MXPA03004979A - Tomosintesis fuera de centro. - Google Patents

Abstract

La presente invencion esta dirigida a un aparato y a un metodo para adquirir imagenes de rayos x fuera de eje de una diversidad de regiones de interes. El aparato incluye una fuente (112) para producir un haz de radiacion, una superficie (120) para soportar al menos un subconjunto de las diversas regiones de interes (A, B, C) y un detector de rayos X (130) ubicado para recibir de forma simultanea partes del haz que han pasado a traves del subconjunto de las diversas regiones de interes. El detector de rayos X produce, de las partes recibidas del haz, una representacion electronica de una imagen para cada region de interes en el subconjunto de las diversas regiones de interes. Cualquiera de la combinacion de la fuente, la superficie y el detector se puede mover para ubicar las regiones de interes dentro del haz.

Description

TOMOSÍNTESIS FUERA DE CENTRO CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención en general se relaciona con sistemas y métodos de inspección para formar imágenes. En específico, la presente invención se refiere a un sistema de inspección de rayos X que usa técnicas de tomosíntesis para formar imágenes .

ANTECaPaNTES DK LA INVENCIÓN El montaje de circuitos integrados (Integrated Circuits o IC, por sus siglas en inglés) en placas de circuito impreso (Printed Board Circuits o PCB, por sus siglas en inglés) requiere que se inspeccionen las interconexiones en las PCB para determinar si las mismas contienen defectos importantes. El continuo incremento de la complejidad, desempeño y densidad de colocación de los IC pone exigencias en la densidad y funcionalidad de las interconexiones del paquete. El arreglo de rejilla de bola (Ball-Gríd-Array o "BGA" , por sus siglas en inglés) es un ejemplo de un paquete de tecnología de montaje superficial (Surface-Mount -Technology o "SMT", por sus siglas en inglés) con interconexiones que exigen técnicas de inspección especializadas. El continuo incremento en la complejidad y densidad de las interconexiones en las PCB han tenido como resultado el desarrollo de un número de técnicas de inspección de interconexiones para detectar los defectos en o dentro de las mismas. Una técnica de inspección de interconexión, tomosíntesis, es capaz de detectar defectos al crear una representación de imagen digital de una vista fragmentada a lo largo de un plano sencillo que pasa a través de una conexión de unión de soldadura eléctrica tridimensional . Un sistema digital de tomosíntesis hace posible inspeccionar diversas cualidades de unión de soldadura de las PCB, que no se pueden inspeccionar por métodos visuales o métodos convencionales de radiografía de rayos X. La Patente de EE.UU. No. 4,688,241 presentada el 18 de agosto de 1987 de Richard S. Peugeot, que se incorpora aquí como referencia, describe un número de sistemas de inspección por tomosíntesis, incluyendo un sistema (10) representado en la Figura 1 de la solicitud actual. El sistema (10) incluye una fuente (12) de rayos X de microfoco dirigible, un detector de imagen (30) de formato grande capaz de formar imágenes de rayos X, y un plano de inspección (20) colocado entre la fuente y el detector. Como se usa aquí el término "dirigible" con relación a la fuente (12) se refiere a la capacidad de dirigir un haz de electrones dentro de la fuente (12) a diversas ubicaciones en un ánodo objetivo. En contraste, una fuente estacionaria o no dirigible, como se usa aquí, se refiere a una fuente que carece de dicha capacidad, es decir, el haz electrónico golpea al ánodo objetivo en una sola ubicación. Las regiones A, B, C de las que se van a formar imágenes se colocan en una mesa X-Y (no mostrada) que está en el plano de inspección (20) . Cuando está un objeto en la mesa X-Y, el objeto prueba se puede mover trasladándolo a lo largo de las direcciones x e y, de tal forma que de una región de interés, como una unión de soldadura, se pueda formar una imagen. La fuente (12) produce un haz de rayos X (50) que tiene suficiente energía para penetrar el objeto prueba y alcanzar al detector (30), mientras que también tiene una energía lo suficientemente baja para que una imagen resultante tenga contraste en la región de interés. La fuente de rayos X (12) y el detector (30) se pueden colocar en mecanismos independientes de impulso vertical que permitan una vista de campo variable de forma continua a ser obtenida, variando aproximadamente de 2.5x2.5 mm a 25x25 tnm. En particular, la fuente (12) de rayos X se coloca en un eje Z programable, que cambia la distancia entre la fuente (12) de rayos X y el plano de inspección (20) . La distancia entre la fuente (12) de rayos X y el plano de inspección (20) se refiere aquí como Zl. El detector también se coloca en un eje Z programable. que cambia la distancia entre el plano de inspección (20) y el detector (30) . La distancia entre el plano (20) y el detector (30) es referida aquí como Z2. La variación del campo de vista se puede realizar al variar ya sea una o ambas distancias Zl y Z . Ahora se explicará la operación del sistema de la Figura 1. Una placa de circuito que tiene las regiones de interés A, B, y C se coloca en la mesa X-Y, en el plano de inspección (20) . Entonces se mueve la placa trasladándola a lo largo de las direcciones x, y, de tal forma que se pueda formar una imagen de una región de interés A, B y C como una unión de soldadura o un componente. Una vez que la placa se coloca apropiadamente, un haz de radiación, como el haz de rayos X (50) , se proyecta hacia un objeto en la placa del circuito. Una parte del haz de rayos X (50) se transmite a través de el objeto y es modulado por el mismo . La parte del haz (50) que pasa a través del objeto entonces golpea al detector de imagen (30) . El detector (30) es capaz de producir una gráfica sombreada de rayos X que contenga la información de modulación del objeto prueba. Los rayos X que golpean la pantalla de entrada del detector (30) producen una luz visible o una imagen gráfica sombreada del volumen del objeto que cae dentro del haz de rayos X (50) . Si el detector (30) incluye un intenaificador de imagen, la imagen en la salida del intensificador se amplifica en brillantez. La imagen que aparece en la cara de salida del detector (30) es vista, a través de un espejo, por una cámara de video (no mostrada) . Las imágenes de varias regiones del detector (30), como las regiones numeradas 1, 3, 5 y 7 en la Figura 1 pueden ser dirigidas secuencialmente por la cámara al ajustar la posición del espejo. Las imágenes resultantes entonces entran a un digitalizador de video. El digitalizador proporciona como salida grupos de imágenes digitalizadas . Cada imagen en el grupo se suministra a una memoria y se almacena. Las imágenes se pueden alimentar de forma separada en una computadora de tomosíntesis , que se programa con un algoritmo de tomosíntesis conocido que afecta una combinación de las imágenes y proporciona una imagen resultante a un monitor. Para mejorar la resolución de los grupos de imágenes digitalizadas , es deseable limitar el campo de vista de la cámara a una región del detector (30) , como las regiones 1, 3, 5 ó 7, más que adquirir imágenes para tomosíntesis viendo el detector completo (30).. Para el sistema (10) , el centro de la de región de interés debe de coincidir con una línea que se extiende del centro de la trayectoria de la fuente de rayos X al centro del detector (30) . Como se puede ver en la Figura 1, el centro del objeto B coincide con la línea central del haz de rayos X (50) y el centro del campo de vista del detector (30) . Para adquirir imágenes tomosintéticas para el objeto B, por ejemplo, la fuente (12) de rayos X se coloca en múltiples puntos 1-8 a lo largo de una trayectoria circular que es perpendicular al eje Z. Cada punto en el círculo cae en un plano que es perpendicular al eje Z y mantiene el mismo ángulo con el eje Z o es equidistante al eje Z. En cada punto, la fuente (12) de rayos X emite un haz de rayos X (50) hacia, y al menos parcialmente a través del objeto B, generando así una imagen del objeto B en el detector (30) . Por ejemplo, para adquirir una imagen 1 para el objeto B, la fuente (12) de rayos X se dirige a la posición 1 y la vista de campo del detector se mueve a la posición 1. Este proceso se repite para las imágenes 2 a 8 del objeto B. Las 8 imágenes se adquieren de forma secuencial ya que el haz de electrones dentro del alojamiento de la fuente de rayos X y el campo de vista del detector se deben de mover después de cada adquisición. Como resultado, se capturan las 8 imágenes exploradas del objeto B en un ángulo conocido predeterminado. Después de que se toman las imágenes requeridas del objeto B, la mesa X-Y se mueve de tal forma que el centro del objeto A coincide con la línea central del haz de rayos X (50) y con el centro del campo de vista del detector. Para adquirir la imagen 1 del objeto A, la fuente (12) de rayos X se dirige a la posición 1 y el campo de vista del detector se mueve a la posición 1. Este proceso se repite para formar las imágenes 2 a 8 del objeto A. Así, se capturan las 8 imágenes exploradas del objeto A. Este proceso se continúa para cada uno de los objetos o regiones de interés, de las que se van a formar imágenes. Para que la tomosíntesis sea efectiva, el ángulo Phi deberá de ser al menos de 25° a 30° de la perpendicular para generar un fragmento tomosintético útil del objeto. Sin embargo, las limitaciones prácticas del diámetro de la fuente de rayos X, el diámetro del detector, la distancia entre la fuente y el objeto, Zl, y la distancia entre el objeto y el detector, Z2 , quedan comprometidas con respecto al ángulo que se puede lograr, el campo de vista, la resolución y la velocidad del sistema. Para lograr el ángulo deseado y de esta forma un fragmento tomosintético útil, se requieren una costosa fuente de rayos X y/o un costoso detector. Como se menciona antes, las técnicas de tomosíntesis convencionales, como las mostradas por Peugeot en la Patente de EE.UU. No. 4,688,241 y representada en la Figura 1, requiere que la línea central de la posición del punto focal de los rayos X y del campo de vista en el detector sea coincidente con el centro del objeto del que se van a formar imágenes . Hay un número de vent j as que resultan de este arreglo. El paso del haz de rayos X a través del centro de la región de interés simplifica la calibración de la máquina, la corrección de grises y eliminación de deformación de las imágenes y el posicionamiento mecánico del objeto. La calidad del fragmento tomosintético depende de la exactitud del posicionamiento del haz de electrones y de los espejos. Esta exactitud se puede lograr con tecnología existente para dirigir haces electromagnéticos y espejos de galvanómetro. Sin embargo, una desventaja de sistemas convencionales, es que requieren el uso de un detector de formato grande y una fuente de rayos X dirigible. Dicho equipo es caro y su uso incrementa el costo total del sistema. Además, con dichos sistemas, es más lento adquirir de forma secuencial cada una de las 8 imágenes, limitando así la velocidad del sistema a 8 veces el tiempo que le toma adquirir una imagen. Así, hay una necesidad de un sistema de inspección de rayos X que use una técnica de tomosíntesis para formar imágenes que no requiera la línea central de la posición del punto focal de los rayos X y del campo de vista en el detector para ser coincidente con el centro del objeto del que se van a formar imágenes. Hay además una necesidad en la técnica para un sistema de inspección de rayos X que use una técnica tomosintética para formar imágenes que no requiera una fuente de rayos X dirigible ni un detector de formato grande . Hay todavía una necesidad más en la técnica por un sistema de inspección de rayos X que use una técnica de tomosíntesis para formar imágenes que incremente la capacidad del sistema mientras que se reduce su costo total .

SUMARIO DE LA INVBNCIÓN La presente invención satisface las necesidades de la técnica anterior al proporcionar un sistema de inspección de rayoB X que usa una técnica de tomosíntesis para formar imágenes que no requiere la línea central de la posición del punto focal de los rayos X y del campo de vista en el detector para ser coincidente con el centro del objeto del que se van a formar imágenes. Con este requisito eliminado, se logran las ventajas de costo y desempeño significantes al evitar el uso de ya sea un detector de formato grande o de una fuente de rayos X dirigible o ambos . Estas ventajas se pueden lograr al usar un sistema de inspección que tenga una fuente de rayos X no dirigible combinada con un detector de rayos x que pueda capturar 8 imágenes de forma simultánea. Así, se elimina la necesidad de una fuente de rayos X dirigible costosa y se simplifica el sistema total. Además se mejora la velocidad o capacidad del sistema. Estas ventajas alternativamente se pueden lograr al usar un sistema de inspección que tenga una fuente de rayos X dirigible y un detector de alta resolución de formato pequeño. Al dirigir la fuente de rayos X fuera del centro, la imagen del objeto se puede proyectar en un detector de alta resolución de formato pequeño. Así, se logran ahorros en los costos al usar un detector más pequeño menos caro . Dado que los detectores de rayos X y las fuentes de rayos X dirigibles típicamente son los componentes más caros en el sistema de inspección, la reducción del costo de uno o de ambos reduce el costo total del sistema mientras que todavía se mantiene el rendimiento requerido. La presente invención también reduce el número de movimientos mecánicos de reposicionamiento requeridos para colocar la fuente de rayos X o el detector y el objeto en posición para la tomografía. Por lo tanto, la presente invención proporciona la posibilidad de crear imágenes de interconexiones complejas en menos tiempo con menor gasto.

BREVE DESCRIPCIÓN DK LOS DIBUJOS La Figura 1 es un diagrama que ilustra un sistema de inspección de rayos X de la técnica anterior; la Figura 2 es un diagrama que ilustra una modalidad de un sistema de inspección de rayos X de la presente invención. la Figura 2a es un diagrama más que ilustra la modalidad de la Figura 2. la Figura 3 es un diagrama que ilustra otra modalidad de un sistema de inspección de rayos X de la presente invención; la Figura 4 es una ilustración de las regiones de las que se van a formar imágenes en una placa de circuito impreso; la Figura 5 es similar a la Figura 4 y además ilustra las ubicaciones adicionales en las que se debe de ubicar la línea central del haz de rayos X para adquirir todas las imágenes necesarias fuera del eje para hacer un fragmento tomosintético ; y la Figura 6 es un patrón de exploración hexagonal de acuerdo con una modalidad de la presente invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES PRSFKRIDAS Las modalidades preferidas actualmente se describen aquí con referencia a las Figuras 2 a 6. Aunque la elección de objetos o regiones de interés, para formar imágenes es arbitraria, los objetos de los que se van a formar imágenes de preferencia constan de un ensamble electrónico o de una placa de circuito que incluye componentes electrónicos conectados a una placa de circuito a través de uniones de soldadura. Las Figuras 2 y 2a representan un sistema de inspección de rayos X (100) que incorporan los principios de una primera modalidad de la presente invención. El sistema (100) incluye una fuente (112) de rayos X no dirigibles y un detector de área (130) . Una fuente de rayos X no dirigible conveniente está disponible en "Nicolet Imaging Systems" de San Diego, California. La fuente (112) se desplaza del centro, y en general se centra con respecto al centro de un plano de inspección (120) y el centro del detector (130) . Como con el sistema de la Figura 1, las regiones de las que se van a formar imágenes A, B y C están soportadas de forma mecánica en el plano de inspección (120) . La superficie de soporte puede ser capaz de mover las regiones A, B y C respecto a la fuente (112) y el detector (130) , donde el soporte está en una mesa X-Y. De forma alternativa, la superficie de soporte puede sostener de forma simple las regiones en una ubicación predeterminada respecto a la fuente (112) y/o el detector (130) . Aunque A, B y C se pueden referir aquí como objetos, los expertos en esta técnica apreciarán que A, B y C simplemente pueden ser diferentes regiones de interés dentro del mismo objeto físico. La fuente de rayos X (112) y el detector (130) de preferencia se colocan en mecanismos de impulso vertical independientes que permiten un campo de vista variable de forma continua. Los mecanismos de impulso vertical se usan para variar la distancia, Zl, entre la fuente de rayos X (112) y el objeto y la distancia, Z2 , entre el objeto y el detector (130) . En el sistema (100) , la distancia Zl puede variar de aproximadamente 0.5" a 3.0" y la distancia Z2 puede variar aproximadamente de 0.5" a 3.0". De forma alternativa, el soporte mecánico para las regiones A, B y C y para al menos uno de la fuente (112) y el detector (130) se pueden colocar en mecanismos independientes de impulso vertical para permitir que Zl y Z2 varíen de forma independiente. Como una alternativa más, el sistema puede no incluir mecanismos de impulso vertical, la fuente (112) y el detector (130) se pueden colocar a distancias fijas Zl y Z2. Además, aunque la Figura 2 ilustra que la fuente (112) está ubicada arriba del plano de inspección (120) y el detector (130) abajo del mismo, los expertos en este campo reconocerán que la fuente (112) y el detector (130) se pueden cambiar, alternativamente, arriba y abajo del plano de inspección (120) .

El sistema (100) puede estar provisto con un detector de rayos X (130) que tenga una pantalla plana y al menos 1000 pixeles en cada dirección. De acuerdo con una modalidad preferida, el detector (130) es uno de silicio amorfo ("aSi", por sus siglas en inglés). Un detector aSi consta de una pantalla plana hecha de aSi con un recubrimiento de cristales de yoduro de cesio ("Csl", por sus siglas en inglés) . Un ejemplo de dicho detector es el modelo "FlashScan 20" comercializado por Trixell , Moirans, de Francia. Este modelo particular tiene 1536 pixeles en una dirección y 1920 pixeles en la otra y una resolución de 4 pares de líneas/mm. Tiene un tamaño de pixel de 127 mieras y por lo tanto un tamaño de detector total de aproximadamente 195x244 mm. Cuando los rayos X golpean la pantalla del detector de aSi, los rayos X son absorbidos en una capa de Csl. Dado que el Csl en un material centelleante, subsecuentemente emite pulsos de luz. Esta luz entonces se convierte dentro del detector (130) en portadores de carga eléctrica en una matriz de fotodiodos aSi . Cada fotodiodo está conectado a una circuitería de lectura-salida por medio de un interruptor individual, que puede ser un transistor de película delgada o un diodo. Las señales de salida se amplifican y se convierten de analógicas a digitales. Por medio de fibra óptica u otros medios de enlace conductivos, los datos de la imagen se pueden transferir a un sistema de procesamiento de imágenes en tiempo real, que procesa la información para formular una imagen. Las imágenes resultantes entonces se pueden ver en una pantalla o monitor de video (140) , mostrado en la Figura 2a o almacenarse para posteriormente recuperarlas. Con tomosíntesis convencional, la salida del detector se suministra a una cámara por medio de un espejo, que a su vez se alimenta a un procesador de video. Debido a que la salida del detector (130) antes descrito es, en sí mismo, una representación digital de la imagen de rayos X, la necesidad de un espejo y de una cámara se elimina y la salida del detector se provee directamente a un sistema de procesamiento de imágenes. Notablemente, dado que el detector aSi (130) es bastante grande para lograr un ángulo de 30° para imágenes fuera de eje con al menos 512 pixeles en cada imagen, las 8 imágenes completas se pueden adquirir simultáneamente, como se describe más adelante, reduciendo dramáticamente el tiempo requerido para la inspección. Adicionalmente , el sistema (100) está provisto con un sistema de control . El sistema de control funciona para ubicar el objeto del que se va a formar imagen en la posición deseada dentro del plano de inspección (120) , ya sea moviendo el objeto, la fuente, el detector o alguna combinación de los mismos. El sistema también controla la operación de los mecanismos independientes de impulso vertical, si se utilizan, para variar las distancias Zl y Z2 , según se requiera y la unión del aspecto de la imagen de la presente invención, descrita en más detalle más adelante. Las funciones del sistema de control pueden ser realizadas por un procesador (150) , mostrado en la Figura 2a, que también puede realizar las funciones de procesamiento de imágenes en tiempo real, antes descritas. Así, el procesador (150) puede ser un microprocesador de propósito general que se programa, como es sabido por los expertos de este campo, para realizar las funciones del sistema de control y de procesamiento de imágenes. De forma alternativa, el procesador (150) puede ser un dispositivo de procesamiento de imágenes dedicado, en cuyo caso las funciones de control las puede realizar un dispositivo basado en un microprocesador separado o un controlador separado. Refiriéndose otra vez a la Figura 2, cuando la fuente (112) proyecta un haz de rayos X hacia regiones en el plano de inspección (120) , se obtendrá una imagen fuera de eje de la región A en la posición 5 en el detector (130) , así como también una imagen fuera de eje del objeto C que corresponde a la posición 1. También se pueden obtener imágenes fuera de eje de otras regiones no mostradas en la Figura 2. Esto se entenderá mejor con la siguiente descripción. Por simplicidad, la descripción se limita a cuatro imágenes, aunque se pueden requerir más imágenes para una reconstrucción tomosintética . Para inspecciones de conexiones de soldadura típicas, se ha encontrado que ocho imágenes fuera de eje usualmente proporcionarán resultados aceptables, aunque se pueden usar de forma alternativa más o menos imágenes. La Figura 4 representa nueve posibles áreas de interés para formar una imagen en una placa de circuito impreso. Cuando el área de interés A se coloca en el centro del plano de inspección (120) y se proyectan rayos X de la fuente no dirigible (112) , se obtendrá una imagen fuera de eje del área B, que corresponde a la posición 1 del detector, así como también una imagen fuera de eje del área D, que corresponde a la posición 7 del detector. Cuando el área de interés B se coloca en el centro del plano de inspección (120) y se proyectan rayos X desde una fuente no dirigible (112) , se obtendrá una imagen fuera de eje del área A, que corresponde a la posición 5 del detector, así como también una imagen fuera de eje del área E, que corresponde a la posición 7 del detector y una imagen fuera de eje del área C, que corresponde a la posición 1 del detector. Cuando el área de interés C se coloca en el centro del plano de inspección (120) , se obtendrá una imagen fuera de eje del área B, que corresponde a la posición 5 del detector, así como también una imagen fuera de eje del área F, que corresponde a la posición 7 del detector. Cuando el área de interés D se coloca en centro del plano de inspección (120), se obtendrá una imagen fuera de eje del área A, que corresponde a la posición 3 del detector, así como también una imagen fuera de eje del área E, que corresponde a la posición 1 del detector y una imagen fuera de eje del área G que corresponde a la posición 7 del detector. Cuando el área de interés E se coloca en el centro del plano (120), se obtendrá una imagen fuera de eje del área D, que corresponde a la posición 5 del detector, así como también una imagen fuera de eje del área F, que corresponde a la posición 1 del detector, una imagen fuera de eje del área B, que corresponde a la posición 3 del detector y una imagen fuera de eje del área H, que corresponde a la posición 7 del detector. Las áreas de interés restantes se colocan en posición y se obtienen las imágenes correspondientes . Para obtener un conjunto completo de imágenes para las áreas exteriores de interés (A, B, C, D, F, G, H e I), el área fuera del área activa de la placa de circuito impreso, mostrada en la Figura 5, se debe de colocar en el centro del plano "de inspección y se toman las imágenes correspondientes. En realidad, la mayoría de las áreas de interés estarían dentro del borde de una placa de circuito impreso, más que en el borde. Sin embargo, dado que se adquieren varias vistas de forma simultánea en cada ubicación con la presente invención, más que de forma secuencial, la capacidad se mejora de forma significativa en comparación con las técnicas conocidas. Si los objetos a inspeccionar en el plano de inspección están en una rejilla o en otro arreglo (por ejemplo, uniones de un arreglo de rejilla de bola), entonces, cuando la fuente de rayos X está radiando arriba de la región de interés B, las múltiples regiones adyacentes a B pueden ser radiadas de forma simultánea. Por lo tanto, esta técnica se puede usar para adquirir 8 imágenes fuera de eje de 8 regiones adyacentes de forma simultánea, reduciendo así el número total de posiciones de imágenes requeridas para inspeccionar la rejilla completa.

En comparación, el método convencional para adquirir imágenes fue hacer 8 imágenes fuera de eje secuencialmente para cada región. Por lo tanto, para un arreglo de NxN regiones, serían 8 veces N2 el número total de posiciones de la fuente usando el método convencional. Sin embargo, bajo el método fuera de eje de esta modalidad de la invención, solo una posición para cada región, más un borde de regiones, resultarán en un número total de posiciones de fuente igual a (N+2) (N+2 ) = (N+2 ) 2. Conforme se incrementa el número de regiones, el número de posiciones de la fuente respecto a las regiones se reduce de forma significativa en comparación con el método convencional. Por ejemplo, si N=3 , se usan 72 posiciones de fuente por el método convencional, mientras que solo se usan 25 con el método fuera de eje de esta modalidad. Para N=10, se usan 800 posiciones de la fuente por el método convencional, mientras que por el método fuera de eje de esta modalidad solo se usan 144 posiciones. Una vez que se han adquirido todas las imágenes fuera de eje, se pueden agrupar para cada uno de los objetos, esto es, las imágenes 1-8 para el objeto A. Dado que las 8 imágenes para un objeto específico no se adquieren con el plano de inspección en la misma posición mecánica, de preferencia se usa una técnica de alineación de imagen para combinar las imágenes. Si se usa una mesa X-Y muy exacta que coloca las imágenes dentro de una exactitud de 1 pixel, entonces las imágenes simplemente se pueden agrupar. Si la mesa X-Y tiene una exactitud de menos de 1 pixel, puede ser necesario alinear las diversas imágenes a través del uso de puntos de referencia "en vista" o de forma alternativa, tener suficientes traslapes entre las imágenes para acoplarlas en los límites adyacentes . Dado que las esquinas de un arreglo cuadrado de puntos están más lejos del centro de la fuente al objetivo que los lados de la rejilla o cuadrado, en más ventajoso usar un patrón que mantiene el centro de cada imagen fuera de eje a un radio fijo desde el centro del sistema para formar imágenes. La Figura 6 representa un ejemplo de un arreglo hexagonal que lleva a cabo este requisito. En lugar de 8 imágenes fuera de eje se puede usar 6 imágenes fuera de eje para generar un fragmento tomosintético y el patrón hexagonal se puede colocar de forma simétrica en cualquier campo de vista en la placa de circuito. El detector (130) se coloca para recibir los rayos X emitidos y convertirlos a luz visible. La salida digital del detector se proporciona a un procesador (150) o a un sistema de procesamiento de imágenes, según se describe antes. Esta característica permite optimizar el campo de vista, la resolución y la capacidad de procesamiento para virtualmente cualquier tipo de placa, aún si la misma tiene una amplia variación de componentes presentes. Esta aplicación única del sistema para formar imágenes (esto es, ver las 8 imágenes de forma simultánea) elimina la necesidad de un detector que deba ser recolocado, reduciendo así la complejidad mecánica del sistema (es decir, elimina el sistema de espejo de galvanómetro), mejorando la conflabilidad del sistema y la repetibilidad de resultados y reduce el costo total del sistema. Esta aproximación simplifica los requisitos mecánicos del sistema de colección de imágenes y permite la alineación/calibración de un tren imágenes de forma estática más que dinámica. En modalidades alternativas, el detector (130) puede ser un detector de cristal Csl que es visto por una cámara CCD, a través de, por ejemplo, un lente o un paquete de fibra óptica. La salida analógica (o digital) de la cámara se proporciona a un procesador o a un sistema de procesamiento de imágenes, que procesa la información para formular una imagen en una pantalla, como un monitor de video. De este modo, se evita el costo de una fuente de rayos X dirigible cara y el costo total del sistema es más baj o . Una modalidad más de la presente invención podría emplear un detector de panel plano que consiste de un revestimiento semiconductor absorbedor de rayos X de selenio amorfo sobre un arreglo de transistores de película delgada como la base para la captura digital. Dicho detector está disponible en "Direct Radiography Corp." de Newark, Delaware . Con este detector, los rayos X son convertidos por el selenio amorfo directamente en una carga eléctrica que es colectada por un arreglo de electrodos. El resultado es una imagen digital que se puede ver de forma inmediata en un monitor de video o pasarse a un procesador de imágenes. Debido a que los rayos X se convierten directamente en una carga eléctrica, se evita la dispersión de luz y se elimina la degradación de la nitidez de la imagen. La Figura 3 representa otro sistema de inspección de rayos X (200) que incorpora los principios de una modalidad alternativa de la presente invención. El sistema (200) incluye una fuente (212) de rayos X dirigibles y un detector (230) . Una fuente de rayos X dirigibles conveniente es el modelo MXT-160CR, disponible de "Nicolet Imaging Systems" , de San Diego, California. Este modelo tiene un tamaño de punto de 10 mieras y un diámetro de dirección de 75 mm. Como con el sistema de la Figura 1, los objetos A, B y C para formar imágenes se pueden colocar sobre un soporte, como una mesa X-Y (no mostrada) la cual está en el plano de inspección (220) . El detector (230) usado en este sistema (200) de preferencia es un detector de pantalla plana, sensitivo a rayos X de alta resolución. Un ejemplo del detector es uno de cristal de yoduro de cesio ("Csl", por sus siglas en inglés) . Un detector Csl consta de una pantalla plana hecha de Csl . Un detector de cristal de Csl conveniente se puede obtener de "Hilger Crystals" de Márgate, Kent, Reino Unido. El tamaño total de un detector de cristal de Csl puede variar de 25x25 mm a 75x75 mm. Con estos detectores de cristal de Csl, dentro del cristal se puede obtener una resolución de 30 a 40 pares de líneas/mm. La fuente (212) de rayos X y el detector (230) se pueden colocar en mecanismos independientes de impulso vertical que permitan un campo de vista variable de forma continua. Dichos mecanismos se usan para variar la distancia, Zl, entre la fuente (212) de rayos X y el objeto del que se va a formar imagen y la distancia, Z2 , entre el objeto y el detector (230) . En el sistema (200) , la distancia Zl puede variar de aproximadamente 0.5" a 3.0" y la distancia Z2 puede variar de aproximadamente 0.5" a 3.0". como una alternativa más, el sistema puede no incluir los mecanismos de impulso vertical, la fuente (212) y el detector (230) se pueden colocar a distancias fijas Zl y Z2. De forma adicional, el sistema (200) está provisto con un sistema de control, similar al usado en el sistema (100) . Además de las funciones antes descritas con respecto al sistema (100) , el sistema de control del sistema (200) dirige el haz de electrones a la región de interés deseada. Al dirigir el haz de rayos X fuera del eje del centro, se puede proyectar una imagen fuera del eje en el detector (230) . En el sistema (200) , las imágenes se adquieren de forma secuencial. Por ejemplo, la fuente (212) proyecta rayos X de la ubicación 1 hacia el objeto A para generar una imagen fuera de eje del objeto A en la posición 1 en el detector (230) y entonces la fuente (212) se puede mover a la ubicación 5 para obtener una imagen fuera de eje del objeto C en la posición 5 en el detector (230) . La fuente (212) de rayos X se recoloca y se obtienen imágenes adicionales de los objetos. Esto se entenderá mejor con la siguiente descripción. Por simplicidad, la descripción se refiere solo a cuatro imágenes, aunque se pueden requerir más imágenes para la reconstrucción tomosintétic . Cuando el área de interés A, mostrada en la Figura 5, se coloca en el centro del plano de inspección y se proyectan los rayos X desde la fuente (212) , se obtendrá una imagen del área B que corresponde a la posición 5, después una imagen del área D que corresponde a la posición 3. Cuando el área de interés B se coloca en el centro del plano de inspección, se obtendrá una imagen del área A que corresponde a la posición 1, después una imagen del área C que corresponde a la posición 5 y finalmente una imagen del área E que corresponde a la posición 3. Las áreas restantes de interés se colocan en posición y se obtienen las imágenes correspondientes . La salida del detector (230) entonces se suministra a una cámara, como por ejemplo una cámara CCD . La salida analógica (o digital) de la cámara se suministra a un procesador a un sistema de procesamiento de imágenes, que procesa la información para formular una imagen que se puede ver en una pantalla o en un monitor de video. Debido a que las imágenes en el sistema (200) se adquieren de forma secuencial, más que simultánea, como en el sistema (100) , la ventaja de la producción realizada no es tan grande. Sin embargo, con el sistema (200), se puede lograr un ángulo más grande fuera de eje (es decir, 30-35 grados, comparado a los 25-30 grados) antes de tener que recurrir a un detector de formato grande. Dado que se evita el uso de un detector de formato grande, el costo del sistema total es más bajo. De forma adicional, en el sistema (200) , todos los pixeles en el detector (230) se usan para hacer cada imagen, resultando así una resolución más alta (es decir, más pixeles por unidad de área) .

Conforme los componentes del PCB y sus espacios sean más pequeños, probablemente se requerirá esta aproximación debido a la mejor resolución que proporciona el detector Csl . Para formar una imagen uniendo las imágenes obtenidas con los métodos de adquisición del sistema (100) y el (200) , el hecho de que el soporte, por ejemplo la mesa x-y, pueda ser menos preciso que el tamaño de un pixel se debe de tomar en consideración. Por ejemplo, si el soporte tiene una exactitud de 3 pixeles, entonces, sin puntos de referencia "en vista", no se podrían registrar las imágenes a ninguna exactitud mejor que ±3 pixeles . De este modo, estas imágenes, cuando se combinan para la reconstrucción tomosintética, resultaría en un fragmento tomosintético confuso. En consecuencia, cada área de interés de preferencia tiene uno o más puntos de referencia "en vista" que se pueden usar para alinear cada imagen de forma apropiada. Por ejemplo, se podrían usar algoritmos de reconocimiento de forma para identificar únicamente el mismo objeto en cada una de las 4 imágenes fuera de eje. Entonces este objeto podría usarse para alinear las imágenes y de este modo retirar la inexactitud mecánica del soporte. Esta alineación de preferencia incluye una alineación x-y y una alineación rotacional para perfectamente realinear las imágenes. Por lo tanto, se pueden requerir uno, dos o tres puntos de referencia, dependiendo de su forma . En una modalidad alterna, se pueden colocar codificadores ópticos lineales en una mesa x-y para mejorar la exactitud de la misma a menos de 1 pixel . Sin embargo, esta alternativa incrementaría el costo del sistema. Un ejemplo de un objeto que muy probablemente esté en cada área de interés es un hoyo circular llamado "vía" . Se pueden usar los datos CAD para la placa de circuito impreso para encontrar inicialmente los vías en cada imagen. La ubicación de cada vía entonces se compara con otros objetos cercanos como las uniones de soldadura y los circuitos integrados. Cada vía se clasifica por su distancia de otros posibles objetos que se confunden. Por ejemplo, a las vías que están a distancias mayores de otros objetos se les asignaría la clasificación más alta. Enseguida, se obtienen las imágenes de rayos X. Entonces se ejecuta el algoritmo de reconocimiento de forma para determinar si las vías se podrían ubicar de forma confiable. Las vías que se ubican con la probabilidad más alta se usan en la lista de inspección final para esa placa de circuito impreso. Como ejemplo de un algoritmo de reconocimiento de forma conveniente sería una técnica de autocorrelación que usa un patrón para cada forma genérica (es decir, círculo, cuadrado, triángulo, diamante, cruz) de una vía u otro punto de referencia "en vista" . Este patrón se compara con la región actual de interés en la imagen de rayos X que contiene el punto de referencia "en vista". Se genera una matriz de correlación que contiene la fineza de ajuste del patrón para cada ubicación en la región. El punto de correlación más alta es donde el patrón mejor se acopla al punto de referencia. Este punto de referencia "en vista" entonces se encuentra en las otras imágenes fuera de eje, que se usan subsecuentemente para alinear las imágenes fuera de eje a un punto común y de este modo retirar cualesquiera errores ligeros de posición causados por la mesa x-y. De forma alternativa, si un punto de referencia "en vista" confiable no se puede ubicar dentro de un área de interés entonces se puede confiar en el traslape entre imágenes adyacentes para alinear las imágenes. Por ejemplo, los bordes adyacentes de la imagen del área A que corresponde a la posición 5 del detector y la imagen del área B que corresponde a la posición 5 del detector, pueden usar un algoritmo de reconocimiento de forma para alinear las imágenes. De acuerdo con una modalidad preferida, la secuencia de exploración total para un objeto prueba se optimiza para minimizar el tiempo de exploración. Los retos relacionados con la optimización de la exploración se relacionan con dos hechos, (1) normalmente, se requieren 8 imágenes fuera de eje para hacer un fragmento tomosintético "bueno", (en lugar de las 4 imágenes antes descritas), y (2) los campos de vista pueden no ser arreglables en un patrón perfectamente uniforme. Por lo tanto, para minimizar el número total de campos de vista para una PCB y minimizar el número de campos de vista en los bordes exteriores, es deseable realizar una optimización multi -variable del patrón de exploración.

Mientras que la invención ha sido descrita en conexión con ciertas modalidades, se deberá de entender que no se intenta limitar la invención a estas modalidades particulares. Por el contrario, se intenta cubrir todas las alternativas, modificaciones y equivalentes que están dentro del espíritu y alcance de la invención.

Claims (34)

1. REIVINDICACIONES I 1. Un aparato para adquirir imágenes de rayos X fuera de eje de diversas regiones de interés, que consta de: una fuente de radiación para producir un haz de radiación; una superficie para soportar al menos un subconjunto de las diversas regiones de interés; y un detector de rayos X ubicado para recibir de forma simultánea partes del haz que ha pasado a través del subconjunto de las diversas regiones de interés, el detector de rayos X produce desde las partes recibidas del haz, una representación electrónica de una imagen para cada región de interés en el subconjunto de las diversas regiones de interés; en donde al menos uno de la fuente, la superficie y el detector se pueden mover para colocar las regiones de interés dentro del haz.
2. 2. El aparato de la reivindicación 1, en donde las representaciones electrónicas de una región de interés se transfieren del detector a un procesador para convertirlas en imágenes de dicha región.
3. 3. El aparato de la reivindicación 2, en donde las imágenes resultantes se pueden ver en una pantalla.
4. 4. El aparato de la reivindicación 1 que además consta de un procesador para combinar al menos dos representaciones digitales de una región de interés para producir una imagen tomosintétic .
5. 5. El aparato de la reivindicación 1, en donde el detector consta de una pantalla de silicio amorfo.
6. 6. El aparato de la reivindicación 5, en donde el detector además consta de un recubrimiento de yoduro de cesio .
7. 7. El aparato de la reivindicación 1, en donde el detector consta de una pantalla de yoduro de cesio.
8. 8. El aparato de la reivindicación 7, en donde el detector además incluye un lente o un paquete de fibra óptica para proporcionar una imagen de luz a una cámara CCD .
9. 9. El aparato de la reivindicación 8, en donde la salida de la cámara CCD se proporciona a un procesador para transformarla en imágenes de la región de interés.
10. 10. El aparato de la reivindicación 1, en donde la fuente de radiación en una fuente de rayos X no dirigible .
11. 11. El aparato de la reivindicación 1, en donde la superficie de soporte se puede mover para ubicar las regiones de interés dentro del haz.
12. 12. El aparato de la reivindicación 1, en donde la fuente y el detector se pueden mover para ubicar las regiones dentro del haz .
13. 13. Un método para adquirir datos de imágenes de rayos X fuera de eje para una diversidad de regiones de interés, que consta de las etapas de: ubicar las diversas regiones de interés dentro de un haz de radiación, al menos una parte del haz pasa a través de las regiones de interés; detectar de forma simultánea la parte del haz para las diversas regiones de interés y producir datos de imagen que correspondan a cada una de las regiones de interés; ajustar la ubicación de las diversas regiones de interés, al menos un subconjunto de las mismas permanece dentro del haz; repetir la etapa de detectar y producir datos de imagen de forma simultánea; y combinar datos de imagen para al menos una región de interés para generar una imagen tomosintética de dicha región .
14. 14. El método de la reivindicación 13, en donde la etapa de combinar consta de alinear los datos de imagen para cada región ubicando uno o más puntos de referencia en vista en cada región de interés.
15. 15. El método de la reivindicación 13, en donde la etapa de combinar consta de alinear los datos de imagen para cada región al monitorear una salida de codificador asociada con un soporte para ajustar la ubicación de las diversas regiones de interés.
16. 16. Un aparato para adquirir imágenes de rayos X fuera de eje de una diversidad de regiones de interés, que consta de: una fuente de radiación no dirigible que produce un haz; una superficie para soportar al menos un subconjunto de las diversas regiones de interés; y un detector ubicado para recibir partes del haz que pasan a través del subconjunto y producir de forma simultánea una representación electrónica de una imagen para región de interés en el subconjunto; en donde al menos una de la fuente, la superficie y el detector se pueden mover para ubicar las regiones de interés dentro del haz.
17. 17. El aparato de la reivindicación 16, en donde el soporte consta de una mesa x-y.
18. 18. El aparato de la reivindicación 17, en donde el soporte además consta de un codificador acoplado a la mesa x-y, el cual le proporciona a la mesa una exactitud de posición requerida para combinar de forma correcta imágenes separadas.
19. 19. El aparato de la reivindicación 18, en donde la exactitud de posición de la mesa es mejor que alrededor de ±2 pixeles.
20. 20. El aparato de la reivindicación 16, en donde al menos uno de la fuente y el detector se mueven a lo largo del eje z.
21. 21. El aparato de la reivindicación 16, en donde el detector convierte la parte recibida del haz en una señal de imagen.
22. 22. El aparato de la reivindicación 21, en donde la señal de imagen se transfiere del detector a un sistema de procesamiento de imágenes para convertirla en imágenes de la región de interés.
23. 23. El aparato de la reivindicación 22 que además consta de un procesador para controlar la ubicación de las diversas regiones de interés dentro del haz y el procesamiento de las señales digitales para formar imágenes de las regiones de interés.
24. 24. El aparato de la reivindicación 22, en donde las imágenes resultantes se pueden ver en una pantalla.
25. 25. El aparato de la reivindicación 16, en donde la superficie de soporte se puede mover para colocar las regiones de interés dentro del haz.
26. 26. Un aparato para adquirir imágenes de rayos X fuera de eje de ob etos prueba, que consta de: una fuente de rayos X para producir un haz electrónico dirigible desde un número de posiciones diferentes a lo largo de una trayectoria horizontal perpendicular a un eje vertical, estando cada posición en un ángulo desde el eje vertical; y un detector de alta resolución colocado para recibir rayos X que se transmiten a través de al menos dos regiones de interés por el objeto prueba de cada una de las posiciones y para producir representaciones electrónicas de imágenes fuera de eje, adquiridas, que correspondan a las regiones de interés.
27. 27. El aparato de la reivindicación 26, en donde el sistema de control dirige un segundo haz electrónico a una segunda región de interés en cada posición del objeto prueba .
28. 28. El aparato de la reivindicación 26, en donde la imagen de la primera región de interés que corresponda a una posición y la imagen de la segunda región de interés que corresponda a otra posición se adquieren de forma secuencial .
29. 29. El aparato de la reivindicación 26, en donde el detector incluye una pantalla hecha de yoduro de cesio.
30. 30. El aparato de la reivindicación 26, en donde el detector además incluye una cámara.
31. 31. Un método para adquirir de forma simultánea diversas imágenes de rayos X fuera de eje, que consta de: colocar un objeto prueba con al menos dos regiones de interés en un plano de inspección; dirigir los haces de rayos X a las regiones de interés, los haces se dirigen fuera de eje con respecto a un eje vertical a través del plano de inspección; recibir en un detector los rayos X que se transmiten a través de las regiones de interés; y producir de forma simultánea representaciones electrónicas de las imágenes fuera de eje, adquiridas, que corresponden a las regiones de interés.
32. 32. El método de la reivindicación 31, en donde la etapa de dirigir consta de generar los haces de rayos X desde una fuente de radiación no dirigible.
33. 33. El método de la reivindicación 31, en donde la etapa de producir además consta de alinear las imágenes fuera de eje adquiridas para cada región de interés al ubicar uno o más puntos de referencia en vista en cada imagen de la región respectiva.
34. 34. Un método para adquirir diversas imágenes de rayos X fuera de eje, que consta de: colocar un objeto prueba con al menos dos regiones de interés en un plano de inspección; producir un haz de rayos X dirigible desde un número de posiciones diferentes a lo largo de una trayectoria horizontal perpendicular a un eje vertical ,- dirigir un haz de rayos X a una primera región de interés; recibir en un detector loa rayos X que se transmiten a través de la primera región de interés; dirigir un haz de rayos X a una segunda región de interés ; recibir en el detector los rayos X que se transmiten a través de la segunda región de interés; y producir representaciones electrónicas de las imágenes fuera de eje, adquiridas, que corresponden a las regiones de interés. RESTJMEN DE LA INVENCIÓN La presente invención está dirigida a un aparato y a un método para adquirir imágenes de rayos X fuera de eje de una diversidad de regiones de interés. El aparato incluye una fuente (112) para producir un haz de radiación, una superficie (120) para soportar al menos un subconjunto de las diversas regiones de interés (A, B, C) y un detector de rayos X (130) ubicado para recibir de forma simultánea partes del haz que han pasado a través del subconjunto de las diversas regiones de interés. El detector de rayos X produce, de las partes recibidas del haz, una representación electrónica de una imagen para cada región de interés en el subconjunto de las diversas regiones de interés. Cualquiera de la combinación de la fuente, la superficie y el detector se puede mover para ubicar las regiones de interés dentro del haz.