形態１〜４では、炉管として、一端側が密閉された炉管を用いているが、場合によっては、両端が開口した炉管を用い、雰囲気ガスを一端側から他端側に流すように構成することも可能である。
【００４６】
本発明は、さらにその他の点においても上記実施形態に限定されるものではなく、Ｘ線源、Ｘ線検出手段、温度検出手段などの構成や、放熱部材の形状などに関し、発明の要旨の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能である。
【００４７】
【発明の効果】
上述のように、本発明（請求項１）のＸ線透視検査装置の高温観察炉は、Ｘ線源と、Ｘ線検出手段と、少なくとも要部がＸ線透過材料であるガラスからなり、内部の所定の位置に、試料台に載置された被検試料（電子部品）が挿入される炉管と、被検試料を所定の温度に加熱するヒータと、温度検出手段導入構造部及びガス導入構造部の少なくとも一方を備えた蓋部材とを備えているとともに、ヒータを、炉管の外周側の、炉管の被検試料が挿入される位置（試料挿入位置）の近傍の、Ｘ線の照射及び透過を妨げない位置に配設するようにしているので、例えば、実装時の電子部品の電極とはんだの界面におけるぬれ現象や、熱ストレスによる電子部品への衝撃や起点観察、はんだ溶融時のフラックスとはんだ金属との挙動観察などをＸ線透視像で観察することが可能になる。
【００４８】
また、請求項２のＸ線透視検査装置の高温観察炉のように、ヒータの主要部を２つに分割し、炉管の試料挿入位置の、軸方向両側の外周部に配設するようにした場合、Ｘ線の照射及び透過を妨げることなく、被検試料の加熱を十分に行うことが可能になり、本発明を実効あらしめることができる。
【００４９】
また、請求項３のＸ線透視検査装置の高温観察炉のように、ニクロム線、タンタル線などの高抵抗線材（発熱線）を炉管の外周に巻回することによりヒータを形成するとともに、高抵抗線材を、少なくとも被検試料が挿入される位置においては、Ｘ線の照射及び透過を妨げないような巻回ピッチで巻回するようにした場合、特殊なヒータや、構造の複雑なヒータを用いることなく、実装時の電子部品の電極とはんだの界面におけるぬれ現象や、熱ストレスによる電子部品への衝撃や起点観察、はんだ溶融時のフラックスとはんだ金属との挙動観察などを、リアルタイムにＸ線透視像で観察することができるようになり、本願発明をさらに実効あらしめることができる。
【００５０】
また、請求項４のＸ線透視検査装置の高温観察炉のように、炉管として、一端側のみが開口部となっているものを用いるようにした場合、蓋部材で一端側の開口部を閉じるだけで、炉管を密閉にすることが可能になる。その結果、昇温などの温度コントロールの容易化、被検試料全体の温度の均一化、昇温により溶解する試料や液体試料に対する観察の容易化、雰囲気制御のためのガス（Ｈ2，Ｏ2，Ｎ2など）の使用量の低減などを実現することができる。
【００５１】
また、請求項５のＸ線透視検査装置の高温観察炉のように、炉管の形状を、断面多角形状とした場合には、円筒状の炉管を用いる場合よりもＸ線源に近接して被検試料をセットすることが可能になるとともに、画像の拡大率を大きくすることが可能になり、細部まで精密な観察を行うことができる。
【００５２】
また、請求項６のＸ線透視検査装置の高温観察炉のように、Ｘ線透視検査時に、Ｘ線源と炉管との間に挿入される、Ｘ線透過材料からなる放熱部材を備えた構成とした場合、例えば、２００℃以上に加熱した被検試料を観察するような場合に、Ｘ線源と炉管の間に放熱部材を挿入することにより、炉管の温度がＸ線源に直接熱伝導して、Ｘ線源のシール部材を劣化させたりすることを防止することが可能になり、設備の信頼性や耐用性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態（実施形態１）にかかるＸ線透視検査装置の高温観察炉を示す平面図である。
【図２】  本発明の一実施形態（実施形態１）にかかるＸ線透視検査装置の高温観察炉を示す正面図である。
【図３】  本発明の一実施形態（実施形態１）にかかるＸ線透視検査装置の高温観察炉の要部を示す正面図である。
【図４】  本発明の他の実施形態（実施形態２）にかかるＸ線透視検査装置の高温観察炉の変形例を示す側面図である。
【図５】  (ａ)，(ｂ)，(ｃ)は本発明のさらに他の実施形態（実施形態３）にかかるＸ線透視検査装置の高温観察炉の要部を示す図である。
【図６】  本発明のさらに他の実施形態（実施形態４）にかかるＸ線透視検査装置の高温観察炉の要部を示す図であり、(ａ)は平面図、(ｂ)は側面図である。
【符号の説明】
１                炉管
１ａ              炉管の一端側の開口部
２                被検試料
３                Ｘ線源
４                Ｘ線検出手段
６                ヒータ
６ａ              ヒータの主要部（発熱帯）
７                温度検出手段（熱電対）
８                蓋部材
９                温度検出手段導入構造部
１０              ガス導入構造部
１０ａ，１０ｂ    ガラス管
１１              試料台
１２              制御手段
１６              高抵抗線材（発熱線）
２１              放熱部材
２２              ＣＴ装置
Ｐ                試料挿入位置
【図１】
0004581224.tif 000002
【図２】
0004581224.tif 000003
【図３】
0004581224.tif 000004
【図４】
0004581224.tif 000005
【図５】
0004581224.tif 000006
【図６】
0004581224.tif 000007