JPH0692944B2 - Ｘ線断層撮影装置 - Google Patents
Ｘ線断層撮影装置Info
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- JPH0692944B2 JPH0692944B2 JP61177546A JP17754686A JPH0692944B2 JP H0692944 B2 JPH0692944 B2 JP H0692944B2 JP 61177546 A JP61177546 A JP 61177546A JP 17754686 A JP17754686 A JP 17754686A JP H0692944 B2 JPH0692944 B2 JP H0692944B2
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- Japan
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- ray
- sample
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- rays
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- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は放射線による断層撮影技術に係り、特に、電子
回路のはんだ接続部を対象として高解像度で非破壊検査
を行う断層撮影技術に関する。
回路のはんだ接続部を対象として高解像度で非破壊検査
を行う断層撮影技術に関する。
電子回路、特に集積回路の入出力信号端子数は少ないも
ので20、多いものでは200近い。このような集積回路は
所定のプリント配線板に実装された後、モジュールごと
に検査が行われている。
ので20、多いものでは200近い。このような集積回路は
所定のプリント配線板に実装された後、モジュールごと
に検査が行われている。
係る検査の経験則から、上記電子回路のはんだ接続部が
欠陥を内包していると、製品に組込まれた後のある時間
経過後に断線等の不良を生じさせる可能性があることが
わかってきた。
欠陥を内包していると、製品に組込まれた後のある時間
経過後に断線等の不良を生じさせる可能性があることが
わかってきた。
そこで実装後の電子回路をＸ線で透過し、はんだ接続部
の欠陥を検査する必要が生じた。従来のＸ線を用いた検
査の技術分野には、例えば「産業用Ｘ線CTスキャナとそ
の適用」（中村，計装,Vol27, No2（1984）pp48−51）
に記載の技術がある。これは医療用のＸ線CTを根底に発
展した技術と思われるが、検査対象を輪切りにすべく全
周方向からＸ線を照射し、得られたＸ線検出像から検査
対象の断面像のすべてを詳細に再構成するものである。
の欠陥を検査する必要が生じた。従来のＸ線を用いた検
査の技術分野には、例えば「産業用Ｘ線CTスキャナとそ
の適用」（中村，計装,Vol27, No2（1984）pp48−51）
に記載の技術がある。これは医療用のＸ線CTを根底に発
展した技術と思われるが、検査対象を輪切りにすべく全
周方向からＸ線を照射し、得られたＸ線検出像から検査
対象の断面像のすべてを詳細に再構成するものである。
上記の従来技術は検査対象の断層撮像に重点が置かれて
いるため、当然の帰結として対象全体をＸ線で輪切りに
し、２次元断面像を再構成している。このため検査対象
には、ある程度の幅が許容されており、電子回路に限ら
れない。しかし、検出分解能が300μｍφ以上であり、
又、得られる画像データ量も膨大となる。これでは本発
明で検査の対象としたい100μｍφないし200μｍφのは
んだ接続内部を検査できないばかりか、データ量が多い
ことから演算回路規模の増大を招き、現実的な検査速度
が得られない。
いるため、当然の帰結として対象全体をＸ線で輪切りに
し、２次元断面像を再構成している。このため検査対象
には、ある程度の幅が許容されており、電子回路に限ら
れない。しかし、検出分解能が300μｍφ以上であり、
又、得られる画像データ量も膨大となる。これでは本発
明で検査の対象としたい100μｍφないし200μｍφのは
んだ接続内部を検査できないばかりか、データ量が多い
ことから演算回路規模の増大を招き、現実的な検査速度
が得られない。
本発明の目的は、上記した従来技術の問題点を解決し、
高い解像度で高速にはんだ接続部の内部を検査できるＸ
線断層撮影装置を提供することにある。
高い解像度で高速にはんだ接続部の内部を検査できるＸ
線断層撮影装置を提供することにある。
上記目的は、Ｘ線断層撮影装置を波長帯域の異なる複数
のＸ線を試料に照射可能なＸ線照射手段と、試料を載置
してX,Y及びθ方向に可動な載置手段と、Ｘ線照射手段
により試料に照射され試料を透過したＸ線を検出するＸ
線検出手段と、Ｘ線照射手段で試料に波長帯域の異なる
複数のＸ線を逐次照射してＸ線検出手段により検出され
た複数の透過Ｘ線の画像信号と、試料の各部位の既知の
寸法データとＸ線吸収係数とから試料の所望の部分の厚
さ分布を算出する厚さ分布算出手段と、載置手段で試料
をθ方向に異なる複数の方向に設定してこの異なる複数
の方向のそれぞれの方向について厚さ分布算出手段で得
られた所望の部分の厚さ分布に基づいて所望の部分のＺ
方向の任意の断面形状を表示する表示手段とを備えるこ
とにより達成される。
のＸ線を試料に照射可能なＸ線照射手段と、試料を載置
してX,Y及びθ方向に可動な載置手段と、Ｘ線照射手段
により試料に照射され試料を透過したＸ線を検出するＸ
線検出手段と、Ｘ線照射手段で試料に波長帯域の異なる
複数のＸ線を逐次照射してＸ線検出手段により検出され
た複数の透過Ｘ線の画像信号と、試料の各部位の既知の
寸法データとＸ線吸収係数とから試料の所望の部分の厚
さ分布を算出する厚さ分布算出手段と、載置手段で試料
をθ方向に異なる複数の方向に設定してこの異なる複数
の方向のそれぞれの方向について厚さ分布算出手段で得
られた所望の部分の厚さ分布に基づいて所望の部分のＺ
方向の任意の断面形状を表示する表示手段とを備えるこ
とにより達成される。
即ち、本発明においては、検査対象となる電子回路の均
質性に着目し、Ｘ線を数回照射するだけで、はんだ接続
内部の欠陥をCRT表示することを基本性能とする。即
ち、電子回路を実装したモジュールにおいて、着目する
はんだ付け検査位置の限定した範囲に、波長帯域の異な
るＸ線を逐時照射するＸ線照射系と検査対象載置台を設
ける。また、高解像度で透過画像を検出する検出系と、
得られた検出画像を予め判っている電子回路モジュール
の部品寸法、Ｘ線吸収係数を用いて、はんだ厚み分布を
算出し表示する計算手段を有している。当該計算手段
は、更にＸ線照射角度を変えながら照射部分のはんだ厚
みを複数方向から検出し、各方向のはんだ厚み分布の検
出データを用いて、はんだ付け部分の３次元形状を再構
成する機能も有する。
質性に着目し、Ｘ線を数回照射するだけで、はんだ接続
内部の欠陥をCRT表示することを基本性能とする。即
ち、電子回路を実装したモジュールにおいて、着目する
はんだ付け検査位置の限定した範囲に、波長帯域の異な
るＸ線を逐時照射するＸ線照射系と検査対象載置台を設
ける。また、高解像度で透過画像を検出する検出系と、
得られた検出画像を予め判っている電子回路モジュール
の部品寸法、Ｘ線吸収係数を用いて、はんだ厚み分布を
算出し表示する計算手段を有している。当該計算手段
は、更にＸ線照射角度を変えながら照射部分のはんだ厚
みを複数方向から検出し、各方向のはんだ厚み分布の検
出データを用いて、はんだ付け部分の３次元形状を再構
成する機能も有する。
Ｘ線発生に用いる電子ビームの加速電圧の増加は、Ｘ線
スペクトルにおいて主として短波長側のＸ線量を増大さ
せる。一方、発生したＸ線を銅板等のフイルターを透過
させることで、長波長側のスペクトル分布を任意に制御
可能である。
スペクトルにおいて主として短波長側のＸ線量を増大さ
せる。一方、発生したＸ線を銅板等のフイルターを透過
させることで、長波長側のスペクトル分布を任意に制御
可能である。
そこで、電子回路実装モジュールを構成する各素材のＸ
線透過率（Ｘ線吸収係数）のちがい、予め判明している
部品寸法から、異なった波長分布をＸ線を照射すること
で、検出したＸ線透過画像から着目するはんだ付け部分
のみの厚み分布を算出する。このように予め判明してい
る素材寸法を計算に入れることで、画像検出に必要とさ
れるＸ線波長の種類を低減し、検査時間の短縮化の副次
的作用も生ずることとなる。
線透過率（Ｘ線吸収係数）のちがい、予め判明している
部品寸法から、異なった波長分布をＸ線を照射すること
で、検出したＸ線透過画像から着目するはんだ付け部分
のみの厚み分布を算出する。このように予め判明してい
る素材寸法を計算に入れることで、画像検出に必要とさ
れるＸ線波長の種類を低減し、検査時間の短縮化の副次
的作用も生ずることとなる。
本発明の一実施例を以下に説明する。第２図は、検査対
象とする電子回路モジュールの例を示すもので、セラミ
ック基板20上にLSIチップ22がはんだ接続されて実装さ
れた構造である。第３図はこの断面構造を示すもので、
セラミック基板20は配線層24a〜24dが積層された多層構
造であり、各層間には所定の格子寸法位置に金属が充填
されたスルーホール26があり、また各配線層には薄い膜
厚の金属による回路配線が設けられている。このセラミ
ック基板20の下面には接続ピン25が設けられ、また上面
にはLSIチップ22を搭載し、これをはんだ28で接続した
構造となっている。本発明は、はんだ気泡23や不良形状
はんだ29で示すようなはんだ接続部の欠陥検査を行なう
ことを目的とする。
象とする電子回路モジュールの例を示すもので、セラミ
ック基板20上にLSIチップ22がはんだ接続されて実装さ
れた構造である。第３図はこの断面構造を示すもので、
セラミック基板20は配線層24a〜24dが積層された多層構
造であり、各層間には所定の格子寸法位置に金属が充填
されたスルーホール26があり、また各配線層には薄い膜
厚の金属による回路配線が設けられている。このセラミ
ック基板20の下面には接続ピン25が設けられ、また上面
にはLSIチップ22を搭載し、これをはんだ28で接続した
構造となっている。本発明は、はんだ気泡23や不良形状
はんだ29で示すようなはんだ接続部の欠陥検査を行なう
ことを目的とする。
第１図は、本発明の全体構成を示すもので、試料ホルダ
ー４に搭載した検査資料３に対して、Ｘ線源１を設けて
Ｘ線照射を行ない、Ｘ線検出器２でこの透過像を撮像で
きるようにしている。この照射Ｘ線の波長分布を制御す
るため、電圧制御器９と、フイルタ6a〜6cを設けてい
る。電圧制御器９は、Ｘ線源１のＸ線発生ターゲット12
に供給する電子ビームの加速電圧を制御することで、計
算機15の指令値に従って、発生Ｘ線のスペクトル分布の
主に短波長領域におけるＸ線強度分布を可変できるよう
にしている。一方、フイルタ6a〜6cは、各厚みの異なる
銅板を設け、計算機15の指令値に従って切り替え可能と
したもので、発生Ｘ線を透過させることで、Ｘ線スペク
トル分布の主に長波長領域のＸ線強度を減衰させ、制御
できるようにしている。
ー４に搭載した検査資料３に対して、Ｘ線源１を設けて
Ｘ線照射を行ない、Ｘ線検出器２でこの透過像を撮像で
きるようにしている。この照射Ｘ線の波長分布を制御す
るため、電圧制御器９と、フイルタ6a〜6cを設けてい
る。電圧制御器９は、Ｘ線源１のＸ線発生ターゲット12
に供給する電子ビームの加速電圧を制御することで、計
算機15の指令値に従って、発生Ｘ線のスペクトル分布の
主に短波長領域におけるＸ線強度分布を可変できるよう
にしている。一方、フイルタ6a〜6cは、各厚みの異なる
銅板を設け、計算機15の指令値に従って切り替え可能と
したもので、発生Ｘ線を透過させることで、Ｘ線スペク
トル分布の主に長波長領域のＸ線強度を減衰させ、制御
できるようにしている。
資料ホルダー４は、水平方向に対して角度βの傾斜を持
ち、θステージ19、Ｙステージ18の上に搭載されＸ方向
に駆動可能とした構造で、Ｘ線が０の回転中止の位置に
照射されるように配置し計算機15の指令値に従って、θ
軸駆動回路11,Y軸駆動回路10、Ｘ軸駆動回路８によりＸ
線を照射する対象物のX,Yの位置と照射方位角θを自動
設定できるようにしている。
ち、θステージ19、Ｙステージ18の上に搭載されＸ方向
に駆動可能とした構造で、Ｘ線が０の回転中止の位置に
照射されるように配置し計算機15の指令値に従って、θ
軸駆動回路11,Y軸駆動回路10、Ｘ軸駆動回路８によりＸ
線を照射する対象物のX,Yの位置と照射方位角θを自動
設定できるようにしている。
Ｘ線検出器で撮像した透過像は、AD変換した後、画像メ
モリ14a〜14nに格納し、計算機15から読み出しできるよ
うに構成し、この演算処理により、はんだ接続部の厚み
分布に相当する画像を抽出した後、この抽出画像を用い
て、はんだの３次元像を再構成し、CRT16上に、任意位
置でスライスした断面像を表示して、目視確認を可能と
したものである。
モリ14a〜14nに格納し、計算機15から読み出しできるよ
うに構成し、この演算処理により、はんだ接続部の厚み
分布に相当する画像を抽出した後、この抽出画像を用い
て、はんだの３次元像を再構成し、CRT16上に、任意位
置でスライスした断面像を表示して、目視確認を可能と
したものである。
以下、これらの装置を用いて、はんだ接続部のはんだ厚
みを検出し、更にこの検出値からはんだ接続部の３次元
像を再構成する方法について説明する。本発明において
は、はんだ接続部の厚み検出に２種の帯域の異なるＸ線
を用い、また３次元像の再構成には、角度θの異なる４
方向から検出したはんだ接続部の抽出画像を用いる場合
の例について述べる。
みを検出し、更にこの検出値からはんだ接続部の３次元
像を再構成する方法について説明する。本発明において
は、はんだ接続部の厚み検出に２種の帯域の異なるＸ線
を用い、また３次元像の再構成には、角度θの異なる４
方向から検出したはんだ接続部の抽出画像を用いる場合
の例について述べる。
画像検出に当って、検査サンプルを試料ホルダー上に搭
載し、X.Y方向に駆動制御して、検査サンプルの検査個
所を、Ｘ線照射位置に設定した後、照射方位角θを所定
値θ1に設定する。次に、Ｘ線発生電圧とＸ線フイルタ
ーを切り替えて、順次、スペクトル帯域の異なるＸ線を
照射し、各Ｘ線に対する透過像Pa（X,Y）,Pb（X,Y）を
検出し画像メモリに格納する。
載し、X.Y方向に駆動制御して、検査サンプルの検査個
所を、Ｘ線照射位置に設定した後、照射方位角θを所定
値θ1に設定する。次に、Ｘ線発生電圧とＸ線フイルタ
ーを切り替えて、順次、スペクトル帯域の異なるＸ線を
照射し、各Ｘ線に対する透過像Pa（X,Y）,Pb（X,Y）を
検出し画像メモリに格納する。
第４図は、Ｘ線発生電圧Ｖ＝140kV,銅板フイルターの厚
み１mmtとした時の帯域ａと発生電圧Ｖ＝100kV,銅板フ
イルター0.5mmtとした時の帯域ｂの各Ｘ線スペクトル分
布を示すもので、このようにＸ線発生電圧制御とフイル
ター切替え方式を用いることにより、スペクトル帯域の
異なるＸ線を照射することができる。
み１mmtとした時の帯域ａと発生電圧Ｖ＝100kV,銅板フ
イルター0.5mmtとした時の帯域ｂの各Ｘ線スペクトル分
布を示すもので、このようにＸ線発生電圧制御とフイル
ター切替え方式を用いることにより、スペクトル帯域の
異なるＸ線を照射することができる。
第５図ａは、この時得られる検査サンプルに対する透過
像の例を示す。LSIチップやセラミック基板に比べＸ線
吸収係数の高いはんだ接続部30や金属充填スルーホール
31の透過像が、高い濃度値の画像として得られる。各透
過像は相互に重なり合ったものとなるため、はんだ接続
部に対する識別は困難なものとなっている。
像の例を示す。LSIチップやセラミック基板に比べＸ線
吸収係数の高いはんだ接続部30や金属充填スルーホール
31の透過像が、高い濃度値の画像として得られる。各透
過像は相互に重なり合ったものとなるため、はんだ接続
部に対する識別は困難なものとなっている。
照射Ｘ線のスペクトル分布を変えて検出した透過画像上
では、各素材に対する透過像間の濃度値比率が異なった
値を示す。
では、各素材に対する透過像間の濃度値比率が異なった
値を示す。
これは、第６図で示すように、LSIチップやセラミック
基板，タングステン，はんだ等の回路モジュールを構成
する各素材は,X線波長に対して、異なったＸ線吸収係数
を持つことによる。
基板，タングステン，はんだ等の回路モジュールを構成
する各素材は,X線波長に対して、異なったＸ線吸収係数
を持つことによる。
はんだ接続部の厚み分布の算出は、上記した各照射Ｘ線
に対する透過像Pa（X,Y）Pb（X,Y）（ただしX,Yは２次
元画像上の座標を示す）と予め形状が分っているLSIチ
ップやセラミック基板の厚み及び、回路モジュールを構
成する各Ｘ線スペクトル帯域におけるＸ線吸収係数μを
用いて以下のようにして行なう。
に対する透過像Pa（X,Y）Pb（X,Y）（ただしX,Yは２次
元画像上の座標を示す）と予め形状が分っているLSIチ
ップやセラミック基板の厚み及び、回路モジュールを構
成する各Ｘ線スペクトル帯域におけるＸ線吸収係数μを
用いて以下のようにして行なう。
Ｘ線吸収係数μは、照射Ｘ線量をIin、透過Ｘ線量をI
out、対象材料のＸ線透過方向の厚みをｌとすれば、 Iout＝Iin.e−μ.l と表わされる。ここで、第７図で示すように、回路モジ
ュール内を透過する任意のＸ線ビームを考える。Ｘ線ビ
ーム透過方向の、はんだ部分の厚みをｌρｂ（X,Y），
金属充填スルーホールと回路配線パターン部分の厚みを
ｌw（X,Y）とする。またLSIチップ，セラミック基板の
垂直方向の厚みTsi，TBを予め設計データとして与える
と、LSIチップのＸ線ビーム透過方向の厚みLsiは、Ｘ線
ビームの入射角度βを用いてLsi＝Tsi/cosβと表わされ
る。また、セラミック基板全体の透過方向距離LBが、LB
＝TB/cosβと表わされることから、セラミック部分（ス
ルーホールと配線パターンを除く）の透過距離はLB−ｌ
w（X,Y）と表わされる。従って、Ｘ線スペクトル帯域a,
bの照射Ｘ線強度をIa，Ibとすれば、対応する透過画像P
a（X,Y），Pb（X,Y）は下記のように表わされる。
out、対象材料のＸ線透過方向の厚みをｌとすれば、 Iout＝Iin.e−μ.l と表わされる。ここで、第７図で示すように、回路モジ
ュール内を透過する任意のＸ線ビームを考える。Ｘ線ビ
ーム透過方向の、はんだ部分の厚みをｌρｂ（X,Y），
金属充填スルーホールと回路配線パターン部分の厚みを
ｌw（X,Y）とする。またLSIチップ，セラミック基板の
垂直方向の厚みTsi，TBを予め設計データとして与える
と、LSIチップのＸ線ビーム透過方向の厚みLsiは、Ｘ線
ビームの入射角度βを用いてLsi＝Tsi/cosβと表わされ
る。また、セラミック基板全体の透過方向距離LBが、LB
＝TB/cosβと表わされることから、セラミック部分（ス
ルーホールと配線パターンを除く）の透過距離はLB−ｌ
w（X,Y）と表わされる。従って、Ｘ線スペクトル帯域a,
bの照射Ｘ線強度をIa，Ibとすれば、対応する透過画像P
a（X,Y），Pb（X,Y）は下記のように表わされる。
Pa（X,Y）＝Ia・ｅ｛−μsi,a・Lsi−μρb,a・ｌρｂ
（X,Y）｝−μw,a・ｌw（X,Y）−μc,a・（LB−ｌw（X,
Y））｝ ……(1) Pb（X,Y）＝Ib・ｅ｛−μsi,b・Lsi−μρb,b・ｌρｂ
（X,Y）｝−μw,b・ｌw（X,Y）−μc,b・（LB−ｌw（X,
Y））｝ ……(2) 但し、X,Yは２次元画像上の座標位置を表わし、Pa（X,
Y），Pb（X,Y）は各位置における透過Ｘ線の検出値を示
す。また，（μsi,a，μsi、b），（μρb,a，μ
ρｂ、ｂ），（μw、a，μw、b），（μc、a，μc、b）はLS
Iチップ，はんだ，金属スルーホールと配線パターン，
セラミックの各Ｘ線吸収係数を表わし、識別子a,bはＸ
線スペクトル帯域a,bに対応していることを示す。
（X,Y）｝−μw,a・ｌw（X,Y）−μc,a・（LB−ｌw（X,
Y））｝ ……(1) Pb（X,Y）＝Ib・ｅ｛−μsi,b・Lsi−μρb,b・ｌρｂ
（X,Y）｝−μw,b・ｌw（X,Y）−μc,b・（LB−ｌw（X,
Y））｝ ……(2) 但し、X,Yは２次元画像上の座標位置を表わし、Pa（X,
Y），Pb（X,Y）は各位置における透過Ｘ線の検出値を示
す。また，（μsi,a，μsi、b），（μρb,a，μ
ρｂ、ｂ），（μw、a，μw、b），（μc、a，μc、b）はLS
Iチップ，はんだ，金属スルーホールと配線パターン，
セラミックの各Ｘ線吸収係数を表わし、識別子a,bはＸ
線スペクトル帯域a,bに対応していることを示す。
式(1)，(2)においてｌρｂ（X,Y）とｌw（X,Y）が未知
の変数となるが、式(1)(2)を対数変換し、ｌw（x;y）を
消去すれば、はんだの厚み分布ｌρｂ（X,Y）が次式に
より求められる。
の変数となるが、式(1)(2)を対数変換し、ｌw（x;y）を
消去すれば、はんだの厚み分布ｌρｂ（X,Y）が次式に
より求められる。
ここで Ka＝μw,a−μc,a，Kb＝μwb−μw,b ……(6) とする。式(3)において、Ka，Kbは式(6)により予め設定
できる定数であり、またDa（X,Y），Db（X,Y）は式
(4)，(5)で示すように、検出画像を用いて算出できる。
従ってはんだ厚み分布ｌρｂ（X,Y）が式(3)により求め
られる。第５図ｂは、この算出結果の例を示すもので、
はんだのみの画像が検出できる。このように予め分って
いる部品の寸法を用いることで、少い種類のＸ線によ
り、厚み分布が算出できる。
できる定数であり、またDa（X,Y），Db（X,Y）は式
(4)，(5)で示すように、検出画像を用いて算出できる。
従ってはんだ厚み分布ｌρｂ（X,Y）が式(3)により求め
られる。第５図ｂは、この算出結果の例を示すもので、
はんだのみの画像が検出できる。このように予め分って
いる部品の寸法を用いることで、少い種類のＸ線によ
り、厚み分布が算出できる。
次に、はんだ接続部の３次元形状を再構成する方法を、
４方向からの検出像を用いて算出する例について説明す
る。
４方向からの検出像を用いて算出する例について説明す
る。
θステージをθ1〜θ4の各角度に設定しながら、上記し
た方法により遂次各角度でのはんだ厚みの分布画像ｌ
ρb,1（x,y）〜ｌρb,4（x,y）を検出する。次に、この
４枚の画像の各々から着目するはんだ接続点に対応する
画像を切り出す。この切り出した画像をS1（X,Y）〜S4
（X,Y）とすれば、各画像は着目するはんだ接続点に対
して、第８図で示すような幾何学的な位置関係を持った
ものとなる。同図で示すように、Si（X,Y）（ｉはθ方
向に対する識別子とし、ｉ＝１〜４）は点状のＸ線源の
位置Ａから、はんだ接続点51を透過し、検出面52上に到
達するＸ線ビーム方向にはんだ厚みの分布を求めた画像
に相当する。Ｘ線源が点状であり、Ｘ線が直進する性質
を持つことから、実サンプルのはんだ像は、Ｘ線源Ａか
らはんだ接続点位置Ｂと検出面Ｃとの距離▲▼／▲
▼＝Ｋだけ拡大されて検出され、このＫを大きくす
ることで、高い分解能で検出が可能となる。また、はん
だ接続点51の径Ｄに対して、Ｘ線源の位置Ａとの距離▲
▼を充分大きく設定すれば、Ａ点より径Ｄを見込む
角度ωは極めて小さな値となり、はんだ接続点51を透過
するＸ線ビームは全て平行光とみなすことができる。
た方法により遂次各角度でのはんだ厚みの分布画像ｌ
ρb,1（x,y）〜ｌρb,4（x,y）を検出する。次に、この
４枚の画像の各々から着目するはんだ接続点に対応する
画像を切り出す。この切り出した画像をS1（X,Y）〜S4
（X,Y）とすれば、各画像は着目するはんだ接続点に対
して、第８図で示すような幾何学的な位置関係を持った
ものとなる。同図で示すように、Si（X,Y）（ｉはθ方
向に対する識別子とし、ｉ＝１〜４）は点状のＸ線源の
位置Ａから、はんだ接続点51を透過し、検出面52上に到
達するＸ線ビーム方向にはんだ厚みの分布を求めた画像
に相当する。Ｘ線源が点状であり、Ｘ線が直進する性質
を持つことから、実サンプルのはんだ像は、Ｘ線源Ａか
らはんだ接続点位置Ｂと検出面Ｃとの距離▲▼／▲
▼＝Ｋだけ拡大されて検出され、このＫを大きくす
ることで、高い分解能で検出が可能となる。また、はん
だ接続点51の径Ｄに対して、Ｘ線源の位置Ａとの距離▲
▼を充分大きく設定すれば、Ａ点より径Ｄを見込む
角度ωは極めて小さな値となり、はんだ接続点51を透過
するＸ線ビームは全て平行光とみなすことができる。
ここで、第９図で示すように対象物上に直交座標系x,y,
zを定義する。また照射されるＸ線ビームを直線の集合
と考え、Ｚ軸となす角度をβiＸ線源を見込む方位角を
θiとする。更に図示するように、Ｘ線ビームと直交す
る検出面Di52を設定し、Di上にx,y,z座標系の原点が、
Ｘ線ビームによって投影される点を原点とし、Ｚ軸が投
影されて作られる直線をＹ軸とした直交座標系X,Yを定
義する。次に、x,y,z座標系の対象物に対し、立法体の
画素を想定し、各画素の中心点で、その中のはんだ量を
代表させる。対象物のはんだ分布をＲ（x,y,z）とする
と、第10図で示すように、Ｘ線ビームLi,X,Yが通過する
画素のはんだ量の和が、上記で求めたはんだ厚みの算出
値Si（X,Y）となることから、次式が得られる。
zを定義する。また照射されるＸ線ビームを直線の集合
と考え、Ｚ軸となす角度をβiＸ線源を見込む方位角を
θiとする。更に図示するように、Ｘ線ビームと直交す
る検出面Di52を設定し、Di上にx,y,z座標系の原点が、
Ｘ線ビームによって投影される点を原点とし、Ｚ軸が投
影されて作られる直線をＹ軸とした直交座標系X,Yを定
義する。次に、x,y,z座標系の対象物に対し、立法体の
画素を想定し、各画素の中心点で、その中のはんだ量を
代表させる。対象物のはんだ分布をＲ（x,y,z）とする
と、第10図で示すように、Ｘ線ビームLi,X,Yが通過する
画素のはんだ量の和が、上記で求めたはんだ厚みの算出
値Si（X,Y）となることから、次式が得られる。
Si（X,Y）＝ΣWi（x,y,z）.R（x,y,z） ……(6) ここで、Wi（x,y,z）は、Ｘ線ビームLiXYが通過する画
素で1,通過しない画素で０となる係数である。
素で1,通過しない画素で０となる係数である。
次に、係数Wi（x,y,z）を具体的に説明する。第９図で
示すように、ｘ−ｙ座標上の点Ａ（x0,y0,0）を通過す
るＸ線ビームLi,X,Yの通過画素のはんだ量の和がＸ−Ｙ
座標上のはんだ厚み算出値Si（X,Y）に対応するとすれ
ば次式が成立する。
示すように、ｘ−ｙ座標上の点Ａ（x0,y0,0）を通過す
るＸ線ビームLi,X,Yの通過画素のはんだ量の和がＸ−Ｙ
座標上のはんだ厚み算出値Si（X,Y）に対応するとすれ
ば次式が成立する。
また、Ｘ線ビームLiX,Yのx,y,z軸に対する方向余弦をl,
m,nとすれば、Li,X,Yは次の直線の式で表わせる。
m,nとすれば、Li,X,Yは次の直線の式で表わせる。
ｘ＝x0＋l.t,y＝y0＋m.t,z＝n.t……(8) ここで、ｔはＡ（x0,y0,0）から直線上の座標（x,y,z）
迄の距離を表わすパラメータである。式(7)の直線によ
って表わされるＸ線ビームが通過する画素のはんだ量が
はんだ厚みSi（X,Y）に寄与するが、Ｘ線ビームは必ず
しも画素中心を通過しない。そこでＸ線ビームに対して
x,y各方向に±0.5画素（画素の１辺をΔＷとする）の幅
を設け、その幅の中に画素中心があるものについてW
i（x,y,z）＝１が成立するものとする。このようにする
と、式(7)，(8)よりWi（x,y,z）＝１を与える座標（x,
y,z）について次式が成立する。
迄の距離を表わすパラメータである。式(7)の直線によ
って表わされるＸ線ビームが通過する画素のはんだ量が
はんだ厚みSi（X,Y）に寄与するが、Ｘ線ビームは必ず
しも画素中心を通過しない。そこでＸ線ビームに対して
x,y各方向に±0.5画素（画素の１辺をΔＷとする）の幅
を設け、その幅の中に画素中心があるものについてW
i（x,y,z）＝１が成立するものとする。このようにする
と、式(7)，(8)よりWi（x,y,z）＝１を与える座標（x,
y,z）について次式が成立する。
式(6)，(9)の関係は、第11図で示すように、全ての方向
のはんだ厚みの算出値Pi（X,Y）（ｉ＝１〜４）につい
て成立する。
のはんだ厚みの算出値Pi（X,Y）（ｉ＝１〜４）につい
て成立する。
はんだ接続部の３次元形状の再構成の問題は、式(6)に
おいて、はんだ厚みのSi（X,Y）ｉ＝１〜４を与え、対
象物のはんだ量分布Ｒ（x,y,z）を未知数として、式(9)
の条件の下に未知数Ｒ（x,y,z）を解として求めること
に相当する。式(6)はＲ（x,y,z）を未知数とした連立一
次方程式と見なせるが、検出画像数ｉが少ないため、方
程式数に対して未知数が多くなり、直接解を求められな
い。このため、次に示す遂次近似法を用いて推定値を求
める。
おいて、はんだ厚みのSi（X,Y）ｉ＝１〜４を与え、対
象物のはんだ量分布Ｒ（x,y,z）を未知数として、式(9)
の条件の下に未知数Ｒ（x,y,z）を解として求めること
に相当する。式(6)はＲ（x,y,z）を未知数とした連立一
次方程式と見なせるが、検出画像数ｉが少ないため、方
程式数に対して未知数が多くなり、直接解を求められな
い。このため、次に示す遂次近似法を用いて推定値を求
める。
まず未知数Ｒ（x,y,z）に、はんだ厚み算出データS
1（X,Y）〜S4（X,Y）から求めた全画素のはんだ量の平
均値Ｔを求め、初期値R(0)（x,y,z）とする。
1（X,Y）〜S4（X,Y）から求めた全画素のはんだ量の平
均値Ｔを求め、初期値R(0)（x,y,z）とする。
R(0)（x,y,z）＝Ｔ ……(10) 次に(k)回目の近似値を次式の遂次近似式によって算出
する。
する。
ここで、Ni,X,YはＸ線ビームが通過する画素数である。
この近似値の修正を各方向のはんだ厚み算出値Si（X,
Y）ごとに行ない、全方向ｉ＝１〜４について終わると
初めからやり直し、(k)回目の反復演算後の推定値R(k)
（x,y,z）とR(k-1)（x,y,z）の差が所定の値以下となっ
た時、演算終了とする。
この近似値の修正を各方向のはんだ厚み算出値Si（X,
Y）ごとに行ない、全方向ｉ＝１〜４について終わると
初めからやり直し、(k)回目の反復演算後の推定値R(k)
（x,y,z）とR(k-1)（x,y,z）の差が所定の値以下となっ
た時、演算終了とする。
本発明では、このようにして算出したはんだ量の３次元
分布Ｒ（x,y,z）から、第12図で示すように、任意切断
面のデータを、はんだ接続部の断面像としてCRT上に表
示できるようにして、欠陥の目視検査が可能なようにし
た。
分布Ｒ（x,y,z）から、第12図で示すように、任意切断
面のデータを、はんだ接続部の断面像としてCRT上に表
示できるようにして、欠陥の目視検査が可能なようにし
た。
本発明によれば、電子回路モジュールのはんだ付け部の
断面像を高い解像度で検出できる。
断面像を高い解像度で検出できる。
また画像検出範囲を検査対象の一部に限定できるため装
置規模を適正化でき、更に検出した画像データ量の増大
を招くことがないので、演算時間も現実的範囲に維持で
きる。
置規模を適正化でき、更に検出した画像データ量の増大
を招くことがないので、演算時間も現実的範囲に維持で
きる。
第１図は本発明の一実施例の全体構成を示す図，第２図
は本発明の検査対象の一例を示す斜視図，第３図は第２
図の検査対象の断面図、第４図は本発明の一実施例に用
いるＸ線の波長分布を示す図，第５図は検出したＸ線透
過像の例示図であって、ａは一方向から照射されたＸ線
による透過像、ｂは複数方向から照射されたＸ線による
透過像に基づいて算出されたはんだの厚み分布、第６図
は短波長領域に吸収端を有する回路モジュールを構成す
る素材のＸ線吸収係数を示す説明図、第７図は検査対象
物を透過するＸ線ビーム強度の説明図、第８図ははんだ
接続点に対するＸ線検出光学系の位置関係の概要を示す
説明図、第９図は検出器に到達するＸ線ビームの幾何学
的関係を示す図、第10図は、はんだ厚み検出値と検査対
象物上に仮定した画素の幾何学的関係を示す図、第11図
は着目する素材の内部を再構成する場合の基礎となる透
過像相互の関係を示す説明図、第12図は再構成した検査
対象であるはんだ接続部の表示例を示す図である。 １……Ｘ線源,2……Ｘ線検出器， ３……検査対象物,4……資料台， 6a〜6c……Ｘ線フイルター， ７……フイルタ切替ユニット， ８……Ｘ軸駆動回路， ９……Ｘ線発生電圧制御器， 10……Ｙ軸駆動回路， 11……θ軸駆動回路， 12……Ｘ線発生ターゲット， 13……AD変換器， 14a〜14n……画像メモリ， 15……計算機， 16……CRT, 17a〜ｂ……ガイドローラ， 18……Ｙステージ。
は本発明の検査対象の一例を示す斜視図，第３図は第２
図の検査対象の断面図、第４図は本発明の一実施例に用
いるＸ線の波長分布を示す図，第５図は検出したＸ線透
過像の例示図であって、ａは一方向から照射されたＸ線
による透過像、ｂは複数方向から照射されたＸ線による
透過像に基づいて算出されたはんだの厚み分布、第６図
は短波長領域に吸収端を有する回路モジュールを構成す
る素材のＸ線吸収係数を示す説明図、第７図は検査対象
物を透過するＸ線ビーム強度の説明図、第８図ははんだ
接続点に対するＸ線検出光学系の位置関係の概要を示す
説明図、第９図は検出器に到達するＸ線ビームの幾何学
的関係を示す図、第10図は、はんだ厚み検出値と検査対
象物上に仮定した画素の幾何学的関係を示す図、第11図
は着目する素材の内部を再構成する場合の基礎となる透
過像相互の関係を示す説明図、第12図は再構成した検査
対象であるはんだ接続部の表示例を示す図である。 １……Ｘ線源,2……Ｘ線検出器， ３……検査対象物,4……資料台， 6a〜6c……Ｘ線フイルター， ７……フイルタ切替ユニット， ８……Ｘ軸駆動回路， ９……Ｘ線発生電圧制御器， 10……Ｙ軸駆動回路， 11……θ軸駆動回路， 12……Ｘ線発生ターゲット， 13……AD変換器， 14a〜14n……画像メモリ， 15……計算機， 16……CRT, 17a〜ｂ……ガイドローラ， 18……Ｙステージ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭53−14592（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−27479（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−161551（ＪＰ，Ａ)
Claims (4)
- 【請求項１】波長帯域の異なる複数のＸ線を試料に照射
可能なＸ線照射手段と、 前記試料を載置してX,Y及びθ方向に可動な載置手段
と、 前記Ｘ線照射手段により前記試料に照射され該試料を透
過したＸ線を検出するＸ線検出手段と、 前記Ｘ線照射手段で前記試料に前記波長帯域の異なる複
数のＸ線を逐次照射して前記Ｘ線検出手段により検出さ
れた複数の透過Ｘ線の画像信号と、前記試料の各部位の
既知の寸法データとＸ線吸収係数とから前記試料の所望
の部分の厚さ分布を算出する厚さ分布算出手段と、 前記載置手段で前記試料を前記θ方向に異なる複数の方
向に設定して該異なる複数の方向のそれぞれの方向につ
いて前記厚さ分布算出手段で得られた前記所望の部分の
厚さ分布に基づいて前記所望の部分のＺ方向の任意の断
面形状を表示する表示手段と 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Ｘ線照射手段は、前記発射するＸ線の
短波長側の波長帯域を調整するＸ線源電圧調整部と、前
記発射するＸ線の長波長側の波長帯域を調整するフィル
タ部とを有することを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載のＸ線断層撮影装置。 - 【請求項３】前記試料が回路基板と該回路基板に搭載さ
れた電子部品よりなる電子回路実装モジュールであり、
前記所望の部分が前記回路基板と前記電子部品とを接続
するはんだ接続部であることを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載のＸ線断層撮影装置。 - 【請求項４】前記表示手段は前記厚さ分布算出手段で得
られた前記それぞれの方向についての前記所望の部分の
厚さ分布に基づいて前記所望の部分の３次元形状を求
め、該求めた３次元形状に基づいて前記所望の部分のＺ
方向の任意の断面形状を表示することを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載のＸ線断層撮影装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61177546A JPH0692944B2 (ja) | 1986-07-30 | 1986-07-30 | Ｘ線断層撮影装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61177546A JPH0692944B2 (ja) | 1986-07-30 | 1986-07-30 | Ｘ線断層撮影装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6336137A JPS6336137A (ja) | 1988-02-16 |
| JPH0692944B2 true JPH0692944B2 (ja) | 1994-11-16 |
Family
ID=16032838
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61177546A Expired - Lifetime JPH0692944B2 (ja) | 1986-07-30 | 1986-07-30 | Ｘ線断層撮影装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0692944B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008216265A (ja) * | 1999-11-08 | 2008-09-18 | Teradyne Inc | 垂直スライスイメージングを利用した検査方法 |
| JP2009063387A (ja) * | 2007-09-05 | 2009-03-26 | Sony Corp | Ｘ線断層撮像装置およびｘ線断層撮像方法 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0827245B2 (ja) * | 1988-05-30 | 1996-03-21 | 株式会社日立製作所 | Ｘ線撮像方法及びその装置 |
| KR970011658B1 (ko) * | 1988-02-29 | 1997-07-12 | 도오교오 에레구토론 사가미 가부시끼가이샤 | 웨이퍼 지지장치 |
| US4852131A (en) * | 1988-05-13 | 1989-07-25 | Advanced Research & Applications Corporation | Computed tomography inspection of electronic devices |
| CA2113752C (en) * | 1994-01-19 | 1999-03-02 | Stephen Michael Rooks | Inspection system for cross-sectional imaging |
| JP4215664B2 (ja) * | 2004-03-11 | 2009-01-28 | 株式会社東芝 | 欠陥検出装置 |
| EP2778662B1 (en) * | 2011-11-09 | 2015-09-23 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | X-ray inspection method and device |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5314592A (en) * | 1976-07-26 | 1978-02-09 | Toshiba Corp | X-ray diagnosis apparatus |
| JPS5327479A (en) * | 1976-08-26 | 1978-03-14 | Nec Corp | Xxray t ester for bonded surface |
| JPS60161551A (ja) * | 1984-01-31 | 1985-08-23 | Shimadzu Corp | 多層基板の検査方法 |
-
1986
- 1986-07-30 JP JP61177546A patent/JPH0692944B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008216265A (ja) * | 1999-11-08 | 2008-09-18 | Teradyne Inc | 垂直スライスイメージングを利用した検査方法 |
| JP2009063387A (ja) * | 2007-09-05 | 2009-03-26 | Sony Corp | Ｘ線断層撮像装置およびｘ線断層撮像方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6336137A (ja) | 1988-02-16 |
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