(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向して直線上に設置された、内部にＸ線発生源を有する一組のＸ線発生装置およびＸ線画像を認識するカメラとの間の直線上に、あらかじめ上記カメラとの相対位置が既知である補正用認識マークを配置して、この補正用認識マークを前記カメラにより仮計測して既知である位置との差を演算することで、上記Ｘ線発生源とカメラとの相対位置を補正して、テーブル上に載置した被検査物を計測する位置計測方法であって、上記補正用認識マークは、被検査物を載置するテーブル上に設けたことを特徴とする位置計測方法。
【請求項２】
被検査物が穴明けされた平板である請求項１に記載の位置計測方法。
【請求項３】
被検査物が穴明けされた多層プリント配線板である請求項１に記載の位置計測方法。
【請求項４】
対向して直線上に設置された、内部にＸ線発生源を有する一組のＸ線発生装置及びＸ線画像を認識するカメラとの間の直線上に配置したテーブル上に、あらかじめ各々の相対位置が既知である補正用認識マークを配置した認識治具を二方向に直交して設けて、上記カメラでこの補正用認識マークを認識することで既知である位置との差を演算し、上記Ｘ線発生源及びカメラと、上記テーブルとの相対位置を補正して計測値を求める位置計測方法。
【請求項５】
認識治具は、熱膨張係数が小さく、熱により補正用認識マーク位置の変化が無視できる材料で作られた請求項４に記載の位置計測方法。
【請求項６】
被検査物が穴明けされた平板である請求項４に記載の位置計測方法。
【請求項７】
被検査物が穴明けされた多層プリント配線板である請求項４に記載の位置計測方法。
【請求項８】
対向して直線上に設置された、内部にＸ線発生源を有する一組のＸ線発生装置およびＸ線画像を認識するカメラと、このカメラで認識したマーク位置を計測する演算処理装置とからなるＸ線ユニット部と、上記Ｘ線発生装置とカメラの間の直線上に設置された、被検査物を載置するテーブルと、上記Ｘ線発生源とカメラとの相対位置を把握するために備えられた、このカメラとの相対位置が既知である補正用認識マークとを備え、上記補正用認識マークは、被検査物を載置するテーブル上に設けた位置計測装置。
【請求項９】
被検査物が穴明けされた平板である請求項８に記載の位置計測装置。
【請求項１０】
被検査物が穴明けされた多層プリント配線板である請求項８に記載の位置計測装置。
【請求項１１】
対向して直線上に設置された、内部にＸ線発生源を有する一組のＸ線発生装置およびＸ線画像を認識するカメラと、このカメラで認識したマーク位置を計測する演算処理装置とからなるＸ線ユニット部と、上記Ｘ線発生装置とカメラとの間の直線上に設置された、被検査物を載置するテーブルと、上記Ｘ線発生源およびカメラと、上記テーブルとの相対位置を把握するために備えられた、あらかじめ各々の相対位置が既知である補正用認識マークを配置した認識治具とを備え、上記認識治具は、被検査物を載置するテーブル上に、二方向に直交するように設けた位置計測装置。
【請求項１２】
認識治具は、熱膨張係数が小さく、熱により補正用認識マーク位置の変化が無視できる材料で作られた請求項１１に記載の位置計測装置。
【請求項１３】
被検査物が穴明けされた平板である請求項１１に記載の位置計測装置。
【請求項１４】
被検査物が穴明けされた多層プリント配線板である請求項１１に記載の位置計測装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は各種電子機器などに用いられるＸ線を用いた位置計測装置及びその方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４に従来のＸ線を用いた位置計測装置及びその方法を示す。
【０００３】
対向して設置された１組のＸ線発生装置１とＸ線画像認識カメラ２、Ｘ線発生装置１とＸ線画像認識カメラ２の間に被検査物３を載置するテーブル４を設ける。Ｘ線発生装置１により投射されたＸ線が被検査物３と被検査物３を載置するテーブル４を透過し、その透過したＸ線をＸ線画像認識カメラ２にて画像変換する。画像変換されたデータを画像処理演算装置５に送り、画像処理演算装置５が被検査物３の位置計測を行う。
【０００４】
図５にＸ線の発生原理を示す。
【０００５】
Ｘ線発生装置１は真空チャンパー６と真空チャンパー６の内部に設置された陰極につなげられたフィラメント７と陽極につなげられたターゲット８を有する。フィラメント７により発生した電子９が連続して、ターゲット８に高速でぶつかることにより電子９の運動エネルギーの一部がＸ線となり、Ｘ線が発生する。また残りの運動エネルギーは熱になりターゲット８の温度を上昇させる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の方法では、図６に示すようにターゲット８の温度が徐々に上昇し、ターゲット８が温度変化により変形してしまうためＸ線発生点１０が移動する。そのためＸ線画像認識カメラ２の投影面１７に投影される被検査物３の投影像１１の位置が移動するため正確な位置測定ができなかった。
【０００７】
本発明はこのような１組のＸ線発生装置とＸ線画像を認識するカメラとの相対位置を把握し、被検査物の位置計測をするための方法及びその装置の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明は以下の構成を有する。
【０００９】
本発明の請求項１に記載の発明は、対向して直線上に設置された、内部にＸ線発生源を有する一組のＸ線発生装置およびＸ線画像を認識するカメラとの間の直線上に、あらかじめ上記カメラとの相対位置が既知である補正用認識マークを配置して、この補正用認識マークを前記カメラにより仮計測して既知である位置との差を演算することで、上記Ｘ線発生源とカメラとの相対位置を補正して、テーブル上に載置した被検査物を計測する位置計測方法であって、上記補正用認識マークは、被検査物を載置するテーブル上に設けたことを特徴とする位置計測方法であり、これにより一組の温度上昇により位置が変化したＸ線発生装置とＸ画像を認識するカメラとの相対位置を正確に把握し、被検査物の位置計測を高精度に測定できるという作用を有する。
【００１０】
本発明の請求項２に記載の発明は、被検査物が穴明けされた平板である請求項１に記載の位置計測方法であり、これにより一組のＸ線発生装置とＸ線画像を認識するカメラとの相対位置を把握し、穴明けされた平板である被検査物を載置するテーブルとの相対位置を把握できるという作用を有する。
【００１１】
本発明の請求項３に記載の発明は、被検査物が穴明けされた多層プリント配線板である請求項１に記載の位置計測方法であり、これにより一組のＸ線発生装置とＸ線画像を認識するカメラとの相対位置を把握し、穴明けされた多層プリント配線板である被検査物の位置計測ができるという作用を有する。
【００１２】
本発明の請求項４に記載の発明は、対向して直線上に設置された、内部にＸ線発生源を有する一組のＸ線発生装置及びＸ線画像を認識するカメラとの間の直線上に配置したテーブル上に、あらかじめ各々の相対位置が既知である補正用認識マークを配置した認識治具を二方向に直交して設けて、上記カメラでこの補正用認識マークを認識することで既知である位置との差を演算し、上記Ｘ線発生源及びカメラと、上記テーブルとの相対位置を補正して計測値を求める位置計測方法であり、これにより一組のＸ線発生装置とＸ線画像を認識するカメラと被検査物を載置するテーブルとの相対位置を把握できるという作用を有する。
【００１３】
本発明の請求項５に記載の発明は、認識治具は、熱膨張係数が小さく、熱により補正用認識マーク位置の変化が無視できる材料で作られた請求項４に記載の位置計測方法であり、これにより一組のＸ線発生装置とＸ線画像を認識するカメラと被検査物を載置するテーブルとの相対位置を把握できるという作用を有する。
【００１４】
本発明の請求項６に記載の発明は、被検査物が穴明けされた平板である請求項４に記載の位置計測方法であり、これにより一組のＸ線発生装置とＸ線画像を認識するカメラと穴明けされた平板である被検査物を載置するテーブルとの相対位置を把握できるという作用を有する。
【００１５】
本発明の請求項７に記載の発明は、被検査物が穴明けされた多層プリント配線板である請求項４に記載の位置計測方法であり、これにより一組のＸ線発生装置とＸ線画像を認識するカメラとの相対位置を把握し、穴明けされた多層プリント配線板である被検査物の位置計測ができるという作用を有する。
【００１６】
本発明の請求項８に記載の発明は、対向して直線上に設置された、内部にＸ線発生源を有する一組のＸ線発生装置およびＸ線画像を認識するカメラと、このカメラで認識したマーク位置を計測する演算処理装置とからなるＸ線ユニット部と、上記Ｘ線発生装置とカメラの間の直線上に設置された、被検査物を載置するテーブルと、上記Ｘ線発生源とカメラとの相対位置を把握するために備えられた、このカメラとの相対位置が既知である補正用認識マークとを備え、上記補正用認識マークは、被検査物を載置するテーブル上に設けた位置計測装置であり、これにより一組のＸ線発生装置とＸ線画像を認識するカメラとの相対位置を把握し、被検査物の位置計測ができるという作用を有する。
【００１７】
本発明の請求項９に記載の発明は、被検査物が穴明けされた平板である請求項８に記載の位置計測装置であり、これにより一組のＸ線発生装置とＸ線画像を認識するカメラとの相対位置を把握し、穴明けされた平板である被検査物の位置計測ができるという作用を有する。
【００１８】
本発明の請求項１０に記載の発明は、被検査物が穴明けされた多層プリント配線板である請求項８に記載の位置計測装置であり、これにより一組のＸ線発生装置とＸ線画像を認識するカメラと穴明けされた平板である被検査物を載置するテーブルとの相対位置を把握できるという作用を有する。
【００１９】
本発明の請求項１１に記載の発明は、対向して直線上に設置された、内部にＸ線発生源を有する一組のＸ線発生装置およびＸ線画像を認識するカメラと、このカメラで認識したマーク位置を計測する演算処理装置とからなるＸ線ユニット部と、上記Ｘ線発生装置とカメラとの間の直線上に設置された、被検査物を載置するテーブルと、上記Ｘ線発生源およびカメラと、上記テーブルとの相対位置を把握するために備えられた、あらかじめ各々の相対位置が既知である補正用認識マークを配置した認識治具とを備え、上記認識治具は、被検査物を載置するテーブル上に、二方向に直交するように設けた位置計測装置であり、これにより一組のＸ線発生装置とＸ線画像を認識するカメラと被検査物を載置するテーブルとの相対位置を把握するという作用を有する。
【００２０】
本発明の請求項１２に記載の発明は、認識治具は、熱膨張係数が小さく、熱により補正用認識マーク位置の変化が無視できる材料で作られた請求項１１に記載の位置計測装置であり、これにより一組のＸ線発生装置とＸ線画像を認識するカメラと被検査物を載置するテーブルとの相対位置を把握できるという作用を有する。
【００２１】
本発明の請求項１３に記載の発明は、被検査物が穴明けされた平板である請求項１１に記載の位置計測装置であり、これにより一組のＸ線発生装置とＸ線画像を認識するカメラと穴明けされた平板である被検査物を載置するテーブルとの相対位置を把握できるという作用を有する。
【００２２】
本発明の請求項１４に記載の発明は、被検査物が穴明けされた多層プリント配線板である請求項１１に記載の位置計測装置であり、これにより一組のＸ線発生装置とＸ線画像を認識するカメラとの相対位置を把握し、穴明けされた多層プリント配線板である被検査物の位置計測ができるという作用を有する。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図１〜図３を用いて説明する。
【００３０】
図１〜図３において１はＸ線発生装置、２はＸ線画像認識カメラ、３は被検査物、４は被検査物３を載置するテーブル、５は画像処理演算装置である。
【００３１】
図１はＸ線を用いた位置計測装置の概略図である。
【００３２】
図１において対向して直線上に設置された１組のＸ線発生装置１及びＸ線画像を認識するカメラ２を用いて、Ｘ線発生装置１とＸ線画像を認識するカメラ２の間の直線上に設置されたテーブル４上にある被検査物３の位置計測を実施する際、Ｘ線画像を認識するカメラ２はＸ線発生装置１の内部にあるＸ線発生源８より投射されたＸ線の投影像を捉えるため、Ｘ線発生装置１の内部にあるＸ線発生源８が熱により変形し移動することにより被検査物３のＸ線の投影像が移動してしまう。そこでＸ線画像を認識するカメラ２との相対位置が既知である補正用認識マーク１２をあらかじめＸ線発生装置１とＸ線画像を認識するカメラ２を用いてそのカメラ２に対して位置計測する。その補正用認識マーク１２の計測した位置と補正用認識マーク１２のカメラ２の相対位置として既知である位置（熱による影響をうけてない位置）との差よりＸ線発生装置１の内部にある熱により移動したＸ線発生源８の位置を算出する。次に被検査物３の位置を仮計測し、Ｘ線発生装置１の内部にあるＸ線発生源８が移動したために発生する被検査物３の測定位置の誤差を補正し、被検査物３の測定位置を高精度に算出し計測する。その結果、図２の多層プリント配線板２４のような被検査物においても、多層プリント配線板内部にあるランド１８の位置やビアホール１９の位置が高精度に計測でき、ランド１８の中心とビアホール１９の中心位置の距離２１が高精度に計測できる。
【００３３】
また、図１において被検査物３を載置するテーブル４上の被検査物３の比較的長距離の２ヶ所以上の部分の位置を計測する場合、対向して設置された１組のＸ線発生装置１及びＸ線画像を認識するカメラ２と被検査物３を載置するテーブル４の相対位置を変えるためにテーブル４を移動する。そのときテーブル４は駆動系、計測系の熱膨張のため正確な距離を移動できず、正しい被検査物３の位置を計測できない場合がある。そこでテーブル４上に熱膨張係数の小さいステンレスなどの鉄系合金やセラミック材、あるいは、熱膨張を無視できるようにテーブル４あるいは被検査物３と同一の熱膨張係数を有する材料で作られた認識治具１３ａ，１３ｂを２方向に直交するように配置する。そしてテーブル移動時には認識治具１３ａ，１３ｂに設けられた位置が既知である認識マークにより移動量を計測し、位置が既知である認識マークの基準となる距離との差よりテーブル４の移動量の誤差を算出する。そして被検査物３の２ヶ所以上の部分の位置の仮計測した値に対し上記誤差の補正をし、被検査物３の測定位置を高精度に算出し計測する。その結果、図２の多層プリント配線板２４のような被検査物においても、多層プリント配線板内部にあるランド１８の位置やビアホール１９の位置が高精度に計測でき、Ｘ線画像２３の視野に同時に入らない離れた位置にあるランド１８やビア１９の中心間距離２２を±２０μｍ以内の高精度で計測できる。
【００３４】
上記実施の形態はテーブル４を移動させたときの例であるが、対向して設置された１組のＸ線発生装置１及びＸ線画像を認識するカメラ２をともに移動させたときにも成立することは言うまでもない。
【００３５】
図３は反りのある穴のあいた平板のＸ線を用いた位置計測装置及びその方法の概略図である。
【００３６】
図３（ａ）において被検査物３を載置するテーブル４上で穴を有した反りのある平板である被検査物３ａの位置を計測したとき、対向して設置された１組のＸ線発生装置１及びＸ線画像を認識するカメラ２のＸ線画像を認識するカメラ２の投影面では投影像１４ａの位置から投影像１４ｂへ画像位置が移動してしまい、正しい被検査部の位置を計測できない。そのため図３（ｂ）のように穴のあいた平板である被検査物３の上に穴のない平板１５を載置し、テーブル４につなげられた真空発生装置１６により作られた真空の吸引力を用いて穴のあいた平板である被検査物３の穴を通して穴のない平板１５を真空吸着する。
【００３７】
それにより穴のあいた平板である被検査物３（たとえば、ビアホールを有した多層基板またはその基材）を穴のない平板１５と被検査物３を載置するテーブル４で挟み込み、固定するとともに反りを修正し、穴のあいた平板である被検査物３の位置を正しく計測する。
【００３８】
【発明の効果】
以上のように本発明の位置計測方法と装置を用いることで、熱などで被検査物のＸ線投影像が移動した場合であっても、被検査物を載置するテーブル上に補正用認識マークを設けているので、Ｘ線発生源とカメラとの相対位置や、テーブルとの相対位置を補正して、例えば多層プリント配線板内部にあるランドやビアホールなどの位置を高精度に計測することができる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示すＸ線を用いた位置計測装置及びその方法の概要を示す概略図
【図２】多層プリント配線板の概要を示す概略図
【図３】本発明の一実施の形態を示す反りのある穴のあいた平板のＸ線を用いた位置計測装置及びその方法の概略図
【図４】従来のＸ線を用いた位置計測装置及びその方法の概要を示す概略図
【図５】Ｘ線発生原理とＸ線発生装置の内部にあるＸ線発生源の概要を示す模式図
【図６】Ｘ線発生源の熱による移動を示す模式図
【符号の説明】
１  Ｘ線発生装置
２  Ｘ線画像を認識するカメラ
３  被検査物
３ａ  反りのある穴のあいた平板である被検査物
４  テーブル
５  画像処理演算装置
６  真空チャンバー
７  フィラメント
８  Ｘ線発生源
９  電子
１０  Ｘ線発生点
１１  投影像
１２  認識マーク
１３ａ  認識治具
１３ｂ  認識治具
１４ａ  投影像
１４ｂ  投影像
１５  穴のない平板
１６  真空発生装置
１７  投影面
１８  ランド
１９  層間接続用ビアホール
２０  層間接続部
２１  ビアホールとランドの中心距離
２２  ランド間の中心距離
２３  Ｘ線画像
２４  多層プリント配線板
【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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