JPH06100451B2 - エレクトロニクスの検査のための自動ラミノグラフシステム - Google Patents
エレクトロニクスの検査のための自動ラミノグラフシステムInfo
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- JPH06100451B2 JPH06100451B2 JP63509124A JP50912488A JPH06100451B2 JP H06100451 B2 JPH06100451 B2 JP H06100451B2 JP 63509124 A JP63509124 A JP 63509124A JP 50912488 A JP50912488 A JP 50912488A JP H06100451 B2 JPH06100451 B2 JP H06100451B2
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Classifications
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- G—PHYSICS
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- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
- G01R31/302—Contactless testing
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
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-
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Description
【発明の詳細な説明】 発明の分野 この発明は一般に断層撮影法の技術に関し、特に製造さ
れた電子品目の高速、高解像度検査のためのコンピュー
タ化されたラミノグラフシステムに関する。
れた電子品目の高速、高解像度検査のためのコンピュー
タ化されたラミノグラフシステムに関する。
発明の背景 電子素子の半田付けおよび組立に対する高速で正確な品
質管理検査はエレクトロニクスの製造産業において主要
種目になっている。部品及び半田接続部の減少した寸
法、回路基板の上の部品の増大した実装密度、および半
田接続部を視覚から隠された素子パッケージの下に置く
表面装着技術（SMT）の到来は、電子素子および素子間
の電気的接続部の迅速で正確な検査が製造環境において
行なうのを非常に難しくした。
質管理検査はエレクトロニクスの製造産業において主要
種目になっている。部品及び半田接続部の減少した寸
法、回路基板の上の部品の増大した実装密度、および半
田接続部を視覚から隠された素子パッケージの下に置く
表面装着技術（SMT）の到来は、電子素子および素子間
の電気的接続部の迅速で正確な検査が製造環境において
行なうのを非常に難しくした。
電子素子および接続部の多くの既存の検査システムは、
素子および接続部の内部構造を表わす特徴を示す画像を
形成するために透過放射を利用している。これらのシス
テムは透過放射がＸ線を含む従来のラジオグラフィック
技術をしばしば使っている。たとえば胸、腕、脚、背
骨、など人体の種々の部分の医学Ｘ線写真はおそらく従
来のラジオグラフィック画像の最もなじみやすい例であ
ろう。形成された画像または写真は、検査される対象物
がＸ線のビームによって照らされた際にできるＸ線陰影
を表わす。Ｘ線陰影はフィルムなどのようなＸ線感光材
料または他の適切な手段によって検出および記録され
る。
素子および接続部の内部構造を表わす特徴を示す画像を
形成するために透過放射を利用している。これらのシス
テムは透過放射がＸ線を含む従来のラジオグラフィック
技術をしばしば使っている。たとえば胸、腕、脚、背
骨、など人体の種々の部分の医学Ｘ線写真はおそらく従
来のラジオグラフィック画像の最もなじみやすい例であ
ろう。形成された画像または写真は、検査される対象物
がＸ線のビームによって照らされた際にできるＸ線陰影
を表わす。Ｘ線陰影はフィルムなどのようなＸ線感光材
料または他の適切な手段によって検出および記録され
る。
Ｘ線陰影またはラジオグラフの外見は対象物の内部的構
造特性によって決定されるだけでなく、入射するＸ線が
対象物に当たる方向によっても決まる。したがって、Ｘ
線陰影画像の完全な解釈および分析は、人間によって視
覚的に行なわれるまたはコンピュータによって数値的に
行なわれるどちらにしろ、対象物の特性およびＸ線ビー
ムに対する配向に関して特定の仮定が必要である。たと
えば、対象物の形、内部構造など、また対象物に対する
入射Ｘ線の方向に関して特定の仮定を定めることはしば
しば必要である。これらの仮定に基づいて、Ｘ線画像の
特徴は分析されて画像フィーチャを作成した対象物の対
応する構造的特性、たとえば半田付け接続部の欠陥の位
置、寸法、形などが決定される。これらの仮定によって
しばしば曖昧さが生じ、画像の解釈およびＸ線陰影画像
の分析に基づいた決定の信頼性を低下させる。従来のラ
ジオグラフの分析においてこのような仮定の使用から帰
着する主要曖昧さの一つは、対象物内の構造的特性の小
さな変形、例えば半田接続部内の欠陥の形、密度、およ
び大きさは、しばしば半田接続部自身の、さらに隣接す
る半田接続部、電子素子、回路基板およびその他の物体
の重なった陰影（overshadowing）のかたまりによって
しばしばマスクされる。重なった陰影の塊および隣接す
る物体はそれぞれの半田接合に対して普通は異なるの
で、個々の半田接合内の半田欠陥の形、大きさおよび位
置を正確に判断するための十分な仮定を立てるのは非常
に煩雑でありしばしばほとんど不可能である。
造特性によって決定されるだけでなく、入射するＸ線が
対象物に当たる方向によっても決まる。したがって、Ｘ
線陰影画像の完全な解釈および分析は、人間によって視
覚的に行なわれるまたはコンピュータによって数値的に
行なわれるどちらにしろ、対象物の特性およびＸ線ビー
ムに対する配向に関して特定の仮定が必要である。たと
えば、対象物の形、内部構造など、また対象物に対する
入射Ｘ線の方向に関して特定の仮定を定めることはしば
しば必要である。これらの仮定に基づいて、Ｘ線画像の
特徴は分析されて画像フィーチャを作成した対象物の対
応する構造的特性、たとえば半田付け接続部の欠陥の位
置、寸法、形などが決定される。これらの仮定によって
しばしば曖昧さが生じ、画像の解釈およびＸ線陰影画像
の分析に基づいた決定の信頼性を低下させる。従来のラ
ジオグラフの分析においてこのような仮定の使用から帰
着する主要曖昧さの一つは、対象物内の構造的特性の小
さな変形、例えば半田接続部内の欠陥の形、密度、およ
び大きさは、しばしば半田接続部自身の、さらに隣接す
る半田接続部、電子素子、回路基板およびその他の物体
の重なった陰影（overshadowing）のかたまりによって
しばしばマスクされる。重なった陰影の塊および隣接す
る物体はそれぞれの半田接合に対して普通は異なるの
で、個々の半田接合内の半田欠陥の形、大きさおよび位
置を正確に判断するための十分な仮定を立てるのは非常
に煩雑でありしばしばほとんど不可能である。
これらの欠点を補償する試みとして、いくつかのシステ
ムは対象物を複数の角度から見る機能を組込んでいる。
この付加的観測はＸ線陰影投影画像にある曖昧さを部分
的に解決させることができる。しかし、複数の観測角度
の使用は複雑な機械的取扱いシステムを必要とし、しば
しば５つもの独立した非直交の運動軸を要求する。この
機械的複雑さのレベルは増大した経費、増大した大きさ
および重さ、より長い検査時間、低下したスループッ
ト、機械的複雑性による損なわれる位置決め精度、運動
軸の非直交性によるキャリブレーションおよびコンピュ
ータ制御の複雑性をもたらす。
ムは対象物を複数の角度から見る機能を組込んでいる。
この付加的観測はＸ線陰影投影画像にある曖昧さを部分
的に解決させることができる。しかし、複数の観測角度
の使用は複雑な機械的取扱いシステムを必要とし、しば
しば５つもの独立した非直交の運動軸を要求する。この
機械的複雑さのレベルは増大した経費、増大した大きさ
および重さ、より長い検査時間、低下したスループッ
ト、機械的複雑性による損なわれる位置決め精度、運動
軸の非直交性によるキャリブレーションおよびコンピュ
ータ制御の複雑性をもたらす。
上記で説明した従来のラジオグラフ技術に関連する多く
の問題は、検査する対象物の断面画像を作ることによっ
て軽減することができる。ラミノグラフやコンピュータ
化断層撮影法（CT）のような断層撮影法技術はしばしば
医学の応用において使われて断面画像または人体部分画
像を作り出す。医学の応用では、これらの技術は広く成
功を収めているが、その理由は主として１または2mm
（0.04から0.08インチ）の等級の比較的低い解像度で満
足できるからでありかつ速度およびスループット要件が
対応する産業要件ほど厳しくないからである。しかし、
検査の精度および／または速度における欠点が原因で産
業の応用では商業的成功を収めたラミノグラフ検査シス
テムはない。これは既存のラミノグラフシステムが産業
的検査問題を解決するのに必要な高度な位置づけ精度お
よび画像解像度を達成しつつ生産環境において実務的で
あるために必要な速度での操作が不可能であったからで
ある。
の問題は、検査する対象物の断面画像を作ることによっ
て軽減することができる。ラミノグラフやコンピュータ
化断層撮影法（CT）のような断層撮影法技術はしばしば
医学の応用において使われて断面画像または人体部分画
像を作り出す。医学の応用では、これらの技術は広く成
功を収めているが、その理由は主として１または2mm
（0.04から0.08インチ）の等級の比較的低い解像度で満
足できるからでありかつ速度およびスループット要件が
対応する産業要件ほど厳しくないからである。しかし、
検査の精度および／または速度における欠点が原因で産
業の応用では商業的成功を収めたラミノグラフ検査シス
テムはない。これは既存のラミノグラフシステムが産業
的検査問題を解決するのに必要な高度な位置づけ精度お
よび画像解像度を達成しつつ生産環境において実務的で
あるために必要な速度での操作が不可能であったからで
ある。
エレクトロニクス検査の場合、そしてより特定的に半田
接合のような電気的接続部の検査のために、数μｍの等
級の画像解像度、たとえば20μｍ（0.0008インチ）が必
要である。さらに、産業的半田接合検査システムは産業
的生産ラインで使用するのに実務的であるためには毎秒
多数の画像を発生させなければならない。こうして、ラ
ミノグラフシステムはエレクトロニクス検査に必要なス
ピードおよび精度要件を達成することができなかった。
接合のような電気的接続部の検査のために、数μｍの等
級の画像解像度、たとえば20μｍ（0.0008インチ）が必
要である。さらに、産業的半田接合検査システムは産業
的生産ラインで使用するのに実務的であるためには毎秒
多数の画像を発生させなければならない。こうして、ラ
ミノグラフシステムはエレクトロニクス検査に必要なス
ピードおよび精度要件を達成することができなかった。
断面画像を製作するためのラミノグラフシステムはいく
つかの形をとっている。１つのシステムが「ラミノグラ
フ器具」“LAMINOGRAPHIC INSTRUMENT"と題された米国
特許第3,928,769号、で説明されている。そこで説明さ
れている放射ソースおよびディテクタは機械的に結合さ
れてソースおよびディテクタの必要な幾何学および同期
動作を達成する。この形式のシステムは放射ソース、検
査する対象物およびディテクタを含め高い質量要素のい
くつかの組合わせである比較的高い質量を動かさなけれ
ばならないという欠点がある。Ｘ線管やカメラ装置が使
われるときはこれは特に難しくなる。このシステムの速
度は、これらの比較的大きい質量を迅速にまた正確に動
かすのが非常に難しいという事実によって厳しく制限さ
れている。このシステムはまた多くの複雑な動く部分の
時間の経過に伴う不正確および劣化によって、得られる
解像度に制限がある。
つかの形をとっている。１つのシステムが「ラミノグラ
フ器具」“LAMINOGRAPHIC INSTRUMENT"と題された米国
特許第3,928,769号、で説明されている。そこで説明さ
れている放射ソースおよびディテクタは機械的に結合さ
れてソースおよびディテクタの必要な幾何学および同期
動作を達成する。この形式のシステムは放射ソース、検
査する対象物およびディテクタを含め高い質量要素のい
くつかの組合わせである比較的高い質量を動かさなけれ
ばならないという欠点がある。Ｘ線管やカメラ装置が使
われるときはこれは特に難しくなる。このシステムの速
度は、これらの比較的大きい質量を迅速にまた正確に動
かすのが非常に難しいという事実によって厳しく制限さ
れている。このシステムはまた多くの複雑な動く部分の
時間の経過に伴う不正確および劣化によって、得られる
解像度に制限がある。
「コンピュータ化断層撮影法システム」“COMPUTERIZED
TOMOGRAPHY SYSTEM"と題された米国特許第4,211,927号
で説明されている別のシステムでは、放射ソースおよび
ディテクタの機械的動作はタイミングが同じコンピュー
タによって制御されている別のステップモータによって
電子的に駆動されている。各部品の動作はそれぞれの所
定の中央キャリブレーション位置を基準にする。こうし
て、ソースおよびディテクタが同じコンピュータによっ
て駆動されているが、ソースの位置をディテクタの位置
と相関させる直接のリンクはない。このシステムの性能
は質量をもった放射ソースおよびディテクタが振動され
るスピード、および可動部分の精度、同期、安定性によ
っても制限されている。
TOMOGRAPHY SYSTEM"と題された米国特許第4,211,927号
で説明されている別のシステムでは、放射ソースおよび
ディテクタの機械的動作はタイミングが同じコンピュー
タによって制御されている別のステップモータによって
電子的に駆動されている。各部品の動作はそれぞれの所
定の中央キャリブレーション位置を基準にする。こうし
て、ソースおよびディテクタが同じコンピュータによっ
て駆動されているが、ソースの位置をディテクタの位置
と相関させる直接のリンクはない。このシステムの性能
は質量をもった放射ソースおよびディテクタが振動され
るスピード、および可動部分の精度、同期、安定性によ
っても制限されている。
「人体層を画像化するための装置」“DEVICE FOR IMAGI
NG LAYERS OF A BODY"と題された米国特許第4,516,252
号では、それぞれが異なる位置で間隔があけられて固定
されている複数個の放射ソースが単一の振動ソースの代
わりに使われている。画像ディテクタの位置は複数ソー
スの作動に伴って同期して電子的に動かされる。このア
プローチは放射ソースおよびディテクタを機械的に動か
す固有の問題をなくすが、複数の放射ソースを必要とす
るコストという欠点を負う。結果の画像品質も、放射ソ
ース位置の有限数によってピンボケ特徴の望ましいブレ
が連続的ではなくやや不連続であるので低下する。した
がって不要なフィーチャが複数個のはっきりしたアーテ
ィファクトとして画像に残る。
NG LAYERS OF A BODY"と題された米国特許第4,516,252
号では、それぞれが異なる位置で間隔があけられて固定
されている複数個の放射ソースが単一の振動ソースの代
わりに使われている。画像ディテクタの位置は複数ソー
スの作動に伴って同期して電子的に動かされる。このア
プローチは放射ソースおよびディテクタを機械的に動か
す固有の問題をなくすが、複数の放射ソースを必要とす
るコストという欠点を負う。結果の画像品質も、放射ソ
ース位置の有限数によってピンボケ特徴の望ましいブレ
が連続的ではなくやや不連続であるので低下する。した
がって不要なフィーチャが複数個のはっきりしたアーテ
ィファクトとして画像に残る。
「人体切断面のスクリーン画像を作成するための装置」
“DEVICE FOR PRODUCING SCREENING IMAGES OF BODY SE
CTIONS"と題された米国特許第2,667,585号は静止したＸ
線管を示し、放射ソースの動きはＸ線管の電子ビームの
静電偏向によって与えられ、電子ビームが平坦なターゲ
ットアノードの表面の上の経路をトレースさせる。Ｘ線
管の反対側には電子光学を含むディテクタ画像管があ
り、結果の電子画像を静止ディテクタに偏向させる。Ｘ
線管の偏向回路および画像管の偏向回路はＸ線ソースの
動きおよびディテクタの結果の画像の偏向を同時に駆動
させるために同じ電圧源から駆動されている。このよう
にこのシステムは放射ソースおよびディテクタを機械的
に動かすのに関連した欠点の多くを避ける。しかし、こ
のシステムはビームがターゲット表面の上を掃引しなが
ら電子ビームの焦点およびエネルギーを一貫して維持す
る設備はない。これはＸ線スポットを大きさおよび強度
両方において変化させ、デバイスで得ることができる解
像度を厳しく制限する。電子画像を偏向するための電子
光学の使用もこのデバイスで得られる検出解像度を制限
する。画像が広い角度で偏向されるとこの問題は特に厳
しくなる。同様に、Ｘ線スポットを位置づける精度もビ
ームが厳しい角度で偏向されると失われる。これらの特
性は実質的にこの技術で得られる解像度を制限する。さ
らに、この技術は比較的小さい画角の範囲の操作のみ実
務的であり、不要なフィーチャの望ましい断層放射線的
ブレ効果を制限して結果として焦点の面に対して正規の
方向の解像度を制限する。
“DEVICE FOR PRODUCING SCREENING IMAGES OF BODY SE
CTIONS"と題された米国特許第2,667,585号は静止したＸ
線管を示し、放射ソースの動きはＸ線管の電子ビームの
静電偏向によって与えられ、電子ビームが平坦なターゲ
ットアノードの表面の上の経路をトレースさせる。Ｘ線
管の反対側には電子光学を含むディテクタ画像管があ
り、結果の電子画像を静止ディテクタに偏向させる。Ｘ
線管の偏向回路および画像管の偏向回路はＸ線ソースの
動きおよびディテクタの結果の画像の偏向を同時に駆動
させるために同じ電圧源から駆動されている。このよう
にこのシステムは放射ソースおよびディテクタを機械的
に動かすのに関連した欠点の多くを避ける。しかし、こ
のシステムはビームがターゲット表面の上を掃引しなが
ら電子ビームの焦点およびエネルギーを一貫して維持す
る設備はない。これはＸ線スポットを大きさおよび強度
両方において変化させ、デバイスで得ることができる解
像度を厳しく制限する。電子画像を偏向するための電子
光学の使用もこのデバイスで得られる検出解像度を制限
する。画像が広い角度で偏向されるとこの問題は特に厳
しくなる。同様に、Ｘ線スポットを位置づける精度もビ
ームが厳しい角度で偏向されると失われる。これらの特
性は実質的にこの技術で得られる解像度を制限する。さ
らに、この技術は比較的小さい画角の範囲の操作のみ実
務的であり、不要なフィーチャの望ましい断層放射線的
ブレ効果を制限して結果として焦点の面に対して正規の
方向の解像度を制限する。
上記で説明したラミノグラフシステムのすべては人体切
断面ラジオグラフィを行なうことに向けられており、そ
のため、迅速に連続した高解像度画像を作成するために
は設計されていない。さらに、このようなシステムは連
続したデューティサイクルあるいはエレクトロニクスの
製造と一致する環境で操作する必要はない。
断面ラジオグラフィを行なうことに向けられており、そ
のため、迅速に連続した高解像度画像を作成するために
は設計されていない。さらに、このようなシステムは連
続したデューティサイクルあるいはエレクトロニクスの
製造と一致する環境で操作する必要はない。
現在使われているエレクトロニック検査システムに見ら
れる多くの不備は高解像度、高速ラミノグラフシステム
によって克服することができる。このようなシステムは
特に電子アセンブリでの半田接合のような電気的接続部
の検査に適する。半田接合の高解像度ラミノグラフは接
合の品質を示す半田接合におけるフィーチャをはっきり
と明らかにすることができる。残念ながら、ラミノグラ
フ技術を産業検査環境で使う試みは多く行なわれてきた
が、今までのシステムは低い画像解像度または禁止的に
長い検査時間またはこの両方が原因で最適の性能に達し
ていない。解像度を向上させるために使われた今までの
技術は常に長い検査時間に帰着していた。同様に、検査
時間を減らすために採用された今までの技術は画像解像
度を一般に犠牲にしてきた。したがって産業環境におい
てエレクトロニクスを検査することができる高速で、高
解像度の産業ラミノグラフシステムの必要性がある。
れる多くの不備は高解像度、高速ラミノグラフシステム
によって克服することができる。このようなシステムは
特に電子アセンブリでの半田接合のような電気的接続部
の検査に適する。半田接合の高解像度ラミノグラフは接
合の品質を示す半田接合におけるフィーチャをはっきり
と明らかにすることができる。残念ながら、ラミノグラ
フ技術を産業検査環境で使う試みは多く行なわれてきた
が、今までのシステムは低い画像解像度または禁止的に
長い検査時間またはこの両方が原因で最適の性能に達し
ていない。解像度を向上させるために使われた今までの
技術は常に長い検査時間に帰着していた。同様に、検査
時間を減らすために採用された今までの技術は画像解像
度を一般に犠牲にしてきた。したがって産業環境におい
てエレクトロニクスを検査することができる高速で、高
解像度の産業ラミノグラフシステムの必要性がある。
発明の要約 本発明は印刷回路基板に装着されている電子部品間の電
気的接続部の検査のための装置および方法に向けられて
いる。この発明は接続部の断面画像を作成し、それがコ
ンピュータ援助画像分析システムによって分析される。
断面画像は自動的に分析され接続部の欠陥を識別してそ
の位置を捜し、接続部の工程特性を決定する。欠陥の位
置および種類または工程特性を示す画像分析の報告が用
意されてユーザに呈示される。
気的接続部の検査のための装置および方法に向けられて
いる。この発明は接続部の断面画像を作成し、それがコ
ンピュータ援助画像分析システムによって分析される。
断面画像は自動的に分析され接続部の欠陥を識別してそ
の位置を捜し、接続部の工程特性を決定する。欠陥の位
置および種類または工程特性を示す画像分析の報告が用
意されてユーザに呈示される。
より特定的に、本発明は印刷ワイヤリング基板アセンブ
リおよびその他の電子素子とアセンブリの上の半田接合
のための自動ラミノグラフ検査システムを提供する。中
央データ処理および制御ユニットが検査する品目を位置
づけ、ラミノグラフ画像の形成を制御し、画像データを
分析し、画像データの分析に基づいて検査している品目
の特性および受容度に関して決定を下し、検査工程の結
果をユーザに伝える。
リおよびその他の電子素子とアセンブリの上の半田接合
のための自動ラミノグラフ検査システムを提供する。中
央データ処理および制御ユニットが検査する品目を位置
づけ、ラミノグラフ画像の形成を制御し、画像データを
分析し、画像データの分析に基づいて検査している品目
の特性および受容度に関して決定を下し、検査工程の結
果をユーザに伝える。
本発明の検査システムは、代替システムおよび方法に対
していくつかの重大な利点を有する。したがって、本発
明の性能が、これらの代替システムおよび方法に対して
優れているのは、一部は、画像の高解像度、画像の断面
フォーマット、画像の自動的迅速入手および分析による
ためである。
していくつかの重大な利点を有する。したがって、本発
明の性能が、これらの代替システムおよび方法に対して
優れているのは、一部は、画像の高解像度、画像の断面
フォーマット、画像の自動的迅速入手および分析による
ためである。
この発明は有利にＸ線ラミノグラフの技術を使って高解
像度断面画像を得る。この発明は不必要な複雑な運動に
頼ることなくアーティファクトのラミノグラフのブレを
最適化するために放射ソースおよびディテクタの円形運
動を用いる。放射ソースの正確な円形回転は、静止Ｘ線
管内の電子ビームがＸ線管のアノードに円形の経路を描
かせることによって成し遂げられ、放射ソースの回転に
関連する移動部分をなくす。ラミノグラフ画像を発生さ
せるために必要な唯一の機械的動作はディテクタの回転
である。キャリブレートされたフィードバックシステム
は、ラミノグラフ画像の形成中の回転Ｘ線ソースおよび
ディテクタの整列および同期化に影響するシステムの機
械的部品における不正確さを補償することによってシス
テムの精度をさらに向上させる。フィードバックシステ
ムはディテクタの位置をＸ線ソースの位置と統合させて
画像の取得中のソースおよびディテクタの連続した正確
な整列を確実にする。
像度断面画像を得る。この発明は不必要な複雑な運動に
頼ることなくアーティファクトのラミノグラフのブレを
最適化するために放射ソースおよびディテクタの円形運
動を用いる。放射ソースの正確な円形回転は、静止Ｘ線
管内の電子ビームがＸ線管のアノードに円形の経路を描
かせることによって成し遂げられ、放射ソースの回転に
関連する移動部分をなくす。ラミノグラフ画像を発生さ
せるために必要な唯一の機械的動作はディテクタの回転
である。キャリブレートされたフィードバックシステム
は、ラミノグラフ画像の形成中の回転Ｘ線ソースおよび
ディテクタの整列および同期化に影響するシステムの機
械的部品における不正確さを補償することによってシス
テムの精度をさらに向上させる。フィードバックシステ
ムはディテクタの位置をＸ線ソースの位置と統合させて
画像の取得中のソースおよびディテクタの連続した正確
な整列を確実にする。
本発明の高解像度高速ラミノグラフ検査システムは、高
い検査率を次の態様によって維持しながら、半田接続
部、電子素子およびその他のアセンブリの高解像度断面
画像を作成する。回転するＸ線ソースおよびディテクタ
は回転するＸ線シャドーグラフ画像を作成してＸ線画像
を可視光画像に変換する螢光スクリーンディテクタの上
に射突する。Ｘ線ソースの回転は電子的に達成され、し
たがって不正確で複雑な機械的機構をなくす。螢光スク
リーンは回転Ｘ線ソースと反対に位置づけられている回
転盤で支えられている。スクリーンは回転Ｘ線ソースの
軌跡によって規定される平面に平行な平面で回転し、Ｘ
線ソースと共通の回転軸に対して回転する。回転盤の上
にはさらに、螢光スクリーンの画像を静止カメラによっ
て観測させる２つの鏡を含む光学非回転アセンブリが装
着されている。こうして断面画像を形成するために必要
な唯一の機械的動作は回転盤の回転であり、これは一定
の速度で回転でき、システムの機械的局面をかなり簡単
にする。
い検査率を次の態様によって維持しながら、半田接続
部、電子素子およびその他のアセンブリの高解像度断面
画像を作成する。回転するＸ線ソースおよびディテクタ
は回転するＸ線シャドーグラフ画像を作成してＸ線画像
を可視光画像に変換する螢光スクリーンディテクタの上
に射突する。Ｘ線ソースの回転は電子的に達成され、し
たがって不正確で複雑な機械的機構をなくす。螢光スク
リーンは回転Ｘ線ソースと反対に位置づけられている回
転盤で支えられている。スクリーンは回転Ｘ線ソースの
軌跡によって規定される平面に平行な平面で回転し、Ｘ
線ソースと共通の回転軸に対して回転する。回転盤の上
にはさらに、螢光スクリーンの画像を静止カメラによっ
て観測させる２つの鏡を含む光学非回転アセンブリが装
着されている。こうして断面画像を形成するために必要
な唯一の機械的動作は回転盤の回転であり、これは一定
の速度で回転でき、システムの機械的局面をかなり簡単
にする。
画像解像度は検査する対象物の幾何学的拡大を与えるよ
うに配置されている微小焦点Ｘ線ソースを使うことによ
ってさらに向上される。
うに配置されている微小焦点Ｘ線ソースを使うことによ
ってさらに向上される。
ソースおよびディテクタの正確な整列は高解像度画像の
作成に貢献し、フィードバックシステムによって維持さ
れている。フィードバックシステムはＸ線管内の電子ビ
ームの偏向回路を回転している回転盤の位置と同期して
駆動させることによって、回転ソーススポットおよび螢
光スクリーンの正確な整列を維持する。このフィードバ
ック技術は、精密位置エンコーダによって決定される回
転盤の実際の位置に基づいてＸ線ソースの偏向回路に発
行されるべき精度信号を示す座標のルックアップテーブ
ルをメモリにストアすることによって、先行技術のラミ
ノグラフシステムよりもより高い精度を可能とする。フ
ィードバックシステムは位置エンコーダから回転盤の位
置を示す入力データを受取り、ルックアップテーブルか
ら対応する座標を検索し、それに応じてＸ線管の偏向回
路を駆動させる。ソーススポットおよび回転盤の整列は
適当な座標のルックアップテーブルを発生させる手順で
周期的にキャリブレートされる。こうしてラミノグラフ
システムの精度は、回転盤の回転の速度、回転盤の整
合、ターゲットアノードの形および検査ジオメトリを決
定する他の精密なパラメータの小さな不精度及び変化に
かかわらず維持されている。
作成に貢献し、フィードバックシステムによって維持さ
れている。フィードバックシステムはＸ線管内の電子ビ
ームの偏向回路を回転している回転盤の位置と同期して
駆動させることによって、回転ソーススポットおよび螢
光スクリーンの正確な整列を維持する。このフィードバ
ック技術は、精密位置エンコーダによって決定される回
転盤の実際の位置に基づいてＸ線ソースの偏向回路に発
行されるべき精度信号を示す座標のルックアップテーブ
ルをメモリにストアすることによって、先行技術のラミ
ノグラフシステムよりもより高い精度を可能とする。フ
ィードバックシステムは位置エンコーダから回転盤の位
置を示す入力データを受取り、ルックアップテーブルか
ら対応する座標を検索し、それに応じてＸ線管の偏向回
路を駆動させる。ソーススポットおよび回転盤の整列は
適当な座標のルックアップテーブルを発生させる手順で
周期的にキャリブレートされる。こうしてラミノグラフ
システムの精度は、回転盤の回転の速度、回転盤の整
合、ターゲットアノードの形および検査ジオメトリを決
定する他の精密なパラメータの小さな不精度及び変化に
かかわらず維持されている。
印刷ワイヤ基板または検査する他の対象物はコンピュー
タ制御によって自動的に操作することができる機械的取
扱いシステムの上に支持され、対象物の望ましい部分を
観測下に順々に持ってくるような態様で対象物を動か
す。
タ制御によって自動的に操作することができる機械的取
扱いシステムの上に支持され、対象物の望ましい部分を
観測下に順々に持ってくるような態様で対象物を動か
す。
Ｘ線ラミノグラフシステムによって得られた半田接合の
高解像度断面画像は自動的に分析される。強力なコンピ
ュータシステムが、半田接合の断面画像の取得を効率的
にまた自動的に制御するために、画像の特性を測るため
に、その特性を半田欠陥の特定の種類と関連づけてそれ
に応じて品目の品質の受容性に関して決定を下すため
に、平行処理を用いる。画像分析の結果は出力フォーマ
ットのいかなる変形においてユーザに伝えられる。
高解像度断面画像は自動的に分析される。強力なコンピ
ュータシステムが、半田接合の断面画像の取得を効率的
にまた自動的に制御するために、画像の特性を測るため
に、その特性を半田欠陥の特定の種類と関連づけてそれ
に応じて品目の品質の受容性に関して決定を下すため
に、平行処理を用いる。画像分析の結果は出力フォーマ
ットのいかなる変形においてユーザに伝えられる。
本発明の１つの局面は、電気的部品および部品が装着さ
れている回路基板との間の半田接続部の品質を検査およ
び分析するための回路基板検査装置である。回路基板検
査装置は半田接続部のＸ線ラミノグラフ断面画像を作成
する。画像は自動的に取得、デジタル化および分析され
る。回路基板検査装置はＸ線ソースを含み、電子ビーム
が射突するターゲットの位置からＸ線が放射される。電
子ステアリング装置が電子ビームをターゲットの異なる
位置に偏向させる。ステアリング装置は電子ビームを軸
に対して回転させてターゲット上の実質的に円形の経路
をトレースさせることができ、Ｘ線ソースを第１の円形
パターンで移動させる。第１の円形パターンは第１の面
を規定する。
れている回路基板との間の半田接続部の品質を検査およ
び分析するための回路基板検査装置である。回路基板検
査装置は半田接続部のＸ線ラミノグラフ断面画像を作成
する。画像は自動的に取得、デジタル化および分析され
る。回路基板検査装置はＸ線ソースを含み、電子ビーム
が射突するターゲットの位置からＸ線が放射される。電
子ステアリング装置が電子ビームをターゲットの異なる
位置に偏向させる。ステアリング装置は電子ビームを軸
に対して回転させてターゲット上の実質的に円形の経路
をトレースさせることができ、Ｘ線ソースを第１の円形
パターンで移動させる。第１の円形パターンは第１の面
を規定する。
回路基板検査装置は半田接続部および回路基板を透過し
たＸ線ソースによって生じたＸ線を受けるために位置づ
けられるＸ線ディテクタをさらに含む。Ｘ線ディテクタ
は透過Ｘ線によって形成されたＸ線画像に対応する光学
画像を作成する変換スクリーンを含む。Ｘ線ディテクタ
はさらに、軸に対して回転し第２の円形パターンを規定
する実質的に円形な経路に沿って移動するように変換ス
クリーンを移動させるための手段を含む。第２の円形パ
ターンは第１の面に対して実施的に平行である第２の面
を規定する。Ｘ線ディテクタはさらに回転変換スクリー
ンからの光学画像を静止光学画像面に伝達する光学非回
転装置を含み、さらに光学画像を検出するために静止光
学画像面に位置づけられているカメラを含む。カメラは
光学画像に対応する電力出力を有する。
たＸ線ソースによって生じたＸ線を受けるために位置づ
けられるＸ線ディテクタをさらに含む。Ｘ線ディテクタ
は透過Ｘ線によって形成されたＸ線画像に対応する光学
画像を作成する変換スクリーンを含む。Ｘ線ディテクタ
はさらに、軸に対して回転し第２の円形パターンを規定
する実質的に円形な経路に沿って移動するように変換ス
クリーンを移動させるための手段を含む。第２の円形パ
ターンは第１の面に対して実施的に平行である第２の面
を規定する。Ｘ線ディテクタはさらに回転変換スクリー
ンからの光学画像を静止光学画像面に伝達する光学非回
転装置を含み、さらに光学画像を検出するために静止光
学画像面に位置づけられているカメラを含む。カメラは
光学画像に対応する電力出力を有する。
回路基板検査装置は、Ｘ線断面ラミノグラフ画像の光学
画像表現が静止画像面で形成されるように、Ｘ線ソース
および変換スクリーンの円形運動を同期化させるための
制御システムを含む。制御システムは第２の円形パター
ンに沿って変換スクリーンの位置をモニタし、スクリー
ン位置に対応する座標を伝えるセンサを含む。制御シス
テムはさらにセンサから座標を受取り対応する信号をス
テアリング装置に伝えるルックアップテーブルを含み、
Ｘ線ソースの運動を変換スクリーンの運動と同期させ
る。
画像表現が静止画像面で形成されるように、Ｘ線ソース
および変換スクリーンの円形運動を同期化させるための
制御システムを含む。制御システムは第２の円形パター
ンに沿って変換スクリーンの位置をモニタし、スクリー
ン位置に対応する座標を伝えるセンサを含む。制御シス
テムはさらにセンサから座標を受取り対応する信号をス
テアリング装置に伝えるルックアップテーブルを含み、
Ｘ線ソースの運動を変換スクリーンの運動と同期させ
る。
回路基板検査装置は半田接続部の断面画像を分析するた
めのデジタル画像処理システムをさらに含む。画像処理
システムは、カメラからの電子画像信号を受取り半田接
続部のＸ線断面画像と対応する画像のデジタル表現を形
成するための画像デジタイザを含む。画像処理システム
は、デジタル画像の所定領域をアクセスしかつ半田欠陥
の特定の種類を示す特定的フィーチャの所定の一そろい
の命令に従って領域を分析するためにプログラムされた
プログラム可能制御計算セクションを含む。
めのデジタル画像処理システムをさらに含む。画像処理
システムは、カメラからの電子画像信号を受取り半田接
続部のＸ線断面画像と対応する画像のデジタル表現を形
成するための画像デジタイザを含む。画像処理システム
は、デジタル画像の所定領域をアクセスしかつ半田欠陥
の特定の種類を示す特定的フィーチャの所定の一そろい
の命令に従って領域を分析するためにプログラムされた
プログラム可能制御計算セクションを含む。
この発明の好ましい実施例では、Ｘ線ソースは操舵可能
電子ビームＸ線管を含む。さらに好ましくは、電気ステ
アリング装置はコイルを含み、磁界を生じさせて電子ビ
ームと相互作用してそれを偏向させる。特定の好ましい
実施例では、変換スクリーンはタングステン酸カドミニ
ウムシンチレーション材料を含む。
電子ビームＸ線管を含む。さらに好ましくは、電気ステ
アリング装置はコイルを含み、磁界を生じさせて電子ビ
ームと相互作用してそれを偏向させる。特定の好ましい
実施例では、変換スクリーンはタングステン酸カドミニ
ウムシンチレーション材料を含む。
好ましくは、断面画像は第１および第２の面と平行で回
転軸と交差する半田接続部内の面と対応する。半田接続
部の画像面はＸ線ソースとＸ線ディテクタの間に位置づ
けられて画像面から第１の面への距離が画像面から第２
の面への距離よりも小さい。
転軸と交差する半田接続部内の面と対応する。半田接続
部の画像面はＸ線ソースとＸ線ディテクタの間に位置づ
けられて画像面から第１の面への距離が画像面から第２
の面への距離よりも小さい。
好ましくは、変換スクリーンを動かすための手段は、軸
に対して回転しかつ上に変換スクリーンが装着されてい
る回転盤をさらに含む。光学非回転装置は回転盤に装着
されている第１および第２の鏡を含む。鏡は回転軸に関
してまた第１および第２面に関して約45゜の角度で配向
されている。第１の鏡は変換スクリーンから光学画像を
受取り第２の鏡に映す。第２の鏡は画像をさらに静止画
像面に映す。さらに好ましくは、第２の鏡は回転軸と交
差する。
に対して回転しかつ上に変換スクリーンが装着されてい
る回転盤をさらに含む。光学非回転装置は回転盤に装着
されている第１および第２の鏡を含む。鏡は回転軸に関
してまた第１および第２面に関して約45゜の角度で配向
されている。第１の鏡は変換スクリーンから光学画像を
受取り第２の鏡に映す。第２の鏡は画像をさらに静止画
像面に映す。さらに好ましくは、第２の鏡は回転軸と交
差する。
特定の好ましい実施例では、カメラは低い光レベルビデ
オカメラを含む。低い光レベルカメラはシリコン強化タ
ーゲット螢光増倍管を含む。さらに好ましくは、デジタ
ル画像処理システムは複数の平行画像処理装置を含む。
オカメラを含む。低い光レベルカメラはシリコン強化タ
ーゲット螢光増倍管を含む。さらに好ましくは、デジタ
ル画像処理システムは複数の平行画像処理装置を含む。
この発明のこの局面に従って、装置は好ましくは回路基
板を動かすための位置決めテーブルを含む。
板を動かすための位置決めテーブルを含む。
本発明の他の局面は、印刷回路基板の上に装着されてい
る電気部品間の電気的接続部を検査するための装置であ
る。装置は電気的接続部の断面画像を作成するための画
像システムと、断面画像を分析するための画像分析シス
テムとを含む。好ましくは、画像システムはＸ線ソース
およびＸ線ディテクタを含む。さらに好ましくは、画像
システムは、電気的接続部に関してＸ線ソースおよびＸ
線ディテクタの運動によって作成される電気接続部のＸ
線ラミノグラフを作成する。Ｘ線ソースの動きは電気的
手段によって発生され、Ｘ線ディテクタの動きは電子機
械的手段によって発生される。Ｘ線ソースおよびＸ線デ
ィテクタの動きは電気的フィードバックシステムによっ
て同期化および制御される。好ましくは、Ｘ線ソースお
よびＸ線ディテクタの動きは実質的に円形でありソース
面およびディテクタ面を規定する。特定の好ましい実施
例では、ソース面およびディテクタ面は実質的に平行で
ある。
る電気部品間の電気的接続部を検査するための装置であ
る。装置は電気的接続部の断面画像を作成するための画
像システムと、断面画像を分析するための画像分析シス
テムとを含む。好ましくは、画像システムはＸ線ソース
およびＸ線ディテクタを含む。さらに好ましくは、画像
システムは、電気的接続部に関してＸ線ソースおよびＸ
線ディテクタの運動によって作成される電気接続部のＸ
線ラミノグラフを作成する。Ｘ線ソースの動きは電気的
手段によって発生され、Ｘ線ディテクタの動きは電子機
械的手段によって発生される。Ｘ線ソースおよびＸ線デ
ィテクタの動きは電気的フィードバックシステムによっ
て同期化および制御される。好ましくは、Ｘ線ソースお
よびＸ線ディテクタの動きは実質的に円形でありソース
面およびディテクタ面を規定する。特定の好ましい実施
例では、ソース面およびディテクタ面は実質的に平行で
ある。
この発明のこの局面の代替の実施例では、画像システム
はコンピュータ化された断層撮影システムを含む。
はコンピュータ化された断層撮影システムを含む。
この発明のこの局面は、電気的部品が電気接続パッドを
含み、回路基板が電気接続パッドを含むところで特に有
用である。電気接続部は電気的部品コネクタパッドと回
路基板コネクタパッドとの間に導電性のボンドを含む。
たとえば、電気接続部は電気的部品接続パッドおよび回
路基板接続パッドとの間に半田ボンドを含むこともでき
る。
含み、回路基板が電気接続パッドを含むところで特に有
用である。電気接続部は電気的部品コネクタパッドと回
路基板コネクタパッドとの間に導電性のボンドを含む。
たとえば、電気接続部は電気的部品接続パッドおよび回
路基板接続パッドとの間に半田ボンドを含むこともでき
る。
この発明のこの局面の好ましい実施例では、画像分析シ
ステムは断面画像において特定のフィーチャを捜す。画
像分析システムは画像の所定の位置で断面画像に対して
所定のテストを行なうことによって特定のフィーチャを
識別する。たとえば、特定のフィーチャの１つは半田橋
絡欠陥を含むかもしれない。画像分析システムは半田ボ
ンドを囲む境界に沿って一連の差分画像強度グレイ値を
計算し、差分グレイ値を所定のしきいグレイ値と比較す
る。半田橋絡欠陥は画像分析システムによって、差分画
像強度グレイ値がしきい値を越える境界に沿った箇所に
おいて識別される。特定フィーチャの他の例は接続部に
存在する半田の量である。この例では、画像分析システ
ムは半田接続部の３つの異なる部分に対応する断面画像
の３つの領域を規定し、３つの領域の各々に対して平均
画像強度を計算し、平均画像強度を第１セットおよび第
２セットの所定しきい値と比較する。画像分析システム
は、平気強度が第１セットおよび第２セットの両しきい
値より小さい箇所を欠落半田欠陥として識別する。代わ
りに、画像分析システムは平均強度が第１セットのしき
い値より小さくかつ第２セットのしきい値よりも大きい
箇所を不十分な半田の欠陥として識別する。
ステムは断面画像において特定のフィーチャを捜す。画
像分析システムは画像の所定の位置で断面画像に対して
所定のテストを行なうことによって特定のフィーチャを
識別する。たとえば、特定のフィーチャの１つは半田橋
絡欠陥を含むかもしれない。画像分析システムは半田ボ
ンドを囲む境界に沿って一連の差分画像強度グレイ値を
計算し、差分グレイ値を所定のしきいグレイ値と比較す
る。半田橋絡欠陥は画像分析システムによって、差分画
像強度グレイ値がしきい値を越える境界に沿った箇所に
おいて識別される。特定フィーチャの他の例は接続部に
存在する半田の量である。この例では、画像分析システ
ムは半田接続部の３つの異なる部分に対応する断面画像
の３つの領域を規定し、３つの領域の各々に対して平均
画像強度を計算し、平均画像強度を第１セットおよび第
２セットの所定しきい値と比較する。画像分析システム
は、平気強度が第１セットおよび第２セットの両しきい
値より小さい箇所を欠落半田欠陥として識別する。代わ
りに、画像分析システムは平均強度が第１セットのしき
い値より小さくかつ第２セットのしきい値よりも大きい
箇所を不十分な半田の欠陥として識別する。
本発明の別の局面は、対象物のＸ線ラミノグラフを作成
するための装置である。装置はＸ線ソースを含み、その
Ｘ線はターゲットに射突する電子ビームによって作ら
れ、さらに電気ステアリング装置を含み、電子ビームを
ターゲットの異なる部分に偏向してＸ線ソースによって
作られるＸ線の位置を移動させる。装置はＸ線ソースに
よって作成されたＸ線を受取るために位置づけられたＸ
線ディテクタをさらに含み、またＸ線ディテクタの位置
を移動させるための手段も含む。装置はさらに、Ｘ線ソ
ースの動きをＸ線ディテクタの動きと同期化させるため
のフィードバックシステムをも含む。好ましくは、装置
はテスト対象物を含み、テスト対象物がＸ線ソースとＸ
線ディテクタの間に位置づけられたときにＸ線ディテク
タに画像を形成する。フィードバックシステムは、Ｘ線
ディテクタおよびＸ線ソースがテスト対象物に相対して
動くにつれてテスト対象物の画像がＸ線ディテクタの上
の所定の位置に位置づけられるようにディテクタの動き
に応答して、電気的ステアリング装置を駆動させる。
するための装置である。装置はＸ線ソースを含み、その
Ｘ線はターゲットに射突する電子ビームによって作ら
れ、さらに電気ステアリング装置を含み、電子ビームを
ターゲットの異なる部分に偏向してＸ線ソースによって
作られるＸ線の位置を移動させる。装置はＸ線ソースに
よって作成されたＸ線を受取るために位置づけられたＸ
線ディテクタをさらに含み、またＸ線ディテクタの位置
を移動させるための手段も含む。装置はさらに、Ｘ線ソ
ースの動きをＸ線ディテクタの動きと同期化させるため
のフィードバックシステムをも含む。好ましくは、装置
はテスト対象物を含み、テスト対象物がＸ線ソースとＸ
線ディテクタの間に位置づけられたときにＸ線ディテク
タに画像を形成する。フィードバックシステムは、Ｘ線
ディテクタおよびＸ線ソースがテスト対象物に相対して
動くにつれてテスト対象物の画像がＸ線ディテクタの上
の所定の位置に位置づけられるようにディテクタの動き
に応答して、電気的ステアリング装置を駆動させる。
この発明のこの局面の好ましい実施例において、フィー
ドバックシステムはＸ線ソースが第１の面を形成する第
１の回転軸に対して第１の円形経路を進み、そしてＸ線
ディテクタを動かす手段はＸ線ディテクタが第２の面を
形成する第２の回転軸に対して第２の円形経路を進ませ
る。好ましくは、第１の面は第２の面に対して実質的に
平行である。さらに好ましくは、第１の軸は第２の軸に
対して実質的に同一広がりであり、第１の円形経路およ
び第２の円形経路は実質的に同じ回転軸を有する。
ドバックシステムはＸ線ソースが第１の面を形成する第
１の回転軸に対して第１の円形経路を進み、そしてＸ線
ディテクタを動かす手段はＸ線ディテクタが第２の面を
形成する第２の回転軸に対して第２の円形経路を進ませ
る。好ましくは、第１の面は第２の面に対して実質的に
平行である。さらに好ましくは、第１の軸は第２の軸に
対して実質的に同一広がりであり、第１の円形経路およ
び第２の円形経路は実質的に同じ回転軸を有する。
本発明のさらに他の局面は、印刷回路基板の上に装着さ
れた電気的部品間の電気接続部を検査する方法である。
この方法は電気接続部の断面画像を発生させるステップ
と断面画像を分析するステップを含む。好ましくは、断
面画像を発生させるステップは、Ｘ線ソースでＸ線を生
じるステップと、Ｘ線ディテクタでＸ線を検出するステ
ップと、電気的接続部のＸ線ラミノグラフを作成するス
テップとを含む。Ｘ線ラミノグラフを作成するステップ
は、Ｘ線ソースおよびＸ線ディテクタを電気接続部に関
して動かすステップをさらに含む。Ｘ線ラミノグラフを
作成するステップは、さらに電気的手段によってＸ線ソ
ースを動かすステップと、電子機械的手段によってＸ線
ディテクタを動かすステップと、Ｘ線ソース及びＸ線デ
ィテクタの動きを電気的フィードバックシステムによっ
て同期させるステップとを含む。
れた電気的部品間の電気接続部を検査する方法である。
この方法は電気接続部の断面画像を発生させるステップ
と断面画像を分析するステップを含む。好ましくは、断
面画像を発生させるステップは、Ｘ線ソースでＸ線を生
じるステップと、Ｘ線ディテクタでＸ線を検出するステ
ップと、電気的接続部のＸ線ラミノグラフを作成するス
テップとを含む。Ｘ線ラミノグラフを作成するステップ
は、Ｘ線ソースおよびＸ線ディテクタを電気接続部に関
して動かすステップをさらに含む。Ｘ線ラミノグラフを
作成するステップは、さらに電気的手段によってＸ線ソ
ースを動かすステップと、電子機械的手段によってＸ線
ディテクタを動かすステップと、Ｘ線ソース及びＸ線デ
ィテクタの動きを電気的フィードバックシステムによっ
て同期させるステップとを含む。
この発明のこの局面に従った好ましい方法では、断面画
像を分析するステップは、断面画像における特定フィー
チャを捜すステップと、特定フィーチャを識別するため
に画像の所定位置で断面画像に対して所定のテストを行
なうステップをさらに含む。
像を分析するステップは、断面画像における特定フィー
チャを捜すステップと、特定フィーチャを識別するため
に画像の所定位置で断面画像に対して所定のテストを行
なうステップをさらに含む。
断面画像を分析するステップは有利的に、１つの電気的
接続部を囲む境界に沿って一連の差分画像強度グレイ値
を計算するステップと、差分グレイ値を所定のしきいグ
レイ値と比較するステップとを含む。この方法はさらに
好ましくは、計算された差分画像強度グレイ値がしきい
値を越える境界に沿った箇所を識別し、半田橋絡欠陥の
位置を示すステップを含む。
接続部を囲む境界に沿って一連の差分画像強度グレイ値
を計算するステップと、差分グレイ値を所定のしきいグ
レイ値と比較するステップとを含む。この方法はさらに
好ましくは、計算された差分画像強度グレイ値がしきい
値を越える境界に沿った箇所を識別し、半田橋絡欠陥の
位置を示すステップを含む。
代替として、断面画像を分析するステップは、電気接続
部の３つの異なる部分との対応する断面画像の３つの領
域を規定するステップと、３つの領域のそれぞれの平均
画像強度を計算するステップと、平均画像強度を第１セ
ットおよび第２のセットの所定しきい値と比較するステ
ップとを含む。断面画像を分析するステップは、平均強
度が第１セットおよび第２セットの両しきい値よりも少
ない箇所を識別し、その位置が欠落した半田欠陥として
示すステップとを含む。代替として、断面画像を分析す
るステップは、平均強度が第１セットのしきい値よりも
小さくかつ第２セットのしきい値よりも大きい場所を識
別しその位置を不十分な半田欠陥として示すステップと
を含む。
部の３つの異なる部分との対応する断面画像の３つの領
域を規定するステップと、３つの領域のそれぞれの平均
画像強度を計算するステップと、平均画像強度を第１セ
ットおよび第２のセットの所定しきい値と比較するステ
ップとを含む。断面画像を分析するステップは、平均強
度が第１セットおよび第２セットの両しきい値よりも少
ない箇所を識別し、その位置が欠落した半田欠陥として
示すステップとを含む。代替として、断面画像を分析す
るステップは、平均強度が第１セットのしきい値よりも
小さくかつ第２セットのしきい値よりも大きい場所を識
別しその位置を不十分な半田欠陥として示すステップと
を含む。
本発明のさらに他の局面は、対象物のＸ線ラミノグラフ
を作成する方法であり、Ｘ線がターゲットに射突する電
子ビームによって作られるＸ線ソースを設けるステップ
と、電子ビームをターゲットの異なる位置に向けて、Ｘ
線がＸ線ソースによって作成される位置を動かすステッ
プとを含む。この方法はさらに、Ｘ線ディテクタでＸ線
ソースによって作られたＸ線を検出し、Ｘ線ディテクタ
の位置を動かし、フィードバックシステムでＸ線の発生
の位置の動きをＸ線ディテクタの動きと同期化させるス
テップとをさらに含む。
を作成する方法であり、Ｘ線がターゲットに射突する電
子ビームによって作られるＸ線ソースを設けるステップ
と、電子ビームをターゲットの異なる位置に向けて、Ｘ
線がＸ線ソースによって作成される位置を動かすステッ
プとを含む。この方法はさらに、Ｘ線ディテクタでＸ線
ソースによって作られたＸ線を検出し、Ｘ線ディテクタ
の位置を動かし、フィードバックシステムでＸ線の発生
の位置の動きをＸ線ディテクタの動きと同期化させるス
テップとをさらに含む。
好ましくは、この発明のこの局面に従ったこの方法は、
Ｘ線ソースとＸ線ディテクタの間にテスト対象物を位置
づけテスト対象物がＸ線ディテクタの上に画像を形成す
るステップをさらに含む。この方法は、テスト対象物の
画像がＸ線ディテクタとＸ線作成の位置がテスト対象物
に相対して動くにつれＸ線ディテクタの上の所定の位置
に位置づけられるようにディテクタの動きに応答してフ
ィードバックシステムを駆動させるステップをさらに含
む。
Ｘ線ソースとＸ線ディテクタの間にテスト対象物を位置
づけテスト対象物がＸ線ディテクタの上に画像を形成す
るステップをさらに含む。この方法は、テスト対象物の
画像がＸ線ディテクタとＸ線作成の位置がテスト対象物
に相対して動くにつれＸ線ディテクタの上の所定の位置
に位置づけられるようにディテクタの動きに応答してフ
ィードバックシステムを駆動させるステップをさらに含
む。
本発明の別の局面は、回路基板の上の電気的部品の間の
半田接続部の半田橋絡欠陥を検出する方法である。この
方法は、半田接続部の断面画像を作成するステップと、
半田接続部の断面画像のまわりを囲む境界に沿って一連
の差分画像強度グレイ値を計算するステップと、差分グ
レイ値を所定のしきいグレイ値と比較するステップと、
計算した差分画像強度グレイ値がしきい値を越えるボー
ダに沿った箇所を識別するステップとを含む。
半田接続部の半田橋絡欠陥を検出する方法である。この
方法は、半田接続部の断面画像を作成するステップと、
半田接続部の断面画像のまわりを囲む境界に沿って一連
の差分画像強度グレイ値を計算するステップと、差分グ
レイ値を所定のしきいグレイ値と比較するステップと、
計算した差分画像強度グレイ値がしきい値を越えるボー
ダに沿った箇所を識別するステップとを含む。
本発明のさらに他の局面は、回路基板の上の電気的部品
の間の半田接続部に半田欠陥を検出するステップを含
む。この方法は、半田接続部の断面画像を作成し、半田
接続部に対応する断面画像の領域を規定し、その領域に
対する平均画像強度を計算し、平均画像強度を第１セッ
トおよび第２セットの所定しきい値と比較するステップ
を含む。好ましくは、この方法はさらに断面画像の領域
内における第１の窓、第２の窓、および第３の窓を規定
するステップを含む。第１の窓は半田接続部の第１の部
分と対応し、第２の窓は半田接続部の第２の部分と対応
し、第３の窓は半田接続部の第３の部分と対応する。こ
の方法は好ましくは、第１の窓に対応する第１の平均画
像強度、第２の窓に対応する第２の平均画像強度、およ
び第３の窓に対応する第３の平均画像強度を計算するス
テップを含む。この方法は好ましくは、半田接続部の第
１の部分と対応する第１の所定しきい値、半田接続部の
第２の部分と対応する第２の所定しきい値、及び半田接
続部の第３の部分と対応する第３の所定しきい値を規定
するステップを含む。この方法は第１の平均画像強度を
第１の所定しきい値と、第２の平均画像強度を第２の所
定しきい値と、そして第３の平均画像強度を第３の所定
しきい値と比較するステップを含む。比較のステップは
さらに、第１の平均画像強度と対応する第１の平均厚
さ、第２の平均画像強度と対応する第２の平均厚さ、及
び第３の平均画像強度と対応する第３の平均厚さを計算
するステップを含む。この方法は好ましくは、第１の平
均厚さが第１のしきい値よりも小さく、第２の平均厚さ
が第２のしきい値よりも小さく、及び第３の平均厚さが
第３のしきい値よりも小さい箇所を欠落した半田欠陥と
して識別するステップを含む。
の間の半田接続部に半田欠陥を検出するステップを含
む。この方法は、半田接続部の断面画像を作成し、半田
接続部に対応する断面画像の領域を規定し、その領域に
対する平均画像強度を計算し、平均画像強度を第１セッ
トおよび第２セットの所定しきい値と比較するステップ
を含む。好ましくは、この方法はさらに断面画像の領域
内における第１の窓、第２の窓、および第３の窓を規定
するステップを含む。第１の窓は半田接続部の第１の部
分と対応し、第２の窓は半田接続部の第２の部分と対応
し、第３の窓は半田接続部の第３の部分と対応する。こ
の方法は好ましくは、第１の窓に対応する第１の平均画
像強度、第２の窓に対応する第２の平均画像強度、およ
び第３の窓に対応する第３の平均画像強度を計算するス
テップを含む。この方法は好ましくは、半田接続部の第
１の部分と対応する第１の所定しきい値、半田接続部の
第２の部分と対応する第２の所定しきい値、及び半田接
続部の第３の部分と対応する第３の所定しきい値を規定
するステップを含む。この方法は第１の平均画像強度を
第１の所定しきい値と、第２の平均画像強度を第２の所
定しきい値と、そして第３の平均画像強度を第３の所定
しきい値と比較するステップを含む。比較のステップは
さらに、第１の平均画像強度と対応する第１の平均厚
さ、第２の平均画像強度と対応する第２の平均厚さ、及
び第３の平均画像強度と対応する第３の平均厚さを計算
するステップを含む。この方法は好ましくは、第１の平
均厚さが第１のしきい値よりも小さく、第２の平均厚さ
が第２のしきい値よりも小さく、及び第３の平均厚さが
第３のしきい値よりも小さい箇所を欠落した半田欠陥と
して識別するステップを含む。
この方法は有利に、半田接続部の第１の部分と対応する
第４の所定しきい値、半田接続部の第２の部分と対応す
る第５の所定しきい値、半田接続部の第３の部分と対応
する第６の所定しきい値を規定するステップと、第１の
平均画像強度を第１および第４の所定しきい値と、第２
の平均画像強度を第２および第５の所定しきい値と、そ
して第３の平均画像強度を第３および第６の所定しきい
値と比較するステップとを含む。
第４の所定しきい値、半田接続部の第２の部分と対応す
る第５の所定しきい値、半田接続部の第３の部分と対応
する第６の所定しきい値を規定するステップと、第１の
平均画像強度を第１および第４の所定しきい値と、第２
の平均画像強度を第２および第５の所定しきい値と、そ
して第３の平均画像強度を第３および第６の所定しきい
値と比較するステップとを含む。
代替としてこの方法は、半田接続部の第１の部分と対応
する第４の所定しきい値、半田接続部の第２の部分と対
応する第５の所定しきい値、半田接続部の第３の部分と
対応する第６の所定しきい値を規定するステップと、第
１の平均厚さが第４のしきい値よりも小さくかつ第１の
しきい値よりも大きく、第２の平均厚さが第５のしきい
値よりも小さくかつ第２のしきい値よりも大きく、第３
の平均厚さが第６のしきい値よりも小さくかつ第３のし
きい値よりも大きい箇所を不十分な半田欠陥として識別
するステップとを含む。
する第４の所定しきい値、半田接続部の第２の部分と対
応する第５の所定しきい値、半田接続部の第３の部分と
対応する第６の所定しきい値を規定するステップと、第
１の平均厚さが第４のしきい値よりも小さくかつ第１の
しきい値よりも大きく、第２の平均厚さが第５のしきい
値よりも小さくかつ第２のしきい値よりも大きく、第３
の平均厚さが第６のしきい値よりも小さくかつ第３のし
きい値よりも大きい箇所を不十分な半田欠陥として識別
するステップとを含む。
本発明のこれらの特徴およびその他の特徴は添付の図面
を参照することによって明らかとなる。
を参照することによって明らかとなる。
図面の簡単な説明 第１図はこの技術の原理を示すラミノグラフシステムの
概略的な表示である。
概略的な表示である。
第2a図は矢印、円、十字が３つの異なる平面位置で対象
物にうめ込まれている対象物を示す。
物にうめ込まれている対象物を示す。
第2b図は矢印を含む面の上に焦点合わせされている第2a
図の対象物のラミノグラフを示す。
図の対象物のラミノグラフを示す。
第2c図は円を含む面の上に焦点合わせされている第2a図
の対象物のラミノグラフを示す。
の対象物のラミノグラフを示す。
第2d図は十字を含む面の上に焦点合わせされた第2a図の
対象物のラミノグラフを示す。
対象物のラミノグラフを示す。
第2e図は第2a図の対象物の従来の二次元Ｘ線投影画像を
示す。
示す。
第3a図はこの発明の画像形成装置の第１の好ましい実施
例の線断面図であり、ラミノグラフがカメラによってど
のように形成され観測されるかを示す。
例の線断面図であり、ラミノグラフがカメラによってど
のように形成され観測されるかを示す。
第3b図は第3a図で示されている検査領域の拡大上面図を
示す。
示す。
第3c図は第3a図で示されているこの発明の実施例の斜視
図である。
図である。
第４図は好ましい実施例で使うためのＸ線のソースの回
転スポットを有するＸ線管の詳細を示す。
転スポットを有するＸ線管の詳細を示す。
第５図は第４図で示されているＸ線管のターゲットアノ
ードの断面図である。
ードの断面図である。
第６図は回転Ｘ線ディテクタおよびカメラシステムの断
面図である。
面図である。
第７図はＸ線ソースおよびディテクタの位置を同期化す
るためのキャリブレーション手順を示す概略図である。
るためのキャリブレーション手順を示す概略図である。
第８図はＸ線ソースおよびディテクタの運動の同期化の
ために使われているフィードバック制御システムのため
の概略ブロック図である。
ために使われているフィードバック制御システムのため
の概略ブロック図である。
第9a図は第７図で示されているキャリブレーション手順
で使うためのテスト取付具を示す。
で使うためのテスト取付具を示す。
第9b図は第9a図のテスト取付具のＸ線画像を示す。
第10a図はＸ線ソースおよびディテクタの位置の同期化
をキャリブレートするために使われる手順のフローチャ
ートである。
をキャリブレートするために使われる手順のフローチャ
ートである。
第10b図は第10a図のフローチャートの続きである。
第11図はコンピュータ制御および分析システムのブロッ
ク図である。
ク図である。
第12図は主制御コンピュータの動作の概略的フローチャ
ートであり、動作の自動シーケンスを示す。
ートであり、動作の自動シーケンスを示す。
第13図は回路基板の統合された運動および複数視域の観
測画像の取得のためのタイミングサイクルの図である。
測画像の取得のためのタイミングサイクルの図である。
第14図はこの発明によって作成された検査報告の例であ
る。
る。
第15図は複数の半田接続部によって相互接続されている
複数の電子素子がある典型的な回路を示す。
複数の電子素子がある典型的な回路を示す。
第16図は回路基板に装着する位置にある典型的なリード
レスチップキャリア装置を示す。
レスチップキャリア装置を示す。
第17図は電子素子および回路基板との間で形成された良
品半田接続部および不良品半田接続部の例を示す。
品半田接続部および不良品半田接続部の例を示す。
第18図は第17図の半田接続部の断面画像を示す。
第19図は半田橋絡型欠陥の箇所を自動的にさがして識別
する手順を示す。
する手順を示す。
第20a図は半田橋絡欠陥を自動的に捜して識別する工程
を示すフローチャートである。
を示すフローチャートである。
第20b図は第20a図のフローチャートの続きである。
第21図は不十分な半田を有する半田接続部を自動的に捜
して識別する手順を示す。
して識別する手順を示す。
第22図は接続部の３つの領域を示す典型的な良品半田接
続部の断面図である。
続部の断面図である。
第23a図は半田材料の断面画像のための画像強度対半田
厚さのグラフ表示である。
厚さのグラフ表示である。
第23b図は画像強度対厚さの関係をキャリブレートする
ために使われているキャリブレーションステップウェッ
ジを示す。
ために使われているキャリブレーションステップウェッ
ジを示す。
第23c図は第23b図で示されているキャリブレーションス
テップウェッジの画像強度対厚さの関係のグラフ表示で
ある。
テップウェッジの画像強度対厚さの関係のグラフ表示で
ある。
第24図は欠落したまたは不十分な半田を有する半田接続
部を自動的に捜して識別する工程を示すフローチャート
である。
部を自動的に捜して識別する工程を示すフローチャート
である。
好ましい実施例の詳細な説明 全体を通して使われているように、「放射」という言葉
は電磁放射を指し、電磁放射スペクトルのＸ線、ガンマ
線および紫外線部分を含むがそれに限られない。
は電磁放射を指し、電磁放射スペクトルのＸ線、ガンマ
線および紫外線部分を含むがそれに限られない。
第１図は本発明で使われているラミノグラフ的ジオメト
リの概略図である。検査する対象物10、たとえば回路基
板はＸ線ソース20およびＸ線ディテクタ30に関して静止
した位置で保たれている。共通軸40に対するＸ線ソース
20およびディテクタ30の同期回転は、対象物10内の面60
のＸ線画像をディテクタ30で形成させる。画像面60はソ
ース20およびディテクタ30それぞれの回転によって規定
される面62および面64と実質的に平行である。画像面60
はＸ線ソース20からの中央光線50および共通回転軸40の
交差点70に位置づけられている。交差点70のこの点は中
央光線50の支点として働き、面60の対象物10の合焦断面
Ｘ線画像を、ソースおよびディテクタが交差点70に対し
て同期して回転するにつれ、ディテクタ30に形成させ
る。面60の外にある対象物10の構造はディテクタ30でぼ
やけたＸ線画像を形成する。
リの概略図である。検査する対象物10、たとえば回路基
板はＸ線ソース20およびＸ線ディテクタ30に関して静止
した位置で保たれている。共通軸40に対するＸ線ソース
20およびディテクタ30の同期回転は、対象物10内の面60
のＸ線画像をディテクタ30で形成させる。画像面60はソ
ース20およびディテクタ30それぞれの回転によって規定
される面62および面64と実質的に平行である。画像面60
はＸ線ソース20からの中央光線50および共通回転軸40の
交差点70に位置づけられている。交差点70のこの点は中
央光線50の支点として働き、面60の対象物10の合焦断面
Ｘ線画像を、ソースおよびディテクタが交差点70に対し
て同期して回転するにつれ、ディテクタ30に形成させ
る。面60の外にある対象物10の構造はディテクタ30でぼ
やけたＸ線画像を形成する。
第１図で示されているラミノグラフ・ジオメトリは本発
明に好ましいジオメトリである。しかし、放射ソース20
の回転軸とディテクタ30の回転軸が同軸である必要はな
い。回転の面62および面64が互いに平行であり、かつソ
ースとディテクタの回転軸が互いに平行で互いに対して
固定した関係にある限り、ラミノグラフの条件は満たさ
れ、層60の断面画像が作成される。これは本発明の装置
の機械的整列に対していくつかの制約を減らす。
明に好ましいジオメトリである。しかし、放射ソース20
の回転軸とディテクタ30の回転軸が同軸である必要はな
い。回転の面62および面64が互いに平行であり、かつソ
ースとディテクタの回転軸が互いに平行で互いに対して
固定した関係にある限り、ラミノグラフの条件は満たさ
れ、層60の断面画像が作成される。これは本発明の装置
の機械的整列に対していくつかの制約を減らす。
第2a図ないし第2e図は上記で説明したラミノグラフ技術
によって作成されたラミノグラフを示す。第2a図で示さ
れている対象物10は３つの異なる面60a、60bおよび60c
にそれぞれ対象物10内の埋込まれている矢印81、円82、
および十字83の形のテストパターンを有する。
によって作成されたラミノグラフを示す。第2a図で示さ
れている対象物10は３つの異なる面60a、60bおよび60c
にそれぞれ対象物10内の埋込まれている矢印81、円82、
および十字83の形のテストパターンを有する。
第2b図は交差点70が第2a図の面60aにあるときにディテ
クタ30に形成される対象物10の典型的ラミノグラフを示
す。矢印81の画像100は鮮明であり、対象物10内の他の
フィーチャの画像、たとえば円82や十字83は矢印画像10
0をそれほど不明瞭にしないぼやけ領域102を形成する。
クタ30に形成される対象物10の典型的ラミノグラフを示
す。矢印81の画像100は鮮明であり、対象物10内の他の
フィーチャの画像、たとえば円82や十字83は矢印画像10
0をそれほど不明瞭にしないぼやけ領域102を形成する。
同様に、交差点70が面60bにあると、円82の画像110は第
2c図で見られるように鮮明である。矢印81および十字83
はぼやけ領域112を形成する。
2c図で見られるように鮮明である。矢印81および十字83
はぼやけ領域112を形成する。
第2d図は交差点70が面60cにあるときに十字83が形成さ
れた鮮明画像120を示す。矢印81及び円82はぼやけ領域1
22を形成する。
れた鮮明画像120を示す。矢印81及び円82はぼやけ領域1
22を形成する。
比較のため、第2e図は従来の投影ラジオグラフ技術によ
って形成された対象物10のＸ線陰影画像を示す。この技
術は矢印81、円82および十字83のそれぞれ鮮明な画像13
0、132および134を示し、これらは互いに重畳する。第2
e図は対象物10内に含まれている複数の特性が、Ｘ線画
像に複数の重なる陰影のフィーチャを作成して画像の個
々のフィーチャを不明瞭にするかをはっきりと示す。
って形成された対象物10のＸ線陰影画像を示す。この技
術は矢印81、円82および十字83のそれぞれ鮮明な画像13
0、132および134を示し、これらは互いに重畳する。第2
e図は対象物10内に含まれている複数の特性が、Ｘ線画
像に複数の重なる陰影のフィーチャを作成して画像の個
々のフィーチャを不明瞭にするかをはっきりと示す。
第3a図はこの発明の好ましい実施例の概略図を示す。こ
の好ましい実施例では、検査する対象物は基板210の上
に装着された複数の電子部品212を有して電気接続部214
によって電気的に相互接続されている印刷回路基板210
である。（第3b図参照。）典型的に、電気接続部214は
半田で形成されている。しかし、電気接続部214を作る
ための他の種々の技術はこの技術分野において周知であ
り、この発明は半田接合という言葉で説明されるが、導
電性エポキシ、機械的、タングステンおよび共晶ボンド
を含めてしかしこれに限られない他の種類の電気接続部
210がこの発明を使って検査できることは理解されるで
あろう。回路基板210の領域283の上面拡大図である第3b
図は部品212および半田接合214をもっとはっきりと示
す。
の好ましい実施例では、検査する対象物は基板210の上
に装着された複数の電子部品212を有して電気接続部214
によって電気的に相互接続されている印刷回路基板210
である。（第3b図参照。）典型的に、電気接続部214は
半田で形成されている。しかし、電気接続部214を作る
ための他の種々の技術はこの技術分野において周知であ
り、この発明は半田接合という言葉で説明されるが、導
電性エポキシ、機械的、タングステンおよび共晶ボンド
を含めてしかしこれに限られない他の種類の電気接続部
210がこの発明を使って検査できることは理解されるで
あろう。回路基板210の領域283の上面拡大図である第3b
図は部品212および半田接合214をもっとはっきりと示
す。
この発明は前に説明したラミノグラフ技術または等価な
断面画像を作成することができる他の方法を使って、半
田接合214の断面画像を得る。半田接合214の断面画像は
自動的に評価されてその品質が決定される。この評価に
基づいて、半田接合品質の報告がユーザに呈示される。
断面画像を作成することができる他の方法を使って、半
田接合214の断面画像を得る。半田接合214の断面画像は
自動的に評価されてその品質が決定される。この評価に
基づいて、半田接合品質の報告がユーザに呈示される。
第3a図で示されているようにこの発明は、印刷回路基板
210に隣接して位置づけられているＸ線管200を含む。回
路基板210は取付具220によって支持されている。取付具
220は、取付具220と基板210を３つの互いに垂直な軸
Ｘ、ＹおよびＺに沿って動かすことができる位置決めテ
ーブルに装着されている。回転Ｘ線ディテクタ240は螢
光スクリーン250、第１の鏡252、第２の鏡254を含み、
回転盤256はＸ線管200の反対側の回路基板210に隣接し
て位置づけられている。カメラ258は螢光スクリーン250
から鏡252、254に映された画像を観測するために鏡252
の反対に位置づけられている。フィードバックシステム
260は回転盤256の角度位置を検出するセンサ263からの
入力接続部262を有し、またＸ線管200のＸおよびＹ偏向
コイル281への出力接続部264を有する。位置決めエンコ
ーダ265が回転盤256に装着されている。位置決めセンサ
263は回転軸40と相対した固定位置でエンコーダ265に隣
接して接着されている。カメラ258は入力ライン276経由
で主コンピュータ270に接続されている。主コンピュー
タ270は高速画像分析コンピュータ272に接続されてい
る。データはデータバス274経由で主コンピュータ270お
よび画像分析コンピュータ272との間で伝送される。主
コンピュータ270からの出力ライン278は主コンピュータ
を位置決めテーブル230に接続する。
210に隣接して位置づけられているＸ線管200を含む。回
路基板210は取付具220によって支持されている。取付具
220は、取付具220と基板210を３つの互いに垂直な軸
Ｘ、ＹおよびＺに沿って動かすことができる位置決めテ
ーブルに装着されている。回転Ｘ線ディテクタ240は螢
光スクリーン250、第１の鏡252、第２の鏡254を含み、
回転盤256はＸ線管200の反対側の回路基板210に隣接し
て位置づけられている。カメラ258は螢光スクリーン250
から鏡252、254に映された画像を観測するために鏡252
の反対に位置づけられている。フィードバックシステム
260は回転盤256の角度位置を検出するセンサ263からの
入力接続部262を有し、またＸ線管200のＸおよびＹ偏向
コイル281への出力接続部264を有する。位置決めエンコ
ーダ265が回転盤256に装着されている。位置決めセンサ
263は回転軸40と相対した固定位置でエンコーダ265に隣
接して接着されている。カメラ258は入力ライン276経由
で主コンピュータ270に接続されている。主コンピュー
タ270は高速画像分析コンピュータ272に接続されてい
る。データはデータバス274経由で主コンピュータ270お
よび画像分析コンピュータ272との間で伝送される。主
コンピュータ270からの出力ライン278は主コンピュータ
を位置決めテーブル230に接続する。
この発明の斜視図は第3c図で示されている。第3a図で示
されているＸ線管200、回路基板210、螢光スクリーン25
0、回転盤256、カメラ258、位置決めテーブル230、コン
ピュータ270および272に加えて、花崗岩支持テーブル29
0、ロード／アンロードポート292およびオペレータステ
ーション294が示されている。花崗岩テーブル290はＸ線
管200、位置決めテーブル230および回転盤256を含むが
これに限定されないこの発明の主要機能的要素を構造的
に統合するための剛性の無振動プラットフォームを提供
する。ロード／アンロードポート292は回路基板210をマ
シーンに挿入または除去するための手段を与える。オペ
レータステーション294はこの発明の機能を制御するだ
けではなくオペレータに検査データを伝えるための入力
／出力能力を与える。
されているＸ線管200、回路基板210、螢光スクリーン25
0、回転盤256、カメラ258、位置決めテーブル230、コン
ピュータ270および272に加えて、花崗岩支持テーブル29
0、ロード／アンロードポート292およびオペレータステ
ーション294が示されている。花崗岩テーブル290はＸ線
管200、位置決めテーブル230および回転盤256を含むが
これに限定されないこの発明の主要機能的要素を構造的
に統合するための剛性の無振動プラットフォームを提供
する。ロード／アンロードポート292は回路基板210をマ
シーンに挿入または除去するための手段を与える。オペ
レータステーション294はこの発明の機能を制御するだ
けではなくオペレータに検査データを伝えるための入力
／出力能力を与える。
第3a図および第3c図で示されているこの発明の操作にお
いて、回路基板210の部品212を接続する半田接合214の
高解像度の断面Ｘ線画像は第１図および第２図に関して
前に説明したＸ線ラミノグラフ方法を使って得られる。
特に、第3a図で示されているように、Ｘ線管200は回転
ソース280のＸ線282を発生させる回転電子ビームスポッ
ト285を含む。Ｘ線ビーム282は領域283内に位置づけら
れる半田接合214を含む回路基板210の領域283を照ら
す。半田接合214、部品212および基板210を透過するＸ
線284は回転螢光スクリーン250によって遮られている。
いて、回路基板210の部品212を接続する半田接合214の
高解像度の断面Ｘ線画像は第１図および第２図に関して
前に説明したＸ線ラミノグラフ方法を使って得られる。
特に、第3a図で示されているように、Ｘ線管200は回転
ソース280のＸ線282を発生させる回転電子ビームスポッ
ト285を含む。Ｘ線ビーム282は領域283内に位置づけら
れる半田接合214を含む回路基板210の領域283を照ら
す。半田接合214、部品212および基板210を透過するＸ
線284は回転螢光スクリーン250によって遮られている。
Ｘ線ソース280の位置と回転Ｘ線ディテクタ240の位置と
の動的整列はフィードバックシステム260によって精密
に制御されている。フィードバックシステムは回転する
回転盤256の位置をルックアップテーブル（LUT）にスト
アされているキャリブレートされたＸおよびＹの偏向値
と相関する。キャリブレートされたＸおよびＹの偏向値
と比例する駆動信号がＸ線管200のステアリングコイル2
81に伝えられる。これらの駆動信号に応答して、ステア
リングコイル281は電子ビーム285を環状形ターゲットア
ノード287の位置に偏向してＸ線ソーススポット280の位
置が第１図に関連して説明した態様でディテクタ240の
回転と同期して回転する。
の動的整列はフィードバックシステム260によって精密
に制御されている。フィードバックシステムは回転する
回転盤256の位置をルックアップテーブル（LUT）にスト
アされているキャリブレートされたＸおよびＹの偏向値
と相関する。キャリブレートされたＸおよびＹの偏向値
と比例する駆動信号がＸ線管200のステアリングコイル2
81に伝えられる。これらの駆動信号に応答して、ステア
リングコイル281は電子ビーム285を環状形ターゲットア
ノード287の位置に偏向してＸ線ソーススポット280の位
置が第１図に関連して説明した態様でディテクタ240の
回転と同期して回転する。
基板210を透過して螢光スクリーン250に当たるＸ線284
は可視光286に変換され、回路基板210の領域283内の一
面の可視画像を作成する。可視光286は鏡252および254
によって反射されカメラ258に入る。カメラ258は典型的
に低い光レベルの閉回路テレビ（CCTV）カメラを含み、
Ｘ線および可視画像に対応する電子ビデオ信号をライン
276経由で主コンピュータ270に伝送する。電子ビデオフ
ォーマット画像はライン274経由で高速画像分析コンピ
ュータ272に伝送される。画像分析コンピュータ272は半
田接合214の品質を決定するために画像を分析および解
決する。
は可視光286に変換され、回路基板210の領域283内の一
面の可視画像を作成する。可視光286は鏡252および254
によって反射されカメラ258に入る。カメラ258は典型的
に低い光レベルの閉回路テレビ（CCTV）カメラを含み、
Ｘ線および可視画像に対応する電子ビデオ信号をライン
276経由で主コンピュータ270に伝送する。電子ビデオフ
ォーマット画像はライン274経由で高速画像分析コンピ
ュータ272に伝送される。画像分析コンピュータ272は半
田接合214の品質を決定するために画像を分析および解
決する。
主コンピュータ270はさらに位置決めテーブル230そして
回路基板210の動きを制御して検査領域283内で回路基板
210の異なる領域が自動的に位置づけられるようにす
る。
回路基板210の動きを制御して検査領域283内で回路基板
210の異なる領域が自動的に位置づけられるようにす
る。
回転Ｘ線ソース 第４図は回路基板の高解像度ラミノグラフを作成するた
めにＸ線282の回転ビームを与えることができるＸ線管2
00を示す。管200は高電圧電極部分320に隣接して装着さ
れている電子銃310を含む。焦点コイル330およびステア
リングコイル281は電極部分320および環状形ターゲット
アノード287の中間に位置づけられている。電子ビーム
ストップ360およびＸ線窓370は環状形アノード287によ
って規定される中央領域内で装着されている。真空エン
ベロープ380はＸ線管アセンブリ200の真空にされた部分
を囲む。
めにＸ線282の回転ビームを与えることができるＸ線管2
00を示す。管200は高電圧電極部分320に隣接して装着さ
れている電子銃310を含む。焦点コイル330およびステア
リングコイル281は電極部分320および環状形ターゲット
アノード287の中間に位置づけられている。電子ビーム
ストップ360およびＸ線窓370は環状形アノード287によ
って規定される中央領域内で装着されている。真空エン
ベロープ380はＸ線管アセンブリ200の真空にされた部分
を囲む。
操作中、電子銃310は電子ビーム285を高電圧電極部分32
0に放つ。高い直流電圧が電子銃310およびターゲットア
ノード287の間に与えられて電子ビーム285を加速し、案
内してアノード287と衝突させる。高電圧信号の部分は
電極322に与えられて電子ビーム285を案内し、加速し、
形作る。好ましい実施例では、高電圧信号は約160キロ
ボルトであり、電子ビーム285を介してアノード287に約
7.5マイクロアンペアの電流を与えることができる。好
ましくは、高電圧信号は約0.01％の精度内で一定に維持
される。これらの値は例示的であって他の電圧、電流、
精度を使うことができることは理解されるであろう。
0に放つ。高い直流電圧が電子銃310およびターゲットア
ノード287の間に与えられて電子ビーム285を加速し、案
内してアノード287と衝突させる。高電圧信号の部分は
電極322に与えられて電子ビーム285を案内し、加速し、
形作る。好ましい実施例では、高電圧信号は約160キロ
ボルトであり、電子ビーム285を介してアノード287に約
7.5マイクロアンペアの電流を与えることができる。好
ましくは、高電圧信号は約0.01％の精度内で一定に維持
される。これらの値は例示的であって他の電圧、電流、
精度を使うことができることは理解されるであろう。
電極部分320を横切ると、電子ビーム285は電子ビームの
形および方向が焦点コイル330およびステアリングコイ
ル281によって影響される管の領域に入る。好ましい実
施例では、コイル330および281は電子ビーム285と相互
作用する電磁界を発生して電子ビーム285の焦点を合わ
せるだけでなくアノード287の特定位置に向ける。Ｘ線
ソース280はこれらの特定位置と一致し、Ｘ線ビーム282
が放たれる。この態様で、非常に小さい直径約20μの電
子ビームスポットがこれらの位置でアノード287に形成
される。ラジオグラフィの分野でよく知られているよう
に、このスポットの大きさはＸ線ソース280から得られ
るＸ線画像の全体の解像度を決定する上で非常に重要な
役割を果たす。
形および方向が焦点コイル330およびステアリングコイ
ル281によって影響される管の領域に入る。好ましい実
施例では、コイル330および281は電子ビーム285と相互
作用する電磁界を発生して電子ビーム285の焦点を合わ
せるだけでなくアノード287の特定位置に向ける。Ｘ線
ソース280はこれらの特定位置と一致し、Ｘ線ビーム282
が放たれる。この態様で、非常に小さい直径約20μの電
子ビームスポットがこれらの位置でアノード287に形成
される。ラジオグラフィの分野でよく知られているよう
に、このスポットの大きさはＸ線ソース280から得られ
るＸ線画像の全体の解像度を決定する上で非常に重要な
役割を果たす。
ステアリングコイル281は環状形アノード287と合わせて
Ｘ線管200がソース280からＸ線を発生させることを可能
にし、ソース280の位置はアノードをまわる円形のパタ
ーンで動く。円形パターンは対象物410の断面画像面403
内の支点402を中心にしている。
Ｘ線管200がソース280からＸ線を発生させることを可能
にし、ソース280の位置はアノードをまわる円形のパタ
ーンで動く。円形パターンは対象物410の断面画像面403
内の支点402を中心にしている。
特定的に、ステアリングコイル281は電子ビーム285をア
ノード287の内側表面354のいかなる望ましい部分にも向
けることができる。電磁コイル281を適当に同期化され
たＸおよびＹの駆動信号で駆動させることによって、電
子ビーム285はアノード287に向かって操舵されてビーム
がアノード287の内側表面354に沿った円形経路を描く。
ノード287の内側表面354のいかなる望ましい部分にも向
けることができる。電磁コイル281を適当に同期化され
たＸおよびＹの駆動信号で駆動させることによって、電
子ビーム285はアノード287に向かって操舵されてビーム
がアノード287の内側表面354に沿った円形経路を描く。
好ましい実施例では、ステアリングコイル281は電子ビ
ーム285をそれぞれＸおよびＹ方向に偏向させる別々の
ＸおよびＹ電磁コイルを含む。コイル281を流れる電流
は電子ビーム285と相互作用する電磁界を作りビームを
偏向させる。これらのコイル281は構造および機能にお
いて陰極線管（CRT）に見られるヨークコイルと類似し
ている。しかし、静電偏向技術も電子ビーム285を偏向
するために使われることは理解されるであろう。
ーム285をそれぞれＸおよびＹ方向に偏向させる別々の
ＸおよびＹ電磁コイルを含む。コイル281を流れる電流
は電子ビーム285と相互作用する電磁界を作りビームを
偏向させる。これらのコイル281は構造および機能にお
いて陰極線管（CRT）に見られるヨークコイルと類似し
ている。しかし、静電偏向技術も電子ビーム285を偏向
するために使われることは理解されるであろう。
電子ビーム285がアノード287に当たる表面354は、Ｘ線
ビーム282の中央Ｘ線392がソース位置280で始まり、支
点402の方向に向けられるように形作られている。こう
して、電子ビーム285が表面354に沿った円形経路を描き
ながら、中央ビーム392は必ず同じ位置402に向けられ
る。
ビーム282の中央Ｘ線392がソース位置280で始まり、支
点402の方向に向けられるように形作られている。こう
して、電子ビーム285が表面354に沿った円形経路を描き
ながら、中央ビーム392は必ず同じ位置402に向けられ
る。
アノード287の表面354を形成する材料は、電子ビーム28
5が表面354に当たったときに発生する放射が望ましいエ
ネルギ特性を有するものが選択される。ターゲット材料
を加速電子ビームによってボンバードさせることによっ
て発生する放射は制動放射（Bremsstrahlung radiatio
n）として知られている。制動放射の特性は電子ビーム
のエネルギおよび電子ビームが向けられるターゲットの
材料組成分によって主に決定される。好ましい実施例に
おいては、電子ビーム285によってボンバードされる表
面354はタングステン金属層によって覆われている。
5が表面354に当たったときに発生する放射が望ましいエ
ネルギ特性を有するものが選択される。ターゲット材料
を加速電子ビームによってボンバードさせることによっ
て発生する放射は制動放射（Bremsstrahlung radiatio
n）として知られている。制動放射の特性は電子ビーム
のエネルギおよび電子ビームが向けられるターゲットの
材料組成分によって主に決定される。好ましい実施例に
おいては、電子ビーム285によってボンバードされる表
面354はタングステン金属層によって覆われている。
タングステン表面354が置かれるサブストレート356は銅
または他の適切な金属であってもよい。たとえば銅のよ
うな高い熱伝導を有する材料は、電子ビーム285のエネ
ルギーがアノードに与えられるときにターゲットアノー
ド287にかなりの加熱が起こるので、この応用に特によ
く適する。銅サブストレート356は電子ビーム285がアノ
ード287と衝突する位置280からのこの熱を取り除くため
に非常に効率の良い熱導体を与える。
または他の適切な金属であってもよい。たとえば銅のよ
うな高い熱伝導を有する材料は、電子ビーム285のエネ
ルギーがアノードに与えられるときにターゲットアノー
ド287にかなりの加熱が起こるので、この応用に特によ
く適する。銅サブストレート356は電子ビーム285がアノ
ード287と衝突する位置280からのこの熱を取り除くため
に非常に効率の良い熱導体を与える。
電子ビーム285がタングステン層354に衝突することによ
って発生した放射ビーム282は窓370を通って管200から
出る。窓370は電子ビーム285が伝播する管200の真空エ
ンベロープの一部分を形成し、管内の表面354で生じた
Ｘ線が強度およびエネルギの最小損失で管の真空部分か
ら出ることを可能とする。Ｘ線管のＸ線窓を形成するの
に一般にチタンが使われており、この実施例の窓370で
好ましい。しかし、窓370を形成するために他の材料を
使うことができることも理解されるであろう。
って発生した放射ビーム282は窓370を通って管200から
出る。窓370は電子ビーム285が伝播する管200の真空エ
ンベロープの一部分を形成し、管内の表面354で生じた
Ｘ線が強度およびエネルギの最小損失で管の真空部分か
ら出ることを可能とする。Ｘ線管のＸ線窓を形成するの
に一般にチタンが使われており、この実施例の窓370で
好ましい。しかし、窓370を形成するために他の材料を
使うことができることも理解されるであろう。
回路基板または他の対象物410のＸ線検査中、基板の異
なる領域が検査領域400内に入るように回路基板が動か
されている間はＸ線をオフにすることがしばしば有利で
ある。Ｘ線はできるだけ速くオンおよびオフにされるこ
とが望ましい。さらに、サイクルのすべてのオン部分の
間に発生したＸ線は実質的に同一のエネルギ、強度およ
び光学特性を有するようなオン／オフサイクルを行なう
のが望ましい。Ｘ線管200は、電子ビーム285をビームス
トップ360に向けることによってＸ線のこの迅速なオン
／オフ安定サイクルを達成する。電子ビーム285のこの
転換はＸ線が窓370から出るのを防ぐ。こうして、対象
物410に向けられた放射発生は、対象物が再度位置づけ
られる間は止められる、すなわちオフにされる。電子ビ
ーム285のビームストップ360への偏向を達成するのに、
ステアリングコイル281が速い手段を与える。Ｘ線をオ
フにするこの方法は、電子ビーム285およびＸ線ビーム2
82の特性に影響するＸ線管の他のすべての機能がオン／
オフサイクル中は乱されないようにする。したがって、
電子ビーム285がサイクルのオン部分でアノード287に再
度向けらると、Ｘ線ビーム282の特性は前のオンサイク
ルと実質的に変わっていない。
なる領域が検査領域400内に入るように回路基板が動か
されている間はＸ線をオフにすることがしばしば有利で
ある。Ｘ線はできるだけ速くオンおよびオフにされるこ
とが望ましい。さらに、サイクルのすべてのオン部分の
間に発生したＸ線は実質的に同一のエネルギ、強度およ
び光学特性を有するようなオン／オフサイクルを行なう
のが望ましい。Ｘ線管200は、電子ビーム285をビームス
トップ360に向けることによってＸ線のこの迅速なオン
／オフ安定サイクルを達成する。電子ビーム285のこの
転換はＸ線が窓370から出るのを防ぐ。こうして、対象
物410に向けられた放射発生は、対象物が再度位置づけ
られる間は止められる、すなわちオフにされる。電子ビ
ーム285のビームストップ360への偏向を達成するのに、
ステアリングコイル281が速い手段を与える。Ｘ線をオ
フにするこの方法は、電子ビーム285およびＸ線ビーム2
82の特性に影響するＸ線管の他のすべての機能がオン／
オフサイクル中は乱されないようにする。したがって、
電子ビーム285がサイクルのオン部分でアノード287に再
度向けらると、Ｘ線ビーム282の特性は前のオンサイク
ルと実質的に変わっていない。
ビームストップ360はＸ線を非常に減衰させる材料、た
とえば鉛または銅で形成されている。ビームストップ36
0の厚さ、位置、形状は、ビームがビームストップに向
けられたときに窓370経由でＸ線が管200から出るのを防
ぐのが選択される。これらのパラメータはＸ線管設計の
技術における当業者によって簡単に決定できる。
とえば鉛または銅で形成されている。ビームストップ36
0の厚さ、位置、形状は、ビームがビームストップに向
けられたときに窓370経由でＸ線が管200から出るのを防
ぐのが選択される。これらのパラメータはＸ線管設計の
技術における当業者によって簡単に決定できる。
アノード287の拡大断面図が第５図で示されている。こ
の好ましい実施例では、環状ターゲット表面354は軸404
に対して対称である円錐の一部分を含む。ターゲットア
ノード287は、円錐の軸404が管200の中央Ｚ軸と一致す
るように管200に装着される。こうして、電子ビーム285
が406として示されている半径r1の円形振幅で操舵され
ると、結果として従来の静止放射ソースと等価であるエ
ネルギ、強度、焦点特性を有する放射のソース280の移
動スポットが生じる。アノード287の他の形状を使って
同じ結果を得ることができるのも理解されるであろう。
の好ましい実施例では、環状ターゲット表面354は軸404
に対して対称である円錐の一部分を含む。ターゲットア
ノード287は、円錐の軸404が管200の中央Ｚ軸と一致す
るように管200に装着される。こうして、電子ビーム285
が406として示されている半径r1の円形振幅で操舵され
ると、結果として従来の静止放射ソースと等価であるエ
ネルギ、強度、焦点特性を有する放射のソース280の移
動スポットが生じる。アノード287の他の形状を使って
同じ結果を得ることができるのも理解されるであろう。
こうしてＸ線ソース200は、画像を拡大するジオメトリ
で使用しても高解像度のＸ線画像を作るために適するＸ
線ソースを与える。さらに、ソース200はこのＸ線のソ
ースをラミノグラフを作るのに適した円形パターンで動
かすことができる。この円形運動は画像解像度または取
得の速度を犠牲にすることなく達成することができる。
放射ソースの回転は電子的に達成されるので、可動部品
は必要でなく、したがって振動やその他の機械的システ
ムの望ましくない特性をなくす。上記に説明した特性を
有するＸ線ソースはモデル番号KM160Rとしてケベックス
・コーポレーション（Kevex Corporation）から入手で
きる。他の電気的操舵可動Ｘ線ソースは「Ｘ線の発生に
かかわる方法および装置」（Method and Apparatus Inv
olving the Generation of X−Rays）と題された米国特
許第4,075,489号；「Ｘ線伝送スキャニングシステムお
よび方法ならびにそこで使うための電子ビームＸ線スキ
ャン管」（Ｘ−Ray Transmission Scanning System and
Method and Electron Beam X−Ray Scan Tube for Use
Therewith）と題された米国特許第4,352,021号；およ
び「Ｘ線管および装置」（Ｘ−Ray Tube and Apparatu
s）と題された米国特許第2,319,350号で説明されてい
る。これらの特許は引用によりここに援用される。
で使用しても高解像度のＸ線画像を作るために適するＸ
線ソースを与える。さらに、ソース200はこのＸ線のソ
ースをラミノグラフを作るのに適した円形パターンで動
かすことができる。この円形運動は画像解像度または取
得の速度を犠牲にすることなく達成することができる。
放射ソースの回転は電子的に達成されるので、可動部品
は必要でなく、したがって振動やその他の機械的システ
ムの望ましくない特性をなくす。上記に説明した特性を
有するＸ線ソースはモデル番号KM160Rとしてケベックス
・コーポレーション（Kevex Corporation）から入手で
きる。他の電気的操舵可動Ｘ線ソースは「Ｘ線の発生に
かかわる方法および装置」（Method and Apparatus Inv
olving the Generation of X−Rays）と題された米国特
許第4,075,489号；「Ｘ線伝送スキャニングシステムお
よび方法ならびにそこで使うための電子ビームＸ線スキ
ャン管」（Ｘ−Ray Transmission Scanning System and
Method and Electron Beam X−Ray Scan Tube for Use
Therewith）と題された米国特許第4,352,021号；およ
び「Ｘ線管および装置」（Ｘ−Ray Tube and Apparatu
s）と題された米国特許第2,319,350号で説明されてい
る。これらの特許は引用によりここに援用される。
回転Ｘ線ディテクタ 第６図では第3a図で関連して前に説明され、また対象物
630の断面画像を得るために回転Ｘ線ソース280と関連し
て使われた回転Ｘ線ディテクタシステム240の実施例で
ある。第６図で示されているように、対象物630のＸ線
画像がＸ線ビーム284によって回転螢光スクリーン250に
形成される。スクリーン250は従来の光学装置による検
出のためにこれらのＸ線を光学信号286に変換する。こ
の好ましい実施例では、回転螢光スクリーン250からの
光学信号286は閉回路TV（CCTV）カメラ258によって検出
される。カメラ258はこの光学信号286を電気信号に変換
してコンピュータシステム270および272によってさらに
処理される。スクリーン250に形成された光学画像はス
クリーンとともに回転する。回転光学画像を観測するCC
TVカメラ258の機械動作の必要をなくすために、光学画
像は光学鏡252および254によって回転ディテクタ240内
で非回転となり、回転スクリーン250に形成された回転
光学画像がカメラで観測されると静止しているように見
える。
630の断面画像を得るために回転Ｘ線ソース280と関連し
て使われた回転Ｘ線ディテクタシステム240の実施例で
ある。第６図で示されているように、対象物630のＸ線
画像がＸ線ビーム284によって回転螢光スクリーン250に
形成される。スクリーン250は従来の光学装置による検
出のためにこれらのＸ線を光学信号286に変換する。こ
の好ましい実施例では、回転螢光スクリーン250からの
光学信号286は閉回路TV（CCTV）カメラ258によって検出
される。カメラ258はこの光学信号286を電気信号に変換
してコンピュータシステム270および272によってさらに
処理される。スクリーン250に形成された光学画像はス
クリーンとともに回転する。回転光学画像を観測するCC
TVカメラ258の機械動作の必要をなくすために、光学画
像は光学鏡252および254によって回転ディテクタ240内
で非回転となり、回転スクリーン250に形成された回転
光学画像がカメラで観測されると静止しているように見
える。
回転Ｘ線ディテクタ240はベアリング700によって軸404
に対して回転装着されている回転盤256を含む。軸404は
回転Ｘ線ソース280が回転する軸と名目上は同一である
ことに注意されたい。螢光スクリーン250は回転盤256の
上に装着される。２つの鏡252および254は回転盤256内
に互いに平行に、そして軸404に対して45゜の角度で装
着されている。鏡252は回転盤256の中心に装着されて鏡
の中央近くの軸404と交差する。鏡254は第１の鏡252お
よび螢光スクリーン250の両方に面するように回転盤256
内で装着される。螢光スクリーン250、鏡252および254
は、回転盤、鏡およびスクリーンが１つの単体として軸
404に対して回転するように回転盤256に装着される。
鏡、回転盤、スクリーンのこの配置は、ディテクタ240
が軸404に対して回転するときにスクリーン250に形成さ
れる光学画像に対する光学非回転アセンブリを形成す
る。
に対して回転装着されている回転盤256を含む。軸404は
回転Ｘ線ソース280が回転する軸と名目上は同一である
ことに注意されたい。螢光スクリーン250は回転盤256の
上に装着される。２つの鏡252および254は回転盤256内
に互いに平行に、そして軸404に対して45゜の角度で装
着されている。鏡252は回転盤256の中心に装着されて鏡
の中央近くの軸404と交差する。鏡254は第１の鏡252お
よび螢光スクリーン250の両方に面するように回転盤256
内で装着される。螢光スクリーン250、鏡252および254
は、回転盤、鏡およびスクリーンが１つの単体として軸
404に対して回転するように回転盤256に装着される。
鏡、回転盤、スクリーンのこの配置は、ディテクタ240
が軸404に対して回転するときにスクリーン250に形成さ
れる光学画像に対する光学非回転アセンブリを形成す
る。
対象物630のＸ線陰影画像はＸ線ビーム284がスクリーン
に当たると螢光スクリーン250に形成される。螢光スク
リーン250はＸ線・光学変換器として機能する。たとえ
ば、Ｘ線284がＸ線ソース280に面するスクリーン250の
表面651に当たると、可視光286がＸ線ソース280と反対
のスクリーン表面652から放たれる。螢光スクリーン表
面652から放たれる光学信号286は２つの平行鏡252およ
び254に反射されて閉回路TVカメラ258に装着されている
レンズ699に入る。
に当たると螢光スクリーン250に形成される。螢光スク
リーン250はＸ線・光学変換器として機能する。たとえ
ば、Ｘ線284がＸ線ソース280に面するスクリーン250の
表面651に当たると、可視光286がＸ線ソース280と反対
のスクリーン表面652から放たれる。螢光スクリーン表
面652から放たれる光学信号286は２つの平行鏡252およ
び254に反射されて閉回路TVカメラ258に装着されている
レンズ699に入る。
螢光スクリーン250は、放射ソース280の移動スポットの
円形運動によって規定される面62と実質的に平行である
面64において軸404に対して均一の角度的速度で機械的
に回転させられる。鏡252、254は光学画像を回転螢光ス
クリーンからレンズ699を通して静止カメラシステム258
に映して、面64の画像の回転がカメラ258にはっきり見
えないようにする。この鏡の配置は「トモスコープ」
（Tomoscope）と題された米国特許第2,998,511号で前に
説明されている。
円形運動によって規定される面62と実質的に平行である
面64において軸404に対して均一の角度的速度で機械的
に回転させられる。鏡252、254は光学画像を回転螢光ス
クリーンからレンズ699を通して静止カメラシステム258
に映して、面64の画像の回転がカメラ258にはっきり見
えないようにする。この鏡の配置は「トモスコープ」
（Tomoscope）と題された米国特許第2,998,511号で前に
説明されている。
螢光スクリーン250が回転する回転盤256に固定的に装着
されている結果、スクリーンに形成される対象物630の
一連の画像は、軸404に対して円形経路を進むスクリー
ンに関して異なる配向を有する。したがって、スクリー
ンに対する画像の動きによって起こる画像のブレを避け
るために、スクリーン表面の螢光の点は、その点がＸ線
に当たらなくなった後は急に抑止されることが望まし
い。好ましい実施例では、螢光スクリーン250はプラセ
オジムドープされたガドリニウム・オキシ硫化物、Gd2O
2SiPrを含む。プラセオジムドープされたガドリニウム
・オキシ硫化物は、スクリーンに関して画像の動きによ
るブレを防ぐのに十分「速い」シンチレーション材料で
あり、カメラシステム258による検出のために十分な光
出力を与える。
されている結果、スクリーンに形成される対象物630の
一連の画像は、軸404に対して円形経路を進むスクリー
ンに関して異なる配向を有する。したがって、スクリー
ンに対する画像の動きによって起こる画像のブレを避け
るために、スクリーン表面の螢光の点は、その点がＸ線
に当たらなくなった後は急に抑止されることが望まし
い。好ましい実施例では、螢光スクリーン250はプラセ
オジムドープされたガドリニウム・オキシ硫化物、Gd2O
2SiPrを含む。プラセオジムドープされたガドリニウム
・オキシ硫化物は、スクリーンに関して画像の動きによ
るブレを防ぐのに十分「速い」シンチレーション材料で
あり、カメラシステム258による検出のために十分な光
出力を与える。
代替として、「より遅い」スクリーンを使うことができ
る。しかし、移動ブレを防ぐために、スクリーン250は
スクリーンに形成された対象物630の画像がスクリーン
に対して静止したままであるように、回転盤256に回転
装着されなければならない。このような動きは、たとえ
ば１組のギアによって達成することができ、軸404に対
する回転盤の回転と同期した回転盤に関するスクリーン
の円形運動を重畳させる。
る。しかし、移動ブレを防ぐために、スクリーン250は
スクリーンに形成された対象物630の画像がスクリーン
に対して静止したままであるように、回転盤256に回転
装着されなければならない。このような動きは、たとえ
ば１組のギアによって達成することができ、軸404に対
する回転盤の回転と同期した回転盤に関するスクリーン
の円形運動を重畳させる。
光学非回転アセンブリを形成する回転Ｘ線ディテクタ24
0のための代替の実施例（示されていない）は、２つの
平面鏡252、254を、螢光スクリーン250に結合されてス
クリーンと一致して回転する適切に曲げられた画像導体
のまとまり、たとえば光ファイバと置換する。画像導体
は螢光スクリーン250からの画像を回転軸404の中央の位
置に伝送して、第3a図および第６図で示されている２つ
の平行鏡と同じ効果をもたらす。これらの画像導体は光
ファイバ、電子導体または等価の素子を含むことができ
る。
0のための代替の実施例（示されていない）は、２つの
平面鏡252、254を、螢光スクリーン250に結合されてス
クリーンと一致して回転する適切に曲げられた画像導体
のまとまり、たとえば光ファイバと置換する。画像導体
は螢光スクリーン250からの画像を回転軸404の中央の位
置に伝送して、第3a図および第６図で示されている２つ
の平行鏡と同じ効果をもたらす。これらの画像導体は光
ファイバ、電子導体または等価の素子を含むことができ
る。
断面画像の形成 前述のように、対象物630の断面画像は、スクリーン250
およびＸ線ソース280が軸404に対して同期して回転する
につれ、スクリーン250に形成される。ラミノグラフ技
術のぼやけ効果および画像解像度は、断面画像が軸404
に対してスクリーン250およびソース280が完全に回転す
る間に得られると最大限となる。カメラシステム258は
螢光スクリーン250の断面画像の発生を、鏡252および25
4を含む光学非回転アセンブリによって検出する。
およびＸ線ソース280が軸404に対して同期して回転する
につれ、スクリーン250に形成される。ラミノグラフ技
術のぼやけ効果および画像解像度は、断面画像が軸404
に対してスクリーン250およびソース280が完全に回転す
る間に得られると最大限となる。カメラシステム258は
螢光スクリーン250の断面画像の発生を、鏡252および25
4を含む光学非回転アセンブリによって検出する。
螢光スクリーン250が高い強度光信号を放たないかもし
れないので、光学信号286を高感度、低い光レベル装置
によって検出することがしばしば有利である。低い光レ
ベル検出装置の使用は、スクリーンの１回転の間に螢光
スクリーン250から放たれた光学信号286のより大きい部
分を検出することによって、検出する画像品質を向上さ
せる。多くの低い光レベルカメラシステムは低い光レベ
ル感度を向上させるために画像増倍管をカメラシステム
の一部として組込んでいる。１つの特定のシステムはシ
リコン強化ターゲット（SIT）カメラとして知られてお
り、非常に低い光のレベルを検出することができる。SI
Tカメラシステムは周知であり、簡単に入手できる。本
発明の好ましい実施例はRCAモデル番号4804BHP2−12SIT
管に基づくSITカメラシステムを使用する。
れないので、光学信号286を高感度、低い光レベル装置
によって検出することがしばしば有利である。低い光レ
ベル検出装置の使用は、スクリーンの１回転の間に螢光
スクリーン250から放たれた光学信号286のより大きい部
分を検出することによって、検出する画像品質を向上さ
せる。多くの低い光レベルカメラシステムは低い光レベ
ル感度を向上させるために画像増倍管をカメラシステム
の一部として組込んでいる。１つの特定のシステムはシ
リコン強化ターゲット（SIT）カメラとして知られてお
り、非常に低い光のレベルを検出することができる。SI
Tカメラシステムは周知であり、簡単に入手できる。本
発明の好ましい実施例はRCAモデル番号4804BHP2−12SIT
管に基づくSITカメラシステムを使用する。
好ましい実施例では、１つの断面画像は、１分間に約60
0回転という割合で軸404に対して回転する螢光スクリー
ン250の回転中に約0.1秒で得られる。１回の完全な回転
で、各フレームが１秒の1/30の持続期間を有する３つの
ビデオフレームがカメラ258によって集められる。３つ
のビデオフレームはカメラ258から主コンピュータ270
（第3a図で示されている）に伝えられて、そこで３つの
フレームが平均され、軸404に対してスクリーン250の１
回転の間に螢光スクリーン250に形成された対象物630の
断面画像のデジタル表現が形成される。代替的に、カメ
ラ258をCRTに接続して、断面画像を直接見ることができ
る。
0回転という割合で軸404に対して回転する螢光スクリー
ン250の回転中に約0.1秒で得られる。１回の完全な回転
で、各フレームが１秒の1/30の持続期間を有する３つの
ビデオフレームがカメラ258によって集められる。３つ
のビデオフレームはカメラ258から主コンピュータ270
（第3a図で示されている）に伝えられて、そこで３つの
フレームが平均され、軸404に対してスクリーン250の１
回転の間に螢光スクリーン250に形成された対象物630の
断面画像のデジタル表現が形成される。代替的に、カメ
ラ258をCRTに接続して、断面画像を直接見ることができ
る。
ソース／ディテクタの同期化 高解像度のラミノグラフ断面画像の形成は、放射ソース
280およびディテクタスクリーン250の円形運動の精密な
整列および同期に依存する。第７図で示されているよう
に、適切な整列および同期はソース280からの中央Ｘ線3
92が軸404にある固定点780を通り、中央Ｘ線392が常に
ディテクタスクリーン250の表面の１点880に向けられる
ようにすると達成される。第７図で示されている構成で
は、固定基準位置に対して、ソースおよびディテクタス
クリーンの角度的位置が180゜で分けられているときに
これが明らかに得られる。
280およびディテクタスクリーン250の円形運動の精密な
整列および同期に依存する。第７図で示されているよう
に、適切な整列および同期はソース280からの中央Ｘ線3
92が軸404にある固定点780を通り、中央Ｘ線392が常に
ディテクタスクリーン250の表面の１点880に向けられる
ようにすると達成される。第７図で示されている構成で
は、固定基準位置に対して、ソースおよびディテクタス
クリーンの角度的位置が180゜で分けられているときに
これが明らかに得られる。
ソース280およびディテクタスクリーン250の好ましい整
列および同期化は第3a図で示されているフィードバック
システム260によって維持されている。Ｘ線ディテクタ
スクリーン250が装着されている回転する回転盤286の位
置はセンサ263によってモニタされる。回転盤の位置は
フィードバックシステム260に伝えられて、回転盤の位
置に対応する駆動信号を電子ビーム偏向コイル281に与
える。回転盤が軸404に対して回転する間ソース280およ
びスクリーン250は必ず整列するように、駆動信号がＸ
線ソース280の位置を制御する。この態様で、フィード
バックシステムは高解像度断面画像の発生に必要な精密
なジオメトリを維持する。このシステムはＸ線管200お
よび回転Ｘ線ディテクタ240の不正確な整列と、ターゲ
ットアノード287とその表面コーティング354の機械上
の、装着の上、および製造上の不正確および欠陥と、Ｘ
線管を通る電子ビーム285の経路の収差たとえば非点収
差と、画像形成中の回転回転盤の回転速度の変化とを補
償する。
列および同期化は第3a図で示されているフィードバック
システム260によって維持されている。Ｘ線ディテクタ
スクリーン250が装着されている回転する回転盤286の位
置はセンサ263によってモニタされる。回転盤の位置は
フィードバックシステム260に伝えられて、回転盤の位
置に対応する駆動信号を電子ビーム偏向コイル281に与
える。回転盤が軸404に対して回転する間ソース280およ
びスクリーン250は必ず整列するように、駆動信号がＸ
線ソース280の位置を制御する。この態様で、フィード
バックシステムは高解像度断面画像の発生に必要な精密
なジオメトリを維持する。このシステムはＸ線管200お
よび回転Ｘ線ディテクタ240の不正確な整列と、ターゲ
ットアノード287とその表面コーティング354の機械上
の、装着の上、および製造上の不正確および欠陥と、Ｘ
線管を通る電子ビーム285の経路の収差たとえば非点収
差と、画像形成中の回転回転盤の回転速度の変化とを補
償する。
フィードバックシステム260の詳細なブロック図は第８
図で示されている。フィードバックシステム260はＸル
ックアップテーブル（LUT）720XおよびＹルックアップ
テーブル720Yと、ＸのDA変換器（DAC）723XおよびＹのD
A変換器（DAC）723Yと、Ｘコイルドライバ724XおよびＹ
コイルドライバ724Yとを含む。LUTの720Xおよび720Yは
好ましくは固体の、デジタルランダムアクセスメモリ
（RAM）である。フィードバックシステムは回転するＸ
線ディテクタ240を主コンピュータシステム270の制御の
下にＸ線管偏向コイル281に接続する。
図で示されている。フィードバックシステム260はＸル
ックアップテーブル（LUT）720XおよびＹルックアップ
テーブル720Yと、ＸのDA変換器（DAC）723XおよびＹのD
A変換器（DAC）723Yと、Ｘコイルドライバ724XおよびＹ
コイルドライバ724Yとを含む。LUTの720Xおよび720Yは
好ましくは固体の、デジタルランダムアクセスメモリ
（RAM）である。フィードバックシステムは回転するＸ
線ディテクタ240を主コンピュータシステム270の制御の
下にＸ線管偏向コイル281に接続する。
回転Ｘ線ディテクタ240が軸404に対して回転すると、位
置決めセンサ263はディテクタ240の角度位置を位置決め
エンコーダ265から検出する。検出された角度位置はデ
ィテクタの角度位置と対応するＸおよびＹのアドレス信
号に変換される。アドレス信号は通信線721経由でＸのL
UT720XおよびＹのLUT720Yに伝えられる。ソース／ディ
テクタ整列キャリブレーション手順によって、Ｘおよび
Ｙのキャリブレーションデータはディテクタの各角度位
置に対してＸのLUTおよびＹのLUTにストアされる。こう
して、エンコーダのＸおよびＹアドレスとLUTのＸおよ
びＹのキャリブレーションデータの間に１対１の関係が
存在する。ＸおよびＹのキャリブレーションデータは電
子デジタル信号の形でLUTから検索される。電子デジタ
ル信号はＸのLUTとＹのLUTから通信線722Xおよび722Y経
由でＸのDAC723XとＹのDAC723Yにそれぞれ伝えられる。
DACはデジタル信号をアナログ電気信号に変換してライ
ン725Xおよび725Yからコイルドライバ724Xおよび724Yに
進む。コイルドライバはそれぞれのアナログ入力信号を
増幅して結果の出力信号をライン726Xおよび726Y経由で
それぞれコイル281Xおよび281Yに与え、ソースおよびデ
ィテクタの適切な整列のために必要な電子ビーム285の
精密な偏向を得る。電子ビームは出力信号をコイル281
に適用することによって発生した磁界による相互作用に
よって偏向される。電子ビームが磁界を横切ると、それ
は偏向され、アノード287のＸ線ソーススポット280の位
置を動かす。スポットが動く距離はキャリブレーション
データによって決定される駆動信号の大きさに比例す
る。
置決めセンサ263はディテクタ240の角度位置を位置決め
エンコーダ265から検出する。検出された角度位置はデ
ィテクタの角度位置と対応するＸおよびＹのアドレス信
号に変換される。アドレス信号は通信線721経由でＸのL
UT720XおよびＹのLUT720Yに伝えられる。ソース／ディ
テクタ整列キャリブレーション手順によって、Ｘおよび
Ｙのキャリブレーションデータはディテクタの各角度位
置に対してＸのLUTおよびＹのLUTにストアされる。こう
して、エンコーダのＸおよびＹアドレスとLUTのＸおよ
びＹのキャリブレーションデータの間に１対１の関係が
存在する。ＸおよびＹのキャリブレーションデータは電
子デジタル信号の形でLUTから検索される。電子デジタ
ル信号はＸのLUTとＹのLUTから通信線722Xおよび722Y経
由でＸのDAC723XとＹのDAC723Yにそれぞれ伝えられる。
DACはデジタル信号をアナログ電気信号に変換してライ
ン725Xおよび725Yからコイルドライバ724Xおよび724Yに
進む。コイルドライバはそれぞれのアナログ入力信号を
増幅して結果の出力信号をライン726Xおよび726Y経由で
それぞれコイル281Xおよび281Yに与え、ソースおよびデ
ィテクタの適切な整列のために必要な電子ビーム285の
精密な偏向を得る。電子ビームは出力信号をコイル281
に適用することによって発生した磁界による相互作用に
よって偏向される。電子ビームが磁界を横切ると、それ
は偏向され、アノード287のＸ線ソーススポット280の位
置を動かす。スポットが動く距離はキャリブレーション
データによって決定される駆動信号の大きさに比例す
る。
LUTキャリブレーションデータは第７図で概略的に示さ
れたキャリブレーション構成を使って決定される。テス
トパターン730は位置780で軸404と交差するようにＸ線
ソース280およびディテクタスクリーン250の間に位置づ
けられる。テストパターン730の従来のＸ線シャドーグ
ラフ画像830はスクリーン250に形成される。スクリーン
上のＸ線画像830の光学表現はカメラ258によって観測さ
れる（第3a図参照）。光学画像の電気的表現はライン27
6での電気的信号によってカメラ258から主コンピュータ
270および画像分析コンピュータ272に出力される。ライ
ン276の電気信号はコンピュータ270によってデジタル化
されてデジタルフォーマットでコンピュータ270のメモ
リにストアされる。
れたキャリブレーション構成を使って決定される。テス
トパターン730は位置780で軸404と交差するようにＸ線
ソース280およびディテクタスクリーン250の間に位置づ
けられる。テストパターン730の従来のＸ線シャドーグ
ラフ画像830はスクリーン250に形成される。スクリーン
上のＸ線画像830の光学表現はカメラ258によって観測さ
れる（第3a図参照）。光学画像の電気的表現はライン27
6での電気的信号によってカメラ258から主コンピュータ
270および画像分析コンピュータ272に出力される。ライ
ン276の電気信号はコンピュータ270によってデジタル化
されてデジタルフォーマットでコンピュータ270のメモ
リにストアされる。
第9a図で示されているように、テストパターン730の好
ましい実施例は、たとえばプラスチックのようにＸ線に
対して比較的透明である材料の基礎732を含んでいる。
基礎732はその長さおよび幅は約0.5×0.5インチであ
り、厚さは約0.1インチである。基礎732の中央位置780
では直径0.001インチの３本のタングステンワイヤ781
a、781bおよび781cがあり、ワイヤ781cが中央位置780を
横切るように配向されている。ワイヤ781aおよび781bは
ワイヤ781cの反対側にあるようにかつワイヤ781aおよび
781bを接続するラインも中央位置780を横切るように基
礎732に装着されている。こうして、ワイヤ781a、781b
および781cは中心が位置780にある基準十字線781を形成
する。十字線781のまわりには鉛またはその他のＸ線不
伝導性材料で作られた８個のマーカ782が装着されてい
る。鉛マーカ782aから782dは約0.0625平方インチ、厚さ
約0.004インチであり、基礎732の４つの角の近くに位置
づけられている。鉛マーカ782eから782hは約0.0625平方
インチ、厚さ約0.008インチであり、マーカ782aから782
dの中間に位置づけられている。
ましい実施例は、たとえばプラスチックのようにＸ線に
対して比較的透明である材料の基礎732を含んでいる。
基礎732はその長さおよび幅は約0.5×0.5インチであ
り、厚さは約0.1インチである。基礎732の中央位置780
では直径0.001インチの３本のタングステンワイヤ781
a、781bおよび781cがあり、ワイヤ781cが中央位置780を
横切るように配向されている。ワイヤ781aおよび781bは
ワイヤ781cの反対側にあるようにかつワイヤ781aおよび
781bを接続するラインも中央位置780を横切るように基
礎732に装着されている。こうして、ワイヤ781a、781b
および781cは中心が位置780にある基準十字線781を形成
する。十字線781のまわりには鉛またはその他のＸ線不
伝導性材料で作られた８個のマーカ782が装着されてい
る。鉛マーカ782aから782dは約0.0625平方インチ、厚さ
約0.004インチであり、基礎732の４つの角の近くに位置
づけられている。鉛マーカ782eから782hは約0.0625平方
インチ、厚さ約0.008インチであり、マーカ782aから782
dの中間に位置づけられている。
テストパターン730の典型的なＸ線シャドーグラフ画像8
30の表現は第9b図で示されている。鉛マーカ782aから78
2hは画像830の画像領域882aから882hをそれぞれ形成す
る。テストパターン730の中央780は画像の中心880によ
って表わされている。同様に、タングステンワイヤ781a
から781cはそれぞれ画像領域881aから881cを形成する。
30の表現は第9b図で示されている。鉛マーカ782aから78
2hは画像830の画像領域882aから882hをそれぞれ形成す
る。テストパターン730の中央780は画像の中心880によ
って表わされている。同様に、タングステンワイヤ781a
から781cはそれぞれ画像領域881aから881cを形成する。
点線884aから884dによって表わされている画像830の部
分は、鉛マーカ882の画像およびタングステンワイヤ881
を取巻く長方形の関心領域（ROI）884を形成する。関心
領域884はデジタルフォーマットでコンピュータ270にス
トアされる。周知のように、デジタルでストアされた画
像はピクセルアレイを含み、各々のピクセルが画像の小
さな部分を表わす。特に、関心領域884は境界884aに沿
って512個の列および境界884bに沿って480個の行からな
るピクセル格子に分けられる。格子の各ピクセルはその
対応する列および行の指定によって表わされる。たとえ
ば、関心領域884の下部左角885はピクセル（0,0）によ
って表わされている。同様に、角886はピクセル（511,
0）、角887はピクセル（511,479）そして角888はピクセ
ル（0,479）によって表わされる。中心位置880はピクセ
ル（256,240）によって表わされている。１つの実施例
では、画像830の角885と角886の間の距離はテスト画像7
30の約0.400インチに対応する。同様に、角885および角
888の間の距離はテストパターンの約0.375インチに対応
する。
分は、鉛マーカ882の画像およびタングステンワイヤ881
を取巻く長方形の関心領域（ROI）884を形成する。関心
領域884はデジタルフォーマットでコンピュータ270にス
トアされる。周知のように、デジタルでストアされた画
像はピクセルアレイを含み、各々のピクセルが画像の小
さな部分を表わす。特に、関心領域884は境界884aに沿
って512個の列および境界884bに沿って480個の行からな
るピクセル格子に分けられる。格子の各ピクセルはその
対応する列および行の指定によって表わされる。たとえ
ば、関心領域884の下部左角885はピクセル（0,0）によ
って表わされている。同様に、角886はピクセル（511,
0）、角887はピクセル（511,479）そして角888はピクセ
ル（0,479）によって表わされる。中心位置880はピクセ
ル（256,240）によって表わされている。１つの実施例
では、画像830の角885と角886の間の距離はテスト画像7
30の約0.400インチに対応する。同様に、角885および角
888の間の距離はテストパターンの約0.375インチに対応
する。
ＸおよびＹのLUTのためのキャリブレーションデータの
決定はテストパターン730を使って手動的にまたは自動
的に行なわれる。再び第3a図および第７図を参照する
と、Ｘ線ソース280、テストパターン730、回転盤256お
よびカメラ258の最初の整列は手動的に行なわれる。ま
ず、テストパターン730は中央780が軸404と交差するよ
うに位置づけられる。次にＸ線管200、回転盤256および
カメラ258は、スクリーン250に形成されるテスト取付具
画像830が、軸404に対するソース280および回転盤256の
１回転の間カメラの観測の範囲内にずっと入るように機
械的に整列される。このようにシステムが機械的に整列
されると、回転盤256はθ＝０゜として規定された初期
の角度位置に位置づけられる。この初期位置で、カメラ
によって検出されそしてコンピュータにストアされたデ
ジタル画像の中央ピクセル（256,240）はスクリーン250
の位置880aと対応する。ソース280は約θ＝180゜の角度
位置に対応する位置280aに位置づけられ、したがってテ
ストパターン画像830がカメラの観測範囲内に置かれ
る。テストパターン画像830の画像中心880が中央ピクセ
ル（256,240）に落ちなければ、ＸおよびＹの偏向値は
ソース280の位置280aを変更するように調整されて、そ
れでスクリーン250の画像中心880の位置を変える。偏向
値は画像中心880が中央ピクセル位置（256,240）に正確
に位置づけられるようになるまで調整される。これらの
偏向値は次に回転盤256の位置θ＝０゜のキャリブレー
ションデータとしてLUTの720にストアされる。回転盤25
6およびスクリーン250は次に角度θ＝Δθに対応する新
しい角度位置に動かされる。ソース280は約θ＝Δθ＋1
80゜の角度位置に対応する位置280bに動かされ、テスト
パターン画像830をカメラの観測範囲内に置く。テスト
パターン画像830の画像中心880が中央ピクセル（256,24
0）に落ちなければ、ＸおよびＹの偏向値は画像中心880
が再び中央ピクセル位置（256,240）に正確に位置づけ
られるようにソース280の位置280bを変えるために調整
される。これらの偏向値は次に回転盤256の位置θ＝Δ
θ゜のキャリブレーションデータとしてLUTにストアさ
れる。LUTキャリブレーションデータを決定するための
この手順は、ソース280および回転盤256が軸404を完全
に１回転するまでΔθ゜の増加で続けられる。
決定はテストパターン730を使って手動的にまたは自動
的に行なわれる。再び第3a図および第７図を参照する
と、Ｘ線ソース280、テストパターン730、回転盤256お
よびカメラ258の最初の整列は手動的に行なわれる。ま
ず、テストパターン730は中央780が軸404と交差するよ
うに位置づけられる。次にＸ線管200、回転盤256および
カメラ258は、スクリーン250に形成されるテスト取付具
画像830が、軸404に対するソース280および回転盤256の
１回転の間カメラの観測の範囲内にずっと入るように機
械的に整列される。このようにシステムが機械的に整列
されると、回転盤256はθ＝０゜として規定された初期
の角度位置に位置づけられる。この初期位置で、カメラ
によって検出されそしてコンピュータにストアされたデ
ジタル画像の中央ピクセル（256,240）はスクリーン250
の位置880aと対応する。ソース280は約θ＝180゜の角度
位置に対応する位置280aに位置づけられ、したがってテ
ストパターン画像830がカメラの観測範囲内に置かれ
る。テストパターン画像830の画像中心880が中央ピクセ
ル（256,240）に落ちなければ、ＸおよびＹの偏向値は
ソース280の位置280aを変更するように調整されて、そ
れでスクリーン250の画像中心880の位置を変える。偏向
値は画像中心880が中央ピクセル位置（256,240）に正確
に位置づけられるようになるまで調整される。これらの
偏向値は次に回転盤256の位置θ＝０゜のキャリブレー
ションデータとしてLUTの720にストアされる。回転盤25
6およびスクリーン250は次に角度θ＝Δθに対応する新
しい角度位置に動かされる。ソース280は約θ＝Δθ＋1
80゜の角度位置に対応する位置280bに動かされ、テスト
パターン画像830をカメラの観測範囲内に置く。テスト
パターン画像830の画像中心880が中央ピクセル（256,24
0）に落ちなければ、ＸおよびＹの偏向値は画像中心880
が再び中央ピクセル位置（256,240）に正確に位置づけ
られるようにソース280の位置280bを変えるために調整
される。これらの偏向値は次に回転盤256の位置θ＝Δ
θ゜のキャリブレーションデータとしてLUTにストアさ
れる。LUTキャリブレーションデータを決定するための
この手順は、ソース280および回転盤256が軸404を完全
に１回転するまでΔθ゜の増加で続けられる。
ソースの280a、280b、280c、…、280nの位置のために決
定されるLUTキャリブレーションデータは、角度位置θ
の関数として半径ｒの円形を表わす式を決定するために
使われる。半径ｒは回転ソース280がたどる経路の名目
上の半径である。この式は位置280a、280b、280c、…、
280nの中間にあるソースの位置のためのキャリブレーシ
ョンデータを計算するために使われる。
定されるLUTキャリブレーションデータは、角度位置θ
の関数として半径ｒの円形を表わす式を決定するために
使われる。半径ｒは回転ソース280がたどる経路の名目
上の半径である。この式は位置280a、280b、280c、…、
280nの中間にあるソースの位置のためのキャリブレーシ
ョンデータを計算するために使われる。
第10図は偏向コイル281を制御するためにＸおよびＹのL
UT720にストアされるＸおよびＹのキャリブレーション
データを決定するためにキャリブレーション手順によっ
て行なわれる論理シーケンスステップの基本的フローチ
ャートである。第１に、前述のように、第3a図で示され
ているように、この発明の機構は、Ｘ線管200、回転盤
アセンブリ256およびXYZ位置決めテーブル230を含め組
立てられて大体の整列で装着される。次にテストパター
ン730がXYZ位置決めテーブルに装着されて、テストパタ
ーン730の中央位置780が中央軸404とＸ線ソース280から
の名目上の中央Ｘ線392の交差点によって表わされてい
る点780と一致するような位置にXYZ位置決めテーブルに
よって動かされる（第７図参照）。
UT720にストアされるＸおよびＹのキャリブレーション
データを決定するためにキャリブレーション手順によっ
て行なわれる論理シーケンスステップの基本的フローチ
ャートである。第１に、前述のように、第3a図で示され
ているように、この発明の機構は、Ｘ線管200、回転盤
アセンブリ256およびXYZ位置決めテーブル230を含め組
立てられて大体の整列で装着される。次にテストパター
ン730がXYZ位置決めテーブルに装着されて、テストパタ
ーン730の中央位置780が中央軸404とＸ線ソース280から
の名目上の中央Ｘ線392の交差点によって表わされてい
る点780と一致するような位置にXYZ位置決めテーブルに
よって動かされる（第７図参照）。
Ｘ線管200および光学アセンブリを機械的に整列するス
テップは第10図のアクティビティブロック904によって
表わされている。制御はアクティビティブロック904か
ら経路906経由でアクティビティブロック908に渡され、
そこでテスト取付具730が位置決めテーブルに装着およ
び整列される。制御は経路910経由でアクティビティブ
ロック912に渡され、そこでＸ線ソースがオンにされて
電子ビームがビームダンプ位置に向けられる。これはテ
ストパターンおよびディテクタをＸ線にさらすことなく
Ｘ線管を安定させることを可能とする。制御は経路914
経由でアクティビティブロック916に進み、そこで角度
位置変数θおよびアドレスインデックス変数ｉはそれぞ
れθ＝０゜およびｉ＝１で初期化される。制御はアクテ
ィビティブロック916から経路918経由でアクティビティ
ブロック920に渡される。アクティビティブロック920は
LUTの初期化を次の初期近似値によって表わす： Ｌxi＝Ａｒ sinθ （１） Ｌyi＝Ａｒ cosθ （２） ここでＡｒは回転ソース280の近似半径と比例し、ｉは
角度位置θと対応する偏向データを含むLUTアドレスで
ある。ブロック920から経路922経由で達せられるアクテ
ィビティブロック924では、角度位置θはΔθによって
増加され、そしてインデックスｉは１つ増加される。１
つの好ましい実施例では、角度増加Δθは約0.022゜で
あり、１回転において約16,384の角度位置に対応する。
この実施例では、ＸおよびＹのLUTを各個別角度位置に
対応してそれぞれ偏向データをストアするために少なく
とも16384のアドレス位置を有し、そしてアドレスイン
デックスｉは１から少なくとも16384までの範囲の整数
をとる。制御は次に経路926経由でディシジョンブロッ
ク928に渡される。ディシジョンブロック928では、θの
値は360゜よりも大きい又は等しいかどうかチェックさ
れる。もしθが360゜より大きくないまたは等しい場
合、制御は経路930経由でブロック920に戻される。θが
360゜より大きいまたは等しければ、制御は経路932経由
でアクティビティブロック934に渡される。920から928
のステップはループを形成し、利用できるすべてのLUT
アドレスは初期偏向値でロードされて、電子ビームがＸ
線管のアノードに円形経路を描かせる。16,384の別個の
角度位置を有する実施例では、920から928のステップは
約16,384回実行される。
テップは第10図のアクティビティブロック904によって
表わされている。制御はアクティビティブロック904か
ら経路906経由でアクティビティブロック908に渡され、
そこでテスト取付具730が位置決めテーブルに装着およ
び整列される。制御は経路910経由でアクティビティブ
ロック912に渡され、そこでＸ線ソースがオンにされて
電子ビームがビームダンプ位置に向けられる。これはテ
ストパターンおよびディテクタをＸ線にさらすことなく
Ｘ線管を安定させることを可能とする。制御は経路914
経由でアクティビティブロック916に進み、そこで角度
位置変数θおよびアドレスインデックス変数ｉはそれぞ
れθ＝０゜およびｉ＝１で初期化される。制御はアクテ
ィビティブロック916から経路918経由でアクティビティ
ブロック920に渡される。アクティビティブロック920は
LUTの初期化を次の初期近似値によって表わす： Ｌxi＝Ａｒ sinθ （１） Ｌyi＝Ａｒ cosθ （２） ここでＡｒは回転ソース280の近似半径と比例し、ｉは
角度位置θと対応する偏向データを含むLUTアドレスで
ある。ブロック920から経路922経由で達せられるアクテ
ィビティブロック924では、角度位置θはΔθによって
増加され、そしてインデックスｉは１つ増加される。１
つの好ましい実施例では、角度増加Δθは約0.022゜で
あり、１回転において約16,384の角度位置に対応する。
この実施例では、ＸおよびＹのLUTを各個別角度位置に
対応してそれぞれ偏向データをストアするために少なく
とも16384のアドレス位置を有し、そしてアドレスイン
デックスｉは１から少なくとも16384までの範囲の整数
をとる。制御は次に経路926経由でディシジョンブロッ
ク928に渡される。ディシジョンブロック928では、θの
値は360゜よりも大きい又は等しいかどうかチェックさ
れる。もしθが360゜より大きくないまたは等しい場
合、制御は経路930経由でブロック920に戻される。θが
360゜より大きいまたは等しければ、制御は経路932経由
でアクティビティブロック934に渡される。920から928
のステップはループを形成し、利用できるすべてのLUT
アドレスは初期偏向値でロードされて、電子ビームがＸ
線管のアノードに円形経路を描かせる。16,384の別個の
角度位置を有する実施例では、920から928のステップは
約16,384回実行される。
LUT初期処理が完了すると、制御は経路932からアクティ
ビティブロック934に渡され、そこでディテクタはφ＝
０゜として規定される初期基準位置に位置づけられる。
次に制御は経路936経由でアクティビティブロック938に
移され、そこでLUTにストアされている現行データ（Ｌ
xi、Ｌyi）がＸ線ソースの回転を制御するために使われ
る。アクティビティブロック938が経路936経由で入る
と、LUTの中の現行データは式（１）および（２）に従
って計算された初期値であり、次に説明するキャリブレ
ーション手順によって計算される最終値の初期近似値を
示す。
ビティブロック934に渡され、そこでディテクタはφ＝
０゜として規定される初期基準位置に位置づけられる。
次に制御は経路936経由でアクティビティブロック938に
移され、そこでLUTにストアされている現行データ（Ｌ
xi、Ｌyi）がＸ線ソースの回転を制御するために使われ
る。アクティビティブロック938が経路936経由で入る
と、LUTの中の現行データは式（１）および（２）に従
って計算された初期値であり、次に説明するキャリブレ
ーション手順によって計算される最終値の初期近似値を
示す。
LUTキャリブレーションデータの決定は経路940経由でア
クティビティブロック942に進む。ブロック942では、回
転Ｘ線ソース280はほぼ（φ＋180）゜に等しい角度位置
θに止められ、ここでφはＸ線ディテクタの角度位置で
ある。たとえば、ディテクタが初期位置φ＝０゜にある
と、Ｘ線ディテクタはブロック942の角度位置180゜で位
置づけられる。16,384の角度位置および対応するLUTア
ドレスを有する実施例では、LUTメモリ位置Ｌx8192およ
びＬy8192にストアされている偏向値は、180゜のＸ線ソ
ースの角度位置に対応するアノードの位置に電子ビーム
を偏向させる。
クティビティブロック942に進む。ブロック942では、回
転Ｘ線ソース280はほぼ（φ＋180）゜に等しい角度位置
θに止められ、ここでφはＸ線ディテクタの角度位置で
ある。たとえば、ディテクタが初期位置φ＝０゜にある
と、Ｘ線ディテクタはブロック942の角度位置180゜で位
置づけられる。16,384の角度位置および対応するLUTア
ドレスを有する実施例では、LUTメモリ位置Ｌx8192およ
びＬy8192にストアされている偏向値は、180゜のＸ線ソ
ースの角度位置に対応するアノードの位置に電子ビーム
を偏向させる。
アクティビティブロック942で回転Ｘ線ソースを角度θ
で止めた後、制御はライン944経由でアクティビティブ
ロック946に渡される。アクティビティブロック946で
は、テストパターン730の断面画像830が得られてデジタ
ル画像メモリにストアされる。好ましい実施例では、画
像メモリは512の列および480の行を有するピクセル格子
を含む。
で止めた後、制御はライン944経由でアクティビティブ
ロック946に渡される。アクティビティブロック946で
は、テストパターン730の断面画像830が得られてデジタ
ル画像メモリにストアされる。好ましい実施例では、画
像メモリは512の列および480の行を有するピクセル格子
を含む。
経路948は制御をアクティビティブロック946からアクテ
ィビティブロック950に移し、そこで画像830の画像中心
880の位置を含むピクセル（Ｃｃ、Ｒｃ）が捜される。
ＣｃおよびＲｃは画像の中心を含む画像ピクセルの列及
び行指定であり、手動でまたはコンピュータ分析技術に
よって自動的に識別することができる。
ィビティブロック950に移し、そこで画像830の画像中心
880の位置を含むピクセル（Ｃｃ、Ｒｃ）が捜される。
ＣｃおよびＲｃは画像の中心を含む画像ピクセルの列及
び行指定であり、手動でまたはコンピュータ分析技術に
よって自動的に識別することができる。
アクティビティブロック950で決定される画像中心ピク
セル位置（Ｃｃ、Ｒｃ）は経路952経由でアクティビテ
ィブロック954に渡され、ディテクタ中心からの画像中
心の相対的ずれが次の式に従って計算される： ΔＣ＝256−Ｃｃ （３） ΔＲ＝240−Ｒｃ （４） ΔＣおよびΔＲは、テストパターン画像の中心（Ｃｃ、
Ｒｃ）がピクセル（256,240）として規定されるデジタ
ル画像の中心からずれている距離によって表わされる。
セル位置（Ｃｃ、Ｒｃ）は経路952経由でアクティビテ
ィブロック954に渡され、ディテクタ中心からの画像中
心の相対的ずれが次の式に従って計算される： ΔＣ＝256−Ｃｃ （３） ΔＲ＝240−Ｒｃ （４） ΔＣおよびΔＲは、テストパターン画像の中心（Ｃｃ、
Ｒｃ）がピクセル（256,240）として規定されるデジタ
ル画像の中心からずれている距離によって表わされる。
アクティビティブロック954で計算されるΔＣおよびΔ
Ｒ値は経路956経由でディシジョンブロック958に渡さ
れ、そこでΔＣおよびΔＲが０の値と比較される。ΔＣ
またはΔＲが０と実質的に等しくない、すなわちその絶
対値が任意の小さな値、Ｅよりも小さくなければ、テス
トパターン画像中心はデジタル画像中心と一致せず、制
御は経路960経由でアクティビティブロック962に渡さ
れ、そこでLUTキャリブレーションデータが適宜に調整
される。
Ｒ値は経路956経由でディシジョンブロック958に渡さ
れ、そこでΔＣおよびΔＲが０の値と比較される。ΔＣ
またはΔＲが０と実質的に等しくない、すなわちその絶
対値が任意の小さな値、Ｅよりも小さくなければ、テス
トパターン画像中心はデジタル画像中心と一致せず、制
御は経路960経由でアクティビティブロック962に渡さ
れ、そこでLUTキャリブレーションデータが適宜に調整
される。
アクティビティブロック962では、LUTキャリブレーショ
ンデータＬxiとＬyiは次の式に従って調整される： Ｌxi′＝Ｌxi＋ｆ（ΔC,ΔＲ） （５） Ｌyi′＝Ｌyi＋ｇ（ΔC,ΔＲ） （６） 数学関数ｆ（ΔC,ΔＲ）およびｇ（ΔC,ΔＲ）はLUTの
値ＬxiおよびＬyiのための調整量を計算するために使わ
れ、中央付けエラーΔＣおよびΔＲを減じる。LUTのＬ
xiおよびＬyiの値はそれぞれ調整された値Ｌxi′および
Ｌyi′に置換される。この調整されたLUTの値はライン9
64経由でアクティビティブロック938に伝えられ、ステ
ップ938、942、946、950、954、958、962を含む第１の
ループは、画像中心がデジタルの画像中心と実質的に一
致するまで再実行される。画像が中心に置かれると、Δ
ＣおよびΔＲは実質的に０に等しく、ディシジョンブロ
ック958から経路960経由でアクティビティブロック968
に制御が渡される。
ンデータＬxiとＬyiは次の式に従って調整される： Ｌxi′＝Ｌxi＋ｆ（ΔC,ΔＲ） （５） Ｌyi′＝Ｌyi＋ｇ（ΔC,ΔＲ） （６） 数学関数ｆ（ΔC,ΔＲ）およびｇ（ΔC,ΔＲ）はLUTの
値ＬxiおよびＬyiのための調整量を計算するために使わ
れ、中央付けエラーΔＣおよびΔＲを減じる。LUTのＬ
xiおよびＬyiの値はそれぞれ調整された値Ｌxi′および
Ｌyi′に置換される。この調整されたLUTの値はライン9
64経由でアクティビティブロック938に伝えられ、ステ
ップ938、942、946、950、954、958、962を含む第１の
ループは、画像中心がデジタルの画像中心と実質的に一
致するまで再実行される。画像が中心に置かれると、Δ
ＣおよびΔＲは実質的に０に等しく、ディシジョンブロ
ック958から経路960経由でアクティビティブロック968
に制御が渡される。
ブロック968では、ディテクタの位置はΔφの量によっ
て次の角度位置（φ＋Δφ）に増加される。ディテクタ
の新しい角度位置は経路970経由でディシジョンブロッ
ク972に渡されて、新しい角度φが360゜より大きいまた
は等しいかどうかを決定する。もしφが360゜よりも小
さければ、制御は次に経路974からアクティビフィブロ
ック938に渡される。第１のループおよび付加のステッ
プ968および972を含む第２のループが、ディテクタが１
回転するまで、すなわちφが360゜より大きいまたは等
しくなるまで再度実行される。
て次の角度位置（φ＋Δφ）に増加される。ディテクタ
の新しい角度位置は経路970経由でディシジョンブロッ
ク972に渡されて、新しい角度φが360゜より大きいまた
は等しいかどうかを決定する。もしφが360゜よりも小
さければ、制御は次に経路974からアクティビフィブロ
ック938に渡される。第１のループおよび付加のステッ
プ968および972を含む第２のループが、ディテクタが１
回転するまで、すなわちφが360゜より大きいまたは等
しくなるまで再度実行される。
好ましい実施例では、角度増加ΔφはLUTの連続する入
力の間の角度増加Δθよりも実質的に大きいものが選択
されて、１回転のキャリブレーションが短時間で計算さ
れるようにする。たとえば、増加Δφが10゜に等しけれ
ば、１回転は第２ループの35回の実行で計算できる。36
の計算された位置の中間の位置に対応する残りのLUTの
値は、アクティビティブロック978で示されているよう
に隣接の計算値間で補間することによって決定される。
次に制御が経路980経由でアクティビティブロック982に
渡されて画像の中央付けを任意にテストする。
力の間の角度増加Δθよりも実質的に大きいものが選択
されて、１回転のキャリブレーションが短時間で計算さ
れるようにする。たとえば、増加Δφが10゜に等しけれ
ば、１回転は第２ループの35回の実行で計算できる。36
の計算された位置の中間の位置に対応する残りのLUTの
値は、アクティビティブロック978で示されているよう
に隣接の計算値間で補間することによって決定される。
次に制御が経路980経由でアクティビティブロック982に
渡されて画像の中央付けを任意にテストする。
アクティビティブロック982では任意の角度位置が選択
されて中央付けの精度が決定される。選択された位置の
すべての累積的エラーを反映する中央付けエラーERRが
計算される。中央エラー値は経路984経由でディシジョ
ンブロック986に渡されて、そこで値が０または他の所
定の値と比較される。ERRが実質的に０でなければ、制
御は経路988経由でアクティビティブロック990に渡され
る。
されて中央付けの精度が決定される。選択された位置の
すべての累積的エラーを反映する中央付けエラーERRが
計算される。中央エラー値は経路984経由でディシジョ
ンブロック986に渡されて、そこで値が０または他の所
定の値と比較される。ERRが実質的に０でなければ、制
御は経路988経由でアクティビティブロック990に渡され
る。
アクティビティブロック990では、最初に決定された36
の値の中間に位置づけられている付加のLUT値Ｌxiおよ
びＬyiは、36の付加の値に対して第２のループを再実行
することによって経験的に決定される。たとえば第２の
ループの第１回目の実行で決められた値が角度φ１＝0,
10,20,30,…,340および350度であるなら、第２のループ
の第２回目の実行で決定された中間角度はφ２＝5,15,2
5,35,…,345および355度である。
の値の中間に位置づけられている付加のLUT値Ｌxiおよ
びＬyiは、36の付加の値に対して第２のループを再実行
することによって経験的に決定される。たとえば第２の
ループの第１回目の実行で決められた値が角度φ１＝0,
10,20,30,…,340および350度であるなら、第２のループ
の第２回目の実行で決定された中間角度はφ２＝5,15,2
5,35,…,345および355度である。
ステップ978,982,986,990を含む第３のループは、エラ
ー値が実質的に０、またはすべてのLUT位置が経験的に
決定されるまで再度実行される。次に制御が経路994経
由でキャリブレーション手順の最後に渡される。
ー値が実質的に０、またはすべてのLUT位置が経験的に
決定されるまで再度実行される。次に制御が経路994経
由でキャリブレーション手順の最後に渡される。
好ましい実施例では、LUTによって表わされる位置の合
計数は約16,000である。連続するキャリブレーション位
置の間のブロック938および942で示される電子ビームの
回転の開始および停止は少なくとも２つの機能を果た
す。第１に、回転電子ビームはアノード上の１つのスポ
ットに長い時間当たらないからＸ線管のターゲットアノ
ードの過度な加熱を防ぐことができる。第２に、ステア
リングコイルのヒステリシス影響は完全なヒステリシス
サイクルを通る連続する通路によって自動的に補償され
る。上記のキャリブレーション手順はオペレータの制御
の下に手動で、またはコンピュータ制御の下に自動的に
行なわれることが理解されるであろう。
計数は約16,000である。連続するキャリブレーション位
置の間のブロック938および942で示される電子ビームの
回転の開始および停止は少なくとも２つの機能を果た
す。第１に、回転電子ビームはアノード上の１つのスポ
ットに長い時間当たらないからＸ線管のターゲットアノ
ードの過度な加熱を防ぐことができる。第２に、ステア
リングコイルのヒステリシス影響は完全なヒステリシス
サイクルを通る連続する通路によって自動的に補償され
る。上記のキャリブレーション手順はオペレータの制御
の下に手動で、またはコンピュータ制御の下に自動的に
行なわれることが理解されるであろう。
回転ディテクタの位置決めエンコーダからの信号がLUT
に到達し、対応するLUT値がＸ線管の偏向コイルを駆動
させるのに要する時間は有限量であるので、回転ディテ
クタの位置が検出されLUTに伝送される時間とその対応
する偏向データがLUTからＸ線管偏向コイルに伝送され
るまでの間に時間差分または遅れがあるかもしれない。
非常に遅いまたは０の回転では、この遅れは重要でな
い。しかし、回転率が増加するにつれ、遅れはどんどん
大きくなる。位置決めエンコーダおよびLUT間に位相オ
フセットを挿入することによってこの遅れは補償でき
る。最適位相オフセットは画像830の焦点を評価しなが
らオフセットを変えることによって決定される。最適の
オフセット以外では、画像はぼける。最適オフセットは
ディテクタが一定の速度で回転する間の最も鮮明な画像
に対応する。
に到達し、対応するLUT値がＸ線管の偏向コイルを駆動
させるのに要する時間は有限量であるので、回転ディテ
クタの位置が検出されLUTに伝送される時間とその対応
する偏向データがLUTからＸ線管偏向コイルに伝送され
るまでの間に時間差分または遅れがあるかもしれない。
非常に遅いまたは０の回転では、この遅れは重要でな
い。しかし、回転率が増加するにつれ、遅れはどんどん
大きくなる。位置決めエンコーダおよびLUT間に位相オ
フセットを挿入することによってこの遅れは補償でき
る。最適位相オフセットは画像830の焦点を評価しなが
らオフセットを変えることによって決定される。最適の
オフセット以外では、画像はぼける。最適オフセットは
ディテクタが一定の速度で回転する間の最も鮮明な画像
に対応する。
Ｘ線ソースおよびディテクタの回転を同期化するのに他
のキャリブレーション手順を使うことができるのも理解
されるであろう。
のキャリブレーション手順を使うことができるのも理解
されるであろう。
コンピュータ制御および分析システム 第11図は本発明の自動ラミノグラフ検査システムのため
のコンピュータ制御および分析システムアーキテクチャ
のブロック図である。コンピュータシステムは主制御コ
ンピュータ270を中心にしている。ビデオフレームグラ
バー1002はプラグインボード経由でコンピュータ270に
組込まれる。低い光レベルカメラ258はライン276経由で
主コンピュータ270に接続される。Ｘ線1004、運動制御1
006、オペレータ1008、安全1010、およびプリントアウ
ト1012を含む種々のサブシステムは、通信線1005、100
7、1009、1011、1013経由でそれぞれ主コンピュータと
つながる。複数高速画像分析コンピュータ272a、272b、
…、272nはまた「分析エンジン」とも呼ばれ、データネ
ットワーク274経由で主コンピュータとコミュニケート
する。このコミュニケーションは、主コンピュータと分
析エンジンとの間でデータネットワーク274経由で渡さ
れる「メッセージ」の形をとる。分析コンピュータ272
はまた通信線1014経由でフレームグラバ1002と通信す
る。好ましい実施例では、それぞれの分析コンピュータ
272は80386CPU、５メガバイトの主要RAMメモリおよびビ
デオフレームグラバメモリでCOMPAQ 386プロセッサボ
ードを含む。主コンピュータ270も80386CPUでCOMPAQ 3
86プロセッサボードを含む。分析コンピュータ272は標
準SCSIネットワークによって主コンピュータ270に接続
されている。
のコンピュータ制御および分析システムアーキテクチャ
のブロック図である。コンピュータシステムは主制御コ
ンピュータ270を中心にしている。ビデオフレームグラ
バー1002はプラグインボード経由でコンピュータ270に
組込まれる。低い光レベルカメラ258はライン276経由で
主コンピュータ270に接続される。Ｘ線1004、運動制御1
006、オペレータ1008、安全1010、およびプリントアウ
ト1012を含む種々のサブシステムは、通信線1005、100
7、1009、1011、1013経由でそれぞれ主コンピュータと
つながる。複数高速画像分析コンピュータ272a、272b、
…、272nはまた「分析エンジン」とも呼ばれ、データネ
ットワーク274経由で主コンピュータとコミュニケート
する。このコミュニケーションは、主コンピュータと分
析エンジンとの間でデータネットワーク274経由で渡さ
れる「メッセージ」の形をとる。分析コンピュータ272
はまた通信線1014経由でフレームグラバ1002と通信す
る。好ましい実施例では、それぞれの分析コンピュータ
272は80386CPU、５メガバイトの主要RAMメモリおよびビ
デオフレームグラバメモリでCOMPAQ 386プロセッサボ
ードを含む。主コンピュータ270も80386CPUでCOMPAQ 3
86プロセッサボードを含む。分析コンピュータ272は標
準SCSIネットワークによって主コンピュータ270に接続
されている。
操作中は、主コンピュータ270は1004から1012の種々の
サブシステムを介して検査システムの動作を制御する。
主コンピュータはさらにラミノグラフ画像の獲得および
分析を制御し、そこから検査している項目の品質の測定
が引出される。主コンピュータはこの発明の操作を２つ
の方法で自動的に制御する。第１に、デジタル断面画像
を獲得するためにプログラムされた運動のシーケンスが
実行される。第２にプログラムされた分析手順が自動的
にデジタル断面画像を検査および解釈する。１つの画像
の分析は第２の画像の獲得と同時に行なうことができ
る。主コンピュータシステムによって行なわれる分析
は、検査している項目の検出された種々の欠陥およびそ
の他の状態を分類する出力データリストが結果となる。
サブシステムを介して検査システムの動作を制御する。
主コンピュータはさらにラミノグラフ画像の獲得および
分析を制御し、そこから検査している項目の品質の測定
が引出される。主コンピュータはこの発明の操作を２つ
の方法で自動的に制御する。第１に、デジタル断面画像
を獲得するためにプログラムされた運動のシーケンスが
実行される。第２にプログラムされた分析手順が自動的
にデジタル断面画像を検査および解釈する。１つの画像
の分析は第２の画像の獲得と同時に行なうことができ
る。主コンピュータシステムによって行なわれる分析
は、検査している項目の検出された種々の欠陥およびそ
の他の状態を分類する出力データリストが結果となる。
特に、第3a図および第3b図で示されているように、印刷
回路基板の半田接合の検査のために、コンピュータは回
路基板210が装着されているXYZ位置決めテーブル230の
動きを制御する。１つの断面画像内に入る領域、たとえ
ば0.400インチ×0.375インチはしばしば検査されるべき
回路基板または他の品目の全体の領域よりも小さい。こ
の場合、品目は複数のXY観測範囲によって論理的に表わ
され、それが組合わせられると回路基板の全体の検査領
域を含む。主コンピュータは適当な運動コマンドをXYZ
位置決めテーブルに発行することによって検査するため
のそれぞれのXY観測範囲を位置づける。最初のXY観測範
囲が検査のために位置づけられると、結果の断面画像が
得られてカメラで統合される。次に画像のビデオ信号が
カメラから高速画像分析コンピュータ272に伝送され
る。回路基板は結果の断面画像として、半田接合の異な
る面を焦点に合わせるために特定のＺ位置に動かされる
ことができる。
回路基板の半田接合の検査のために、コンピュータは回
路基板210が装着されているXYZ位置決めテーブル230の
動きを制御する。１つの断面画像内に入る領域、たとえ
ば0.400インチ×0.375インチはしばしば検査されるべき
回路基板または他の品目の全体の領域よりも小さい。こ
の場合、品目は複数のXY観測範囲によって論理的に表わ
され、それが組合わせられると回路基板の全体の検査領
域を含む。主コンピュータは適当な運動コマンドをXYZ
位置決めテーブルに発行することによって検査するため
のそれぞれのXY観測範囲を位置づける。最初のXY観測範
囲が検査のために位置づけられると、結果の断面画像が
得られてカメラで統合される。次に画像のビデオ信号が
カメラから高速画像分析コンピュータ272に伝送され
る。回路基板は結果の断面画像として、半田接合の異な
る面を焦点に合わせるために特定のＺ位置に動かされる
ことができる。
回路基板の好ましい走査シーケンスは、固定XY位置に対
する必要なすべてのＺレベル画像を集めて、それから次
のXY位置に動いて、その位置に対する必要なすべてのＺ
レベル画像を集めることである。このステップ・エンド
・リピート・シーケンスは、基板のすべての必要な領域
およびレベルが画像化されて分析されるまで繰返され
る。
する必要なすべてのＺレベル画像を集めて、それから次
のXY位置に動いて、その位置に対する必要なすべてのＺ
レベル画像を集めることである。このステップ・エンド
・リピート・シーケンスは、基板のすべての必要な領域
およびレベルが画像化されて分析されるまで繰返され
る。
主コンピュータの制御の下に行なわれる、回路基板のす
べての半田接続部の完全な自動検査は、検査している特
定の回路基板設計のためにあつらえられている既にプロ
グラムされた検査ルーチンを用いる。基板は走査され、
各半田接続部は断面画像の取得および分析を通して検査
される。
べての半田接続部の完全な自動検査は、検査している特
定の回路基板設計のためにあつらえられている既にプロ
グラムされた検査ルーチンを用いる。基板は走査され、
各半田接続部は断面画像の取得および分析を通して検査
される。
この自動検査ルーチンのステップを説明するフローチャ
ートは第12図で示されている。アクティビティブロック
1050で始まり、検査する回路基板はこの発明のロード／
アンロードポート292に挿入される（第3c図参照）。次
に制御は経路1052経由でアクティビティブロック1054に
伝えられて、そこで主コンピュータがXYZ位置決めテー
ブルにメッセージを送って、回路基板を第１のXY観測位
置に動かす。
ートは第12図で示されている。アクティビティブロック
1050で始まり、検査する回路基板はこの発明のロード／
アンロードポート292に挿入される（第3c図参照）。次
に制御は経路1052経由でアクティビティブロック1054に
伝えられて、そこで主コンピュータがXYZ位置決めテー
ブルにメッセージを送って、回路基板を第１のXY観測位
置に動かす。
経路1056を通って、ルーチンはアクティビティブロック
1058、1062、1066、1070、1074を含む第１のループに入
る。アクティビティブロック1058では、主コンピュータ
は基板が第１の観測位置にあるというメッセージを受取
る。主コンピュータは次にその位置での基板の断面画像
が得られるようにＸ線およびディテクタサブシステムを
制御する。断面画像が得られると、制御は経路1060経由
でアクティビティブロック1062に渡って、そこで前に得
られた断面画像が分析コンピュータの１つに送られる。
1058、1062、1066、1070、1074を含む第１のループに入
る。アクティビティブロック1058では、主コンピュータ
は基板が第１の観測位置にあるというメッセージを受取
る。主コンピュータは次にその位置での基板の断面画像
が得られるようにＸ線およびディテクタサブシステムを
制御する。断面画像が得られると、制御は経路1060経由
でアクティビティブロック1062に渡って、そこで前に得
られた断面画像が分析コンピュータの１つに送られる。
経路1064経由でアクティビティブロック1066に進むと、
受取られた画像によって表わされる観測およびスライス
を独自に識別するメッセージが分析コンピュータによっ
て受取られる。次に画像は分析コンピュータによって分
析され、その間主コンピュータプログラムは経路1068経
由でディシジョンブロック1070に進む。ブロック1070で
は、最も最近に得られたスライスが、そのXY観測位置で
とられるべき最後のＺスライスであるかどうかチェック
される。さらにＺスライスが必要なら、制御は経路1072
経由でアクティビティブロック1074に渡る。ブロック10
74では、XYZ位置決めテーブルは回路基板をＺ方向に移
動させて、次のＺスライスが得らるように位置づける。
制御は次に経路1076経由でアクティビティブロック1058
に戻る。他の断面画像がブロック1058で得られ、それが
ブロック1062で分析コンピュータに送られて、ブロック
1066で識別および分析される。ステップ1058、1062、10
66、1070、1074を含む第１のループは、ディシジョンブ
ロック1070で現行のXY観測位置の最後のＺスライスが得
られたと判断されるまで繰返される。
受取られた画像によって表わされる観測およびスライス
を独自に識別するメッセージが分析コンピュータによっ
て受取られる。次に画像は分析コンピュータによって分
析され、その間主コンピュータプログラムは経路1068経
由でディシジョンブロック1070に進む。ブロック1070で
は、最も最近に得られたスライスが、そのXY観測位置で
とられるべき最後のＺスライスであるかどうかチェック
される。さらにＺスライスが必要なら、制御は経路1072
経由でアクティビティブロック1074に渡る。ブロック10
74では、XYZ位置決めテーブルは回路基板をＺ方向に移
動させて、次のＺスライスが得らるように位置づける。
制御は次に経路1076経由でアクティビティブロック1058
に戻る。他の断面画像がブロック1058で得られ、それが
ブロック1062で分析コンピュータに送られて、ブロック
1066で識別および分析される。ステップ1058、1062、10
66、1070、1074を含む第１のループは、ディシジョンブ
ロック1070で現行のXY観測位置の最後のＺスライスが得
られたと判断されるまで繰返される。
最後のＺスライスが得られると、制御は経路1078経由で
アクティビティブロック1080に移されて、その特定のXY
観測の検査が完了したことをメッセージが示す。たとえ
ば、特定のXY観測が３つの異なるＺレベルスライスが必
要なら、第１のループが３回、各Ｚレベルに対して１回
実行される。第１ループの３回目の実行が完了すると、
メッセージがそのXY観測のすべてのデータが得られて分
析されたことを示す。
アクティビティブロック1080に移されて、その特定のXY
観測の検査が完了したことをメッセージが示す。たとえ
ば、特定のXY観測が３つの異なるＺレベルスライスが必
要なら、第１のループが３回、各Ｚレベルに対して１回
実行される。第１ループの３回目の実行が完了すると、
メッセージがそのXY観測のすべてのデータが得られて分
析されたことを示す。
第１のループとして識別されるステップのタイミング図
が第13図で示されている。選ばれている時間の単位は１
フレーム時間、または1/30秒であり、この割合で画像が
ビデオ信号としてカメラによって伝送される。第１ルー
プサイクルの開始で、回路基板は望ましい検査位置に位
置づけられて、Ｘ線はオンとなり、カメラは画像を３フ
レーム時間（0.1秒）の間統合することを始める。この
0.1秒の間、回転盤256およびＸ線ソース280（第3a図）
が１回転する。時間3/30秒で始まる次の続くフレーム時
間の間、画像がカメラ258によって「グラブ」されて画
像分析コンピュータ272（第11図）の１つに送られる。
その間、主コンピュータ272（第11図）はＸ線の発生を
停止させる第１のコマンド（これは電子ビーム285を第
４図のビームストップ360に向けることによって達成で
きる）、および別の画像の獲得のために回路基板を次の
観測領域またはスライス位置に動かす第２のコマンドを
実行する。この動きは典型的に0.1秒内で完了する。こ
の0.1秒の間、回路基板は次の位置に動かされ止まる。
このシステムは好ましくは、運動によって起こるいかな
る機械的振動も0.1秒の時間の終わりまでには実質的に
減衰されるように設計される。次にコンピュータはＸ線
の発生を再開させるコマンドを実行して、サイクルが繰
返される。１枚の画像の獲得のための典型的なサイクル
時間はしたがって約0.2秒であり、１秒間に５枚の画像
という速度に対応する。
が第13図で示されている。選ばれている時間の単位は１
フレーム時間、または1/30秒であり、この割合で画像が
ビデオ信号としてカメラによって伝送される。第１ルー
プサイクルの開始で、回路基板は望ましい検査位置に位
置づけられて、Ｘ線はオンとなり、カメラは画像を３フ
レーム時間（0.1秒）の間統合することを始める。この
0.1秒の間、回転盤256およびＸ線ソース280（第3a図）
が１回転する。時間3/30秒で始まる次の続くフレーム時
間の間、画像がカメラ258によって「グラブ」されて画
像分析コンピュータ272（第11図）の１つに送られる。
その間、主コンピュータ272（第11図）はＸ線の発生を
停止させる第１のコマンド（これは電子ビーム285を第
４図のビームストップ360に向けることによって達成で
きる）、および別の画像の獲得のために回路基板を次の
観測領域またはスライス位置に動かす第２のコマンドを
実行する。この動きは典型的に0.1秒内で完了する。こ
の0.1秒の間、回路基板は次の位置に動かされ止まる。
このシステムは好ましくは、運動によって起こるいかな
る機械的振動も0.1秒の時間の終わりまでには実質的に
減衰されるように設計される。次にコンピュータはＸ線
の発生を再開させるコマンドを実行して、サイクルが繰
返される。１枚の画像の獲得のための典型的なサイクル
時間はしたがって約0.2秒であり、１秒間に５枚の画像
という速度に対応する。
或る画像を完全に分析するのにコンピュータが要する時
間が0.2秒の画像獲得サイクル時間を越えても、この発
明の１つの実施例は、第11図で示されている平行処理分
析コンピュータ272を使うことによってリアルタイムの
画像処理を行なう。平行処理アーキテクチャはシステム
がいくつかの異なる作業を同時に行なうことを可能とす
る。たとえば、システムはいくつかの異なる画像を同時
に分析しながら他の画像を獲得することもできる。した
がって、システムは次の画像を獲得するまでに各画像分
析が終わるのを待つ必要はない。分析コンピュータの最
適台数は、画像処理コンピューティングが検査工程にお
いてボトルネックとならないように、行なわれている画
像分析の複雑性に基づいて、決めることができる。
間が0.2秒の画像獲得サイクル時間を越えても、この発
明の１つの実施例は、第11図で示されている平行処理分
析コンピュータ272を使うことによってリアルタイムの
画像処理を行なう。平行処理アーキテクチャはシステム
がいくつかの異なる作業を同時に行なうことを可能とす
る。たとえば、システムはいくつかの異なる画像を同時
に分析しながら他の画像を獲得することもできる。した
がって、システムは次の画像を獲得するまでに各画像分
析が終わるのを待つ必要はない。分析コンピュータの最
適台数は、画像処理コンピューティングが検査工程にお
いてボトルネックとならないように、行なわれている画
像分析の複雑性に基づいて、決めることができる。
ブロック1080のXY観測の完了によって、制御は経路1082
からアクティビティブロック1084に移されて、そこでそ
の特定のXY観測検査の結果が主コンピュータのメモリに
ストアされる。経路1086経由でディシジョンブロック10
88に進むと、XY観測識別がチェックされて回路基板の付
加のXY観測が必要かどうかチェックされる。
からアクティビティブロック1084に移されて、そこでそ
の特定のXY観測検査の結果が主コンピュータのメモリに
ストアされる。経路1086経由でディシジョンブロック10
88に進むと、XY観測識別がチェックされて回路基板の付
加のXY観測が必要かどうかチェックされる。
付加のXY観測が必要なら、制御は経路1090経由でアクテ
ィビティブロック1054に移される。ステップ1054、105
8、1062、1066、1070、1074、1080、1084、1088を含む
第２のループが回路基板のプログラムされた画像位置が
すべて得られて分析されるまで複数回実行される。
ィビティブロック1054に移される。ステップ1054、105
8、1062、1066、1070、1074、1080、1084、1088を含む
第２のループが回路基板のプログラムされた画像位置が
すべて得られて分析されるまで複数回実行される。
プログラムされた画像位置がすべて検査されると、制御
は経路1092経由でアクティビティブロック1094に移っ
て、検査が完了しボードをアンロードする時であること
を示す。
は経路1092経由でアクティビティブロック1094に移っ
て、検査が完了しボードをアンロードする時であること
を示す。
経路1096経由でアクティビティブロック1098に進むと、
前に検査した基板の検査結果は検査報告という形で出力
される。次に制御は経路1100経由でアクティビティブロ
ック1050の検査ルーチンの最初に戻って、システムは他
の回路基板の検査を始める用意ができる。
前に検査した基板の検査結果は検査報告という形で出力
される。次に制御は経路1100経由でアクティビティブロ
ック1050の検査ルーチンの最初に戻って、システムは他
の回路基板の検査を始める用意ができる。
典型的な検査報告の例は第14図で示されている。種々の
簿記が検査の日付および時間1102、回路基板のモデル番
号1104と検査した特定基板の連続番号1106を記録する。
検査の結果は３列の表として作られて、素子名1108、欠
陥が識別されたピン番号1110、そして識別された半田欠
陥の種類1112が示される。この特定例では、U13として
識別された素子では、ピン２および３との間に半田橋絡
欠陥があることがわかる。同様に、素子R17はピン１に
不十分な半田を有する。素子U13、R2、R17などは集積回
路チップ、抵抗器、キャパシタなどのような典型的な電
子素子である。さらに、検査報告は種々の欠陥および処
理制御パラメータの傾向分析を与える統計的要約を提供
することもできる。この検査報告は或る過去の期間にわ
たってマシーン操作の年代順経歴を示す運転要約を含む
こともできる。運転要約はオペレータの識別、各オペレ
ータの勤務交替に対する開始時間、停止時間および日
付、そして各シフト中に処理された基板の数を含めたマ
シーン使用要因の報告を含むことができる。
簿記が検査の日付および時間1102、回路基板のモデル番
号1104と検査した特定基板の連続番号1106を記録する。
検査の結果は３列の表として作られて、素子名1108、欠
陥が識別されたピン番号1110、そして識別された半田欠
陥の種類1112が示される。この特定例では、U13として
識別された素子では、ピン２および３との間に半田橋絡
欠陥があることがわかる。同様に、素子R17はピン１に
不十分な半田を有する。素子U13、R2、R17などは集積回
路チップ、抵抗器、キャパシタなどのような典型的な電
子素子である。さらに、検査報告は種々の欠陥および処
理制御パラメータの傾向分析を与える統計的要約を提供
することもできる。この検査報告は或る過去の期間にわ
たってマシーン操作の年代順経歴を示す運転要約を含む
こともできる。運転要約はオペレータの識別、各オペレ
ータの勤務交替に対する開始時間、停止時間および日
付、そして各シフト中に処理された基板の数を含めたマ
シーン使用要因の報告を含むことができる。
上記に説明したルーチンを使って回路基板全体を検査す
るのに要する合計時間は、いくつかの要因によって決定
される。これらの要因の３つは、（１）各XY観測位置に
必要な異なるＺレベルのスライス（断面画像）の枚数、
（２）観測サイズの範囲、すなわち各個別の画像が包含
する領域、（３）回路基板の大きさ、すなわち検査する
べき合計面積である。
るのに要する合計時間は、いくつかの要因によって決定
される。これらの要因の３つは、（１）各XY観測位置に
必要な異なるＺレベルのスライス（断面画像）の枚数、
（２）観測サイズの範囲、すなわち各個別の画像が包含
する領域、（３）回路基板の大きさ、すなわち検査する
べき合計面積である。
典型的な回路基板検査は、基板の素子の複雑性および半
田接続部の形式に依存して、各XY位置に対して１から８
枚のＺスライスを要するかもしれない。観測の範囲は各
画像に対して得られる検査面積であり、この発明の１つ
の実施例では約0.400インチ×0.375インチである。観測
サイズのこの範囲は各ピクセルが0.0008インチの等級の
寸法を有する高解像度画像に帰着する。最後に、特定の
回路基板を走査するのに必要なXY観測およびＺスライス
の数はモザイク態様で、必要な観測の合計数を決定し、
これにより検査に要する合計時間が決定される。
田接続部の形式に依存して、各XY位置に対して１から８
枚のＺスライスを要するかもしれない。観測の範囲は各
画像に対して得られる検査面積であり、この発明の１つ
の実施例では約0.400インチ×0.375インチである。観測
サイズのこの範囲は各ピクセルが0.0008インチの等級の
寸法を有する高解像度画像に帰着する。最後に、特定の
回路基板を走査するのに必要なXY観測およびＺスライス
の数はモザイク態様で、必要な観測の合計数を決定し、
これにより検査に要する合計時間が決定される。
たとえば、６″×９″回路基板（54平方インチ）は検査
を要する面積が50平方インチを有するかもしれない。各
観測範囲の0.15平方インチ（0.400インチ×0.375イン
チ）では、全体の基板を包含するのに約360のXYの観測
位置が必要である。各位置に対して平均して２枚のＺス
ライスが必要であると仮定すると、この特定の回路基板
は完全な検査を行なうには720枚の画像を必要とする。
１秒に５枚の画像の割合だと、この基板を検査するのに
必要な合計時間は約144秒となる。
を要する面積が50平方インチを有するかもしれない。各
観測範囲の0.15平方インチ（0.400インチ×0.375イン
チ）では、全体の基板を包含するのに約360のXYの観測
位置が必要である。各位置に対して平均して２枚のＺス
ライスが必要であると仮定すると、この特定の回路基板
は完全な検査を行なうには720枚の画像を必要とする。
１秒に５枚の画像の割合だと、この基板を検査するのに
必要な合計時間は約144秒となる。
典型的な検査時間として、非常に簡単な回路基板に対す
る20秒から高解像度の検査を必要とするより大きいより
複雑な基板に対する８分まで至る。
る20秒から高解像度の検査を必要とするより大きいより
複雑な基板に対する８分まで至る。
自動半田接続部欠陥分析 本発明は特に、回路基板に装着された電子部品間の半田
接続部の自動検査を行なうのに適する。１つの実施例で
は、半田接続部の高解像度のＸ線断面画像を得てコンピ
ュータ制御デジタル画像処理手順によって画像を分析す
ることによって達成される。この態様で分析することが
できる半田接続部欠陥の異なる種類は多数ある。しか
し、自動半田接続部画像分析の一般的概念はいくつかの
図式的例によって示すことができる。このような例は隣
接する接続点間の半田橋絡、或る接続部での不十分な量
の半田、および或る接続部での半田の欠落などを含む。
接続部の自動検査を行なうのに適する。１つの実施例で
は、半田接続部の高解像度のＸ線断面画像を得てコンピ
ュータ制御デジタル画像処理手順によって画像を分析す
ることによって達成される。この態様で分析することが
できる半田接続部欠陥の異なる種類は多数ある。しか
し、自動半田接続部画像分析の一般的概念はいくつかの
図式的例によって示すことができる。このような例は隣
接する接続点間の半田橋絡、或る接続部での不十分な量
の半田、および或る接続部での半田の欠落などを含む。
第15図は複数の半田接続部214によって相互接続されて
いる複数の電子素子212と1150が上に位置づけられてい
る典型的回路基板210の一部分を示す。自動分析手順の
説明を簡潔にするため、電子素子の特定の形式及び対応
する半田接続部が詳細な説明のために抜粋されている。
しかしこの発明は選択した特定の素子によって制限され
るのではなく、またこの発明はいくつもの他の形式の素
子、技術および電気接続部に応用できることは理解され
るであろう。特に、表面装着技術を採用した素子が詳細
に説明されるが、この発明はスルーホール・メッキ技術
を含む他の多くの種類の回路基板技術に応用できる。
いる複数の電子素子212と1150が上に位置づけられてい
る典型的回路基板210の一部分を示す。自動分析手順の
説明を簡潔にするため、電子素子の特定の形式及び対応
する半田接続部が詳細な説明のために抜粋されている。
しかしこの発明は選択した特定の素子によって制限され
るのではなく、またこの発明はいくつもの他の形式の素
子、技術および電気接続部に応用できることは理解され
るであろう。特に、表面装着技術を採用した素子が詳細
に説明されるが、この発明はスルーホール・メッキ技術
を含む他の多くの種類の回路基板技術に応用できる。
表面装着技術（SMT）はメタライズされたコネクタパッ
ドを含む電子素子が回路基板の表面の対応するメタライ
ズされたコネクタパッドに半田付けされる広く使われて
いる技術である。第16図は接続される回路基板210の装
着位置の立面位置で示されている典型的なSMT素子212を
示す。特に、電子素子212は電子産業で一般に使われそ
して業回ではリードレスチップキャリア（LCC）として
知られているパッケージを含む。LCC212は複数のメタラ
イズされたコネクタパッド1160a、1160b、1160c、…、1
160nを含み、LCCが回路基板210の位置の上に位置づけら
れると、直接隣接する対応するメタライズされた回路基
板コネクタパッド1260a、1260b、1260c、…、1260nにそ
れぞれ位置づけられる。メタライズされたパッド1260は
回路基板210の表面の上または表面近くに形成されて、
種々の電子素子212および完全な回路基板アセンブリを
含む1150を相互接続するための電気接続点を与える。
ドを含む電子素子が回路基板の表面の対応するメタライ
ズされたコネクタパッドに半田付けされる広く使われて
いる技術である。第16図は接続される回路基板210の装
着位置の立面位置で示されている典型的なSMT素子212を
示す。特に、電子素子212は電子産業で一般に使われそ
して業回ではリードレスチップキャリア（LCC）として
知られているパッケージを含む。LCC212は複数のメタラ
イズされたコネクタパッド1160a、1160b、1160c、…、1
160nを含み、LCCが回路基板210の位置の上に位置づけら
れると、直接隣接する対応するメタライズされた回路基
板コネクタパッド1260a、1260b、1260c、…、1260nにそ
れぞれ位置づけられる。メタライズされたパッド1260は
回路基板210の表面の上または表面近くに形成されて、
種々の電子素子212および完全な回路基板アセンブリを
含む1150を相互接続するための電気接続点を与える。
第17図は５個のメタライズされたコネクタパッド組1160
a/1260aから1160e/1260eの間に形成された半田接続部の
一般的な視覚的外見を示すLCC212の部分の拡大図であ
る。パッド1160eと1260eの間に形成された半田接続部13
60eは肉眼で見える欠陥を有しない良い接続部の例であ
る。半田橋絡欠陥1370が隣接する半田接続部1360aと136
0bの間で示されている。不十分な半田を有する接続部13
60cはパッド1160cと1260cの間で示されている。半田接
続部1360dは視覚的に欠陥がないように見えるが内部的
な空所を含む。パッド1160fと1260fの間の接続部1360f
には半田が示されていない。
a/1260aから1160e/1260eの間に形成された半田接続部の
一般的な視覚的外見を示すLCC212の部分の拡大図であ
る。パッド1160eと1260eの間に形成された半田接続部13
60eは肉眼で見える欠陥を有しない良い接続部の例であ
る。半田橋絡欠陥1370が隣接する半田接続部1360aと136
0bの間で示されている。不十分な半田を有する接続部13
60cはパッド1160cと1260cの間で示されている。半田接
続部1360dは視覚的に欠陥がないように見えるが内部的
な空所を含む。パッド1160fと1260fの間の接続部1360f
には半田が示されていない。
第18図は第17図で示されているLCC素子212の部分のＸ線
断面画像の外見を示す。断面画像によって示される面は
回路基板210によって規定される面と平行であり、回路
基板の表面上の約0.0005インチにある。素子212、素子
接続パッド1160および回路基板接続パッド1260の位置を
示す仮想線は参照の目的のためだけに示されており、実
際の断面画像には存在しないかもしれない。指定画像面
において画像領域1360a′、1360b′、1360c′、1360
d′、1360e′、1370′は半田接続部1360a、1360b、1360
c、1360d、1360e、そして欠陥1370にそれぞれ対応す
る。
断面画像の外見を示す。断面画像によって示される面は
回路基板210によって規定される面と平行であり、回路
基板の表面上の約0.0005インチにある。素子212、素子
接続パッド1160および回路基板接続パッド1260の位置を
示す仮想線は参照の目的のためだけに示されており、実
際の断面画像には存在しないかもしれない。指定画像面
において画像領域1360a′、1360b′、1360c′、1360
d′、1360e′、1370′は半田接続部1360a、1360b、1360
c、1360d、1360e、そして欠陥1370にそれぞれ対応す
る。
半田橋絡欠陥の検出のための画像分析 半田橋絡欠陥は回路基板のトレースの間、接続パッドと
トレースの間、２つの異なる接続パッドの間、または２
つの別々の接続ピンの間の不要な半田の存在である。接
続パッド1260aと1360bの間の橋絡欠陥画像1370′の位置
での第18図の拡大部分が第19図で示されている。列およ
び行を含む任意のピクセル格子が、橋絡欠陥を検出する
ための自動手順の説明を援助するために示されている。
トレースの間、２つの異なる接続パッドの間、または２
つの別々の接続ピンの間の不要な半田の存在である。接
続パッド1260aと1360bの間の橋絡欠陥画像1370′の位置
での第18図の拡大部分が第19図で示されている。列およ
び行を含む任意のピクセル格子が、橋絡欠陥を検出する
ための自動手順の説明を援助するために示されている。
画像の各ピクセルはそのピクセルによって表わされてい
る画像の光学密度に対応する強度値に関連づけられてい
る。強度値は０（黒）から255（白）にわたるグレイス
ケールを形成する。Ｘ線を簡単に弱める高密度の材料、
たとえば半田の画像は、グレイスケールの黒い端部に近
いグレイの濃い明度に対応する比較的低い強度値によっ
て表わされている。反対に、低い密度材料、たとえばプ
ラスチック回路基板は、グレイスケールの白い端部に近
いグレイの薄い明度に対応する強度値を有する画像を作
る。この種のグレイスケールを有する画像は「陽画」像
として知られている。グレイの明度と強度の関係は逆転
させて一般に「陰画」像として知られているものを作る
ことができることは理解されるであろう。この発明にお
いて陰画像または陽画像どちらを使うこともできるが、
説明のために陽画像が使われる。したがって半田材料を
表わす画像の領域内のピクセル、たとえば領域1360′と
1370′は比較的低い画像強度値に対応する。画像の他の
領域のピクセルは低い密度材料、たとえばプラスチック
回路基板を表わし、比較的高い画像強度値に対応する。
る画像の光学密度に対応する強度値に関連づけられてい
る。強度値は０（黒）から255（白）にわたるグレイス
ケールを形成する。Ｘ線を簡単に弱める高密度の材料、
たとえば半田の画像は、グレイスケールの黒い端部に近
いグレイの濃い明度に対応する比較的低い強度値によっ
て表わされている。反対に、低い密度材料、たとえばプ
ラスチック回路基板は、グレイスケールの白い端部に近
いグレイの薄い明度に対応する強度値を有する画像を作
る。この種のグレイスケールを有する画像は「陽画」像
として知られている。グレイの明度と強度の関係は逆転
させて一般に「陰画」像として知られているものを作る
ことができることは理解されるであろう。この発明にお
いて陰画像または陽画像どちらを使うこともできるが、
説明のために陽画像が使われる。したがって半田材料を
表わす画像の領域内のピクセル、たとえば領域1360′と
1370′は比較的低い画像強度値に対応する。画像の他の
領域のピクセルは低い密度材料、たとえばプラスチック
回路基板を表わし、比較的高い画像強度値に対応する。
画像分析の最初のステップは、半田橋絡欠陥の検査およ
び評価を行なうために必要なトポグラフィックデータ
（topographical data）と検査パラメータを得ることを
含む。この発明の１つの実施例では、データファイルは
行なわれている各画像分析に対してこの特定の情報を含
む。回路基板が一旦識別されると、その特定のボードの
形式に対するデータファイルが呼出されて分析コンピュ
ータメモリに入れられる。橋絡半田欠陥の存在のために
画像を分析する算法は入力として、回路基板接続パッド
1260の質量の中心（centroid），その境界、所定のサー
チ経路位置、および所定の差分グレイしきい値を使用す
る。第19図で示されている例では、データファイルは接
続パッド1260aの質量の中心1378は（C50、R75）の列お
よび行ピクセル座標に位置づけられているという情報を
含む。さらに、データファイルはパッド1260aのピクセ
ル幅はピクセル列番号C75とC25の間の差であり、パッド
の長さはピクセル行番号R125とR25の差であるという情
報も含む。橋絡半田欠陥分析を行なうのに必要な他の検
査パラメータ、たとえば差分グレイしきい値、サーチ経
路位置、寸法もデータファイルから検索される。
び評価を行なうために必要なトポグラフィックデータ
（topographical data）と検査パラメータを得ることを
含む。この発明の１つの実施例では、データファイルは
行なわれている各画像分析に対してこの特定の情報を含
む。回路基板が一旦識別されると、その特定のボードの
形式に対するデータファイルが呼出されて分析コンピュ
ータメモリに入れられる。橋絡半田欠陥の存在のために
画像を分析する算法は入力として、回路基板接続パッド
1260の質量の中心（centroid），その境界、所定のサー
チ経路位置、および所定の差分グレイしきい値を使用す
る。第19図で示されている例では、データファイルは接
続パッド1260aの質量の中心1378は（C50、R75）の列お
よび行ピクセル座標に位置づけられているという情報を
含む。さらに、データファイルはパッド1260aのピクセ
ル幅はピクセル列番号C75とC25の間の差であり、パッド
の長さはピクセル行番号R125とR25の差であるという情
報も含む。橋絡半田欠陥分析を行なうのに必要な他の検
査パラメータ、たとえば差分グレイしきい値、サーチ経
路位置、寸法もデータファイルから検索される。
半田橋絡欠陥のための半田接続部の断面Ｘ線画像の分析
手順は半田接続部1360a′に関して第19図で示されてい
る。好ましくは、断面画像の面は回路基板面と実質的に
平行である面にあり、回路基板の表面の上約0.0005イン
チにある。この手順は画像から、関心の半田接続部のま
わりを完全に囲むサーチ経路に沿って不必要な半田の存
在の決定を一般に含む。
手順は半田接続部1360a′に関して第19図で示されてい
る。好ましくは、断面画像の面は回路基板面と実質的に
平行である面にあり、回路基板の表面の上約0.0005イン
チにある。この手順は画像から、関心の半田接続部のま
わりを完全に囲むサーチ経路に沿って不必要な半田の存
在の決定を一般に含む。
パッド1260aのトポグラフィックデータを使って、経路
セグメント1380a、1380b、1380cと1380dを含むパッドの
境界のまわりのサーチ経路1380を規定するために分析算
法が始められる。サーチ経路は幅１ピクセル分であり、
パッドの境界から所定の距離に位置づけられる。512の
列および480の行を含むデジタル画像で約0.400インチ×
0.375インチの回路基板の領域に対応する実施例では、
１つのピクセル幅は回路基板の約0.00078インチの距離
に対応する。第19図のパッド境界からサーチ経路への所
定距離は、ピクセル列C95とC75の間の距離差とピクセル
行R5とR25の間の距離差である。所定の距離は特定の分
析応用の要求に合うように経験的に選択することができ
る。
セグメント1380a、1380b、1380cと1380dを含むパッドの
境界のまわりのサーチ経路1380を規定するために分析算
法が始められる。サーチ経路は幅１ピクセル分であり、
パッドの境界から所定の距離に位置づけられる。512の
列および480の行を含むデジタル画像で約0.400インチ×
0.375インチの回路基板の領域に対応する実施例では、
１つのピクセル幅は回路基板の約0.00078インチの距離
に対応する。第19図のパッド境界からサーチ経路への所
定距離は、ピクセル列C95とC75の間の距離差とピクセル
行R5とR25の間の距離差である。所定の距離は特定の分
析応用の要求に合うように経験的に選択することができ
る。
サーチ経路1380を含む各ピクセルの画像強度は、サーチ
経路の隣接するピクセルの強度と比較されて差分のグレ
イ値ΔＧを決定する。特定ピクセルの画像強度またはグ
レイ値はＩC,Rによって与えられる。２つの隣接するピ
クセル１とピクセル２の間の差分グレイ値ΔＧ1,2はそ
れぞれの強度I1とI2の間の差分をとることによって見つ
けられる。次に各差分グレイ値ΔＧ1,2は所定のしきい
値ΔＧThと比較される。画像の半田部分に１つのピクセ
ルが位置づけられ、その隣接のピクセルが画像の回路基
板部分に位置づけられる場合を示すしきい値が選択され
る。サーチ経路に沿った不要な半田の存在は、差分のグ
レイ値がしきい値を越えると示される。
経路の隣接するピクセルの強度と比較されて差分のグレ
イ値ΔＧを決定する。特定ピクセルの画像強度またはグ
レイ値はＩC,Rによって与えられる。２つの隣接するピ
クセル１とピクセル２の間の差分グレイ値ΔＧ1,2はそ
れぞれの強度I1とI2の間の差分をとることによって見つ
けられる。次に各差分グレイ値ΔＧ1,2は所定のしきい
値ΔＧThと比較される。画像の半田部分に１つのピクセ
ルが位置づけられ、その隣接のピクセルが画像の回路基
板部分に位置づけられる場合を示すしきい値が選択され
る。サーチ経路に沿った不要な半田の存在は、差分のグ
レイ値がしきい値を越えると示される。
例に従って、サーチ経路1380の強度I1を有する第１のピ
クセル（C95,R5）の角1382で始まって、列C95を上に進
んで経路セグメント1380aの隣接するピクセルから強度I
2を有する第２のピクセル（C95,R6）へ進むサーチを考
えてみよう。この開始位置は任意であり、サーチ経路に
沿ったいかなる位置でもサーチを始める位置として選択
することができることは理解されるべきである。これら
の初めの２つの隣接するピクセルの差分グレイ値は以下
で与えられる； ΔＧ1,2＝I1−I2＝ＩC95,R5−ＩC95,R6 （７） 差分グレイ値の絶対値｜ΔＧ1,2｜がしきい値ΔＧThよ
りも大きいまたは等しければ、ピクセルの位置および差
分グレイ値の符号、すなわち正または負が候補の欠陥表
示Ｄｉとしてストアされ、ここでｉは欠陥表示が見つけ
られた順番に対応する整数である。たとえば、D1は開始
位置1382から始まるサーチ経路1380に沿って最初に出く
わす欠陥表示と対応し、D2は出くわす２番目の欠陥表示
に対応する云々となる。
クセル（C95,R5）の角1382で始まって、列C95を上に進
んで経路セグメント1380aの隣接するピクセルから強度I
2を有する第２のピクセル（C95,R6）へ進むサーチを考
えてみよう。この開始位置は任意であり、サーチ経路に
沿ったいかなる位置でもサーチを始める位置として選択
することができることは理解されるべきである。これら
の初めの２つの隣接するピクセルの差分グレイ値は以下
で与えられる； ΔＧ1,2＝I1−I2＝ＩC95,R5−ＩC95,R6 （７） 差分グレイ値の絶対値｜ΔＧ1,2｜がしきい値ΔＧThよ
りも大きいまたは等しければ、ピクセルの位置および差
分グレイ値の符号、すなわち正または負が候補の欠陥表
示Ｄｉとしてストアされ、ここでｉは欠陥表示が見つけ
られた順番に対応する整数である。たとえば、D1は開始
位置1382から始まるサーチ経路1380に沿って最初に出く
わす欠陥表示と対応し、D2は出くわす２番目の欠陥表示
に対応する云々となる。
第19図で示されている例では、第１の欠陥表示D1はおよ
そ（C95、R55）に位置づけられるピクセルＫで見つけら
れている。ピクセルＫが画像の半田欠陥1370′部分にあ
るのならば、およそ（C95、R54）に位置づけられている
サーチ経路にある前のピクセルＫ−１は大体半田部分の
外にあり、ピクセルＫよりもより高い強度値を有する。
したがって、適当に選択されたΔＧThは、これらの２つ
の隣接するピクセルＫ−１とＫの強度ＩＫ−１とＩＫか
ら引出された差分グレイ値｜ΔＧｋ−1,k｜の絶対値よ
りも小さい。さらにΔＧＫ−1,Kは符号が正である。同
様に、おおよそ（C95、R90）に位置づけらているピクセ
ルＭに第２の欠陥表示D2が見つけられる。ピクセルＭが
画像の半田欠陥1370′部分にあれば、およそ（C95、R9
1）に位置づけられているサーチ経路にある後のピクセ
ルＭ＋１は、半田部分の外にあり、ピクセルＭよりもよ
り高い強度値を持つ。したがって、この２つの隣接する
ピクセルＭとＭ＋１の強度ＩＭとＩＭ＋１から引出され
た差分グレイ値｜ΔＧM,M＋１｜の絶対値はΔＧThより
も大きい。さらに、ΔＧM,M＋１は負の符号である。こ
うして橋絡欠陥1370′の存在は、欠陥表示D1が正であり
次の欠陥表示D2が負であるときに明らかとなる。
そ（C95、R55）に位置づけられるピクセルＫで見つけら
れている。ピクセルＫが画像の半田欠陥1370′部分にあ
るのならば、およそ（C95、R54）に位置づけられている
サーチ経路にある前のピクセルＫ−１は大体半田部分の
外にあり、ピクセルＫよりもより高い強度値を有する。
したがって、適当に選択されたΔＧThは、これらの２つ
の隣接するピクセルＫ−１とＫの強度ＩＫ−１とＩＫか
ら引出された差分グレイ値｜ΔＧｋ−1,k｜の絶対値よ
りも小さい。さらにΔＧＫ−1,Kは符号が正である。同
様に、おおよそ（C95、R90）に位置づけらているピクセ
ルＭに第２の欠陥表示D2が見つけられる。ピクセルＭが
画像の半田欠陥1370′部分にあれば、およそ（C95、R9
1）に位置づけられているサーチ経路にある後のピクセ
ルＭ＋１は、半田部分の外にあり、ピクセルＭよりもよ
り高い強度値を持つ。したがって、この２つの隣接する
ピクセルＭとＭ＋１の強度ＩＭとＩＭ＋１から引出され
た差分グレイ値｜ΔＧM,M＋１｜の絶対値はΔＧThより
も大きい。さらに、ΔＧM,M＋１は負の符号である。こ
うして橋絡欠陥1370′の存在は、欠陥表示D1が正であり
次の欠陥表示D2が負であるときに明らかとなる。
欠陥表示のためのサーチは経路全体が検査されるまで経
路1380のまわりで続けられる。見つけられたすべての橋
絡の報告は記録されて報告される。
路1380のまわりで続けられる。見つけられたすべての橋
絡の報告は記録されて報告される。
半田橋絡欠陥を自動的に捜す工程を示すフローチャート
が第20図で示されている。アクティビティブロック1400
で始まって、分析される特定接続パッドのトポグラフィ
ックデータおよびその他の検査パラメータは分析コンピ
ュータメモリから呼出される。経路1402経由でアクティ
ビティブロック1404に進むと、接続パッドのまわりのサ
ーチ経路は、コンピュータのメモリにストアされている
トポグラフィックデータおよびその他の検査パラメータ
を使って規定される。次に制御は経路1406経由でアクテ
ィビティブロック1408に移されて、ここでサーチ経路走
査はピクセルカウンタ“i"および欠陥表示カウンタ“j"
を１にセットすることによって初期化される。
が第20図で示されている。アクティビティブロック1400
で始まって、分析される特定接続パッドのトポグラフィ
ックデータおよびその他の検査パラメータは分析コンピ
ュータメモリから呼出される。経路1402経由でアクティ
ビティブロック1404に進むと、接続パッドのまわりのサ
ーチ経路は、コンピュータのメモリにストアされている
トポグラフィックデータおよびその他の検査パラメータ
を使って規定される。次に制御は経路1406経由でアクテ
ィビティブロック1408に移されて、ここでサーチ経路走
査はピクセルカウンタ“i"および欠陥表示カウンタ“j"
を１にセットすることによって初期化される。
アクティビティブロック1412、1416、1420、1424、1428
と1434を含む第１のループが経路1410経由でアクティビ
ティブロック1408から入る。第１のループでは、サーチ
経路をなす各ピクセルが検査され、差分グレイ値が計算
され、候補欠陥位置が識別され、後でさらに処理するた
めにストアされる。ループの第１のアクティビティブロ
ック1412では、サーチ経路の第１および第２のピクセル
の差分グレイ値ΔＧ1,2が計算される。この値は経路141
4経由でディシジョンブロック1416に渡され、そこで差
分グレイ値｜ΔＧ1,2｜の絶対値が所定しきい値ΔＧTh
と比較される。｜ΔＧ1,2｜がΔＧThより大きいまたは
等しければ、制御は経路1418経由でアクティビティブロ
ック1420に渡される。アクティビティブロック1420で
は、ピクセル１と２の位置およびΔＧ1,2の符号は第１
の欠陥表示D1としてストアされる。制御は経路1422経由
でアクティビティブロック1424にわたって、そこで欠陥
カウンタ“j"が１つ増加される。1428のディシジョンブ
ロックでは、経路1426経由で達せられる第１ループの最
終ブロックでは、全体のサーチ経路が検査されたかどう
かを決定するために完了チェックが行なわれる。完了し
ていなければ、制御は経路1432経由でアクティビティブ
ロック1434にわたって、サーチ経路ピクセルカウンタ
“i"が１つ増加される。次に制御は経路1436経由でアク
ティビティブロック1412の第１のループの初めに戻る。
サーチ経路をなすすべてのピクセルが分析されるまで第
１ループが繰返され、制御が経路1438経由で第１ループ
のディシジョンブロック1428からアクティビティブロッ
ク1440にわたる。
と1434を含む第１のループが経路1410経由でアクティビ
ティブロック1408から入る。第１のループでは、サーチ
経路をなす各ピクセルが検査され、差分グレイ値が計算
され、候補欠陥位置が識別され、後でさらに処理するた
めにストアされる。ループの第１のアクティビティブロ
ック1412では、サーチ経路の第１および第２のピクセル
の差分グレイ値ΔＧ1,2が計算される。この値は経路141
4経由でディシジョンブロック1416に渡され、そこで差
分グレイ値｜ΔＧ1,2｜の絶対値が所定しきい値ΔＧTh
と比較される。｜ΔＧ1,2｜がΔＧThより大きいまたは
等しければ、制御は経路1418経由でアクティビティブロ
ック1420に渡される。アクティビティブロック1420で
は、ピクセル１と２の位置およびΔＧ1,2の符号は第１
の欠陥表示D1としてストアされる。制御は経路1422経由
でアクティビティブロック1424にわたって、そこで欠陥
カウンタ“j"が１つ増加される。1428のディシジョンブ
ロックでは、経路1426経由で達せられる第１ループの最
終ブロックでは、全体のサーチ経路が検査されたかどう
かを決定するために完了チェックが行なわれる。完了し
ていなければ、制御は経路1432経由でアクティビティブ
ロック1434にわたって、サーチ経路ピクセルカウンタ
“i"が１つ増加される。次に制御は経路1436経由でアク
ティビティブロック1412の第１のループの初めに戻る。
サーチ経路をなすすべてのピクセルが分析されるまで第
１ループが繰返され、制御が経路1438経由で第１ループ
のディシジョンブロック1428からアクティビティブロッ
ク1440にわたる。
アクティビティブロック1440では、欠陥カウンタ“j"
は、再度経路1442経由で第２のループに入る前に１の値
に初期化される。第２のループはブロック1444、1448、
1452と1458を含む。第２のループでは、第１ループで識
別された欠陥表示Ｄｊはサーチ経路に沿った半田橋絡欠
陥の位置を判定するために検査される。ディシジョンブ
ロック1444の第２のループをｊ＝１で入ると、欠陥表示
D1およびD2の符号が決められる。もしD1が正でD2が負で
あれば、制御は経路1446経由でアクティビティブロック
1448にわたって、そこでD1とD2の位置が記録されて半田
橋絡欠陥がD1とD2の間のサーチ経路セグメントにあると
記録される。次に制御は経路1450経由でディシジョンブ
ロック1452にわたされて、欠陥表示ＤＪがすべて分析さ
れたかどうかを判定するために完了テストが行なわれ
る。完了していなければ、制御は経路1456経由でアクテ
ィビティブロック1458にわたされてそこで欠陥カウンタ
“j"が１つ増加される。次に制御は経路1460経由でディ
シジョンブロック1444の第２のループの初めに戻され
る。第１ループでサーチ経路に沿って見つけられたすべ
ての欠陥表示Ｄｊが半田橋絡欠陥に対して分析されるま
で、第２のループが繰返される。次に制御が経路1462経
由でディジションブロック1452からアクティビティブロ
ック1464に渡る。ブロック1464では、サーチ経路に沿っ
て見つけられたすべての半田橋絡欠陥の報告は作成され
て後で呼出すためにストアされる。
は、再度経路1442経由で第２のループに入る前に１の値
に初期化される。第２のループはブロック1444、1448、
1452と1458を含む。第２のループでは、第１ループで識
別された欠陥表示Ｄｊはサーチ経路に沿った半田橋絡欠
陥の位置を判定するために検査される。ディシジョンブ
ロック1444の第２のループをｊ＝１で入ると、欠陥表示
D1およびD2の符号が決められる。もしD1が正でD2が負で
あれば、制御は経路1446経由でアクティビティブロック
1448にわたって、そこでD1とD2の位置が記録されて半田
橋絡欠陥がD1とD2の間のサーチ経路セグメントにあると
記録される。次に制御は経路1450経由でディシジョンブ
ロック1452にわたされて、欠陥表示ＤＪがすべて分析さ
れたかどうかを判定するために完了テストが行なわれ
る。完了していなければ、制御は経路1456経由でアクテ
ィビティブロック1458にわたされてそこで欠陥カウンタ
“j"が１つ増加される。次に制御は経路1460経由でディ
シジョンブロック1444の第２のループの初めに戻され
る。第１ループでサーチ経路に沿って見つけられたすべ
ての欠陥表示Ｄｊが半田橋絡欠陥に対して分析されるま
で、第２のループが繰返される。次に制御が経路1462経
由でディジションブロック1452からアクティビティブロ
ック1464に渡る。ブロック1464では、サーチ経路に沿っ
て見つけられたすべての半田橋絡欠陥の報告は作成され
て後で呼出すためにストアされる。
欠落または不十分な半田欠陥の検出のための画像分析 欠落した半田欠陥は、電子素子接続パッドと対応する回
路基板接続パッドを含む接続部での実質的に０のまたは
非常に少量の半田の存在として定義される。不十分な半
田欠陥は、接続部に何らかの半田があるが適切なフィレ
ットを形成するまたは接続部に十分な強さを提供するの
に十分でないものとして定義される。接続パッド1160c
と1260cの間の不十分な半田欠陥画像1360c′の位置の第
18図の拡大部分が第21図で示されている。列および行を
含む任意のピクセル格子が、欠落したまたは不十分な半
田欠陥を検出するための自動手順の説明を援助するため
に示されている。
路基板接続パッドを含む接続部での実質的に０のまたは
非常に少量の半田の存在として定義される。不十分な半
田欠陥は、接続部に何らかの半田があるが適切なフィレ
ットを形成するまたは接続部に十分な強さを提供するの
に十分でないものとして定義される。接続パッド1160c
と1260cの間の不十分な半田欠陥画像1360c′の位置の第
18図の拡大部分が第21図で示されている。列および行を
含む任意のピクセル格子が、欠落したまたは不十分な半
田欠陥を検出するための自動手順の説明を援助するため
に示されている。
欠落半田または不十分な半田の欠陥の半田接続部の断面
Ｘ線画像を分析するための手順が、半田接続画像1360
c′に関して第21図で示されている。好ましくは、断面
画像の面は回路基板の面と実質的に平行である面にあ
り、そして回路基板の表面上約0.0005インチにある。こ
の手順は一般に画像から、いくつかの特定領域の半田接
続部の厚さを決定するのを含む。
Ｘ線画像を分析するための手順が、半田接続画像1360
c′に関して第21図で示されている。好ましくは、断面
画像の面は回路基板の面と実質的に平行である面にあ
り、そして回路基板の表面上約0.0005インチにある。こ
の手順は一般に画像から、いくつかの特定領域の半田接
続部の厚さを決定するのを含む。
半田接続部の３つの特定領域が第22図に関して規定され
ている。第22図はたとえば接続部1360eのような典型的
に良品の半田接続部の断面図である。断面図は第17図の
ライン22−22に沿ったものである。素子接続パッド1160
と回路基板接続パッド1260の間に挾持されている接続部
1360eの第１の領域1501は接続部の「パッド」として示
されている。素子212の横壁面1505からおよそ始まっ
て、壁面1505とパッド1260の境界1507の間の点1506まで
およそ延在する第２の領域1502は、接続部1360eの「か
かと」部分として示されている。点1506でおよそ始まっ
てパッド1260の境界1507までおよそ延在する第３の領域
1503は接続部1360eの「爪先」部分として示されてい
る。
ている。第22図はたとえば接続部1360eのような典型的
に良品の半田接続部の断面図である。断面図は第17図の
ライン22−22に沿ったものである。素子接続パッド1160
と回路基板接続パッド1260の間に挾持されている接続部
1360eの第１の領域1501は接続部の「パッド」として示
されている。素子212の横壁面1505からおよそ始まっ
て、壁面1505とパッド1260の境界1507の間の点1506まで
およそ延在する第２の領域1502は、接続部1360eの「か
かと」部分として示されている。点1506でおよそ始まっ
てパッド1260の境界1507までおよそ延在する第３の領域
1503は接続部1360eの「爪先」部分として示されてい
る。
典型的に、パッド領域1501は比較的薄いほとんど均一な
厚さの半田を含む。かかと領域1502は一般に不均等の厚
さであり、接続部の最も厚い部分をなす。爪先領域1503
は一般にかかとと比べて厚さにおいてより均一である
が、それほど厚くはない。接続部1360eをなす半田の量
は３つの領域1501、1502、1503のそれぞれの半田の平均
厚さの測定から概算できる。
厚さの半田を含む。かかと領域1502は一般に不均等の厚
さであり、接続部の最も厚い部分をなす。爪先領域1503
は一般にかかとと比べて厚さにおいてより均一である
が、それほど厚くはない。接続部1360eをなす半田の量
は３つの領域1501、1502、1503のそれぞれの半田の平均
厚さの測定から概算できる。
典型的に鉛と錫の組合わせである半田材料のラミノグラ
フ断面画像では、画像の強度と画像を形成する半田材料
の厚さとの間に関係がある。第23a図はこの一般的な関
係の例を示す。この例では、画像の強度は半田材料の厚
さが増加するにつれ、グレイのより薄い明度（白）に対
応する値からグレイのより濃い明度（黒）に対応する値
に減少する。すなわち、半田の薄い部分の画像は、半田
のより厚い部分の画像の画像強度値よりも高い画像強度
値を有することになる。薄い部分の画像は、厚い部分の
画像よりも薄い明度のグレイを示す。この関係は異なる
厚さの複数のステップを含むキャリブレーションステッ
プウェッジを使うことによってキャリブレートすること
ができる。このようなステップウェッジ1560の例は第23
b図で示されている。ステップウェッジ1560は半田材料
で構成されており、0.001インチの増加率で0.001インチ
から0.010インチにわたる厚さを有する1571から1580ま
での10個のステップを含む。ライン1590を含みウェッジ
のベース1592と平行である面でとられたステップウェッ
ジ1560のＸ線ラミノグラフ断面画像は第23c図で示され
ている画像強度対半田厚さの関係を示す。ステップ1571
から1580の厚さは既知であるので、対応する強度1571′
からステップ1580′は厚さが知られていない半田材料の
他の断面画像の強度と比較して知られていない厚さを決
定することができる。
フ断面画像では、画像の強度と画像を形成する半田材料
の厚さとの間に関係がある。第23a図はこの一般的な関
係の例を示す。この例では、画像の強度は半田材料の厚
さが増加するにつれ、グレイのより薄い明度（白）に対
応する値からグレイのより濃い明度（黒）に対応する値
に減少する。すなわち、半田の薄い部分の画像は、半田
のより厚い部分の画像の画像強度値よりも高い画像強度
値を有することになる。薄い部分の画像は、厚い部分の
画像よりも薄い明度のグレイを示す。この関係は異なる
厚さの複数のステップを含むキャリブレーションステッ
プウェッジを使うことによってキャリブレートすること
ができる。このようなステップウェッジ1560の例は第23
b図で示されている。ステップウェッジ1560は半田材料
で構成されており、0.001インチの増加率で0.001インチ
から0.010インチにわたる厚さを有する1571から1580ま
での10個のステップを含む。ライン1590を含みウェッジ
のベース1592と平行である面でとられたステップウェッ
ジ1560のＸ線ラミノグラフ断面画像は第23c図で示され
ている画像強度対半田厚さの関係を示す。ステップ1571
から1580の厚さは既知であるので、対応する強度1571′
からステップ1580′は厚さが知られていない半田材料の
他の断面画像の強度と比較して知られていない厚さを決
定することができる。
分析における最初のステップは、欠落したまたは不十分
な半田欠陥を検査および評価するための必要なトポグラ
フィックデータおよび検査パラメータの獲得を含む。こ
の１つの実施例は、行なわれる各分析に対してこの特定
の情報を含むデータファイルを与える。欠落または不十
分な半田欠陥の存在のために画像を分析する算法は入力
として、接続パッドの質量の中心位置および境界、３つ
の検査窓、６つのしきい値を使う。この例では、データ
ファイルは接続パッド1260cの質量の中心1679は第21図
の列および行ピクセル座標（C100、R62）に位置づけら
れているという情報を含む。さらに、データファイル
は、パッド1260cのピクセル長さはピクセル列番号C50と
C150の間の差分であり、パッドの幅はピクセル行番号R7
5とR50の間の差分であるという情報を含む。分析を行な
うのに必要な他の検査パラメータもデータファイルから
検出される。
な半田欠陥を検査および評価するための必要なトポグラ
フィックデータおよび検査パラメータの獲得を含む。こ
の１つの実施例は、行なわれる各分析に対してこの特定
の情報を含むデータファイルを与える。欠落または不十
分な半田欠陥の存在のために画像を分析する算法は入力
として、接続パッドの質量の中心位置および境界、３つ
の検査窓、６つのしきい値を使う。この例では、データ
ファイルは接続パッド1260cの質量の中心1679は第21図
の列および行ピクセル座標（C100、R62）に位置づけら
れているという情報を含む。さらに、データファイル
は、パッド1260cのピクセル長さはピクセル列番号C50と
C150の間の差分であり、パッドの幅はピクセル行番号R7
5とR50の間の差分であるという情報を含む。分析を行な
うのに必要な他の検査パラメータもデータファイルから
検出される。
パッド1260cの画像1360c′の欠落したまたは不十分な半
田欠陥分析のためのトポグラフィックデータおよび検査
パラメータを使って、画像分析算法は第21図に示されて
いるように、３つの検査窓1601、1602と1603の境界を規
定するために進む。各窓は形状において長方形であり、
パッドの境界および質量の中心から所定の距離に位置づ
けられている。第１の窓1601はピクセル座標（C55,R5
5）、（C55、R70）、（C85、R70）と（C85、R55）を有
する４つの角によって規定される。窓1601は実質的に半
田接続部のパッド領域1501に重畳する。第２の窓1602は
ピクセル座標（C95、R55）（C95、R70）、（C120、R7
0）（120、R55）を有する４つの角によって規定され
る。窓1602は実質的に半田接続部のかかと領域1502に重
畳する。第３の窓1603はピクセル座標（C125、R55）、
（C125、R70）、（C145、R70）、（C145、R55）を有す
る４つの角によって規定される。窓1603は実質的に半田
接続部の爪先領域1503に重畳する。
田欠陥分析のためのトポグラフィックデータおよび検査
パラメータを使って、画像分析算法は第21図に示されて
いるように、３つの検査窓1601、1602と1603の境界を規
定するために進む。各窓は形状において長方形であり、
パッドの境界および質量の中心から所定の距離に位置づ
けられている。第１の窓1601はピクセル座標（C55,R5
5）、（C55、R70）、（C85、R70）と（C85、R55）を有
する４つの角によって規定される。窓1601は実質的に半
田接続部のパッド領域1501に重畳する。第２の窓1602は
ピクセル座標（C95、R55）（C95、R70）、（C120、R7
0）（120、R55）を有する４つの角によって規定され
る。窓1602は実質的に半田接続部のかかと領域1502に重
畳する。第３の窓1603はピクセル座標（C125、R55）、
（C125、R70）、（C145、R70）、（C145、R55）を有す
る４つの角によって規定される。窓1603は実質的に半田
接続部の爪先領域1503に重畳する。
窓の中の平均画像強度は、窓をなすすべてのピクセルの
画像強度を加算して、加算に貢献するピクセルの合計数
によって除算することによって決められる。こうしてパ
ッド領域窓1601、かかと領域窓1602、爪先領域窓1603か
ら引出された平均強度はそれぞれＩＰ、ＩＨ、そしてＩ
Ｔとして示されている。前に説明したように、これらの
平均強度は、それぞれの領域の半田の平均厚さＴＰ、Ｔ
Ｈ、ＴＴと直接関係する。欠落したまたは不十分な半田
欠陥の存在はこれらの平均厚さＴＰ、ＴＨ、ＴＴを所定
の厚さしきい値ThM,P、ThM,H、ThM,T、ThI,P、ThI,H、T
hI,Tと比較することによって決定される。一般に、Th
M,P、ThM,HとThM,Tの欠落半田しきい値はそれぞれパッ
ド、かかと、爪先の領域に対応し、不十分な半田しきい
値ThI,P、ThI,H、ThI,Tよりも小さい。すなわち、ThM,P
＜ThI,P、ThM,H＜ThI,H、ThM,T＜ThI,Tである。特に、
もしＴＰ＜ThM,P、ＴＨ＜ThM,H、ＴＴ＜ThM,Tなら、接
続部は欠落した半田を有するものとして報告される。も
しThM,P＜ＴＰ＜ThI,P、ThM,H＜ＴＨ＜ThI,H、ThM,T＜
ＴＴ＜ThI,Tなら、接続部は不十分な半田を有するもの
として報告される。
画像強度を加算して、加算に貢献するピクセルの合計数
によって除算することによって決められる。こうしてパ
ッド領域窓1601、かかと領域窓1602、爪先領域窓1603か
ら引出された平均強度はそれぞれＩＰ、ＩＨ、そしてＩ
Ｔとして示されている。前に説明したように、これらの
平均強度は、それぞれの領域の半田の平均厚さＴＰ、Ｔ
Ｈ、ＴＴと直接関係する。欠落したまたは不十分な半田
欠陥の存在はこれらの平均厚さＴＰ、ＴＨ、ＴＴを所定
の厚さしきい値ThM,P、ThM,H、ThM,T、ThI,P、ThI,H、T
hI,Tと比較することによって決定される。一般に、Th
M,P、ThM,HとThM,Tの欠落半田しきい値はそれぞれパッ
ド、かかと、爪先の領域に対応し、不十分な半田しきい
値ThI,P、ThI,H、ThI,Tよりも小さい。すなわち、ThM,P
＜ThI,P、ThM,H＜ThI,H、ThM,T＜ThI,Tである。特に、
もしＴＰ＜ThM,P、ＴＨ＜ThM,H、ＴＴ＜ThM,Tなら、接
続部は欠落した半田を有するものとして報告される。も
しThM,P＜ＴＰ＜ThI,P、ThM,H＜ＴＨ＜ThI,H、ThM,T＜
ＴＴ＜ThI,Tなら、接続部は不十分な半田を有するもの
として報告される。
欠落または不十分な半田欠陥を自動的に捜す手順を示す
フローチャートが第24図に示されている。アクティビテ
ィブロック1700で始まって、分析される特定の接続パッ
ドのトポグラフィックデータおよびその他の検査パラメ
ータは分析コンピュータのメモリから呼出される。経路
1702経由でアクティビティブロック1704に進んで、半田
接続部のパッド、かかと、爪先の領域の検査窓は、コン
ピュータのメモリにストアされているトポグラフィック
データとその他の検査データを使って規定される。次に
制御は経路1706経由でアクティビティブロック1708に渡
され、そこで各窓の内の平均画像強度が決定されて対応
する平均半田厚さが計算される。次に制御は経路1710経
由でディシジョンブロック1712に伝えられる。
フローチャートが第24図に示されている。アクティビテ
ィブロック1700で始まって、分析される特定の接続パッ
ドのトポグラフィックデータおよびその他の検査パラメ
ータは分析コンピュータのメモリから呼出される。経路
1702経由でアクティビティブロック1704に進んで、半田
接続部のパッド、かかと、爪先の領域の検査窓は、コン
ピュータのメモリにストアされているトポグラフィック
データとその他の検査データを使って規定される。次に
制御は経路1706経由でアクティビティブロック1708に渡
され、そこで各窓の内の平均画像強度が決定されて対応
する平均半田厚さが計算される。次に制御は経路1710経
由でディシジョンブロック1712に伝えられる。
ディシジョンブロック1712では、窓内の平均半田厚さＴ
Ｐ、ＴＨ、及びＴＴはそれぞれ不十分な半田厚さしきい
値ThI,P、ThI,H、ThI,Tと比較される。平均厚さが不十
分な半田しきい値よりも小さくなければ、制御は経路17
14経由で分析ルーチンの最後に渡される。もし平均厚さ
が不十分な半田しきい値よりも小さければ、制御は経路
1718経由でディシジョンブロック1720に渡される。ディ
シジョンブロック1720では、平均厚さＴＰ、ＴＨ、ＴＴ
は欠落した半田厚さしきい値ThM,P、ThM,H、ThM,Tと比
較される。平均厚さが欠陥半田しきい値よりも小さくな
ければ、制御は経路1722経由でアクティビティブロック
1724に渡されてそこで不十分な半田欠陥が記録される。
次に制御は経路1726経由で分析ルーチンの最後に渡され
る。ディシジョンブロック1720において平均厚さが欠落
半田しきい値よりも小さければ、制御は経路1728経由で
アクティビティブロック1730に渡されてそこで欠落半田
欠陥の存在が記録される。次に制御は経路1732経由でル
ーチンの最後に渡される。
Ｐ、ＴＨ、及びＴＴはそれぞれ不十分な半田厚さしきい
値ThI,P、ThI,H、ThI,Tと比較される。平均厚さが不十
分な半田しきい値よりも小さくなければ、制御は経路17
14経由で分析ルーチンの最後に渡される。もし平均厚さ
が不十分な半田しきい値よりも小さければ、制御は経路
1718経由でディシジョンブロック1720に渡される。ディ
シジョンブロック1720では、平均厚さＴＰ、ＴＨ、ＴＴ
は欠落した半田厚さしきい値ThM,P、ThM,H、ThM,Tと比
較される。平均厚さが欠陥半田しきい値よりも小さくな
ければ、制御は経路1722経由でアクティビティブロック
1724に渡されてそこで不十分な半田欠陥が記録される。
次に制御は経路1726経由で分析ルーチンの最後に渡され
る。ディシジョンブロック1720において平均厚さが欠落
半田しきい値よりも小さければ、制御は経路1728経由で
アクティビティブロック1730に渡されてそこで欠落半田
欠陥の存在が記録される。次に制御は経路1732経由でル
ーチンの最後に渡される。
ここで説明されているシステムおよび処理は基本的に印
刷回路基板の上の半田接続部の検査のために開発され
た。しかし、この発明は他の対象物および特徴の検査の
ためにも有用であろう。上記の記述は印刷回路基板の上
の電子素子間の半田接続部の検査に応用された発明の１
つの好ましい実施例を含むが、当業者にとって明らかな
他の応用もある。
刷回路基板の上の半田接続部の検査のために開発され
た。しかし、この発明は他の対象物および特徴の検査の
ためにも有用であろう。上記の記述は印刷回路基板の上
の電子素子間の半田接続部の検査に応用された発明の１
つの好ましい実施例を含むが、当業者にとって明らかな
他の応用もある。
この発明はその精神および本質的特性から離れることな
く他の特定の形状で実施することができる。説明された
実施例はいかなる点においても例示的であり限定するも
のではないというふうに考えられるべきである。したが
ってこの発明の範囲は前述の説明よりもむしろ添付の請
求の範囲によって示される。この請求の範囲の等価の意
味および範囲内に入るすべての変更はその範囲内に含ま
れるものとする。
く他の特定の形状で実施することができる。説明された
実施例はいかなる点においても例示的であり限定するも
のではないというふうに考えられるべきである。したが
ってこの発明の範囲は前述の説明よりもむしろ添付の請
求の範囲によって示される。この請求の範囲の等価の意
味および範囲内に入るすべての変更はその範囲内に含ま
れるものとする。
フロントページの続き (72)発明者 アダムス，ジョン・エイ アメリカ合衆国、92025 カリフォルニア 州 エスカンディードウ、バリィ・グルー ブ・レーン、615 (72)発明者 ロス，エドワード・ダブリュ アメリカ合衆国、92026 カリフォルニア 州 エスカンディードウ、イーグル・ロッ ク・レーン、1329 (56)参考文献 特開 昭62−116238（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−67432（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−161551（ＪＰ，Ａ) 米国特許4139776（ＵＳ，Ａ) 米国特許3091692（ＵＳ，Ａ)
Claims (59)
- 【請求項１】電気部品（212）と前記部品212が上に装着
されている回路基板（210）との間の半田接続部（214）
の品質を検査および分析するための回路基板検査装置で
あって、前記回路基板検査装置が自動的に獲得され、デ
ジタル化されかつ分析される前記半田接続部（214）の
Ｘ線ラミノグラフ断面画像を作成し、前記回路基板検査
装置が、電子ビーム（285）が射突するターゲット（28
7）の或る位置からＸ線（282）が放たれるＸ線ソース
（20）と、 前記電子ビーム（285）を前記ターゲット（287）の異な
る位置に偏向するための電気ステアリング装置（281）
とを含む、前記ステアリング装置（281）が前記電子ビ
ーム（285）を或る軸（40、404）に対して回転させ、そ
して前記ターゲット（287）の上の実質的に円形の経路
をたどらせることができて、前記Ｘ線ソース（20）を第
１の円形パターンで動かし、前記第１の円形パターンが
第１の面（62）を規定し、さらに 前記半田接続部（214）と前記回路基板（210）を透過し
た前記Ｘ線ソース（20）によって発生したＸ線（282）
を受取るために位置づけられたＸ線ディテクタ（30）を
含み、前記Ｘ線ディテクタ（30）は、 前記透過Ｘ線（282）によって形成されたＸ線画像に対
応する光学画像を作成するための変換スクリーン（25
0）と、 前記軸（40、404）に対して回転しかつ第２の円形パタ
ーンを規定する実質的に円形経路に沿って進むように前
記変換スクリーン（250）を動かすための手段（256）と
を含み、前記第２の円形パターンが前記第１の面（62）
と実質的に平行である第２の面（64）を規定し、さらに 前記光学画像を前記回転変換スクリーン（250）から静
止光学画像面に伝送するための光学非回転装置（252、2
54、256）と、 前記光学画像を検出するために前記静止光学画像面に位
置づけられたカメラ（258）とを含み、前記カメラ（25
8）が前記光学画像と対応する電子出力を有し、さらに 前記Ｘ線ソース（20）と変換スクリーン（250）の円形
運動を同期化するための制御システム（263、260）を含
み、前記Ｘ線断面ラミノグラフ画像の前記光学画像表現
が前記静止画像面で形成され、前記制御システムが、 前記第２の円形パターンに沿った前記変換スクリーン
（250）の位置をモニタしかつスクリーン位置と対応す
る座標を伝えるセンサ（263）と、 前記センサ（263）から前記座標を受取って対応する信
号を前記ステアリング装置（281）に伝えて、前記Ｘ線
ソース（20）の動きを前記変換スクリーン（250）の前
記運動と同期化させるルックアップテーブル（720x、72
0y）とを含み、さらに 前記半田接続部（214）の前記断面画像を分析するため
のデジタル画像処理システム（270、272）を含み、前記
画像処理システム（270、272）が 前記カメラ（258）から前記電子画像信号を受取って、
前記半田接続部（214）の前記Ｘ線断面画像と対応する
前記画像のデジタル表現を形成する画像デジタイザ（27
0）と、 前記デジタル画像の所定領域をアクセスするようにかつ
半田欠陥の特定の種類の特定フィーチャを表示するため
に前記領域を所定の命令セットに従って分析するように
プログラムされたプログラム制御計算の部分（272）と
を含む、 ことを特徴とする、装置。 - 【請求項２】前記Ｘ線ソース（20）が操舵可能電子ビー
ムＸ線管（200）を含む、請求項１に記載の装置。 - 【請求項３】前記電気ステアリング装置（281）が磁界
を発生させるコイル（281x、281y）を含んで前記電子ビ
ーム（285）と相互作用してそれを偏向させる、請求項
１に記載の装置。 - 【請求項４】前記変換スクリーン（250）がタングステ
ン酸カドミニウムシンチレーション材料を含む、請求項
１に記載の装置。 - 【請求項５】前記断面画像が、前記第１および第２の面
（62、64）と平行でありかつ前記回転軸（40、404）と
交差する前記半田接続部214の面（60）と対応する、請
求項１に記載の装置。 - 【請求項６】前記半田接続部（214）の前記画像面（6
0）が、前記画像面（60）から前記第１の面（62）への
距離が前記画像面（60）から前記第２の面（64）への距
離よりも小さいように前記Ｘ線ソース（20）と前記Ｘ線
ディテクタ（30）の間に位置づけられている、請求項５
に記載の装置。 - 【請求項７】前記変換スクリーン（250）を動かすため
の前記手段が、前記軸（40、404）に対して回転しかつ
前記変換スクリーン（250）が上に装着されている回転
盤（256）をさらに含む、請求項１に記載の装置。 - 【請求項８】前記光学非回転装置（252、254、256）が
前記回転盤（256）に装着されている第１および第２の
鏡（254、252）を含み、前記鏡（254、252）が前記回転
軸（40、404）および前記第１および第２の面（62、6
4）に関して約45゜の角度で配向される、請求項７に記
載の装置。 - 【請求項９】前記第１の鏡（254）が前記変換スクリー
ン（250）から前記光学画像を受取って前記第２の鏡（2
52）に映して、前記第２の鏡（252）がさらに前記画像
を前記静止画像面に映す、請求項８に記載の装置。 - 【請求項１０】前記第２の鏡（252）が前記回転軸（4
0、404）と交差する、請求項８に記載の装置。 - 【請求項１１】前記カメラ（258）が低い光レベルビデ
オカメラ（258）を含む、請求項１に記載の装置。 - 【請求項１２】前記低い光レベルカメラ（258）がシリ
コン強化ターゲット螢光増倍管を含む、請求項11に記載
の装置。 - 【請求項１３】前記デジタル画像処理システム（270、2
72）が複数の平行画像プロセッサ（272a、272b…272n）
を含む、請求項１に記載の装置。 - 【請求項１４】前記回路基板（210）を動かすための位
置決めテーブル（230）をさらに含む、請求項１に記載
の装置。 - 【請求項１５】印刷回路基板（210）に装着されている
電気部品（212）間の電気的接続部（214）を検査するた
めの装置であって、 前記電気接続部（214）の切断面の断面画像を発生する
画像システム（200、240）によって特徴付けられ、前記
画像システム（200、240）は、 前記電気接続部（214）を照射するよう構成される透過
放射（200）のソースを含み、透過放射は複数個のソー
ス位置（280）から前記電気接続部（214）に向けられ、 前記電気接続部（214）を通った後の前記透過放射を受
取るよう構成される放射ディテクタ（240）を含み、前
記放射ディテクタ（240）は、前記放射ディテクタ（24
0）によって受取られる前記透過放射の位置および強度
に対応する信号を発する出力を有し、さらに 前記透過放射信号の前記位置信号および前記強度を分析
し、かつそれから前記電気接続部（214）の切断面の前
記断面画像を作成するよう構成される分析システム（27
0、272）を含み、前記分析システム（270、272）は、前
記電気接続部（214）の切断面の前記断面画像をさらに
分析して前記電気接続部（214）の量の測定を決定す
る、装置。 - 【請求項１６】前記画像システム（200、240）がＸ線ソ
ース（200）とＸ線ディテクタ（240）とを含む、請求項
15に記載の装置。 - 【請求項１７】前記画像システム（200、240）が前記電
気接続部（214）のＸ線ラミノグラフを作成する、請求
項16に記載の装置。 - 【請求項１８】前記Ｘ線ラミノグラフが、前記電気接続
部（214）に関して前記Ｘ線ソース（200）および前記Ｘ
線ディテクタ（240）の動きによって作成される、請求
項17に記載の装置。 - 【請求項１９】前記Ｘ線ソース（200）の前記動きが電
気手段（281）によって発生され、前記Ｘ線ディテクタ
（240）の前記動きが電子機械的手段（256）によって発
生され、前記Ｘ線ソース（200）と前記Ｘ線ディテクタ
（240）の動きが電気的フィードバックシステム（260）
によって同期化および制御される、請求項18に記載の装
置。 - 【請求項２０】前記Ｘ線ソース（200）と前記Ｘ線ディ
テクタ（240）の前記動きが実質的に円形であり、ソー
ス面（62）とディテクタ面（64）とを規定する、請求項
18に記載の装置。 - 【請求項２１】前記ソース面（62）と前記ディテクタ面
（64）が実質的に平行である、請求項20に記載の装置。 - 【請求項２２】前記画像システムがコンピュータ化され
た断層撮影システムを含む、請求項16に記載の装置。 - 【請求項２３】前記透過放射ソース（200）はさらに、 Ｘ線ソース（200）を含み、Ｘ線（282）はターゲット
（287）に射突する電子ビーム（285）によって作成さ
れ、さらに 前記電子ビーム（285）を前記ターゲット（287）の異な
る位置に偏向して、前記Ｘ線ソース（200）によって作
成される前記Ｘ線（282）の位置（280）を動かす、電気
的ステアリング装置（281）を含み、 前記放射ディテクタ（240）はさらに、 前記Ｘ線ソース（200）によって作成されたＸ線（282）
を受取るよう位置付けられるＸ線ディテクタ（240、25
0）と、 前記Ｘ線ディテクタ（240、250）の位置を動かすための
手段（256）とを含み、さらに 前記画像システム（200、240）は、前記Ｘ線ソース（20
0）の動きを前記Ｘ線ディテクタ（240、250）の動きと
同化させるためのフィードバックシステム（260、263、
265）をさらに含む、請求項15に記載の装置。 - 【請求項２４】基準エレメント（730）が前記Ｘ線ソー
ス（200）と前記Ｘ線ディテクタ（240、250）との間に
位置付けられた場合、前記Ｘ線ディテクタ（240、250）
に基準エレメント画像（830）を形成する基準エレメン
ト（730）をさらに含む、請求項23に記載の装置。 - 【請求項２５】前記フィードバックシステム（260、26
3、265）が前記Ｘ線ソース（200）を第１の回転軸（4
0、404）に対して第１の円形経路を進ませて第１の面
（62）を形成し、さらに 前記Ｘ線ディテクタ（240）を動かすための前記手段（2
56）が、前記Ｘ線ディテクタ（240,250）を第２の回転
軸（40、404）に対して第２の円形経路を進ませて第２
の面（64）を形成する、請求項23に記載の装置。 - 【請求項２６】前記分析システム（270、272）は、前記
電気接続部（214）の切断面の前記断面画像において特
定のフィーチャをサーチし、前記画像の所定位置におい
て、前記電気接続部（214）の切断面の前記断面画像に
所定のテストを行なうことによって前記特定フィーチャ
を識別する、請求項15に記載の装置。 - 【請求項２７】前記特定フィーチャの１つが半田橋絡欠
陥（1370）を含む、請求項26に記載の装置。 - 【請求項２８】前記画像分析システム（270、272）によ
って行なわれる前記所定テストの１つは、前記電気接続
部（214、1360a′）を囲む境界（1380）に沿って一連の
差分画像強度グレイ値を計算し、前記差分グレイ値を所
定のしきいグレイ値と比較する、請求項27に記載の装
置。 - 【請求項２９】前記計算された差分画像強度グレイ値が
前記所定のしきいグレイ値を超える前記境界（1380）に
沿った位置を、前記半田橋絡欠陥（1370）として前記画
像分析システム（270、272）によって識別される、請求
項28に記載の装置。 - 【請求項３０】前記特定フィーチャの１つが、前記接続
部（214、1360c′）に存在する半田の量を含む、請求項
26に記載の装置。 - 【請求項３１】印刷回路基板（210）に装着される電気
部品（212）間の電気接続部（214）を検査するための装
置であって、前記装置は 前記電気接続（214）の断面画像を作成するための画像
システム（20、30）と、 前記断面画像を分析するための画像分析システム（27
0、272）とを含み、前記画像分析システム（270、272）
は、前記断面画像において特定フィーチャをサーチし、
前記画像の所定位置で、前記断面画像に所定のテストを
行なうことによって前記特定フィーチャを識別し、前記
特定フィーチャの１つは前記接続部（214）に存在する
半田の量を含み、さらに前記接続部（214、1360c′）の
１つの３つの異なる部分（1501、1502、1503）に対応す
る、前記断面画像（1601、1602、1603）の３つの領域を
規定し、前記３つの領域の各々に対して平均画像強度
（ＩＰ、ＩＨ、ＩＴ）を計算し、かつ前記平均画像強度
を第１セットおよび第２セットの所定しきい値（T
hI,P、ThI,H、ThI,T;ThM,P、ThM,H、ThM,T）と比較す
る、装置。 - 【請求項３２】前記平均強度が前記第１セットおよび第
２セット両方のしきい値（ThI,P、ThI,H、ThI,T;T
hM,P、ThM,H、ThM,T）よりも小さい場所を前記画像分析
システム（270、272）が欠落半田欠陥（1360f）として
識別する、請求項31に記載の装置。 - 【請求項３３】前記平均強度が前記第１セットのしきい
値よりも小さくかつ前記第２のセットのしきい値よりも
大きい場所を前記画像分析システム（270、272）が、不
十分な半田欠陥（1360c）として識別する、請求項31に
記載の装置。 - 【請求項３４】対象物のＸ線ラミノグラフを作成するた
めの装置において、 ターゲット（287）に射突する電子ビーム（285）によっ
てＸ線（282）が作成されるＸ線ソース（20）と、 前記電子ビーム（285）を前記ターゲット（287）の異な
る位置に偏向して位置を動かすための電気ステアリング
装置（281）とを特徴とし、前記Ｘ線（282）が前記Ｘ線
ソース（20）によって発生され、さらに 前記Ｘ線ソース（20）によって発生されたＸ線（282）
を受取るために位置づけられたＸ線ディテクタ（30）
と、 前記Ｘ線ディテクタ（30）の位置を動かすための手段
（256）と、 Ｘ線ソース（20）の動きをＸ線ディテクタ（30）の動き
と同期化させるためのフィードバックシステム（260、2
63、265）とを、特徴とする装置。 - 【請求項３５】テスト対象物（730）が前記Ｘ線ソース
（20）と前記Ｘ線ディテクタ（30）との間に位置づけら
れたときに前記Ｘ線ディテクタ（30）に画像を形成する
前記テスト対象物（730）をさらに含む、請求項34に記
載の装置。 - 【請求項３６】前記フィードバックシステム（260、26
3、265）が前記ディテクタ（30）の動きに応答して前記
電気ステアリング装置（281）を駆動して、前記テスト
対象物（730）の前記画像が、前記Ｘ線ディテクタ（3
0）と前記Ｘ線ソース（20）が前記テスト対象物（730）
と相対して動くにつれ前記Ｘ線ディテクタ（30）の所定
位置に位置づけられる、請求項35に記載の装置。 - 【請求項３７】前記フィードバックシステム（260、26
3、265）が前記Ｘ線ソース（20）を第１の回転（40、40
4）に対して第１の円形経路を進ませて第１の面（62）
を形成し、 前記Ｘ線ディテクタ（30）を動かすための前記手段が、
前記Ｘ線ディテクタ（30）を第２の回転軸（40、404）
に対して第２の円形経路を進ませて第２の面（64）を形
成する、請求項34に記載の装置。 - 【請求項３８】前記第１の面（62）が前記第２の面（6
4）と実質的に平行である、請求項37に記載の装置。 - 【請求項３９】前記第１の軸（40、404）が前記第２の
軸（40、404）と実質的に同軸である、請求項37に記載
の装置。 - 【請求項４０】前記第１の円形経路と前記第２の円形経
路が同じ回転軸（40、404）を実質的に有しかつ前記第
１および第２の面（62、64）が実質的に平行である、請
求項37に記載の装置。 - 【請求項４１】印刷回路基板（210）に装着されている
電気部品（212）の間の電気的接続部（214）を検査する
方法において、 前記電気接続部（214）の切断面の断面画像を作成する
ステップと、 前記電気接続部（214）における特定のタイプの欠陥を
示す、所定の特徴を求めるために前記断面画像をサーチ
するステップと、 前記サーチステップによって見つけられた前記所定特徴
を分析して前記電気接続部（214）の品質を決定するス
テップを含む、方法。 - 【請求項４２】前記断面画像を作成する前記ステップ
が、Ｘ線ソース（200）でＸ線（282）を発生させるステ
ップと、Ｘ線ディテクタ（240）でＸ線（282）を検出す
るステップとをさらに含む、請求項41に記載の方法。 - 【請求項４３】前記断面画像を作成させる前記ステップ
が、前記電気接続部（214）のＸ線ラミノグラフを作成
するステップをさらに含む、請求項42に記載の方法。 - 【請求項４４】前記Ｘ線ラミノグラフを作成する前記ス
テップが、前記Ｘ線ソース（200）および前記Ｘ線ディ
テクタ（240）を前記電気接続部（214）に関して動かす
ステップをさらに含む、請求項43に記載の方法。 - 【請求項４５】前記Ｘ線ラミノグラフを作成する前記ス
テップはさらに、 前記Ｘ線ソース（200）を電気的手段によって動かすス
テップと、 前記Ｘ線ディテクタ（240）を電子機械的手段によって
動かすステップと、 前記Ｘ線ソース（200）および前記Ｘ線ディテクタ（24
0）の動きを電気フィードバックシステム（260、263、2
65）で同期化するステップとを含む、請求項44に記載の
方法。 - 【請求項４６】さらに、電子ビーム（285）をターゲッ
ト（287）に向けることによって前記Ｘ線（282）を発生
し、 前記電子ビーム（285）を前記ターゲット（287）の異な
る位置に向け、前記Ｘ線（282）が前記Ｘ線ソース（20
0）によって発生される位置（280）を動かすステップ
と、 基準エレメント（730）が前記Ｘ線ディテクタ（240）に
画像を形成するよう、前記Ｘ線ソース（200）と前記Ｘ
線ディテクタ（240）との間に基準エレメント（730）を
位置付けるステップと、 前記Ｘ線ディテクタ（240）およびＸ線生成の前記位置
（280）が前記基準エレメント（730）に対して相対的に
動くにつれ、前記基準エレメント（730）の前記画像が
前記Ｘ線ディテクタ（240）の所定位置に位置付けられ
るよう、前記ディテクタ（240）の動きに応答して前記
フィードバックシステム（260、263、265）を駆動する
ステップとを含む、請求項45に記載の方法。 - 【請求項４７】前記所定特徴を分析する前記ステップは
さらに、前記断面画像の所定位置で、前記断面画像に所
定テストを行なうステップを含む、請求項41に記載の方
法。 - 【請求項４８】前記所定特徴を分析する前記ステップは
さらに、 前記電気接続部（214）を囲む境界（1380）に沿って一
連の差分画像強度グレイ値（ΔＧTi,i＋１）を計算する
ステップと、 前記差分画像グレイ値（ΔＧTi,i＋１）を所定のしきい
グレイ値（ΔＧTh）と比較するステップとを含む、請求
項41に記載の方法。 - 【請求項４９】前記計算された差分画像強度グレイ値
（ΔＧTi,i＋１）が前記所定しきいグレイ値（ΔＧTh）
を越える、前記境界に沿った位置を識別して、前記位置
を半田橋絡欠陥として示すステップをさらに含む、請求
項48に記載の方法。 - 【請求項５０】印刷回路基板（210）に装着される電気
部品（212）間の電気接続部（214）を検査するための方
法であって、 前記電気接続部（214）の断面画像を生成するステップ
と、 前記断面画像を分析するステップと、 前記電気接続部（214）の３つの異なる部分（1501、150
2、1503）と対応する、前記断面画像の３つの領域（160
1,1602,1603）を規定するステップと、 前記３つの領域（1601、1602、1603）の各々に対して平
均画像強度（ＩＰ、ＩＨ、ＩＴ）を計算するステップ
と、 前記平均画像強度（ＩＰ、ＩＨ、ＩＴ）を第１セットお
よび第２セットの所定しきい値（ThI,P、ThI,H、ThI,T;
ThM,P、ThM,H、ThM,T）と比較するステップとを含む、
方法。 - 【請求項５１】前記断面画像を分析するステップがさら
に、前記平均強度（ＩＰ、ＩＨ、ＩＴ）が前記第１セッ
トおよび第２セットしきい値の両方（ThI,P、ThI,H、Th
I,T;ThM,P、ThM,H、ThM,T）より小さい場所を識別し
て、前記位置を欠落半田欠陥として示すステップをさら
に含む、請求項50に記載の方法。 - 【請求項５２】前記断面画像を分析するステップが、前
記平均強度（ＩＰ、ＩＨ、ＩＴ）が前記第１セットのし
きい値（ThI,P、ThI,H、ThI,T）より小さくかつ前記第
２セットのしきい値（ThM,P、ThM,H、ThM,T）よりも大
きい場所を識別して、前記位置を不十分な半田欠陥とし
て示すステップをさらに含む、請求項50に記載の方法。 - 【請求項５３】対象物のＸ線ラミノグラフを作成する方
法において、 Ｘ線（282）がターゲット（287）に射突する電子ビーム
（285）によって発生する、Ｘ線（282）のソース（20
0）を設けるステップと、 前記電子ビーム（285）を前記ターゲット（287）の異な
る部分に向け、前記Ｘ線ソース（200）によって発生す
る前記Ｘ線（282）の位置を動かすステップと、 前記Ｘ線ソース（200）によって発生したＸ線（282）を
Ｘ線ディテクタ（240）によって検出するステップと、 前記Ｘ線ディテクタ（240）の位置を動かすステップ
と、 前記Ｘ線（282）の発生の前記位置の動きを、フィード
バックシステムによって前記Ｘ線ディテクタ（30）の動
きと同期させるステップと、 基準エレメント（730）が前記Ｘ線ディテクタ（240）に
画像を形成するよう、前記Ｘ線ソース（200）および前
記Ｘ線ディテクタ（240）の間に前記基準エレメント（7
30）を位置付けるステップと、 前記Ｘ線ディテクタ（240）およびＸ線生成の前記位置
（280）が前記基準エレメント（730）に対して相対的に
動くにつれ、前記基準エレメント（730）の前記画像が
前記Ｘ線ディテクタ（240）の所定位置に位置付けられ
るよう、前記ディテクタ（240）の動きに応答して、前
記フィードバックシステム（260、263、265）を駆動す
るステップとを含む、方法。 - 【請求項５４】回路基板（210）の電気部品（212）の間
の半田接続部（214）の半田欠陥を検出する方法におい
て、 前記半田接続部（214）の断面画像を作成するステップ
と、 前記半田接続部（214）に対応する前記断面画像の領域
（1501、1502、1503）を規定するステップと、 前記領域に対して平均画像強度（ＩＰ、ＩＨ、ＩＴ）を
計算するステップと、 前記平均画像強度（ＩＰ、ＩＨ、ＩＴ）を第１セットお
よび第２セットの所定しきい値（ThI,P、ThI,H、ThI,T;
ThM,P、ThM,H、ThM,T）と比較するステップと、 前記断面画像の前記領域内に第１の窓（1601）、第２の
窓（1602）、および第３の窓（1603）を規定するステッ
プを含み、前記第１の窓（1601）が前記半田接続部（21
4）の第１の部分（1501）に対応し、前記第２の窓（160
2）が前記半田接続部（214）の第２の部分（1502）に対
応し、そして前記第３の窓（1603）が前記半田接続部
（214）の第３の部分（1503）に対応し、さらに 前記第１の窓（1603）に対応する第１の平均画像強度
（ＩＰ）と、前記第２の窓（1602）に対応する第２の平
均画像強度（ＩＨ）と、前記第３の窓（1603）に対応す
る第３の平均画像強度（ＩＴ）とを計算するステップを
含む、方法。 - 【請求項５５】前記半田接続部（214）の第１の部分（1
501）に対応する第１の所定しきい値（ThI,P）、前記半
田接続部（214）の前記第２の部分（1502）に対応する
第２の所定しきい値（ThI,H）、および前記半田接続部
（214）の前記第３の部分（1503）に対応する第３の所
定しきい値（ThI,T）を規定するステップと、 前記第１の平均画像強度（ＩＰ）を前記第１の所定しき
い値（ThＭ、Ｐ）と、前記第２の平均画像強度（ＩＨ）
を前記第２の所定しきい値（ThM,H）と、前記第３の平
均画像強度（ＩＴ）を前記第３の所定しきい値（T
hM,P）とで比較するステップとをさらに含む、請求項54
に記載の方法。 - 【請求項５６】前記比較のステップが、前記第１の平均
画像強度（ＩＰ）に対応する第１の平均厚さ（ＴＰ）、
前記第２の平均画像強度（ＩＨ）に対応する第２の平均
厚さ（ＴＨ）、および前記第３の平均画像強度（ＩＴ）
に対応する第３の平均厚さ（ＴＴ）を計算するステップ
をさらに含む、請求項55に記載の方法。 - 【請求項５７】前記第１の平均厚さ（ＴＰ）が前記第１
のしきい値（ThM,P）より小さく、前記第２の平均厚さ
（ＴＨ）が前記第２のしきい値（ThM,H）よりも小さ
く、及び前記第３の平均厚さ（ＴＴ）が前記第３のしき
い値（ThM,T）よりも小さい場所を欠落半田欠陥（1360
f）として識別するステップをさらに含む、請求項56に
記載の方法。 - 【請求項５８】前記半田接続部（214）の前記第１の部
分（1501）に対応する第４の所定しきい値（ThI,P）、
前記半田接続部（214）の前記第２の部分（1502）に対
応する第５の所定しきい値（ThI,H）、および前記半田
接続部（214）の前記第３の部分（1503）に対応する第
６の所定しきい値（ThI,T）を規定するステップと、 前記第１の平均画像強度（ＩＰ）を前記第１および第４
の所定しきい値（ThM,P、ThI,P）と、前記第２の平均画
像強度（ＩＨ）を前記第２および第５の所定しきい値
（ThM,H、ThI,H）と、前記第３の平均画像強度（ＩＴ）
を前記第３および第６の所定しきい値（ThM,T、ThI,T）
とで比較するステップとをさらに含む、請求項55に記載
の方法。 - 【請求項５９】前記半田接続部（214）の前記第１の部
分（1501）に対応する第４の所定しきい値（ThI,P）、
前記半田接続部（214）の前記第２の部分（1502）に対
応する第５の所定しきい値（ThI,H）、および前記半田
接続部（214）の前記第３の部分（1503）に対応する第
６の所定しきい値（ThI,T）を規定するステップと、 前記第１の平均厚さ（ＴＰ）が前記第４のしきい値（Th
I,P）より小さくかつ前記第１のしきい値（ThM,P）より
大きく、前記第２の平均厚さ（ＴＨ）が前記第５のしき
い値（ThI,H）よりも小さくかつ第２のしきい値（T
hM,H）よりも大きく、前記第３の平均厚さ（ＴＴ）が前
記第６のしきい値（ThI,T）よりも小さくかつ前記第３
のしきい値（ThM,T）よりも大きい場所を不十分な半田
欠陥（1360c）として識別するステップとをさらに含
む、請求項56に記載の方法。
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