JPS63307341A - Ｘ線断層撮影装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、を子回路モジュールにおける電子部品のはん
だ付は欠陥等の、工業用部品の微細な内部欠陥を検出す
るために好適なＸ線断層撮影装置に関する。

〔従来の技術〕

この種、Ｘ線断層撮影装置の従来技術には、中村：「産
業用Ｘ線ＣＴスキャナとその適用」計装Ｖｏ１．２７　
、ｌ＠２　（１９８４）ｐｐ、　８４〜５１に開示され
ている技術がある。

この従来技術では、比較的大きなＸ線源と。

３００〜５００チヤンネルで、単位チャンネル当たりの
幅が１〜２Ｉ！ＩＩＩと比較的大きなＸ線検出器を用い
たもので、Ｘ線源から扇状に出力されるＸ線を検出対象
物に照射しながら、検出対象物を自転させ、臆出対象物
の全周方向から検出対象物を透過するＸ線強度を検出し
、この検出データを用いて検出対象物の断面像を再構成
する方式が採られている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前記従来技術は、比較的大きな検出対象物の断面撮影を
目的としたもので、検出分解能も３００μｍφ以上と大
きい。したがって、電子回路モジュール等の電子部品は
んだ付は部のような、微小な検出対象物を５０μｍφ以
下の高い分解能で検出することが困難であり、また検出
対象物に対するＸ線検出位置や検出角度等に対する精密
な設定について考慮されていなかった。

微小な検出対象物の断面像を高い分解能で検出するＸ線
断層撮影装置を実現するためには、検出位置の精密な設
定や、検出対象物を自転させ、全周方向からのＸ線像デ
ータを検出する際の自転軸の傾きを精密に補正する必要
がある。

本発明の目的は、前記従来技術の問題を解決し、微小な
検出対象物に対しても、断面撮影位置の調整・設定を正
確に、かつ容易に行い得るＸ線断層撮影装置を提供する
ことにちる。

〔問題点を解決するための手段〕

前記目的は、検出対象物を自転させる自転軸を、３次元
方向に移動させかつ自転軸の傾斜角度を調整する位置調
整機構に支持し、ＸＩｉ！ｉ！螢光増倍管とリニアイメ
ージセンサ間の光路に、光路切シ替え手段を設置し、さ
らに撮像管とモニタテレビとを有する検出対象物の２次
元Ｘ線画像のモニタ画像を表示するモニタ表示手段を設
けるとともに、前記リニアイメージセンサの検出位置を
モニタテレビにカーソルで表示する検出位置表示手段を
設け。

ＩＪ　ニアイメージセンナの検出位置を調整する調整手
段を設け、この調整手段を遠隔操作し、かつリニアイメ
ージセンサの移動に連動させて前記モニタテレビ忙映し
出されるカーソルの表示位置を調整する制御手段を設け
たことにょプ、達成される。

〔作用〕

本発明では、微小焦点Ｘ線源にょシ検出対象物に微小ス
ポットサイズのＸ線を照射し、幾何学的に拡大投影した
検出対象物のＸ線像を得る。

前記検出対象物のＸ線像を、光量増倍効果を持ったＸ線
螢光増倍管によシ可視像に変換し、電荷蓄積型のリニア
イメージセンナの検出面上に結像させる。このリニアイ
メージセンサを用いることにより、画素サイズが小さく
、広いダイナミックレンジが得られるため、高感度、高
解像度検出が可能となることから、Ｘ線断層撮影装置に
よる高解像度断面検出に適する。

前記Ｘ線螢光増倍管により変換された可視像を光路切υ
替え手段により撮像管に導き、この撮像管によシ撮偉し
、モニタテレビに検出対象物の２次元Ｘ線画像のモニタ
画像を表示する。

また、検出位置表示手段により、前記モニタテレビにリ
ニアイメージセンサの検出位置をカーソルで表示する。

これにより、検出対象物の設定位置と姿勢に対するリニ
アイメージセ／すの検出位置を確認することが可能とな
る。

Ｘ線断層撮影装置による検出対象物の断面形状の再構成
時には、検出対象物を自転させる。そして、モニタ表示
を確認しながら、位置調整機構を介して検出対象物の自
転軸を前後方向（Ｘ方向）および左右方向（Ｙ方向）に
移動させることによシ、検出対象物とリニアイメージセ
ンナとの検出位置合わせが可能となり、さらに検出対象
物の自転軸を高さ方向（Ｚ方向）に移動させることによ
り、Ｘ線像の検出倍率を調整することができる。

また、検出対象物の自転軸の傾斜角度Δを調整すること
により、検出対象物の傾きを最適角度に設定することが
可能となる。

さらに、リニアイメージセンナの検出位置の回転角度（
α）を調整し、検出位置を設定することＫより、検出対
象物に対する１次元Ｘ１ｌＡ像の取シ込み位置の角度合
わせが可能となる。

そして、モニタテレビの画面にリニアイメージセンサの
検出位置を表示するカーソルを、制御手段によりリニア
イメージセンサの移動に連動させるようにしているので
、モニタ観察しながら検出対象物の検出位置、姿勢やリ
ニアイメージセンサの検出位置との相対位置関係を調整
することができる結果、断面撮影位置の調整・設定を正
確に、かつ容易に行うことができる。

〔実施例〕

以下１本発明の実施例を図面により説明する。

第２図（ａ）は、検出対象物としてのＬＳＩチップキャ
リアの例を示すもので、セラミック基板３１上にＬＳＩ
チップ３２をＣＣＢはんだ付は部３３により搭載したも
のである。

第２図（ｂ）は、前記ＬＳＩチップキャリアの断面構造
の例を示すもので、セラミック基板３１は配線層３４ａ
〜３４ｄが積層された多層構造であ夛、各配線層間には
金属が充填されたスルーホール６６を有している。また
、各配線層３４ａ〜５４ｄには金属で形成された回路配
線が設けられている。

本発明は、第２図（ｂ）に示すような、ＬＳＩチップキ
ャリアのＣＣＢはんだ付は部３３に発生する気泡３７や
形状不良５８等の欠陥を検出することを目的とするもの
で、側面全周方向からＸ線像を検出し、はんだ断面像の
検出を行おうとするものである。

第１図は１本発明の一実施例の全体構成を示す斜視図で
ある。

この第１図に示すＸ＠断層撮影装置では、検出対象物２
を対象物ホルダ５に保持するようになっている。

前記検出対象物２には、微小焦点Ｘ線源１により、微小
スポットサイズのＸ線を照射し、検出対象物２をＸ線螢
光増倍管（イメージインテンシファイア）１０上に拡大
投影するようになっている。

前記対象物ホルダ３は、自転軸としての回転軸４に取り
付けられている。この回転軸４は１位置調整機構５に連
結されている。

前記回転軸４の位置調整機構５は、Ｘステージ６と、Ｘ
ステージ７と、２ステージ８と、θ・Ｚ駆動ステージ９
とを備えて構成され、回転軸４を３次元方向に位置を調
整でき、またθ方向に回転させ、さらに回転軸４の傾斜
角度△を調整し得るようになっている。

前記Ｘ線螢光増倍管１０は、検出対象物２の透過Ｘ線像
を可視像に変換し、光学系を通じてリニアイメージセン
サ１２の検査面上に結像させるようになっている。前記
光学系は、Ｘ線螢光増倍管１０とリニアイメージセンナ
１２間に配置されたレンズ１１ａ、１１ｂによυ構成さ
れている。

前記リニアイメージセンサ１２は、αステージ１３上に
取り付けられている。また、このリニアイメージセンサ
１２はＸ線螢光増倍管１０により結像された検出対象物
２の透過Ｘ線像の可視像を検出映像信号に変換し、これ
を断面像演算回路１５に対して出力するようになってい
る。

前記リニアイメージセンサ１２のαステージ１３は、α
軸駆動モータ１４により水平面内でα方向に回転可能に
構成されていて、検出対象物２に対する１次元画像検出
位置の水平方向の回転調整を行い得るようになっている
。前記α軸駆動モータ１４は、制御手段としての制御回
路２１に接続されている。

前記Ｘ線螢光増倍管１０とリニアイメージセンサ１２間
の光路には、光路切り替え手段としてのミラー１６が設
置されている。また、ミラー１６はンレノイド１７に連
結され、このンレノイド１７を介して回動操作され、光
路を切り替えるようＫなっている。

前記ミラー１６に対応させてモニタ表示手段が設けられ
ている。このモニタ表示手段は、レンズ１１ｏと、撮像
管１８と、モニタテレビ１９とを有して構成されており
、検出対象物２の２次元Ｘ線画像を表示するようＫなっ
ている。

前記モニタテレビ１９には、検出位置表示手段（図示せ
ず）によシリニアイメージセンサ１２による検出位置を
カーソル２０で表示し得るようになっている。

前記リニアイメージセンサ１２の検出位置と、モニタテ
レビ１９上のカーソル位置は、装置製作時に、Ｘ線螢光
増倍管１ａ上に置いたスリット状のスケール（図示せず
）を用い、カーソル表示位置を調整し、相互の位置を完
全に対応させる初期設定を行い、その後は制御回路２１
により表示位置を変更可能に構成されている。

前記制御回路２１は、α軸駆動モータ１４を遠隔操作し
、このα軸駆動モータ１４の回転駆動量を制御すると同
時に、これに連動してモニタテレビ１９の画面に、リニ
アイメージセンサ１２の検吊位置に対応して表示するカ
ーソル２０の傾き角度を調整するようになっている。

次に、第３図は回転軸の位置調整機構のθ・Δ駆動ステ
ージの拡大側面図である。

この第３図に示すθ・Δ駆動ステージ９は、側面から見
て」型の固定支持台４１と、これの垂直部分に△回転支
点４２を介して傾動可能に支持された傾動支持台４３と
、これに取り付けられたθモータ４４と、固定支持台４
１上に取シ付けられたブラケット４５に支持されたマイ
クロメータヘッド４６と、これを回転駆動する△モータ
４７と。

前記固定支持台４１に取り付けられたばねブラケット４
８と傾動支持台４３間に掛は渡された引っ張りばね４９
とを備えている。

前記θモータ４４を駆動させることによシ、回転軸４が
回転駆動され、検出対象物２を保持している対象物ホル
ダ３をθ方向に回転させ得るようになっている。

前記Δモータ４７を順方向または逆方向に駆動させると
、マイクロメータヘッド４６が伸長または収縮動作し、
傾動支持台４３がΔ回転支点４２の回りに回動操作され
、傾動支持台４３に支持されている回転軸４が傾斜角度
Δを拡大する方向または縮小する方向に傾動操作される
ようになっている。

第４図（ａ）　、　（ｂ）は、検出対象物のＸｆｍ＠検
出時の理想的な位置関係を示す正面図および側面図であ
る。

検出対象物としてのＣＣＢはんだ付は部をθ方向に回転
させ、側面全周方向からＸ線検出する際の、ＣＣＢはん
だ付は部３３のＸ線像（断面像）を精度よく得るために
は、次のように調整し、位置を設定する必要がある。

つまり、第４図（ａ）　、　（ｂ）　Ｉｃ示すように、
検出対象物のＸ、Ｙ方向の検出位置を設定し、検出対象
物を２方向に移動させ、倍率合わせを行う。

また、リニアイメージセンサの検出位置５１の回転角度
αを調整し、第４図（ａ）に示すように、前記検出位置
５１を検出対象物と平行になる位置に角度補正を行う。

さらに、第４図（ｂ）に示すように、対象物ホルダの回
転軸の傾斜角度Δを調整し１回転軸の傾き誤差を取り除
き、回転軸のθ方向の回転に対して。

常に同一断面のＸ線像が得られるように設定する。

なお、第４図（ａ）　、　（ｂ）中、３１はセラミック
基板、３２はＬＳＩチップである。

第５図（ａ）〜（ｄ）は、モニタテレビにより検出対象
物のＸ線像を観察しながら、検出位置の初期設定を行う
手順を示す図である。

いま、モニタテレビの画面６３に、初期状態では第５図
（ａ）に示すように１検出対象物のＸ線像６１が映し出
されているものとする。

゛　　この初期状態から１回転軸の傾斜角度Δの補正を
行い、第５図（ｂ）の状態とする。

さらに、リニアイメージセンナの検出位置を示すカーソ
ル６２を表示し、これに対する検出対象物のＸ、Ｙ方向
の調整を行い、位置を設定し、かつＺ方向に移動させて
Ｘ線像の倍率を調整し、第５図（ｃ）の状態とする。

ついで、カーソル６２の傾きに着目しながら第５図（ｄ
）　Ｋ示すように、リニアイメージセンサの回転角度α
の補正を行い、検出対象物のＸｌｌ１！像（断面像）を
得るための検出位置調整、設定作業を終了する。

第６図は、検出対象物をθ方向に回転させた時のリニア
イメージセンナにより得られる検出データの一例を示す
。

検出対象物をθ方向に回転させ、これに対応してリニア
イメージセンサにより検出データＩ（Ｌ。

θ）を得る。ここで、Ｌはリニアイメージセンサ上の検
出位置を示す。

ついで、これら多数方向の検出データＩ（Ｌ、θ）を用
い、第１図に示す断面像演算回路１５により演算処理す
ることによって、はんだ付は部の断面形状の再構成を行
い、ディスプレイ（図示せず）上に表示する。

リニアイメージセンナにより検出される透過Ｘ線強度の
検出データＩ（Ｌ、θ）は、検出対象物のＸ線吸収係数
の分布をμ（Ｘ、７）とすれば、式（１）Ｋ示す関係に
ある。

Ｉ（Ｌ、θ）＝Ｉ。（Ｌ　）　、　ｅ−ｆｕ（ｘ・ｙ）
ｌｉ′、、、　、、、　、、、　（１）ここで、Ｊμ（
ｘ、ｙ）ｄｔ　　はＸ線ビームの通過位置におけるＸａ
吸収係数μ（ｘ、ｙ）の線積分を表す。

また工。（Ｌ）は、照射Ｘ線の強度分布を示す。

式（１）を書き直すと、式（２）が得られる。

ｆｌｌ＜ｘ　、ｙ）ｄｔ＝”０””／１（５θ）＝Ｐ（
Ｌ、θ）−（２）この式（２）で示すｐ（Ｌ、θ）は、
予め検出対象物を除き、リニアイメージセンサで検出し
、求めた照射Ｘ線の強度分布工。（Ｌ）より求められる
投影データと呼ばれるものである。

断面再構成の問題は、この各検出方向の投影データＰ（
Ｌ、θ）を算出した後、Ｘ線吸収係数μ（ｘ、ｙ）の分
布を求めることである。

このＸ線吸収係数μ（ｘ、ｙ）の算出方法には、種々の
方法が知られているが、コンボリューション法を適用す
る例について概要を説明する。

第７図は、断面再構成演算アルゴリズムの原理図である
。

断面再構成の原理は、第７図の平行Ｘ線ビームを用いた
例で示すように、平行ビームの投影データをＰ。（Ｌｏ
、θ。）とすれば、これに対して所定の補正関数を採用
してコンポリュージョン関数を得ながら、各方向の投影
データに対するコンボリューション関数を合成して断面
像を得るものである。

この演算式を弐（３）　Ｋ示す。

μ（ｘ＋ｙ）＝　Ｊ、：（ｐｏ（Ｌｏ、θ。）＊ｇ　（
Ｌ。）　）ｄθ。−−−−−・（３）ここで、＊はコン
ボリューションを示す。また、ｇ（Ｌｏ）は補正関数を
表し、５ｈｅｐｐとＬｏｇａｎが開発した式（４）を用
いれば、精度のよい画像が得られることが実証されてい
る。

ｇ（ｎａ）＝□−・・・・・・・・・（４）ｒ１２ａ２
（’−４ｎ２） ただし、Ｌｏ＝ｎａ　（ｎ＝０　、±１．±２、−）と
し、ａは投影データが得られるサンプリング間隔を示す
。

続いて、第８図（ａ）　、　（ｂ）はファンビームＸｉ
による検出データと平行ビームによる検出データとの座
標関係を示す図である。

本発明の場合、投影データｐ（Ｌ、θ）はファンビーム
（扇状ビーム）によって検出されるため、Ｐ（Ｌ、θ）
から平行ビーム座標系における投影データＰ。（ＬＯｌ
θ。）を求める必要がある。これは、第８図（ａ）　、
　（ｂ）に幾伺学的関係で示すように１次の関係式より
変換できる。

Ｌｏ＝　Ｄ　ｓｉｎφ＝Ｄｓｉｎ（θ−θ。）・・・・
・・・・・（６）ここで％　ＳはＸ線源からリニアイメ
ージセンサまでの距離、ＤはＸ線源から検出対象物の回
転中心までの距離を表す。

以上のように１式（５）　、　（６）を用い、平行ビー
ムとして考えた場合の投影データＰ。（Ｌｏ、θｏ）全
算出して、断面形状の算出を行う。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば微小な検出対象物
に対しても、断面撮影位置の調整・設定を正確に、かつ
容易に行い得る効果があり、ひいては微小な検出対象物
であっても、その断面像を高い分解能で検出し得る効果
があり、特に電子回路のはんだ付は部のような微細な内
部欠陥検出を実現し得る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の全体構成を示す斜視図、第
２図（ａ）は検出対象物の一例を示す斜視図、第２図（
ｂ）は同じく一部拡大断面図、第３図は第１図に示す実
施例における自転軸としての回転軸の位置調整機構部分
のθ・Δ駆動ステージの拡大側面図、第４図（ａ）　、
　（ｂ）は検出対象物のＸ線像検出時の理想的な位置関
係を示す正面図および側面図、第５図（ａ）〜（ｄ）は
第１図に示す実施例の装置を用いて行う検出位置の調整
および設定手順の説明図、第６図はリニアイメージセン
サによるＸ線像の検出データ例を示す図、第７図はＸ線
像の断面再構成演算アルゴリズムの原理図、第８図（ａ
）　、　（ｂ）はファンビームによる検出データと平行
ビームによる検出データとの座標関係を示す図である。 １・・・微小焦点Ｘ線源 ２・・・検出対象物 ３・・・対象物ホルダ ４・・・自転軸としての回転軸 ５・・・回転軸の位置調整機構 ６　、７　、８、−Ｘ　、　Ｙ　、　Ｚ　ステージ９・
・・θ・Δ＠Ａ動スデステ ージ・・・Ｘ線螢光増倍管 １２・・・リニアイメージセンサ １６・・・リニアイメージセンサ用のαステージ１４・
・・α軸駆動モータ １５・・・断面像演算回路 １６・・・光路切り替え手段としてのミラー１７・・・
ミラー操作用のソレノイド １８・・・撮像管 １９・・・モニタテレビ ２０・・・カーソル ２１・・・制御手段としての制御回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、検出対象物にＸ線を照射するＸ線照射手段と、該Ｘ
   線照射手段によって照射された検出対象物のＸ線透過像
   をＸ線螢光増可視像に変換するＸ線螢光増倍管と、該Ｘ
   線螢光増倍管で得られる可視像を撮像するセンサと、上
   記検出対象物の姿勢を変える姿勢変更手段と、上記Ｘ線
   螢光増倍管とセンサ間の光路に設置された光路切り替え
   手段と、さらに検出対象物の２次元Ｘ線画像を撮像して
   モニタ画像を表示するモニタ手段と、上記センサの検出
   位置をモニタ手段上に表示する表示手段と、対象物とセ
   ンサとの相対位置を調整する調整手段と、該調整手段を
   遠隔操作し、かつセンサの移動に連動させて前記モニタ
   手段に映し出される。表示手段の表示位置を調整する制
   御手段とを備え、上記センサから得られる映像信号に基
   づいて複数方向についてＸ線像検出をして検出対象物の
   断面形状を得ることを特徴とするＸ線断層撮影装置。