JPH075125A - Ｘ線断層撮影方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】特殊なＸ線源や面倒なビーム調整を必要とせ
ず、低コストで且つ撮影条件を自由に変更でき、しかも
明瞭な断層画像が得られること。 【構成】被検査物体内部の各層の構造を非破壊で撮影す
る方法において、前記各層に直交する軸回りに前記被検
査物体を回転させ、回転中の前記被検査物体に対してＸ
線を斜めに照射し、前記被検査物体の透過Ｘ線を前記各
層と平行な蛍光板で受け、該蛍光板上の発光像を前記被
検査物体の回転に同期して回転するセンサで受光し、該
センサの出力信号に基づいて所定回転角度毎の２次元画
像を生成すると共に、該２次元画像を積算平均処理して
注目層の断層画像を生成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、Ｘ線断層撮影方法及び
その装置に関し、特に、板状で且つＸ線吸収係数の大き
い内部構造を有する例えばプリント基板等の被検査物体
に適用して好適な高分解能のＸ線断層撮影方法及びその
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】プリント基板等の被検査物体の断層撮影
に好適な従来技術として、例えば「ラミノグラフィ」が
知られている。第１従来例 図９はラミノグラフィの概念図である。被検査物体１に
対して斜めに配置されたＸ線源２は、逆円錐形軌跡を描
きながら旋回するようになっており、被検査物体１を透
過したＸ線による発光像（便宜的に図中の丸付Ａ及びＢ
の図形で示す）の位置をＸ線源２の動きに合わせて移動
させるようになっている。

【０００３】２つの発光像Ａ、Ｂの相対的な位置関係は
それぞれの旋回地点で異なり、例えば注目発光像をＡと
すると、地点イでは発光像Ａの右側に発光像Ｂが位置
し、地点ロでは上側、地点ハでは左側、さらに、地点ニ
では下側に位置している。従って、図１０（ａ）に示す
ように、注目発光像Ａを固定観測すれば、発光像Ｂが逐
次にその位置を変えるから、各地点で得られた画像の積
算平均処理により、図１０（ｂ）に示すような注目発光
像Ａのみを抽出した画像、すなわち特定の断層撮影画像
を得ることができる。なお、注目発光像Ａの固定観測
は、センサを発光像Ａの中心に位置させるとともに、Ｘ
線源２の旋回運動に合わせてセンサを回転させればよ
い。

【０００４】ところで、かかる第１従来例にあっては、
相当な重さのＸ線源１を機械的に高速旋回させなければ
ならないから、機構が複雑化するという欠点がある。第２従来例 図１１は第１従来例の欠点を解決したラミノグラフィの
改良概念図である。この例では、Ｘ線源３の内部に設け
られたターゲット４をリング状にし、このターゲット４
に対してビームを円錐状にスキャンさせて照射すること
により、上記第１従来例と同様のＸ線スキャン照射を得
るものである。

【０００５】これによれば、Ｘ線源３を機械的に旋回さ
せる必要がないから、機構を簡素化できる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
第２従来例にあっては、特殊な内部構造のＸ線源を必要
とするため、装置コストのアップを免れないという問題
点があり、また、正確なビーム・スキャンのためのビー
ム調整が相当に面倒で、Ｘ線管電圧や幾何学的拡大倍率
〔Ｘ線源３から蛍光板までの距離ａ＋ｂとＸ線源３から
被検査物体５までの距離ａとの比；（ａ＋ｂ）／ａ〕等
の諸条件、すなわち撮影条件を固定化して使用せざるを
得ないという問題点がある。さらに、ターゲット４で反
射したＸ線の断面が楕円形になる、反射によって散乱Ｘ
線が多くなる等、第１従来例の透過型Ｘ線源に比べて明
瞭な断層画像が得られないという問題点がある。 ［目的］そこで、本発明は、特殊なＸ線源や面倒なビー
ム調整を必要とせず、低コストで且つ撮影条件を自由に
変更でき、しかも明瞭な断層画像が得られるＸ線断層撮
影方法及びその装置の提供を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係るＸ線断層撮
影方法は、被検査物体内部の各層の構造を非破壊で撮影
する方法において、前記各層に直交する軸回りに前記被
検査物体を回転させ、回転中の前記被検査物体に対して
Ｘ線を斜めに照射し、前記被検査物体の透過Ｘ線を前記
各層と平行な蛍光板で受け、該蛍光板上の発光像を前記
被検査物体の回転に同期して回転するセンサで受光し、
該センサの出力信号に基づいて所定回転角度毎の２次元
画像を生成すると共に、該２次元画像を積算平均処理し
て注目層の断層画像を生成することを特徴とする。

【０００８】本発明に係るＸ線断層撮影装置は、多層構
造で且つ各層に直交する軸回りに所定速度で回転可能な
被検査物体と、前記被検査物体を斜めに照射するＸ線を
発生するＸ線源と、前記各層と平行に配置されるととも
に前記被検査物体の透過Ｘ線に晒される蛍光板と、該蛍
光板上の発光像を受光して電気信号に変換すると共に前
記被検査物体の回転に同期して回転するセンサと、該セ
ンサからの電気信号を２次元画像に展開して記憶する複
数の画像メモリと、該複数の画像メモリの記憶内容を積
算平均化処理する処理手段と、を備えたことを特徴とす
る。

【０００９】

【作用】本発明では、図１に示すように、被検査物体１
０を斜めに透過したＸ線が蛍光板１１に照射され、この
蛍光板１１に形成された発光像（便宜的に図中の丸付Ａ
及びＢの図形で示す）がセンサ１２、１３で観測され
る。なお、１４はＸ線源、１５は被検査物体１０の回転
軸、１６、１７はセンサ１２、１３の回転軸である。

【００１０】ここで、被検査物体１５を回転させると、
発光像Ａ、Ｂも同様に回転するが、蛍光板１１上におけ
る発光像Ａ、Ｂの位置は変化しない。今、被検査物体１
０の回転に合わせてセンサ１２、１３を回転させると、
それぞれのセンサ１２、１３によって図１１の左列に示
すような画像が観測される。それぞれの画像は、上から
順に０°、４５°、９０°、１３５°及び１８０°の回
転角であり、像Ａ、Ｂは位置を固定したままで回転して
いることが認められる。従って、各回転角における画像
をメモリに記憶すると共に、その記憶内容の積算平均を
求めることにより、注目画像（この例では像Ａ）のみを
抽出することができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図４〜図７は本発明に係るＸ線断層撮影方法及び
その装置の一実施例を示す図である。まず、構成を説明
する。図４において、２０はＸ線源であり、Ｘ線２１は
軸２２を中心に回転可能なステージ２３上の被検査物体
２４（例えば、ＬＳＩチップを多数の半田バンプで接合
したフリップチップと呼ばれるプリント基板）を透過し
て蛍光板２５に照射される。蛍光板２５は、アクリル板
２５ａの表面にＸ線蛍光材（例えば、Ｇｄ₂ Ｏ₂ Ｓ:Ｔ
ｂ）を塗布した構造で、ここでは、幾何学的拡大率を均
一にするために被検査物体２４に対して平行に配置して
いる。

【００１２】蛍光板２５の上下面には、複数ペア（被検
査物体２４の断層の数に依存；ここでは便宜的に３つの
ペア）のダブプリズム（DOVE PRISMS）２６〜２８とセ
ンサ２９〜３１のペアが設けられており、ひとつのペア
の軸３２は蛍光板２５上の地点ｘから延びる垂線上に位
置し、他のひとつのペアの軸３３は同じく地点ｙから延
びる垂線上に位置し、残りのペアの軸３４は同じく地点
ｚから延びる垂線上に位置している。上記のステージ２
３及び３つのダブプリズム２６〜２８は、ステージコン
トローラ３５からの制御によって同期回転するようにな
っている。

【００１３】ここで、ダブプリズム２６（２７又は２
８）は像回転プリズムとも呼ばれ、各種オプトメカニカ
ルシステムを中心に使用されるもので、図５（ａ）に示
すように、正方断面の角柱ガラス３６の両端を斜めにカ
ットし、そのカット面３７、３８を入射面及び出射面と
すると共に、底面３９を反射面とするものである。ダブ
プリズムを透過する像にプリズムの回転角の二倍回転を
与えることができる。なお、図５（ｂ）は、ダブプリズ
ムの回転と出力像の関係を示す図である。

【００１４】図６はセンサ２９（３０又は３１）の構成
例であり、この例は、レンズ４０を介して取り込んだ入
射像を、マイクロチャネルプレート４１を含むイメージ
インテンシファイア４２で光から電気信号に変換して増
幅した後、再び光に変換し、テーパ状の光ファイバープ
レート４３を介して二次元ＣＣＤセンサ４４に入力する
ようにしたものである。テーパ状の光ファイバープレー
ト４３を使用するので、光学レンズを用いたときのよう
な集光効率の低下を招くことがなく、所要の縮小画像を
得ることができ、高解像度、高分解能の断層画像を得る
ことができる。

【００１５】次に、作用を説明する。テーブル２３を一
定の速度Ｖで回転させながらテーブル２３上の被検査物
体２４にＸ線を照射すると、蛍光板２５の表面には被検
査物体２４の断層の数と同数の発光像、具体的には、そ
の表示位置が一定で且つテーブル２３の回転に同調して
回転する像が現れる。

【００１６】今、蛍光板２５の地点ｘをひとつの発光像
（注目像と言う）の中心位置と仮定すると、この地点ｘ
の直下に位置するダブプリズム２７及びセンサ３０によ
って注目像とその周囲の像が撮影される。ダブプリズム
２７は先にも述べたように「透過する像に対してプリズ
ムの回転角の二倍回転を与える」ものである。従って、
ダブプリズム２７の回転を被検査物体２４の１／２回転
に相当する回転角度でコントロールすれば、センサ３０
を固定状態にしたままでも非回転の像を撮影することが
でき、センサ３０の回転機構等を不要にできる。

【００１７】ダブプリズム２７及びセンサ３０で撮影さ
れた画像（注目像とその周囲の像）は、図示を略したコ
ンピュータに送られ、画像メモリに記憶される。画像メ
モリは、複数枚の画像を記憶できるだけの容量を持って
おり、被検査物体２４の所定回転毎における画像を逐次
に取り込んで記憶する。一連の画像取り込みが完了する
と、コンピュータは、メモリ内の全ての画像を重ね合わ
せて積算すると共に、さらに、その積算値を画像枚数で
割って平均値を求める処理を実行する。

【００１８】注目像は、ダブプリズム２７及びセンサ３
０の軸３３に一致する中心位置を持つ像であり、被検査
物体２４の回転に合わせて同一に回転する像である。従
って、メモリ内には、座標位置及び回転位置が全く変化
しない固定画像として記憶されるから、注目像の積算値
はほぼ画像枚数倍となり、且つ、平均値はほぼ１つの画
像の値に等しくなる。他方、注目像の周囲の像は、被検
査物体２４の回転に伴って注目像の回りを周回する移動
画像であり、積算値及び平均値は、注目像よりも確実に
少ない値になる。すなわち、両者のレベル差を利用し、
適当なスライスレベルと比較することにより、注目像だ
けを容易に抽出でき、当該注目像に対応する特定の断層
画像を簡単に撮影することができる。

【００１９】なお、メモリに記憶された複数の画像を積
算平均する際に、図７に示すように、例えば像Ｂが常に
一致するように各画像の回転及び座標位置関係を調節す
れば、像Ａを消して像Ｂだけを抽出できるようになる。
従って、１度の撮影によって得られた撮影画像から複数
の断層像を得ることができる。また、図４では、蛍光板
２５の両面にダブプリズム及びセンサを設けているが、
これは発光像の間隔が狭い場合（換言すれば、被検査物
体２４の断層間隔が狭い場合）にも適用できるようにす
るためである。すなわち、ダブプリズムとセンサの位置
は、観測対象となる発光像の中心位置に合わせる必要が
あるが、干渉蛍光板２５の片面側だけに配置した場合に
は、隣り合うダブプリズムやセンサ同士の干渉を避ける
ために、最適位置に配置できないことが起り得る。しか
し、蛍光板２５の両面に配置しておけば、このような配
置問題を生ずることなく、微小間隔の発光像を同時に観
測することができるようになる。

【００２０】さらに、被検査物体２４の断層間隔が狭い
場合に適用できる例としては、図８のようにしてもよ
い。すなわち、蛍光板４５の一方面側（図では下面側）
に、ダブプリズム４６、４７及びセンサ４８、４９を配
置すると共に、ひとつのダブプリズム４６に入射する光
軸をハーフミラー５０で曲げるようにしてもよい。な
お、図において、５１はＸ線源、５２は被検査物体であ
る。

【００２１】本発明は、以上のように構成したので、特
殊なＸ線源や面倒なビーム調整を必要とせず、低コスト
で且つ撮影条件を自由に変更でき、しかも明瞭な断層画
像が得られるＸ線断層撮影方法及びその装置を得ること
ができる。すなわち、ラミノグラフィにおいては、被
検査物体に照射するＸ線の照射角度を傾けるほど厚さ分
解能を高くすることができる。これは、被検査物体をよ
り薄くスライスできることを意味しているが、反面、二
次元画像の分解能が低下する欠点がある。逆に、Ｘ線の
照射角度を緩やかにすると、二次元画像の分解能が高く
なる一方で、厚さ分解能が低下する。すなわち、被検査
物体の内部構造や検査目的に応じてＸ線の照射角度を自
由に設定できることが望ましいが、この点で本発明は要
求を満足することができる。Ｘ線源、被検査物体、蛍
光板及びセンサの距離を自由に選ぶことが可能なため、
幾何学的拡大率の任意設定が可能であり、撮影条件の固
定化が必要でない。Ｘ線の焦点寸法の大きさに制約が
ないため、現在、マイクロ・フォーカスで得られている
ような数μｍ以下といった微細な焦点寸法を実現可能で
ある。一度の照射で複数の断層を同時に撮影できるた
め（センサの個数が上限）、Ｘ線の移動操作を不要にで
き、撮影時間を短縮化できる。このことは、被検査物体
に対するＸ線の照射量を少なくできることを意味し、例
えば、半導体集積回路の内部情報の破壊を回避できる。
透過型のＸ線源を使用するため、反射型のＸ線源のよ
うにＸ線焦点が楕円に変形することがない。従って、画
像の歪みを回避できると共に、散乱Ｘ線を抑えることが
できる結果、反射型Ｘ線源よりも明瞭なＸ線画像を得る
ことができる。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、以上のように構成した
ので、特殊なＸ線源や面倒なビーム調整を必要とせず、
低コストで且つ撮影条件を自由に変更でき、しかも明瞭
な断層画像が得られるＸ線断層撮影方法及びその装置を
提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の概念構成図である。

【図２】本発明の被検査物体を回転させた場合の概念構
成図である。

【図３】本発明の被検査物体の各回転角度における観測
状態図である。

【図４】一実施例の構成図である。

【図５】一実施例のダブプリズムの外観図及び像回転の
状態図である。

【図６】一実施例のセンサの構成図である。

【図７】一実施例の他の積算平均処理の状態図である。

【図８】一実施例の他の構成図である。

【図９】第１従来例の構成図である。

【図１０】積算平均処理の状態図である。

【図１１】第２従来例の構成図である。

【図１２】反射型Ｘ線源の不具合状態図である。

【符号の説明】

１０、２４、５２：被検査物体 １１、２５、４５：蛍光板 １２、１３、２９、３０、３１、４８、４９：センサ １４、２０、５１：Ｘ線源 １６、１７、２８、４６、４７：ダブプリズム

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被検査物体内部の各層の構造を非破壊で撮
   影する方法において、 前記各層に直交する軸回りに前記被検査物体を回転さ
   せ、 回転中の前記被検査物体に対してＸ線を斜めに照射し、 前記被検査物体の透過Ｘ線を前記各層と平行な蛍光板で
   受け、 該蛍光板上の発光像を前記被検査物体の回転に同期して
   回転するセンサで受光し、 該センサの出力信号に基づいて所定回転角度毎の２次元
   画像を生成すると共に、 該２次元画像を積算平均処理して注目層の断層画像を生
   成することを特徴とするＸ線断層撮影方法。
2. 【請求項２】多層構造で且つ各層に直交する軸回りに所
   定速度で回転可能な被検査物体と、 前記被検査物体を斜めに照射するＸ線を発生するＸ線源
   と、 前記各層と平行に配置されるとともに前記被検査物体の
   透過Ｘ線に晒される蛍光板と、 該蛍光板上の発光像を受光して電気信号に変換すると共
   に前記被検査物体の回転に同期して回転するセンサと、 該センサからの電気信号を２次元画像に展開して記憶す
   る複数の画像メモリと、 該複数の画像メモリの記憶内容を積算平均化処理する処
   理手段と、を備えたことを特徴とするＸ線断層撮影装
   置。
3. 【請求項３】蛍光板とセンサの間にダブプリズムを配置
   し、センサの代わりにダブプリズムを回転させるように
   したことを特徴とする請求項１記載のＸ線断層撮影方法
   又は請求項２記載のＸ線断層撮影装置。
4. 【請求項４】注目層に対応する蛍光板上の発光像の回転
   中心に、センサ又はダブプリズムの回転中心を一致させ
   ることを特徴とする請求項１記載のＸ線断層撮影方法又
   は請求項２記載のＸ線断層撮影装置。