JP3693318B2 - X-ray variable perspective angle fluoroscope - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はエックス線による透視撮像装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
最近電子回路の小形、高密度化に伴って、電子部品、LSIチップの接合部の不良解析等に不良と思われる特定点を方向を変えて透視観察したいという要求が高まっている。特定点を多方向から透視するには従来例えば図8に示すようにエックス線源1とエックス線撮像部7とを一体のC形フレーム30に取付けC形フレーム30を測定点Pを通る軸21を中心にして参照符号Eの方向に傾斜回転させる方法が知られている。ところが、この方法では斜視角が大きくなるとエックス線源1の下端角部31が被測定物2と干渉(接触)する為、エックス線出射点と被測定部を近づけることができず、高倍率観察ができない(倍率はエックス線射出点と被測定物とエックス線撮像部との比で決まる)という重大な欠点がある。また、装置が大がかりになるという問題もあった。従来の他の方法として図9に示すようにエックス線源1にエックス線出射角の大きい透過形エックス線を用い、エックス線撮像部7のみをエックス線出射点を中心とする半径上を移動(エックス線撮像部7の移動状態は点線で示す)させ、被測定点Pをエックス線出射点40とエックス線撮像部7とを結ぶ線上に位置決めして、所望の傾斜方向から観察する方法があった。この方法は、エックス線源1と被測定物2とを近づけ、高倍率が得られる特長があるが、一方エックス線撮像部の傾斜角を変えることにより、エックス線倍率が変ってしまうという重大な欠点があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の技術には、被測定点を斜視角を変えて透視観察する場合に大きな拡大率が得られないか、または、一定の拡大倍率を保ったまま斜視角を変えることができない欠点がある。
本発明はこれらの欠点を除去し、大きな拡大倍率が得られ、しかも、斜視角を変えても倍率が変わらず、更に、これを簡素な機構で実施しようとすることを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の目的を達成する為に、透過形エックス線源と、このエックス線源の下部に被測定物を水平方向に位置決めするXYステージと、XYステージを倍率方向である鉛直方向に位置決めするZステージを設け、このXYステージの下部にエックス線撮像部と、この撮像部を水平方向に直線移動させる撮像部直線移動ステージと、この直線移動ステージの動作に伴ってエックス線検出面が常にエックス線出射点を向くよう、エックス線撮像部を傾斜させる撮像部傾斜機構と、エックス線出射点を通る鉛直線を中心に撮像部を回転させる撮像部回転機構で可変斜視角透視撮像装置を構成したものである。
より具体的にこの動作を図1、図2を用い説明する。
両図において、1はエックス線源、2は被検査対象物(例えば高密度実装プリント基板)、7はエックス線撮像部である。
鉛直線(Z軸)に対して傾斜角αを変えて観察する場合(つまり、X軸−Z軸またはY軸−Z軸平面内での視角の変更)について図1を参照して説明する。被測定対象物2の被測定点PをXYステージでエックス線源1のエックス線出射点から所望の傾斜α方向に対応した位置に位置決めし、この出射方向にエックス線撮像部7を位置決めする。更にこの位置に応じてエックス線撮像部7のエックス線検出面19をエックス線が垂直に入射するように傾斜(角度β)させる。このようにして、透視観察を行う。
次に図2を用いて、X軸に対する角度θを変えて観察する場合について説明する。この場合にはXYステージで被測定物2の被測定点PをX軸に対して所望の位置(x1、y1)に位置決めし、この位置と、エックス線出射点Oを結ぶ直線上にエックス線撮像部7の直線移動機構と撮像部回転機構(共に図示せず)でエックス線撮像部7を位置決めし、この位置に応じて撮像部傾斜機構でエックス線検出19を傾斜させ、所望の角度から透視観察を行うようにしたものである。
【0005】
以下本発明の一実施例を図1〜図7によって説明する。図3は本発明の実施例の正面図、図4は同じく側面図、図5はエックス線撮像部7と撮像部直線移動ステージ13の平面図である。両図において、点線で示した撮像部は夫々移動したときの状態を示している。1は透過形エックス線源であり、130度の照射角を有する。このエックス線源1の下部にはXYステージがあり、被測定物2である高密度実装基板がこのXYステージ3に固定されている。このXYステージ3は鉛直(Z軸)方向に位置決めするZステージ4に組付けられている。このZ軸ステージはXYステージの四隅に配置される。このZ軸の作用により、エックス線源1と被測定物2が最も接近したときはその間隔は0.5mm、最も離れたときで、150mmとなる。最も近づけたときに拡大倍率は最大となり、最も離したときに最小となる。現状のエックス線源の場合、拡大倍率としては数倍から1000倍まで可能である。41はエックス線防護キャビネットである。図6、図7は各ステージの動きを模式的に示したものである。両図においては本実施例の装置のうちの稼動部分のみを示しており、他の構造物は省略している。
【0006】
以下図1から図7を用い詳細に説明する。XYステージ3の下方にはエックス線像を光の画像に変換するエックス線イメージインテンシファイア(以下II管と称する)5及びそれを電気信号に変換するテレビカメラ6とで構成されるエックス線撮像部7が配設されている。エックス線撮像部7は回転支持部9によって枠10に回転自在(回転方向を図6と図7の参照符号Dとして示す)に組付けられており、図4に示すように、回転支持部9はモータ11に駆動されるウォーム歯車12に固定されている。図5に示すように、枠10は撮像部直線移動ステージ13のテーブル14に取付けられ、参照符号Bの方向に移動する。図4に示すように、撮像部直線移動ステージ13は、モータ15に駆動されるウォーム歯車16が組付けられた回転軸17に固定されている。図6、図7に示すように、撮像部直線移動ステージ13はこの回転軸17を中心に参照符号Cの方向に回転する。次にエックス線出射点Oと被測定点Pとエックス線II5と傾斜角αと回転角θの関係を主要部の縦断面である図1と主要部の平面である図2によって説明する。被測定点Pを倍率Aでα,θの方向から観察する場合には、先ず被測定点PがA=L/ZとなるTを含む面上に来るようZステージ4(図6、図7参照)で位置決めする。次に被測定点Pがエックス線出射点Oを通る垂線に対して角度αの方向を成し、かつX軸に対しθの角を成す点(x1、y1)に来るようXYステージで位置決めする。このとき、
【数1】
A=L/Z …(2)
【数2】
tanθ=y1/x1 …(4)
を満足させる。次に、
r/Z=R/L …(5)
及θを満足する点Qにエックス線II5を位置決めし、この位置に応じてウォーム歯車12とモータ11、回転支持部9で構成されるII管傾斜機構18によってII管5のエックス線検出面19がエックス線出射点Oを向くよう位置決めする。
【0007】
以上の説明では拡大倍率Aを決めた後、傾斜角αと回転角θとを同時に決定するよう各位置決め機構を動作させる方法について述べたが、拡大倍率Aを決めた後、回転角θを決め傾斜方向αを次々に変えて観察し、この観察が終った後、傾斜角αを決め回転方向θを次々に変えて観察することももちろん出来る。更に観察方向α及びθを決定しておき、拡大倍率のみを変えて、不良箇所をだんだん拡大して観察することによって不良解析を行うことができる。この場合にも(1)〜(5)式に示した各位置の関係を守れば良い。この各位置の計算及動作指令は図示しないコンピュータ、制御装置によるが、これは衆知のパーソナルコンピュータ及数値制御ボードで構成できる。
【0008】
【発明の効果】
以上述べた如く本発明によれば、従来のエックス線検査装置にエックス線撮像部を水平に移動させ、これに伴ってエックス線検出面を傾斜させ、エックス線撮像部を水平移動機構ごと回転させる機構を付加するのみで被測定点を傾斜方向からも水平回転方向からも拡大倍率の変化することなく所望の方向から被測定点の検査ができ、高密度実装基板の接合不良解析に威力を発する。
またこの機能は従来のエックス線源、エックス線撮像部、被測定物位置決めXYZステージにエックス線撮像部直線移動機構、傾斜機構回転機構を追加し、それ等を一定の幾何学的位置関係下に位置決めするのみであるから、比較的低小形で簡素低コストで実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例の基本構成を示す正面図
【図2】 本発明の実施例の基本構成を示す側断面図
【図3】 本発明の一実施例を示す正面図
【図4】 本発明の一実施例を示す側断面図
【図5】 本発明の一実施例を示す平面図
【図6】 本発明の実施例の模式説明図
【図7】 本発明の実施例の模式説明図
【図8】 従来例の説明図
【図9】 従来例の説明図
【符号の説明】
1:エックス線源、2:被測定部、3:XYステージ、4:Zステージ、5:エックス線イメージインテンシファイア、6:テレビカメラ、13:撮像部直線移動機構、18:撮像部傾斜機構、19:撮像部回転機構[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fluoroscopic imaging apparatus using X-rays.
[0002]
[Prior art]
Recently, with the miniaturization and high density of electronic circuits, there has been an increasing demand for perspective observation of specific points that are considered defective for analysis of defects in electronic parts and LSI chip joints. In order to see through a specific point from multiple directions, conventionally, for example, as shown in FIG. 8, the X-ray source 1 and the
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the conventional technique, when the point to be measured is observed through a different perspective angle, a large enlargement ratio cannot be obtained, or the perspective angle cannot be changed while maintaining a constant magnification. There are drawbacks.
The object of the present invention is to eliminate these drawbacks, obtain a large magnification, and the magnification does not change even if the perspective angle is changed. Further, it is an object of the present invention to implement this with a simple mechanism.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-described object, the present invention achieves the above-mentioned transmission X-ray source, an XY stage that positions the object to be measured in the horizontal direction below the X-ray source, and a Z that positions the XY stage in the vertical direction that is the magnification direction. A stage is provided, an X-ray imaging unit below the XY stage, an imaging unit linear movement stage that linearly moves the imaging unit in the horizontal direction, and the X-ray detection surface always moves the X-ray emission point along with the operation of the linear movement stage. A variable perspective angle fluoroscopic imaging device is configured with an imaging unit tilting mechanism that tilts the X-ray imaging unit and an imaging unit rotation mechanism that rotates the imaging unit around a vertical line passing through the X-ray emission point.
More specifically, this operation will be described with reference to FIGS.
In both figures, 1 is an X-ray source, 2 is an object to be inspected (for example, a high-density mounting printed circuit board), and 7 is an X-ray imaging unit.
A case where observation is performed while changing the tilt angle α with respect to the vertical line (Z-axis) (that is, a change in viewing angle in the X-axis-Z-axis or Y-axis-Z-axis plane) will be described with reference to FIG. The measurement point P of the
Next, the case where observation is performed with the angle θ with respect to the X axis being changed will be described with reference to FIG. In this case, the measurement point P of the
[0005]
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 3 is a front view of the embodiment of the present invention, FIG. 4 is a side view of the same, and FIG. 5 is a plan view of the
[0006]
This will be described in detail below with reference to FIGS. Below the
[Expression 1]
A = L / Z (2)
[Expression 2]
tan θ = y1 / x1 (4)
To satisfy. next,
r / Z = R / L (5)
The X-ray II5 is positioned at a point Q that satisfies the above and θ, and the
[0007]
In the above description, the method of operating each positioning mechanism so as to simultaneously determine the inclination angle α and the rotation angle θ after determining the magnification A is described. However, after the magnification A is determined, the rotation angle θ is determined. Observing by changing the inclination direction α one after another, of course, after this observation is finished, it is of course possible to determine the inclination angle α and change the rotation direction θ one after another. Further, it is possible to perform defect analysis by determining the observation directions α and θ, changing only the magnification, and magnifying and observing the defective portion gradually. In this case as well, the relationship between the positions shown in equations (1) to (5) may be maintained. The calculation and operation command for each position depends on a computer and a control device (not shown), but this can be constituted by a publicly known personal computer and a numerical control board.
[0008]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the conventional X-ray inspection apparatus is provided with a mechanism for horizontally moving the X-ray imaging unit, inclining the X-ray detection surface accordingly, and rotating the X-ray imaging unit together with the horizontal movement mechanism. Thus, the measurement point can be inspected from a desired direction without changing the enlargement magnification from both the tilt direction and the horizontal rotation direction.
In addition, this function adds a X-ray imaging unit linear movement mechanism and tilt mechanism rotation mechanism to the conventional X-ray source, X-ray imaging unit, measurement object positioning XYZ stage, and only positions them in a certain geometric positional relationship. Therefore, it can be realized at a relatively low size and at a low cost.
[Brief description of the drawings]
1 is a front view showing a basic configuration of an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a side sectional view showing a basic configuration of an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a front view showing an embodiment of the present invention. FIG. 5 is a plan view showing an embodiment of the present invention. FIG. 6 is a schematic explanatory view of an embodiment of the present invention. FIG. 7 is a schematic view of an embodiment of the present invention. Explanatory drawing [FIG. 8] Explanatory drawing of conventional example [FIG.
1: X-ray source, 2: measured part, 3: XY stage, 4: Z stage, 5: X-ray image intensifier, 6: TV camera, 13: imaging unit linear movement mechanism, 18: imaging unit tilting mechanism, 19 : Imaging unit rotation mechanism
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