本发明涉及一种进行被检查体的检查时的检查位置确定方法、三维图像生成方法以及具有这些方法的检查装置。
背景技术：
作为测量基板表面、背面的焊料形状的检查装置，有一种断层合成方式的x射线检查装置(例如，参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-026334号公报
技术实现要素：
发明要解决的问题
然而，在这样的x射线检查装置中，需要预先通过激光测长仪等确定基板表面、背面的在z方向(相对于x射线投射方向或者基板表面的高度方向)上的位置，重构出该高度的截面图像、或者在重构出的截面图像中提取最佳的z方向的图像，存在检查时间变长的问题。
本发明是鉴于这样的问题而完成的，目的在于提供一种无需预先确定被检查对象中的检查面的位置(z方向位置)就能够进行准确的检查的检查位置确定方法、无需预先确定被检查对象中的检查面的位置(z方向位置)就能够生成检查所需的三维图像来进行检查的三维图像的生成方法、以及具有这些方法的检查装置。
用于解决问题的方案
为了解决所述问题，第一本发明所涉及的检查位置确定方法是用于确定根据检查体的放射线透过图像生成的三维图像中的检查位置的确定方法，该检查位置确定方法包括以下步骤：在放射线透过图像中确定检查位置的透过像的位置；以及根据透过像的位置来确定三维图像中的检查位置。
另外，在这样的本发明所涉及的检查位置确定方法中，优选的是，在确定透过像的位置的步骤中，使用检查位置或者检查位置的附近的特定的图案、标记的透过像的形状来进行确定。
另外，本发明所涉及的检查装置具有：存储部，其存储放射线透过图像以及三维图像；控制部，其从存储部取出放射线透过图像，通过上述的检查位置确定方法来确定三维图像中的检查位置。
另外，第二本发明所涉及的三维图像生成方法是用于根据被检查体的放射线透过图像来生成所述被检查体的三维图像的生成方法，该三维图像生成方法包括以下步骤：在放射线透过图像中确定被检查体的检查位置的透过像的位置；根据透过像的位置来确定三维图像中的检查位置；以及根据放射线透过图像来生成包含检查位置的被检查体的三维图像。
另外，在本发明所涉及的三维图像生成方法中，优选的是，在确定透过像的位置的步骤中，使用检查位置或者检查位置的附近的特定的图案、标记的透过像的形状来进行确定。
另外，本发明所涉及的检查装置具有：存储部，其存储放射线透过图像以及三维图像；以及控制部，其从存储部取出放射线透过图像，通过上述的三维图像生成方法来生成被检查体的三维图像。
发明的效果
根据本发明所涉及的检查位置确定方法，无需预先确定被检查对象中的检查面的位置(z方向位置)就能够进行准确的检查。
附图说明
图1是表示实施方式所涉及的检查装置的结构的说明图。
图2是上述检查装置的控制部所处理的各功能块的说明图。
图3是说明检查的流程的流程图。
图4是表示重构空间中的校正量的说明图。
图5是表示基板检查面确定方法的说明图，(a)表示第一实施方式中的方法，(b)表示第二实施方式中的方法。
图6是用于说明根据两张透过图像来决定重构图像中的位置的方法的说明图。
图7是表示基板检查面确定方法的说明图，表示第三实施方式的方法。
图8是说明第三实施方式中的检查流程的流程图。
具体实施方式
下面，参照附图来说明本发明的优选的实施方式。如图1所示，本实施方式所涉及的检查装置100构成为具有由pc等处理装置构成的控制部10、监视器12以及摄像部32。另外，摄像部32还具有线质变更部14、放射线生成器驱动部16、基板保持部驱动部18、检测器驱动部20、放射线生成器22、基板保持部24以及检测器26。
放射线生成器22是生成x射线等放射线的装置，例如通过使加速后的电子撞击钨或金刚石等的靶来生成放射线。
基板保持部24保持作为被检查体的基板。向被保持于基板保持部24的基板照射由放射线生成器22生成的放射线，通过检测器26将透过了基板的放射线拍摄为图像。下面，将由检测器26拍摄到的基板的放射线透过图像称为“透过图像”。此外，如后所述，在本实施方式中，使保持着基板的基板保持部24和检测器26相对于放射线生成器22进行相对移动来获取多个透过图像，生成重构图像。
由检测器26拍摄到的透过图像被传送到控制部10，例如使用滤波校正反投影法(filtered-backprojection法(fbp法))等已知的技术重构出包含接合部分的焊料的立体形状的图像。而且，重构出的图像或透过图像存储于控制部10内的存储器或未图示的外部的存储器。下面，将基于透过图像重构为包含接合部分的焊料的立体形状的三维图像所得的图像称为“重构图像”。另外，将从重构图像沿任意的剖面切出的图像称为“截面图像”。这样的重构图像以及截面图像被输出到监视器12。此外，在监视器12中不仅显示重构图像、截面图像，还显示后述的焊料的接合状态的检查结果等。另外，本实施方式中的重构图像是如上述那样根据由检测器26拍摄到的平面图像重构出的，因此也被称为“平面ct”。
线质变更部14变更由放射线生成器22生成的放射线的线质。放射线的线质由为了使撞击靶的电子加速而施加的电压(以下称为“管电压”)、决定电子的数量的电流(以下称为“管电流”)决定。线质变更部14是控制这些管电压和管电流的装置。能够使用变压器、整流器等已知的技术来实现该线质变更部14。
在此，放射线的线质由放射线的亮度和硬度(放射线的光谱分布)决定。若使管电流增大，则撞击靶的电子的数量增加，生成的放射线的光子的数量也增加。其结果，放射线的亮度变大。例如，存在厚度比其它部件的厚度厚的电容器等部件，为了拍摄这些部件的透过图像需要照射亮度大的放射线。在这样的情况下，通过调整管电流来调整放射线的亮度。另外，若提高管电压，则撞击靶的电子的能量变大，生成的放射线的能量(谱)变大。一般来说，放射线的能量越大则对物质的穿透力越大，越难被物质吸收。使用这样的放射线拍摄到的透过图像的对比度变低。因此，管电压能够利用于调整透过图像的对比度。
放射线生成器驱动部16具有未图示的电动机等驱动机构，能够使放射线生成器22沿经过其焦点的轴在上下方向上移动。由此，能够改变放射线生成器22与保持于基板保持部24的被检查体(基板)之间的距离来变更照射区域，变更由检测器26拍摄的透过图像的放大率。
检测器驱动部20也具有未图示的电动机等驱动机构，使检测器26沿检测器旋转轨道30进行旋转移动。另外，基板保持部驱动部18也具有未图示的电动机等驱动机构，使基板保持部24在设置有基板旋转轨道28的平面上进行平行移动。另外，基板保持部24构成为与检测器26的旋转移动相联动地在基板旋转轨道28上进行旋转移动。由此，能够一边变更基板保持部24所保持的基板与放射线生成器22的相对的位置关系，一边拍摄投射方向及投射角度不同的多个透过图像。
在此，构成为基板旋转轨道28与检测器旋转轨道30的旋转半径不固定，能够自由变更。由此，能够任意地变更向配置于基板的部件照射的放射线的照射角度。
控制部10控制上述的检查装置100的全部动作。下面，使用图2来说明控制部10的诸多功能。此外，虽然未图示，但在控制部10上连接有键盘、鼠标等输入装置。
控制部10包括存储部34、截面图像生成部36、基板检查面检测部38、模拟截面图像生成部40以及检查部42。此外，虽然未图示，但控制部10还包括控制线质变更部14、放射线生成器驱动部16、基板保持部驱动部18以及检测器驱动部20的工作的摄像控制部。另外，这些功能块的各功能块通过执行各种运算处理的cpu、被用作用于保存数据或执行程序的工作区的ram等硬件以及软件的协作来实现。因而，这些功能块能够通过硬件与软件的组合来以各种形式实现。
存储部34存储用于拍摄基板的透过图像的摄像条件、作为被检查体的基板的设计等信息。存储部34还存储基板的透过图像、重构图像(截面图像、模拟截面图像)以及后述的检查部42的检查结果等。存储部34还存储放射线生成器驱动部16驱动放射线生成器22的速度、基板保持部驱动部18驱动基板保持部24的速度以及检测器驱动部20驱动检测器26的速度。
截面图像生成部36基于从存储部34获取到的多个透过图像来生成截面图像。其能够使用例如fbp法、最大似然估计法等已知的技术来实现。若重构算法不同，则得到的重构图像的性质、重构所需的时间也不同。因此，可以构成为预先准备多种重构算法、算法中使用的参数以供用户选择。由此，能够向用户提供在优先使重构所需的时间变短与即使花费时间也优先考虑画质的优良度等之间进行选择的自由度。生成的截面图像输出到存储部34，并记录于该存储部34。
基板检查面检测部38从由截面图像生成部36生成的多个截面图像中确定映出基板上的作为检查对象的面(例如，基板的表面)的位置(截面图像)。在后文中，将映出基板的检查面的截面图像称为“检查面图像”。在后文中详细叙述检查面图像的检测方法。
模拟截面图像生成部40关于由截面图像生成部36生成的截面图像，将连续的规定张数的截面图像进行堆叠，由此将比截面图像厚的基板的区域图像化。堆叠的截面图像的张数由截面图像映出的基板的区域的厚度(在后文中称为“切片厚度”。)和模拟截面图像的切片厚度决定。例如，在截面图像的切片厚度为50μm的情况下，作为模拟截面图像，若要将bga的焊锡球(在后文中简称为“焊料”。)的高度(例如500μm)设为切片厚度，堆叠500/50＝10张截面图像即可。此时，为了确定焊料的位置，使用由基板检查面检测部38确定出的检查面图像。
检查部42基于由截面图像生成部36生成的截面图像、由基板检查面检测部38确定出的检查面图像以及由模拟截面图像生成部40生成的模拟截面图像，来检查焊料的接合状态。用于将基板与部件接合的焊料位于基板检查面附近，因此对检查面图像以及相对于检查面图像映出放射线生成器22侧的区域的截面图像进行检查，由此能够判断焊料是否将基板与部件适当地进行了接合。
在此，“焊料的接合状态”是指基板与部件是否通过焊料进行接合且生成了适当的导电路径。对焊料的接合状态的检查包括桥检查、熔融状态检查以及空隙检查。“桥(bridge)”是指通过焊料接合而产生的导体间的不期望的导电路径。另外，“熔融状态”是指是否因焊料的熔融不充分而产生了基板与部件之间的接合不充分的状态，是否是所谓的“悬浮”的状态。“空隙(void)”是指因焊料接合部内的气泡而产生的焊料接合的不良。因而，检查部42包括桥检查部44、熔融状态检查部46以及空隙检查部48。
在后文中叙述桥检查部44、熔融状态检查部46以及空隙检查部48的动作的详细情况，桥检查部44以及空隙检查部48基于由模拟截面图像生成部40生成的模拟截面图像分别检查桥以及空隙，熔融状态检查部46基于由基板检查面检测部38确定出的检查面图像来检查焊料的熔融状态。此外，桥检查部44、熔融状态检查部46以及空隙检查部48中的检查结果被记录于存储部34。
图3是表示从透过图像的拍摄和重构图像的生成以及检查面图像的确定起至检查焊料的接合状态为止的流程的流程图。例如，在控制部10从未图示的输入装置接受到检查开始的指示时开始本流程图中的处理。
控制部10如上述那样通过放射线生成器驱动部16来设定从放射线生成器22放射的放射线的照射区域，通过基板保持部驱动部18使基板保持部24移动并通过检测器驱动部20使检测器26移动来变更摄像位置，并且通过线质变更部14设定放射线生成器22的线质后向基板照射放射线来拍摄透过图像，进一步地，根据通过这样拍摄到的多张透过图像，通过截面图像生成部36以及模拟截面图像生成部40生成重构图像(步骤s10)。
接着，控制部10的基板检查面检测部38从截面图像生成部36接受透过图像或者重构图像(截面图像)，从中确定检查面图像(步骤s12)。桥检查部44从模拟截面图像生成部40获取映出焊锡球的、切片厚度与焊锡球同种程度的模拟截面图像，并检查有无桥(步骤s14)。在未检测到桥的情况下(步骤s16的“否”)，熔融状态检查部46从基板检查面检测部38获取检查面图像，检查焊料是否熔融(步骤s18)。在焊料已熔融的情况下(步骤s20的“是”)，空隙检查部48从模拟截面图像生成部40获取局部地映出焊锡球的模拟截面图像，检查是否存在空隙(步骤s22)。在未发现空隙的情况下(步骤s24的“否”)，空隙检查部48判断为焊料的接合状态正常(步骤s26)，并将该意思输出到存储部34。另外，在检测到桥的情况下(步骤s16的“是”)、焊料未熔融的情况下(步骤s20的“否”)或者存在空隙的情况下(步骤s24的“是”)，桥检查部44、熔融状态检查部46以及空隙检查部48分别判断为焊料的接合状态异常(步骤s28)，并将该意思输出到存储部34。当焊料的状态被输出到存储部34时，本流程图的处理结束。
如上所述，在根据透过图像重构出的作为三维图像的重构图像(重构空间)内存在具有因倾斜、偏差、挠曲、旋转、伸缩等引起的误差的基板的图像数据。因此，为了进行自动检查，需要进行考虑了这些误差的位置校正，基于该位置校正来确定检查面图像。下面，说明基板检查面检测处理s12中的确定检查位置(基板检查面)的方法(校正误差的方法)。
(第一实施方式)
在检查位置确定方法的第一实施方式中，在上述的生成重构图像的过程(步骤s10)中，通过在包含基板的表面和背面的大的范围(考虑了上述基板的翘曲等的误差的范围)进行平面ct运算，来获取包含基板的翘曲等误差的三维图像(重构图像)，使用基板的设计信息，根据该三维图像(重构图像)跨多个截面图像地在xyz方向上检测用于确定检查位置的特定的图案、标记的形状(特定的图案、标记的像)，来进行基板检查面(检查面图像)的决定。
在此，“基板的设计信息”是指gerber数据(gerberdata)以及cad(computeraideddesign：计算机辅助设计)数据，预先存储于上述的存储部34。将记录有焊料接合部分的坐标的信息称为gerber数据，将记录有搭载部件的种类以及搭载位置的坐标的信息称为cad数据。焊料的接合部分以及部件的搭载位置的坐标被记载为设定于基板上的xy坐标系的坐标。通过参照gerber数据以及cad数据来进行针对重构图像(截面图像)的图片匹配(图案匹配)等，由此能够得到存在于基板上的部件的种类及其大小、部件及焊料接合部分的位置，即，能够确定检查位置(检查面图像)。
具体地说，按照透过图像的每个fov(fieldofview：视场)或者将fov进行2×2的4分割所得到的每个区域，针对基板的表面和背面分别登记成为模板的基板表面图像(能够使用上述的gerber数据或cad数据)。而且，在拍摄的各基板中，按照每个fov，在规定的xyz搜索范围中与登记的模板进行图片匹配，将一致率最高的位置用作偏移量。这样，按照每个fov或者将fov进行4分割所得到的每个区域检测偏移量，由此针对一张fov具有一个或者四个偏移量，如图4所示，该偏移量相对于基板整体表现为三角形的顶点。并且，在进行被各个三角形包围的区域的检查时，根据三角形的顶点的偏移量来计算校正量(计算距成为基准的面的偏移量)，基于该校正量来决定检查面图像。通过使用三角形的顶点的偏移量，能够进行对xyz方向上的位移以及相对于xyz轴的旋转的校正。在存在多个检查部位的情况下，根据各个检查部位，基于上述误差来决定截面图像，使用该截面图像来生成模拟截面图像，进行检查后转到之后的检查部位进行同样的处理。另外，关于需要精度更高的位置校正的检查对象部件，单独地进行位置校正。此时，由于先通过图片匹配粗略地检测了基板表面，因此搜索范围被限定从而能够高速地进行处理。
(第二实施方式)
如图5的(a)所示，在第一实施方式所涉及的检查位置(基板检查面)确定方法中，根据透过图像来重构出考虑了基板的翘曲等误差的范围的三维图像(重构图像)，使用该三维图像进行了确定，但如图5的(b)所示，该第二实施方式所涉及的检查位置(基板检查面)确定方法是以下方法：在两个以上的透过图像中检测特定的图案、标记的像的形状(透过像)ia1、ia2，基于这些透过图像的各个透过图像的xyz的位置确定三维图像(重构图像)中的特定的图案、标记的形状(三维图像中的特定的图案、标记的像)a的位置来决定检查面图像。
根据图6来说明在两张透过图像中根据检测到特定的图案、标记的透过像(在此，作为点ia1、ia2进行说明)的位置来确定重构图像上的特定的图案、标记的像a的位置(重构空间(重构图像)中存在特定的图案、标记的三维像a的位置)的方法。此外，如图1所示，在本实施方式所涉及的检查装置100中，使作为检查对象的基板(基板保持部24)和检测器26相对于被固定的放射线源(放射线生成器22)进行相对移动，由此使放射线相对于基板的投射角变化来拍摄多张透过图像，但在图6的(a)中示出了将作为检查对象的基板固定而使放射线源(放射线生成器22)以及检测器26移动的情况。此外，能够使用放射线源(放射线生成器22)、基板(基板保持部24)以及检测器26的检查装置100的位置(距检查装置100的规定的原点的位置)，通过计算求出该图6中的位置(坐标)。另外，在图6中，将成为基准的位置(基准点)设为o。
首先，将第一投射角的放射线源的位置(从放射线生成器22放射出放射线的坐标)设为(sx1，sy1，sz1)，将由检测器26检测到特定的图案、标记的透过像ia1的位置设为(dx1，dy1，dz1)，将重构图像内的该特定的图案、标记的像a的位置设为(ox，oy，oz)。另外，将第二投射角的放射线源的位置设为(sx2，sy2，sz2)，将检测器26中的透过像ia2的位置设为(dx2，dy2，dz2)。关于重构图像内的特定的图案、标记的像a的在x方向以及y方向上的位置即ox、oy，如图6的(b)所示，求出在xy平面上的将放射线源与检测器上的坐标连结的直线相交的点即可，通过对以下的联立方程式(1)、(2)求解来求出ox、oy。
oy＝(sy1-dy1)/(sx1-dx1)·ox (sx1·dy1-sy1·dx1)/(sx1-dx1)(1)
oy＝(sy2-dy2)/(sx2-dx2)·ox (sx2·dy2-sy2·dx2)/(sx2-dx2)(2)
另外，能够使用通过上述的式(1)、(2)求出的ox的值，通过下式(3)求出重构图像内的特定的图案、标记的像a的在z方向上的位置即oz。
oz＝(sz1-dz1)/(sx1-dx1)·(ox-dx1)(3)
这样，在该第二实施方式的基板检查面检测处理s12中，根据通过步骤s10获取到的多个透过图像来确定基板上的检查位置(重构图像中的检查面图像)，具体地说，在透过图像中，通过图片匹配等检测特定的图案、标记的透过像的形状，根据其位置，使用上述的式子决定重构图像内的图案、标记的位置来确定检查面图像，由此能够使用准确的位置的检查面图像(截面图像)进行检查。另外，不是根据三维图像(重构图像)整体来确定检查位置(检查面图像)，而是根据数据量更少的透过图像来进行确定，因此用于进行确定的时间变短，其结果，能够整体地缩短检查时间。此外，在检查对象有多个部位的情况下，预先登记各个检查部位或者检查部位附近的特定的图案、标记的形状(透过像的形状)，关于所登记的各个形状，通过图片匹配来确定透过图像中的位置，由此也能够确定重构图像中的位置(检查面图像)。
此外，通过参照三点的特定的图案、标记的位置，不仅能够考虑z方向上的位置，还能够考虑xy方向上的位置以及相对于xyz轴的旋转来生成模拟截面图像。并且，参照四点以上的特定的图案、标记的位置，使用线性插值、抛物线插值、三次插值等已知的插补方法，由此能够生成考虑了对象物的挠曲的模拟截面图像。
(第三实施方式)
在第一实施方式以及第二实施方式中，如图3所示，在步骤s10中拍摄透过图像，之后生成重构图像，在步骤s12中，使用透过图像或者重构图像来确定基板检查面，但在第三实施方式中，如图7所示那样构成为：根据透过图像确定出重构空间内的检查位置(基板检查面)，重构出包含确定出的位置的重构图像(包含确定出的图案、标记的重构图像)。
图8表示该第三实施方式中的检查焊料的接合状态的流程图，对与上述的处理相同的处理标注相同的附图标记，由此省略详细的说明。控制部10当使检查开始时，如上述那样通过放射线生成器驱动部16设定从放射线生成器22放射的放射线的照射区域，通过基板保持部驱动部18使基板保持部24移动并通过检测器驱动部20使检测器26移动来变更摄像位置，并且通过线质变更部14设定放射线生成器22的线质后向基板照射放射线来拍摄透过图像(步骤s11)。接着，使用这些透过图像，如第二实施方式中说明的那样通过图片匹配等确定这些透过图像中的作为检查对象的像的位置，根据通过这样确定出的位置来确定重构空间(重构图像)中的位置(步骤s12)。然后，生成包含通过步骤s12确定出的位置的重构图像(检查面图像或者截面图像)(步骤s13)。基于该重构图像对焊料的接合状态进行的检查如上所述(步骤s14～s28)。
根据该第三实施方式，重构图像的生成由于被限定于包含检查对象的部分，因此重构图像的数据量变小，由此能够缩短用于生成重构图像的时间，作为结果，能够整体地缩短检查时间。
附图标记说明
10：控制部；34：存储部；100：检查装置。
1.一种检查位置确定方法，用于确定根据被检查体的放射线透过图像生成的三维图像中的检查位置，所述检查位置确定方法的特征在于，包括以下步骤：
在所述放射线透过图像中确定所述检查位置的透过像的位置；以及
根据所述透过像的位置来确定所述三维图像中的所述检查位置。
2.根据权利要求1所述的检查位置确定方法，其特征在于，
在所述确定透过像的位置的步骤中，使用所述检查位置或者所述检查位置的附近的特定的图案、标记的透过像的形状来进行确定。
3.一种检查装置，其特征在于，具有：
存储部，其存储所述放射线透过图像以及所述三维图像；
控制部，其从所述存储部取出所述放射线透过图像，通过根据权利要求1或2所述的检查位置确定方法来确定所述三维图像中的所述检查位置。
4.一种三维图像生成方法，用于从被检查体的放射线透过图像生成所述被检查体的三维图像，所述三维图像生成方法的特征在于，包括以下步骤：
在所述放射线透过图像中确定所述被检查体的检查位置的透过像的位置；
根据所述透过像的位置来确定所述三维图像中的所述检查位置；以及
根据所述放射线透过图像来生成包含所述检查位置的所述被检查体的三维图像。
5.根据权利要求4所述的检查位置确定方法，其特征在于，
在确定所述透过像的位置的步骤中，使用所述检查位置或者所述检查位置的附近的特定的图案、标记的透过像的形状来进行确定。
6.一种检查装置，其特征在于，具有：
存储部，其存储所述放射线透过图像以及所述三维图像；以及
控制部，其从所述存储部取出所述放射线透过图像，通过根据权利要求4或5所述的三维图像生成方法生成所述被检查体的三维图像。
技术总结