JP3320463B2 - X線検査装置およびx線検査方法 - Google Patents

X線検査装置およびx線検査方法

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  • Measurement Of Radiation (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、産業用のX線非破壊検
査に用いるX線検査装置およびX線検査方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、X線透過画像を用いた非破壊検査
においては、X線発生器とX線検出器を駆動部により走
査し、被写体を透過したX線をX線検出器により検出
し、これを制御部を介して画像処理部で画像処理され、
さらに、通常の透過画像として表示部に表示する。この
表示部において、透過画像のコントラストの違いで欠陥
などを識別していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の構
成では、被写体に段差があるような複雑な構造、または
配線が多重になっているような場合、同一材料でありな
がらコントラストに差が生じたり、または配線が前後に
重なり合っている場合に、それらを容易に区別すること
ができなかった。
【0004】本発明は上記従来の問題を解決するもの
で、X線検査に際して被写体に配線などが重なり合って
いる場合などにも、それらを区別して特定構成物や欠陥
部の非破壊検査を容易に行うことができるX線検査装置
およびX線検査方法を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明のX線検査方法は、被写体が複数の配線が重な
った3次元構造を有する被写体であって、計算により求
めた、特定の構造物を除去したときの被写体のX線照射
に対する透過画像データである除去計算画像データを予
め計算により作成し、実際に被写体にX線を透過させて
得たX線透過画像データを用いて、前記除去計算画像デ
ータとX線透過画像データを比較または差分することに
より、被写体の特定部分のみの画像データを得るもので
ある。
【0006】
【0007】
【0008】さらに、本発明のX線検査方法は、計算に
より求めた、特定の構造物を除去したときの被写体のX
線照射に対する透過画像データである除去計算画像デー
タを対数変換したデータと、複数の配線が重なった3次
元構造を有する前記被写体に実際にX線を透過させて得
たX線透過画像データを対数変換したデータとを比較ま
たは差分することにより、被写体の特定部分のみの画像
データを得るものである。
【0009】さらに、本発明のX線検査装置は、X線を
被写体に照射し、前記被写体を透過したX線を検出する
X線画像検出器と、前記X線画像検出器により検出した
X線透過画像データと、予め計算により作成した特定の
構造物を除去したときの前記被写体のX線照射に対する
透過画像である計算画像データとを用いて画像処理し、
前記被写体を構成する特定構造成分を分離または消去
し、または前記X線透過画像データと計算画像データを
比較することにより被写体の構造成分および前記構造成
分の欠陥を検査可能な画像処理部とを備えたものであ
る。
【0010】
【作用】上記構成により、被写体の特定の構造物を無く
した場合の計算による被写体の除去計算画像データと、
X線を照射して撮影を行ったX線透過画像データとを画
像比較または差分するので、特定の構造物のみからなる
画像データが容易に得られ、したがって、配線などが重
なり合っている場合などにもそれを容易に区別可能とな
り、被写体の特定構成物や欠陥部の非破壊検査が容易に
行える。
【0011】また、各画像データを対数変換することに
より、X線エネルギーと材料の吸収係数が前もって分か
っていれば、X線透過強度の計算が簡単に求められる。
【0012】
【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
しながら説明する。図1は本発明の一実施例におけるX
線検査装置の基本構成を示すブロック図である。図1に
おいて、X線発生器1とX線検出器2を駆動部3により
走査し、被写体4を透過したX線をX線検出器2により
検出し、これを制御部5を介して画像処理部6で画像処
理してX線透過画像データを得る。また、検査すべき被
写体4が前もって判明している場合、たとえばプリント
基板検査のような場合、被写体4の大きさと構造が前も
って判明しているので、照射するX線のエネルギーまた
は実行エネルギーを決定することにより、被写体4を透
過するX線強度を計算により求めることが可能である。
予め計算により被写体4の一部の構造物を無くした場合
の被写体4の除去計算画像データを得、これを記憶させ
るメモリ部を画像処理部6に設け、画像処理部6におい
て、実際に被写体4にX線を照射して撮影を行って得た
X線透過画像データと、除去計算画像データとを画像比
較または差分することにより、被写体4の特定部分のみ
の画像データを得ることができる。これらを通常の透過
画像と同様にして表示部7に表示する。
【0013】このとき、被写体4に入射するX線強度を
0 (E1 )とすると、被写体4を透過するX線強度I
(E1 )は次の(数1)式で表される。
【0014】
【数1】 I(E1)=I0(E1)exp{- μ1(E1)X12(E1)X23(E1)X33(E1)X3 }…(1) この(数1)式の両辺を対数変換すると、次の(数2)
式のようになる。
【0015】
【数2】 S(E1)=-1nI(E1)/I0(E1)= μ1(E1)X12(E1)X23(E1)X33(E1)X3 …(2) ここで、X0 は基板材料の厚さ(cm)、X1 ,X2 ,X
3 は配線材料の厚さ、EはX線光子エネルギー、S(E
1 )は被写体に入射したX線と透過したX線の強度比を
対数比した値、μ1 〜μ3 は基板材料、配線材料の各エ
ネルギーに対する吸収係数である。(数2)式から判る
ことは、透過画像を対数変換することにより、被写体を
構成する材料の吸収係数と厚さの積をパラメータとした
一次の関数となる。すなわち、X線エネルギーと材料の
吸収係数が前もって分かっていれば、簡単にX線透過強
度を計算により求めることができる。また、被写体の形
状が前もって分かっている場合は透過画像を計算により
求めることができる。
【0016】図2は図1の被写体4の一例を示す3層に
電導体を配線した多層配線基板の見取り図である。図2
に示すように、多層基板11に上部から配線12、配線13、
配線14が一部重なりながら配線されている。このよう
に、被写体が多層基板11であり、この多層基板11を構成
する構造物が基板材料と配線用金属から構成されてい
る。
【0017】図3は図2の多層配線基板のX線透過画像
図である。図3に示すように配線12、配線13、配線14が
一部重なりながら撮影されている。このままでは、どの
配線がどの層なのか、また、配線が相互に重なっている
箇所はコントラストが異なっている。
【0018】図4は、X線照射により得た透過画像と計
算により求めた透過画像を用いて画像処理により、それ
ぞれのコンポーネントに分離した場合の画像図である。
図4に示すように、a,d,gはX線照射による被写体
のX線透過画像データを示し、bは、計算により被写体
中の特定の配線、配線12と配線14のコントラストを求め
た除去計算画像データを示している。この両者a,bの
差分を取ることにより、配線13と基板11のみの差分画像
データcを取り出すことができる。この場合は基板11と
配線13のみの画像を得ることができる。また同様に、除
去計算画像データeは、計算により被写体中の特定の配
線12、配線13のコントラストを求めたもので、差分画像
データfは配線14と基板11のみの画像データを示してい
る。さらに、除去計算画像データhは基板11と配線13、
配線14の計算によるコントラストを求めたもので、差分
画像データiは配線12のみの画像データである。このよ
うに、前もって構成の判っている被写体の場合には、計
算により特定の構成のみの画像を前もって計算し、X線
を用いて撮影した透過画像とのコントラストの差分を行
うことにより、特定の構成物のみの画像を取り出すこと
ができる。
【0019】また、被写体の構成に欠陥がある場合に
は、被写体の無欠陥計算画像データと、X線を照射して
撮影を行ったX線透過画像データとの差分を取ることに
より、欠陥部分の画像が残ることになる。差分を取る画
像を選択することにより、特定の画像毎の欠陥の検査に
使用することができる。
【0020】次に、具体的な数値として、理想的なX線
透過画像の求め方を示す。被写体に照射するX線の実効
エネルギーが50keVのときを例にする。一般的に、X
線発生器のX線管に印加する高電圧が100 kVの場合に
は、X配管から発生するX線の実効エネルギーは約50k
eVとなる。被写体を構成する材料が、アルミナ3mm、
銅箔0.05mmを3層とすると、アルミナの吸収係数は0.99
4 cm-1、銅の吸収係数は22.9cm-1であるので、これらを
(数2)式に代入して計算を行うと、次の(数3)式の
ようになる。
【0021】
【数3】S(E1)=-1nI(E1)/I0(E1) …(3) ここで、アルミナのみの箇所では0.223 、アルミナ+銅
箔1枚の箇所では0.338 、アルミナ+銅箔2枚の箇所で
は0.452 、アルミナ+銅箔3枚の箇所では0.567 とな
る。このように、対数化した透過強度は銅箔の厚さの増
加にともない、直線的に変化するので、非常に計算にの
りやすいことが判る。
【0022】実際に、X線を照射して撮影を行ったX線
透過画像データは、X線光子の発生の揺らぎに依存した
揺らぎ成分が重畳している。この量はノイズ成分となる
ので、X線を照射して撮影を行う場合は、被写体のコン
トラストがノイズ成分を上回るように、X線の照射強度
またはセンサのサンプリング時間を調整する必要があ
る。たとえば、上述の銅箔のコントラストはアルミナベ
ースに対し10.8%となるので、この場合は前もってX線
を照射し、ノイズレベルが銅箔のコントラストを上回る
ようにX線強度を設定すればよい。また、差分計算を行
う場合は、被写体の無い場合を基準として測定値と計算
値が同じになるように前もって規格化すれば良い。
【0023】したがって、対象とする被写体が前もって
決まっている場合には、被写体の理想的なX線透過画像
データを前もって計算により算出し、X線を照射して撮
影を行ったX線透過画像データと画像比較または差分を
行うことにより、被写体の欠陥部分のみの画像データを
得ることができる。また、特定の構造物を無くした場合
の計算による被写体のX線透過画像データを前もって計
算により算出し、X線を照射して撮影を行ったX線透過
画像データと画像比較または差分を行うことにより、特
定の構造物のみからなる画像データを得ることができ
る。このように、物体の非破壊検査として使用すること
により、従来、X線透過画像のみを用いて行ってきた非
破壊検査を、計算により3次元的に各厚さの部分の情報
を取り出したり被写体の検査したい物質のみを選択して
検査を行うことができる。
【0024】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、除去計算
画像データとX線透過画像データを比較または差分する
ことにより、特定の構造物のみからなる画像データを得
るため、配線などが前後に重なり合っている場合にもそ
れを容易に区別することができ、計算により3次元的に
各厚さの部分の情報を取り出したり被写体の検査したい
物質のみを選択して検査を容易に行うことができる。ま
た、透過画像データを対数変換することにより、X線エ
ネルギーと材料の吸収係数が前もって分かっていれば、
X線透過強度の計算を簡単に求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例におけるX線検査装置の基本
構成を示すブロック図
【図2】図1の被写体4の一例を示す3層に電導体を配
線した多層配線基板の見取り図
【図3】図2の多層配線基板11のX線透過画像図
【図4】X線照射により得た透過画像と計算により求め
た透過画像を用いてそれぞれのコンポーネントに分離し
た場合の画像図
【符号の説明】
1 X線発生器 2 X線検出器 3 駆動部 4 被写体 5 制御部 6 画像処理部 7 表示部 11 多層基板 12,13,14 配線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 23/00 - 23/227 H05K 3/46 G01B 15/00 - 15/08

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被写体が複数の配線が重なった3次元構造
    を有する被写体であって、計算により求めた、特定の構
    造物を除去したときの被写体のX線照射に対する透過画
    像データである除去計算画像データを予め計算により作
    成し、実際に被写体にX線を透過させて得たX線透過画
    像データを用いて、前記除去計算画像データとX線透過
    画像データを比較または差分することにより、被写体の
    特定部分のみの画像データを得るX線検査方法。
  2. 【請求項2】計算により求めた、特定の構造物を除去し
    たときの被写体のX線照射に対する透過画像データであ
    る除去計算画像データを対数変換したデータと、複数の
    配線が重なった3次元構造を有する前記被写体に実際
    X線を透過させて得たX線透過画像データを対数変換し
    たデータとを比較または差分することにより、被写体の
    特定部分のみの画像データを得るX線検査方法。
  3. 【請求項3】X線を被写体に照射し、前記被写体を透過
    したX線を検出するX線画像検出器と、 前記X線画像検出器により検出したX線透過画像データ
    と、予め計算により作成した特定の構造物を除去したと
    きの前記被写体のX線照射に対する透過画像である計算
    画像データとを用いて画像処理し、前記被写体を構成す
    る特定構造成分を分離または消去し、または前記X線透
    過画像データと計算画像データを比較することにより被
    写体の構造成分および前記構造成分の欠陥を検査可能な
    画像処理部とを備えたX線検査装置。
  4. 【請求項4】被写体が多層配線基板である請求項1また
    は請求項2記載のX線検査方法。
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