JP3310943B2

JP3310943B2 - Ｘ線断層撮影装置およびｘ線断層撮影方法

Info

Publication number: JP3310943B2
Application number: JP37293498A
Authority: JP
Inventors: 洋哉越柴; 美保子吉井
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1992-03-09
Filing date: 1998-12-28
Publication date: 2002-08-05
Anticipated expiration: 2017-08-05
Also published as: JPH11248648A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、透過Ｘ線による断
層像撮影装置および断層像撮影方法に係り、特に、多層
構造の回路基板の内部構造の検査および測定に適したＸ
線断層撮影装置およびＸ線断層撮影方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から透過Ｘ線により対象物内部のあ
る着目焦点面での断層像を検出する技術として、ラミノ
グラフィが知られている。この技術は、Ｘ線源、対象
物、検出器の３つの要素のうち２つの要素を同期させて
動かし、断層像を検出するものである。

【０００３】この種の技術として例えば特開昭５９−１
１６０４０号公報記載のものが公知である。この技術
は、物体を固定放射線源によって照射する段階にして、
前記物体と、放射線を感受するとともに放射線源に関し
て前記物体の次に位置し、かつ一つの面内に含まれてい
る表面とをそれぞれ第１軸線および第２軸線のまわりに
おいて同じ方向に同期的に回転させるようになってお
り、このとき第１軸線および第２軸線が相互に平行であ
り、かつ前記第１軸線が正の比の相似変換および放射線
源の中心によって第２軸線に変換されるように配設さ
れ、前記放射線源、物体および感受面がその回転時に放
射線にさらされる状態にとどまるように配置されている
段階と、前記物体の断面を含む面が前記第１軸線を第２
軸線に変換する相似変換によって前記感受面を含む面に
変換されるようになった段階と、前記面が前記軸線と０
度またはこれより大にして９０度より小なる同じ値の角
度を形成し、前記感受面上に前記断面の少なくとも一部
分の像を形成するようになった段階とを有し、これによ
り一つの面内に含まれる物体の断面に沿って該物体の断
層撮影を行うように構成されたものである。この技術
は、簡単に言えば、対象物とフィルムを同期回動させて
断面撮像を行なう方法に関するものである。

【０００４】また、さらに、特開平２−５０１４１１号
公報記載の公知例は、電子ビームを回転偏向すること
で、Ｘ線源を円形パターンで動かすと共に、蛍光スクリ
ーンを円形経路に沿って進むようにすることで、断層撮
像を行なっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記第１の従
来技術では、検出部にフィルムを使用しているため、実
時間で検出画像を見ることができない。また、像はフィ
ルム面上で平行移動するため、移動する方向にのびる線
状の構造体は、焦点面以外の面にあってもその像はぼや
けずに鮮明に検出される欠点がある。

【０００６】また、第２の従来技術では、電子ビームを
回転偏向しているため、電子光学系に収差が発生し、微
細な電子ビームを得ることができない。このため、微小
焦点のＸ線源を得ることができず、検出解像度が低い。

【０００７】この発明は、このような従来技術の実情に
鑑みてなされたもので、その目的とするところは、焦点
面以外の面にある直線状の構造体の像ををぼかすことが
できるＸ線断層撮影方法及び装置を提供することにあ
る。また、本発明の目的とするところは、フィルムを使
用することなく実時間で断層像を表示することができる
Ｘ線断層撮影装置を提供することにある。さらに、本発
明の目的とするところは、解像度の高いＸ線断層撮影装
置を提供することにある。加えて、本発明の目的とする
ところは、多層構造の回路基板に対して、はんだ付け部
等の回路接続部を自動検査する装置を実現できるように
することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明によるＸ線断層撮影装置は、Ｘ線源と、
撮影対象となる対象物を回転させる手段と、前記Ｘ線源
から発射されて前記対象物を透過したＸ線の像を前記対
象物を回転させる手段の回転面と平行に配置された検出
面で検出して映像信号に変換処理して出力する検出手段
と、該検出手段から出力された映像信号をデジタル信号
に変換するＡ／Ｄ変換手段と、該Ａ／Ｄ変換手段から出
力されたデジタル画像を前記対象物の回転に応じて所定
回転角度毎に順次回転処理する手段と、該回転処理する
手段によって前記所定回転角度毎に順次回転処理した前
記デジタル画像を前記対象物の１回転分にわたって加算
する加算手段と、該加算手段によって前記対象物の１回
転分にわたって加算されたデジタル画像を変換処理して
画面上に前記対象物の断層画像として表示させる手段と
を、備えた構成をとる。また、本発明によるＸ線断層撮
影方法では、撮影対象となる対象物を回転させながら前
記対象物にＸ線を照射し、該照射により前記対象物を透
過したＸ線を前記対象物を回転させる回転面と平行な検
出面上で検出してＸ線像を得、該得たＸ線像をデジタル
画像に変換し、該変換したデジタル画像を前記対象物の
回転に応じて所定回転角度毎に回転処理し、該所定回転
角度毎に順次回転処理したデジタル画像を前記対象物の
１回転分にわたって加算し、該対象物の１回転分にわた
って加算したデジタル画像を処理して前記対象物の断層
の画像を得、該対象物の断層の画像を画面上に表示す
る、ようにされる。

【０００９】本発明によるＸ線断層撮影の原理を図１に
したがって説明する。この図から分かるように、固定さ
れたＸ線源１から放射状にＸ線２７が発生し、撮影対象
となる対象物２は、光軸７に対して傾斜した回転軸５の
回りに回転する。検出器３は回転軸５と平行な回転軸６
の回りに対象物２と同期して回転する。光軸７と回転軸
５の交点を含み、かつ、回転軸５に垂直な平面（以下、
焦点面と称する）４の投影像は、検出器３により静止し
た像として検出されるが、焦点面４以外の投影像は回転
している像として検出されるためぼやけている。このた
め、当該焦点面４外にある構造体の像をぼかすことがで
き、当該焦点面４のＸ線断層像のみが鮮明に得られる。

【００１０】本発明によるＸ線断層撮影装置の原理的構
成を図２に示す。この図から分かるように、固定された
Ｘ線源１より放射状にＸ線２７が発生し、撮影対象とな
る対象物２は、光軸７に対して傾斜した回転軸５の回り
に回転する。Ｘ線検出系は、Ｘ線像を光学像に変換する
手段８と、光学像を回転させる手段９と、光学像を映像
信号となる電気信号に変換する手段１０とからなり、光
学的な補助手段として光学像を伝達する手段１２，１３
が設けられている。光学像は光学像を回転させる手段９
により対象物２と同期して回転させ、電気信号を映像情
報として表示する手段１１により実時間でＸ線断層像を
得る。

【００１１】本発明による微小焦点Ｘ線源の原理的構成
を図３に示す。この手段は、解像度を向上させるための
もので、解像度を向上させるには、投影像の半影ぼけを
小さくする必要があり、微小な焦点サイズのＸ線源が必
要である。このＸ線源の動作原理は、以下のようなもの
である。

【００１２】すなわち、陰極２０から発生した電子線２
１をレンズ２２で集束させてターゲット２３に照射する
とＸ線２７が発生する。ターゲット２３は、重金属のＸ
線発生層２４と、軽元素の支持層２５から構成される。
この場合、例えば重金属としてタングステン、軽元素と
してベリリウムが選択される。このとき、電子線２１を
十分に小さく集束させ、また、Ｘ線発生層２４を薄くす
ることで、微小な焦点サイズを実現できる。さらに、電
子線２１が衝突する際に発生する熱によってターゲット
２３が破損することを防止するため、回転軸２６の回り
にターゲット２３を回転させる。

【００１３】本発明によるＸ線断層撮影装置を応用した
自動検査装置の原理的構成を図４に示す。図４に示すよ
うに、Ｘ線源１と回路基板３０を保持する試料ステージ
３１と回路基板３０のＸ線断層像を検出する検出部３２
と欠陥判定部３３から構成される。試料ステージ３１
は、回路基板３０を回転軸５の回りに回転駆動させる回
転機能と、検出視野をステップアンドリピートに変える
ための回路基板３０を送る機能とを有する。検査の手順
は、まず、検査を対象となるはんだ付け部等のある断面
に焦点面を合わせ、断層像を検出する。次いで、検出さ
れた画像を欠陥判定部３３で処理し、欠陥部を抽出す
る。次に、試料ステージ３１を送って検出視野を変え、
変えられた検出視野における断層像を検出し、欠陥部を
抽出する。同様の操作を繰り返して回路基板３０の全面
を検査する。なお、検出部３２は、図２に示した構成に
なっている。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照し、本発明の実
施の形態について説明する。なお、以下の説明におい
て、これまでに説明した各構成要素と同一と見なせる構
成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略
する。

【００１５】図５は本発明による断層撮影装置の一例を
示す図である。この断層撮影装置は、Ｘ線検出系、試料
ステージ系および表示系から基本的に構成される。試料
ステージ系は、ＸＹステージ３７と回転ステージ３８と
Ｚステージ３９とから構成されており、ＸＹステージ３
７に回路基板などの対象物２をチャック３６を介して保
持する。各々のステージ３７，３８，３９は光軸７を遮
らない透過型のものである。Ｘ線検出系は、Ｘ線源たる
Ｘ線管３５側からＸ線イメージインテンシファイア４
０、レンズ４１、イメージローテータ４２、レンズ４４
および固体撮像素子（ＣＣＤ）４５から構成される。ま
た、表示系はディスプレイ４６からなっている。

【００１６】このように大略構成された断層撮影装置で
は、Ｘ線管３５から発生したＸ線２７は対象物２側に出
射し、対象物２を透過してＸ線イメージインテンシファ
イア４０に入射する。Ｘ線像はＸ線イメージインテンシ
ファイア４０で明るさが増幅され、光学像に変換され
る。この光学像はレンズ４１とレンズ４４とによりＣＣ
Ｄ４５に結像し、ＣＣＤ４５で映像情報として電気信号
に変換され、ディスプレイ４６に表示される。

【００１７】断層像を得る手順を以下に示す。対象物２
とＸ線イメージインテンシファイア４０は、各々の回転
軸５，６が平行になるように位置し、回転軸５に対して
光軸７が傾斜するようにする。回転ステージ３８により
対象物２を回転させ、同時に回転ステージ４３によりイ
メージローテータ４２を回転させる。

【００１８】イメージローテータ４２には、ダブプリズ
ム（像回転プリズム）と３枚のミラーで構成される像回
転ミラーとが挙げられ、両者とも使用できる。ダブプリ
ズムを使用するときは、収差の発生を抑えるため、ダブ
プリズムに入射する光線が平行光となるようにしなけれ
ばならない。レンズ４１でコリメートした光を、ダブプ
リズムに入射させ、レンズ４４でＣＣＤ４５に結像させ
る様にする。図５は、ダブプリズムを使用した例を示し
ている。像回転ミラーを使用するときは、必ずしも、平
行光とする必要はない。イメージローテータ４２を１回
転させると光学像が２回転するため、ドライバ４７で回
転ステージ４３の速度が回転ステージ３８の速度の半分
となるように制御し、対象物２と光学像を同期回転させ
る。この制御としては、例えばステッピングモータを使
用して、駆動パルスの周波数を２：１に制御するか、あ
るいは、エンコーダ付のモータを使用して回転を監視
し、同期するようにモータ回転を制御することも可能で
ある。

【００１９】次に、ＣＣＤ４５の蓄積時間を回転ステー
ジ３８が１回転に要する時間とし、像が１回転する毎に
画像を読み出すようにする。したがって、焦点面４以外
の像はＣＣＤ４５面上で回転してぼけるため、焦点面４
のみのＸ線断層像が得られる。もちろん、ＣＣＤ４５の
読み出し周期を像の１回転以上に長くすることも可能で
あるが、長時間露光で使用すると熱雑音が多くなるた
め、ＣＣＤ４５を冷却して熱雑音を減らすことは有効で
ある。焦点面４は、光軸７と回転ステージ３８の回転軸
５との交点を含む平面であるので、上下方向の移動を行
うＺステージ３９を上下させれば対象物２の任意の平面
における断層像が得られる。また、視野は、ＸＹステー
ジ３７を移動させて任意に変えることができる。これに
より、多層構造の回路基板であっても、任意の位置の断
層面の検査が可能になる。

【００２０】Ｘ線管３５は、検出解像度を向上させるた
め、マイクロフォーカスタイプが好適である。Ｘ線管３
５と試料ステージ及びＸ線検出系をそれぞれ移動可能に
すると、検出倍率の変更や断層像の合焦点範囲の調節が
できる。この場合、試料ステージをＸ線管３５に近づけ
ると高倍率になり、離すと低倍率になる。また、光軸７
と回転軸５のなす角度を大きくすると合焦点範囲が狭く
なり、小さくすると合焦点範囲が広くなる。

【００２１】イメージローテータ４２に、３枚ミラーで
構成した像回転ミラーを使用した実施例を図６に示す。
像回転ミラー９４は、３枚のミラー９５から構成されて
いる。像回転ミラーは、ダブプリズムと違い入射光を平
行光にする必要が無いので、Ｘ線イメージインテンシフ
ァイア４０の出力像をＣＣＤ４５に結像させる光学系
を、コリメータレンズとイメージングレンズに分ける必
要がなく、１本のレンズ４１で実現できる。

【００２２】Ｘ線断層撮影装置で使用されるＸ線検出系
については、上記実施例の他にいくつかの実施例が挙げ
られるので、引き続いてＸ線検出系の他の実施例につい
て説明する。なお、以下に示すＸ線検出系の実施例は、
図５に示したＸ線検出系（以下、Ｘ線検出系の第１の実
施例とも称する）と該当する構成要素を交換すること
で、そのままＸ線断層撮影装置となる。

【００２３】図７にＸ線検出系の第２の実施例を示す。
この実施例では、Ｘ線像をＸ線イメージインテンシファ
イア４０で光学像に変換し、その光学像をレンズ４１，
４４で撮像管５０の検出面に結像させる。光路の途中に
はイメージローテータ４２が挿入され、回転ステージ４
３を介してこのイメージローテータ４２を回転させるこ
とができるようになっている。これにより、変換された
光学像が回転する。イメージローテータ４２を回転させ
る回転ステージ４３は、対象物を回転させる回転ステー
ジ３８の半分の速度で回転するようにドライバ４７によ
り制御されている。さらに、光学像は撮像管５０で映像
情報となる電気信号（映像信号）に変換される。撮像管
５０はＴＶレート、すなわち１／３０秒毎に映像を出力
しているため、光学像が１回転する時間の映像を加算回
路５１で加算する。例えば、回転の周期が０．５秒とす
ると、１５枚の画像を加算する。加算回路５１は、例え
ば、映像信号をＡ／Ｄコンバータでデジタル信号に換え
てサンプリングし、フレームメモリに１５枚分の画像を
加算し、Ｄ／Ａコンバータで映像信号に戻すことで実現
でき、加算された画像はディスプレイ４６に表示され
る。

【００２４】図８にＸ線検出系の第３の実施例を示す。
この実施例では、蛍光スクリーン５２によってＸ線像を
光学像に変換する。第１および第２の実施例で使用した
Ｘ線イメージインテンシファイア４０は、像歪が約５％
もあり、解像度が約５ｌｐ（ｌｉｎｅｐａｉｒ）／ｍ
ｍと低い。しかし、蛍光スクリーン５２は、像歪が無
く、解像度も２０ｌｐ／ｍｍ程度まで得られる。蛍光ス
クリーン５２としては、解像度の向上を図るため、単結
晶シンチレータ、例えば、ＣｓＩ（Ｔｌ）（タリウム活
性化ヨウ化セシウム）、あるいは、ＣａＦ₂（Ｅｕ）な
どを０．４ｍｍ程度の薄さに研磨したものが好ましい。
また、Ｘ線照射により励起された光は微弱なため、十分
な光量の光学像が得られない。このため、蛍光スクリー
ン５２の像をレンズ５３でイメージインテンシファイア
５４に結像させ、このイメージンテンシファイア５４で
明るさを増幅させる。イメージインテンシファイア５４
には、像歪の無い近接型イメージインテンシファイアが
好適である。また、ここで、レンズ５３の代わりにイメ
ージファイバを使用してもよいことはいうまでもない。
イメージインテンシファイア５４で増幅された光学像
は、レンズ４１とレンズ４４によりＣＣＤ４５に結像さ
れ、光路の途中にあるイメージローテータ４２により像
は回転する。そして、ＣＣＤ４５で電気信号（映像信
号）に変換され、ディスプレイ４６に表示される。イメ
ージインテンシファイア５４以後の構成は、Ｘ線検出系
の第１の実施例（図５）と同一である。この場合、ＣＣ
Ｄ４５の代わりにＸ線検出系の第２の実施例（図７）に
示したような撮像管の使用も可能である。

【００２５】図９にＸ線検出系の第４の実施例を示す。
この実施例では、Ｘ線検出系の第３の実施例（図８）と
同様に蛍光スクリーン５２によりＸ線像を光学像に変換
する。蛍光スクリーン５２は回転ステージ５５により回
転可能に構成され、ドライバ４７によって対象物２と同
じ速度で回転するように制御される。蛍光スクリーン５
２と対象物２とを同期回転させることにより、対象物２
の焦点面４の像が蛍光スクリーン５２上に静止する。こ
のため、蛍光スクリーン５２に残光時間の長い材質を使
用することで、焦点面４の像が明るく検出される。そし
て、蛍光スクリーン５２上の光学像はレンズ４１とレン
ズ４４によりＣＣＤ４５に結像され、光路の途中に挿入
したイメージローテータ４２によりその像は回転するこ
とになる。ＣＣＤ４５は、像が１回転に要する時間を露
光時間とし、検出した電気信号（映像信号）をディスプ
レイ４６に表示する。レンズ４１以後の構成はＸ線検出
系の第１の実施例（図５）の構成と同様である。また、
光路の途中にイメージインテンシファイアを挿入して、
明るさを増幅することも可能である。また、ＣＣＤ４５
の代わりにＸ線検出系の第３の実施例（図７）に示した
ような撮像管を使用することも可能である。撮像管は高
感度のものが好適であり、例えば、ＳＩＴ（Ｓｉｌｉｃ
ｏｎＩｎｔｅｎｓｉｆｉｅｄＴａｒｇｅｔ）管やア
バランシュ増倍型撮像管、あるいはＩＣＣＤ（Ｉｍａｇ
ｅＩｎｔｅｎｓｉｆｉｅｄＣＣＤ）カメラなどが挙
げられる。

【００２６】図１０にＸ線検出系の第５の実施例を示
す。この実施例はイメージローテータを使用しないで、
画像処理により像を回転させる例である。この実施例に
おけるＸ線検出系は、Ｘ線イメージセンサ５６、Ａ／Ｄ
コンバータ５７、画像処理部５８、フレームメモリ５９
およびＤ／Ａコンバータ６０から基本的に構成される。

【００２７】このようなＸ線検出系では、まず、Ｘ線像
をＸ線イメージセンサ５６で電気信号（映像信号）に変
換する。Ｘ線イメージセンサ５６は、ＴＶレート、即ち
１／３０秒毎に電気信号（映像信号）を出力する。この
映像信号はＡ／Ｄコンバータ５７によりデジタル信号に
変換させ、これによりデジタル画像が得られる。次に、
得られたデジタル画像は画像処理部５８で対象物の回転
に同期した角度分回転させられ、１回転分の画像がフレ
ームメモリ５９に加算されていく。例えば、対象物を周
期２秒で回転させる時、１／３０秒間に６°像が回転す
る。そこで、最初に検出した像を０°回転とし、２回目
に検出した像を６°回転させ、ｎ回目に検出した像を６
×（ｎ−１）°回転させる。そして、６０回目に検出し
た像までをフレームメモリ５９に足し込んでいく。この
ようにして積算されたデジタル画像はＤ／Ａコンバータ
６０でアナログの映像信号に変換され、デイスプレイ４
６に表示される。なお、この実施例におけるＸ線イメー
ジセンサ５６は、例えば、Ｘ線ビジコン、Ｘ線イメージ
インテンシファイアと撮像管を組み合わせた系、蛍光ス
クリーンと撮像管を組み合わせた系などに代えることも
できる。

【００２８】図１１にＸ線検出系の第６の実施例を示
す。この実施例は、ロータリーラスタ走査の撮像管を使
用した実施例である。この実施例におけるＸ線検出系
は、Ｘ線イメージインテンシファイア４０、レンズ９
０、撮像管５０、回転ラスタ波形発生回路９１、クロッ
ク発生回路９２、加算回路５１およびドライバ４７から
基本的に構成される。

【００２９】この実施例では、Ｘ線像をＸ線イメージイ
ンテンシファイア４０で光学像に変換し、その光学像を
レンズ９０で撮像管５０の検出面に結像させる。撮像管
５０は、回転ラスタ波形発生回路９１で発生したドライ
ブ波形により、ロータリーラスタ走査される。このた
め、回転像が静止像として検出される。Ｘ線検出系の第
１の実施例（図５）に示した対象物２を回転させる回転
ステージ３８の回転速度と撮像管５０のロータリーラス
タ走査の速度を同期させるために、クロック発生回路９
２からのクロック信号にしたがって回転ラスタ波形発生
回路９１とドライバ４７が駆動される。撮像管５０で検
出された画像は加算回路５１で像の１回転分以上の時間
の画像が加算され、ディスプレイ４６に表示される。こ
の実施例では、Ｘ線イメージインテンシファイア４０の
代わりに、蛍光スクリーン、あるいは蛍光スクリーンと
イメージインテンシファイアを組み合わせたものを使用
することもできる。

【００３０】図１２にＸ線検出系の第７の実施例を示
す。この実施例におけるＸ線検出系は、Ｘ線ビジコン９
３、加算回路５１、クロック発生回路９２、回転ラスタ
波形発生回路９１およびドライバ４７から基本的に構成
される。

【００３１】この実施例では、まず、Ｘ線像をＸ線ビジ
コン９３で検出する。このとき、回転ラスタ波形発生回
路９１で発生したドライブ波形により、ロータリーラス
タ走査することで、回転像が静止像として検出される。
回転ステージ３８（図５）の回転速度と撮像管５０のロ
ータリーラスタ走査の速度を同期させるために、クロッ
ク発生回路９２からのクロック信号にしたがって回転ラ
スタ波形発生回路９１とドライバ４７が駆動される。撮
像管５０で検出した画像は、加算回路５１で像の１回転
分以上の時間の画像が加算され、ディスプレイ４６に表
示される。

【００３２】本発明によるＸ線断層撮影装置の検出解像
度を向上させるためには、Ｘ線源の微小化が必要であ
る。このためには、照射する電子ビームの微小化ととも
に、ターゲットを薄膜透過形にする必要がある。

【００３３】図１３に、微小焦点サイズを得るためのＸ
線管の実施例を示す。Ｘ線管は、フィラメント６１、ウ
エネルト６２、電界レンズ６３、Ｘ線発生層２４、支持
層２５、ターゲット２３から主に構成され、ガラスバル
ブ６４内に収容されている。そして、ターゲット２３に
対向したガラスバルブ６４部分に設けられたＸ線透過窓
６９からＸ線２７が出射できるようになっている。

【００３４】すなわち、Ｘ線管では、フィラメント６１
から発生した電子線２１をウエネルト６２及び電界レン
ズ６３でターゲット２３に集束させる。ターゲット２３
は、周囲をベアリング軸６８に固定されており、ベアリ
ング６７により回転可能な構造となっている。ガラスバ
ルブ６４の外にはステータ６５が設けられ、このステー
タ６５を励磁することによって、ガラスバルブ６４の内
部のロータ６６が回転し、これによってターゲット２３
が回転する。電子線２１の照射によりターゲット２３で
発生したＸ線２７は、前述のようにＸ線透過窓６９から
外部に出射され、取り出される。

【００３５】Ｘ線源径を微小化するためには、ターゲッ
ト２３に照射する電子線２１のビーム径を微小化しなけ
ればならない。このため、フィラメント６１は、高輝度
な物が良く、従来より使用されているタングステンフィ
ラメントより、ＬａＢ₆ （ランタンヘキサボライト）フ
ィラメントが好適であり、寿命が長いというメリットも
ある。あるいは、電界放射形フィラメントでも良い。ま
た、電子線２１を集束する電界レンズ６３は、複数枚と
したほうが、微細な電子ビーム径を得やすい。

【００３６】ターゲット２３に入射した電子は、原子と
衝突・散乱し、ターゲット内部に拡がる。管電圧１００
ｋＶにおける拡がりの大きさは５μｍ程度と言われてお
り、このため、たとえ電子ビームを１点に集束（拡がり
０）させても、Ｘ線源径は５μｍ以上になる。Ｘ線源径
を微小化するためには、薄膜のターゲットを用いて、電
子の散乱領域を制限する必要がある。本発明では、ター
ゲット２３をＸ線発生層２４と支持層２５の多層構造と
する。Ｘ線発生層２４は、タングステン、あるいは、タ
ングステンとレリウムの合金が最適であり、その膜厚
は、目標とするＸ線源径に依存するが、０．５から５μ
ｍである。支持層２５は軽元素であるベリリウムが最適
であり、１０μｍ程度で良い。支持層２５はターゲット
２３の機械的強度を増すと同時に、電子線２１の照射に
より発生する熱を逃す作用がある。さらに、ターゲット
２３の１ヶ所に電子線２１を照射しないようにステータ
６５とロータ６６でターゲット２３を回転させ、熱に対
する強度を増加させ、破損の防止を図る。

【００３７】図１３に示した実施例（以下、Ｘ線管の第
１の実施例とも称する）は、電子レンズに電界レンズを
使用した実施例であるが、電磁レンズを使用した実施例
を図１４に示す。この実施例では、フィラメント６１か
ら発生した電子線２１をウエネルト６２及び磁界レンズ
７０でターゲット２３に集束させる。ターゲット２３は
周囲をベアリング軸６８に固定されており、ベアリング
６７により回転可能な構造となっており、Ｘ線管の第１
の実施例を同様にステータ６５とロータ６６により回転
駆動される。ガラスバルブ６４の内部は、高真空であ
る。Ｘ線管の第１の実施例の電界レンズ６３は、ガラス
バルブ６４の内部にあったが、この実施例では、電磁レ
ンズ７０の中心にガラスバルブ６４が通っている。この
ため、フィラメント６１あるいは、ターゲット２３の寿
命が尽きた時は、ガラスバルブ６４を交換するだけで良
く、電磁レンズ７０は、そのまま使用できる。

【００３８】また、Ｘ線管の第１の実施例と同様、電磁
レンズ７０は、複数個のほうが微小な焦点サイズが得や
すい。

【００３９】以上の２つの実施例は、ガラスバルブ６４
内に諸要素を封じ込めた封じ管式Ｘ線管の実施例である
が、開放式のＸ線管の実施例を図１５に示す。このＸ線
管の実施例は開放式のものであって、Ｘ線管の第１の実
施例におけるガラスバルブ６４の代わりに真空容器７１
を使用し、容器内の空気を真空ポンプ７４で吸引して真
空状態を保持させ、ステータ６５とロータ６６の組み合
わせをモータ７２とギア７５の組み合わせに置き換え、
さらに、電界レンズ６３の代わりに磁界レンズ７０を使
用している。

【００４０】この実施例では、フィラメント６１から発
生した電子線２１をウエネルト６２及び磁界レンズ７０
でターゲット２３に集束させる。ターゲット２３は周囲
をベアリング軸６８に固定されており、ベアリング６７
により回転可能な構造となっている。ターゲット２３
は、真空容器７１の外にあるモータ７２を回転させ、回
転導入軸７３とギヤ７５を介して回転駆動される。な
お、ターゲット２３はＸ線管の第１の実施例と同様にス
テータとロータにより回転させても良いことはいうまで
もない。電子線２１の照射によりターゲット２３で発生
したＸ線２７は、Ｘ線透過窓６９より、外部に取り出さ
れる。真空容器７１は真空ポンプ７４により真空に保た
せている。ターゲット２３の構造は、前述の図１２に示
したＸ線管の第１の実施例と同じである。

【００４１】また、Ｘ線源として、他にシンクロトロン
放射光（ＳＲ光）を使用して検出分解能を上げることも
可能である。この場合、ＳＲ光は平行光であるため半影
ぼけが生じることがなく、それゆえ解像度が低下するこ
ともない。

【００４２】次に、本発明によるＸ線断層撮影装置を使
用した回路基板のはんだ付部や回路接続部の自動検査装
置の実施例を図１６に示す。この自動検査装置は、Ｘ線
管３５からＣＣＤ４５までのＸ線断層撮影装置の部分
は、図５で説明した第１のＸ線検出系の実施例と同一で
あり、これにさらに、Ａ／Ｄコンバータ５７、画像処理
部８０、結果出力部８１および制御コンピュータ８２が
付加された構成になっている。

【００４３】この自動検査装置では、ＣＣＤ４５から出
力される映像信号をＡ／Ｄコンバータ５７によりデジタ
ル画像とし、画像処理部８０で欠陥部を抽出し、結果出
力部８１より欠陥の位置や種類を出力する。制御コンピ
ュータ８２は、検査装置全体の動作を制御し、検査手順
を管理する。

【００４４】以下、検査手順を示す。

【００４５】（１）回路基板３０をステージにセットす
る。

【００４６】（２）ＸＹステージ３７とＺステージ３９
を動かし、検査部分を視野に入れる。

【００４７】（３）回転ステージ３８と回転ステージ４
３を回転させ、ＣＣＤ４５を露光し、検査部分の断層像
を得る。

【００４８】（４）Ｚステージ３９を動かし、検査部分
の第２の断層像を得る。さらに、Ｚステージ３９を少し
ずつ動かし、必要な枚数の断層像を得る。もし、１枚の
断層像のみで十分であれば、この操作は必要無い。

【００４９】（５）ｎ枚の断層像より、良品であるか欠
陥であるかを判定画像処理部８０でする。はんだはＸ線
吸収率が高いので、暗い影として検出される。検出した
影を良品の影と比較したり、検出した影を設計データに
基づいて計算した影と比較したり、検出した影の特徴量
を計算することで、欠陥判定を行う。

【００５０】（６）ＸＹステージ３７を動かして検査部
分を変更する。そして、（３）から（５）の操作を繰返
す。さらに、ＸＹステージ３７を動かし、回路基板３０
の全面の検査を行う。

【００５１】（７）欠陥の位置及び種類を出力する。

【００５２】（８）回路基板３０を取り外す。

【００５３】このような検査手順をとることにより、検
査対象となる回路基板３０のＸ線による断層像を得て、
多層構造であっても確実に欠陥の位置と種類を確実に把
握することができる。

【００５４】

【発明の効果】これまでの説明で明らかなように、本発
明によれば以下のような効果がある。すなわち、本発明
によるＸ線断層撮影およびＸ線断層撮影方法によれば、
焦点面以外の面にある直線状の構造体の像はぼやけて検
出され、検出対象面のみ鮮明に検出することが可能とな
り、以って、任意の断面の断層像を解像度よく得ること
が可能になる。加えて、得られた断層像は表示手段によ
ってリアルタイムで表示できる。さらに、Ｘ線検出系を
検査対象物と同期させて回転させる必要がないので、Ｘ
線検出系の構造が簡素化でき、しかも、Ｘ線検出系に回
転動作が不要なので、Ｘ線検出系の回転誤差等の影響を
受けない信頼性の高い断層像の撮影が可能になる。

【００５５】また、Ｘ線源として、透過型ターゲットを
偏心させ、回転させる手段を有するマイクロフォーカス
Ｘ線管を用いると、Ｘ線源径が微小化され、さらにター
ゲットの１ヶ所に電子線が照射されないので熱的強度が
増し、解像度の高い検出を安定して行うことが可能にな
る。

【００５６】また、マイクロフォーカスＸ線管に含まれ
る透過型ターゲットを、Ｘ線発生層と支持層との少なく
とも２層から構成すると、Ｘ線発生層を薄くして電子の
散乱領域を制限してＸ線源径を微小化し、さらにターゲ
ットの機械的強度を支持層によって確保するとともに電
子線の照射によって発生する熱を支持層から放射させる
ことができるので、解像度の高い検出を安定して行うこ
とが可能になる。

【００５７】また、映像情報となる電気信号から被検査
物の欠陥を検出する画像処理回路をさらに備えた構成を
とると、検査対象物の任意の断面の断層像が得られるの
で、当該断層像から画像処理回路により対象物の複雑な
内部構造の欠陥を自動的に検出でき、多層基板のはんだ
付け部等の回路接続部の検査も自動的に行うことが可能
になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るＸ線断層撮影方法の原理を示す図
である。

【図２】本発明に係るＸ線断層撮影装置の原理的構成を
示す図である。

【図３】本発明に係る微小Ｘ線源の原理的構成を示す図
である。

【図４】本発明に係る多層構造の回路基板の内部の自動
検査装置の原理的構成を示す図である。

【図５】本発明に係るＸ線断層撮影装置の一実施例の構
成を示す図である。

【図６】イメージローテータの他の１例を示す図であ
る。

【図７】Ｘ線検出系の第２の実施例の構成を示す図であ
る。

【図８】Ｘ線検出系の第３の実施例の構成を示す図であ
る。

【図９】Ｘ線検出系の第４の実施例の構成を示す図であ
る。

【図１０】Ｘ線検出系の第５の実施例の構成を示す図で
ある。

【図１１】Ｘ線検出系の第６の実施例の構成を示す図で
ある。

【図１２】Ｘ線検出系の第７の実施例の構成を示す図で
ある。

【図１３】本発明に係る微小焦点Ｘ線管の第１の実施例
の構成を示す図である。

【図１４】本発明に係る微小焦点Ｘ線源の第２の実施例
の構成を示す図である。

【図１５】本発明に係る微小焦点Ｘ線源の第３の実施例
の構成を示す図である。

【図１６】本発明に係る回路基板の内部自動検査装置の
一実施例の構成を示す図である。

【符号の説明】

１Ｘ線源２対象物４焦点面５回転軸６回転軸７光軸２７Ｘ線３５Ｘ線管３７ＸＹテーブル３８回転ステージ３９Ｚステージ４０Ｘ線イメージインテンシファイア４２イメージローテータ（ダブプリズム）４３回転ステージ４５固体撮像素子（ＣＣＤ）４６ディスプレイ４７ドライバ

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 23/04

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｘ線源と、撮影対象となる対象物を回転
させる手段と、前記Ｘ線源から発射されて前記対象物を
透過したＸ線の像を前記対象物を回転させる手段の回転
面と平行に配置された検出面で検出して映像信号に変換
処理して出力する検出手段と、該検出手段から出力され
た映像信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段
と、該Ａ／Ｄ変換手段から出力されたデジタル画像を前
記対象物の回転に応じて所定回転角度毎に順次回転処理
する手段と、該回転処理する手段によって前記所定回転
角度毎に順次回転処理した前記デジタル画像を前記対象
物の１回転分にわたって加算する加算手段と、該加算手
段によって前記対象物の１回転分にわたって加算された
デジタル画像を変換処理して画面上に前記対象物の断層
画像として表示させる手段とを、備えたことを特徴とす
るＸ線断層撮影装置。
【請求項２】前記対象物を回転させる手段が回転ステ
ージからなり、前記検出手段がＸ線イメージセンサから
なることを特徴とする請求項１記載のＸ線断層撮影装
置。
【請求項３】前記Ｘ線源として、マイクロフォーカス
Ｘ線管を用いることを特徴とする請求項１記載のＸ線断
層撮影装置。
【請求項４】前記映像情報から前記対象物の欠陥を検
出する画像処理回路を更に備えたことを特徴とする請求
項１記載のＸ線断層撮影装置。
【請求項５】Ｘ線を用いて対象物の断層を撮影する方
法であって、撮影対象となる前記対象物を回転させなが
ら前記対象物にＸ線を照射し、該照射により前記対象物
を透過したＸ線を前記対象物を回転させる回転面と平行
な検出面上で検出してＸ線像を得、該得たＸ線像をデジ
タル画像に変換し、該変換したデジタル画像を前記対象
物の回転に応じて所定回転角度毎に回転処理し、該所定
回転角度毎に順次回転処理したデジタル画像を前記対象
物の１回転分にわたって加算し、該対象物の１回転分に
わたって加算したデジタル画像を処理して前記対象物の
断層の画像を得、該対象物の断層の画像を画面上に表示
することを特徴とするＸ線断層撮影方法。
【請求項６】前記対象物に照射するＸ線が、マイクロ
フォーカスＸ線管から発射されたＸ線であることを特徴
とする請求項５記載のＸ線断層撮影方法。
【請求項７】前記対象物の断層の画像から、前記対象
物の欠陥を検出することを特徴とする請求項５記載のＸ
線断層撮影方法。