(57)【要約】【課題】輝度ムラを低減して、被検体のハンドリングが容易なＸ線断層撮像装置を提供すること。【解決手段】  プリント基板５１にＸ線を照射するＸ線照射器２、３とプリント基板５１を透過したＸ線を検出するＦＰＤ５、６とで構成される複数組の照射ユニット７、８と、各照射ユニット７，８の各Ｘ線照射器２、３とＦＰＤ５，６との間にプリント基板５１を平行移動させる搬送器４と、少なくとも１つの照射ユニット８のＸ線中心軸がプリント基板５１の搬送方向に傾斜しており、少なくとも１つの他の照射ユニット７のＸ線中心軸がプリント基板５１の搬送方向の逆方向に傾斜している。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体にＸ線を照射するＸ線照射器と被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器とで構成される複数組の照射ユニットと、
前記各照射ユニットの各Ｘ線照射器とＸ線検出器との間に被検体を平行移動させる搬送器と、
少なくとも１つの前記照射ユニットのＸ線中心軸が前記被検体の搬送方向に傾斜しており、
少なくとも１つの他の前記照射ユニットのＸ線中心軸が前記被検体の搬送方向の逆方向に傾斜している
ことを特徴とするＸ線断層撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載のＸ線断層撮像装置において、
前記各照射ユニットによる被検体のサイノグラム上での照射領域が交わらない
ことを特徴とするＸ線断層撮像装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のＸ線断層撮像装置において、
１組の前記照射ユニットのＸ線中心軸が前記被検体の搬送方向に向かって傾斜しており、
他の１組の前記照射ユニットのＸ線中心軸が前記被検体の搬送方向に対向して傾斜しており、
さらに他の１組の照射ユニットのＸ線中心軸が前記被検体の搬送面に対して垂直に配置されている
ことを特徴とするＸ線断層撮像装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１つに記載のＸ線断層撮像装置において、
前記Ｘ線照射器は密閉型Ｘ線管を有する
ことを特徴とするＸ線断層撮像装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１つに記載のＸ線断層撮像装置において、
各Ｘ線照射器の照射角度が２０°以上５０°以下である
ことを特徴とするＸ線断層撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線断層撮像装置に係り、特に、プリント基板の断層像を検査するＸ線断層撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プリント基板の両面に装着されたチップ部品の半田付けの良否を判断するために、プリント基板のＸ線断層撮像検査が実施されている。一般に、断層撮像にはＣＴ（コンピュータトモグラフィー）法が利用されている。図１１に示すように、プリント基板５１と平行な面５２、５３の断層像を得ることで、チップ部品５４〜５７の各半田付け部６１〜６８の良否を判断することができる。プリント基板を撮像するＸ線ＣＴ装置として、プリント基板を１枚ずつ回転させて断層像を再構成する回転型ＣＴ装置が一般的である。回転型ＣＴ装置であれば、サイノグラム上で０°〜３６０°の全ての投影データを得ることができ、高精度な断層像を得ることができる。しかしながら回転型ＣＴ装置の場合、プリント基板の断層像を撮像するためにプリント基板を１枚ずつ回転させなければならず、プリント基板のラインの流れを一端停止しなければならないので、検査の効率性が悪い。
【０００３】
そこで、特許文献１に記載されているＸ線ＣＴ装置によれば、図１２に示すようにＸ線照射器７１とＸ線平面検出器７２との間にプリント基板５１を平行に移動させるだけで断層像を得ることができる。これより、ラインを止める必要がないので検査の効率性を非常に高めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−０７１４７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の技術によれば、流れてくるプリント基板をＣＴ撮像するためには、照射角度の十分広いＸ線管と大面積のＸ線検出器とを備えていなければ、サイノグラム上で十分な範囲の投影データを得ることができない。十分な範囲の投影データを得ることができなければ、プリント基板の両面に装着されたチップ部品が混在する精度の低い断層像しか再構成できず、各チップ部品の半田付けの良否を判断することができない。この理由により、用いられるＸ線管は図１３に示す開放型Ｘ線管７３に限られる。
【０００６】
開放型Ｘ線管７３の内部は真空ポンプ８０により減圧され、真空計７９により真空度を確認することができる。陰極７８で発生した電子線は陽極７７によりターゲット７４の方向に出力され、電子レンズ７６により収束される。さらに電子線は、アパーチャ７５により絞られ、やがてターゲット７４に衝突する。電子線がターゲット７４に衝突することで、照射角度の広いＸ線がターゲット７４から発生する。このように、開放型Ｘ線管７３を用いると１２０°程度の広い角度のＸ線が照射されるものの、図１４に示す密閉管型のＸ線管２１に比べて照射されるＸ線のエネルギー密度が低いので再構成される断層像のコントラストの範囲が小さい。また、開放型Ｘ線管は角度の広いＸ線を照射するので、Ｘ線中心部のエネルギー密度が強く、Ｘ線周辺部のエネルギー密度が低いので収集する投影データに輝度ムラが発生する。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、照射角度の比較的狭いＸ線照射器を使用し、比較的小さな面積のＸ線検出器を使用して、被検体を流すだけで断層像を得ることができるＸ線断層撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、本発明は、被検体にＸ線を照射するＸ線照射器と被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器とで構成される複数組の照射ユニットと、前記各照射ユニットの各Ｘ線照射器とＸ線検出器との間に被検体を平行移動させる搬送器と、少なくとも１つの前記照射ユニットのＸ線中心軸が前記被検体の搬送方向に傾斜しており、少なくとも１つの他の前記照射ユニットのＸ線中心軸が前記被検体の搬送方向の逆方向に傾斜していることを特徴とするＸ線断層撮像装置である。
【０００９】
上記構成によれば、Ｘ線照射器とＸ線検出器との間に搬送器により被検体が平行移動される。このような配置のＸ線照射器とＸ線検出器とから構成される照射ユニットを複数組備えており、少なくとも１つの照射ユニットのＸ線中心軸が被検体の搬送方向に傾斜している。また、少なくとも１つの他の照射ユニットのＸ線中心軸が被検体の搬送方向の逆方向に傾斜している。
【００１０】
この結果、各Ｘ線照射器のＸ線の照射角度を狭めることができ、投影データにおける輝度ムラを低減することができる。さらには、被検体に対してＸ線中心軸が斜めに入射することで、サイノグラム上で狭い範囲の投影データを基に再構成された断層像であっても、各断層面が分離して再構成される。
【００１１】
また、前記各照射ユニットによる被検体のサイノグラム上での照射領域が交わらないことが好ましい。この構成によれば、各照射ユニットから得られる投影データが重ならないので、投影データを有効に利用することができる。
【００１２】
また、１組の前記照射ユニットのＸ線中心軸が前記被検体の搬送方向に向かって傾斜しており、他の１組の前記照射ユニットのＸ線中心軸が前記被検体の搬送方向に対向して傾斜しており、さらに他の１組の照射ユニットのＸ線中心軸が前記被検体の搬送面に対して垂直に配置されていることが好ましい。
【００１３】
上記構成によれば、さらに他の１組の照射ユニットのＸ線中心軸が被検体の搬送面に対して垂直に配置されているので、サイノグラム上でさらに広範囲の投影データを得るだけでなく垂直方向の透視像を得ることもできる。
【００１４】
また、前記Ｘ線照射器は密閉型Ｘ線管を有することが好ましい。この構成によれば、Ｘ線照射器が密閉管型Ｘ線管を有するので、Ｘ線強度が強く、メンテナンスが容易である。
【００１５】
また、各Ｘ線照射器の照射角度が２０°以上５０°以下であることが好ましい。この構成によれば、輝度ムラを低減することができ適切にＸ線断層像を得ることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係るＸ線断層撮像装置によれば、被検体のハンドリングが容易で輝度ムラを低減したＸ線断層撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施例に係るＸ線断層撮像装置のブロック図である。
【図２】実施例に係るＸ線照射ユニットの縦断面図である。
【図３】実施例に係るＸ線照射方向を示す説明図である。
【図４】実施例を回転型ＣＴ装置に置き換えた場合の説明図である。
【図５】実施例１に係るサイノグラム図である。
【図６】実施例１に係るプリント基板の断層像図である。
【図７】実施例１に係るプリント基板の断層像図である。
【図８】変形例に係るＸ線断層撮像装置のブロック図である。
【図９】実施例２に係るＸ線断層撮像装置のブロック図である。
【図１０】実施例２に係るサイノグラム図である。
【図１１】被検体であるプリント基板の断面図である。
【図１２】従来例におけるのＸ線照射ユニットの縦断面図である。
【図１３】開放型Ｘ線管の概略図である。
【図１４】密閉型Ｘ線管の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１８】
１．Ｘ線断層撮像装置
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。図１はＸ線断層撮像装置の構成を示すブロック図である。
【００１９】
図１に示すように、Ｘ線断層撮像装置１には、チップ部品が実装されたプリント基板５１にＸ線を照射するＸ線照射器２、３と、被検体を搬送する搬送器４と、プリント基板５１を透過したＸ線を検出するＸ線平面検出器（フラットパネルディテクタ：以後ＦＰＤと称す）５、６とが備えられている。Ｘ線照射器２とＦＰＤ５とで１組の照射ユニット７を構成し、Ｘ線照射器３とＦＰＤ６とで別の１組の照射ユニット８を構成する。ＦＰＤ５，６は本発明におけるＸ線検出器に相当する。
【００２０】
また、Ｘ線断層撮像装置１は、他にも、ＦＰＤ５、６で収集したデータからプリント基板５１の断層像をＣＴ法により再構成する再構成部９と、再構成したプリント基板５１の断層像からプリント基板５１に付けられた半田の良否を判断する画像処理部１０と、検査者が様々な入力設定を行う入力器１１と、Ｘ線検査操作画面および再構成処理されたＸ線断層像などを表示する表示器１２と、Ｘ線断層像や他の撮影データを保管する記憶器１３と、プリント基板５１が搬送されたことを検出する搬送検出器１４と、入力器１１に入力された指示および搬送検出器１４の検出結果に基づいてＸ線照射器２、３に出力するＸ線照射条件を制御するＸ線管制御部１５と、Ｘ線管制御部１５により設定されたＸ線照射条件に基づいてＸ線照射器２、３に管電圧およびフィラメント電流を供給するＸ線管電源１６と、搬送器４の搬送方向および搬送速度を制御する搬送器制御部１７と、これらの各構成部を統括する主制御部１８とを備える。
【００２１】
Ｘ線照射器２、３は、密閉型Ｘ線管２１を備える。図１４に示すように、密閉型Ｘ線管の一例として回転陽極型Ｘ線管が挙げられる。この回転陽極型Ｘ線管は、内部が真空である外囲器２２の中で、陰極２３の内部に配置されたフィラメント２４から放出された電子ビームが回転する陽極２５に衝突することでＸ線が発生する。フィラメント２４には、ケーブル２６を介してＸ線管電源１６よりフィラメント電流が供給されており、フィラメント２４に熱電子が発生する。この状態で、陰極２３と陽極２５とにケーブル２６、３１を介してＸ線管電源１６より高電圧の管電圧が印加されると、陰極２３で発生した熱電子がビーム状に陽極２５に衝突してＸ線が発生する。
【００２２】
陽極２５は、ステータ２７より回転駆動力を受けて回転するロータ２８と接続されている。ロータ２８は、軸受２９を介して固定部３０と接続され、固定部３０には陽極側のリード線３１が接続されている。このように、陽極２５は陽極側のリード線３１から固定部３０、軸受２９、ロータ２８を経て高電圧が供給され、陰極２３も陰極側のリード線２６から高電圧が供給される。Ｘ線照射器２、３は、他にもＸ線絞り（図示省略）を備える。
【００２３】
ＦＰＤ５、６は、Ｘ線を電気信号へ変換するＸ線検出画素が二次元アレイ状に例えば２０００×２０００個配置されている。Ｘ線検出画素はＸ線が照射されると電気信号を発生するＸ線検出素子からなる。ＦＰＤ５、６は直接変換型のＸ線検出器であってもよいし、間接変換型のＸ線検出器であってもよい。
【００２４】
搬送器４は、プリント基板５１を水平方向の一方向に一定の速さで搬送する。搬送器４は、たとえばＸ線の透過性が良いカーボン製のベルトコンベヤ４ａと回転駆動ローラ４ｂとから構成される。回転駆動ローラ４ｂは搬送器制御部１７の制御により回転される。ベルトコンベヤ４ａに載置されたプリント基板５１は照射ユニット７の間および照射ユニット８の間を通過する。
【００２５】
主制御部１８は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）で構成される。また、入力器１１は、マウス、キーボード、ジョイスティック、トラックボールやタッチパネルなどに代表されるポインティングデバイスで構成される。検査者は、被検体の撮像条件を入力器１１により設定入力することができる。表示器１２は、液晶表示装置やＣＲＴなどで構成される。記憶器１３は、フラッシュメモリ、ハードディスクやストレージなどで構成される。
【００２６】
再構成部９は各ＦＰＤ５、６から送られる投影データを基にＣＴ法によりプリント基板５１の断層像を再構成する。画像処理部１０は、再構成されたプリント基板５１の断層像からチップ部品５４、５５、５６、５７とプリント基板５１とに付けられた半田の良否を画像処理により自動判別する。再構成部９および画像処理部１０はマイクロプロセッサまたはＦＰＧＡで構成してもよいし、主制御部１８と同じＣＰＵを利用してもよい。
【００２７】
搬出検出器１４は、ベルトコンベヤ４ａ上に搬送されるプリント基板５１を検出するもので、赤外線センサ、可視光線センサ等である。
【００２８】
２．Ｘ線断層撮像
次に、図２〜図５を参照して上述したＸ線断層撮像装置による断層撮像を説明する。図２はＸ線照射ユニットの縦断面図であり、図３はＸ線照射方向を示す説明図であり、図４は回転型ＣＴ装置に置き換えた場合の説明図であり、図５はサイノグラム図である。
【００２９】
図２に示すように、ベルトコンベヤ４ａ上を搬送されるプリント基板５１にＸ線を照射するＸ線照射器２の照射領域θ１およびＸ線照射器３の照射領域θ２は２０°〜５０°の角度の範囲が好ましい。実施例１では、θ１およびθ２は４０°である。また、Ｘ線照射器２のＸ線中心軸３２はプリント基板５１の搬送方向に対向して傾斜しており、ＦＰＤ５の検出面に垂直に入射している。また、Ｘ線照射器２のＸ線中心軸３３はプリント基板５１の搬送方向に向かって傾斜しており、ＦＰＤ６の検出面に垂直に入射している。各Ｘ線中心軸３２、３３は同一平面上にあることが好ましく、各Ｘ線中心軸３２、３３が含まれる平面はベルトコンベヤ４ａおよびこれに平行なプリント基板５１の平面と垂直に交わることが好ましい。
【００３０】
Ｘ線照射器２および３のＸ線源を原点に置いた場合の各Ｘ線の照射方向を示したのが図３である。ベルトコンベヤ４ａの搬送面に対して、Ｘ線照射器２のＸ線照射領域は、α１＝１０°からβ１＝５０°の間であり、Ｘ線照射器３の照射領域はβ２＝１３０°からα２＝１７０°の間である。
【００３１】
上述した照射領域を有する照射ユニット７、８の間をプリント基板５１を平行に搬送することは、固定された照射ユニット間でプリント基板５１を部分的に回転することと同じである。すなわち、搬送面に対して１０°から５０°までの４０°の照射領域を有するＸ線照射器２とＦＰＤ５との間でプリント基板５１を平行に搬送することは、図４に示すように、４０°の照射領域を有するＸ線照射器２とＦＰＤ５との間でプリント基板５１を１０°から５０°まで回転すること同じである。
【００３２】
すなわち、照射ユニット７および８から得られる投影データは、回転型Ｘ線ＣＴ装置において、１０°〜５０°まで回転した際に得られる投影データと、１３０°〜１７０°まで回転した際に得られる投影データである。図５は、照射ユニット７および８から得られる投影データをサイノグラム上で表した図である。
【００３３】
次に、実施例１によりＸ線断層撮像が実施される場合の動作を説明する。
【００３４】
まず、検査者は入力器１１にて検査開始の指示を出す。検査開始の指示は入力器１１から主制御部１８を介して搬送器制御部１７および搬送検出器１４へ送られる。搬送器制御部１７はベルトコンベヤ４ａを移動させるために回転駆動ローラ４ｂの回転を制御する。また、図示していない載置手段によりベルトコンベヤ４ａ上に載置されたプリント基板５１が予め決められた方向へ搬送される。照射ユニット７、８よりも上流側に設置された搬送検出器１４はプリント基板５が直下に搬送されたのを検出すると検出信号をＸ線管制御部１５へ送る。この検出信号を基にＸ線管制御部１５はＸ線管電源１６へ照射タイミング信号を送る。Ｘ線管電源１６より、この照射タイミング信号に基づいてＸ線照射器２、３にそれぞれパルス電圧が印加され、搬送されるプリント基板５１にＸ線が照射されて、図５に示す投影データがＦＰＤ５、６でそれぞれ検出される。
【００３５】
ＦＰＤ５、６でそれぞれ検出される投影データを基に、再構成部９はプリント基板５１の断層像を再構成する。再構成された断層像を基に、画像処理部１０が半田付けの良否を画像処理にて自動判別する。判別された良否結果および断層像は、主制御部１８を介して表示器１２に表示される。また、判別された良否結果および断層像は記憶器１３に保管される。さらに、判別された良否結果を基に、プリント基板５１は選別される。
【００３６】
以上のようにして再構成したプリント基板５１の断層像を図６および図７に示す。図６はプリント基板５１の上面に装着されたチップ部品の断層像図であり、図７はプリント基板５１の下面に装着されたチップ部品の断層像図である。ここで、上面とはベルトコンベヤ４ａと対向しない面であり、下面とはベルトコンベヤ４ａと対向する面である。
【００３７】
図６および図７からも分かるように、実施例１のＸ線断層撮像装置１によれば、プリント基板５１の上面に装着されたチップ部品とプリント基板５１の下面に装着されたチップ部品とが分離された断層像を得ることができ、各チップ部品に付けられた半田の接合良否を判別することができる。
【００３８】
このように、実施例１のＸ線断層撮像装置１によれば、各Ｘ線照射器２、３の照射角度が狭いので輝度ムラを低減することができ、高精度の断層像を得ることができる。また、各Ｘ線照射器２，３に密閉型Ｘ線管２１を用いることができるので、輝度の高いコントラストの高い断層像を得ることができる。さらには、密閉型Ｘ線管２１を用いることでメンテナンスが容易であり、検査者の負担を軽減することができる。また、各Ｘ線照射器２，３のＸ線の中心軸をプリント基板５１に対して斜めに入射することで、プリント基板５１の搬送面に平行な面における断層像を精度よく撮像することができる。さらには、各照射ユニット７、８は固定されており、プリント基板５１だけが動くのでＸ線断層撮像装置１の構成を簡易にすることでき、被検体のハンドリングが容易になる。さらには、ＦＰＤ５、６のサイズが市販されている標準サイズのものを使用することができるので、コストダウンにもなる。また、ＦＰＤ５，６のサイズが標準的なサイズなので投影データの転送速度も維持することができる。
【００３９】
なお、上述した実施例１ではＸ線照射器２および３のＸ線中心軸が交差していたが、図８に示すように、交差しなくてもよい。
【実施例２】
【００４０】
次に、本発明の実施例２を説明する。実施例２は、実施例１のＸ線断層撮像装置に更に１組の照射ユニット３５を備えたものである。よって、ここで記載した以外のＸ線断層撮像装置の構造は実施例１と同様である。
【００４１】
実施例１では、２組の照射ユニット７、８を用いて断層像を再構成していたが、実施例２では、さらに照射ユニット３５を備えて合計３組の照射ユニットを用いて断層像を再構成する。Ｘ線照射器３６から照射されるＸ線は４０°の角度範囲であり、Ｘ線中心軸３８は、ベルトコンベヤ４ａ、プリント基板５１およびＸ線平面検出器（ＦＰＤ）３７の検出面に対して垂直に入射する。ＦＰＤ３７にて得られた投影データは再構成部９’にて他のＦＰＤ５、６で得られた投影データとともに再構成されてプリント基板５１の断層像が再構成される。図１０は、照射ユニット７、８および３５から得られる投影データをサイノグラム上で表した図である。
【００４２】
また、実施例２では、照射ユニット３５によりプリント基板５１の透視像も得ることができる。画像処理部１０’は実施例１における画像処理部１０の機能に加え、さらにＦＰＤ３７から入力される投影データを基にプリント基板５１の透視像を作成する。作成された透視像は主制御部１８を介して表示器１２に表示されるか記憶器１３に保管される。
【００４３】
実施例２によれば、実施例１に比べさらにもう１組の照射ユニット３５を用いてプリント基板５１の断層像を再構成するので、より高精度の断層像を再構成することができる。さらに、照射ユニット３５はプリント基板５１のＸ線中心軸３８に対して垂直に入射するので、プリント基板５１の正面からの透視像を得ることができる。
【００４４】
本発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。
【００４５】
（１）上述した実施例では、断層撮像された被検体はチップ部品が実装されたプリント基板５１であったがこれに限らず、他のものを被検体として断層撮像してもよい。
【００４６】
（２）上述した実施例では、Ｘ線を搬送器４の下部から照射する構成であったが、これに限らず、搬送器４の上部からＸ線を照射する構成でもよい。また、各Ｘ線照射器からのＸ線は被検体に対して対称に照射しなくてもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１  …  Ｘ線断層撮像装置
２、３…  Ｘ線照射器
４  …  搬送器
５、６  …  Ｘ線平面検出器（ＦＰＤ）
７、８  …  照射ユニット  
２１  …  密閉型Ｘ線管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図６】
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【図７】
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