プリント配線板のＸ線断層画像の観察方法及びその観察方法を用いたプリント配線板用のＸ線断層画像観察装置
【課題】どのような多層プリント配線板の場合でも、その内層回路の状態を任意の角度から把握することが可能な非破壊検査方法を提供することを目的とする。
【解決手段】固定式Ｘ線発生器、固定式垂直透過Ｘ線検出器及び２Ｎ個以上（Ｎ≧１の整数）の可動式の傾斜透過Ｘ線検出器を用いてプリント配線板の内部回路構造を測定し、プリント配線板を透過したＸ線を、固定式垂直透過Ｘ線検出器及び２Ｎ個以上（Ｎ≧１の整数）の傾斜透過Ｘ線検出器を用いて検出し、この検出器で得られたＸ線強度を信号に変換し、この信号を用いて、当該プリント配線板が備える外層から内層に至るまでの回路形状を立体構造的に表示する測定方法を採用する。
【解決手段】固定式Ｘ線発生器、固定式垂直透過Ｘ線検出器及び２Ｎ個以上（Ｎ≧１の整数）の可動式の傾斜透過Ｘ線検出器を用いてプリント配線板の内部回路構造を測定し、プリント配線板を透過したＸ線を、固定式垂直透過Ｘ線検出器及び２Ｎ個以上（Ｎ≧１の整数）の傾斜透過Ｘ線検出器を用いて検出し、この検出器で得られたＸ線強度を信号に変換し、この信号を用いて、当該プリント配線板が備える外層から内層に至るまでの回路形状を立体構造的に表示する測定方法を採用する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント配線板のＸ線断層画像の観察方法及びその観察方法を用いたプリント配線板用のＸ線断層画像観察装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリント配線板は、プリプレグのようなガラス繊維と樹脂とのコンポジット材料の表面に、銅箔、ニッケル箔等の金属箔を張り合わせて、この金属箔で構成された導体層をエッチング加工する等して得られるものである。そして、このプリント配線板は、小型化、信号の高速伝送性を考慮して、３層以上の導体回路を備える多層化が行われ、多層プリント配線板と称されている。一般的に、ノートブックパソコン、デスクトップパソコンには、４層又は６層の多層プリント配線板が使用され、スーパーコンピュータ等の高級機種においては、２０層以上の多層プリント配線板が使用されるのが現状である。
【０００３】
このようなプリント配線板が良好に製造できているか否かは、プリント配線板に製造した以降に、製品毎に設計したチェッカーを使用して、問題の無い導通特性が得られているか否かで判断されてきた。そして、このチェッカー検査で異常が確認されたプリント配線板の異常原因を探る際に、ＡＯＩ装置や目視等の外観検査で確認可能な外層回路の確認は出来ても、内層回路部分に異常があれば、その部位を直接観察する方法がなかった。従って、回路異常の発生箇所を概略特定して、その部位を人為的に切断、研磨して断面から観察して確認する以外に、内層回路の直接観察方法は無かった。従って、この作業には、時間と同時に、かなりの熟練を必要とし、作業者の労働負荷も大きなものであった。
【０００４】
このような問題を解決しようとして、多層プリント配線板の内部回路構造を検査する方法として、プリント配線板に対しＸ線を照射し、このプリント配線板を透過したＸ線を検出することによって、プリント配線板の透視画像を得る方法が検討されてきた。このとき、特許文献１に開示されたような、人体のＸ線断層撮影装置（Ｘ線ＣＴスキャンニング装置）の技術的思想を用いるものが検討された。また、例えば、特許文献２には、積層基板の内部構造やＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）等の電子部品の基板の実装状態（接合状態）及び内部回路等をＸ線を用いて検査するためのＸ線検査装置、及び該Ｘ線検査装置に利用されるＸ線シール構造が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平０９−１６８５３５号公報
【特許文献２】特開２００１−２６４２７０号公報
【特許文献３】特許３６９４８３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、人体のＸ線断層撮影装置と同様の技術的思想に基づいた特許文献２に開示のＸ線検査装置は、試料を挟んで、Ｘ線を照射するＸ線源とＸ線を検出するＸ線検出部とが対向して配置され、前記Ｘ線源から照射され、前記試料を透過したＸ線が前記Ｘ線検出部にて検出されるように構成されたＸ線検査装置において、前記Ｘ線検出部におけるＸ線入射面に直交する第１の直線を試料載置面に対して傾斜させるように、前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出部とを一体的に回動させる第１の回動手段を備えていることを特徴とするものである。即ち、Ｘ線検出部とＸ線源とを各一つ用いて、試料を挟んでＸ線検出部とＸ線源とを対向配置して、試料を中心としてＸ線検出部とＸ線源とを同期して衛星状の軌道で回動させ、多方面からの角度で試料を透過したＸ線を検出するようにされている。
【０００７】
ところが、プリント配線板は、その平面的な面積に比べて、その厚さが薄いという特徴を有している。しかも、その構成素材が、金属と絶縁材とから構成されており、プリント配線板毎に回路密度も異なり、層間絶縁層の厚さも異なる等の特異な特徴を有している。従って、特許文献２に開示のＸ線検査装置では、プリント配線板の内層回路の検査を行っても、上方から見て各層の回路が重なり合っている部分が生じるため、確実な内層回路の状態の把握は出来ない。従って、この特許文献２に開示のＸ線検査装置は、４層程度までの多層プリント配線板の内層回路検査では一定の効果を挙げることができても、それを超える多層プリント配線板の内層回路の任意の断面でのＸ線断層観察に用いた場合、解像度の高い鮮明なＸ線像は得られなかった。その結果、この特許文献２に開示のＸ線検査装置は、１０層を超える高多層化基板の内層回路の検査では、殆ど使用できないという問題があった。現実に、特許文献２に開示のＸ線像から判断しても、多層プリント配線板の内層回路の欠陥、断線等の不良を補足して、欠陥等の状態を十分に判断するためのＸ線断面観察像が得られているとは言えない。
【０００８】
従って、特許文献２に開示の装置を用いたとしても、多層プリント配線板の内層回路部分に異常があれば、その部位を直接観察する以外に方法がなく、その部位を物理的に切断、研磨して断面から観察して確認するという確認作業が行われている。
【０００９】
さらに、特許文献３には、平面面積の大きな平たい測定物の全体を撮影できるばかりでなく、一部の高拡大率三次元断層撮影も行えるようにしたユーセントリック型傾斜三次元Ｘ線ＣＴ及びそれによる三次元画像の撮影方法と、Ｘ線が透過しにくい物質の断層撮影で発生するビームハードニングを低減できるようにした三次元ＣＴ及びそれによる撮影方法と、Ｘ線が透過しにくい平たい物質の撮影で、低エネルギーＸ線を利用して画像のコントラストを改善するとともに、Ｘ線源の寿命を延長させることを可能にした三次元ＣＴ及びそれによる撮影方法とが開示されている。しかし、高多層化基板の内層回路の検査では、半田接合部に発生したボイドの形状などを表示することは可能であるが、特許文献２同様に、プリント配線板の各断面の回路パターンを精細に撮像しうるものでは無く、撮像された画像をもとに、プリント配線板の不良部位を特定する用途には殆ど使用できないという問題があった。
【００１０】
以上のことから、どのような多層プリント配線板の場合でも、その内層回路の状態を任意の角度から把握することが可能な非破壊検査方法が求められてきた。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
そこで、本発明者等の鋭意研究の結果、以下の発明を用いることで、上記課題を解決するに至った。以下、本発明の概要に関して述べる。
【００１２】
本発明に係るプリント配線板のＸ線断層画像の観察方法は、固定式Ｘ線発生器、固定式垂直透過Ｘ線検出器及び２Ｎ個以上（Ｎ≧１の整数）の可動式傾斜透過Ｘ線検出器を用いてプリント配線板の内部回路構造を測定することを特徴としている。
【００１３】
本発明に係るプリント配線板のＸ線断層画像の観察方法は、前記固定式Ｘ線発生器から照射されたＸ線が、測定対象物である略板状のプリント配線板の測定対象領域の略中心に位置する測定対象基準点を略垂直に透過する方向を基準線とし、前記基準線上に前記固定式Ｘ線発生器から距離Ｄ１だけ離間して前記固定式垂直透過Ｘ線検出器を配置し、前記基準線から所定の傾斜角をもって前記固定式Ｘ線発生器から延びる第１方向に距離Ｄ２だけ離間して第１傾斜透過Ｘ線検出器を配置し、前記基準線から当該第１傾斜透過Ｘ線検出器と前記基準線をはさんで対称の位置となるように所定の傾斜角をもって前記固定式Ｘ線発生器から延びる第２方向に距離Ｄ２だけ離間して第２傾斜透過Ｘ線検出器を配置することで、固定式垂直透過Ｘ線検出器、第１傾斜透過Ｘ線検出器及び第２傾斜透過Ｘ線検出器の各々を、固定式Ｘ線発生器を略中心とした略衛星軌道状配置とし、前記固定式Ｘ線発生器と各Ｘ線検出器との間であって、前記固定式Ｘ線発生器から基準線上に距離Ｄ３だけ離間した位置に試料ステージを配置して、その試料ステージに測定対象物であるプリント配線板を載置する際に、Ｄ１／Ｄ３＝４〜１５０の範囲として４倍以上の倍率で金属で形成された内部回路を検出し、Ｘ線断層画像を得ることが好ましい。
【００１４】
本発明に係るプリント配線板のＸ線断層画像の観察方法において、前記傾斜角は、１０°〜８０°であることが好ましい。
【００１５】
本発明に係るプリント配線板のＸ線断層画像の観察方法において、前記第１傾斜透過Ｘ線検出器及び第２傾斜透過Ｘ線検出器の各可動式検出器と、測定対象物であるプリント配線板を載置した試料ステージとが同期回転することが好ましい。
【００１６】
本発明に係るプリント配線板のＸ線断層画像の観察方法において、前記試料ステージに対するプリント配線板の装着方法は、板状のプリント配線板を試料ステージに疑似固定できる粘着性を備え、且つ、曲げ弾性率３ＧＰａ〜２０ＧＰａの粘着弾性材を用いることが好ましい。
【００１７】
本発明に係るプリント配線板のＸ線断層画像の観察方法において、測定対象物であるプリント配線板の面内に予め定めた測定対象基準点の透過Ｘ線を、固定式垂直透過Ｘ線検出器、第１傾斜透過Ｘ線検出器、第２傾斜透過Ｘ線検出器の各々の検出器を用いて測定する場合は、プリント配線板に予め定めた測定対象基準点が、固定式垂直透過Ｘ線検出器、第１傾斜透過Ｘ線検出器及び第２傾斜透過Ｘ線検出器の各々の検出器の測定対象領域の略中心に常に位置するよう、プリント配線板を載置した試料ステージを水平面内でＸＹ方向に任意に移動するオフセット制御機構を用いることが好ましい。
【００１８】
本発明に係るプリント配線板のＸ線断層画像の観察方法において、前記固定式Ｘ線発生器は、Ｘ線発生源として銅のＫα線を用い、Ｘ線発生電圧６０ＫＶ〜１２０ＫＶ、電流６０ｍＡ〜１２０ｍＡの条件で用いることが好ましい。
【００１９】
本発明に係るプリント配線板のＸ線断層画像の観察方法において、測定対象物であるプリント配線板の内部回路構造を測定するＸ線断層画像を得るための撮影画像枚数は１５０枚〜５００枚であり、各１枚の画像の照射Ｘ線量の差を均一化して良好な画像を得るため１視野において３枚〜１０枚の加算枚数の撮影を行うことが好ましい。
【００２０】
本発明に係るプリント配線板用のＸ線断層画像観察装置は、上述のプリント配線板のＸ線断層画像の観察方法を用いてプリント配線板の内部回路構造を任意の断層面で観察するためのＸ線断層画像観察装置であって、当該Ｘ線断層画像観察装置は、固定式Ｘ線発生器、測定対象物を載置する試料ステージ、固定式垂直透過Ｘ線検出器、第１傾斜透過Ｘ線検出器及び第２傾斜透過Ｘ線検出器を内部に収容した測定チャンバーを備え、当該測定チャンバー内において、固定式Ｘ線発生器、固定式垂直透過Ｘ線検出器、第１傾斜透過Ｘ線検出器及び第２傾斜透過Ｘ線検出器の各々が、当該固定式Ｘ線発生器から照射されたＸ線が、測定対象物である略板状のプリント配線板の測定対象領域の略中心に位置する測定対象基準点を略垂直に透過する方向を基準線としたとき、当該基準線上の一方側に固定式Ｘ線発生器を配置し、距離Ｄ１だけ離間して当該固定式垂直透過Ｘ線検出器を配置し、当該第１傾斜透過Ｘ線検出器は、当該基準線から所定の傾斜角をもって当該固定式Ｘ線発生器から延びる第１方向に距離Ｄ２だけ離間して配置し、当該第２傾斜透過Ｘ線検出器は、当該基準線から第１傾斜透過Ｘ線検出器と基準線から見て対称の位置となるように所定の傾斜角をもって当該固定式Ｘ線発生器から延びる第２方向に距離Ｄ２だけ離間して配置することで、当該固定式垂直透過Ｘ線検出器、当該第１傾斜透過Ｘ線検出器、当該第２傾斜透過Ｘ線検出器の各々を、固定式Ｘ線発生器を略中心とした略衛星軌道状配置とし、当該Ｘ線発生器と各Ｘ線検出器との間であって、当該Ｘ線発生器から基準線上に距離Ｄ３だけ離間した位置に試料ステージを配置して、その試料ステージに測定対象物であるプリント配線板を載置する際に、Ｄ１／Ｄ３＝４〜１５０の範囲として４倍以上の倍率で金属で形成された内部回路を検出し、Ｘ線断層画像を得ることを特徴とするものである。
【００２１】
本発明に係るプリント配線板用のＸ線断層画像観察装置において、前記傾斜角は、１０°〜８０°であることが好ましい。
【００２２】
本発明に係るプリント配線板用のＸ線断層画像観察装置において、前記第１傾斜透過Ｘ線検出器及び第２傾斜透過Ｘ線検出器の各可動式傾斜透過検出器と、測定対象物であるプリント配線板を載置した試料ステージとが、水平面内で同期回転することが好ましい。
【００２３】
本発明に係るプリント配線板用のＸ線断層画像観察装置において、測定対象物であるプリント配線板の面内に予め定めた測定対象基準点の透過Ｘ線を、固定式垂直透過Ｘ線検出器、第１傾斜透過Ｘ線検出器、第２傾斜透過Ｘ線検出器の各々の検出器を用いて測定する場合は、プリント配線板に予め定めた測定対象基準点が、固定式垂直透過Ｘ線検出器、第１傾斜透過Ｘ線検出器及び第２傾斜透過Ｘ線検出器の各々の検出器の測定対象領域の略中心に常に位置するよう、プリント配線板を載置した試料ステージを水平面内でＸＹ方向に任意に移動するオフセット制御機構を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係るプリント配線板のＸ線断層画像の観察方法及びプリント配線板用の断層画像観察装置によれば、プリント配線板の厚さや、積層状態を問わず、プリント配線板の任意の断面における、金属で形成された内部回路を４倍以上の倍率で検出し、撮像精度を低下させる原因を排除し、高精度なＸ線断層画像を得ることを可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明を、より詳細に説明するために、本発明に係るプリント配線板のＸ線断層画像の観察方法及びプリント配線板用のＸ線断層画像観察装置の実施の形態に関して説明する。なお、本発明において、Ｘ線断層画像観察装置は、本発明に係るプリント配線板のＸ線断層画像の観察方法を具現化するものであり、その説明内容が重複する場合もある。そこで、重複する記載に関しては、極力記載を省略するものとする。
【００２６】
また、本発明における測定対象物であるプリント配線板は、３層以上の導体回路層を備える多層プリント配線板のことであり、念のために、その厚さ及び材質等の限定はないことを明記しておく。
【００２７】
本発明に係るプリント配線板のＸ線断層画像の観察方法は、固定式Ｘ線発生器、固定式垂直透過Ｘ線検出器及び２Ｎ個以上（Ｎ≧１の整数）の可動式の傾斜透過Ｘ線検出器を用いてプリント配線板の内部回路構造を測定することに特徴を備える。即ち、固定式Ｘ線発生器から放出するＸ線が、観察対象物であるプリント配線板を透過する。この透過したＸ線を、固定式垂直透過Ｘ線検出器及び２Ｎ個以上（Ｎ≧１の整数）の傾斜透過Ｘ線検出器を用いて検出し、この検出器で得られたＸ線強度を信号に変換し、この信号を用いて、当該プリント配線板が備える外層から内層に至るまでの回路形状を立体構造的に表示する測定方法を採用するのである。
【００２８】
上述の特許文献２に開示されているような、従来のプリント配線板の回路検査装置の構造は、一対のＸ線発生器とＸ線検出器とを離間して対向配置する間に、測定対象物であるプリント配線板が位置する構造を備えている。そして、この関係を維持しつつ、当該Ｘ線発生器とＸ線検出器とは、当該プリント配線板を中心とした球面軌道内を移動しつつ、当該プリント配線板を透過したＸ線の測定を行うものである。このような構造を採用し、Ｘ線発生器とＸ線検出器とを物理的手段を用いて同期して移動させる限り、これらの間の位置関係での誤差は生じない。しかし、このような構造を採用し、Ｘ線発生器とＸ線検出器とを、当該プリント配線板を中心とした球面軌道内で、あらゆる方向に移動させようとすると、中心にある当該プリント配線板と、その周囲を移動するＸ線発生器とＸ線検出器との距離を、衝突しない位置に設ける必要があり、Ｘ線発生器とプリント配線板とを近接して配置することが出来ない。即ち、微細な回路形状のプリント配線板の回路の立体構造観察に適した観察倍率を得るような装置設計が困難になる。更に、このような構造を採用した場合、Ｘ線発生器からのＸ線の照射位置と観察対象位置とのズレが生じると、当該観察対象位置を透過したＸ線を最適の感度で検出するはずのＸ線検出器の位置にもズレが生じており、当該観察対象位置を透過したＸ線を検出することが不可能になる。以上のように、この特許文献２に記載の方法のように、Ｘ線発生器とＸ線検出器とが駆動して移動することにより生じる位置的な誤差が生じると、高多層化されたファインピッチ回路を備えるプリント配線板の回路構造の良好なＸ線断層画像を得ることが出来ない。
【００２９】
これに対し、本発明に係るプリント配線板のＸ線断層画像の観察方法では、固定式Ｘ線発生器、固定式垂直透過Ｘ線検出器及び２Ｎ個以上（Ｎ≧１の整数）の傾斜透過Ｘ線検出器を用いる。即ち、ここでは、固定式Ｘ線発生器と固定式垂直透過Ｘ線検出器とに関しては、従来のプリント配線板の回路検査装置の構造と同様に、当該固定式Ｘ線発生器と固定式垂直Ｘ線検出器とを一対を離間して対向配置し、測定対象物であるプリント配線板が、これらの間に位置する構造を備える。しかし、本発明に係るプリント配線板のＸ線断層画像の観察方法では、固定式Ｘ線発生器と固定式垂直透過Ｘ線検出器とは、固定式と称しているように、当該プリント配線板を中心とした球面軌道内で移動することなく、常に静置した状態にする。
【００３０】
そして、プリント配線板の回路構造の良好なＸ線断層画像を得るためには、観察対象位置を斜めに透過したＸ線を検出する必要があるが、この透過Ｘ線を検出するための検出器として、２Ｎ個以上（Ｎ≧１の整数）の傾斜透過Ｘ線検出器を用いる。Ｘ線断層画像の測定中には、透過Ｘ線検出器の中で、この傾斜透過Ｘ線検出器のみが一定の動きをする。
【００３１】
以上に述べてきたことから理解できるように、本発明に係るプリント配線板のＸ線断層画像の観察方法において用いる固定式Ｘ線発生器、固定式垂直透過Ｘ線検出器及び２Ｎ個以上（Ｎ≧１の整数）の傾斜透過Ｘ線検出器を採用したのは、Ｘ線断層画像の測定中に移動、駆動等する部位を最低限として、機械的挙動の中から生じる移動誤差を最小限にするためである。以下、これらのことを詳細に説明していくことにするが、その説明の理解が容易となるように、Ｘ線断層画像、固定式Ｘ線発生器、固定式垂直透過Ｘ線検出器、傾斜透過Ｘ線検出器等の説明に必要な最低限の用語について最初に述べる。
【００３２】
本発明に係るプリント配線板のＸ線断層画像の観察方法で得られるＸ線断層画像は、従来のプリント配線板のＸ線断層画像の観察装置と称して販売されている装置が測定可能な画像及び画像品質を大きく超えるものである。例えば、１０層を超える多層プリント配線板の任意の内層回路の状態、内蔵されたブラインドビアホールの存在状態、スタック配置した複数のビアホールの積層配置状態等を任意の層厚位置、断面位置での画像として抽出して、映像化できるＸ線断面画像である。このような用途でのデータ加工可能な精度のＸ線情報を検出するために、以上及び以下で述べるように、固定式Ｘ線発生器、固定式垂直透過Ｘ線検出器及び２Ｎ個以上（Ｎ≧１の整数）の傾斜透過Ｘ線検出器を配置したプリント配線板のＸ線断層画像の観察方法が必要になるのである。
【００３３】
まず、「固定式Ｘ線発生器」について説明する。ここで言う固定式Ｘ線発生器とは、このＸ線発生器内に、拡散放射型のＸ線発生源が収容されており、このＸ線発生源から、測定対象物であるプリント配線板の内層にある回路構造のＸ線断層画像を得るのに適したＸ線の照射が可能なものであれば、特に限定はない。そして、この固定式Ｘ線発生器は、Ｘ線発生源として一般的に用いられる金属ターゲットを用いて発生させた特性Ｘ線を用いることが出来る。しかしながら、特性Ｘ線の波長及びＸ線源としての安定性を考慮すると、銅のＫα線を用いることが好ましい。また、このときのＸ線の発生条件に関しても、選択した特性Ｘ線の発生ターゲットの種類に応じて、任意に選択可能である。例えば、銅のＫα線の場合には、Ｘ線発生電圧６０ｋＶ〜１２０ｋＶ、電流６０ｍＡ〜１２０ｍＡの条件で用いることが好ましい。ここで言う条件よりも、低エネルギー方向でのＸ線発生源の使用は、プリント配線板の内部回路構造を測定するのに適さない。一方、この条件を超える範囲の高エネルギー方向でのＸ線発生源の使用は、過剰のＸ線照射条件となり、それ以上に得られるＸ線断層画像の画質は向上しないばかりか、照射されたＸ線量が過剰になると、プリント配線板を構成する有機材の劣化を助長する可能性があり、プリント配線板としての品質劣化を招くことになる。なお、上述したＸ線発生源の発生条件は、厳密に言えば、プリント配線板の厚さや、その内部の回路の配線密度、層間絶縁層厚等の積層状態に応じて、Ｘ線発生強度の調整を要する。
【００３４】
次に、本発明に係るプリント配線板のＸ線断層画像の観察方法で用いる「固定式垂直透過Ｘ線検出器」及び「傾斜透過Ｘ線検出器」に関して述べる。ここで言う「固定式垂直透過Ｘ線検出器」及び「傾斜透過Ｘ線検出器」に関しては、固定式垂直透過Ｘ線検出器と同様の検出手段を用いても、異なる検出手段を用いても構わない。例えば、Ｘ線検出器として、検出したＸ線強度を電気信号又は光信号等に変換することが出来る限り、あらゆるものの使用が可能である。以下、本発明に係るプリント配線板のＸ線断層画像の観察方法における固定式Ｘ線発生器、固定式垂直透過Ｘ線検出器及び２Ｎ個以上（Ｎ≧１の整数）の傾斜透過Ｘ線検出器のレイアウトを説明する。
【００３５】
図１の（ａ）、（ｂ）は、上記の固定式Ｘ線発生器２、固定式垂直透過Ｘ線検出器６、可動式の傾斜透過Ｘ線検出器として、第１傾斜透過Ｘ線検出器７及び第２傾斜透過Ｘ線検出器８の２つの傾斜透過Ｘ線検出器の各々のレイアウトを示す概略図である。この図１の（ａ）、（ｂ）を参照しながら以下説明する。
【００３６】
この図１（ａ）に示したように、固定式Ｘ線発生器２から照射されたＸ線が、測定対象物である略板状のプリント配線板３の測定対象領域（図示せず）の略中心に位置する測定対象基準点４を略垂直に透過する方向を基準線Ｌｂとする。そして、固定式Ｘ線発生器２から延びる基準線Ｌｂの延長線上に、距離Ｄ１だけ離間して固定式垂直透過Ｘ線検出器６を配置している。即ち、固定式Ｘ線発生器２と固定式垂直透過Ｘ線検出器６とは、互いに離間して対向した固定配置としている。なお、この測定対象領域とは、固定式Ｘ線発生器２から照射されたＸ線が、プリント配線板３を垂直に透過し、固定式垂直透過Ｘ線検出器６によって検出される領域を意味している。
【００３７】
次に、図１（ｂ）に示すように、第１傾斜透過Ｘ線検出器７は、基準線Ｌｂから所定の傾斜角θをもって固定式Ｘ線発生器２から延びる第１方向Ｌ１に、固定式Ｘ線発生器２から距離Ｄ２だけ離間して配置する。そして、第２傾斜透過Ｘ線検出器８は、基準線Ｌｂを挟んで、当該第１傾斜透過Ｘ線検出器７の鏡面対象位置となるように配置する。即ち、第２傾斜透過Ｘ線検出器８も、基準線Ｌｂから所定の傾斜角θをもって固定式Ｘ線発生器２から延びる第２方向Ｌ２に、距離Ｄ２だけ離間して配置されることになる。
【００３８】
以上に示した配置により、固定式Ｘ線発生器２を略中心として、固定式垂直透過Ｘ線検出器６は半径Ｄ１、第１傾斜透過Ｘ線検出器７及び第２傾斜透過Ｘ線検出器８は半径Ｄ２とし、それぞれの検出器が略衛星軌道状に配置される。
【００３９】
ここで、上記第１方向Ｌ１及び第２方向Ｌ２が、基準線Ｌｂから所定の傾斜角θをもつようにしたときの傾斜角θの好ましい範囲について説明する。第１傾斜透過Ｘ線検出器７及び第２傾斜透過Ｘ線検出器８は、固定式Ｘ線発生器２から照射されるＸ線のプリント配線板に対するＸ線照射範囲を考慮して、透過Ｘ線を安定して検出できる範囲や、測定対象物であるプリント配線板３の厚さ内部を、斜め方向に透過するＸ線の透過距離が増大し、透過Ｘ線量が減衰することを考慮する必要がある。これらのことを考慮すると、傾斜透過Ｘ線検出器７、８の傾斜角度θは、１０°〜８０°であることが好ましい。この当該傾斜角θが１０°未満の場合には、固定式垂直透過Ｘ線検出器６と第１傾斜透過Ｘ線検出器７（第２傾斜透過Ｘ線検出器８）との位置が近接するため、それぞれの検出器の検出する透過Ｘ線信号の差異が、プリント配線板のＸ線断層画像の形成に適さないようになる。
【００４０】
一方、当該傾斜角θが８０°を超えるようにして、第１傾斜透過Ｘ線検出器７及び第２傾斜透過Ｘ線検出器８を配置すると、当該Ｘ線検出器が測定対象物であるプリント配線板３の表面からの高さとして低い位置になる。この場合、固定式Ｘ線発生器２から照射されたＸ線が、プリント配線板の厚さ内部を斜めに透過する距離が長くなる。その結果、透過Ｘ線量が減衰し、透過Ｘ線第１傾斜透過Ｘ線検出器７及び第２傾斜透過Ｘ線検出器８が検出する透過Ｘ線量が、固定式垂直透過Ｘ線検出器６のＸ線検出量と大きく相違する事になり、プリント配線板のＸ線断層画像の形成に適さないようになる。
【００４１】
また、当該傾斜角θは、より好ましくは４０°〜８０°である。この範囲を採用することが、あらゆる厚さのプリント配線板の断面Ｘ線画像の測定に適した範囲であり、より安定して鮮明なプリント配線板の断面Ｘ線画像が得られる。中でも、最も安定性に優れるのは、傾斜角として６０°を採用する場合である。当該傾斜角が６０°の場合において得られるプリント配線板の断面Ｘ線画像の画像品質が最も良好であり、且つ、プリント配線板の３６０°方向からの断面Ｘ線画像の画像品質のバラツキが殆ど無くなるのである。
【００４２】
そして、固定式Ｘ線発生器２と各Ｘ線検出器６、７、８との間であって、固定式Ｘ線発生器２から基準線Ｌｂ上に距離Ｄ３だけ離間した位置に、測定対象物であるプリント配線板３を載置するための試料ステージ９が配置される。この試料ステージ９に測定対象物であるプリント配線板３を載置したときに、Ｄ１／Ｄ３＝４〜１５０の範囲となるように、試料ステージ９の配置を定めることが好ましい。ここで、Ｄ１／Ｄ３とは、固定式Ｘ線発生器２と垂直透過Ｘ線検出器６との距離Ｄ１と、固定式Ｘ線発生器２と試料ステージ９に載置されたプリント配線板３との距離Ｄ３との比を表したものであり、換言すると測定倍率を定める要因でもある。ここで、上記したＤ１／Ｄ３の値を説明する上で、より理解しやすいよう試料ステージ９について説明する。
【００４３】
この試料ステージ９は、プリント配線板を載置するための載置台であって、水平回転手段を備え、測定を行う時には、ＸＹ水平面内で水平回転する。また、その回転軸は、後述するオフセット制御が機能しない限り、基準線Ｌｂと同一である。ここで、試料ステージ９が、固定式Ｘ線発生器２と各透過Ｘ線検出器６、７、８との間に配置されていることを考慮すると、試料ステージ９の配置方法（固定式Ｘ線発生器２と固定式垂直透過Ｘ線検出器６との離間距離Ｄ１に対する、試料ステージ９と固定式Ｘ線発生器２との離間距離Ｄ３の関係）が、測定の結果として得られるＸ線断層画像の撮像精度に大きな影響を与えることになる。これについて以下具体的に説明する。
【００４４】
上述したように、試料ステージ９はＸＹ水平面内で水平回転し、試料ステージ９に載置されたプリント配線板３は水平回転する。この水平回転に伴う、測定対象領域の円周方向での移動距離について検討すると、測定対象領域の略中心から離間する領域ほど、当該水平回転に伴う円周方向での移動距離は長くなる。さらに、当該測定対象領域の広さについての観点から検討すると、Ｄ１／Ｄ３の値が小さい程、測定対象領域が広くなるため、測定対象領域の略中心から離間する測定対象となる領域も広くなる。これに対し、Ｄ１／Ｄ３の値が大きい程、当該水平回転に伴う測定対象領域は狭くなるため、測定対象領域の略中心から離間する測定対象となる領域は狭くなる。ここで、試料ステージ９の水平回転手段には、微小なメカ的な誤差が含まれることを考慮しなければならない。上記したように、測定対象領域内の略中心から離間する領域ほど、当該水平回転に伴う円周方向での移動距離が長くなる。そのため、当該円周方向での移動距離が長い領域ほど、得られる測定データは、当該円周方向での移動距離が短い領域の測定データと比較して、試料ステージ９の水平回転手段に含まれるメカ的な誤差をより多く含んでしまう。即ち、測定対象領域が広くなると、測定データに含まれるメカ的な誤差がより増えてしまい、その結果、Ｘ線断層画像の測定精度が低下してしまうのである。従って、より良好なＸ線断層画像を得るためには、Ｄ１／Ｄ３の値をより大きい値とすることが好ましい。
【００４５】
次に、試料ステージ９は、水平移動手段を備え、ＸＹ水平面内で水平移動する。これにより、測定対象基準点４を各透過Ｘ線検出器６、７、８の各々の測定対象領域の略中心に位置させるオフセット制御機構を備えることが好ましい。オフセット制御機構については後述する。このとき、試料ステージ９のＸＹ水平面内でＸＹ方向に移動する移動距離は、Ｄ１／Ｄ３の値が小さい程、測定対象領域が広くなるため、大きくなる。そして、Ｄ１／Ｄ３の値が大きい程、測定対象領域が狭くなるため、試料ステージ９のＸＹ水平面内でＸＹ方向に移動する移動距離が小さくなる。この時、試料ステージ９のＸＹ方向での水平移動手段にも、メカ的な誤差が含まれることを考慮しても、より良好なＸ線断層画像を得るためには、Ｄ１／Ｄ３の値をより大きくすることが好ましいのである。
【００４６】
本発明では、以上の点を考慮すると、Ｄ１／Ｄ３の値が４より小さい場合には、測定対象領域が広すぎて、試料ステージ９の水平回転及び水平移動を行うための駆動手段に含まれるメカ的な誤差の影響に起因して、プリント配線板の内部回路の良好なＸ線断層画像を得ることはできないという結論を得た。
【００４７】
また、Ｄ１／Ｄ３の値が１５０より大きい場合を考える。即ち、固定式Ｘ線発生器２と垂直透過Ｘ線検出器６との離間距離Ｄ１を、さらに大きくとる場合は、プリント配線板３を透過した透過Ｘ線が、各透過Ｘ線検出器６、７、８に到達するまでの距離が過大となり、各透過Ｘ線検出器６、７、８が検出する透過Ｘ線の減衰が生じ、透過Ｘ線量の検出を安定的に行えなくなる。また、Ｄ３の値を小さくした場合を考えると、固定式Ｘ線発生器２と試料ステージ９とが近接し過ぎるため、デバイスとしての配置が困難となり、Ｘ線断層画像を得るための適正倍率は得られない。
【００４８】
ここで、本発明によるプリント配線板のＸ線断層画像を得る方法は、測定対象物であるプリント配線板３の面内に予め定めた測定対象基準点４を含む測定対象領域を透過した透過Ｘ線を、固定式垂直透過Ｘ線検出器６、第１傾斜透過Ｘ線検出器７、第２傾斜透過Ｘ線検出器８の各々の透過Ｘ線検出器を用いて測定する場合において、プリント配線板３に予め定めた測定対象基準点４が、固定式垂直透過Ｘ線検出器６、第１傾斜透過Ｘ線検出器７及び第２傾斜透過Ｘ線検出器８の各々の検出器の測定対象領域の略中心に常に位置するよう、プリント配線板３を載置した試料ステージ９を水平面内でＸＹ方向に任意に移動するオフセット制御機構を用いて観察することが好ましい。
【００４９】
ここで言う、プリント配線板３の面内に予め定めた測定対象基準点４とは、測定対象物であるプリント配線板３上の測定対象領域内に予め定めた一基準点である。そして、この測定対象基準点４が各透過Ｘ線検出器６、７、８のそれぞれの測定対象領域の略中心となるよう、試料ステージ９をＸＹ水平面内でＸＹ方向に水平移動させる。これにより、各透過Ｘ線検出器６、７、８のそれぞれが、測定対象領域を透過した透過Ｘ線を確実に測定できるようになる。このように、本発明では、予め定めた測定対象領域の基準点が、各透過Ｘ線検出器６、７、８の測定対象領域の略中心となるようにする（フォーカスする）方法として、試料ステージ９を、ＸＹ水平面内でＸＹ方向に水平移動させる方法を用い、これをオフセット制御機構と称する。
【００５０】
また、プリント配線板のＸ線断層画像の観察においては、そのプリント配線板の厚さ、回路密度、積層状態等が様々である点を考慮しなければならない。即ち、各透過Ｘ線検出器６、７、８のそれぞれが、測定対象領域の基準点にフォーカスするには、試料ステージ９のＸＹ方向の移動量を、測定を行うプリント配線板に応じて調整しなければならない。しかし、本発明による当該オフセット制御機構を用いれば、試料ステージ９のＸＹ水平面内の移動量の調整を、一括して行うことができる。ここで、当該オフセット制御機構の一制御方法を例示した図２（ａ）、図２（ｂ）を参照しながら説明する。
【００５１】
図２（ａ）は、プリント配線板の面内に予め定めた測定対象基準点４を、垂直透過Ｘ線検出器６がフォーカスした状態を示している。この状態から、傾斜透過Ｘ線検出器７が測定対象基準点４をフォーカスするために、試料ステージ９をＸ１方向に水平移動させる。そして、図２（ｂ）は、上述の水平移動後の状態を示したもので、傾斜透過Ｘ線検出器７が測定対象基準点４をフォーカスしている。
【００５２】
これに対し、従来技術のように、試料ステージを中心に略衛星軌道状配置された一対のＸ線発生器と透過Ｘ線検出器とを、移動させながら測定する方法を用いると、可動手段の
多さに起因して、得られる測定データは、非常に多くのメカ的な誤差を含むのである。従って、このような方法を採用した場合は、プリント配線板の良好なＸ線断層画像は得られないのである。
【００５３】
本発明は、測定データに含まれる誤差を極力減らすために、可動部位を最小限にとどめ、オフセット制御機構を用いた。その結果、プリント配線板の良好なＸ線断層画像を得るのである。そして、測定データに含まれる誤差をさらに減らす観点から、上記した試料ステージへ９へのプリント配線板３の載置方法を以下に述べる。
【００５４】
本発明による試料ステージ９に対するプリント配線板３の装着方法は、板状のプリント配線板３を試料ステージ９に疑似固定できる粘着性を備え、且つ、曲げ弾性率３ＧＰａ〜２０ＧＰａの粘着弾性材を用いてプリント配線板３のＸ線断層画像の観察することが好ましい。本発明では、プリント配線板の内部回路構造を測定し得る良好なＸ線断面画像を得るために、プリント配線板３を試料ステージ９に載置する方法について検討した結果、試料ステージ９に対するプリント配線板の載置方法によって、得られるＸ線断層画像の精度が大きく影響を受ける点に着目した。
【００５５】
換言すれば、測定対象物であるプリント配線板３が、試料ステージ９に載置される際、その載置方法が、得られるＸ線断層画像の精度に影響を与えるということである。そこで、本発明では、試料ステージ９に対し、測定対象物であるプリント配線板３が確実に密着して、測定中に試料ステージ９から脱離したり浮きが発生しないように、擬似固定される方法を採用した。以下に、その具体的な載置方法を説明する。
【００５６】
本発明では、上述のように試料ステージ９を、ＸＹ水平面内で、オフセット制御機構による水平移動可能且つ、水平回転可能とした。そのため、試料ステージ９に載置されたプリント配線板が、試料ステージ９の水平移動及び水平回転によって、試料ステージ９上での微小な移動（載置位置のズレ）を生じた場合、それらのズレがごく僅かであっても、各透過Ｘ線検出器６、７、８によって検出される透過Ｘ線の測定データに誤差を生ずる。より具体的には、試料ステージ９のオフセット制御機構による水平移動や、試料ステージの９の水平回転によって、載置されたプリント配線板が初期載置位置から移動してしまうことによって、各透過Ｘ線検出器６、７、８の測定対象領域のフォーカスがズレてしまう。そして、フォーカスがズレた状態で測定が行われることによって、Ｘ線断層画像の撮像精度は、極度に低下してしまうのである。
【００５７】
さらに、測定対象物であるプリント配線板は、その内部の構成物質が多様であり、特に、プリント配線板内部においては、Ｘ線照射によって、その絶縁部分が発熱する場合がある。この発熱に伴い、プリント配線板がわずかに膨張することによって、反りが発生する場合がある。この場合も同様に、透過Ｘ線検出器の測定対象領域におけるフォーカスのズレを発生させ、Ｘ線断層画像の撮像精度を極度に低下させてしまうのである。
【００５８】
また、試料ステージ９の水平回転に伴う微小なメカ振動が、測定対象物であるプリント配線板に伝わることを考慮する必要がある。このメカ振動が、試料ステージ９上に載置された測定対象物であるプリント配線板３に伝わり、各透過Ｘ線検出器６、７、８がフォーカスしている測定対象領域がズレてしまう。この場合も同様に、誤差を生ずる原因となり、その結果、良好なＸ線断層画像を得ることができないのである。
【００５９】
そこで、本発明では、プリント配線板を試料ステージに９に載置するために、曲げ弾性率３ＧＰａ〜２０ＧＰａの粘着弾性材を用いた。粘着弾性材の曲げ弾性率が３ＧＰａ未満の場合は、載置されるプリント配線板の重量や形状等により、試料ステージ９上に静置された状態を維持することができない。この結果、得られる測定データは、誤差を多く含むため好ましくない。また曲げ弾性率が２０ＧＰａを超える場合は、上記した試料ステージ９の駆動手段に含まれるメカ的な振動を十分に吸収することができない。そのため、このメカ振動が、試料ステージを介してプリント配線板３に伝わり、各透過Ｘ線検出器６、７、８のフォーカスにズレが生じる。その結果、測定されるデータは誤差を多く含むものとなる。従って、この場合も同様にプリント配線板の良好なＸ線断層画像を得ることができない。以上のことから、本発明では、上述の粘着弾性材を用いて、測定対象物であるプリント配線板３を、試料ステージ９に対し、密着して疑似固定し、上記のズレ及び反りによって生ずる各透過Ｘ線検出器６、７、８のフォーカス位置のズレを無くし、誤差を最小限に抑えることにより、さらに良好なプリント配線板のＸ線断層画像を得ることを可能にした。
【００６０】
また、上記の粘着弾性材は、曲げ弾性率３ＧＰａ〜２０ＧＰａを満たし、プリント配線板を試料ステージに密着して擬似固定可能なものであればよい。例えばシリコーン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、フッ素系樹脂、ＰＥＴ樹脂等からなる粘着弾性材が挙げられる。また、プリント配線板の載置方法は、その全面が密着して疑似固定されても、部分的に密着して疑似固定されてもよい。そして、上記してきた方法を用いて得られた透過Ｘ線の測定データに基づいて、さらに良好なプリント配線板のＸ線断層画像を得るためのＸ線断層画像の撮影方法について以下に述べる
【００６１】
本発明によるプリント配線板の内部回路構造を測定するためのＸ線断層画像を得るための撮影画像枚数は１５０枚〜５００枚とし、各１枚の画像の照射Ｘ線量の差を均一化して良好な画像を得るため１視野において３枚〜１０枚の加算枚数の撮影を行うことが好ましい。これは、同一測定対象領域において、固定式Ｘ線発生器から照射されるＸ線量の差に起因する透過Ｘ線量の誤差が、生成されるＸ線断層画像の撮像精度に与える影響を考慮し、１視野において３枚〜１０枚の加算を行い、得られた加算枚数を平均化して、当該１視野のＸ線断層画像を得るのである。このようにして、１枚のプリント配線板あたり、１５０枚〜５００枚のＸ線断層画像を撮影し、当該プリント配線板のＸ線断層画像を得る。このとき、プリント配線板の平面方向のサイズ、厚さ、積層状態に応じて、上記した本発明による加算枚数及びＸ線断層画像の撮影枚数の範囲内で、適宜調整することが好ましい。しかし、１視野における加算枚数を、１０枚を超える枚数とし、撮影画像枚数を５００枚を超える枚数としても、撮像精度の向上は望めないばかりか、測定データが過大となり、撮像に要する時間は膨大なものとなるため好ましくない。また、１視野における加算枚数を３枚未満の枚数とし、撮影画像枚数を１５０枚未満の枚数とした場合は、誤差の均一化が十分に行われないため、プリント配線板の内部構造を測定し得る良好なＸ線断層画像は得られない。
【００６２】
本発明に係るプリント配線板用のＸ線断層画像観察装置の形態： 本発明に係るプリント配線板用のＸ線断層画像観察装置は、上述のプリント配線板のＸ線断層画像の観察方法を用いてプリント配線板の内部回路構造を任意の断層面を観察するためのＸ線断層画像観察装置であって、上述の固定式Ｘ線発生器２を備え、試料ステージ９、固定式垂直透過Ｘ線検出器６、第１傾斜透過Ｘ線検出器７及び第２傾斜透過Ｘ線検出器８を収容する測定チャンバーを備える。そして、図１（ａ）（ｂ）に示したように、固定式Ｘ線発生器２、固定式垂直透過Ｘ線検出器６、第１傾斜透過Ｘ線検出器７及び第２傾斜透過Ｘ線検出器８の各々を含んで構成され、本発明に係る上述してきた観察方法を具現化して、プリント配線板内部の金属で形成された内部回路を検出し、Ｘ線断層画像を得ることを特徴としている。以下、図３を参照しながら、本発明に係るプリント配線板用のＸ線断層画像観察装置の概略構成を述べる。但し、重複する部分は、説明上必要な場合を除き記載を省略する。
【００６３】
図３は、プリント配線板用のＸ線断層画像観察装置１の要部を示した概略図である。このＸ線断層画像観察装置１は、測定チャンバー１０、信号変換部１１、出力部１２、操作部１３、Ｘ線制御部１４からなる。信号変換部１１は、固定式垂直透過Ｘ線検出器６、傾斜透過Ｘ線検出器７、傾斜透過Ｘ線検出器８で検出された透過Ｘ線の信号強度を、電気信号に変換し、この変換された電気信号を出力部１２に転送する。操作部１３は、試料ステージ９の水平回転及び水平移動を行うための駆動手段（図示せず）への制御指示、固定式Ｘ線発生器２から発生させるＸ線強度の制御指示等を行うための操作部である。Ｘ線制御部１４は、上述の操作部１３からの入力された、必要となるＸ線強度に従って、固定式Ｘ線発生器２のＸ線発生電圧及びＸ線発生電流等の調整を行う。そして、プリント配線板用のＸ線断層画像観察装置１の外部には、モニタ１６にＸ線断層画像を表示するために、画像処理部１５を配置する。画像処理部１５は、出力部１２から出力した当該電気信号を画像データに変換し、当該画像データをモニタ１６に出力する。
【００６４】
ここで、本発明に係るプリント配線板用のＸ線断層観察装置は、チャンバー１０内に、拡散放射型のＸ線源が内蔵された固定式Ｘ線発発生器２として備える。そして、透過Ｘ線検出器として、固定式透過Ｘ線検出器６と、傾斜透過Ｘ線検出器７及び傾斜透過Ｘ線検出器８とを備え、傾斜透過Ｘ線検出器７及び傾斜透過Ｘ線検出器８の上述の傾斜角は１０°〜８０°とした。また、プリント配線板３を、試料ステージ９に密着して疑似固定する方法として、シリコーン系の樹脂からなる粘着弾性材（図示せず）を用いた。
【００６５】
そして、本発明に係るプリント配線板用のＸ線断層画像観察装置１を用いて、プリント配線板のＸ線断層画像の撮像を行い、その内部回路構造を三次元的に表した一Ｘ線断層画像が図４である。これは、内部が２４層から構成された多層のプリント配線板の、縦２９ｍｍ×横３００ｍｍ×厚さ４ｍｍの領域である。この図４から明らかなように、本発明に係るプリント配線板用のＸ線断層画像観察装置は、プリント配線板内部の測定対象領域における金属で形成された内部回路構造を高精度に検出し、鮮明に可視化することが可能である。即ち、本発明に係るＸ線断層観察装置を用いて、プリント配線板の内部回路構造の検査を行えば、不良部位の有無の特定のみならず、不良状態の精密な観察を容易に行うことができるのである。また、図５は、図４の測定部位を異なる角度から観察したものである。このように、測定対象領域の内部回路構造を任意の角度から自在に観察することができる。
【００６６】
また、図６は、プリント配線板内部の特定の部位におけるＸ線断層画像である。この図６を参照すれば、プリント配線板内部の当該特定の部位におけるブラインドビアホールをスタック構造に配置した場合のレジストレーションの状態が、従来になく、極めて高解像度で鮮明に観察できることが明白である。
【００６７】
そして、図７は、プリント配線板内部の当該特定の部位におけるブラインドビアホールをスタック構造の配置のズレが生じた状態を、側面から捉えた画像を掲載している。このような画像が鮮明に捉えられることで、ブラインドビアホールのスタック構造をストレートにするため、製品を破壊することなく、プリント配線板製造におけるビルトアップ設計を修正する事が可能となる。
【００６８】
更に、図８及び図９を、観察可能なＸ断層画像の一例として示す。図８には、ブラインドビアホールのスタック構造を抽出して、斜め上方から観察した斜視観察像を示している。そして、図９には、中央の略正方形領域にビアホールを規則正しく配列し、その周囲に回路の存在する領域の観察像を示している。
【００６９】
以上のように、上述の図４〜図９に示したＸ線断層画像から理解できるように、本発明に係るＸ線断層画像の観察方法を用いたプリント配線板のＸ線断層画像の観察装置を用いることで、従来に無い極めて高精度で、プリント配線板の金属で構成された内部回路構造のＸ線断層画像を得ることができる。しかも、本発明に係るＸ線断層画像の観察方法及び装置は、プリント配線板内部の任意の断面を、非破壊で検査するものであるが、観察時の装置としての操作性にも優れ、極めて容易に良好なＸ線断層画像が得られる。なお、ここで、明記しておくが、図４〜図９に示したＸ線断層画像においては、プリント配線板の絶縁層を構成する樹脂部分の検出はなく、プリント配線板から当該樹脂部分を除外した金属成分で構成された回路部分が立体的構造として確認できている。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明に係るプリント配線板のＸ線断層画像の観察方法は、プリント配線板の内部回路構造を、従来になく極めて精細に測定する方法であって、この観察方法を具現化した本発明に係るＸ線断層画像観察装置を用いれば、近年のより多積層化したプリント配線板の微小な不良部位を容易に特定することができ、プリント配線板の生産性の向上に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明に係るプリント配線板のＸ線断層画像の観察方法を示す概略図である。
【図２】本発明に係るプリント配線板のＸ線断層画像の観察方法を示す概略図である。
【図３】本実施の形態に係るＸ線断層画像観察装置の要部を示した概略図である。
【図４】本実施の形態に係るＸ線断層画像観察装置を用いて撮像したプリント配線板内部のＸ線断層画像である。
【図５】本実施の形態に係るＸ線断層画像観察装置を用いて撮像したプリント配線板内部のＸ線断層画画像である。
【図６】本実施の形態に係るＸ線断層画像観察装置を用いて撮像したプリント配線板内部のＸ線断層画画像である。
【図７】本実施の形態に係るＸ線断層画像観察装置を用いて撮像したプリント配線板内部のＸ線断層画像である。
【図８】本実施の形態に係るＸ線断層画像観察装置を用いて撮像したプリント配線板内部のＸ線断層画画像である。
【図９】本実施の形態に係るＸ線断層画像観察装置を用いて撮像したプリント配線板内部のＸ線断層画画像である。
【符号の説明】
【００７２】
１ Ｘ線断層画像観察装置
２ 固定式Ｘ線発生器
３ プリント配線板
４ 測定対象基準点
６ 固定式垂直透過Ｘ線検出器
７，８ 傾斜透過Ｘ線検出器
９ 試料ステージ
１０ 測定チャンバー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント配線板のＸ線断層画像の観察方法及びその観察方法を用いたプリント配線板用のＸ線断層画像観察装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリント配線板は、プリプレグのようなガラス繊維と樹脂とのコンポジット材料の表面に、銅箔、ニッケル箔等の金属箔を張り合わせて、この金属箔で構成された導体層をエッチング加工する等して得られるものである。そして、このプリント配線板は、小型化、信号の高速伝送性を考慮して、３層以上の導体回路を備える多層化が行われ、多層プリント配線板と称されている。一般的に、ノートブックパソコン、デスクトップパソコンには、４層又は６層の多層プリント配線板が使用され、スーパーコンピュータ等の高級機種においては、２０層以上の多層プリント配線板が使用されるのが現状である。
【０００３】
このようなプリント配線板が良好に製造できているか否かは、プリント配線板に製造した以降に、製品毎に設計したチェッカーを使用して、問題の無い導通特性が得られているか否かで判断されてきた。そして、このチェッカー検査で異常が確認されたプリント配線板の異常原因を探る際に、ＡＯＩ装置や目視等の外観検査で確認可能な外層回路の確認は出来ても、内層回路部分に異常があれば、その部位を直接観察する方法がなかった。従って、回路異常の発生箇所を概略特定して、その部位を人為的に切断、研磨して断面から観察して確認する以外に、内層回路の直接観察方法は無かった。従って、この作業には、時間と同時に、かなりの熟練を必要とし、作業者の労働負荷も大きなものであった。
【０００４】
このような問題を解決しようとして、多層プリント配線板の内部回路構造を検査する方法として、プリント配線板に対しＸ線を照射し、このプリント配線板を透過したＸ線を検出することによって、プリント配線板の透視画像を得る方法が検討されてきた。このとき、特許文献１に開示されたような、人体のＸ線断層撮影装置（Ｘ線ＣＴスキャンニング装置）の技術的思想を用いるものが検討された。また、例えば、特許文献２には、積層基板の内部構造やＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）等の電子部品の基板の実装状態（接合状態）及び内部回路等をＸ線を用いて検査するためのＸ線検査装置、及び該Ｘ線検査装置に利用されるＸ線シール構造が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平０９−１６８５３５号公報
【特許文献２】特開２００１−２６４２７０号公報
【特許文献３】特許３６９４８３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、人体のＸ線断層撮影装置と同様の技術的思想に基づいた特許文献２に開示のＸ線検査装置は、試料を挟んで、Ｘ線を照射するＸ線源とＸ線を検出するＸ線検出部とが対向して配置され、前記Ｘ線源から照射され、前記試料を透過したＸ線が前記Ｘ線検出部にて検出されるように構成されたＸ線検査装置において、前記Ｘ線検出部におけるＸ線入射面に直交する第１の直線を試料載置面に対して傾斜させるように、前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出部とを一体的に回動させる第１の回動手段を備えていることを特徴とするものである。即ち、Ｘ線検出部とＸ線源とを各一つ用いて、試料を挟んでＸ線検出部とＸ線源とを対向配置して、試料を中心としてＸ線検出部とＸ線源とを同期して衛星状の軌道で回動させ、多方面からの角度で試料を透過したＸ線を検出するようにされている。
【０００７】
ところが、プリント配線板は、その平面的な面積に比べて、その厚さが薄いという特徴を有している。しかも、その構成素材が、金属と絶縁材とから構成されており、プリント配線板毎に回路密度も異なり、層間絶縁層の厚さも異なる等の特異な特徴を有している。従って、特許文献２に開示のＸ線検査装置では、プリント配線板の内層回路の検査を行っても、上方から見て各層の回路が重なり合っている部分が生じるため、確実な内層回路の状態の把握は出来ない。従って、この特許文献２に開示のＸ線検査装置は、４層程度までの多層プリント配線板の内層回路検査では一定の効果を挙げることができても、それを超える多層プリント配線板の内層回路の任意の断面でのＸ線断層観察に用いた場合、解像度の高い鮮明なＸ線像は得られなかった。その結果、この特許文献２に開示のＸ線検査装置は、１０層を超える高多層化基板の内層回路の検査では、殆ど使用できないという問題があった。現実に、特許文献２に開示のＸ線像から判断しても、多層プリント配線板の内層回路の欠陥、断線等の不良を補足して、欠陥等の状態を十分に判断するためのＸ線断面観察像が得られているとは言えない。
【０００８】
従って、特許文献２に開示の装置を用いたとしても、多層プリント配線板の内層回路部分に異常があれば、その部位を直接観察する以外に方法がなく、その部位を物理的に切断、研磨して断面から観察して確認するという確認作業が行われている。
【０００９】
さらに、特許文献３には、平面面積の大きな平たい測定物の全体を撮影できるばかりでなく、一部の高拡大率三次元断層撮影も行えるようにしたユーセントリック型傾斜三次元Ｘ線ＣＴ及びそれによる三次元画像の撮影方法と、Ｘ線が透過しにくい物質の断層撮影で発生するビームハードニングを低減できるようにした三次元ＣＴ及びそれによる撮影方法と、Ｘ線が透過しにくい平たい物質の撮影で、低エネルギーＸ線を利用して画像のコントラストを改善するとともに、Ｘ線源の寿命を延長させることを可能にした三次元ＣＴ及びそれによる撮影方法とが開示されている。しかし、高多層化基板の内層回路の検査では、半田接合部に発生したボイドの形状などを表示することは可能であるが、特許文献２同様に、プリント配線板の各断面の回路パターンを精細に撮像しうるものでは無く、撮像された画像をもとに、プリント配線板の不良部位を特定する用途には殆ど使用できないという問題があった。
【００１０】
以上のことから、どのような多層プリント配線板の場合でも、その内層回路の状態を任意の角度から把握することが可能な非破壊検査方法が求められてきた。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
そこで、本発明者等の鋭意研究の結果、以下の発明を用いることで、上記課題を解決するに至った。以下、本発明の概要に関して述べる。
【００１２】
本発明に係るプリント配線板のＸ線断層画像の観察方法は、固定式Ｘ線発生器、固定式垂直透過Ｘ線検出器及び２Ｎ個以上（Ｎ≧１の整数）の可動式傾斜透過Ｘ線検出器を用いてプリント配線板の内部回路構造を測定することを特徴としている。
【００１３】
本発明に係るプリント配線板のＸ線断層画像の観察方法は、前記固定式Ｘ線発生器から照射されたＸ線が、測定対象物である略板状のプリント配線板の測定対象領域の略中心に位置する測定対象基準点を略垂直に透過する方向を基準線とし、前記基準線上に前記固定式Ｘ線発生器から距離Ｄ１だけ離間して前記固定式垂直透過Ｘ線検出器を配置し、前記基準線から所定の傾斜角をもって前記固定式Ｘ線発生器から延びる第１方向に距離Ｄ２だけ離間して第１傾斜透過Ｘ線検出器を配置し、前記基準線から当該第１傾斜透過Ｘ線検出器と前記基準線をはさんで対称の位置となるように所定の傾斜角をもって前記固定式Ｘ線発生器から延びる第２方向に距離Ｄ２だけ離間して第２傾斜透過Ｘ線検出器を配置することで、固定式垂直透過Ｘ線検出器、第１傾斜透過Ｘ線検出器及び第２傾斜透過Ｘ線検出器の各々を、固定式Ｘ線発生器を略中心とした略衛星軌道状配置とし、前記固定式Ｘ線発生器と各Ｘ線検出器との間であって、前記固定式Ｘ線発生器から基準線上に距離Ｄ３だけ離間した位置に試料ステージを配置して、その試料ステージに測定対象物であるプリント配線板を載置する際に、Ｄ１／Ｄ３＝４〜１５０の範囲として４倍以上の倍率で金属で形成された内部回路を検出し、Ｘ線断層画像を得ることが好ましい。
【００１４】
本発明に係るプリント配線板のＸ線断層画像の観察方法において、前記傾斜角は、１０°〜８０°であることが好ましい。
【００１５】
本発明に係るプリント配線板のＸ線断層画像の観察方法において、前記第１傾斜透過Ｘ線検出器及び第２傾斜透過Ｘ線検出器の各可動式検出器と、測定対象物であるプリント配線板を載置した試料ステージとが同期回転することが好ましい。
【００１６】
本発明に係るプリント配線板のＸ線断層画像の観察方法において、前記試料ステージに対するプリント配線板の装着方法は、板状のプリント配線板を試料ステージに疑似固定できる粘着性を備え、且つ、曲げ弾性率３ＧＰａ〜２０ＧＰａの粘着弾性材を用いることが好ましい。
【００１７】
本発明に係るプリント配線板のＸ線断層画像の観察方法において、測定対象物であるプリント配線板の面内に予め定めた測定対象基準点の透過Ｘ線を、固定式垂直透過Ｘ線検出器、第１傾斜透過Ｘ線検出器、第２傾斜透過Ｘ線検出器の各々の検出器を用いて測定する場合は、プリント配線板に予め定めた測定対象基準点が、固定式垂直透過Ｘ線検出器、第１傾斜透過Ｘ線検出器及び第２傾斜透過Ｘ線検出器の各々の検出器の測定対象領域の略中心に常に位置するよう、プリント配線板を載置した試料ステージを水平面内でＸＹ方向に任意に移動するオフセット制御機構を用いることが好ましい。
【００１８】
本発明に係るプリント配線板のＸ線断層画像の観察方法において、前記固定式Ｘ線発生器は、Ｘ線発生源として銅のＫα線を用い、Ｘ線発生電圧６０ＫＶ〜１２０ＫＶ、電流６０ｍＡ〜１２０ｍＡの条件で用いることが好ましい。
【００１９】
本発明に係るプリント配線板のＸ線断層画像の観察方法において、測定対象物であるプリント配線板の内部回路構造を測定するＸ線断層画像を得るための撮影画像枚数は１５０枚〜５００枚であり、各１枚の画像の照射Ｘ線量の差を均一化して良好な画像を得るため１視野において３枚〜１０枚の加算枚数の撮影を行うことが好ましい。
【００２０】
本発明に係るプリント配線板用のＸ線断層画像観察装置は、上述のプリント配線板のＸ線断層画像の観察方法を用いてプリント配線板の内部回路構造を任意の断層面で観察するためのＸ線断層画像観察装置であって、当該Ｘ線断層画像観察装置は、固定式Ｘ線発生器、測定対象物を載置する試料ステージ、固定式垂直透過Ｘ線検出器、第１傾斜透過Ｘ線検出器及び第２傾斜透過Ｘ線検出器を内部に収容した測定チャンバーを備え、当該測定チャンバー内において、固定式Ｘ線発生器、固定式垂直透過Ｘ線検出器、第１傾斜透過Ｘ線検出器及び第２傾斜透過Ｘ線検出器の各々が、当該固定式Ｘ線発生器から照射されたＸ線が、測定対象物である略板状のプリント配線板の測定対象領域の略中心に位置する測定対象基準点を略垂直に透過する方向を基準線としたとき、当該基準線上の一方側に固定式Ｘ線発生器を配置し、距離Ｄ１だけ離間して当該固定式垂直透過Ｘ線検出器を配置し、当該第１傾斜透過Ｘ線検出器は、当該基準線から所定の傾斜角をもって当該固定式Ｘ線発生器から延びる第１方向に距離Ｄ２だけ離間して配置し、当該第２傾斜透過Ｘ線検出器は、当該基準線から第１傾斜透過Ｘ線検出器と基準線から見て対称の位置となるように所定の傾斜角をもって当該固定式Ｘ線発生器から延びる第２方向に距離Ｄ２だけ離間して配置することで、当該固定式垂直透過Ｘ線検出器、当該第１傾斜透過Ｘ線検出器、当該第２傾斜透過Ｘ線検出器の各々を、固定式Ｘ線発生器を略中心とした略衛星軌道状配置とし、当該Ｘ線発生器と各Ｘ線検出器との間であって、当該Ｘ線発生器から基準線上に距離Ｄ３だけ離間した位置に試料ステージを配置して、その試料ステージに測定対象物であるプリント配線板を載置する際に、Ｄ１／Ｄ３＝４〜１５０の範囲として４倍以上の倍率で金属で形成された内部回路を検出し、Ｘ線断層画像を得ることを特徴とするものである。
【００２１】
本発明に係るプリント配線板用のＸ線断層画像観察装置において、前記傾斜角は、１０°〜８０°であることが好ましい。
【００２２】
本発明に係るプリント配線板用のＸ線断層画像観察装置において、前記第１傾斜透過Ｘ線検出器及び第２傾斜透過Ｘ線検出器の各可動式傾斜透過検出器と、測定対象物であるプリント配線板を載置した試料ステージとが、水平面内で同期回転することが好ましい。
【００２３】
本発明に係るプリント配線板用のＸ線断層画像観察装置において、測定対象物であるプリント配線板の面内に予め定めた測定対象基準点の透過Ｘ線を、固定式垂直透過Ｘ線検出器、第１傾斜透過Ｘ線検出器、第２傾斜透過Ｘ線検出器の各々の検出器を用いて測定する場合は、プリント配線板に予め定めた測定対象基準点が、固定式垂直透過Ｘ線検出器、第１傾斜透過Ｘ線検出器及び第２傾斜透過Ｘ線検出器の各々の検出器の測定対象領域の略中心に常に位置するよう、プリント配線板を載置した試料ステージを水平面内でＸＹ方向に任意に移動するオフセット制御機構を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係るプリント配線板のＸ線断層画像の観察方法及びプリント配線板用の断層画像観察装置によれば、プリント配線板の厚さや、積層状態を問わず、プリント配線板の任意の断面における、金属で形成された内部回路を４倍以上の倍率で検出し、撮像精度を低下させる原因を排除し、高精度なＸ線断層画像を得ることを可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明を、より詳細に説明するために、本発明に係るプリント配線板のＸ線断層画像の観察方法及びプリント配線板用のＸ線断層画像観察装置の実施の形態に関して説明する。なお、本発明において、Ｘ線断層画像観察装置は、本発明に係るプリント配線板のＸ線断層画像の観察方法を具現化するものであり、その説明内容が重複する場合もある。そこで、重複する記載に関しては、極力記載を省略するものとする。
【００２６】
また、本発明における測定対象物であるプリント配線板は、３層以上の導体回路層を備える多層プリント配線板のことであり、念のために、その厚さ及び材質等の限定はないことを明記しておく。
【００２７】
本発明に係るプリント配線板のＸ線断層画像の観察方法は、固定式Ｘ線発生器、固定式垂直透過Ｘ線検出器及び２Ｎ個以上（Ｎ≧１の整数）の可動式の傾斜透過Ｘ線検出器を用いてプリント配線板の内部回路構造を測定することに特徴を備える。即ち、固定式Ｘ線発生器から放出するＸ線が、観察対象物であるプリント配線板を透過する。この透過したＸ線を、固定式垂直透過Ｘ線検出器及び２Ｎ個以上（Ｎ≧１の整数）の傾斜透過Ｘ線検出器を用いて検出し、この検出器で得られたＸ線強度を信号に変換し、この信号を用いて、当該プリント配線板が備える外層から内層に至るまでの回路形状を立体構造的に表示する測定方法を採用するのである。
【００２８】
上述の特許文献２に開示されているような、従来のプリント配線板の回路検査装置の構造は、一対のＸ線発生器とＸ線検出器とを離間して対向配置する間に、測定対象物であるプリント配線板が位置する構造を備えている。そして、この関係を維持しつつ、当該Ｘ線発生器とＸ線検出器とは、当該プリント配線板を中心とした球面軌道内を移動しつつ、当該プリント配線板を透過したＸ線の測定を行うものである。このような構造を採用し、Ｘ線発生器とＸ線検出器とを物理的手段を用いて同期して移動させる限り、これらの間の位置関係での誤差は生じない。しかし、このような構造を採用し、Ｘ線発生器とＸ線検出器とを、当該プリント配線板を中心とした球面軌道内で、あらゆる方向に移動させようとすると、中心にある当該プリント配線板と、その周囲を移動するＸ線発生器とＸ線検出器との距離を、衝突しない位置に設ける必要があり、Ｘ線発生器とプリント配線板とを近接して配置することが出来ない。即ち、微細な回路形状のプリント配線板の回路の立体構造観察に適した観察倍率を得るような装置設計が困難になる。更に、このような構造を採用した場合、Ｘ線発生器からのＸ線の照射位置と観察対象位置とのズレが生じると、当該観察対象位置を透過したＸ線を最適の感度で検出するはずのＸ線検出器の位置にもズレが生じており、当該観察対象位置を透過したＸ線を検出することが不可能になる。以上のように、この特許文献２に記載の方法のように、Ｘ線発生器とＸ線検出器とが駆動して移動することにより生じる位置的な誤差が生じると、高多層化されたファインピッチ回路を備えるプリント配線板の回路構造の良好なＸ線断層画像を得ることが出来ない。
【００２９】
これに対し、本発明に係るプリント配線板のＸ線断層画像の観察方法では、固定式Ｘ線発生器、固定式垂直透過Ｘ線検出器及び２Ｎ個以上（Ｎ≧１の整数）の傾斜透過Ｘ線検出器を用いる。即ち、ここでは、固定式Ｘ線発生器と固定式垂直透過Ｘ線検出器とに関しては、従来のプリント配線板の回路検査装置の構造と同様に、当該固定式Ｘ線発生器と固定式垂直Ｘ線検出器とを一対を離間して対向配置し、測定対象物であるプリント配線板が、これらの間に位置する構造を備える。しかし、本発明に係るプリント配線板のＸ線断層画像の観察方法では、固定式Ｘ線発生器と固定式垂直透過Ｘ線検出器とは、固定式と称しているように、当該プリント配線板を中心とした球面軌道内で移動することなく、常に静置した状態にする。
【００３０】
そして、プリント配線板の回路構造の良好なＸ線断層画像を得るためには、観察対象位置を斜めに透過したＸ線を検出する必要があるが、この透過Ｘ線を検出するための検出器として、２Ｎ個以上（Ｎ≧１の整数）の傾斜透過Ｘ線検出器を用いる。Ｘ線断層画像の測定中には、透過Ｘ線検出器の中で、この傾斜透過Ｘ線検出器のみが一定の動きをする。
【００３１】
以上に述べてきたことから理解できるように、本発明に係るプリント配線板のＸ線断層画像の観察方法において用いる固定式Ｘ線発生器、固定式垂直透過Ｘ線検出器及び２Ｎ個以上（Ｎ≧１の整数）の傾斜透過Ｘ線検出器を採用したのは、Ｘ線断層画像の測定中に移動、駆動等する部位を最低限として、機械的挙動の中から生じる移動誤差を最小限にするためである。以下、これらのことを詳細に説明していくことにするが、その説明の理解が容易となるように、Ｘ線断層画像、固定式Ｘ線発生器、固定式垂直透過Ｘ線検出器、傾斜透過Ｘ線検出器等の説明に必要な最低限の用語について最初に述べる。
【００３２】
本発明に係るプリント配線板のＸ線断層画像の観察方法で得られるＸ線断層画像は、従来のプリント配線板のＸ線断層画像の観察装置と称して販売されている装置が測定可能な画像及び画像品質を大きく超えるものである。例えば、１０層を超える多層プリント配線板の任意の内層回路の状態、内蔵されたブラインドビアホールの存在状態、スタック配置した複数のビアホールの積層配置状態等を任意の層厚位置、断面位置での画像として抽出して、映像化できるＸ線断面画像である。このような用途でのデータ加工可能な精度のＸ線情報を検出するために、以上及び以下で述べるように、固定式Ｘ線発生器、固定式垂直透過Ｘ線検出器及び２Ｎ個以上（Ｎ≧１の整数）の傾斜透過Ｘ線検出器を配置したプリント配線板のＸ線断層画像の観察方法が必要になるのである。
【００３３】
まず、「固定式Ｘ線発生器」について説明する。ここで言う固定式Ｘ線発生器とは、このＸ線発生器内に、拡散放射型のＸ線発生源が収容されており、このＸ線発生源から、測定対象物であるプリント配線板の内層にある回路構造のＸ線断層画像を得るのに適したＸ線の照射が可能なものであれば、特に限定はない。そして、この固定式Ｘ線発生器は、Ｘ線発生源として一般的に用いられる金属ターゲットを用いて発生させた特性Ｘ線を用いることが出来る。しかしながら、特性Ｘ線の波長及びＸ線源としての安定性を考慮すると、銅のＫα線を用いることが好ましい。また、このときのＸ線の発生条件に関しても、選択した特性Ｘ線の発生ターゲットの種類に応じて、任意に選択可能である。例えば、銅のＫα線の場合には、Ｘ線発生電圧６０ｋＶ〜１２０ｋＶ、電流６０ｍＡ〜１２０ｍＡの条件で用いることが好ましい。ここで言う条件よりも、低エネルギー方向でのＸ線発生源の使用は、プリント配線板の内部回路構造を測定するのに適さない。一方、この条件を超える範囲の高エネルギー方向でのＸ線発生源の使用は、過剰のＸ線照射条件となり、それ以上に得られるＸ線断層画像の画質は向上しないばかりか、照射されたＸ線量が過剰になると、プリント配線板を構成する有機材の劣化を助長する可能性があり、プリント配線板としての品質劣化を招くことになる。なお、上述したＸ線発生源の発生条件は、厳密に言えば、プリント配線板の厚さや、その内部の回路の配線密度、層間絶縁層厚等の積層状態に応じて、Ｘ線発生強度の調整を要する。
【００３４】
次に、本発明に係るプリント配線板のＸ線断層画像の観察方法で用いる「固定式垂直透過Ｘ線検出器」及び「傾斜透過Ｘ線検出器」に関して述べる。ここで言う「固定式垂直透過Ｘ線検出器」及び「傾斜透過Ｘ線検出器」に関しては、固定式垂直透過Ｘ線検出器と同様の検出手段を用いても、異なる検出手段を用いても構わない。例えば、Ｘ線検出器として、検出したＸ線強度を電気信号又は光信号等に変換することが出来る限り、あらゆるものの使用が可能である。以下、本発明に係るプリント配線板のＸ線断層画像の観察方法における固定式Ｘ線発生器、固定式垂直透過Ｘ線検出器及び２Ｎ個以上（Ｎ≧１の整数）の傾斜透過Ｘ線検出器のレイアウトを説明する。
【００３５】
図１の（ａ）、（ｂ）は、上記の固定式Ｘ線発生器２、固定式垂直透過Ｘ線検出器６、可動式の傾斜透過Ｘ線検出器として、第１傾斜透過Ｘ線検出器７及び第２傾斜透過Ｘ線検出器８の２つの傾斜透過Ｘ線検出器の各々のレイアウトを示す概略図である。この図１の（ａ）、（ｂ）を参照しながら以下説明する。
【００３６】
この図１（ａ）に示したように、固定式Ｘ線発生器２から照射されたＸ線が、測定対象物である略板状のプリント配線板３の測定対象領域（図示せず）の略中心に位置する測定対象基準点４を略垂直に透過する方向を基準線Ｌｂとする。そして、固定式Ｘ線発生器２から延びる基準線Ｌｂの延長線上に、距離Ｄ１だけ離間して固定式垂直透過Ｘ線検出器６を配置している。即ち、固定式Ｘ線発生器２と固定式垂直透過Ｘ線検出器６とは、互いに離間して対向した固定配置としている。なお、この測定対象領域とは、固定式Ｘ線発生器２から照射されたＸ線が、プリント配線板３を垂直に透過し、固定式垂直透過Ｘ線検出器６によって検出される領域を意味している。
【００３７】
次に、図１（ｂ）に示すように、第１傾斜透過Ｘ線検出器７は、基準線Ｌｂから所定の傾斜角θをもって固定式Ｘ線発生器２から延びる第１方向Ｌ１に、固定式Ｘ線発生器２から距離Ｄ２だけ離間して配置する。そして、第２傾斜透過Ｘ線検出器８は、基準線Ｌｂを挟んで、当該第１傾斜透過Ｘ線検出器７の鏡面対象位置となるように配置する。即ち、第２傾斜透過Ｘ線検出器８も、基準線Ｌｂから所定の傾斜角θをもって固定式Ｘ線発生器２から延びる第２方向Ｌ２に、距離Ｄ２だけ離間して配置されることになる。
【００３８】
以上に示した配置により、固定式Ｘ線発生器２を略中心として、固定式垂直透過Ｘ線検出器６は半径Ｄ１、第１傾斜透過Ｘ線検出器７及び第２傾斜透過Ｘ線検出器８は半径Ｄ２とし、それぞれの検出器が略衛星軌道状に配置される。
【００３９】
ここで、上記第１方向Ｌ１及び第２方向Ｌ２が、基準線Ｌｂから所定の傾斜角θをもつようにしたときの傾斜角θの好ましい範囲について説明する。第１傾斜透過Ｘ線検出器７及び第２傾斜透過Ｘ線検出器８は、固定式Ｘ線発生器２から照射されるＸ線のプリント配線板に対するＸ線照射範囲を考慮して、透過Ｘ線を安定して検出できる範囲や、測定対象物であるプリント配線板３の厚さ内部を、斜め方向に透過するＸ線の透過距離が増大し、透過Ｘ線量が減衰することを考慮する必要がある。これらのことを考慮すると、傾斜透過Ｘ線検出器７、８の傾斜角度θは、１０°〜８０°であることが好ましい。この当該傾斜角θが１０°未満の場合には、固定式垂直透過Ｘ線検出器６と第１傾斜透過Ｘ線検出器７（第２傾斜透過Ｘ線検出器８）との位置が近接するため、それぞれの検出器の検出する透過Ｘ線信号の差異が、プリント配線板のＸ線断層画像の形成に適さないようになる。
【００４０】
一方、当該傾斜角θが８０°を超えるようにして、第１傾斜透過Ｘ線検出器７及び第２傾斜透過Ｘ線検出器８を配置すると、当該Ｘ線検出器が測定対象物であるプリント配線板３の表面からの高さとして低い位置になる。この場合、固定式Ｘ線発生器２から照射されたＸ線が、プリント配線板の厚さ内部を斜めに透過する距離が長くなる。その結果、透過Ｘ線量が減衰し、透過Ｘ線第１傾斜透過Ｘ線検出器７及び第２傾斜透過Ｘ線検出器８が検出する透過Ｘ線量が、固定式垂直透過Ｘ線検出器６のＸ線検出量と大きく相違する事になり、プリント配線板のＸ線断層画像の形成に適さないようになる。
【００４１】
また、当該傾斜角θは、より好ましくは４０°〜８０°である。この範囲を採用することが、あらゆる厚さのプリント配線板の断面Ｘ線画像の測定に適した範囲であり、より安定して鮮明なプリント配線板の断面Ｘ線画像が得られる。中でも、最も安定性に優れるのは、傾斜角として６０°を採用する場合である。当該傾斜角が６０°の場合において得られるプリント配線板の断面Ｘ線画像の画像品質が最も良好であり、且つ、プリント配線板の３６０°方向からの断面Ｘ線画像の画像品質のバラツキが殆ど無くなるのである。
【００４２】
そして、固定式Ｘ線発生器２と各Ｘ線検出器６、７、８との間であって、固定式Ｘ線発生器２から基準線Ｌｂ上に距離Ｄ３だけ離間した位置に、測定対象物であるプリント配線板３を載置するための試料ステージ９が配置される。この試料ステージ９に測定対象物であるプリント配線板３を載置したときに、Ｄ１／Ｄ３＝４〜１５０の範囲となるように、試料ステージ９の配置を定めることが好ましい。ここで、Ｄ１／Ｄ３とは、固定式Ｘ線発生器２と垂直透過Ｘ線検出器６との距離Ｄ１と、固定式Ｘ線発生器２と試料ステージ９に載置されたプリント配線板３との距離Ｄ３との比を表したものであり、換言すると測定倍率を定める要因でもある。ここで、上記したＤ１／Ｄ３の値を説明する上で、より理解しやすいよう試料ステージ９について説明する。
【００４３】
この試料ステージ９は、プリント配線板を載置するための載置台であって、水平回転手段を備え、測定を行う時には、ＸＹ水平面内で水平回転する。また、その回転軸は、後述するオフセット制御が機能しない限り、基準線Ｌｂと同一である。ここで、試料ステージ９が、固定式Ｘ線発生器２と各透過Ｘ線検出器６、７、８との間に配置されていることを考慮すると、試料ステージ９の配置方法（固定式Ｘ線発生器２と固定式垂直透過Ｘ線検出器６との離間距離Ｄ１に対する、試料ステージ９と固定式Ｘ線発生器２との離間距離Ｄ３の関係）が、測定の結果として得られるＸ線断層画像の撮像精度に大きな影響を与えることになる。これについて以下具体的に説明する。
【００４４】
上述したように、試料ステージ９はＸＹ水平面内で水平回転し、試料ステージ９に載置されたプリント配線板３は水平回転する。この水平回転に伴う、測定対象領域の円周方向での移動距離について検討すると、測定対象領域の略中心から離間する領域ほど、当該水平回転に伴う円周方向での移動距離は長くなる。さらに、当該測定対象領域の広さについての観点から検討すると、Ｄ１／Ｄ３の値が小さい程、測定対象領域が広くなるため、測定対象領域の略中心から離間する測定対象となる領域も広くなる。これに対し、Ｄ１／Ｄ３の値が大きい程、当該水平回転に伴う測定対象領域は狭くなるため、測定対象領域の略中心から離間する測定対象となる領域は狭くなる。ここで、試料ステージ９の水平回転手段には、微小なメカ的な誤差が含まれることを考慮しなければならない。上記したように、測定対象領域内の略中心から離間する領域ほど、当該水平回転に伴う円周方向での移動距離が長くなる。そのため、当該円周方向での移動距離が長い領域ほど、得られる測定データは、当該円周方向での移動距離が短い領域の測定データと比較して、試料ステージ９の水平回転手段に含まれるメカ的な誤差をより多く含んでしまう。即ち、測定対象領域が広くなると、測定データに含まれるメカ的な誤差がより増えてしまい、その結果、Ｘ線断層画像の測定精度が低下してしまうのである。従って、より良好なＸ線断層画像を得るためには、Ｄ１／Ｄ３の値をより大きい値とすることが好ましい。
【００４５】
次に、試料ステージ９は、水平移動手段を備え、ＸＹ水平面内で水平移動する。これにより、測定対象基準点４を各透過Ｘ線検出器６、７、８の各々の測定対象領域の略中心に位置させるオフセット制御機構を備えることが好ましい。オフセット制御機構については後述する。このとき、試料ステージ９のＸＹ水平面内でＸＹ方向に移動する移動距離は、Ｄ１／Ｄ３の値が小さい程、測定対象領域が広くなるため、大きくなる。そして、Ｄ１／Ｄ３の値が大きい程、測定対象領域が狭くなるため、試料ステージ９のＸＹ水平面内でＸＹ方向に移動する移動距離が小さくなる。この時、試料ステージ９のＸＹ方向での水平移動手段にも、メカ的な誤差が含まれることを考慮しても、より良好なＸ線断層画像を得るためには、Ｄ１／Ｄ３の値をより大きくすることが好ましいのである。
【００４６】
本発明では、以上の点を考慮すると、Ｄ１／Ｄ３の値が４より小さい場合には、測定対象領域が広すぎて、試料ステージ９の水平回転及び水平移動を行うための駆動手段に含まれるメカ的な誤差の影響に起因して、プリント配線板の内部回路の良好なＸ線断層画像を得ることはできないという結論を得た。
【００４７】
また、Ｄ１／Ｄ３の値が１５０より大きい場合を考える。即ち、固定式Ｘ線発生器２と垂直透過Ｘ線検出器６との離間距離Ｄ１を、さらに大きくとる場合は、プリント配線板３を透過した透過Ｘ線が、各透過Ｘ線検出器６、７、８に到達するまでの距離が過大となり、各透過Ｘ線検出器６、７、８が検出する透過Ｘ線の減衰が生じ、透過Ｘ線量の検出を安定的に行えなくなる。また、Ｄ３の値を小さくした場合を考えると、固定式Ｘ線発生器２と試料ステージ９とが近接し過ぎるため、デバイスとしての配置が困難となり、Ｘ線断層画像を得るための適正倍率は得られない。
【００４８】
ここで、本発明によるプリント配線板のＸ線断層画像を得る方法は、測定対象物であるプリント配線板３の面内に予め定めた測定対象基準点４を含む測定対象領域を透過した透過Ｘ線を、固定式垂直透過Ｘ線検出器６、第１傾斜透過Ｘ線検出器７、第２傾斜透過Ｘ線検出器８の各々の透過Ｘ線検出器を用いて測定する場合において、プリント配線板３に予め定めた測定対象基準点４が、固定式垂直透過Ｘ線検出器６、第１傾斜透過Ｘ線検出器７及び第２傾斜透過Ｘ線検出器８の各々の検出器の測定対象領域の略中心に常に位置するよう、プリント配線板３を載置した試料ステージ９を水平面内でＸＹ方向に任意に移動するオフセット制御機構を用いて観察することが好ましい。
【００４９】
ここで言う、プリント配線板３の面内に予め定めた測定対象基準点４とは、測定対象物であるプリント配線板３上の測定対象領域内に予め定めた一基準点である。そして、この測定対象基準点４が各透過Ｘ線検出器６、７、８のそれぞれの測定対象領域の略中心となるよう、試料ステージ９をＸＹ水平面内でＸＹ方向に水平移動させる。これにより、各透過Ｘ線検出器６、７、８のそれぞれが、測定対象領域を透過した透過Ｘ線を確実に測定できるようになる。このように、本発明では、予め定めた測定対象領域の基準点が、各透過Ｘ線検出器６、７、８の測定対象領域の略中心となるようにする（フォーカスする）方法として、試料ステージ９を、ＸＹ水平面内でＸＹ方向に水平移動させる方法を用い、これをオフセット制御機構と称する。
【００５０】
また、プリント配線板のＸ線断層画像の観察においては、そのプリント配線板の厚さ、回路密度、積層状態等が様々である点を考慮しなければならない。即ち、各透過Ｘ線検出器６、７、８のそれぞれが、測定対象領域の基準点にフォーカスするには、試料ステージ９のＸＹ方向の移動量を、測定を行うプリント配線板に応じて調整しなければならない。しかし、本発明による当該オフセット制御機構を用いれば、試料ステージ９のＸＹ水平面内の移動量の調整を、一括して行うことができる。ここで、当該オフセット制御機構の一制御方法を例示した図２（ａ）、図２（ｂ）を参照しながら説明する。
【００５１】
図２（ａ）は、プリント配線板の面内に予め定めた測定対象基準点４を、垂直透過Ｘ線検出器６がフォーカスした状態を示している。この状態から、傾斜透過Ｘ線検出器７が測定対象基準点４をフォーカスするために、試料ステージ９をＸ１方向に水平移動させる。そして、図２（ｂ）は、上述の水平移動後の状態を示したもので、傾斜透過Ｘ線検出器７が測定対象基準点４をフォーカスしている。
【００５２】
これに対し、従来技術のように、試料ステージを中心に略衛星軌道状配置された一対のＸ線発生器と透過Ｘ線検出器とを、移動させながら測定する方法を用いると、可動手段の
多さに起因して、得られる測定データは、非常に多くのメカ的な誤差を含むのである。従って、このような方法を採用した場合は、プリント配線板の良好なＸ線断層画像は得られないのである。
【００５３】
本発明は、測定データに含まれる誤差を極力減らすために、可動部位を最小限にとどめ、オフセット制御機構を用いた。その結果、プリント配線板の良好なＸ線断層画像を得るのである。そして、測定データに含まれる誤差をさらに減らす観点から、上記した試料ステージへ９へのプリント配線板３の載置方法を以下に述べる。
【００５４】
本発明による試料ステージ９に対するプリント配線板３の装着方法は、板状のプリント配線板３を試料ステージ９に疑似固定できる粘着性を備え、且つ、曲げ弾性率３ＧＰａ〜２０ＧＰａの粘着弾性材を用いてプリント配線板３のＸ線断層画像の観察することが好ましい。本発明では、プリント配線板の内部回路構造を測定し得る良好なＸ線断面画像を得るために、プリント配線板３を試料ステージ９に載置する方法について検討した結果、試料ステージ９に対するプリント配線板の載置方法によって、得られるＸ線断層画像の精度が大きく影響を受ける点に着目した。
【００５５】
換言すれば、測定対象物であるプリント配線板３が、試料ステージ９に載置される際、その載置方法が、得られるＸ線断層画像の精度に影響を与えるということである。そこで、本発明では、試料ステージ９に対し、測定対象物であるプリント配線板３が確実に密着して、測定中に試料ステージ９から脱離したり浮きが発生しないように、擬似固定される方法を採用した。以下に、その具体的な載置方法を説明する。
【００５６】
本発明では、上述のように試料ステージ９を、ＸＹ水平面内で、オフセット制御機構による水平移動可能且つ、水平回転可能とした。そのため、試料ステージ９に載置されたプリント配線板が、試料ステージ９の水平移動及び水平回転によって、試料ステージ９上での微小な移動（載置位置のズレ）を生じた場合、それらのズレがごく僅かであっても、各透過Ｘ線検出器６、７、８によって検出される透過Ｘ線の測定データに誤差を生ずる。より具体的には、試料ステージ９のオフセット制御機構による水平移動や、試料ステージの９の水平回転によって、載置されたプリント配線板が初期載置位置から移動してしまうことによって、各透過Ｘ線検出器６、７、８の測定対象領域のフォーカスがズレてしまう。そして、フォーカスがズレた状態で測定が行われることによって、Ｘ線断層画像の撮像精度は、極度に低下してしまうのである。
【００５７】
さらに、測定対象物であるプリント配線板は、その内部の構成物質が多様であり、特に、プリント配線板内部においては、Ｘ線照射によって、その絶縁部分が発熱する場合がある。この発熱に伴い、プリント配線板がわずかに膨張することによって、反りが発生する場合がある。この場合も同様に、透過Ｘ線検出器の測定対象領域におけるフォーカスのズレを発生させ、Ｘ線断層画像の撮像精度を極度に低下させてしまうのである。
【００５８】
また、試料ステージ９の水平回転に伴う微小なメカ振動が、測定対象物であるプリント配線板に伝わることを考慮する必要がある。このメカ振動が、試料ステージ９上に載置された測定対象物であるプリント配線板３に伝わり、各透過Ｘ線検出器６、７、８がフォーカスしている測定対象領域がズレてしまう。この場合も同様に、誤差を生ずる原因となり、その結果、良好なＸ線断層画像を得ることができないのである。
【００５９】
そこで、本発明では、プリント配線板を試料ステージに９に載置するために、曲げ弾性率３ＧＰａ〜２０ＧＰａの粘着弾性材を用いた。粘着弾性材の曲げ弾性率が３ＧＰａ未満の場合は、載置されるプリント配線板の重量や形状等により、試料ステージ９上に静置された状態を維持することができない。この結果、得られる測定データは、誤差を多く含むため好ましくない。また曲げ弾性率が２０ＧＰａを超える場合は、上記した試料ステージ９の駆動手段に含まれるメカ的な振動を十分に吸収することができない。そのため、このメカ振動が、試料ステージを介してプリント配線板３に伝わり、各透過Ｘ線検出器６、７、８のフォーカスにズレが生じる。その結果、測定されるデータは誤差を多く含むものとなる。従って、この場合も同様にプリント配線板の良好なＸ線断層画像を得ることができない。以上のことから、本発明では、上述の粘着弾性材を用いて、測定対象物であるプリント配線板３を、試料ステージ９に対し、密着して疑似固定し、上記のズレ及び反りによって生ずる各透過Ｘ線検出器６、７、８のフォーカス位置のズレを無くし、誤差を最小限に抑えることにより、さらに良好なプリント配線板のＸ線断層画像を得ることを可能にした。
【００６０】
また、上記の粘着弾性材は、曲げ弾性率３ＧＰａ〜２０ＧＰａを満たし、プリント配線板を試料ステージに密着して擬似固定可能なものであればよい。例えばシリコーン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、フッ素系樹脂、ＰＥＴ樹脂等からなる粘着弾性材が挙げられる。また、プリント配線板の載置方法は、その全面が密着して疑似固定されても、部分的に密着して疑似固定されてもよい。そして、上記してきた方法を用いて得られた透過Ｘ線の測定データに基づいて、さらに良好なプリント配線板のＸ線断層画像を得るためのＸ線断層画像の撮影方法について以下に述べる
【００６１】
本発明によるプリント配線板の内部回路構造を測定するためのＸ線断層画像を得るための撮影画像枚数は１５０枚〜５００枚とし、各１枚の画像の照射Ｘ線量の差を均一化して良好な画像を得るため１視野において３枚〜１０枚の加算枚数の撮影を行うことが好ましい。これは、同一測定対象領域において、固定式Ｘ線発生器から照射されるＸ線量の差に起因する透過Ｘ線量の誤差が、生成されるＸ線断層画像の撮像精度に与える影響を考慮し、１視野において３枚〜１０枚の加算を行い、得られた加算枚数を平均化して、当該１視野のＸ線断層画像を得るのである。このようにして、１枚のプリント配線板あたり、１５０枚〜５００枚のＸ線断層画像を撮影し、当該プリント配線板のＸ線断層画像を得る。このとき、プリント配線板の平面方向のサイズ、厚さ、積層状態に応じて、上記した本発明による加算枚数及びＸ線断層画像の撮影枚数の範囲内で、適宜調整することが好ましい。しかし、１視野における加算枚数を、１０枚を超える枚数とし、撮影画像枚数を５００枚を超える枚数としても、撮像精度の向上は望めないばかりか、測定データが過大となり、撮像に要する時間は膨大なものとなるため好ましくない。また、１視野における加算枚数を３枚未満の枚数とし、撮影画像枚数を１５０枚未満の枚数とした場合は、誤差の均一化が十分に行われないため、プリント配線板の内部構造を測定し得る良好なＸ線断層画像は得られない。
【００６２】
本発明に係るプリント配線板用のＸ線断層画像観察装置の形態： 本発明に係るプリント配線板用のＸ線断層画像観察装置は、上述のプリント配線板のＸ線断層画像の観察方法を用いてプリント配線板の内部回路構造を任意の断層面を観察するためのＸ線断層画像観察装置であって、上述の固定式Ｘ線発生器２を備え、試料ステージ９、固定式垂直透過Ｘ線検出器６、第１傾斜透過Ｘ線検出器７及び第２傾斜透過Ｘ線検出器８を収容する測定チャンバーを備える。そして、図１（ａ）（ｂ）に示したように、固定式Ｘ線発生器２、固定式垂直透過Ｘ線検出器６、第１傾斜透過Ｘ線検出器７及び第２傾斜透過Ｘ線検出器８の各々を含んで構成され、本発明に係る上述してきた観察方法を具現化して、プリント配線板内部の金属で形成された内部回路を検出し、Ｘ線断層画像を得ることを特徴としている。以下、図３を参照しながら、本発明に係るプリント配線板用のＸ線断層画像観察装置の概略構成を述べる。但し、重複する部分は、説明上必要な場合を除き記載を省略する。
【００６３】
図３は、プリント配線板用のＸ線断層画像観察装置１の要部を示した概略図である。このＸ線断層画像観察装置１は、測定チャンバー１０、信号変換部１１、出力部１２、操作部１３、Ｘ線制御部１４からなる。信号変換部１１は、固定式垂直透過Ｘ線検出器６、傾斜透過Ｘ線検出器７、傾斜透過Ｘ線検出器８で検出された透過Ｘ線の信号強度を、電気信号に変換し、この変換された電気信号を出力部１２に転送する。操作部１３は、試料ステージ９の水平回転及び水平移動を行うための駆動手段（図示せず）への制御指示、固定式Ｘ線発生器２から発生させるＸ線強度の制御指示等を行うための操作部である。Ｘ線制御部１４は、上述の操作部１３からの入力された、必要となるＸ線強度に従って、固定式Ｘ線発生器２のＸ線発生電圧及びＸ線発生電流等の調整を行う。そして、プリント配線板用のＸ線断層画像観察装置１の外部には、モニタ１６にＸ線断層画像を表示するために、画像処理部１５を配置する。画像処理部１５は、出力部１２から出力した当該電気信号を画像データに変換し、当該画像データをモニタ１６に出力する。
【００６４】
ここで、本発明に係るプリント配線板用のＸ線断層観察装置は、チャンバー１０内に、拡散放射型のＸ線源が内蔵された固定式Ｘ線発発生器２として備える。そして、透過Ｘ線検出器として、固定式透過Ｘ線検出器６と、傾斜透過Ｘ線検出器７及び傾斜透過Ｘ線検出器８とを備え、傾斜透過Ｘ線検出器７及び傾斜透過Ｘ線検出器８の上述の傾斜角は１０°〜８０°とした。また、プリント配線板３を、試料ステージ９に密着して疑似固定する方法として、シリコーン系の樹脂からなる粘着弾性材（図示せず）を用いた。
【００６５】
そして、本発明に係るプリント配線板用のＸ線断層画像観察装置１を用いて、プリント配線板のＸ線断層画像の撮像を行い、その内部回路構造を三次元的に表した一Ｘ線断層画像が図４である。これは、内部が２４層から構成された多層のプリント配線板の、縦２９ｍｍ×横３００ｍｍ×厚さ４ｍｍの領域である。この図４から明らかなように、本発明に係るプリント配線板用のＸ線断層画像観察装置は、プリント配線板内部の測定対象領域における金属で形成された内部回路構造を高精度に検出し、鮮明に可視化することが可能である。即ち、本発明に係るＸ線断層観察装置を用いて、プリント配線板の内部回路構造の検査を行えば、不良部位の有無の特定のみならず、不良状態の精密な観察を容易に行うことができるのである。また、図５は、図４の測定部位を異なる角度から観察したものである。このように、測定対象領域の内部回路構造を任意の角度から自在に観察することができる。
【００６６】
また、図６は、プリント配線板内部の特定の部位におけるＸ線断層画像である。この図６を参照すれば、プリント配線板内部の当該特定の部位におけるブラインドビアホールをスタック構造に配置した場合のレジストレーションの状態が、従来になく、極めて高解像度で鮮明に観察できることが明白である。
【００６７】
そして、図７は、プリント配線板内部の当該特定の部位におけるブラインドビアホールをスタック構造の配置のズレが生じた状態を、側面から捉えた画像を掲載している。このような画像が鮮明に捉えられることで、ブラインドビアホールのスタック構造をストレートにするため、製品を破壊することなく、プリント配線板製造におけるビルトアップ設計を修正する事が可能となる。
【００６８】
更に、図８及び図９を、観察可能なＸ断層画像の一例として示す。図８には、ブラインドビアホールのスタック構造を抽出して、斜め上方から観察した斜視観察像を示している。そして、図９には、中央の略正方形領域にビアホールを規則正しく配列し、その周囲に回路の存在する領域の観察像を示している。
【００６９】
以上のように、上述の図４〜図９に示したＸ線断層画像から理解できるように、本発明に係るＸ線断層画像の観察方法を用いたプリント配線板のＸ線断層画像の観察装置を用いることで、従来に無い極めて高精度で、プリント配線板の金属で構成された内部回路構造のＸ線断層画像を得ることができる。しかも、本発明に係るＸ線断層画像の観察方法及び装置は、プリント配線板内部の任意の断面を、非破壊で検査するものであるが、観察時の装置としての操作性にも優れ、極めて容易に良好なＸ線断層画像が得られる。なお、ここで、明記しておくが、図４〜図９に示したＸ線断層画像においては、プリント配線板の絶縁層を構成する樹脂部分の検出はなく、プリント配線板から当該樹脂部分を除外した金属成分で構成された回路部分が立体的構造として確認できている。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明に係るプリント配線板のＸ線断層画像の観察方法は、プリント配線板の内部回路構造を、従来になく極めて精細に測定する方法であって、この観察方法を具現化した本発明に係るＸ線断層画像観察装置を用いれば、近年のより多積層化したプリント配線板の微小な不良部位を容易に特定することができ、プリント配線板の生産性の向上に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明に係るプリント配線板のＸ線断層画像の観察方法を示す概略図である。
【図２】本発明に係るプリント配線板のＸ線断層画像の観察方法を示す概略図である。
【図３】本実施の形態に係るＸ線断層画像観察装置の要部を示した概略図である。
【図４】本実施の形態に係るＸ線断層画像観察装置を用いて撮像したプリント配線板内部のＸ線断層画像である。
【図５】本実施の形態に係るＸ線断層画像観察装置を用いて撮像したプリント配線板内部のＸ線断層画画像である。
【図６】本実施の形態に係るＸ線断層画像観察装置を用いて撮像したプリント配線板内部のＸ線断層画画像である。
【図７】本実施の形態に係るＸ線断層画像観察装置を用いて撮像したプリント配線板内部のＸ線断層画像である。
【図８】本実施の形態に係るＸ線断層画像観察装置を用いて撮像したプリント配線板内部のＸ線断層画画像である。
【図９】本実施の形態に係るＸ線断層画像観察装置を用いて撮像したプリント配線板内部のＸ線断層画画像である。
【符号の説明】
【００７２】
１ Ｘ線断層画像観察装置
２ 固定式Ｘ線発生器
３ プリント配線板
４ 測定対象基準点
６ 固定式垂直透過Ｘ線検出器
７，８ 傾斜透過Ｘ線検出器
９ 試料ステージ
１０ 測定チャンバー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定式Ｘ線発生器、固定式垂直透過Ｘ線検出器及び２Ｎ個以上（Ｎ≧１の整数）の可動式の傾斜透過Ｘ線検出器を用いてプリント配線板の内部回路構造を測定することを特徴とするＸ線断層画像の観察方法。
【請求項２】
前記固定式Ｘ線発生器から照射されたＸ線が、測定対象物である略板状のプリント配線板の測定対象領域の略中心に位置する測定対象基準点を略垂直に透過する方向を基準線とし、
前記基準線上に前記固定式Ｘ線発生器から距離Ｄ１だけ離間して前記固定式垂直透過Ｘ線検出器を配置し、
前記基準線から所定の傾斜角をもって前記固定式Ｘ線発生器から延びる第１方向に距離Ｄ２だけ離間して第１傾斜透過Ｘ線検出器を配置し、
前記基準線から当該第１傾斜透過Ｘ線検出器と前記基準線をはさんで対称の位置となるように所定の傾斜角をもって前記固定式Ｘ線発生器から延びる第２方向に距離Ｄ２だけ離間して第２傾斜透過Ｘ線検出器を配置することで、固定式垂直透過Ｘ線検出器、第１傾斜透過Ｘ線検出器及び第２傾斜透過Ｘ線検出器の各々を、固定式Ｘ線発生器を略中心とした略衛星軌道状配置とし、
前記固定式Ｘ線発生器と各Ｘ線検出器との間であって、前記固定式Ｘ線発生器から基準線上に距離Ｄ３だけ離間した位置に試料ステージを配置して、その試料ステージに測定対象物であるプリント配線板を載置する際に、Ｄ１／Ｄ３＝４〜１５０の範囲として４倍以上の倍率で金属で形成された内部回路を検出し、Ｘ線断層画像を得る請求項１に記載のプリント配線板のＸ線断層画像の観察方法。
【請求項３】
前記傾斜角は、１０°〜８０°である請求項２に記載のプリント配線板のＸ線断層画像の観察方法。
【請求項４】
前記第１傾斜透過Ｘ線検出器及び第２傾斜透過Ｘ線検出器の各可動式検出器と、測定対象物であるプリント配線板を載置した試料ステージとが水平面内で同期回転することを特徴とした請求項２又は請求項３に記載のプリント配線板のＸ線断層画像の観察方法。
【請求項５】
前記試料ステージに対するプリント配線板の装着方法は、板状のプリント配線板を試料ステージに疑似固定できる粘着性を備え、且つ、曲げ弾性率３ＧＰａ〜２０ＧＰａの粘着弾性材を用いる請求項２〜請求項４のいずれかに記載のプリント配線板のＸ線断層画像の観察方法。
【請求項６】
測定対象物であるプリント配線板の面内に予め定めた測定対象基準点の透過Ｘ線を、固定式垂直透過Ｘ線検出器、第１傾斜透過Ｘ線検出器、第２傾斜透過Ｘ線検出器の各々の検出器を用いて測定する場合において、
プリント配線板に予め定めた測定対象基準点が、固定式垂直透過Ｘ線検出器、第１傾斜透過Ｘ線検出器及び第２傾斜透過Ｘ線検出器の各々の検出器の測定対象領域の略中心に常に位置するよう、プリント配線板を載置した試料ステージを水平面内でＸＹ方向に任意に移動するオフセット制御機構を用いた請求項２〜請求項５のいずれかに記載のプリント配線板のＸ線断層画像の観察方法。
【請求項７】
前記固定式Ｘ線発生器は、Ｘ線発生源として銅のＫα線を用い、Ｘ線発生電圧６０ＫＶ〜１２０ＫＶ、電流６０ｍＡ〜１２０ｍＡの条件で用いる請求項２〜請求項６のいずれかに記載のプリント配線板のＸ線断層画像の観察方法。
【請求項８】
測定対象物であるプリント配線板の内部回路構造を測定するＸ線断層画像を得るための撮影画像枚数は１５０枚〜５００枚であり、
各１枚の画像の照射Ｘ線量の差を均一化して良好な画像を得るため１視野において３枚〜１０枚の加算枚数の撮影を行うものである請求項２〜請求項７のいずれかに記載のプリント配線板のＸ線断層画像の観察方法。
【請求項９】
請求項２及び３に記載のプリント配線板のＸ線断層画像の観察方法を用いてプリント配線板の内部回路構造を任意の断層面で観察するためのＸ線断層画像観察装置であって、
当該Ｘ線断層画像観察装置は、固定式Ｘ線発生器、測定対象物を載置する試料ステージ、固定式垂直透過Ｘ線検出器、第１傾斜透過Ｘ線検出器及び第２傾斜透過Ｘ線検出器を内部に収容した測定チャンバーを備え、
当該測定チャンバー内において、固定式Ｘ線発生器、固定式垂直透過Ｘ線検出器、第１傾斜透過Ｘ線検出器及び第２傾斜透過Ｘ線検出器の各々が、
当該固定式Ｘ線発生器から照射されたＸ線が、測定対象物である略板状のプリント配線板の測定対象領域の略中心に位置する測定対象基準点を略垂直に透過する方向を基準線としたとき、
当該基準線上に当該固定式Ｘ線発生器から距離Ｄ１だけ離間して当該固定式垂直透過Ｘ線検出器を配置し、
当該第１傾斜透過Ｘ線検出器は、当該基準線から所定の傾斜角をもって当該固定式Ｘ線発生器から延びる第１方向に距離Ｄ２だけ離間して配置し、
当該第２傾斜透過Ｘ線検出器は、当該基準線から第１傾斜透過Ｘ線検出器と基準線から見て対称の位置となるように所定の傾斜角をもって当該固定式Ｘ線発生器から延びる第２方向に距離Ｄ２だけ離間して配置することで、当該固定式垂直透過Ｘ線検出器、当該第１傾斜透過Ｘ線検出器、当該第２傾斜透過Ｘ線検出器の各々を、固定式Ｘ線発生器を略中心とした略衛星軌道状配置とし、
当該Ｘ線発生器と各Ｘ線検出器との間であって、当該Ｘ線発生器から基準線上に距離Ｄ３だけ離間した位置に試料ステージを配置して、その試料ステージに測定対象物であるプリント配線板を載置する際に、Ｄ１／Ｄ３＝４〜１５０の範囲として４倍以上の倍率で金属で形成された内部回路を検出し、Ｘ線断層画像を得ることを特徴とするプリント配線板用のＸ線断層画像観察装置。
【請求項１０】
前記傾斜角は、１０°〜８０°である請求項９に記載のプリント配線板用のＸ線断層画像観察装置。
【請求項１１】
前記第１傾斜透過Ｘ線検出器及び第２傾斜透過Ｘ線検出器の各可動式傾斜透過検出器と、測定対象物であるプリント配線板を載置した試料ステージとが、水平面内で同期回転することを特徴とした請求項９又は請求項１０に記載のプリント配線板用のＸ線断層画像観察装置。
【請求項１２】
測定対象物であるプリント配線板の面内に予め定めた測定対象基準点の透過Ｘ線を、固定式垂直透過Ｘ線検出器、第１傾斜透過Ｘ線検出器、第２傾斜透過Ｘ線検出器の各々の検出器を用いて測定する場合において、
プリント配線板に予め定めた測定対象基準点が、固定式垂直透過Ｘ線検出器、第１傾斜透過Ｘ線検出器及び第２傾斜透過Ｘ線検出器の各々の検出器の測定対象領域の略中心に常に位置するよう、プリント配線板を載置した試料ステージを水平面内でＸＹ方向に任意に移動するオフセット制御機構を備える請求項９〜請求項１１のいずれかに記載のプリント配線板用のＸ線断層画像観察装置。
【請求項１】
固定式Ｘ線発生器、固定式垂直透過Ｘ線検出器及び２Ｎ個以上（Ｎ≧１の整数）の可動式の傾斜透過Ｘ線検出器を用いてプリント配線板の内部回路構造を測定することを特徴とするＸ線断層画像の観察方法。
【請求項２】
前記固定式Ｘ線発生器から照射されたＸ線が、測定対象物である略板状のプリント配線板の測定対象領域の略中心に位置する測定対象基準点を略垂直に透過する方向を基準線とし、
前記基準線上に前記固定式Ｘ線発生器から距離Ｄ１だけ離間して前記固定式垂直透過Ｘ線検出器を配置し、
前記基準線から所定の傾斜角をもって前記固定式Ｘ線発生器から延びる第１方向に距離Ｄ２だけ離間して第１傾斜透過Ｘ線検出器を配置し、
前記基準線から当該第１傾斜透過Ｘ線検出器と前記基準線をはさんで対称の位置となるように所定の傾斜角をもって前記固定式Ｘ線発生器から延びる第２方向に距離Ｄ２だけ離間して第２傾斜透過Ｘ線検出器を配置することで、固定式垂直透過Ｘ線検出器、第１傾斜透過Ｘ線検出器及び第２傾斜透過Ｘ線検出器の各々を、固定式Ｘ線発生器を略中心とした略衛星軌道状配置とし、
前記固定式Ｘ線発生器と各Ｘ線検出器との間であって、前記固定式Ｘ線発生器から基準線上に距離Ｄ３だけ離間した位置に試料ステージを配置して、その試料ステージに測定対象物であるプリント配線板を載置する際に、Ｄ１／Ｄ３＝４〜１５０の範囲として４倍以上の倍率で金属で形成された内部回路を検出し、Ｘ線断層画像を得る請求項１に記載のプリント配線板のＸ線断層画像の観察方法。
【請求項３】
前記傾斜角は、１０°〜８０°である請求項２に記載のプリント配線板のＸ線断層画像の観察方法。
【請求項４】
前記第１傾斜透過Ｘ線検出器及び第２傾斜透過Ｘ線検出器の各可動式検出器と、測定対象物であるプリント配線板を載置した試料ステージとが水平面内で同期回転することを特徴とした請求項２又は請求項３に記載のプリント配線板のＸ線断層画像の観察方法。
【請求項５】
前記試料ステージに対するプリント配線板の装着方法は、板状のプリント配線板を試料ステージに疑似固定できる粘着性を備え、且つ、曲げ弾性率３ＧＰａ〜２０ＧＰａの粘着弾性材を用いる請求項２〜請求項４のいずれかに記載のプリント配線板のＸ線断層画像の観察方法。
【請求項６】
測定対象物であるプリント配線板の面内に予め定めた測定対象基準点の透過Ｘ線を、固定式垂直透過Ｘ線検出器、第１傾斜透過Ｘ線検出器、第２傾斜透過Ｘ線検出器の各々の検出器を用いて測定する場合において、
プリント配線板に予め定めた測定対象基準点が、固定式垂直透過Ｘ線検出器、第１傾斜透過Ｘ線検出器及び第２傾斜透過Ｘ線検出器の各々の検出器の測定対象領域の略中心に常に位置するよう、プリント配線板を載置した試料ステージを水平面内でＸＹ方向に任意に移動するオフセット制御機構を用いた請求項２〜請求項５のいずれかに記載のプリント配線板のＸ線断層画像の観察方法。
【請求項７】
前記固定式Ｘ線発生器は、Ｘ線発生源として銅のＫα線を用い、Ｘ線発生電圧６０ＫＶ〜１２０ＫＶ、電流６０ｍＡ〜１２０ｍＡの条件で用いる請求項２〜請求項６のいずれかに記載のプリント配線板のＸ線断層画像の観察方法。
【請求項８】
測定対象物であるプリント配線板の内部回路構造を測定するＸ線断層画像を得るための撮影画像枚数は１５０枚〜５００枚であり、
各１枚の画像の照射Ｘ線量の差を均一化して良好な画像を得るため１視野において３枚〜１０枚の加算枚数の撮影を行うものである請求項２〜請求項７のいずれかに記載のプリント配線板のＸ線断層画像の観察方法。
【請求項９】
請求項２及び３に記載のプリント配線板のＸ線断層画像の観察方法を用いてプリント配線板の内部回路構造を任意の断層面で観察するためのＸ線断層画像観察装置であって、
当該Ｘ線断層画像観察装置は、固定式Ｘ線発生器、測定対象物を載置する試料ステージ、固定式垂直透過Ｘ線検出器、第１傾斜透過Ｘ線検出器及び第２傾斜透過Ｘ線検出器を内部に収容した測定チャンバーを備え、
当該測定チャンバー内において、固定式Ｘ線発生器、固定式垂直透過Ｘ線検出器、第１傾斜透過Ｘ線検出器及び第２傾斜透過Ｘ線検出器の各々が、
当該固定式Ｘ線発生器から照射されたＸ線が、測定対象物である略板状のプリント配線板の測定対象領域の略中心に位置する測定対象基準点を略垂直に透過する方向を基準線としたとき、
当該基準線上に当該固定式Ｘ線発生器から距離Ｄ１だけ離間して当該固定式垂直透過Ｘ線検出器を配置し、
当該第１傾斜透過Ｘ線検出器は、当該基準線から所定の傾斜角をもって当該固定式Ｘ線発生器から延びる第１方向に距離Ｄ２だけ離間して配置し、
当該第２傾斜透過Ｘ線検出器は、当該基準線から第１傾斜透過Ｘ線検出器と基準線から見て対称の位置となるように所定の傾斜角をもって当該固定式Ｘ線発生器から延びる第２方向に距離Ｄ２だけ離間して配置することで、当該固定式垂直透過Ｘ線検出器、当該第１傾斜透過Ｘ線検出器、当該第２傾斜透過Ｘ線検出器の各々を、固定式Ｘ線発生器を略中心とした略衛星軌道状配置とし、
当該Ｘ線発生器と各Ｘ線検出器との間であって、当該Ｘ線発生器から基準線上に距離Ｄ３だけ離間した位置に試料ステージを配置して、その試料ステージに測定対象物であるプリント配線板を載置する際に、Ｄ１／Ｄ３＝４〜１５０の範囲として４倍以上の倍率で金属で形成された内部回路を検出し、Ｘ線断層画像を得ることを特徴とするプリント配線板用のＸ線断層画像観察装置。
【請求項１０】
前記傾斜角は、１０°〜８０°である請求項９に記載のプリント配線板用のＸ線断層画像観察装置。
【請求項１１】
前記第１傾斜透過Ｘ線検出器及び第２傾斜透過Ｘ線検出器の各可動式傾斜透過検出器と、測定対象物であるプリント配線板を載置した試料ステージとが、水平面内で同期回転することを特徴とした請求項９又は請求項１０に記載のプリント配線板用のＸ線断層画像観察装置。
【請求項１２】
測定対象物であるプリント配線板の面内に予め定めた測定対象基準点の透過Ｘ線を、固定式垂直透過Ｘ線検出器、第１傾斜透過Ｘ線検出器、第２傾斜透過Ｘ線検出器の各々の検出器を用いて測定する場合において、
プリント配線板に予め定めた測定対象基準点が、固定式垂直透過Ｘ線検出器、第１傾斜透過Ｘ線検出器及び第２傾斜透過Ｘ線検出器の各々の検出器の測定対象領域の略中心に常に位置するよう、プリント配線板を載置した試料ステージを水平面内でＸＹ方向に任意に移動するオフセット制御機構を備える請求項９〜請求項１１のいずれかに記載のプリント配線板用のＸ線断層画像観察装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−９２６１０（Ｐ２００９−９２６１０Ａ）
【公開日】平成２１年４月３０日（２００９．４．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２６５９４７（Ｐ２００７−２６５９４７）
【出願日】平成１９年１０月１１日（２００７．１０．１１）
【出願人】（０００２４３８８１）名古屋電機工業株式会社 (107)
【出願人】（５９８１４０４５６）吉田工業株式会社 (2)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月３０日（２００９．４．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月１１日（２００７．１０．１１）
【出願人】（０００２４３８８１）名古屋電機工業株式会社 (107)
【出願人】（５９８１４０４５６）吉田工業株式会社 (2)
【Ｆターム（参考）】
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