JP3784062B2 - エックス線透視撮像装置 - Google Patents

Description

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。

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（例えば、特許文献１参照。）。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。
特開平１１−２１８５０３号公報

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。

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。

本発明によれば、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、比較的低小形で簡素、かつ低コストで実現できる。

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。

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 II 5 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、
を満足させる。次に、
及びθを満足する点Ｑにエックス線 II 5 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 によってエックス線 II 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。

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。この場合にも式(1) 〜式(5) 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び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。

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かつ低コストで実現できる。

本発明の実施例の基本構成を示す正面図。 本発明の実施例の基本構成を示す側断面図。 本発明の一実施例を示す正面図。 本発明の一実施例を示す側断面図。 本発明の一実施例を示す平面図。 本発明の実施例の模式説明図。 本発明の実施例の模式説明図。 従来例の説明図。 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II、 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。

Claims (4)

1. エックス線を放射する透過形エックス線源と、このエックス線源の下方に配され、被測定物を水平方向に位置決めする水平位置決め手段と、上記位置決め手段を上下方向に位置決めするＺ位置決め手段と、上記水平位置決め手段の下方に配設されて、エックス線像を撮像するエックス線撮像手段と、上記エックス線撮像手段を水平方向に直線移動させる撮像部直線移動手段と、上記撮像部の直線移動に伴って上記エックス線撮像手段のエックス線検出面を上記エックス線源の方向に向ける撮像部傾斜手段と、
   上記撮像部直線移動手段、上記撮像部傾斜手段及び、上記エックス線撮像手段を上記エックス線源のエックス線出射点を通る鉛直線を中心に回転させる撮像部回転手段と、
   制御装置を備え、
   上記制御装置は、上記Ｚ位置決め手段によって上記被測定物の鉛直方向位置を変えることによって上記被測定物の画像の拡大倍率を変更した後、上記水平位置決め手段によって上記被測定物を水平方向に回転し、かつ上記撮像部傾斜手段によって上記エックス線検出面を傾斜させることを特徴とするエックス線透視装置。
2. エックス線を放射する透過形エックス線源と、このエックス線源の下方に配され、被測定物を水平方向に位置決めする水平位置決め手段と、上記位置決め手段を上下方向に位置決めするＺ位置決め手段と、上記水平位置決め手段の下方に配設されて、エックス線像を撮像するエックス線撮像手段と、上記エックス線撮像手段を水平方向に直線移動させる撮像部直線移動手段と、上記撮像部の直線移動に伴って上記エックス線撮像手段のエックス線検出面を上記エックス線源の方向に向ける撮像部傾斜手段と、
   上記撮像部直線移動手段、上記撮像部傾斜手段及び、上記エックス線撮像手段を上記エックス線源のエックス線出射点を通る鉛直線を中心に回転させる撮像部回転手段と、
   制御装置を備え、
   上記制御装置は、上記Ｚ位置決め手段によって上記被測定物の鉛直方向位置を変えることによって上記被測定物の画像の拡大倍率を変更した後、上記水平位置決め手段によって上記被測定物を水平方向に回転し、かつ上記撮像部傾斜手段によって上記エックス線検出面を傾斜させ傾斜方向を次々に変えて観察することを特徴とするエックス線透視装置。
3. エックス線を放射する透過形エックス線源と、このエックス線源の下方に配され、被測定物を水平方向に位置決めする水平位置決め手段と、上記位置決め手段を上下方向に位置決めするＺ位置決め手段と、上記水平位置決め手段の下方に配設されて、エックス線像を撮像するエックス線撮像手段と、上記エックス線撮像手段を水平方向に直線移動させる撮像部直線移動手段と、上記撮像部の直線移動に伴って上記エックス線撮像手段のエックス線検出面を上記エックス線源の方向に向ける撮像部傾斜手段と、
   上記撮像部直線移動手段、上記撮像部傾斜手段及び、上記エックス線撮像手段を上記エックス線源のエックス線出射点を通る鉛直線を中心に回転させる撮像部回転手段と、
   制御装置を備え、
   上記制御装置は、上記Ｚ位置決め手段によって上記被測定物の鉛直方向位置を変えることによって上記被測定物の画像の拡大倍率を変更した後、上記撮像部傾斜手段によって上記エックス線検出面を傾斜させ、かつ上記水平位置決め手段によって上記被測定物を水平方向に次々に回転して観察することを特徴とするエックス線透視装置。
4. エックス線を放射する透過形エックス線源と、このエックス線源の下方に配され、被測定物を水平方向に位置決めする水平位置決め手段と、上記位置決め手段を上下方向に位置決めするＺ位置決め手段と、上記水平位置決め手段の下方に配設されて、エックス線像を撮像するエックス線撮像手段と、上記エックス線撮像手段を水平方向に直線移動させる撮像部直線移動手段と、上記撮像部の直線移動に伴って上記エックス線撮像手段のエックス線検出面を上記エックス線源の方向に向ける撮像部傾斜手段と、
   上記撮像部直線移動手段、上記撮像部傾斜手段及び、上記エックス線撮像手段を上記エックス線源のエックス線出射点を通る鉛直線を中心に回転させる撮像部回転手段と、
   制御装置を備え、
   上記制御装置は、上記撮像部傾斜手段によって上記傾斜方向を決め、上記水平位置決め手段によって上記被測定物の回転方向を決めた後、上記Ｚ位置決め手段によって上記被測定物の鉛直方向位置を変えることによって上記被測定物の画像の拡大倍率を次々に変更して観察することを特徴とするエックス線透視装置。