CN1595124B - X射线检查装置和x射线检查方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的X射线检查装置和X射线检查方法是这样构成的，保持被来自X射线照射装置的X射照射的检查对象物，使用进行向任意角度和任意方向倾斜的摇动动作的摇动装置，在X射线检出装置中摄像通过检查对象物的X射线，在控制装置中，从来自X射线检出装置的X射线图像抽出任意断层面的数据。
Description
发明背景
本发明涉及X射线检查装置，例如检查安装在印刷电路板上的部件的接合状态、用树脂或金属封装的部件内部接合状态、和安装在印刷电路板内的部件接合状态的X射线检查装置以及X射线检查方法。
近年来便携式信息终端等正向小型化、高功能化迈进，为了在小的空间安装尽可能多的电子部件，对所使用的电子部件的安装正进行着提高安装密度的高密化；电极设置在电子部件下面连接到印刷电路板的接合面上的倒装焊接化；将电子部件安装到印刷电路板内部的部件内藏化。
对上述倒装焊的焊接部分或者安装在印刷电路板内部时的连接部分来说，由于不能直接用眼看，而使用使其连接部分的断面露出进行观察的检查方法和不进行破坏来观察检查对象物内部状态的X射线检查方法。使用X射线检查法时，虽能观察检查对象物内部的接合状态等，但当多个部件重叠安装时，成为部件重合的X射线图象，难以准确地观察各部件的状态。因此，在现有的X射线检查装置要变更X射线的照射方向和内检查对象物的照射角度，在多个位置进行摄像，切出想观察的断层部分用X射线断层照相法和体层照相法来观察、检查该已被摄像的X射线图象。
下面参照附图对现有的X射线检查装置进行说明。在各现有例中，共同的部分使用同一标号进行说明。
图18是表示使用X射线断层照相法的现有的X射线检查装置的大致结构框图。作为图18所示的现有的X射线检查装置，例如有日本特开平11-344453号公报所公开的装置。
如图18所示，结构是来自X射线照射装置103的X射线照射到被旋转装置101保持的检查对象物102，例如印刷电路板上，用X射线检出装置100检出透过该检查对象物102的X射线。X射线照射装置103配置在旋转装置102的旋转中心与X射线检出装置100的摄像中心位置的延长线上，向X射线检出装置100发射X射线。控制装置104控制旋转装置101的旋转位置，同时驱动控制X射线检出装置100和X射线照射装置103。控制装置104这样来进行驱动控制，即保持检查对象物102的旋转装置101在规定旋转角度的位置，从X射线照射装置103照射X射线，将透过检查对象物102的X射线图象送给X射线检出装置100。这时，控制装置104的结构是使旋转装置101旋转一圈或半圈并在X射线检出装置100摄像制成要观察的断层部分的X射线图象并显示。
如上所述，图18所示的现有X射线检查装置其构成是以与X射线照射轴正交的轴为旋转轴使检查对象物102旋转。在图18所示的现有X射线检查装置的构成中，从X射线照射装置射出的X射线源的X射线焦点(辉点位置)到检查对象物102的旋转轴位置的距离A和从该旋转轴的位置到X射线检出装置100的检出部的距离B受检查对象物102的外形尺寸的限制。所谓这种限制是距离A的最小值必须满足A>C/2的条件，以使作为检查对象物102的印刷电路板的外形(在图18中是用C表示的尺寸)能旋转。由于这种限制不能使检查对象物102太靠近X射线照射装置103。在图18所示的现有X射线检查装置，在使规定检查对象配置空间的A+B的距离减少时，作为X射线图象放大率的
中的A值受限制，不能提高放大率。因此存在用图18所示的现有X射检查装置难以观察各部件的详细情况这样的问题。
图19是使用体层照相法的现有X射线检查装置的大致结构框图。作为图19所示的现有X射线检查装置，例如有美国专利第4926452号说明书中所公开的装置。
图19中，旋转X射线照射装置105用旋转磁场控制热电子，有在规定位置旋转并放射X射线的功能。X射线检出装置109将透过检查对象物102，例如印刷电路板等的X射线在闪烁器107中变为可见光后通过旋转反射镜机构108检测出来。控制装置106使旋转X射线照射装置105的旋转磁场与旋转反射镜机构同步地进行驱动控制。控制装置106控制旋转X射线照射装置105和X射线检出装置109并进行摄像，用X射线检查装置以高速取得检查对象物102的断层图象进行检查。
在图19所示的现有X射线检查装置中，X射线对检查对象物102的照射角度β预先物理地决定，是固定值。因此，使检查对象物接近旋转X射线照射装置105，例如在图19中在用W表示的位置，脱离X射线照射范围。因此，即使使检查对象物102接近旋转X射线照射装置105放大X射线图像，也存在放大率受限制的问题。而且，图19所示的现有X射线检查装置结构复杂价格昂贵。
作为现有X射线检查装置的其它例子，有使X射线照射装置倾斜且旋转，将检查对象物内重合的接合部分分离，检查各接合部分的接合状态的X射线检查装置。作为这样现有的X射线检查装置，有例如在日本特开2002-189002号公报中公开的装置。
图20是使X射线照射装置倾斜、旋转并检查接合状态的现有X射线检查装置的大体结构图。
图20所示的X射线检查装置的构成是X射线照射装置110相对作为检出对象物102的印刷电路板倾斜地照射X射线。来自X射线照射装置110的X射线透过检出对象物102，用X射线检出装置接收。在该现有的X射线检查装置中进行的X射线倾斜摄影是通过将X射线照射装置110倾斜来实施。这样从各种角度对检出对象物102照射X射线，借助X射线检出装置115摄取检出对象物102的X射线透视图象。因而，由这些X射线透视图象能检查检出对象物102的所要求位置的部件状态。
图21是图20所示的现有X射线检查装置的主要部分框图。在图21中，检查对象物102是由有倒装焊部分的球焊网络陈列(以下称BGA)111、印刷电路板112和电子部件113构成的电路形成体。将X射线照射装置110对该检查对象物102倾斜，在X射线检出装置115中摄像检查对象物102。在图21中，表示出X射线检出装置115中的闪烁器114。
图21中用F表示的X射线摄像图像是X射线照射装置110位于检查对象物102正下方时的X射线图象的一例，来自X射线照射装置110的X射线显示出在检查对象物102的电路形成体中部件重叠的状态。在图21中用G表示的X射线摄像图像是将X射线照射装置倾斜配置照射检查对象物102，显示出用X射线检出装置115检出的X射线图像的一例。由于在检查对象物102的电路形成体内部，在不同位置存在与电子部件接合部分，所以用X射线摄像图像F和X射线摄像图像G显示随摄影角度不同而不同的图像。
如图21所示，只用X射线摄影图像F，电子部件隐蔽在暗处，虽不能检查BGA111的全部接合部分，但通过使用使X射线照射装置110倾斜摄影的X射线图像G，就能检查BGA111全部接合部分的接合状态。即，在已摄影的多个X射线图像中，通过从检查范围除去电子部件113的位置检查BGA的接合部分，也能检查BGA的全部接合状态。
然而，在图20所示的现有X射线检查装置中电子部件间安装间隔进一步变窄，即使在哪个角度也不能除外处于与检查对象的断层不同的高度的电子部件的影响，存在不能获得检查对象的断层的正确信息的问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有的各种X射线检查装置的问题，提供一种检查对象物的部件间隔变窄，即使高密度安装也能正确取得所需断层的信息的X射线检查装置和X射线检查方法。在本发明中分辨率不受检查对象物形状的限制，能廉价地获得高分辨率的鲜明的断层图像，其目的是提供使用该断层图像能高精度地进行非破坏性检查的X射线检查装置和X射线检查方法。
为了达到上述目的，本发明的X射线检查装置具有：
产生X射线，将X射线照射到检查对象物的X射线照射装置；
检出来自X射线照射装置通过上述检查对象物的X射线的X射线检出装置；
将上述检查对象物保持在从上述X射线照射装置向上述X射线检出装置的X射线路径之间，相对上述X射线路径的X射线照射轴沿任意角度和任意方向驱动上述检查对象物的摇动装置；和
驱动控制上述摇动装置和上述X射线照射装置，输入来自上述X射线检出装置的X射线图像数据并显示上述X射线图像数据的控制装置。
在这样构成的本发明中，检查对象物的部件间隔变窄，即使高密度安装，也能准确地取得所需断层的信息。在本发明中，使检查对象物在任意倾斜方向、任意倾斜角度的状态下，都能取得高精度的X射线图像。
本发明的另一X射线检查装置具有：
产生X射线使X射线照射到检查对象物的X射线照射装置；
检出来自上述X射线照射装置发出通过上述检查对象物的X射线的X射线检出装置；
将上述检查对象物保持在从上述X射线照射装置向上述X射线检出装置的X射线的路径之间，相对上述X射线路径的X射线照射轴沿任意角度和任意方向驱动上述检查对象物的摇动装置；
沿与由上述摇动装置驱动的上述检查对象物同一方向和同一角度驱动上述X射线检出装置的X射线检出用摇动装置；和
驱动控制上述摇动装置和上述X射线照射装置，输入来自上述X射线检出装置的X射线图像数据并显示上述X射线图像数据的控制装置。
在这样构成的本发明中，用小型且价廉的结构就能使检查对象物在任意倾斜方向、任意倾斜角度的状态下取得高精度的X射线图象，能从在控制装置的多个倾斜图像经运算求得断层图像，获得模糊图像和虚像少的断层图像。由于能可靠地取得在安装密度高的印刷电路板和薄的衬底的断层信息，所以能以高分辨率使用鲜明的断层图像进行检查。
本发明的又一X射线检查装置具有：
以X射线焦点为顶点用规定的照射角沿垂直方向呈圆锥状照射X射线的X射线照射装置；
在X射线照射范围内将检查对象物水平地保持的保持机构；
在X射线照射范围内将被上述保持机构保持的上述检查对象物移动到水平方向的任意位置的检查对象物用移动机构；
有检出透过上述检查对象物的X射线检出面的X射线检出装置；
将上述X射线检出装置移动到与上述检查对象物移动的平面平行的平面上任意位置的X射线检出用移动机构；
同步地驱动控制上述检查对象物用移动机构和上述X射线检出用移动机构的马达控制装置；
从由上述X射线检出装置形成的X射线图像抽出任意断层面的X射线图像的图像处理装置；和
显示由上述X射线检出装置和上述图像处理装置形成的上述X射线图像的显示装置。
在这样构成的本发明中，能使检查地点不从监视器画面中心移开而只变更摄影方向和摄影放大率来进行观察，进而能由检查地点的断层面的X射线图像进行包括作为检查对象物，例如印刷电路板接合部的开路不良的各种接合不良的检查。
本发明的X射线检查方法具有：
将检查对象物安装到配置在从X射线照射装置向X射线检出装置的X射线路径之间的摇动装置上的工序；
相对上述X射线路径的X射线照射轴由上述摇动装置以任意角度和任意方向驱动上述检查对象物的工序；
将来自上述X射线照射装置的X射线照射到上述检查对象物的工序；
用上述X射线检出装置检出通过上述检查对象物的X射线的工序；和
输入来自上述X射线检出装置的X射线图像数据，从上述X射线图像数据中抽出任意断层面的数据的工序。
在有这样工序的本发明X射线检出方法中，检查对象物的部件间隔变窄，即使高密度安装也能准确地获得所需断层的信息。在本发明中，使检查对象物在任意倾斜方向、任意倾斜角度状态下，都能获得高精度的X射线图像。
本发明的另一X射线检查方法具有：
在X射线照射范围内用保持机构将检查对象物地保持水平的工序；
在X射线照射范围内用检查对象物用移动机构将被上述保持机构保持的上述检查对象物移动到水平方向的任意位置的工序；
在与上述检查对象物移动的平面平行的平面上，与上述检查对象物的移动同步地借助X射线检出用移动机构移动上述X射线检出装置，使目标点配置在由X射线检出装置形成的X射线图像中心的工序；
以X射线焦点为顶点，用规定的角度沿垂直方向呈圆锥状照射X射线的工序；
用上述X射线检出装置检出透过上述检查对象物的X射线的工序；
在图像处理装置，从由上述X射线检出装置形成的X射线图像中抽出任意断层面的X射线图像的工序；和
显示由上述X射线检出装置和上述图像处理装置形成的上述X射线图像的工序。
在有这样工序的本发明X射线检出方法中，能不使检查地点从监视画面中心移开而只变更摄影方向和摄影放大率来进行观察，进而能由检查地点的断层面的X射线图像进行包括作为检查对象物的，例如印刷电路板接合部的开路不良的各种接合不良的检查。
发明的新的特征不外乎记载在附属的权利要求书中的内容，但涉及结构和内容两者。本发明通过与其它目的和特征一起并结合附图阅读以下详细的说明，将被更好地理解和评价。
附图说明
图1是表示本发明实施例1的X射线检查装置的大体结构图。
图2是表示本发明实施例1的X射线检查装置的摇动机构的构成图。
图3是表示实施例1的X射线检查装置的检查对象物的摇动状态图。
图4是表示实施例1的X射线检查装置的检查对象物的倾斜方向和倾斜角度的概念图。
图5是在实施例1的X射线检查装置中表示X轴马达和Y轴马达的驱动状态波形图。
图6是表示实施例1的X射线检查装置的工作流程图。
图7是表示本发明X射线检查装置的摇动机构的其它结构图。
图8是表示本发明X射线检查装置的摇动机构的又一其它结构图。
图9是表示本发明实施例2的X射线检查装置大体结构图。
图10是表示实施例2的X射线检查装置的检查对象物驱动机构的构成图。
图11是表示实施例2的X射线检查装置的工作流程图。
图12是表示本发明实施例3的X射线检查装置的主要内部结构平面剖面图。
图13是表示实施例3的X射线检查装置的主要内部结构正剖面图。
图14是实施例3的X射线检查装置的X射线摄影说明图。
图15是实施例3的X射线检查装置的X射线断层摄影说明图。
图16是实施例3的X射线检查装置的第1X射线断层摄影说明图。
图17是实施例3的X射线检查装置的第2X射线断层摄影说明图。
图18是表示X射线断层照相法的现有X射线检查装置大体结构图。
图19是表示体层照相法的现有X射线检查装置大体结构图。
图20是表示现有X射线检查装置的另一构成例的图。
图21是表示图20中所示现有X射线检查装置主要部分的结构及工作图。
通过以图示为目的的概要表达描述附图一部分或全部，但要考虑到不限于在此忠实描写各要素的实际相对大小和位置。
发明的详细说明→具体实施方式
下面参照附图对本发明的X射线检查装置和X射线检查方法的最佳实施例进行说明。
《实施例1》
图1是表示本发明实施例1的X射线检查装置的大体结构图。
如图1所示，由X射线照射装置3射出的X射线照射到被摇动装置2保持的检查对象物102，例如印刷电路板等电路形成体上，用X射线检出装置1检出透过该检查对象物102的X射线。X射线照射装置3配置在摇动装置2的中心与X射线检出装置1的摄像中心位置的延长线(X射线路径)上，向X射线检出装置1发射X射线。控制装置6控制摇动装置2向Z轴方向(X射线照射方向)的移动以及与摇动装置的X轴和Y轴有关的倾斜角度，同时驱动控制X射线检出装置1和X射线照射装置3。在图所示的状态下，左右方向是Y轴方向，与该Y轴方向正交的方向是X轴方向。Z轴方向是X射线照射装置3的X射线焦点(辉点位置)的垂直方向，此方向是X射线照射轴方向。
控制装置6是这样来进行驱动控制，保持检查对象物102的摇动装置2在规定的角度，从X射线照射装置3照射X射线，将透过检查对象物102的X射图像取入X射线检出装置1。
在实施例1的X射线检查装置中，其构成是透过检查对象物102的X射线输入X射线检出装置并形成X射线图象，在控制装置6中运算该X射线图像并在控制装置6中显示其运算结果。
实施例1中所用的X射线照射装置3是利用通过使已加速的热电子碰撞对阴极产生的X射线的装置，是内部常常被密封在真空状态的密封管式的X射线照射装置。但是在本发明中，不限定于此方式，是在用户侧交换产生热电子的灯丝的方法，在使用时也可以使用每次都使内部成为真空的开放管方式的X射线照射装置。但是，为了使放光率增大分辨率提高，希望X射线源的X射线焦点尺寸(辉点直径)尽可能地小。因此在实施例1中使用X射线焦点尺寸为1μm的X射线照射装置3，极力减少显示时X射线图像的模糊现象。
在实施例1中，作为检查对象物102的电路形成体来说，表示印刷电路板、电子部件的任一种，或者将它们组合的复合件、或者使它们接合的组装部件。印刷电路板包括纸酚的单面基板、多层的玻璃氧树脂基板、薄片状基板、电子部件内藏基板、在树脂表面形成电路图形的基板等的各种基板。
图2是表示实施例1的摇动装置2的大体结构平面图。摇动装置2具有：保持检查对象物102的上述电路形成体的作为检查对象物用移动机构的XY载物台7、固定以X轴为中心使该XY载物台7转动的X轴马达4的内框8、固定以Y轴为中心通过内框8使XY载物台7转动的Y轴马达的外框9。XY载物台7以X轴为中心相对内框8转动那样通过联接器连接起来。而内框8以Y轴为中心相对外框9转动那样通过联接器连接起来。在图2所示的状态，XY载物台7的纵向是X轴方向，横向是Y轴方向。
下面对被实施例1的摇动装置2驱动的检查对象物102的摇动状态进行说明。图3是表示实施例1的X射线检查装置的检查对象物102的摇动状态说明图。图4是表示实施例1的X射线检查装置的检查对象物102的倾斜方向T和倾斜角度α的概念图。
如图3所示，检查对象物102借助实施例1的摇动装置2进行摇动工作。这里，所谓摇动工作是指保持检查对象物102的XY载物台7的保持面7a中心点的法线相对X射线照射轴有规定角度，以保持面7a的中心为旋转中心点(摇动中心点)进行旋转。在实施例1中，X射线照射装置3配置在摇动装置2的中心位置与X射线检出装置1的摄像中心位置的延长线上，此延长线是X射线照射轴，成为Z轴。因此，XY载物台7的保持面7a的中心点(摇动中心)的法线相对此Z轴有规定角度进行摇动。摇动中心是在X轴马达4与Y轴马达5的旋转轴的交点位置，是固定的。但是，通过在XY载物台7上变更检查对象物102的位置能对检查对象物102的所要求的位置进行检查。
图4是表示实施例1的X射线检查装置的检查对象物102的倾斜方向T和倾斜角度α的概念图。这里，所谓倾斜方向T是指在XY载物台7的保持面(XY面)7a中，检查对象物102的中心点(保持面7a的中心点)的法线具有与X轴构成的角度θ的方向。所谓倾斜角度α是指检查对象物102的中心点的法线与Z轴构成的角度。在图4中，角度φX表示X轴马达4的旋转轴的旋转角度，表示相对YZ面的Z轴的角度。角度φY表示Y轴马达5的旋转轴的旋轴角度，表示相对ZX面的Z轴的角度。
规定倾斜方向T的角度θ如下述式(1)所示，用X轴马达4的旋转角度φX与Y轴马达5的旋转角度φY表示。倾斜角度α如下述式(2)所示，用X轴马达4的旋转角度φX和Y轴马达5的旋转角度φY表示。
TAN(θ)＝TAN(φX)/TAN(φY) (1)
TAN2(α)＝TAN2(φX)+TAN2(φY) (2)
如上所述，通过规定X轴马达4的旋转角度φX和Y辆马达5的旋转角度φY，能设定任意倾斜方向T和任意倾斜角度α。
在实施例1中，规定X轴马达4的旋转角度φX和Y轴马达5的旋转角度φY，对XY载物台7的保持面(XY面)7a，即检查对象物102进行摇动工作。图5是在实施例1的X射线检查装置中表示X轴马达4和Y轴马达5的驱动工作的波形图。在图5中，倾斜角度α是45°时，这时成为TAN45°＝1，TNAφX与TNAφY的最大值成为1。
在实施例1中，倾斜角度α为45°，从0度到360度移动规定倾斜方向T的角度。这时X轴马达4在规定角度内进行往复动作，Y轴马达5如图5所示一边保持相位与X轴马达4的偏移关系一边动作。例如，Y轴马达5可以在与X轴马达4相位偏移90°的状态下以相同振幅和周期进行往复动作。
在上述摇动动作中，变更倾斜角度α时，TANφX与TANφY的振幅改变。在实施例1中，倾斜角度α能在从0度到75度以下的范围内进行设定来构成。但在30度以上75度以下的范围内能取得比较好的图像。
在实施例1中，如上所述，检查对象物102借助摇动装置2进行规定的摇动动作，在该摇动动作中到达规定位置时由X射线照射装置3照射X射线，透过检查对象物102的X射线被X射线检出装置1接收。这时，控制装置6借助摇动装置2，倾斜方向T在360度变化期间，即在摇动动作转一圈期间在X射线检出装置进行多次摄像，作成断层X射线图像，并加以显示。
在实施例1的X射线检查装置中，由于是使检查对象物102进行摇动动作的结构，所以如使用上述图18所示的X射线断层照相法的现有X射线检查装置那样，不必将检查对象物102的整体旋转一圈，就可使检查对象物102接近X射线源的X射线焦点(辉点位置)。结果，实施例1的X射线检查装置成为小型的有高分辨率的装置。
在实施例1的X射线检查装置中，作为摇动装置2的XY载物台7上的检查对象物102的保持手段，使用螺钉等物理固定手段。在摇动装置2中，为能使摇动装置整体向X射线照射轴方向(Z轴方向)任意移动，设置由齿条、齿轮构成的驱动机构。在X射线检出装置1和X射线照射装置3设置驱动机构，使X射线检出装置1和X射线照射装置3能同时或分别沿X射线照射轴方向(Z轴方向)移动的结构，也可以构成更大地设定变更X射线图像的放大率的结构。
实施例1的X射线检出装置1有将X射线的线量变换成电信号的功能。在X射线检出装置1中，设置将X射线变为可见光的闪烁器，将从该闪烁器入射的X射线变为可见光后，将该光用透镜聚光，并射入CCD、CMDS等光电变换元件。因而在实施例1中，由闪烁器和透镜决定X射线的分辨率后，其结构为将X射线的射线量变换为电信号。
作为另一种X射线检出装置，也可以是下面这样结构、动作的装置。如X射线图像增强器那样，借助将X轴线变换为荷电粒子的第1闪烁器将入射的X射线变换为带电粒子，然后对带电粒子进行磁场控制并使之集中。而且，被将已集中的荷带电粒子变为可见光的第2闪烁器接收而变换为光，使用CCD、CMOS等光电变换元件将该光变换为电信号。如X射线平直控制盘那样，用将X射线变为可见光的闪烁器将X射线变为光后，也可以将该光直接射入CCD、CMOS等光电变换元件，变换为电信号。
在实施例1中，控制装置6进行X射线照射装置3的X射线产生的ON/OFF控制、管电压设定、管电流设定、差错监视，控制摇动装置2的倾斜方向T及倾斜角度α。控制装置6对作为从X射线检出装置1输入的X射线图像数据的电信号进行运算处理，显示运算处理过的电信号的状态。控制装置6有使用X射线断层照相法从多个帧X射线图像显示断层数据的功能。作为控制装置6的检查方法，是原样地显示X射线检出装置1获得的倾斜图像，由操作者进行判断的方法和用X射线断层照相法从多帧X射线图像制成立体图像，根据该立体图像显示任意断层面并由操作者进行判断的方法。
图6是表示实施例1的X射线检查装置的检查工作流程图。
如图6所示，在实施例1的X射线检查装置中，首先在步骤201向Z轴方向(X射线照射轴方向)移动摇动装置2使成为所要求的放大率。接着在步骤202中，旋转驱动X轴马达4和Y轴马达5使固定检查对象物102的XY载物台7摇动动作。在此摇动动作中，在XY载物台7的保持面7a到达规定的倾斜方向T和规定的倾斜角度α时，由X射线照射装置3照射X射线，进行使透过检查对象102的X射图像取入X射线检出装置1的摄像工作(步骤203)。此摄像工作在预先决定的多个位置进行。即，保持面7a的倾斜方向T在360度变化期间(转一圈期间)，在X射线检出装置1进行多次摄像，取得规定帧数的X射线图像。从已取得的多帧X射线图像制成该检查对象物102的立体图像(三维图像)，显示在控制装置6的显示部上(步骤204)。从已制成的立体图像检出所要求的断层面的状态，判断好不好(步骤205)。在该好不好判定中，获得预定取得的合格品状态断层面数据与该检查对象物102的断层面数据的差分，也可以检查该差分图像。
如上所述，如按照实施例1的X射线检查装置，用小型廉价的结构就能使检查对象物102在任意倾斜方向、任意倾斜角度的状态下取得高精度的X射线图像，能通过运算从控制装置6的多个倾斜图像求出断层图像，从而获得模糊现象和虚像少的断层图像。由于能可靠地获取在安装密度高的印板电路板和薄基板的断层数据，所以能以高分辨率用鲜明的断层图像进行检查。
在实施例1中，作为摇动装置2虽在使用了用X轴马达4和Y轴马达5的摇动机构的例子中进行了说明，但使用3轴以上的多轴控制装置10来构成也是可能的。图7是实施例1的摇动装置2的变形例，用3个多轴控制装置10驱动固定检查对象物102的载物台7A。多轴控制装置10的构成为能沿X轴方向、Y轴方向和Z轴方向移动载物台7A。图8是摇动装置2的另一变形例。在图8所示的摇动装置2中用作为6轴自动装置的多轴控制装置10驱动固定检查对象物的载物台7B。因而，载物台7B能借助6轴自动装置的臂，沿X轴、Y轴和Z轴方向使检查对象物102进行摇动动作和滑动动作。如图7和图8所示，使用多轴控制机构301，通过其构成为可使固定检查对象物102的载物台7A或7B进行摇动动作，沿X轴、Y轴和Z轴方向进行摇动动作和滑动动作，能对检查对象物102进行所要求的动作，能容易地实施检查位置变更功能和放大率变更功能。
《实施例2》
图9是表示本发明实施例2的X射线检查装置的大体结构的图。图10是表示实施例2的X射线检查装置的检查对象物的驱动机构结构图。实施例2的X射线检查装置是在上述实施例1的X射线检查装置的摇动装置2中进一步设置使X射线检出装置1摇动的X射线检出用摇动装置20，同时设置可沿X轴、Y轴和Z轴移动的移动工作台26。在实施例2中，有与上述实施例1的构成要素相同功能、结构的部分给予相同的标号，省略其说明。
如图9所示，在实施例2的X射线检查装置中，从X射线照射装置3射出的X射线也照射到被摇动装置2保持的检查对象物102上，用X射线检出装置检出透过该检查对象物102的X射线。X射线照射装置3的X射线焦点(辉点位置)配置在摇动装置2的中心与X射线检出装置1的摄像中心位置的延长线上，向X轴线检出装置1发射X射线。
在实施例2的X射线检查装置中，如图10所示，作为检查对象物驱动机构的多轴控制装置25设置在摇动装置2的XY载物台7上。在图9中省略此多轴控制装置25。在实施例2的X射线检查装置中，借助多轴控制装置25沿X轴、Y轴和Z轴可移动地构成XY载物台7上的XYZ移动工作台26。在此XYZ移动工作台26上固定作为检查对象物102，例如印刷电路板、电子部件等电路形成体。
在实施例2的X射线检查装置中，设置摇动X射线检出装置1的X射线检出用摇动装置20。X射线检出用摇动装置20与摇动检出对象物102的摇动装置2同样，有固定X射线检出装置1的XY载物台27、以X轴为中心转动此XY载物台27的X轴马达21，以Y轴为中心转动XY载物台27的Y轴马达22。其中XY载物台27是沿Z轴方向不移动的结构。实施例2的X射线检出用摇动装置20与摇动装置2同步且沿相同方向被驱动。即X射线检出用摇动装置20的XY载物台27与摇动装置2的XY载物台7常常是成为相同方向那样摇动。
实施例2的控制装置23控制向摇动装置2的Z轴方向的移动、XY载物台7对X轴与Y轴的倾斜角度、X射线检出用摇动装置20的XY载物台27对X轴与Y轴的倾斜角度。控制装置23驱动控制X射线检出装置1和X射线照射装置3。控制装置23这样进行驱动控制，即保持检查对象物102的摇动装置2在规定角度，从X射线照射装置3照射X射线，在X射线检出装置1接收透过检查对象物102的X射线。而且X射线检出装置1收到后的X射线图像数据输入控制装置23，在控制装置23中运算该X射线图像数据并显示其运算结果。在控制装置23中，自动判断并显示所制成的断层面信息好不好这样的结构。
在实施例2的X射线检查装置中，在振动装置2的XY载物台7上设置多轴控制装置25与XYZ移动工作台26，将XYZ移动工作台26构成为能独立地沿X轴、Y轴和Z轴移动。因此，能将检查对象物102相对XY载物台7设置在任意位置(X轴方向的位置、Y轴方向的位置和Z轴方向的位置)。从而，能相对XY载物台7的X射线照射基准位置，将检查对象物102的任意部分设定为规定的倾斜角度和倾斜方向。结果，如按照实施例2的X射线检查装置，能很容易地检查检查对象物102全部的位置。
在实施例2的X射线检查装置中，设置摇动X射线检出装置1的X射线检出用摇动装置20，X射线检出用摇动装置20与摇动装置2同步并沿相同方向被驱动。即，X射线检出用摇动装置20的XY载物27与摇动装置2的XY载物台7设定在相同的倾斜方向T和相同的倾斜角度α。结果，实施例2的X射线检查装置能防止X射线图像的失真。在实施例2的X射线检查装置中，作为共同控制X射线检用摇动装置20的XY载物台27与摇动装置2的XY载物台7两者的方法，检出各马达的旋转位置，根据该旋转位置，在控制装置23中进行反馈控制驱动。
作为同一控制摇动装置2与X射线检出用摇动装置20的手段，物理地将两者连接，通过马达驱动一方摇动机构就能实现同一倾斜方向T和同一倾斜角度α。
在实施例2的X射线检查装置中，控制装置23有算法的自动检查功能。因此能实现检查质量无偏差的高可靠性稳定的X射线检查。
图11是在实施例2的X射线检查装置中表示控制装置23具有算法的自动检查功能的工作流程图。
在图11的摇动动作步骤301中，用多轴控制装置25将XYZ移动工作台26设定到所要求的位置，用Z轴方向(X射线照射轴方向)移动摇动装置2并达到所要求的放大率。而且使固定检查对象物102的XY载物台7与X射线检出用摇动装置20同步地进行摇动动作。在此摇动动作中，XY载物台7的保持面7a到达规定的倾斜方向T和规定的倾斜角度α时，从X射线照射装置3照射X射线，由X射线检出装置1接收透过检查对象物102的X射线。此摄像动作在预定的规定倾斜方向T和规定的倾斜角度α的多个位置进行。即，XY载物台7的保持面7a的倾斜方向T在360度变化期间(旋转一圈期间)在X射线检出装置中进行多次摄像，取得规定帧数的X射线图像(图像取得步骤302)。
在设定数据存储部401，取得预定的倾斜方向T和预定的角度α的各断层面的合格品状态的全部X射线图像并进行存储。因而在图像取得步骤302从设定数据存储部401对驱动控制摇动装置2和X射线检出用摇动装置20的控制装置23发送与倾斜方向T和倾斜角度α有关的信息。
在立体图像制作步骤303使用X射线断层照相法，借助来自立体图像数据存储部402的算法，制成该检查对象物102的立体图像数据。
下面，在检查图像设定步骤304中，根据由设定数据存储部401送来的信息指定规定的断层面，选择已制成的立体图像数据中的一部分信息。对由该选择的信息形成的规定断层面的数据和与被保存的该检查对象物有关的合格品状态的立体图像数据中的断层面数据进行比较。合格品状态的立体图像数据由合格品图像数据存储部403进行选择并送出。在检查图像设定步骤304中，借助比较时的相关值，根据在设定数据存储部401中保存的好不好判定基准值，实施好不好判定。
如上所述，在实施例2的X射线检查装置中，用控制装置23具有的自动检查功能，能可靠且容易地进行X射线检查。
实施例2的X射线检查装置能使用图像认识装置构成自动检查系统。在这些自动检查系统中，将X射线检查装置串联设置在生产线上，能用传送带自动运送并连续检查生产中的印刷电路板等电路形成体。
在实施例2的X射线检查装置中，由于XYZ移动工作台26设置在摇动装置2的XY载物台7上，能将检查对象物102相对于XY载物台7设定在任意位置，能相对于XY载物台7的X射线照射基准位置，将检查对象物102的任意部分设定成规定的倾斜角度和倾斜方向。结果，如按照实施例2的X射线检查装置，能由已取得的X射线图像制成模糊现象和虚像少的高精度断层图像，从而能容易而且准确地检查整个检查对象物102。
在实施例2中，将驱动机构设置在X射线检出用摇动装置20和X射线照射装置3，构成能同时或个别地向X射线照射轴方向(Z轴方向)移动X射线检出用摇动装置20和X射线照射装置3，在构成上也可以更大地设定变更X射线图像的放大率。
《实施例3》
图12是表示本发明实施例3的X射线检查装置的主要内部结构的平面剖面图，图13是其正剖面图。图14～图17是实施例3的X射线检查装置的X射线摄影和图像合成的说明图。在实施例3中，具有与上述实施例1和实施例2的构成要素相同功能的部件给予相同标号，其说明省略。
在图12和图13中，在X射线屏蔽箱30内配置有：X射线检出装置1、X射线照射装置3、作为检查对象物用移动机构的基板用XY载物台31和作为X射线检出用移动机构的X射线检出用XY载物台32等。装着作为检查对象物102的印刷电路板等基板保持机构40设置在位于X射线装置3正上方的基板用XY载物台31上。将基板保持机构40构成为相对于基板用XY载物台31可向X轴方向和Y轴方向移动。有基板用X轴马达33的基板用X轴驱动机构41和有基板用Y轴马达34的基板用Y轴驱动机构42设置在基板用XY载物台31上。基板保持机构40借助基板用X轴驱动机构41和基板用Y轴驱动机构42被向X轴方向和Y轴方向驱动。
X射线检出装置1固定在X射线检出用XY载物台32上。有X射线检出用X轴马达35的X射线检出用X射线驱动机构43和有X射线检出用Y轴马达36的X射线检出用Y轴驱动机构44设置在X射线检出用XY载物台32上。因此，将固定X射线检出装置1的X射线检出用XY载物台32构成为向X轴方向和Y轴方向移动。X射线检出用XY载物台32能向Z轴方向(图13中的上下方向)移动地设置X射线检出用Z轴驱动机构39。
马达控制装置37(在图13中用方块表示)同时控制驱动基板用XY载物台31和X射线检出用XY载物台32的各马达。显示装置38(在图13中用方块表示)显示来自X射线检出装置1的X射线图像数据和算出的X射线断层图像数据。
在实施例3的X射线检查装置中，X射线照射装置3固定在X射线屏蔽箱30内的下部。X射线从X射线发射装置的X射线焦点(X射线辉点)50向上方以宽广的照射角呈圆锥状照射。从X射线焦点50放射的X射线透过作为检查对象物102的例如印刷电路板并入射到印刷电路板检出装置1。该X射线透过检查对象物102时，按照该检查对象物102物质的X射线吸收率而衰减。在X射线检出装置1中变换为与取入的X射线强度成正比例的浓淡图像，制成X射线图像。在显示装置38上显示已制成的X射线图像。
在实施例3的X射线检查装置中，检查对象物102被基板用XY载物台31的保持机构40固定，能向X轴方向和Y轴方向移动。检查对象物102借助基板用X驱动机构41和基板用Y轴驱动机构42，能移动到基板用XY载物台31水平面上的任意位置。另一方面，固定X射线检出装置1的X射线检出用载物32固定在X射线检出用Z轴驱动机构39上。进而，X射线检出用Z轴驱动机构39安装到X射线检出用X轴驱动机构43和X射线检出用Y轴驱动机构44上。因此，实施例3的X射线检出装置1能移动到由X射线检出用X轴驱动机构43、X射线检出用Y轴驱动机构44和X射检出用Z轴驱动机构39决定的移动范围内任意空间上的位置。在图12中，用虚线表示的圆Q表示基板保持机构40的中心点轨迹，圆R表示X射线检出装置1的检出面的中心点轨迹。
下面，参照图14说明实施例3的X射线检查装置的X射线摄影。图14是作作为检查对象物102，有球焊网格陈列(以下称BGA)接合部的印刷电路板，在图14中P1、P2表示BGA接合部的X射线图象。
在图14中，X射线图像P1是将有BGA接合部的印刷电路板(102)固定在基板用XY载物台31上，BGA接合部中心的球焊部在X射线检出装置的X射线图像中心被摄影那样向垂直方向透视的图像。这时，电容器等X射线透过率低的部件安装在有BGA接合部的印刷电路板(102)的上部。这样就妨碍对BGA接合部中心的球焊部的观察。X射线图像P2，是将有GBA接合部的印刷电路板(102)向图14的左方移动而且成为对BGA接合部中心的球焊部摄影的X射线图像中心那样，是使X射线检出装置1进一步向左方移动的图像。就X射线图像P2来说，由于电容器等X射线透过率低的部件不与中心的球焊部重叠，所以能观察BGA接合部中心的球焊部。
上述印刷电路板(102)的移动和X射线检出装置1的移动，只要操作者按一下操作装置60(在图13中用方块表示)的检查对象物102的X轴方向和/或Y轴方向的移动开关，就能按照检查对象物102的移动量自动地移动X射线检出用XY载物台32。这时，X射线检出用XY载物台32只移动X射线摄影的放大率乘以基板用XY载物台31的基板保持机构40的移动量的部分。结果，BGA接合部中心的球焊部常常成为被摄像的X射线图像的中心位置。这里，所谓X射线摄影的放大率是用从X射线焦点50到检出对象物102的检出位置的距离F去除从X射线焦点50到X射线检出位置1的图像形成位置的距离G所获得的值(G/F)。在用X射线检出用Z轴驱动机构39移动X射线检出装置1使放大率变化时，自动地重新计算放大率，按照此已算出的放大率使X射线检出XY载物台32动作。
如上所述，在实施例3的X射线检查装置中，通常是这样构成的，即按照基板用XY载物台31的基板保持机构40的移动量自动地移动X射线检出用XY载物台32，使要观察的注意点成为X射线图像的中心。
下面利用图15～图17，对上述这样构成的实施例3的X射线检查装置的X射线断层检查方法进行说明。作为实施例3的X射线检查装置的X射线断层检查方法，有2个检查方法。
[第1X射线断层检查方法]
首先，用图15和图16说明第1X射线断层检查方法。图15是实施例3的X射线检查装置的X射线断层摄影的说明图。图16示出用实施例3的X射线检查装置的第1X射线断层检查方法进行摄影的X射线图像P3。
图15的检查对象物102作为一个例子示出3层构造的印刷电路板。此印刷电路板作为3层构造其构成是，在观察面的中间层有圆形图案Pa，在中间层的上面有四角形图案Pb，在中间层的下面是三角形图案Pc。此印刷电路板安装在基板用XY载物台31的基板保持机构40上，借助基板用X轴驱动机构41和基板用Y轴驱动机构42，基板用XY载物台31的基板保持机构40在水平面上进行圆形运动。这时，将X射线检出用XY载物台32只自动地移动X射线摄影的放大率乘以基板保持机构40的移动量的部分。结果，X射线检出用XY载物台32以X射线摄影的放大率乘以基板保持机构40的圆形运动直径大小的直径进行圆形运动。在上述放大率的计算中，从X射线焦点50到检出对象物102的观察面的目标位置的距离用从X射线的焦点50到印刷电路板中间层的圆形图案Pa的距离进行计算。因此，如图16的X射线图像P3所示，通常在X射线检出装置1X射线图像中心摄影3层构造的印刷电路板的圆形图案Pa。在此摄影动作中，作为检查对象物102的印刷电路板和X射线检出装置1的旋转运动中心位于通过X射线焦点的垂直线上。在该旋转运动中，用马达控制装置37同步地控制驱动各载物台的各轴的马达，使基板用XY载物台31和X射线检出用XY载物台32的各自旋转角度常常变成相同。
实施例3的X射线检出装置1的构造是通过使用存储型摄像机获得与快门打开时间和X射线强度之积成正比例的浓淡图像。图16所示的X射线图像P3是印刷电路板和X射线检出装置1的圆形运动旋转一圈期间在快门打开的状态下摄影的X射线图像。如果在旋转角度为0度时打开摄像机的快门，旋转一圈时关闭快门，则在印刷电路板的X射线图像中，圆形图案Pa通常投影在X射线图像的中心，摄影鲜明的图案。另一方面，由于位于其它断层面的四角形图案Pb和三角形图案Pc与旋转运动对应地投影在X射线图像的不同位置，所以图像模糊，不能得到清晰的像。
通过使用实施例3的X射线检查装置1进行第1X射线断层检查方法，形成合成水平断层图像，能可靠地检查检查对象物102的指定的断层面的状态。
[第2X射线断层检查方法]
下面，参照图15和图17对实施例3的X射线检查装置的第2X射线断层检查方法进行说明。
在上述第1X射线断层检查方法中，在作为检查对象物102的印刷电路板和X射线检出装置1的旋转一圈的圆形运动中打开快门进行一次摄影。在第2X射线断层检查方法中，在圆形运动的每隔一定角度使印刷电路板和X射线检出装置1停止，在静止状态下进行摄影。因而，在第2X射线断层检查方法中，在旋转一圈的圆形运动期间进行多次摄影，制成多帧X射线图像。因此第2X射线断层检查方法是，采用使多帧X射线图像重合的办法，能与上述第1X射线断层检查方法一样，获得合成水平断层图像。
即使在第2X射线断层检查方法中，也以图15所示的3层构造的印刷电路板作为检查对象物102进行说明。
将印刷电路板安装在基板用XY载物台31的基板保持机构40上。在摄影动作之初，基板用XY载物台31移动到预定的检查对象物102水平面上圆形运动的圆周上0度角度的位置而停止。这时，X射线检出用XY载物台32只自动移动X射线摄影的放大率乘以基板用XY载物台31的移动量的部分。在此状态下进行摄影制成最初的X射线图像。随后，将基板用XY载物台31移动到预定圆形运动的圆周上所要求角度的位置后停止并进行摄影。下面，在圆形运动的圆周上每隔所要求的角度依次对基板用XY载物台31进行摄影。通过这样摄影，在圆形运动的圆周上全部停止位置，通常在X射线检出装置1的X射线图像中心对3层构的印刷电路板的圆形图案Pa进行摄像。
如上所述，在第2X射线断层检查方法中，作为检查对象物102的印刷电路板的圆形运动中心点与X射线检出装置1的圆形运动中心点位于通过X射线焦点50的垂直线上。印刷电路板和X射线检出装置1各自圆形运动的圆周上位置常常是各圆的中心角度相同。这样以来，用马达控制装置37同步控制基板用X轴马达33、基板用Y轴马达34、X射线检查用X轴马达35和X射线检查用Y轴马达36，使印刷电路板和X射线检出装置1进行圆形运动。
在第2X射线断层检查方法中，用X射线检出装置1制成与打开快门时间和X射线强度之积成正比例的浓淡图像的X射线图像，与上述第1X射线断层检查方法相同。但是，在第2X射线断层检查方法中，由于快门开放时间是短时间，因而希望使用高灵敏度摄像机。
图17是使印刷电路板和X射线检出装置1每隔90度停止并摄影，制成4帧X射线图像的例子。在图17中，P0是角度0度时的X射线图像，P90是角度90°时的X射线图像，P180是角度180度时的X射线图像，P270是角度270度时的X射线图像。在图17中记载在中央的PA是在实施例3的X射线检查装置的图像处理装置70(在图13中用方块表示)中通过将4帧X射线图像重合形成后的合成X射线图像，是合成水平断层图像。
在第2X射线断层检查方法中，是使圆形运动的停止位置增多，停止角度缩小来进行摄影从而制成更多的X射线图像，通过将它们合成，能获得更鲜明的X射线图像。通常，随着停止位置增多，摄影所用的时间也变长，因而X射线检查也需要长时间。
在第2X射线断层检查方法中，借助图像处理装置70使用在每隔所要求的角度获得的多帧X射线图像的信息，通过进行借助CT技术的X射线图像的再构成运算，也能制成三维的立体图像。使用这样制成的立体图像，能正确地检出检查对象物102的各断面层的信息。因而通过使用第2X射线断层检查方法，勿须进行轴移动，就能容易地检查检查对象物102的各断面层有关的内部信息。
如上所述，如按照实施例3的X射线检查装置，能容易地从X射线照射角范围内的任意方向观察检查对象物102的检查位置，即使变更放大率不仅常常能观察相同的检查位置而且还能只抽出包括检查位置的水平断面图像。进而如按照实施例3的X射线检查装置，也能容易地取得检查对象物102的各断面层的信息。
如按照实施例3的X射线检查装置，借助固定了X射线照射装置3和X射线焦点的X射线检出装置1，不从监视器画面中心移动就能变更摄影方向和摄影放大率观察作为X检查注目点的检查位置。如按照实施例3的X射线检查装置，通过合成检查位置的水平断层图像，能检查包括例如印刷电路板接合部断开不良的各种接合不良。
在本发明的X射线检查装置中，如在各实施例中详细说明过的那样，能以廉价容易地取得高分辨率而且鲜明的检查对象物的断层信息，能进行基于此断层信息的正确的检查。
近年来在便携式信息机器等电子机器的市场上强烈要求商品的小型化、轻量化，即使对构成电子机器的电路基板也强烈要求其小型化轻量化。因此，从在现有这样的封装周围配置电极引线的QFR(Quad Flat Package)、SOP(SmallOutline Package)等线性接合型电子部件到在封装整个背面上配置球形电极的BGA(Ballgrid array)、CPS(Chip Size Package)等面接合型电子部件正被广泛地应用。面接合型封装与线性接合型相比，虽然由于在狭小的面积中具有多个电极而有能小型化的优点，但由于从外面看不到接合部，不能使用光学的外观检查装置。因此对这些部件接合的检查现在已经可以使用能透视印刷电路板内部状态的X射线摄影法。对这样的部件，本发明的X射线检查装置是有用的。
虽然结合最佳实施例对发明进行了一定程度的详细说明，但此最佳实施例公开的内容其构成细节当然是可以变化的，不超出权利要求的发明范围和思想，也能实现各要素组合和顺序的变化。
Claims (6)
1.一种X射线检查装置，其特征在于，具备：
向被保持在检查对象物移动机构的保持面上的检查对象物照射X射线的X射线照射单元；
检出通过上述检查对象物的X射线的X射线检出单元；
在上述X射线照射单元和上述X射线检出单元之间，分别将与上述保持面平行且在上述保持面上正交的X轴和Y轴这2轴作为中心，使上述保持面在2个方向上按照下述式(1)和式(2)的条件进行往复摇动的摇动单元；和
根据上述X射线检出单元的检出结果对上述检查对象物进行检查的检查单元，
TAN(θ)＝TAN(φX)/TAN(φY) (1)
TAN2(α)＝TAN2(φX)+TAN2(φY) (2)
这里，θ表示X轴与保持面的法线所成的角，α表示Z轴与保持面的法线所成的角，φX表示以X轴为中心的旋转角度，φY表示以Y轴为中心的旋转角度。
2.如权利要求1所述的X射线检查装置，其特征在于，
上述摇动单元以正交的2轴为中心在分别具有不同相位的规定旋转角度内使上述安装面摇动。
3.如权利要求1或2所述的X射线检查装置，其特征在于，还具备：
朝着与来自上述X射线照射单元的X射线照射轴垂直的方向使上述保持面移动的移动机构。
4.如权利要求1或2所述的X射线检查装置，其特征在于，还具备：
根据上述X射线检出单元的X射线图像的数据显示上述对象检查物的任意断层面的数据的显示单元。
5.如权利要求1或2所述的X射线检查装置，其特征在于，
上述检查单元具有将预先保存的上述检查对象物的内部信息数据与X射线图像的数据进行比较来检查上述检查对象物的内部状态的检查功能。
6.如权利要求1或2所述的X射线检查装置，其特征在于，
上述摇动单元构成为：使上述保持面的垂线与来自上述X射线照射单元的X射线照射轴之间的角度在0度到75度以下的范围内变化。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20110810 Termination date: 20130827 |