Ｘ線断層撮影装置

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【発明の名称】	Ｘ線断層撮影装置
【発明者】	【氏名】越柴洋哉【氏名】吉井美保子
【要約】	【課題】対象物内部の焦点面以外での像をぼかした状態で、Ｘ線断層像を鮮明かつ高解像度に撮影し、かつ、実時間で表示すること。【解決手段】Ｘ線源と、撮影対象となる対象物を回転させる手段と、前記Ｘ線源から発射されて前記対象物を透過したＸ線の像を検出する手段と、該検出する手段によって検出された透過Ｘ線の画像を前記対象物の回転と同期させて回転処理する手段と、該回転処理する手段によって回転させた前記画像を実時間で加算する加算手段と、該加算手段によって実時間で加算された画像を映像情報として表示する表示手段とを備える。

【特許請求の範囲】
【請求項１】Ｘ線源と、撮影対象となる対象物を回転させる手段と、前記Ｘ線源から発射されて前記対象物を透過したＸ線の像を検出する手段と、該検出する手段によって検出された透過Ｘ線の画像を前記対象物の回転と同期させて回転処理する手段と、該回転処理する手段によって回転させた前記画像を実時間で加算する加算手段と、該加算手段によって実時間で加算された画像を映像情報として表示する表示手段とを備えたＸ線断層撮影装置。
【請求項２】前記対象物を回転させる手段が回転ステージからなり、前記Ｘ線像を検出する手段がＸ線イメージセンサからなることを特徴とする請求項１記載のＸ線断層撮影装置。
【請求項３】前記Ｘ線像を検出する手段がＸ線像を光学像に変換するＸ線イメージインテンシファイアと光学像を検出する撮像管とからなり、前記画像を回転処理する手段が撮像管のラスタ走査を回転させる回路からなることを特徴とする請求項１記載のＸ線断層撮影装置。
【請求項４】前記Ｘ線像を検出する手段が撮像管からなることを特徴とする請求項１記載のＸ線断層撮影装置。
【請求項５】前記Ｘ線源として、透過型ターゲットを偏心させ、回転させる手段を有するマイクロフォーカスＸ線管を用いることを特徴とする請求項１記載のＸ線断層撮影装置。
【請求項６】前記マイクロフォーカスＸ線管に含まれる透過型ターゲットが、Ｘ線発生層と支持層との少なくとも２層からなることを特徴とする請求項５記載のＸ線断層撮影装置。
【請求項７】前記映像情報から前記対象物の欠陥を検出する画像処理回路を更に備えたことを特徴とする請求項１記載のＸ線断層撮影装置。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、透過Ｘ線による断層像撮影装置に係り、特に、多層構造の回路基板の内部構造の検査および測定に適したＸ線断層撮影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から透過Ｘ線により対象物内部のある着目焦点面での断層像を検出する技術として、ラミノグラフィが知られている。この技術は、Ｘ線源、対象物、検出器の３つの要素のうち２つの要素を同期させて動かし、断層像を検出するものである。
【０００３】この種の技術として例えば特開昭５９－１１６０４０号公報記載のものが公知である。この技術は、物体を固定放射線源によって照射する段階にして、前記物体と、放射線を感受するとともに放射線源に関して前記物体の次に位置し、かつ一つの面内に含まれている表面とをそれぞれ第１軸線および第２軸線のまわりにおいて同じ方向に同期的に回転させるようになっており、このとき第１軸線および第２軸線が相互に平行であり、かつ前記第１軸線が正の比の相似変換および放射線源の中心によって第２軸線に変換されるように配設され、前記放射線源、物体および感受面がその回転時に放射線にさらされる状態にとどまるように配置されている段階と、前記物体の断面を含む面が前記第１軸線を第２軸線に変換する相似変換によって前記感受面を含む面に変換されるようになった段階と、前記面が前記軸線と０度またはこれより大にして９０度より小なる同じ値の角度を形成し、前記感受面上に前記断面の少なくとも一部分の像を形成するようになった段階とを有し、これにより一つの面内に含まれる物体の断面に沿って該物体の断層撮影を行うように構成されたものである。この技術は、簡単に言えば、対象物とフィルムを同期回動させて断面撮像を行なう方法に関するものである。
【０００４】また、さらに、特開平２－５０１４１１号公報記載の公知例は、電子ビームを回転偏向することで、Ｘ線源を円形パターンで動かすと共に、蛍光スクリーンを円形経路に沿って進むようにすることで、断層撮像を行なっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記第１の従来技術では、検出部にフィルムを使用しているため、実時間で検出画像を見ることができない。また、像はフィルム面上で平行移動するため、移動する方向にのびる線状の構造体は、焦点面以外の面にあってもその像はぼやけずに鮮明に検出される欠点がある。
【０００６】また、第２の従来技術では、電子ビームを回転偏向しているため、電子光学系に収差が発生し、微細な電子ビームを得ることができない。このため、微小焦点のＸ線源を得ることができず、検出解像度が低い。
【０００７】この発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、焦点面以外の面にある直線状の構造体の像ををぼかすことができるＸ線断層撮影方法及び装置を提供することにある。また、本発明の目的とするところは、フィルムを使用することなく実時間で断層像を表示することができるＸ線断層撮影装置を提供することにある。さらに、本発明の目的とするところは、解像度の高いＸ線断層撮影装置を提供することにある。加えて、本発明の目的とするところは、多層構造の回路基板に対して、はんだ付け部等の回路接続部を自動検査する装置を実現できるようにすることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成するために、本発明によるＸ線断層撮影装置は、Ｘ線源と、撮影対象となる対象物を回転させる手段と、前記Ｘ線源から発射されて前記対象物を透過したＸ線の像を検出する手段と、該検出する手段によって検出された透過Ｘ線の画像を前記対象物の回転と同期させて回転処理する手段と、該回転処理する手段によって回転させた前記画像を実時間で加算する加算手段と、該加算手段によって実時間で加算された画像を映像情報として表示する表示手段とを備えた、構成をとる。また、前記対象物を回転させる手段が回転ステージからなり、前記Ｘ線像を検出する手段がＸ線イメージセンサからなるように、構成される。また、前記Ｘ線像を検出する手段がＸ線像を光学像に変換するＸ線イメージインテンシファイアと光学像を検出する撮像管とからなり、前記画像を回転処理する手段が撮像管のラスタ走査を回転させる回路からなるように、構成される。また、前記Ｘ線像を検出する手段が撮像管からなるように、構成される。また、前記Ｘ線源として、透過型ターゲットを偏心させ、回転させる手段を有するマイクロフォーカスＸ線管を用いるように、構成される。また、前記マイクロフォーカスＸ線管に含まれる透過型ターゲットが、Ｘ線発生層と支持層との少なくとも２層からなるように、構成される。また、前記映像情報から前記対象物の欠陥を検出する画像処理回路を更に備えるように、構成される。
【０００９】本発明によるＸ線断層撮影の原理を図１にしたがって説明する。この図から分かるように、固定されたＸ線源１から放射状にＸ線２７が発生し、撮影対象となる対象物２は、光軸７に対して傾斜した回転軸５の回りに回転する。検出器３は回転軸５と平行な回転軸６の回りに対象物２と同期して回転する。光軸７と回転軸５の交点を含み、かつ、回転軸５に垂直な平面（以下、焦点面と称する）４の投影像は、検出器３により静止した像として検出されるが、焦点面４以外の投影像は回転している像として検出されるためぼやけている。このため、当該焦点面４外にある構造体の像をぼかすことができ、当該焦点面４のＸ線断層像のみが鮮明に得られる。
【００１０】本発明によるＸ線断層撮影装置の原理的構成を図２に示す。この図から分かるように、固定されたＸ線源１より放射状にＸ線２７が発生し、撮影対象となる対象物２は、光軸７に対して傾斜した回転軸５の回りに回転する。Ｘ線検出系は、Ｘ線像を光学像に変換する手段８と、光学像を回転させる手段９と、光学像を映像信号となる電気信号に変換する手段１０とからなり、光学的な補助手段として光学像を伝達する手段１２，１３が設けられている。光学像は光学像を回転させる手段９により対象物２と同期して回転させ、電気信号を映像情報として表示する手段１１により実時間でＸ線断層像を得る。
【００１１】本発明による微小焦点Ｘ線源の原理的構成を図３に示す。この手段は、解像度を向上させるためのもので、解像度を向上させるには、投影像の半影ぼけを小さくする必要があり、微小な焦点サイズのＸ線源が必要である。このＸ線源の動作原理は、以下のようなものである。
【００１２】すなわち、陰極２０から発生した電子線２１をレンズ２２で集束させてターゲット２３に照射するとＸ線２７が発生する。ターゲット２３は、重金属のＸ線発生層２４と、軽元素の支持層２５から構成される。この場合、例えば重金属としてタングステン、軽元素としてベリリウムが選択される。このとき、電子線２１を十分に小さく集束させ、また、Ｘ線発生層２４を薄くすることで、微小な焦点サイズを実現できる。さらに、電子線２１が衝突する際に発生する熱によってターゲット２３が破損することを防止するため、回転軸２６の回りにターゲット２３を回転させる。
【００１３】本発明によるＸ線断層撮影装置を応用した自動検査装置の原理的構成を図４に示す。図４に示すように、Ｘ線源１と回路基板３０を保持する試料ステージ３１と回路基板３０のＸ線断層像を検出する検出部３２と欠陥判定部３３から構成される。試料ステージ３１は、回路基板３０を回転軸５の回りに回転駆動させる回転機能と、検出視野をステップアンドリピートに変えるための回路基板３０を送る機能とを有する。検査の手順は、まず、検査を対象となるはんだ付け部等のある断面に焦点面を合わせ、断層像を検出する。次いで、検出された画像を欠陥判定部３３で処理し、欠陥部を抽出する。次に、試料ステージ３１を送って検出視野を変え、変えられた検出視野における断層像を検出し、欠陥部を抽出する。同様の操作を繰り返して回路基板３０の全面を検査する。なお、検出部３２は、図２に示した構成になっている。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の説明において、これまでに説明した各構成要素と同一と見なせる構成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１５】図５は本発明による断層撮影装置の一例を示す図である。この断層撮影装置は、Ｘ線検出系、試料ステージ系および表示系から基本的に構成される。試料ステージ系は、ＸＹステージ３７と回転ステージ３８とＺステージ３９とから構成されており、ＸＹステージ３７に回路基板などの対象物２をチャック３６を介して保持する。各々のステージ３７，３８，３９は光軸７を遮らない透過型のものである。Ｘ線検出系は、Ｘ線源たるＸ線管３５側からＸ線イメージインテンシファイア４０、レンズ４１、イメージローテータ４２、レンズ４４および固体撮像素子（ＣＣＤ）４５から構成される。また、表示系はディスプレイ４６からなっている。
【００１６】このように大略構成された断層撮影装置では、Ｘ線管３５から発生したＸ線２７は対象物２側に出射し、対象物２を透過してＸ線イメージインテンシファイア４０に入射する。Ｘ線像はＸ線イメージインテンシファイア４０で明るさが増幅され、光学像に変換される。この光学像はレンズ４１とレンズ４４とによりＣＣＤ４５に結像し、ＣＣＤ４５で映像情報として電気信号に変換され、ディスプレイ４６に表示される。
【００１７】断層像を得る手順を以下に示す。対象物２とＸ線イメージインテンシファイア４０は、各々の回転軸５，６が平行になるように位置し、回転軸５に対して光軸７が傾斜するようにする。回転ステージ３８により対象物２を回転させ、同時に回転ステージ４３によりイメージローテータ４２を回転させる。
【００１８】イメージローテータ４２には、ダブプリズム（像回転プリズム）と３枚のミラーで構成される像回転ミラーとが挙げられ、両者とも使用できる。ダブプリズムを使用するときは、収差の発生を抑えるため、ダブプリズムに入射する光線が平行光となるようにしなければならない。レンズ４１でコリメートした光を、ダブプリズムに入射させ、レンズ４４でＣＣＤ４５に結像させる様にする。図５は、ダブプリズムを使用した例を示している。像回転ミラーを使用するときは、必ずしも、平行光とする必要はない。イメージローテータ４２を１回転させると光学像が２回転するため、ドライバ４７で回転ステージ４３の速度が回転ステージ３８の速度の半分となるように制御し、対象物２と光学像を同期回転させる。この制御としては、例えばステッピングモータを使用して、駆動パルスの周波数を２：１に制御するか、あるいは、エンコーダ付のモータを使用して回転を監視し、同期するようにモータ回転を制御することも可能である。
【００１９】次に、ＣＣＤ４５の蓄積時間を回転ステージ３８が１回転に要する時間とし、像が１回転する毎に画像を読み出すようにする。したがって、焦点面４以外の像はＣＣＤ４５面上で回転してぼけるため、焦点面４のみのＸ線断層像が得られる。もちろん、ＣＣＤ４５の読み出し周期を像の１回転以上に長くすることも可能であるが、長時間露光で使用すると熱雑音が多くなるため、ＣＣＤ４５を冷却して熱雑音を減らすことは有効である。焦点面４は、光軸７と回転ステージ３８の回転軸５との交点を含む平面であるので、上下方向の移動を行うＺステージ３９を上下させれば対象物２の任意の平面における断層像が得られる。また、視野は、ＸＹステージ３７を移動させて任意に変えることができる。これにより、多層構造の回路基板であっても、任意の位置の断層面の検査が可能になる。
【００２０】Ｘ線管３５は、検出解像度を向上させるため、マイクロフォーカスタイプが好適である。Ｘ線管３５と試料ステージ及びＸ線検出系をそれぞれ移動可能にすると、検出倍率の変更や断層像の合焦点範囲の調節ができる。この場合、試料ステージをＸ線管３５に近づけると高倍率になり、離すと低倍率になる。また、光軸７と回転軸５のなす角度を大きくすると合焦点範囲が狭くなり、小さくすると合焦点範囲が広くなる。
【００２１】イメージローテータ４２に、３枚ミラーで構成した像回転ミラーを使用した実施例を図６に示す。像回転ミラー９４は、３枚のミラー９５から構成されている。像回転ミラーは、ダブプリズムと違い入射光を平行光にする必要が無いので、Ｘ線イメージインテンシファイア４０の出力像をＣＣＤ４５に結像させる光学系を、コリメータレンズとイメージングレンズに分ける必要がなく、１本のレンズ４１で実現できる。
【００２２】Ｘ線断層撮影装置で使用されるＸ線検出系については、上記実施例の他にいくつかの実施例が挙げられるので、引き続いてＸ線検出系の他の実施例について説明する。なお、以下に示すＸ線検出系の実施例は、図５に示したＸ線検出系（以下、Ｘ線検出系の第１の実施例とも称する）と該当する構成要素を交換することで、そのままＸ線断層撮影装置となる。
【００２３】図７にＸ線検出系の第２の実施例を示す。この実施例では、Ｘ線像をＸ線イメージインテンシファイア４０で光学像に変換し、その光学像をレンズ４１，４４で撮像管５０の検出面に結像させる。光路の途中にはイメージローテータ４２が挿入され、回転ステージ４３を介してこのイメージローテータ４２を回転させることができるようになっている。これにより、変換された光学像が回転する。イメージローテータ４２を回転させる回転ステージ４３は、対象物を回転させる回転ステージ３８の半分の速度で回転するようにドライバ４７により制御されている。さらに、光学像は撮像管５０で映像情報となる電気信号（映像信号）に変換される。撮像管５０はＴＶレート、すなわち１／３０秒毎に映像を出力しているため、光学像が１回転する時間の映像を加算回路５１で加算する。例えば、回転の周期が０．５秒とすると、１５枚の画像を加算する。加算回路５１は、例えば、映像信号をＡ／Ｄコンバータでデジタル信号に換えてサンプリングし、フレームメモリに１５枚分の画像を加算し、Ｄ／Ａコンバータで映像信号に戻すことで実現でき、加算された画像はディスプレイ４６に表示される。
【００２４】図８にＸ線検出系の第３の実施例を示す。この実施例では、蛍光スクリーン５２によってＸ線像を光学像に変換する。第１および第２の実施例で使用したＸ線イメージインテンシファイア４０は、像歪が約５％もあり、解像度が約５ｌｐ（ｌｉｎｅｐａｉｒ）／ｍｍと低い。しかし、蛍光スクリーン５２は、像歪が無く、解像度も２０ｌｐ／ｍｍ程度まで得られる。蛍光スクリーン５２としては、解像度の向上を図るため、単結晶シンチレータ、例えば、ＣｓＩ（Ｔｌ）（タリウム活性化ヨウ化セシウム）、あるいは、ＣａＦ₂（Ｅｕ）などを０．４ｍｍ程度の薄さに研磨したものが好ましい。また、Ｘ線照射により励起された光は微弱なため、十分な光量の光学像が得られない。このため、蛍光スクリーン５２の像をレンズ５３でイメージインテンシファイア５４に結像させ、このイメージンテンシファイア５４で明るさを増幅させる。イメージインテンシファイア５４には、像歪の無い近接型イメージインテンシファイアが好適である。また、ここで、レンズ５３の代わりにイメージファイバを使用してもよいことはいうまでもない。イメージインテンシファイア５４で増幅された光学像は、レンズ４１とレンズ４４によりＣＣＤ４５に結像され、光路の途中にあるイメージローテータ４２により像は回転する。そして、ＣＣＤ４５で電気信号（映像信号）に変換され、ディスプレイ４６に表示される。イメージインテンシファイア５４以後の構成は、Ｘ線検出系の第１の実施例（図５）と同一である。この場合、ＣＣＤ４５の代わりにＸ線検出系の第２の実施例（図７）に示したような撮像管の使用も可能である。
【００２５】図９にＸ線検出系の第４の実施例を示す。この実施例では、Ｘ線検出系の第３の実施例（図８）と同様に蛍光スクリーン５２によりＸ線像を光学像に変換する。蛍光スクリーン５２は回転ステージ５５により回転可能に構成され、ドライバ４７によって対象物２と同じ速度で回転するように制御される。蛍光スクリーン５２と対象物２とを同期回転させることにより、対象物２の焦点面４の像が蛍光スクリーン５２上に静止する。このため、蛍光スクリーン５２に残光時間の長い材質を使用することで、焦点面４の像が明るく検出される。そして、蛍光スクリーン５２上の光学像はレンズ４１とレンズ４４によりＣＣＤ４５に結像され、光路の途中に挿入したイメージローテータ４２によりその像は回転することになる。ＣＣＤ４５は、像が１回転に要する時間を露光時間とし、検出した電気信号（映像信号）をディスプレイ４６に表示する。レンズ４１以後の構成はＸ線検出系の第１の実施例（図５）の構成と同様である。また、光路の途中にイメージインテンシファイアを挿入して、明るさを増幅することも可能である。また、ＣＣＤ４５の代わりにＸ線検出系の第３の実施例（図７）に示したような撮像管を使用することも可能である。撮像管は高感度のものが好適であり、例えば、ＳＩＴ（ＳｉｌｉｃｏｎＩｎｔｅｎｓｉｆｉｅｄＴａｒｇｅｔ）管やアバランシュ増倍型撮像管、あるいはＩＣＣＤ（ＩｍａｇｅＩｎｔｅｎｓｉｆｉｅｄＣＣＤ）カメラなどが挙げられる。
【００２６】図１０にＸ線検出系の第５の実施例を示す。この実施例はイメージローテータを使用しないで、画像処理により像を回転させる例である。この実施例におけるＸ線検出系は、Ｘ線イメージセンサ５６、Ａ／Ｄコンバータ５７、画像処理部５８、フレームメモリ５９およびＤ／Ａコンバータ６０から基本的に構成される。
【００２７】このようなＸ線検出系では、まず、Ｘ線像をＸ線イメージセンサ５６で電気信号（映像信号）に変換する。Ｘ線イメージセンサ５６は、ＴＶレート、即ち１／３０秒毎に電気信号（映像信号）を出力する。この映像信号はＡ／Ｄコンバータ５７によりデジタル信号に変換させ、これによりデジタル画像が得られる。次に、得られたデジタル画像は画像処理部５８で対象物の回転に同期した角度分回転させられ、１回転分の画像がフレームメモリ５９に加算されていく。例えば、対象物を周期２秒で回転させる時、１／３０秒間に６°像が回転する。そこで、最初に検出した像を０°回転とし、２回目に検出した像を６°回転させ、ｎ回目に検出した像を６×（ｎ－１）°回転させる。そして、６０回目に検出した像までをフレームメモリ５９に足し込んでいく。このようにして積算されたデジタル画像はＤ／Ａコンバータ６０でアナログの映像信号に変換され、デイスプレイ４６に表示される。なお、この実施例におけるＸ線イメージセンサ５６は、例えば、Ｘ線ビジコン、Ｘ線イメージインテンシファイアと撮像管を組み合わせた系、蛍光スクリーンと撮像管を組み合わせた系などに代えることもできる。
【００２８】図１１にＸ線検出系の第６の実施例を示す。この実施例は、ロータリーラスタ走査の撮像管を使用した実施例である。この実施例におけるＸ線検出系は、Ｘ線イメージインテンシファイア４０、レンズ９０、撮像管５０、回転ラスタ波形発生回路９１、クロック発生回路９２、加算回路５１およびドライバ４７から基本的に構成される。
【００２９】この実施例では、Ｘ線像をＸ線イメージインテンシファイア４０で光学像に変換し、その光学像をレンズ９０で撮像管５０の検出面に結像させる。撮像管５０は、回転ラスタ波形発生回路９１で発生したドライブ波形により、ロータリーラスタ走査される。このため、回転像が静止像として検出される。Ｘ線検出系の第１の実施例（図５）に示した対象物２を回転させる回転ステージ３８の回転速度と撮像管５０のロータリーラスタ走査の速度を同期させるために、クロック発生回路９２からのクロック信号にしたがって回転ラスタ波形発生回路９１とドライバ４７が駆動される。撮像管５０で検出された画像は加算回路５１で像の１回転分以上の時間の画像が加算され、ディスプレイ４６に表示される。この実施例では、Ｘ線イメージインテンシファイア４０の代わりに、蛍光スクリーン、あるいは蛍光スクリーンとイメージインテンシファイアを組み合わせたものを使用することもできる。
【００３０】図１２にＸ線検出系の第７の実施例を示す。この実施例におけるＸ線検出系は、Ｘ線ビジコン９３、加算回路５１、クロック発生回路９２、回転ラスタ波形発生回路９１およびドライバ４７から基本的に構成される。
【００３１】この実施例では、まず、Ｘ線像をＸ線ビジコン９３で検出する。このとき、回転ラスタ波形発生回路９１で発生したドライブ波形により、ロータリーラスタ走査することで、回転像が静止像として検出される。回転ステージ３８（図５）の回転速度と撮像管５０のロータリーラスタ走査の速度を同期させるために、クロック発生回路９２からのクロック信号にしたがって回転ラスタ波形発生回路９１とドライバ４７が駆動される。撮像管５０で検出した画像は、加算回路５１で像の１回転分以上の時間の画像が加算され、ディスプレイ４６に表示される。
【００３２】本発明によるＸ線断層撮影装置の検出解像度を向上させるためには、Ｘ線源の微小化が必要である。このためには、照射する電子ビームの微小化とともに、ターゲットを薄膜透過形にする必要がある。
【００３３】図１３に、微小焦点サイズを得るためのＸ線管の実施例を示す。Ｘ線管は、フィラメント６１、ウエネルト６２、電界レンズ６３、Ｘ線発生層２４、支持層２５、ターゲット２３から主に構成され、ガラスバルブ６４内に収容されている。そして、ターゲット２３に対向したガラスバルブ６４部分に設けられたＸ線透過窓６９からＸ線２７が出射できるようになっている。
【００３４】すなわち、Ｘ線管では、フィラメント６１から発生した電子線２１をウエネルト６２及び電界レンズ６３でターゲット２３に集束させる。ターゲット２３は、周囲をベアリング軸６８に固定されており、ベアリング６７により回転可能な構造となっている。ガラスバルブ６４の外にはステータ６５が設けられ、このステータ６５を励磁することによって、ガラスバルブ６４の内部のロータ６６が回転し、これによってターゲット２３が回転する。電子線２１の照射によりターゲット２３で発生したＸ線２７は、前述のようにＸ線透過窓６９から外部に出射され、取り出される。
【００３５】Ｘ線源径を微小化するためには、ターゲット２３に照射する電子線２１のビーム径を微小化しなければならない。このため、フィラメント６１は、高輝度な物が良く、従来より使用されているタングステンフィラメントより、ＬａＢ₆ （ランタンヘキサボライト）フィラメントが好適であり、寿命が長いというメリットもある。あるいは、電界放射形フィラメントでも良い。また、電子線２１を集束する電界レンズ６３は、複数枚としたほうが、微細な電子ビーム径を得やすい。
【００３６】ターゲット２３に入射した電子は、原子と衝突・散乱し、ターゲット内部に拡がる。管電圧１００ｋＶにおける拡がりの大きさは５μｍ程度と言われており、このため、たとえ電子ビームを１点に集束（拡がり０）させても、Ｘ線源径は５μｍ以上になる。Ｘ線源径を微小化するためには、薄膜のターゲットを用いて、電子の散乱領域を制限する必要がある。本発明では、ターゲット２３をＸ線発生層２４と支持層２５の多層構造とする。Ｘ線発生層２４は、タングステン、あるいは、タングステンとレリウムの合金が最適であり、その膜厚は、目標とするＸ線源径に依存するが、０．５から５μｍである。支持層２５は軽元素であるベリリウムが最適であり、１０μｍ程度で良い。支持層２５はターゲット２３の機械的強度を増すと同時に、電子線２１の照射により発生する熱を逃す作用がある。さらに、ターゲット２３の１ヶ所に電子線２１を照射しないようにステータ６５とロータ６６でターゲット２３を回転させ、熱に対する強度を増加させ、破損の防止を図る。
【００３７】図１３に示した実施例（以下、Ｘ線管の第１の実施例とも称する）は、電子レンズに電界レンズを使用した実施例であるが、電磁レンズを使用した実施例を図１４に示す。この実施例では、フィラメント６１から発生した電子線２１をウエネルト６２及び磁界レンズ７０でターゲット２３に集束させる。ターゲット２３は周囲をベアリング軸６８に固定されており、ベアリング６７により回転可能な構造となっており、Ｘ線管の第１の実施例を同様にステータ６５とロータ６６により回転駆動される。ガラスバルブ６４の内部は、高真空である。Ｘ線管の第１の実施例の電界レンズ６３は、ガラスバルブ６４の内部にあったが、この実施例では、電磁レンズ７０の中心にガラスバルブ６４が通っている。このため、フィラメント６１あるいは、ターゲット２３の寿命が尽きた時は、ガラスバルブ６４を交換するだけで良く、電磁レンズ７０は、そのまま使用できる。
【００３８】また、Ｘ線管の第１の実施例と同様、電磁レンズ７０は、複数個のほうが微小な焦点サイズが得やすい。
【００３９】以上の２つの実施例は、ガラスバルブ６４内に諸要素を封じ込めた封じ管式Ｘ線管の実施例であるが、開放式のＸ線管の実施例を図１５に示す。このＸ線管の実施例は開放式のものであって、Ｘ線管の第１の実施例におけるガラスバルブ６４の代わりに真空容器７１を使用し、容器内の空気を真空ポンプ７４で吸引して真空状態を保持させ、ステータ６５とロータ６６の組み合わせをモータ７２とギア７５の組み合わせに置き換え、さらに、電界レンズ６３の代わりに磁界レンズ７０を使用している。
【００４０】この実施例では、フィラメント６１から発生した電子線２１をウエネルト６２及び磁界レンズ７０でターゲット２３に集束させる。ターゲット２３は周囲をベアリング軸６８に固定されており、ベアリング６７により回転可能な構造となっている。ターゲット２３は、真空容器７１の外にあるモータ７２を回転させ、回転導入軸７３とギヤ７５を介して回転駆動される。なお、ターゲット２３はＸ線管の第１の実施例と同様にステータとロータにより回転させても良いことはいうまでもない。電子線２１の照射によりターゲット２３で発生したＸ線２７は、Ｘ線透過窓６９より、外部に取り出される。真空容器７１は真空ポンプ７４により真空に保たせている。ターゲット２３の構造は、前述の図１２に示したＸ線管の第１の実施例と同じである。
【００４１】また、Ｘ線源として、他にシンクロトロン放射光（ＳＲ光）を使用して検出分解能を上げることも可能である。この場合、ＳＲ光は平行光であるため半影ぼけが生じることがなく、それゆえ解像度が低下することもない。
【００４２】次に、本発明によるＸ線断層撮影装置を使用した回路基板のはんだ付部や回路接続部の自動検査装置の実施例を図１６に示す。この自動検査装置は、Ｘ線管３５からＣＣＤ４５までのＸ線断層撮影装置の部分は、図５で説明した第１のＸ線検出系の実施例と同一であり、これにさらに、Ａ／Ｄコンバータ５７、画像処理部８０、結果出力部８１および制御コンピュータ８２が付加された構成になっている。
【００４３】この自動検査装置では、ＣＣＤ４５から出力される映像信号をＡ／Ｄコンバータ５７によりデジタル画像とし、画像処理部８０で欠陥部を抽出し、結果出力部８１より欠陥の位置や種類を出力する。制御コンピュータ８２は、検査装置全体の動作を制御し、検査手順を管理する。
【００４４】以下、検査手順を示す。
【００４５】（１）回路基板３０をステージにセットする。
【００４６】（２）ＸＹステージ３７とＺステージ３９を動かし、検査部分を視野に入れる。
【００４７】（３）回転ステージ３８と回転ステージ４３を回転させ、ＣＣＤ４５を露光し、検査部分の断層像を得る。
【００４８】（４）Ｚステージ３９を動かし、検査部分の第２の断層像を得る。さらに、Ｚステージ３９を少しずつ動かし、必要な枚数の断層像を得る。もし、１枚の断層像のみで十分であれば、この操作は必要無い。
【００４９】（５）ｎ枚の断層像より、良品であるか欠陥であるかを判定画像処理部８０でする。はんだはＸ線吸収率が高いので、暗い影として検出される。検出した影を良品の影と比較したり、検出した影を設計データに基づいて計算した影と比較したり、検出した影の特徴量を計算することで、欠陥判定を行う。
【００５０】（６）ＸＹステージ３７を動かして検査部分を変更する。そして、（３）から（５）の操作を繰返す。さらに、ＸＹステージ３７を動かし、回路基板３０の全面の検査を行う。
【００５１】（７）欠陥の位置及び種類を出力する。
【００５２】（８）回路基板３０を取り外す。
【００５３】このような検査手順をとることにより、検査対象となる回路基板３０のＸ線による断層像を得て、多層構造であっても確実に欠陥の位置と種類を確実に把握することができる。
【００５４】
【発明の効果】これまでの説明で明らかなように、本発明によれば以下のような効果がある。すなわち、Ｘ線源と、撮影対象となる対象物を回転させる手段と、Ｘ線源から発射されて対象物を透過したＸ線の像を検出する手段と、該検出する手段によって検出された透過Ｘ線の画像を前記対象物の回転と同期させて回転処理する手段と、該回転処理する手段によって回転させた前記画像を実時間で加算する加算手段と、該加算手段によって実時間で加算された画像を映像情報として表示する表示手段とを、備えたＸ線断層撮影装置によれば、焦点面以外の面にある直線状の構造体の像はぼけて検出され、検出対象面のみ鮮明に検出することが可能になる。加えて、この検出は映像情報を表示する手段によって実時間で表示することにより実行できる。
【００５５】また、Ｘ線源として、透過型ターゲットを偏心させ、回転させる手段を有するマイクロフォーカスＸ線管を用いると、Ｘ線源径が微小化され、さらにターゲットの１ヶ所に電子線が照射されないので熱的強度が増し、解像度の高い検出を安定して行うことが可能になる。
【００５６】また、マイクロフォーカスＸ線管に含まれる透過型ターゲットを、Ｘ線発生層と支持層との少なくとも２層から構成すると、Ｘ線発生層を薄くして電子の散乱領域を制限してＸ線源径を微小化し、さらにターゲットの機械的強度を支持層によって確保するとともに電子線の照射によって発生する熱を支持層から放射させることができるので、解像度の高い検出を安定して行うことが可能になる。
【００５７】また、映像情報となる電気信号から被検査物の欠陥を検出する画像処理回路をさらに備えた構成をとると、検査対象物の任意の断面の断層像が得られるので、当該断層像から画像処理回路により対象物の複雑な内部構造の欠陥を自動的に検出でき、多層基板のはんだ付け部等の回路接続部の検査も自動的に行うことが可能になる。

【出願人】	【識別番号】０００００５１０８【氏名又は名称】株式会社日立製作所
【出願日】	平成４年（１９９２）６月１７日
【代理人】	【弁理士】【氏名又は名称】武顕次郎
【公開番号】	特開平１１－２４８６４８
【公開日】	平成１１年（１９９９）９月１７日
【出願番号】	特願平１０－３７２９３４