DE19723074C2 - Automatische Verwölbungskompensation für eine laminographische Schaltungsplatinenuntersuchung - Google Patents
Automatische Verwölbungskompensation für eine laminographische SchaltungsplatinenuntersuchungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine computerisierte Lamino
graphie oder Schichtbildaufnahme und insbesondere auf Syste
me, die eine automatische Kompensation für eine Verwölbung
des Testobjekts beinhalten.
Schichtbildaufnahmetechniken werden häufig verwendet, um
Querschnittsabbildungen ausgewählter Ebenen innerhalb von
Objekten zu erzeugen. Die herkömmliche Schichtbildaufnahme
benötigt eine koordinierte Bewegung beliebiger zwei oder
drei Hauptkomponenten, die ein Schichtbildaufnahmesystem
bilden, d. h. einer Strahlungsquelle, eines Objekts, das ge
rade untersucht wird und eines Detektors. Die koordinierte
Bewegung der zwei Komponenten kann in einem beliebigen einer
Vielzahl von Mustern sein, einschließlich der folgenden, je
doch nicht auf diese begrenzt: z. B. in einem linearen, einem
kreisförmigen, einem elliptischen oder einem zufälligen Mu
ster. Unabhängig davon, welches Muster einer koordinierten
Bewegung ausgewählt ist, ist die Konfiguration der Quelle,
des Objekts und des Detektors derart, daß ein beliebiger
Punkt in der Objektebene immer auf den gleichen Punkt in der
Bildebene projiziert wird, und daß ein beliebiger Punkt
außerhalb der Objektebene auf eine Mehrzahl von Punkten in
der Bildebene während eines Zyklus der Musterbewegung pro
jiziert wird. Auf diese Art und Weise wird eine Quer
schnittsabbildung der gewünschten Ebene innerhalb des Ob
jekts auf dem Detektor gebildet. Die Abbildungen anderer
Ebenen innerhalb des Objekts erfahren eine Bewegung bezüg
lich des Detektors, wodurch ein verwischter Hintergrund auf
dem Detektor erzeugt wird, auf den die scharfe Querschnitts
abbildung der gewünschten Brennpunktebene innerhalb des Ob
jekts gelegt wird. Obwohl ein beliebiges Muster einer koor
dinierten Bewegung verwendet werden kann, werden im allgemeinen
kreisförmige Muster bevorzugt, da sie leichter er
zeugt werden können.
Das U.S. Patent Nr. 4,926,452 mit dem Titel "AUTOMATED
LAMINOGRAPHY SYSTEM FOR INSPECTION OF ELECTRONICS", das an
Baker u. a. erteilt worden ist, beschreibt ein durchgehend
kreisförmig abgetastetes Schichtbildaufnahmesystem, bei dem
das Objekt fest bleibt, während sich die Röntgenstrahlen
quelle und der Detektor in einem koordinierten kreisförmigen
Muster bewegen. Die sich bewegende Röntgenstrahlenquelle
weist eine Mikrofokus-Röntgenstrahlenröhre auf, bei der ein
Elektronenstrahl in einem kreisförmigen Abtastmuster auf ein
Anodenziel abgelenkt wird. Die resultierende Bewegung der
Röntgenstrahlenquelle ist mit einem rotierenden Röntgen
strahlendetektor synchronisiert, der die Röntgenstrahlen
schattengraphabbildung in eine optische Abbildung umwandelt,
damit sie betrachtet und in eine feste Videokamera inte
griert werden kann, wodurch eine Querschnittsabbildung des
Objekts gebildet wird. Ein Computersystem steuert ein auto
matisiertes Positionierungssystem, das das Objekt, das un
tersucht wird, trägt, und bewegt aufeinanderfolgende inte
ressierende Bereiche in das Blickfeld. Um eine hohe Bildqua
lität beizubehalten, steuert ein Computersystem ferner die
Synchronisation der Elektronenstrahlablenkung und die Dre
hung des optischen Systems, wodurch Ungenauigkeiten der me
chanischen Anordnungen des Systems ausgeglichen werden.
Schichtbildaufnahmen-Querschnittsabbildungen können ferner
innerhalb des Datenspeichers eines Computers gebildet wer
den, indem zwei oder mehrere einzelne Bilder, die durch ko
ordiniertes Positionieren von zwei der drei Hauptkomponen
ten, welche das Schichtbildaufnahmesystem aufweist, d. h.,
einer Quelle, eines Objekts und eines Detektors, kombiniert
werden. Die Abbildungen werden innerhalb des Computerspei
chers kombiniert, derart, daß ein beliebiger Punkt in der
Objekt-Brennpunktebene in einer Abbildung immer mit demsel
ben Punkt in der Objekt-Brennpunktebene einer anderen Abbil
dung kombiniert wird, wobei diese andere Abbildung aus einer
unterschiedlichen winkligen Ansicht des gleichen Objekts be
steht. Wenn die einzelnen Ansichten von dem Detektor aufge
nommen werden, der einen kreisförmigen Weg beschreibt, dann
bildet die kombinierte Abbildung, die aus den einzelnen Ab
bildungen gebildet ist, näherungsweise eine durchgehend
kreisförmig abgetastete Abbildung (wie es in dem U.S. Patent
Nr. 4,926,452 beschrieben ist, welches oben erörtert wurde),
wenn die Anzahl einzelner Abbildungen sehr groß ist. Ein ma
thematisches Verschieben der Pixelkombinationen der vielen
einzelnen Abbildungen resultiert in der Veränderung der Po
sition der Brennpunktebene in dem Objekt. Somit ist dieses
Verfahren zum Erzeugen einer Querschnittsabbildung eines Ob
jekts gegenüber Bewegungs- und Verwischungsverfahren vor
teilhaft, da aus einem Satz von Abbildungen viele Schicht
aufnahmen-Querschnittsabbildungen verschiedener Brennpunkt
ebenen gebildet werden können. Diese Technik wurde als syn
thetische Schichtbildaufnahme oder als computerisierte syn
thetische Querschnittsabbildung bezeichnet.
Die Schichtbildaufnahmetechniken, die oben beschrieben wur
den, werden gegenwärtig in einem breiten Bereich von Anwen
dungen einschließlich der medizinischen und industriellen
Röntgenstrahlenabbildung verwendet. Die Schichtbildaufnahme
ist besonders zum Untersuchen von Objekten geeignet, welche
verschiedene Schichten mit unterscheidbaren Merkmalen inner
halb jeder Schicht aufweisen. Bestimmte frühere Schichtbild
aufnahmesysteme, welche derartige Querschnittsabbildungen
erzeugen, zeigen jedoch typischerweise Unzulänglichkeiten
bei der Auflösung und/oder Untersuchungsgeschwindigkeit,
weshalb sie selten verwendet werden. Diese Unzulänglichkei
ten treten häufig aufgrund der Schwierigkeiten beim Errei
chen einer koordinierten Hochgeschwindigkeitsbewegung der
Quelle und des Detektors mit einem Genauigkeitsgrad auf, der
ausreichend ist, um eine Querschnittsabbildung mit hoher
Auflösung zu erzeugen.
Bei einem Schichtbildaufnahmesystem, welches ein festes Ob
jekt betrachtet und welches ein Gesichtsfeld aufweist, das
kleiner als das untersuchte Objekt ist, kann es notwendig
sein, das Objekt innerhalb des Gesichtsfeldes herum zu be
wegen, wodurch viele Schichtbildaufnahmen erzeugt werden,
welche, wenn sie zusammengestückelt werden, eine Abbildung
des gesamten Objekts bilden. Dies wird häufig durch Tragen
des Objekts auf einem mechanischen Handhabungssystem, wie
z. B. einem X,Y,Z-Positionierungstisch, erreicht. Der Tisch
wird dann bewegt, um die gewünschten Abschnitte des Objekts
in das Gesichtsfeld zu bringen. Eine Bewegung in der X- und
der Y-Richtung positioniert den zu untersuchenden Bereich,
während die Bewegung in der Z-Richtung das Objekt auf und
nieder bewegt, um die Ebene innerhalb des Objekts auszuwäh
len, in der die Querschnittsabbildung genommen werden soll.
Während es dieses Verfahren effektiv ermöglicht, daß ver
schiedene Bereiche und Ebenen des Objekts betrachtet werden
können, existieren inhärente Begrenzungen, die der Geschwin
digkeit und Genauigkeit derartiger mechanischer Bewegungen
zugeordnet sind. Diese Begrenzungen wirken derart, daß sie
die Zykluszeit wirksam erhöhen, wodurch die Raten reduziert
werden, mit denen eine Untersuchung stattfinden kann. Ferner
erzeugen diese mechanischen Bewegungen Schwingungen, welche
dahin tendieren, die Systemauflösung und Genauigkeit zu re
duzieren.
Das U.S. Patent Nr. 5,259,012 mit dem Titel "LAMINOGRAHY
SYSTEM AND METHOD WITH ELECTROMAGNETICALLY DIRECTED MULTI-
PATH RADIATION SOURCE", das an Baker u. a. erteilt worden
ist, beschreibt ein System, welches es ermöglicht, daß viele
Positionen innerhalb eines Objekts ohne eine mechanische Be
wegung des Objekts abgebildet werden. Das Objekt wird zwi
schen eine rotierende Röntgenstrahlenquelle und einen syn
chronisiert rotierenden Detektor gelegt. Eine Brennpunkt
ebene innerhalb des Objekts wird auf dem Detektor abgebil
det, derart, daß eine Querschnittsabbildung des Objekts er
zeugt wird. Die Röntgenstrahlenquelle wird durch Ablenken
eines Elektronenstrahls auf eine Zielanode erzeugt. Die
Zielanode emittiert Röntgenstrahlen, wo die Elektroden auf
das Ziel fallen. Der Elektronenstrahl wird durch eine Elektronenkanone
erzeugt, welche X- und Y-Ablenkspulen zum Ab
lenken des Elektronenstrahls in der X- und der Y-Richtung
aufweist. Ablenkungsspannungssignale werden an die X- und an
die Y-Ablenkspule angelegt und bewirken, daß die Röntgen
strahlenquelle in einem kreisförmigen Spurenweg rotiert. Ei
ne zusätzliche Gleichspannung, die an die X- oder an die
Y-Ablenkungsspule angelegt wird, bewirkt, daß sich der
kreisförmige Weg, den die Röntgenstrahlenquelle verfolgt, in
der X- oder Y-Richtung um eine Strecke verschiebt, die der
Größe der Gleichspannung proportional ist. Dies bewirkt ein
anderes Gesichtsfeld, das abgebildet werden soll, welches in
der X- oder in der Y-Richtung von der vorher abgebildeten
Region verschoben ist. Veränderungen des Radius des Röntgen
strahlenquellenwegs resultieren in einer Veränderung der
Z-Höhe der abgebildeten Brennpunktebene. Dieses System löst
viele Probleme früherer Schichtbildaufnahmesysteme beim Er
zeugen von Querschnittsabbildungen mit hoher Auflösung und
hoher Geschwindigkeit. Dieses System stellt eine Verbesse
rung gegenüber dem dar, das in dem U.S. Patent Nr. 4,926,452
beschrieben ist, da es die Untersuchung von Objekten er
laubt, die größer als das Gesichtsfeld sind, indem Quer
schnittsabbildungen außerhalb der Drehachse der Quelle und
des Detektors erzeugt werden, wodurch eine Hauptquelle der
mechanischen Bewegung eliminiert wird. Zusätzlich wird die
Auswahl der Brennpunktebene durch elektronische Größenein
stellung des Durchmessers der kreisförmigen Abtastung er
reicht, wodurch die mechanische Z-Bewegung von dem System,
das in dem U.S. Patent Nr. 4,926,452 beschrieben ist, elimi
niert wird. Das Verfahren zum Erzeugen von Querschnittsab
bildungen, das in dem U.S. Patent Nr. 5,259,012 beschrieben
ist, kann theoretisch doppelt so schnell laufen wie das Sy
stem, das in dem U.S. Patent Nr. 4,926,452 beschrieben ist,
da es nicht auf eine mechanische Bewegung warten muß. Es
weist die gleichen Begrenzungen wie das System, das in dem
U.S. Patent Nr. 4.926,452 beschrieben ist, bezüglich der
Quellenleistung und Lichtfleckengrößenbegrenzungen auf. So
mit stellt die Gesamtuntersuchungsgeschwindigkeit lediglich
eine zwei- bis dreifache Verbesserung dar, während eine beträchtliche
Komplexität an elektronischen Schaltungsanord
nungen und Kalibrationsanstrengungen hinzugefügt werden.
Während das System, das in dem U.S. Patent Nr. 5,259,012
beschrieben ist, zwar keinen X,Y,Z-Tisch benötigt, um das zu
untersuchende Objekt zu positionieren, benötigt es immer
noch eine sehr komplexe und große Röntgenstrahlenröhre, um
es zu ermöglichen, daß das System arbeitet. Der Durchmesser
der Röntgenstrahlenröhre muß etwas größer als die größte
horizontale Abmessung des zu untersuchenden Objekts bei der
Querschnittsabbildung sein. Andernfalls muß das Objekt oder
der Detektor und die Röntgenstrahlenröhre in der X-Richtung
und/oder der Y-Richtung bewegt werden, um das gesamte Objekt
zu untersuchen. Ein weiterer Nachteil dieses Systems ist die
Anforderung, daß das rotierende Detektorabbildungssystem auf
einer schnellen Rotation einer mechanischen Anordnung bei
600 oder mehr Umdrehungen pro Minute (RPM; RPM = Revolution
per Minute) aufbaut.
Das U.S. Patent Nr. 5,020,086 mit dem Titel "Microfocus
X-Ray System", das an Peugeot erteilt worden ist, offenbart
ein System zur Tomosynthese, bei dem ein Objekt durch einen
Röntgenstrahl aus einer kreisförmigen Position auf einem
Ziel abgetastet wird, die daraus resultiert, daß der Elek
tronenstrahl durch geeignete Steuerungssignale von einer
Strahlensteuerung, welche an die Ablenkspulen einer Mikro
fokus-Röntgenstrahlenröhre angelegt werden, in einem Kreis
abgetastet wird. Die Tomosynthese wird durch das bekannte
Verfahren einer In-Register-Kombination einer Serie von di
gitalen Röntgenstrahlenabbildungen erreicht, die durch Rönt
genstrahlen erzeugt worden sind, welche aus verschiedenen
Positionen austreten. Dies wird erreicht, indem eine Rönt
genstrahlenquelle an vielen Punkten auf einem Kreis um eine
Mittelachse positioniert werden. Dieses System eliminiert
einiges an mechanischer Bewegung, die von dem System, das in
dem U.S. Patent Nr. 4,926,452 beschrieben worden ist, benö
tigt wird, derart, daß der Detektor nicht rotieren muß.
Praktische Begrenzungen der Pixelgröße und Auflösung tendie
ren jedoch dahin, das System von Peugeot auf Untersuchungen
von Objekten mit kleinen Gesichtsfeldern begrenzen. Zusätz
lich benötigt das System immer noch einen X,Y-Tisch, um das
Objekt unter das Gesichtsfeld zu positionieren. Die Ge
schwindigkeit eines kommerziellen Prototypen dieses Systems
ist nicht wesentlich höher als bei dem System, das in dem
U.S. Patent Nr. 5,259,012 beschrieben ist, dasselbe weist
jedoch etwas niedrigere Herstellungskosten auf.
Obwohl das System, das in dem U.S. Patent Nr. 4,926,452 be
schrieben ist, einen ordentlichen kommerziellen Erfolg auf
wies, und obwohl ein bestimmtes kommerzielles Interesse an
den beiden Systemen vorhanden ist, die in dem U.S. Patent
Nr. 5,020,086 und in dem U.S. Patent Nr. 5,259,012 beschrie
ben sind, wünscht die Industrie immer noch ein Querschnitt
untersuchungssystem, welches bei einer noch höheren Untersu
chungsgeschwindigkeit arbeitet, wohingegen es weniger als
die existierenden industriellen Querschnittuntersuchungssy
steme kosten soll. Wenn ein neues Querschnittsabbildungssy
stem die Forderungen nach niedrigen Kosten und hoher Lei
stungsfähigkeit erfüllen könnte, würden die kommerziellen
Anwendungen und die Verwendung im Vergleich zur herkömmli
chen Technologie rapide anwachsen, wodurch der Nutzen für
die Elektronikindustrie zur Schaltungsplatinenuntersuchung
wesentlich erhöht sein würde.
Die oben erläuterten Schriften offenbaren Vorrichtungen und
Verfahren für die Erzeugung von Querschnittbildern von Test
objekten in einer festen oder wählbaren Querschnitt-Bild
brennpunktebene. Bei diesen Systemen sind ein Röntgenstrah
lungs-Quellensystem und ein Röntgenstrahlungs-Detektorsystem
in der Richtung der "Z"-Achse um einen festen Abstand ge
trennt, wobei die Querschnitt-Bildbrennpunktebene in einer
vorbestimmten spezifischen Position in der "Z"-Achsenrich
tung angeordnet ist, die zwischen den Positionen des Rönt
genstrahlungs-Quellensystems und des Röntgenstrahlungs-De
tektorsystems entlang der "Z"-Achse liegt. Das Röntgenstrah
lungs-Detektorsystem sammelt Daten, aus denen ein Quer
schnittbild von Merkmalen in dem Testobjekt, die in der
Querschnitt-Bildbrennpunktebene angeordnet sind, gebildet
werden kann. Alle diese Systeme erfordern, daß die Merkmale,
die abgebildet werden sollen, in der festen oder wählbaren
Querschnitt-Bildbrennpunktebene an der vorbestimmten spezi
fischen Position entlang der "Z"-Achse angeordnet sind.
Folglich ist es bei diesen Systemen notwendig, daß die Posi
tionen der Querschnitt-Bildbrennpunktebene und der Ebene in
dem Objekt, die abgebildet werden soll, konfiguriert sind,
um an der gleichen Position entlang der "Z"-Achse zusammen
zufallen. Wenn diese Bedingung nicht erfüllt ist, wird die
erwünschte Abbildung des ausgewählten Merkmals in dem Test
objekt nicht erreicht. Stattdessen wird ein Querschnittbild
einer Ebene in dem Testobjekt, die entweder oberhalb oder
unterhalb der Ebene, die das ausgewählte Merkmal enthält,
ist, aufgenommen.
Gegenwärtig mißt eine Technik, die üblicherweise zum Posi
tionieren des ausgewählten Merkmals des Testobjekts in der
Querschnitt-Bildbrennpunktebene verwendet wird, die "Z"-
Achsenposition des ausgewählten Merkmals physikalisch. Unter
Verwendung dieser Messung wird das Testobjekt dann entlang
der "Z"-Achse derart positioniert, daß das ausgewählte Merk
mal mit der "Z"-Achsenposition der Querschnitt-Bildbrenn
punktebene zusammenfällt. Beliebige einer Vielzahl von Stan
dard-Verfahren und -Geräten können verwendet werden, um die
"Z"-Achsenposition des ausgewählten Merkmals des Testobjekts
physikalisch zu messen. Es existieren mehrere Typen handels
üblicher Z-Bereich-Vermessungssysteme, die verwendet werden,
um den Abstand zwischen einem bekannten Ort in "Z"-Richtung
und einem Merkmal auf der Oberfläche, oder genau unterhalb
der Oberfläche, des Testobjekts zu bestimmen. Derartige Sy
steme sind so einfach wie das mechanische Beleuchten des
Testobjekts, eine mechanische Sonde, ein auf einem Laser ba
sierendes optisches Triangulierungssystem, ein optisches In
terferometersystem, ein Ultraschallsystem oder irgend ein
anderer Typ einer Meßvorrichtung, die geeignet ist. Ein be
liebiges dieser "Z"-Abstandsmeßsysteme wird typischerweise
verwendet, um eine "Z"-Tabelle der Oberfläche des Testobjekts
zu bilden. Die Z-Tabelle besteht typischerweise aus
einem X- und Y-Array der Z-Werte der Oberfläche des Testob
jekts. Diese (X,Y)-Orte sind Punkte auf einer Ebene des
Testobjekts, die im wesentlichen parallel zu der Quer
schnitt-Bildbrennpunktebene sind. Die Systeme die am häufig
sten in Systemen zur Querschnitt-Bildgestaltung von Merkma
len auf Schaltungsplatinen verwendet wurden, waren auf einem
Laser basierende Triangulierungs-Abstandsmesser.
Abstandsmesser wurden speziell für Querschnitt-Röntgen
strahl-Bildsysteme verwendet, die verwendet werden, um elek
tronische Schaltungsplatinenanordnungen abzubilden. Schal
tungsplatinenanordnungen sind typischerweise im Vergleich
zum Oberflächenbereich, auf dem die Komponenten befestigt
sind, sehr dünn. Einige Schaltungsanordnungen bestehen aus
einem abmessungsmäßig sehr stabilen Material, beispielsweise
Keramiksubstrate. Jedoch ist die Mehrzahl von Schaltungspla
tinenanordnungen aus einem Platinenmaterial aufgebaut, das
etwas flexibel oder in einigen Fällen sehr flexibel ist.
Diese Flexibilität ermöglicht, daß die Platine eine Verwöl
bung in der Achse senkrecht zu den Hauptoberflächenberei
chen entwickelt. Zusätzlich weisen einige Schaltungsplati
nenanordnungen Schwankungen der Platinendicke auf. Neben den
elektronischen Anordnungen gibt es viele weitere Objekte,
die eine Abmessungsschwankung in einem Maßstab aufweisen,
der verglichen mit der Tiefe des Felds der "Z"-Brennpunkt
ebene bei der Querschnitt-Röntgenstrahlungs-Bilderzeugung
signifikant ist. Durch das Messen der Oberfläche eines ge
wölbten Testobjekts kann häufig eine Einrichtung verwendet
werden, um die Positionsbeziehung des Testobjekts bezüglich
der "Z"-Brennpunktebene des Querschnitt-Abbildungssystems
ordnungsgemäß einzustellen, so daß die gewünschte Abbildung
der interessierenden Merkmale in dem Testobjekt abgebildet
werden kann.
Speziell ist ein derartiges Abstandsmeßsystem zur Verwendung
in einem System, wie beispielsweise dem, das in dem US-Pa
tent 4,926,452 beschrieben ist, entworfen. In dem US-Patent
4,926,452 ist ein Laminographiesystem, oder Schichtbildauf
nahmesystem, offenbart, bei dem ein auf Röntgenstrahlen ba
sierendes Abbildungssystem mit einer sehr flachen Feldtiefe
verwendet ist, um Festkörperobjekte, beispielsweise ge
druckte Schaltungskarten, zu untersuchen. Die flache Feld
tiefe liefert eine Einrichtung zum Untersuchen der Unver
sehrtheit einer Lötverbindung ohne Störung von den Komponen
ten oberhalb und unterhalb der Lötverbindung. Das Material
oberhalb und unterhalb der Lötverbindung liegt außerhalb des
Brennpunkts und trägt daher zu einem mehr oder weniger
gleichmäßigen Hintergrund bei. Um die benötigte Selektivität
zu liefern, liegt die Feldtiefe des laminographischen Abbil
dungssystems in der Größenordnung von näherungsweise weniger
als 50,8 µm (2 Milli-Inch). Ungünstigerweise überschreiten
Oberflächenschwankungen auf der gedruckten Schaltungskarte
häufig diese Toleranz. Um diesen Nachteil zu überwinden,
wird die Oberfläche der gedruckten Schaltungskarte unter
Verwendung eines Laser-Abstandsmessers abgebildet. Die de
taillierte Laser-Abstandsmesser-Tabelle wird dann verwendet,
um die Schaltungskarte bezüglich des Röntgenstrahl-Abbil
dungssystems zu positionieren, derart, daß die interessie
rende Komponente im Brennpunkt ist, selbst wenn die Karte
von einem interessierenden Feld zu einem anderen bewegt
wird.
Der Nachteil der meisten Laser-Vermessungssysteme besteht
darin, daß es notwendig ist, daß die Oberfläche, die abge
bildet wird, frei von Defekten ist, die Abmessungen in der
Größenordnung derjenigen des Durchmessers des Laserstrahls
aufweisen. Zwei Typen handelsüblicher Vermessungssysteme
werden häufig verwendet. Beide Typen arbeiten durch das Be
leuchten des Punkts auf der Oberfläche mit einem parallel
gerichteten Lichtstrahl von einem Laser. Bei dem ersten Sy
stemtyp trifft der Laserstrahl in einem rechten Winkel be
züglich der Oberfläche auf die Oberfläche und beleuchtet
einen kleinen Punkt auf der Oberfläche. Der beleuchtete
Punkt wird dann durch eine Linse auf ein Array von Detekto
ren abgebildet. Der Abstand von dem Laser zu der Oberfläche
bestimmt das Ausmaß, in dem der beleuchtete Punkt aus der
Achse der Linse verschoben ist. Folglich bewegt sich, wenn
sich der Abstand ändert, das Bild des Punkts entlang des Ar
rays von Detektoren. Die Identität des Detektors, auf den
der projizierte Punkt fällt, liefert die Informationen, die
benötigt werden, um den Abstand zu dem Punkt auf der Ober
fläche zu bestimmen. Bei diesem Systemtyp wird ein Defekt,
der größer ist als der Laserstrahl an dem Meßpunkt, einen
Fehler zur Folge haben, der so groß sein kann wie die Höhe
des Defekts. In weiterentwickelten Versionen dieses System
typs fällt das Bild des Laserlichtflecks auf mehr als einen
Detektor. Die Erfassungsschaltung berechnet den Mittelpunkt
des Bilds, um eine exaktere Abstandsbestimmung zu liefern.
Auch hier werden Defekte in der Oberfläche, die das Bild auf
dem Detektorarray verzerren, Fehler bewirken, selbst wenn
die Höhe des Defekts nicht ausreicht, um einen signifikanten
Abstandsfehler zu bewirken. Der zweite Systemtyp nimmt an,
daß die Oberfläche flach und reflektierend ist. Bei diesem
Systemtyp wird der Laserstrahl in einem schrägen Winkel auf
die Oberfläche der Schaltungsplatine gerichtet und von der
Oberfläche ohne eine Abbildungslinse auf das Detektorarray
reflektiert. Der Abstand wird dann gemessen, indem der De
tektor identifiziert wird, der den reflektierten Lichtstrahl
empfängt. Diese Abstandsmessung beruht auf einer Kenntnis
des Einfallswinkels des Laserstrahls bezüglich der Oberflä
che. Wenn die Oberfläche einen Defekt aufweist, der Abmes
sungen aufweist, die ähnlich denen des Laserstrahls sind,
ist diese Annahme nicht erfüllt, da die Oberfläche des De
fekts den Einfallswinkel bestimmen wird. Die resultierenden
Fehler können bei diesem Systemtyp viel größer sein als die
Defekthöhe. Grundsätzlich könnten die Probleme, die durch
derartige Defekte eingeführt werden, durch das Erhöhen des
Durchmessers des Laserstrahls gemildert werden. Ungünstiger
weise muß der Durchmesser des Laserstrahls auf einem Minimum
gehalten werden, um bei der Abstandsmessung die erforderli
che Genauigkeit zu liefern.
Trotz des offensichtlichen Vorteils, die Wölbung von Testobjekten
zu messen, so daß die gewünschten Merkmale des
Testobjekts exakt abgebildet werden können, besitzen bekann
te existierende Techniken bestimmte weniger erwünschte Merk
male. Ein Nachteil der existierenden Verfahren ist die Zeit
oder die Ausrüstungskomplexität, die benötigt wird, um die
Z-Tabelle zu erzeugen. Für jeden Punkt muß etwas bewegt wer
den, das Testobjekt relativ zu der Position des Abstandsmes
sers oder der Strahl des Abstandsmessers relativ zu dem
Testobjekt bei einem komplexen Selbstabtastungs-Laser-Ab
standsmessersystem. Diese zusätzliche Zeit oder die zu
sätzliche Ausrüstungskomplexität beeinträchtigt die Gesamt
kosten des Abbildungssystems entweder hinsichtlich der An
fangskosten des komplexen Abtast-Laser-Abstandsmessersystems
oder hinsichtlich der zusätzlichen Zeit, die benötigt wird,
um die Z-Tabelle in herkömmlicheren Laser-Abstandsmessersy
stemen zu bilden.
Ein weiterer Nachteil existierender Z-Tabellen-Systeme ist
die Möglichkeit, daß die gewünschten Merkmale, die gemessen
werden sollen, keine strikte mechanische Beziehung zu der
Oberflächen-Z-Tabelle des Testobjekts aufweisen. Dies kann
beispielsweise der Fall sein, wenn das gewünschte Merkmal,
das abgebildet werden soll, bezüglich der Z-Tabellen-Ober
fläche einer doppelseitigen Schaltungsplatinenanordnung,
deren Platinendicke signifikant schwankt, auf der gegenüber
liegenden Seite liegt. Um diesen Effekt zu kompensieren,
müßten existierende Querschnitt-Abbildungssysteme eine Z-
Tabelle von beiden Seiten eines Testobjekts bei zusätzlichem
Zeitaufwand und zusätzlicher Komplexität erzeugen. Es exi
stiert ferner die Möglichkeit, daß das Merkmal, das in dem
Testobjekt abgebildet werden soll, innerhalb des Testobjekts
in einem "Z"-Abstand von der "Z-Tabellen"-Oberfläche der
Platine liegt, bei einer signifikanten Schwankung dieses Ab
stands von Platine zu Platine oder in der gleichen Platine.
Aus der EP 0683389 A1 sowie aus der US 5,291,535 sind
Röntgenstrahluntersuchungsvorrichtungen bekannt, welche
Röntgenstrahlenquellen haben, die Röntgenstrahlen aus einer
Mehrzahl von Positionen durch eine elektrische Verbindung
emittieren, und ein Röntgenstrahldetektorsystem umfassen,
das Röntgenstrahlen in einer entsprechend zugeordneten
Mehrzahl von Positionen empfängt, welche die Verbindungen
durchdrungen haben, und entsprechende Datensignale ausgeben,
sowie ein Analysesystem aufweisen, das einen Bildspeicher
zum Erzeugen einer Querschnittsabbildung der Verbindung hat.
Die EP 0683389 A1 offenbart ferner, daß durch gesonderte
Messung bei mechanischer Verlagerung der interessierenden
Bildebene eine Korrektur bei der Erzeugung der Querschnitts
abbildung vorgenommen werden kann. Darüberhinaus zeigt diese
Schrift eine Fokussierung auf der Grundlage einer Korrela
tion von erfaßten Röntgenstrahlungsbildern mit Standardbil
dern bzw. zwischen mehreren erfaßten Röntgenstrahlungsbil
dern.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Unter
suchungsvorrichtungen und Untersuchungsverfahren zu schaf
fen, um eine verglichen mit früheren Systemen verbesserte,
kostengünstigere und einfachere Möglichkeit zu schaffen, ei
ne schnelle und hochaufgelöste Querschnittbilderzeugung bei
spielsweise für die Untersuchung elektrischer Verbindungen
zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch Vorrichtungen gemäß den Ansprüchen
1, 2 und 9 sowie durch ein Verfahren gemäß Anspruch 10
gelöst.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin,
die Z-Tabellen-Systeme, die gemäß dem Stand der Technik ver
wendet werden, durch ein System zu ersetzen, das eine Test
objektverwölbung automatisch kompensiert und das gegenüber
existierenden Systemen mit einer wesentlich höheren Ge
schwindigkeit arbeitet, ohne zusätzlich zu der Hardware, die
erforderlich ist, um das Röntgenstrahl-Querschnittbild zu
erzeugen, zusätzliche Systemhardware zu erfordern und ohne
eine zusätzliche Systembewegung, um die Z-Tabelle zu erzeu
gen, zu erfordern.
Die vorliegende Erfindung schafft ein stark verbessertes
computerisiertes Laminographiesystem, das eine automatische
Kompensation einer Verwölbung des Testobjekts beinhaltet.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel verwendet die vorliegende
Erfindung ein durchgehendes Abtastverfahren für eine schnel
le Röntgenstrahluntersuchung hoher Auflösung von Lötverbin
dungen auf gedruckten Schaltungsplatinen. Das System er
fordert keine Bewegung des Detektors, der Röntgenstrahlen
röhre, der Lichtflecke der Röntgenstrahlen oder des Rönt
genstrahls selbst. Die einzige Bewegung, die benötigt wird,
ist eine sanfte lineare Bewegung des abzubildenden Objekts.
Die Erfindung kompensiert eine Verwölbung der gedruckten
Schaltungsplatine durch das Analysieren der Röntgenstrahl-
Bilddaten, die durch das System erfaßt werden. Folglich ist
keine zusätzliche Hardware erforderlich. Die vorliegende
Erfindung ist schneller als bekannte Schichtbildaufnahme
systeme für die Untersuchung elektrischer Verbindungen auf
einer Schaltungsplatine.
Schaltungsplatinen werden mit einer Rate von etwa 7,62 mm
(0,3 Zoll) pro Sekunde mit gleichmäßiger Geschwindigkeit in
das Röntgenstrahlen-Schichtbildaufnahme-Abtastgerät einge
speist. Die Schaltungsplatinen sind um etwa 17,78 mm (0,7 Zoll)
voneinander getrennt. Die Vorrichtung, die die gleich
förmige lineare Bewegung liefert, ist ein sich bewegender
Kettenriemen, der die Schaltungsplatinen auf ihren zwei ge
genüberliegenden parallelen Seiten trägt.
Das Detektorsystem umfaßt minimal zwei lineare Abtastdetek
toren (vorzugsweise vier lineare Abtastdetektoren), die in
einer winkligen Beziehung zu der Schaltungsplatine symme
trisch angeordnet sind. Die linearen Abtastdetektoren sind
derart befestigt, daß sie sehr nahe an der Unterseite der zu
testenden Platine angeordnet sind. Jeder lineare Abtastdetektor
weist eine dünne Auflage aus Röntgenstrahlen-empfind
lichem Phosphor auf der Detektoroberfläche auf und erreicht
eine Auflösung von etwa 16 lp/mm (lp/mm = Linienpaare pro
Millimeter). Zusätzlich weist jeder lineare Abtastdetektor
eine eingebaute elektronische Anordnung auf, um einen 8- bis
16-Bit-Datenstrom mit einer Digitalelektronik zu schaffen,
die direkt mit einem Personalcomputer (PC) in schnittstel
lenmäßiger Verbindung steht.
Die Röntgenstrahlenquelle umfaßt mindestens eine Quelle von
Röntgenstrahlen (vorzugsweise zwei), die derart ausgerichtet
sind, daß jede Röntgenstrahlenröhre zwei Fächerstrahlen aus
Röntgenstrahlen abgibt. Die Röntgenstrahlenquellen sind be
züglich der Schaltungsplatine befestigt, um den bevorzugten
Schichtbildaufnahmewinkel zu schaffen und sie sind in dem
bevorzugten Abstand von der Schaltungsplatine und den line
aren Abtastdetektoren befestigt, daß die Kombination ihrer
Lichtfleckgröße und des Platine-zu-Detektor-Abstands und die
verfügbare Röntgenstrahlenleistung derart zusammenwirken, um
eine Abbildung mit hoher Auflösung mit ausreichenden Licht
pegeln auf dem Detektor zu schaffen. Die bevorzugte Quelle
ist eine Standard-Röntgenstrahlenröhren, die in der Lage
ist, bei 125 Kilovolt (kV) mit einem Anodenstrom in dem Be
reich von etwa 0,1 Milliampere (mA) bis 1,0 mA zu arbeiten.
Wenn zwei Röhren verwendet werden, können beide Röhren durch
eine einzige Hochspannungs-Leistungsversorgung versorgt wer
den. Die bevorzugte Brennpunktgröße der Röntgenstrahlenröhre
liegt in dem Bereich von etwa 100 µm bis 1000 µm im Durch
messer.
Die Daten von jedem linearen Abtastdetektor werden verwen
det, um innerhalb eines Computerspeichers ein vollständiges
Röntgenstrahlenbild der (21,59 cm × 30,48 cm)-Schaltungs
platinen ((8,5 Zoll × 12 Zoll)-Schaltungsplatinen) zu erzeu
gen. Bei einem Vier-Detektor-System beträgt die minimale
Speicheranforderung etwa 260 Megabyte. Damit das System eine
Schaltungsplatine analysieren kann, während eine andere Ab
bildung einer zweiten Schaltungsplatine erfaßt wird, benötigt
es zusätzliche 260 Megabyte an Speicher. Somit werden
insgesamt 520 Megabyte Speicher bei einem System benötigt,
das vier lineare Abtastdetektoren aufweist und das einen
Satz von vier Abbildungen erfaßt, während der vorher erfaßte
Satz von vier Abbildungen gerade analysiert wird. Es wird
bevorzugt, daß der Computerspeicher derart entworfen ist,
daß er den Detektoren zum Bilderfassen, und dann einem Ab
bildungsanalysecomputer zugeschaltet werden kann, um die
Scheibenabbildung oder -Abbildungen zur Analyse zu erzeugen,
obwohl diese variable Speicherzuschaltung kein Merkmal dar
stellt.
Der Computer weist einen automatischen Z-Achsen-Verwöl
bungs-Kompensationsbetriebsmodus auf, bei dem vorbestimmte
spezifische Merkmale der vier getrennten Abbildungen lokali
siert und Positionen der vorbestimmten Merkmale in der X-
und Y-Richtung mittels eines Bildanalyseprozessors und zuge
ordneten Softwarealgorithmen bestimmt oder gemessen werden.
Die Positionen dieser vorbestimmten Merkmale werden dann
verwendet, um Verwölbungskompensationsparameter und/oder ei
ne Verwölbungskompensationstabelle mittels des Bildanalyse
prozessors und eines zugeordneten Computeralgorithmusses zu
erzeugen. Die Verwölbungskompensationsparameter umfassen ein
Datenarray in X- und Y-Richtung, das Pixelverschiebungen in
X- und Y-Richtung und den Entwurfsabstand des vorbestimmten
spezifischen Merkmals von der oberen Referenzoberfläche des
Testobjekts oder der Schaltungsplatine enthält. Auf diese
Art und Weise ist die Erzeugung einer Z-Tabelle, die ein Ar
ray in X- und Y-Richtung der Z-Abstände der Oberfläche der
Platine von einer bekannten Z-Referenz enthält, nicht erfor
derlich. Jedoch ist die Erzeugung einer Z-Tabelle aus den
Verwölbungskompensationsparametern eine einfache Angelegen
heit.
Schichtbildaufnahmescheiben, d. h. Abbildungen einer spezifi
schen Z-Achsen-Ebene, werden durch Kombinieren der vier ge
trennten Abbildungen durch Verschieben der Pixelorte in X
und Y erzeugt, damit dieselben einer spezifischen Z-Achsen-
Brennpunktebene in dem Objekt entsprechen, die korrigiert
ist, wie es gemäß den Verwölbungskompensationsparametern er
forderlich ist. Eine beliebige Anzahl von Brennpunktebenen
kann durch dieses Verfahren aus einem einzelnen Satz von
vier Abbildungen erzeugt werden.
Die Schichtbildaufnahmeabbildungen werden dann auf eine her
kömmliche Art und Weise analysiert, um Daten über die Quali
tät der elektrischen Verbindung auf der Schaltungsplatine zu
ergeben.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung
werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeich
nungen detaillierter erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Schichtbildauf
nahmesystems mit durchgehender linearer Abtastung
gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine Ansicht von oben des Schichtbildaufnahmesy
stems mit durchgehender linearer Abtastung von Fig.
1;
Fig. 3 eine Seitenansicht des Schichtbildaufnahmesystems
mit durchgehender linearer Abtastung, das in den
Fig. 1 und 2 gezeigt ist;
Fig. 4 eine Endansicht von dem Schaltungsplatinen-Ladungs
ende des Schichtabbildungssystems mit durchgehender
linearer Abtastung aus, das in den Fig. 1, 2 und 3
gezeigt ist;
Fig. 5 ein Testobjekt zum Demonstrieren des Schichtbild
aufnahmeverfahrens;
Fig. 6a bis 6d herkömmliche Schattengraphabbildungen des
Testobjekts, das in Fig. 5 gezeigt ist, die in je
dem der vier linearen Röntgenstrahlendetektoren ge
bildet werden;
Fig. 7 eine Querschnitts-Schichtbildaufnahmeabbildung des
Testobjekts in einer Brennpunktebene, die aus der
Kombination der herkömmlichen Schichtbildaufnahme
abbildungen, die in den Fig. 6a bis 6d gezeigt
sind, abgeleitet ist;
Fig. 8 eine perspektivische Ansicht eines alternativen
Ausführungsbeispiels eines Schichtbildaufnahmesy
stems mit durchgehender linearer Abtastung gemäß
der vorliegenden Erfindung;
Fig. 9 ein typisches Testobjekt, das aus einer Schaltungs
platine besteht, auf der mehrere elektronische Bau
elemente angeordnet sind, die durch mehrere Lötver
bindungen verbunden sind;
Fig. 10 eine Nahaufnahme von einem der elektronischen Bau
elemente, die auf der Schaltungsplatine von Fig. 9
angeordnet sind;
Fig. 11a bis 11d herkömmliche Schattengraphabbildungen einer
Nahaufnahme von einer der Anschlußleitungen des
Testobjekts, das in Fig. 10 gezeigt ist, die in je
dem der vier linearen Röntgenstrahlendetektoren ge
bildet werden, und den Ort von einem der vorbe
stimmten Merkmale, das ausgewählt ist, um bei den
Berechnungen für die automatische Verwölbungskom
pensation verwendet zu werden; und
Fig. 12 ein Flußdiagramm, das das Verfahren zum automati
schen Berechnen der Verwölbungskompensation zeigt.
In den Fig. 1, 2, 3 und 4 sind eine perspektivische Ansicht,
eine Ansicht von oben, eine Seitenansicht bzw. eine Endan
sicht eines Schichtbildaufnahmesystems mit durchgehender
linearer Abtastung gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 1, 2, 3 und 4 sind eine erste
Röntgenstrahlenquelle 10 und eine zweite Röntgenstrahlenquelle
20 über und entlang gegenüberliegender Seiten eines
Fördersystems 30 positioniert. Die erste Röntgenstrahlen
quelle 10 umfaßt einen vorderen Kollimator 32 und einen hin
teren Kollimator 34. Auf ähnliche Weise umfaßt die zweite
Röntgenstrahlenquelle 20 einen vorderen Kollimator 36 und
einen hinteren Kollimator 38. Ein erster linearer Röntgen
strahlendetektor 40 ist neben einem zweiten linearen Rönt
genstrahlendetektor 50 auf der rechten Seite (in der posi
tiven X-Richtung) einer Mittellinie (nicht gezeigt) entlang
der Y-Richtung positioniert, welche durch Verbinden der er
sten Röntgenstrahlenquelle 10 mit der zweiten Röntgenstrah
lenquelle 20 definiert ist. Ein dritter linearer Röntgen
strahlendetektor 60 ist neben einem vierten linearen Rönt
genstrahlendetektor 70 auf der linken Seite (in der negati
ven X-Richtung) der Mittellinie, die die erste und die zwei
te Röntgenstrahlenquelle 10, 20 verbindet, positioniert. Der
erste, der zweite, der dritte und der vierte lineare Rönt
genstrahlendetektor 40, 50, 60, 70 sind unter dem Fördersy
stem 30 positioniert. Das Fördersystem 30 umfaßt eine erste
Antriebskettenvorrichtung 80 und eine Führungsschiene 82 auf
einer ersten Seite und eine zweite Kettenantriebsvorrichtung
84 und eine zweite Führungsschiene 86 auf einer zweiten Sei
te. Ein synchronisierter Antriebsmotor 90 ist mit der ersten
und mit der zweiten Kettenantriebsvorrichtung 80, 84 verbun
den. Der synchronisierte Antriebsmotor 90 ist mit einem
Steuerungscomputer und einem Abbildungsanalysesystem 100
durch Motorversorgungs- und Steuerungsleitungen 104 verbun
den. Der Steuerungscomputer und das Abbildungsanalysesystem
100 sind ferner mittels Detektorversorgungs-, Steuerungs-
und Signal-Leitungen 106 mit dem ersten, dem zweiten, dem
dritten und dem vierten linearen Röntgenstrahlendetektor 40,
50, 60, 70 verbunden.
Im Betrieb sind Schaltungsplatinen 120a, 120b, 120c auf den
Kettenantriebsvorrichtungen 80, 84 positioniert und diesel
ben werden durch die Führungsschienen 82, 86 durch das För
dersystem 30 geführt. Zwecks des Beschreibens des Betriebs
der Erfindung werden Schaltungsplatinen mit einer Größe von
21,59 cm × 30,48 cm (8,5 Zoll × 12 Zoll) angenommen. Es kön
nen ebenfalls andere Größen verwendet werden, wobei diese
Abmessungen in keiner Weise irgendeine Begrenzung darstel
len. Die Schaltungsplatinen 120a, 120b, 120c werden durch
die Antriebskettenvorrichtungen 80, 84 mit einer konstanten
Geschwindigkeit von etwa 7,62 mm/s (0,3 Zolls) durch den
synchronisierten Antriebsmotor 90 sanft vorgeschoben. Die
Schaltungsplatinen 120a, 120b, 120c sind voneinander um etwa
1,778 cm (0,7 Zoll) getrennt. Der synchronisierte Antriebs
motor 90 wird durch den Steuerungs- und Abbildungsanalyse
computer 100 über die Motorversorgungs- und Steuerungslei
tungen 104 betrieben. Fig. 1 und 2 zeigen folgenden Zustand:
a) die Untersuchung der Schaltungsplatine 120c ist vollen
det; b) die Untersuchung der Schaltungsplatine 120b wird ge
rade durchgeführt; und c) die Schaltungsplatine 120a wurde
gerade auf das Fördersystem 30 geladen, wobei dieselbe un
mittelbar nach der Vollendung der Untersuchung der Schal
tungsplatine 120b untersucht werden wird.
Die Röntgenstrahlenquellen 10 und 20 werden durch Kollimato
ren 32, 34, 36, 38 ausgerichtet (d. h. kollimiert), um die
Winkelausbreitung der Strahlung, die durch die erste und die
zweite Röntgenstrahlenquelle 10, 20 in sowohl der X-Richtung
als auch der Y-Richtung zu begrenzen, derart, daß jede Rönt
genstrahlenquelle 10, 20 zwei Fächerstrahlen von Röntgen
strahlen erzeugt. Die erste Röntgenstrahlenquelle 10 gibt
Fächerstrahlen von Röntgenstrahlen 130, 132 ab, während die
zweite Röntgenstrahlenquelle 20 Fächerstrahlen von Röntgen
strahlen 134, 136 abgibt. Die Röntgenstrahlenquellen 10, 20
sind auf eine herkömmliche Art und Weise in einer Position
befestigt, welche geeignete Schichtbildaufnahmewinkel zum
Erzeugen von Querschnittsabbildungen der Schaltungsplatine
120b schaffen. Die Röntgenstrahlenquellen 10, 20 sind bei
spielsweise, wie es in den Fig. 1 und 4 zu sehen ist, in
Winkeln von etwa ±45° bezüglich der Normalen der Schaltungsplatine
120b (der Z-Richtung) positioniert. Zusätzlich
sind die Röntgenstrahlenquellen 10, 20 in einem Abstand von
der Schaltungsplatine 120b und von den linearen Röntgen
strahlendetektoren 40, 50, 60, 70 positioniert, derart, daß
die Kombination folgender Größen zusammenwirkt, um ausrei
chende Lichtpegel an den linearen Röntgenstrahlendetektoren
40, 50, 60, 70 zu schaffen, um Abbildungen mit hoher Auflö
sung zu schaffen: 1) die Brennpunktlichtfleckgrößen der
Röntgenstrahlenquellen 10, 20; 2) der Abstand zwischen der
Schaltungsplatine 120b und den linearen Röntgenstrahlende
tektoren 40, 50, 60, 70 (typischerweise 2,54 cm (1 Zoll)
oder weniger); und 3) die Leistungsausgabe der Röntgenstrah
lenquellen 10, 20.
Die bevorzugten Röntgenstrahlenquellen 10, 20 sind industri
elle Standard-Röntgenstrahlenröhren, die bei Spannungen bis
zu 120 Kilovolt mit einem Anodenstrom im Bereich von etwa
0,1 mA bis 1,0 mA betreibbar sind. Die erste und die zweite
Röntgenstrahlenröhre 10, 20 können beide durch eine einzige
Hochspannungs-Leistungsversorgung (nicht gezeigt) versorgt
werden. Die bevorzugte Brennpunktlichtfleckgröße der Rönt
genstrahlen 10, 20 liegt im Bereich von 100 µm bis 1000 µm
im Durchmesser.
Die Schaltungsplatine 120b, die gerade untersucht wird, wird
von Röntgenstrahlen bestrahlt, die von den Röntgenstrahlen
quellen 10, 20 erzeugt werden. Die Winkelausbreitung der
Röntgenstrahlen, die von der ersten Röntgenstrahlenquelle 10
emittiert werden, werden: 1) in der X-Richtung durch den
vorderen Kollimator 32 in dem schmalen Fächerstrahl von
Röntgenstrahlen 130 ausgerichtet, welcher konfiguriert ist,
um nur einen ersten kleinen Abschnitt der Schaltungsplatine
120b und eine vordere Oberfläche des ersten linearen Rönt
genstrahlendetektor 40 zu beleuchten, nachdem er durch den
beleuchteten ersten kleinen Abschnitt der Schaltungsplatine
120b durchgelaufen ist; und 2) in der X-Richtung durch den
hinteren Kollimator 34 in den schmalen Fächerstrahl von
Röntgenstrahlen 132 ausgerichtet, welcher konfiguriert ist,
um nur einem dritten kleinen Abschnitt einer Schaltungspla
tine 120b und die vordere Oberfläche des dritten linearen
Röntgenstrahlendetektors 60 zu beleuchten, nachdem er durch
den dritten schmalen Abschnitt der Schaltungsplatine 120b
durchgelaufen ist. Auf ähnliche Weise werden Röntgenstrah
len, die von der zweiten Röntgenstrahlenquelle 20 emittiert
werden: 1) in der X-Richtung durch den vorderen Kollimator
36 in den schmalen Fächerstrahl von Röntgenstrahlen 134 aus
gerichtet, der konfiguriert ist, um nur einen zweiten klei
nen Abschnitt der Schaltungsplatine 120b und die vordere
Oberfläche des zweiten linearen Röntgenstrahlendetektors 50
zu beleuchten, nachdem er durch den zweiten kleinen Ab
schnitt der Schaltungsplatine 120b durchgelaufen ist; und 2)
in der X-Richtung durch den hinteren Kollimator 38 in den
schmalen Fächerstrahl von Röntgenstrahlen 136 ausgerichtet,
welcher konfiguriert ist, um nur einen vierten kleinen Ab
schnitt der Schaltungsplatine 120b und die vordere Oberflä
che des vierten linearen Röntgenstrahlendetektors 70 zu be
leuchten, nachdem er durch den vierten kleinen Abschnitt der
Schaltungsplatine 120b durchgelaufen ist. Somit empfängt der
erste lineare Röntgenstrahlendetektor 40 nur Röntgenstrah
len, die von der ersten Röntgenstrahlenquelle 10 erzeugt
werden und durch den vorderen Kollimator 32 emittiert wer
den. Der zweite lineare Röntgenstrahlendetektor 50 empfängt
nur Röntgenstrahlen, die von der zweiten Röntgenstrahlen
quelle 20 erzeugt und durch den vorderen Kollimator 36 emit
tiert werden. Der dritte lineare Röntgenstrahlendetektor 60
empfängt nur Röntgenstrahlen, die von der ersten Röntgen
strahlenquelle 10 erzeugt und durch den hinteren Kollimator
34 emittiert werden. Der vierte lineare Röntgenstrahlende
tektor 70 empfängt nur Röntgenstrahlen, die von der zweiten
Röntgenstrahlenquelle 20 erzeugt und durch den hinteren Kol
limator 38 emittiert werden. Zusätzlich wird, wie es am be
sten in den Fig. 2 und 4 dargestellt ist, jeder der schmalen
Fächerstrahlen von Röntgenstrahlen 130, 132, 134, 136 in der
Y-Richtung durch seinen jeweiligen Kollimator 32, 34, 36, 38
auf eine Art und Weise ausgerichtet, welche es verhindert,
daß sich Röntgenstrahlen über die horizontale Ausdehnung
(Y-Richtung) seines jeweiligen linearen Röntgenstrahlende
tektors 40, 50, 60, 70 hinaus erstrecken.
Das Fördersystem 30 transportiert die zu testende Schal
tungsplatine 120b durch die vier ausgerichteten Fächer
strahlen von Röntgenstrahlen 130, 132, 134, 136. Röntgen
strahlen, welche durch die Schaltungsplatine 120b laufen,
werden von den linearen Röntgenstrahlendetektoren 40, 50,
60, 70 erfaßt. Jeder lineare Röntgenstrahlendetektor 40, 50,
60, 70 wandelt das Muster von Röntgenstrahlen, die durch die
zu testende Schaltungsplatine 120b gelaufen sind, in ein
elektrisches Signal um, das über die Detektorversorgungs-,
Steuerungs- und Signalleitungen 106 zu dem Steuerungscom
puter und zu dem Abbildungsanalysesystem 100 zum Verarbeiten
gesendet wird.
Die linearen Röntgenstrahlendetektoren 40, 50, 60, 70 sind
bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel etwa 21,59 cm (8,5 Zoll)
breit und weisen eine horizontale Auflösung (X-Rich
tung) von etwa 16 bis 20 Linienpaaren pro Millimeter (lp/mm)
auf. Dies entspricht etwa 400 bis 500 Linienpaaren pro Zoll
(157,5 bis 197 Linienpaaren pro Zentimeter) oder 800 bis
1000 Punkten pro Zoll in der Terminologie des Desktopab
tastens. Jeder der linearen Röntgenstrahlendetektoren 40,
50, 60, 70 weist eine eingebaute Digitalisierungselektronik
zum Schaffen eines digitalisierten Datenstroms von 8 Bit bis
16 Bit auf, wobei sie direkt mit dem Steuerungscomputer und
dem Abbildungsanalysesystem 100 in schnittstellenmäßiger
Verbindung stehen. Die linearen Röntgenstrahlendetektoren
40, 50, 60, 70 sind aus Standard-Linienabtastungsdetektoren
gebildet, die bei Desktop-Publishing-Abtastgeräten verwendet
werden. Jeder lineare Röntgenstrahlendetektor 40, 50, 60, 70
weist eine dünne Beschichtung aus Röntgenstrahlen-empfindli
chem Phosphor auf, die direkt auf der Vorderseite des lichtempfindlichen
Bereichs des Detektors abgelegt ist. Typi
scherweise ist der Röntgenstrahlen-empfindliche Phosphor
Gadolinium-Oxysulfid, wobei jedoch ebenfalls weitere Ma
terialien verwendet werden können, wie z. B. Cadmium-Wolfra
mat. Die Daten aus jedem linearen Röntgenstrahlendetektor
40, 50, 60, 70 erzeugen eine vollständige Röntgenstrahlen-
Schattengraphabbildung der zu testenden (21,59 cm × 30,48 cm)-Schaltungsplatine
120b, während sie über den jeweiligen
Detektor läuft. (Siehe die Fig. 6a bis 6d).
Die linearen Röntgenstrahlendetektoren 40, 50, 60, 70 sind
Ladungs-gekoppelten Bauelementen (CCD; CCD = Charge Coupled
Devices) ähnlich, die allgemein in Videokameras zu finden
sind. Die Ladungs-gekoppelten Bauelemente, die in Videoka
meras verwendet werden, sind typischerweise integrierte
Festkörper-Schaltungschips mit einem zweidimensionalen Array
von diskreten lichtempfindlichen Elementen, die auf densel
ben gebildet sind. Die linearen Röntgenstrahlendetektoren
40, 50, 60, 70 sind lineare oder eindimensionale Arrays von
diskreten lichtempfindlichen Elementen, die auf einem einzi
gen Chip gebildet sind. Lineare Arrays werden üblicherweise
in Taschenabtastgeräten bei Flughafensicherheitsstationen
verwendet, um Röntgenstrahlen-Schattengraphabbildungen mit
niedriger Auflösung einer Tasche zu erzeugen.
Ein geeigneter linearer Röntgenstrahlendetektor, der als der
RLS-Detektor (RLS = Radiographic Line Scan = radiographische
Linienabtastung) bekannt ist, ist kommerziell bei Bio-Ima
ging Research, Inc. in Lincolnshire, Illinois erhältlich.
Ein Artikel von Charles R. Smith und Joseph W. Erker, mit
dem Titel "Low cost, high resolution x-ray detector system
for digital radiography and computed tomography", SPIE X-Ray
Detector Physics and Applications II, Bd. 2009, 1993, S.
31-35, umfaßt eine detaillierte Beschreibung dieses Bauele
ments. Ein weiterer geeigneter linearer Detektor
ist bei Dalsa in
Waterloo, Canada, erhältlich. Ein weiterer Hersteller von
linearen Arrays ist EG Reticon, welcher ein Diodenarray
herstellt, welches ein monolithi
sches, selbstabtastendes lineares Photodiodenarray mit 2048
Photodiodensensorelementen mit einer 25 Mikrometer Mitte-
zu-Mitte-Beabstandung ist. Dieses Bauelement besteht aus
einer Reihe von Photodioden, wobei jede einen zugeordneten
Speicherkondensator aufweist, auf dem der Photostrom inte
griert wird, und einen Multiplexschalter zum Auslesen durch
ein unabhängiges integriertes Schieberegister aufweist. So
mit existieren mehrere Bezugsquellen für kommerziell verfüg
bare lineare Arraybauelemente, welche zur Verwendung bei der
vorliegenden Erfindung angepaßt werden können.
Während es bevorzugt wird, daß jeder der 21,59 cm (8,5 Zoll)
langen linearen Röntgenstrahlendetektoren 40, 50, 60, 70 ei
ne einzige Einheit ist, wird es für einen Fachmann offen
sichtlich sein, daß kürzere Einheiten kombiniert werden kön
nen, um jede beliebige gewünschte Gesamtlänge zu erhalten.
Das heißt, daß zwei der oben erwähnten Sen
soren, von denen jeder 15,24 cm (6 Zoll) lang ist, etwas
versetzt befestigt werden können, derart, daß das Ende des
einen mit dem Ende des anderen übereinstimmt, wodurch ein
Erfassungsbereich für eine 30,48 cm (12 Zoll) breite Schal
tungsplatine geschaffen ist. Alternativ kann ein Linsensy
stem oder eine Glasfaseroptik-Reduziereinrichtung zwischen
einem Röntgenstrahlen-Szintillationsbildschirm der gewünsch
ten Länge und dem linearen Sensor einer kürzeren Länge posi
tioniert sein. Die auf dem Bildschirm erzeugte Abbildung
wird dann durch das Linsensystem auf den linearen Sensor mit
einer kürzeren Länge fokussiert oder durch eine geeignete
reduzierende Glasfaseroptik auf den linearen Sensor gerich
tet.
Die Daten von den linearen Röntgenstrahlendetektoren 40, 50,
60, 70 werden in einer Speicherbank innerhalb des Steue
rungscomputers und des Abbildungsanalysesystems 100 gespei
chert. Für ein System mit einer Auflösung von 800 DPI (DPI =
Dots Per Inch = Punkte pro Zoll) und einer Breite von 21,59 cm
(8,5 Zoll) existieren 6800 Pixel entlang der Breite (Y-
Richtung) von 21,59 cm (8,5 Zoll), welche der Breite der zu
testenden Schaltungsplatine 120b entspricht. Bei einer Auf
lösung von 800 DPI entspricht die Länge von 30,48 cm (12 Zoll)
der zu testenden Schaltungsplatine 120b 9600 Pixeln
entlang der Längenrichtung (X-Richtung). Somit muß die Spei
cherbank, die verwendet wird, um die vollständige Abbildung
der 21,59 cm × 30,48 cm (8,5 Zoll × 12 Zoll) - Schaltungs
platine 120b zu speichern, eine Speicherkapazität von 6800 ×
9600 × 8 Bits oder etwa 65 Megabyte aufweisen. Da vier li
neare Röntgenstrahlendetektoren 40, 50, 60, 70 vorhanden
sind, ist ein Gesamtspeicher von 260 Megabyte notwendig.
Wenn das System Abbildungen für eine Schaltungsplatine 120c
analysieren soll, während das System die Abbildungen der
nächsten Schaltungsplatine 120b erfaßt, muß die Speicherbank
innerhalb des Steuerungscomputers und des Bildanalysesystems
100 verdoppelt werden, um eine Gesamtgröße von 520 Megabyte
aufzuweisen. Die Speicherbank ist derart entworfen, daß eine
erste Hälfte der Speicherbank mit den linearen Röntgenstrah
lendetektoren 40, 50, 60, 70 verbunden ist, während ein Bild
gerade erfaßt wird, während eine zweite Hälfte der Speicher
bank, welche die Abbildungen für die vorherige Schaltungs
platine enthält, mit dem Bildanalyseabschnitt des Steue
rungscomputers und des Bildanalysesystems 100 verbunden ist.
Wenn die Abbildungserfassung in der ersten Hälfte der Spei
cherbank und die Abbildungsanalyse der Daten in der zweiten
Hälfte der Speicherbank vollendet sind, wird die erste Hälf
te der Speicherbank von den linearen Röntgenstrahlendetek
toren 40, 50, 60, 70 abgetrennt und mit dem Abbildungsana
lyseabschnitt des Steuerungscomputers und Bildanalysesystems
100 verbunden. Genauso wird die zweite Hälfte der Speicher
bank von dem Bildanalyseabschnitt des Steuerungscomputers
und Bildanalysesystems 100 abgetrennt und mit den linearen
Röntgenstrahlendetektoren 40, 50, 60, 70 verbunden.
Wie vorher beschrieben wurde, erzeugen der erste, der zweite,
der dritte und der vierte lineare Röntgenstrahlendetek
tor 40, 50, 60, 70 jeder für sich eine herkömmliche Röntgen
strahl-Schattengraphabbildung des gerade untersuchten Ob
jekts, das beispielsweise eine Schaltungsplatine 120b ist.
Eine Schichtbildaufnahme-Querschnittsabbildung des Objekts
wird aus den vier resultierenden Schattengraphabbildungen
auf eine herkömmliche Art und Weise gebildet. Diese Technik
ist detailliert in dem U.S. Patent Nr. 3,818,220 mit dem
Titel "Variable Depth Laminography", das an Richards erteilt
worden ist, und in dem U.S. Patent Nr. 3,499,146, mit dem
Titel "VARIABLE DEPTH LAMINOGRAPHY WITH MEANS FOR HIGH-
LIGHTING THE DETAIL OF SELECTED LAMINA", beschrieben, das an
Richards erteilt worden ist.
Fig. 5 zeigt ein Testobjekt 140 zum Darstellen der Technik
des Erzeugens einer Schichtbildaufnahme-Querschnittsabbil
dung einer ausgewählten Ebene innerhalb des Testobjekts 140
aus vier Schattengraphabbildungen 160, 260, 360, 460 (siehe
die Fig. 6a bis 6d). Das Testobjekt 140 enthält Muster in
der Gestalt eines Pfeils 142, eines Kreises 144 und eines
Kreuzes 146, die innerhalb des Testobjekts 140 in drei ver
schiedenen Ebenen 152, 154 bzw. 156 eingebettet sind.
In den Fig. 6a bis 6d sind die Schattengraphabbildungen ge
zeigt, die von den vier linearen Röntgenstrahlendetektoren
40, 50, 60, 70 erzeugt werden. Das Testobjekt 140 ist auf
dem Fördersystem 30 ausgerichtet, wie es in den Fig. 1 bis 4
gezeigt ist, wobei der Pfeil 142 in der negativen X-Richtung
zeigt, d. h. zu der Schaltungsplatine 120a hin. Fig. 6b zeigt
eine Schattengraphabbildung 160 des Testobjekts 140, welche
durch den ersten linearen Röntgenstrahlendetektor 40 erzeugt
worden ist. Der Pfeil 142 bildet eine Abb. 162a (a =
arrow = Pfeil), der Kreis 144 bildet eine Abb. 162c (c
= circle = Kreis) und das Kreuz 146 bildet eine Abb.
162x (x = cross = Kreuz). Fig. 6a zeigt eine Schattengraph
abbildung 260 des Testobjekts 140, das durch den zweiten li
nearen Röntgenstrahlendetektor 50 erzeugt worden ist. Der
Pfeil 142 bildet eine Abb. 262a, der Kreis 144 bildet
eine Abb. 262c und das Kreuz 146 bildet eine Abb.
262x. Fig. 6d zeigt eine Schattengraphabbildung 360 des
Testobjekts 140, das durch den dritten linearen Röntgen
strahlendetektor 60 erzeugt worden ist. Der Pfeil 142 bildet
eine Abb. 362a, der Kreis 144 bildet eine Abb.
362c und das Kreuz 146 bildet eine Abb. 362x. Fig. 6c
zeigt eine Schattengraphabbildung 460 des Testobjekts 140,
die durch den vierten linearen Röntgenstrahlendetektor 70
erzeugt worden ist. Der Pfeil 142 bildet eine Abb.
462a, der Kreis 144 bildet eine Abb. 462c und das Kreuz
146 bildet eine Abb. 462x.
Die Bildung einer Schichtbildaufnahme-Querschnittsabbildung
einer ausgewählten Ebene innerhalb des Testobjekts 140 aus
den vier Schattengraphabbildungen 160, 260, 360, 460 wird
durch Zusammenfügen der vier Schattengraphabbildungen 160,
260, 360, 460 auf eine Art und Weise erreicht, welche die
Abbildungen in einer ausgewählten Ebene auf Kosten der Ab
bildungen in den anderen Ebenen verstärkt. Die Art und Wei
se, auf die die vier Schattengraphabbildungen 160, 260, 360,
460 zusammengefügt werden, um eine Schichtbildaufnahme-Quer
schnittsabbildung 500 des Pfeils 142 in der Ebene 152 zu
bilden, ist in Fig. 7 gezeigt. Wie es in Fig. 7 gezeigt ist,
wird jede der vier Schattengraphabbildungen 160, 260, 360,
460 um einen für jede jeweilige Abbildung in der X-Richtung
und/oder der Y-Richtung geeigneten Abstand verschoben, wobei
der Abstand bewirkt, daß die vier Abbildungen des Pfeils
162a, 262a, 362a, 462a sich im wesentlichen überlappen, wo
durch eine verstärkte Abbildung des Pfeils 562 in der
Schichtbildaufnahme-Querschnittsabbildung 500 erzeugt wird.
Der Bereich, der die verstärkte Abbildung des Pfeils 562 um
gibt, besteht aus den vier Abbildungen des Kreises 162c,
262c, 362, 462c und den vier Abbildungen des Kreuzes 162x,
262x, 362x, 462x. Da die Abbildungen des Kreises und des
Kreuzes über verschiedene Positionen verstreut sind, ver
stärken sie sich nicht untereinander, wie es dagegen die
überlappenden Abbildungen des Pfeils 162a, 262a, 362a, 462a
tun. Auf eine ähnliche Art und Weise können die vier Schattengraphabbildungen
160, 260, 360, 460 zusammengefügt wer
den, um Schichtbildaufnahme-Querschnittsabbildungen des
Kreises 144 in der Ebene 154 oder des Kreuzes 146 in der
Ebene 156 oder irgendeiner anderen vorher ausgewählten Ebene
innerhalb des Testobjekts 140 zu bilden.
Das oben beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel be
schreibt eine Vorrichtung mit durchgehender Abtastung und
ein Verfahren zur Hochgeschwindigkeitsuntersuchung mit hoher
Auflösung, welches keine Bewegung des Detektors, der Rönt
genstrahlenröhre, des Lichtflecks der Röntgenstrahlen oder
des Röntgenstrahls selbst benötigt. Die einzige benötigte
Bewegung ist eine sanfte lineare Bewegung des abzubildenden
Testobjekts. Ein Fachmann wird jedoch erkennen, daß ein
äquivalentes System ein System ist, bei dem das Testobjekt,
das abgebildet wird, fest bleibt und der Röntgenstrahlende
tektor (die Röntgenstrahlendetektoren), die Röntgenstrahlen
röhre (die Röntgenstrahlenröhren) und der Strahl (die Strah
len) der Röntgenstrahlen eine sanfte lineare Bewegung bezüg
lich des abzubildenden festen Testobjekts ausführen, wodurch
Schattengraphabbildungen erzeugt werden, welche zusammenge
fügt werden können, um Schichtbildaufnahme-Querschnittsab
bildungen einer beliebigen vorher ausgewählten Ebene inner
halb des festen Testobjekts zu bilden, wie vorher beschrie
ben wurde. Fig. 8 zeigt ein Beispiel eines derartigen äqui
valenten Systems, bei dem das abzubildende Testobjekt fest
bleibt und die Röntgenstrahlenröhre (die Röntgenstrahlenröh
ren) und der Röntgenstrahlendetektor (die Röntgenstrahlende
tektoren) eine sanfte lineare Bewegung bezüglich des festen
abzubildenden Testobjekts ausführen. In Fig. 8 werden die
gleichen Bezugszeichen für identische oder entsprechende
Elemente der Ausführungsbeispiele, die in den vorherigen Fi
guren gezeigt sind, verwendet.
Wie es in Fig. 8 gezeigt ist, sind die erste Röntgenstrah
lenquelle 10 und die zweite Röntgenstrahlenquelle 20 auf
einem oberen Arm 602 einer C-förmigen Kanalträgereinheit 604
befestigt, derart, daß sie über und entlang gegenüberliegender
Seiten der Schaltungsplatinen 120 positioniert sind,
welche auf einer Schaltungsplatinen-Trägereinheit 608 ange
ordnet sind. Die Schaltungsplatinen-Trägereinheit 608 weist
Öffnungen 610 auf, über denen die Schaltungsplatinen 120 an
geordnet sind, derart, daß die Röntgenstrahlen 130, 132,
134, 136 auf ihren Wegen von den Röntgenstrahlenquellen 10,
20 zu den Röntgenstrahlendetektoren 40, 50, 60, 70 nur durch
die Schaltungsplatinen 120 laufen, d. h. nicht durch die
Schaltungsplatinen-Trägereinheit 608. Die erste Röntgen
strahlenquelle 10 umfaßt den vorderen Kollimator 32 und den
hinteren Kollimator 34. Auf ähnliche Weise umfaßt die zweite
Röntgenstrahlenquelle 20 den vorderen Kollimator 36 und den
hinteren Kollimator 38 (in Fig. 8 nicht gezeigt). Der erste,
der zweite, der dritte und der vierte lineare Röntgenstrah
lendetektor 40, 50, 60, 70 sind auf einem unteren Arm 606
der C-förmigen Kanalträgereinheit 604 befestigt. Der erste
lineare Röntgenstrahlendetektor 40 ist neben dem zweiten li
nearen Röntgenstrahlendetektor 50 auf der rechten Seite (in
der positiven X-Richtung) einer Mittellinie (nicht gezeigt)
entlang der Y-Richtung, die durch Verbinden der ersten Rönt
genstrahlenquelle 10 mit der zweiten Röntgenstrahlenquelle
20 definiert ist, befestigt. Der dritte lineare Röntgen
strahlendetektor 60 ist neben dem vierten linearen Röntgen
strahlendetektor 70 auf der linken Seite (in der negativen
X-Richtung) der Mittellinie positioniert, die die erste und
die zweite Röntgenstrahlenquelle 10, 20 verbindet. Der er
ste, der zweite, der dritte und der vierte lineare Röntgen
strahlendetektor 40, 50, 60, 70 sind somit unter den Schal
tungsplatinen 120, unter den Schaltungsplatinen-Trägerein
heitsöffnungen 610 und unter dem unteren Arm 606 der Schal
tungsplatinenträgereinheit positioniert. Die C-förmige Ka
nalträgereinheit 604 ist auf Gleitschienen 612 befestigt,
wodurch es ermöglicht wird, daß sich die C-förmige Kanal
trägereinheit 604 zusammen mit der befestigten ersten und
der befestigten zweiten Röntgenstrahlenquelle 10, 20 und dem
ersten, zweiten, dritten und vierten linearen Röntgenstrah
lendetektor 40, 50, 60, 70 als eine Einheit in der positiven
und der negativen X-Richtung bewegen. Der synchronisierte
Antriebsmotor 9 (Fig. 1) steuert die Bewegung der C-förmigen
Kanalträgereinheit 604 auf den Gleitschienen 612. Wie vorher
erörtert wurde, ist der synchronisierte Antriebsmotor 90 mit
dem Steuerungscomputer und Bildanalysesystem 100 (Fig. 1)
verbunden. Der Steuerungscomputer und das Bildanalysesystem
100 sind ferner mit dem ersten, dem zweiten, dem dritten und
dem vierten linearen Röntgenstrahlendetektor 40, 50, 60, 70
verbunden.
Im Betrieb arbeitet das Ausführungsbeispiel von Fig. 8 auf
dieselbe Art und Weise wie das Ausführungsbeispiel von Fig.
1, das vorher beschrieben wurde, wobei jedoch folgende Aus
nahme besteht. Bei dem Ausführungsbeispiel in Fig. 1 wird
eine lineare Abtastung der Schaltungsplatinen durch Halten
der ersten und der zweiten Röntgenstrahlenquelle 10, 20 und
des ersten, zweiten, dritten und vierten linearen Röntgen
strahlendetektors 40, 50, 60, 70 in einer befestigten oder
festen Position und durch Bewegen der Schaltungsplatinen
120a, 120b, 120c durch die Röntgenstrahlen 130, 132, 134,
136 auf dem Fördersystem 30 durchgeführt. Bei dem Ausfüh
rungsbeispiel in Fig. 8 wird eine lineare Abtastung der
Schaltungsplatinen durch die Röntgenstrahlen 130, 132, 134,
136 durch Halten der Schaltungsplatinen 120a, 120b, 120c in
einer befestigten oder festen Position auf der Schaltungs
platinen-Trägereinheit 608 und durch Bewegen der C-förmigen
Kanalträgereinheit 604 mit der befestigten ersten und zwei
ten Röntgenstrahlenquelle 10, 20 und dem ersten, zweiten,
dritten und vierten linearen Röntgenstrahlendetektor 40, 50,
60, 70 entlang den Schaltungsplatinen 120 über die Gleit
schienen 612 durchgeführt. Ein Fachmann wird erkennen, daß
die linearen Abtastungen, die somit durch die Ausführungs
beispiele von Fig. 1 und Fig. 8 erzeugt werden, äquivalent
sind.
Das Verfahren zum Erzeugen von Querschnittabbildungen wurde
vorher bezugnehmend auf die Fig. 5, 6 und 7 für ein Testob
jekt 140 erklärt. Zusammenfassend, wie in Fig. 7 dargestellt
ist, wird jede der vier Schattengraphabbildungen 160, 260,
360, 460 um einen für jede jeweilige Abbildung in der
X-Richtung und/oder Y-Richtung geeigneten Abstand verscho
ben, wobei der Abstand bewirkt, daß die vier Abbildungen des
Pfeils 162a, 262a, 362a, 462a sich im wesentlichen überlap
pen, wodurch eine verstärkte Abbildung des Pfeils 562 in der
Schichtbildaufnahme-Querschnittabbildung 500 erzeugt wird.
Die geeigneten Abstände, um die jede der vier Schattengraph
abbildungen 160, 260, 360, 460 verschoben wird, werden durch
das Steuercomputer- und Bildanalyse-System 100 auf die fol
gende Art und Weise bestimmt. Der Computer 100 besitzt einen
Zugriff auf die folgenden Daten: a) CAD-Daten für das Test
objekt 140, die eine vollständige digitale Darstellung der
Struktur des Testobjekts 140 enthalten; und b) eine digitale
Darstellung des Schichtbildaufnahmesystems mit durchgehender
linearer Abtastung gemäß der vorliegenden Erfindung, die
beispielsweise in dem XYZ-Koordinatensystem die Positionen
und Abmessungen der ersten und der zweiten Röntgenstrahlen
quelle 10, 20; des ersten, des zweiten, des dritten und des
vierten linearen Röntgenstrahldetektors 40, 50, 60, 70; und
des Fördersystems 30 enthalten. Sobald dasselbe mit diesen
Daten geladen ist, berechnet das Steuercomputer- und Bild
analyse-System 100 unter Verwendung einfacher geometrischer
Strahlprojektionen theoretische Abbildungen für jeden Detek
tor 40, 50, 60, 70, die den Abbildungen entsprechen, die in
den Fig. 6a, 6b, 6c und 6d gezeigt sind. Beispielsweise en
det ein Strahl, der von der zweiten Röntgenstrahlenquelle 20
durch die Spitze des Pfeils 142 in dem Testobjekt 140 proji
ziert wird, auf dem zweiten linearen Röntgenstrahlendetektor
50 an einer X-Achsen-Pixelposition von 22 und einer Y-Ach
sen-Pixelposition von 44, wie in Fig. 6a gezeigt ist. (Es
sei bemerkt, daß bei diesem Beispiel die Richtung zum Abta
sten der Daten von dem zweiten linearen Röntgenstrahlende
tektor 50 ausgewählt wurde, um die gleiche Richtung wie die
positive Y-Achse aufzuweisen). In gleicher Weise wird die
gesamte Abb. 260 des Testobjekts 140, die in Fig. 6a
gezeigt ist, unter Verwendung von Strahlenprojektionen durch
den Computer berechnet. Bei der Idealsituation, bei der die
Hardware, d. h. das Schichtbildaufnahmesystem mit durchgehen
der linearer Abtastung, exakt identisch zu der digitalen
Darstellung derselben ist, und bei der das Testobjekt exakt
der Beschreibung in den CAD-Dateien entspricht, werden die
tatsächlichen Abbildungen, die durch die linearen Röntgen
strahlendetektoren 40, 50, 60, 70 erzeugt werden, und die
theoretischen Abbildungen, die durch den Computer 100 be
rechnet werden, identisch sein.
Während eines Abbildungsbetriebsmodus verwendet das Compu
tersystem die CAD-Daten für das Testobjekt 140 und die digi
tale Darstellung des Schichtbildaufnahmesystems mit durchge
hender linearer Abtastung, um die geeigneten Pixelverschie
bungen zu berechnen, die zum Kombinieren der vier Abbildun
gen (Fig. 6a, 6b, 6c und 6d) erforderlich sind, um eine
Schichtbildaufnahmeabbildung einer spezifischen Z-Achsen-
Ebene des Testobjekts 140 zu erzeugen. Beispielsweise kann
die Schichtbildaufnahmeabbildung der Z-Achsenebene, die den
Pfeil 142 enthält (siehe Fig. 7) durch die folgenden Pixel
verschiebungen der Fig. 6b, 6c und 6d in Bezug auf Fig. 6a
erzeugt werden: a) Fig. 6a - keine Verschiebung; b) Fig. 6b:
X-Verschiebung = 22 - 22 = 0; Y-Verschiebung = 44 - 18 = 26;
c) Fig. 6c: X-Verschiebung = 22 - 7 = 15; Y-Verschiebung =
44 - 39 = 5; und d) Fig. 6d: X-Verschiebung = 22 - 6 = 16;
Y-Verschiebung = 44 - 18 = 26. Folglich werden im Betrieb
die vier Abbildungen (Fig. 6a, 6b, 6c und 6d) durch die li
nearen Röntgenstrahlendetektoren 40, 50, 60, 70 erfaßt und
durch den Computer 100 empfangen, der dann die oben berech
neten Pixelverschiebungen verwendet, um die vier Abbildungen
zu kombinieren, um die gewünschte Schichtbildaufnahmeabbil
dung der Z-Achsen-Ebene, die den Pfeil 142 aufweist, zu er
zeugen (siehe Fig. 7).
Dieses Verfahren arbeitet gut, solange die CAD-Daten für das
Testobjekt 140 das tatsächliche Objekt 140 exakt beschrei
ben. Wenn das tatsächliche Testobjekt 140 jedoch gewölbt
ist, d. h. in der Z-Achse verzerrt ist, so daß der tatsächli
che Z-Achsen-Abstand der Ebene 152 des Testobjekts 140, die
den Pfeil 142 enthält, unterschiedlich von dem ist, der in
den CAD-Daten enthalten ist, sind jedoch die CAD-Daten nicht
genau, und der Computer wird eine Schichtbildaufnahmeabbil
dung erzeugen, die sich von der gewünschten unterscheidet.
D. h., wenn der Computer die oben beschriebenen Pixel
verschiebungen für die Fig. 6b, 6c und 6d in Bezug auf Fig.
6a verwendet, um eine Schichtbildaufnahmeabbildung der Z-
Achsenebene zu erzeugen, die den Pfeil 142 enthält, wird derselbe
tatsächlich eine Schichtbildaufnahmeabbildung einer unter
schiedlichen Z-Achsen-Ebene erzeugen, die entweder
oberhalb oder unterhalb der Ebene 152 des Testobjekts 140
liegt, abhängig von der Richtung, in die das Testobjekt 140
verwölbt ist. Folglich beschreibt der folgende Z-Achsen-Ver
wölbungskompensations-Betriebsmodus ein Verfahren, durch das
der Computer die tatsächliche Z-Achsen-Position einer spezi
fischen Ebene in dem Testobjekt 140 durch das Analysieren
der vier Abb. 160, 260, 360 und 460 bestimmt oder
mißt. Sobald der Computer die tatsächliche Position von ei
ner spezifischen Z-Achsen-Ebene in dem Testobjekt bestimmt
oder gemessen hat, können weitere Z-Achsen-Ebenen durch Be
zugnahme auf dieselbe lokalisiert werden.
Bei dem Z-Achsen-Verwölbungskompensations-Betriebsmodus
durchsucht der Computer jede der Schattengraphabbildungen
160, 260, 360 und 460 nach einem spezifischen vorbestimmten
Merkmal zur Verwendung als eine Bezugsmarke, beispielsweise
die Spitze des Pfeils 142, den Mittelpunkt des Kreises 144,
eine spezifische Ecke des Kreuzes 146, usw. Die tatsächli
che Position des ausgewählten, spezifischen, vorbestimmten
Merkmals entlang der X-Achse und der Y-Achse wird in jeder
Schattengraphabbildung 160, 260, 360 und 460 gemessen und
mit der theoretischen Position (d. h. der durch die CAD-Daten
bestimmten Position) des ausgewählten, spezifischen, vorbe
stimmten Merkmals für jede Abbildung verglichen, um die re
lative Stellung der tatsächlichen Z-Achsen-Position der spe
zifischen Ebene in dem Testobjekt 140 in Bezug auf die theoretische
Z-Achsen-Position der spezifischen Ebene in dem
Testobjekt 140 zu bestimmen. Folglich ist der Unterschied
zwischen der tatsächlichen Z-Achsen-Position und der theore
tischen Z-Achsen-Position ein Maß für den Verwölbungsbetrag
des Testobjekts 140 entlang der Z-Achse.
Eine Tabelle der Z-Achsenverwölbung des Testobjekts, d. h.
eine Anzeige der Verwölbungsfaktoren, die über die Ober
fläche des Testobjekts verteilt sind, kann ohne weiteres
durch die Verwendung mehrerer spezifischer vorbestimmter
Merkmale erzeugt werden, die ebenfalls an verschiedenen Po
sitionen über das gesamte Testobjekt verteilt sind.
Die Erzeugung einer Querschnittabbildung einer spezifischen
Z-Achsen-Ebene in dem Testobjekt, die hinsichtlich einer Z-
Achsen-Verwölbung korrigiert ist, wird ebenfalls unter Ver
wendung dieser Technik erreicht. Im Falle einer Querschnitt
abbildung einer Ebene in dem Testobjekt, die einen Millime
ter oberhalb der Ebene ist, die den Pfeil enthält, wird bei
spielsweise das oben beschriebene Verfahren verwendet, um
die Ebene zu identifizieren, die den Pfeil enthält, und um
die Pixelverschiebungen zu berechnen, die erforderlich sind,
um eine Abbildung der Ebene, die den Pfeil enthält, zu er
zeugen. Danach werden die gemessene Stellung des Pfeils und
die bekannten geometrischen Parameter für das Testobjekt und
das Schichtbildaufnahmesystem mit durchgehender linearer Ab
tastung durch den Computer verwendet, um die Pixelverschie
bungen zu berechnen, die erforderlich sind, um eine Abbil
dung einer beliebigen Z-Ebene in dem Testobjekt relativ zu
der tatsächlichen, d. h. gemessenen, Ebene des Pfeils zu er
zeugen. Bei diesem Beispiel werden die Pixelverschiebungen,
die erforderlich sind, um eine Querschnittabbildung der Ebe
ne in dem Testobjekt zu erzeugen, die einen Millimeter ober
halb der Ebene ist, die den Pfeil enthält, berechnet und
verwendet, um die gewünschte Abbildung zu erzeugen.
Die Pixelverschiebungen zum Erzeugen einer Querschnittab
bildung einer neuen Z-Ebene (ZNeu) in Bezug auf die Z-Ebene,
die das vorbestimmte Merkmal (ZPF) enthält, werden durch den
Computer beispielsweise auf die folgende Art und Weise be
stimmt oder berechnet. Beispielsweise werden unter Verwen
dung des Testobjekts 140 (Fig. 5) die Pixelverschiebungen
zum Erzeugen einer Querschnittabbildung der Z-Ebene 152, die
den Pfeil 142 enthält, durch das Absuchen der vier Schatten
graphabbildungen 160, 260, 360, 460 (Fig. 6a-6d) nach der
Position der Spitze des Pfeils, d. h. dem vorbestimmten Merk
mal, bestimmt. Die Durchsuchung der Schattengraphabbildungen
160, 260, 360, 460 bestimmt empirisch, daß: a) die Spitze
der Pfeilabbildung an der X-Achsen-Pixelposition 22 und der
Y-Achsen-Pixelposition 44 in der Schattengraphabbildung 260
angeordnet ist (Fig. 6a); b) die Spitze der Pfeilabbildung
an der X-Achsen-Pixelposition 22 und der Y-Achsen-Pixelposi
tion 18 in der Schattengraphabbildung 160 angeordnet ist
(Fig. 6b); c) die Spitze der Pfeilabbildung an der X-Ach
sen-Pixelposition 7 und der Y-Achsen-Pixelposition 39 in der
Schattengraphabbildung 460 angeordnet ist (Fig. 6c); und d)
die Spitze der Pfeilabbildung an der X-Achsen-Pixelposition
6 und der Y-Achsen-Pixelposition 18 in der Schattengraphab
bildung 360 angeordnet ist (Fig. 6d). Es ist wichtig zu be
merken, daß diese X-Achsen- und Y-Achsen-Pixelpositionen em
pirisch bestimmt werden, d. h. aus den Daten (Abbildungen),
die durch den Computer erfaßt werden, gemessen werden. Die
Pixelverschiebungen zum Erzeugen einer Schichtbildaufnahme
abbildung 500 (Fig. 7) der Z-Ebene 152, die den Pfeil 142
enthält, sind einfach die Unterschiede zwischen diesen Posi
tionen der Spitze der Pfeilabbildung in den Schattengraphab
bildungen 160, 360, 460 relativ zu der vierten Abb.
260. Die Schattengraphaufnahmeabbildung 500 der Z-Ebene 152
wird durch das Kombinieren der Schattengraphabbildungen 160,
260, 360, 460 mit den folgenden Pixelverschiebungen der Fig.
6b, 6c und 6d in Bezug auf Fig. 6a erzeugt: a) Fig. 6a: kei
ne Verschiebung; b) Fig. 6b: X-Verschiebung = 22 - 22 = 0;
Y-Verschiebung = 44 - 18 = 26; c) Fig. 6c: X-Verschiebung =
22 - 7 = 15; Y-Verschiebung = 44 - 39 = 5; und d) Fig. 6d:
X-Verschiebung = 22 - 6 = 16; Y-Verschiebung = 44 - 18 = 26.
Auf diese Art und Weise erzeugt die vorliegende Erfindung
eine Schichtbildaufnahmeabbildung einer spezifischen Ebene,
die ein vorbestimmtes Merkmal enthält, durch Bezugnahme auf
die Schattengraphabbildungen des vorbestimmten Merkmals.
Folglich ist, selbst wenn das Testobjekt verwölbt ist, die
Schichtbildaufnahmeabbildung von dieser speziellen Ebene, da
dieselbe auf die gemessenen Daten und nicht auf die CAD-Da
ten bezogen ist. Sobald eine spezifische Ebene, die ein vor
bestimmtes Merkmal enthält, identifiziert wurde, werden
exakte Schichtbildaufnahmeabbildungen weiterer Ebenen er
zeugt, indem dieselben auf die Ebene bezogen werden, die das
vorbestimmte Merkmal enthält, wie durch das folgende Bei
spiel gezeigt wird.
Dieses Beispiel erläutert das Verfahren zum Erzeugen einer
Schichtbildaufnahmeabbildung der Ebene 156 (Fig. 5), die in
einem Abstand ΔZ 155 von der Ebene 152, die das vorbestimm
te Merkmal enthält, angeordnet ist. Die Schichtbildaufnahme
abbildung der Ebene 156 wird durch Bezugnahme auf die Ebene
152, die das vorbestimmte Merkmal enthält, auf die folgende
Art und Weise erzeugt. Nachdem der Computer die Schichtbild
aufnahmeabbildung der Ebene 152, die das vorbestimmte Merk
mal enthält, wie oben beschrieben erzeugt hat, sind für den
Computer die folgenden Daten verfügbar: 1) die Pixelver
schiebungswerte zum Erzeugen einer Querschnittabbildung der
Ebene 152; 2) die bekannten Positionen der Röntgenstrahlen
quellen 10, 20; und 3) die bekannten Positionen der Detekto
ren 40, 50, 60, 70. Bei den gegebenen zusätzlichen Informa
tionen, daß der Abstand ΔZ 155 die Z-Ebene 152 und die neue
Z-Ebene (ZNeu) 156, in der eine Querschnittabbildung ge
wünscht ist, trennt, berechnet der Computer die Pixelver
schiebungswerte zum Erzeugen einer Querschnittabbildung der
neuen Ebene (ZNeu) 156. Der Computer führt diese Aufgabe
durch, indem er einen Strahl von jeder der Röntgenstrahlen
quellen 10, 20 zu deren jeweiligen Detektoren 40, 50, 60, 70
durch einen willkürlich gewählten Punkt in der neuen Z-Ebene
(ZNeu) 156 projiziert, wodurch die Pixelpositionen der Ab
bildungen, die durch den willkürlich gewählten Punkt auf den
Abbildungen, die durch die Detektoren 40, 50, 60, 70 erzeugt
werden, bestimmt werden. Die Pixelpositionen der Abbildun
gen, die durch den willkürlich gewählten Punkt in der Z-Ebe
ne 156 gebildet sind, werden nachfolgend relativ zu den em
pirisch bestimmten Pixelpositionen der Abbildungen des vor
bestimmten Merkmals in der Z-Ebene 152 gemessen. D. h., daß
nun alle Pixelpositionen auf die empirisch bestimmten Pixel
positionen der Abbildungen des vorbestimmten Merkmals bezo
gen sind. Es sei beispielsweise und zu Zwecken der Verdeut
lichung der Erklärung angenommen, daß der willkürliche Punkt
in der Z-Ebene 156 mit einer Ecke 146x des Kreuzes 146 zu
sammenfällt. Die Ecke 146x erzeugt Abb. 246a, 146a,
446a, 346a auf den Detektoren 50, 40, 70 bzw. 60. Unter Ver
wendung der bekannten Positionen der Röntgenstrahlenquellen
10, 20 und der bekannten Positionen der Detektoren 40, 50,
60, 70 berechnet der Computer, daß: a) ein Strahl, der von
der Röntgenstrahlenquelle 20 durch den willkürlichen Punkt
(Ecke 146x) in der neuen Z-Ebene (ZNeu) 156 zu dem Detektor
50 projiziert wird, auf dem Detektor 50, der die Abb.
246a der Ecke 146x erzeugt (Fig. 6a), endet. Wie in Fig. 6a
gezeigt ist, wird nachfolgend gemessen, daß die Position der
Abb. 246a vierzehn Pixel in der negativen X-Richtung
von der X-Pixelposition (22) der Abbildung der Spitze des
Pfeils entfernt ist, d. h. an einer X-Pixelposition von 8. In
gleicher Weise wird gemessen, daß die Position der Abb.
246a siebenundzwanzig Pixel in der negativen Y-Richtung von
der Y-Pixelposition (44) der Abbildung der Spitze des Pfeils
entfernt ist, d. h. an einer Y-Pixelposition von 17. Auf die
gleiche Art und Weise wird gemessen, daß die Pixelpositionen
der Abb. 146a, 446a und 346a (relativ zu den Abbil
dungen der Spitze des Pfeils) an den X-, Y-Pixelpositionen
(8, 30), (28, 15) bzw. (26, 28) sind. Eine Schichtbildauf
nahmeabbildung (nicht gezeigt) der Z-Ebene 156 wird nachfol
gend erzeugt, indem die Schattengraphabbildungen 160, 260,
360, 460 mit den folgenden Pixelverschiebungen der Fig. 6b,
6c und 6d in Bezug auf Fig. 6a kombiniert werden: a) Fig.
6a: keine Verschiebung; b) Fig. 6b: X-Verschiebung = 8 - 8 =
0; Y-Verschiebung = 17 - 30 = -13; c) Fig. 6c: X- 17163 00070 552 001000280000000200012000285911705200040 0002019723074 00004 17044Verschie
bung = 8 - 28 = -20; Y-Verschiebung = 17 - 15 = 2; und d)
Fig. 6d: X-Verschiebung = 8 - 26 = -18; Y-Verschiebung = 17
- 28 = -11. Auf diese Art und Weise erzeugt die vorliegende
Erfindung eine Schichtbildaufnahmeabbildung einer zweiten
spezifischen Ebene 156, die um einen vorbestimmten Abstand
ΔZ 155 von einer ersten spezifischen Ebene 152, die ein
vorbestimmtes Merkmal (Pfeilspitze) enthält, getrennt ist,
durch Bezugnahme auf die Schattengraphabbildungen 160, 260,
360, 460 des vorbestimmten Merkmals. Folglich ist, selbst
wenn das Testobjekt verwölbt ist, die Schichtbildaufnahmeab
bildung der zweiten spezifischen Ebene wahrheitsgemäß die
Abbildung der Ebene, die von der ersten spezifischen Ebene
um den vorbestimmten Abstand getrennt ist, da dieselbe auf
die gemessenen Daten von der ersten spezifischen Ebene und
nicht die CAD-Daten bezogen ist.
Es ist offensichtlich, daß abhängig von der gewünschten Aus
gabe viele Variationen dieser Technik möglich sind. Bei
spielsweise eine Kompensation einer Platinenschräglage, wäh
rend die Platine durch das erfindungsgemäße Schichtbildauf
nahmesystem mit durchgehender linearer Abtastung bewegt
wird, die Erzeugung einer Verwölbungstabelle des Testob
jekts, usw.
Die Erzeugung einer Z-Achsen-Verwölbungstabelle und die Er
zeugung einer Querschnittabbildung einer spezifischen Z-Ach
sen-Ebene in dem Testobjekt, die bezüglich einer Z-Achsen-
Verwölbung korrigiert ist, sind nur zwei Beispiele, wie die
Technik der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann.
Zahlreiche weitere Anwendungen, die für Fachleute offen
sichtlich sind, können ebenfalls unter Verwendung der Vor
richtung und des Verfahrens der vorliegenden Erfindung im
plementiert werden. Eine spezifische Anwendung, die Unter
suchung von Lötverbindungen auf gedruckten Schaltungsplati
nen, wird nachfolgend beschrieben.
In Fig. 9 ist ein typisches Testobjekt gezeigt, das aus ei
ner Schaltungsplatine 1210 besteht, auf der mehrere elektro
nische Bauelemente 1212 und 1110, die durch mehrere elektrische
Verbindungen 1214 verbunden sind, angeordnet sind. Um
die Erklärung des automatischen Analyseverfahrens zur Ver
wölbungskompensation zu vereinfachen, wird ein spezifischer
Typ eines elektronischen Bauelements und eine entsprechende
Lötverbindung zur detaillierten Erläuterung herausgegriffen.
Es ist jedoch offensichtlich, daß die Erfindung nicht durch
das spezifische gewählte Bauelement begrenzt ist, und daß
die Erfindung für zahlreiche andere Typen von Vorrichtungen,
Technologien, elektrischen Verbindungen und sogar Testobjek
te, die sich von Schaltungsplatinenanordnungen unterschei
den, anwendbar ist.
Fig. 10 zeigt einen typischen Abschnitt der Schaltungsplati
ne 1210, der auf das elektronische Bauelement 1212i konzen
triert ist, wobei die elektrischen Verbindungen 1214, die
dem Bauelement 1212i zugeordnet sind, hervorgehoben sind.
Das dargestellte elektronische Bauelement 1212i ist ein Bau
element der Oberflächenbefestigungstechnologie, das häufig
als eine integrierte Schaltung mit kleiner Kontur, soic
(soic = small outline integrated circuit), bezeichnet wird.
Das Bauelement 1212i weist eine metallische elektrische An
schlußleitung auf, die als ein Knickflügel 1250 geformt ist.
Die metallische elektrische Knickflügelanschlußleitung 1250
ist mittels einer Lötstelle 1240 an einer metallisierten An
schlußfläche 1260 angebracht. Ein vorbestimmtes Merkmal
1280, d. g. eine äußere Ecke der metallisierten Anschlußflä
che 1260, ist an einer typischen Position angeordnet, an der
sich ein vorbestimmtes Merkmal in dem getrennten Schatten
graphabbildungen befindet. Die Position des vorbestimmten
Merkmals 1280 ist in einer CAD-Datei enthalten, die eine de
taillierte Beschreibung der Schaltungsplatine 1210 und aller
Komponenten und Lötverbindungen auf derselben zu dem Bild
analysesystem 100 liefert, wie vorher erläutert wurde.
In den Fig. 11a-11d sind Schattengraphabbildungen der
elektrischen Verbindung 1214, die in Fig. 10 gezeigt ist,
dargestellt, die durch die vier linearen Röntgenstrahlen
detektoren 40, 50, 60, 70 erzeugt werden. Die Schaltungsplatine
1210 ist auf dem Fördersystem 30 gemäß der Darstellung
in den Fig. 1-4 und 8 ausgerichtet, wobei die XYZ-Achsen
des Fördersystems mit den XYZ-Achsen 1270 der Schaltungspla
tine 1210 (siehe Fig. 9) ausgerichtet sind. Fig. 11a zeigt
eine Schattengraphabbildung der elektrischen Verbindung
1214, die durch den zweiten linearen Röntgenstrahlendetektor
50 erzeugt wird. Die Lötstelle 1240 erzeugt eine Abb.
1240a; die metallische elektrische Knickflügelanschlußlei
tung 1250 erzeugt eine Abb. 1250a; die metallisierte
Anschlußfläche 1260 erzeugt eine Abb. 1260a; und das
vorbestimmte Merkmal 1280 erzeugt eine Abb. 1280a. Fig.
11b zeigt eine Schattengraphabbildung der elektrischen Ver
bindung 1214, die durch den ersten linearen Röntgenstrahlen
detektor 40 erzeugt wird. Die Lötstelle 1240 erzeugt eine
Abb. 1240b; die metallische elektrische Knickflügelan
schlußleitung 1250 erzeugt eine Abb. 1250b; die metal
lisierte Anschlußfläche 1260 erzeugt eine Abb. 1260b;
und das vorbestimmte Merkmal 1280 erzeugt eine Abb.
1280b. Fig. 11c zeigt eine Schattengraphabbildung der elek
trischen Verbindung 1214, die durch den vierten linearen
Röntgenstrahlendetektor 70 erzeugt wird. Die Lötstelle 1240
erzeugt eine Abb. 1240c; die metallische elektrische
Knickflügelanschlußleitung 1250 erzeugt eine Abb.
1250c; die metallisierte Anschlußfläche 1260 erzeugt eine
Abb. 1260c; und das vorbestimmte Merkmal 1280 erzeugt
eine Abb. 1280c. Fig. 11d zeigt eine Schattengraphab
bildung der elektrischen Verbindung 1214, die durch den
dritten linearen Röntgenstrahlendetektor 60 erzeugt wird.
Die Lötstelle 1240 erzeugt eine Abb. 1240d; die metal
lische elektrische Knickflügelanschlußleitung 1250 erzeugt
eine Abb. 1250d; die metallisierte Anschlußfläche 1260
erzeugt eine Abb. 1260d; und das vorbestimmte Merkmal
1280 erzeugt eine Abb. 1280d.
Wie in den Fig. 11a-11d gezeigt ist, erscheinen die
Abb. 1280a, 1280b, 1280c, 1280d des vorbestimmten Merkmals
1280 an verschiedenen X- und Y-Pixelwerten in den vier
Schattengraphansichten. Zur Bezugnahme ist ferner das Koordinatensystem
1270 der Schaltungsplatine 1210 gezeigt. Zur
Verbesserung des Verständnisses werden Fachleute die Abbil
dungen eines Lötstellen-Endabschnitts 1290a-1290d der Löt
stelle 1240 erkennen. Ähnlich zu der vorherigen Erläuterung
der Erzeugung der Abbildung des Pfeils 562 in der Schicht
bildaufnahme-Querschnittabbildung 500 (siehe Fig. 7), wird
jede der vier Schattengraphabbildungen, die durch die Fig.
11a-11d dargestellt ist, um einen für jede jeweilige Ab
bildung in der X-Richtung und/oder der Y-Richtung geeigneten
Abstand verschoben, wobei der Abstand bewirkt, daß die vier
Abbildungen einander im wesentlichen überlappen, wodurch ei
ne verstärkte Abbildung der gewünschten Bildebene erzeugt
wird.
Bei der vorliegenden Erfindung durchsucht das Bildanalysesy
stem 100 jede der vier Schattengraphabbildungen jeweils nach
den Abb. 1280a-1280d des vorbestimmten Merkmals
1280. Bei dem Beispiel, das in den Fig. 11a-11d gezeigt
ist, ist die Abb. 1280a des vorbestimmten Merkmals an
einer X-Achsen-Pixelposition von 2000 und einer Y-Achsen-Pi
xelposition von 3000 angeordnet, wie in Fig. 11a gezeigt
ist; die Abbildung des vorbestimmten Merkmals 1280b ist an
einer X-Achsen-Pixelposition von 2010 und einer Y-Achsen-Pi
xelposition von 3000 angeordnet, wie in Fig. 11b gezeigt
ist; die Abb. 1280c des vorbestimmten Merkmals ist an
einer X-Achsen-Pixelposition von 2000 und einer Y-Achsen-Pi
xelposition von 2980 angeordnet, wie in Fig. 11c gezeigt
ist; ferner ist die Abb. 1280d des vorbestimmten Merk
mals an einer X-Achsen-Pixelposition von 2010 und einer Y-
Achsen-Pixelposition von 2980 angeordnet, wie in Fig. 11d
gezeigt ist. Es ist wichtig, zu bemerken, daß diese X-Ach
sen- und Y-Achsen-Pixelpositionen empirisch bestimmt werden,
d. h. aus den Daten (Abbildungen), die durch das System er
faßt werden, gemessen werden, und nicht aus CAD-Daten be
stimmt werden (CAD-Daten können verwendet werden, um die
Analyse beim Bestimmen der näherungsweisen allgemeinen Posi
tion des vorbestimmten Merkmals 1280 zu unterstützen, wobei
jedoch die Bildanalyse die exakten Positionen, die oben angegeben
sind, bestimmt). Somit wird, wenn die Schaltungspla
tine gewölbt ist, d. h. sich von den CAD-Daten, die dieselbe
beschreiben, unterscheidet, die Verwölbungskompensation
automatisch in die Messungen aufgenommen. Aus diesen Messun
gen können Querschnittabbildungen jeder gewünschten Ebene
relativ zu der Ebene, die das vorbestimmte Merkmal 1280 ent
hält, erhalten werden. Beispielsweise kann bei dem einfachen
Fall, bei dem die gewünschte Ebene, die abgebildet werden
soll, die gleiche ist, wie die Ebene, die das vorbestimmte
Merkmal 1280 enthält, die Querschnittabbildung dieser Ebene
durch die folgenden Pixelverschiebungen der Schattengraphab
bildungen in den Fig. 11b, 11c und 11d relativ zu Fig. 11a
erzeugt werden: a) Fig. 11a: keine Verschiebung; b) Fig.
11b: X-Verschiebung = 2000 - 2010 = -10; Y-Verschiebung =
3000 - 3000 = 0; c) Fig. 11c: X-Verschiebung = 2000 - 2000 =
0; Y-Verschiebung = 3000 - 2980 = 20; und d) Fig. 11d: X-
Verschiebung = 2000 - 2010 = -10; Y-Verschiebung = 3000 -
2980 = 20. Die Querschnittabbildungen von anderen Ebenen,
die nicht identisch der Ebene, die das vorbestimmte Merkmal
1280 enthält, sind, werden in gleicher Weise durch einen ge
eigneten Satz von Pixelverschiebungsfaktoren erzeugt, die
aus einer Vielzahl weiterer bekannter geometrischer Faktoren
bestimmt werden können. Beispielsweise können die bekannten
geometrischen Faktoren aus den CAD-Daten für das Testobjekt
(Schaltungsplatine) erhalten werden; der geometrischen Kon
figuration des Abbildungssystems einschließlich der Röntgen
strahlenquelle, des Förderriemens und der Detektoren (digi
tale Systemdarstellung); den Abbildungspositionen mehrerer
vorbestimmter Merkmale an bekannten relativen Positionen in
dem Testobjekt (Schaltungsplatine); usw.. Folglich kann eine
exakte Lokalisierung und die Erzeugung von Querschnittabbil
dungen in jeder gewünschten Ebene des Testobjekts (Schal
tungsplatine) unabhängig von einer Verwölbung in dem Testob
jekt (Schaltungsplatine) und ohne den Bedarf danach, eine
getrennte Z-Abbildung mit einem weiteren Meßsystem, bei
spielsweise einem Laserabstandsmeßsystem, usw., durchzufüh
ren, erzeugt werden. Ferner kann, wenn eine Z-Tabelle der
Verwölbung oder Störung des Testobjekts (Schaltungsplatine)
erwünscht ist, dieselbe ebenfalls unter Verwendung der obi
gen Informationen erzeugt werden.
Fig. 12 zeigt ein Flußdiagramm 1300, das das Verfahren der
automatischen Berechnung der Verwölbungskompensation dar
stellt. In einem ersten Schritt 1310 werden die topographi
schen CAD-Daten (CAD = Computer Aided Design = rechnerge
stützter Entwurf) und Testparameter (die digitale Darstel
lung des Abbildungssystems) von dem Computer oder dem Bild
analysesystem-Datenspeicher abgerufen. In einem nächsten
Schritt 1320 werden Schleifenparameter eingestellt, um Be
rechnungen über alle vier Schattengraphabbildungen (Fig. 11a-
11d) des Testobjekts, bei diesem Beispiel der Schaltungs
platine 1210, schleifenmäßig durchzuführen. In einem näch
sten Schritt 1330 werden die Schleifenparameter eingestellt,
um Berechnungen über alle N vorbestimmten Merkmale 1280 auf
der Schaltungsplatine 1210 schleifenmäßig durchzuführen. In
einem nächsten Schritt 1340 werden Such-Startpunkte und
Richtungen basierend auf den CAD-Daten für die Platine 1210
und für jedes vorbestimmte Merkmal 1280 definiert. In einem
nächsten Schritt 1350 werden herkömmliche Bildanalyse-Routi
nen und -algorithmen verwendet, um eine X- und eine Y-Kante
des vorbestimmten Merkmals 1280 zu lokalisieren. Jede einer
Vielzahl von gut bekannten und üblicherweise verwendeten
Bildanalysetechniken kann verwendet werden, um die X- und
Y-Kanten der vorbestimmten Merkmale 1280 zu lokalisieren. Es
sei bemerkt, daß andere Merkmale neben den Kantenlokalisie
rungen als vorbestimmte Merkmale verwendet werden können,
beispielsweise, jedoch nicht begrenzt auf, Schwerpunkte oder
Mittelpunkte. Sobald die X- und Y-Kanten gefunden sind,
zeichnet ein Schritt 1360 die folgenden Daten in einem Ver
wölbungskompensations-Datenarray auf: die tatsächliche X-
Kantenposition; die tatsächliche Y-Kantenposition; die CAD-
X-Kantenposition; die CAD-Y-Kantenposition; den CAD-Z-Ab
stand von einer festen Referenzoberfläche, beispielsweise
der Oberfläche der Schaltungsplatine; die Abbildungsnummer;
und die Merkmalsnummer. Viele unterschiedliche Arraystruktu
ren können verwendet werden, um die Daten für die Verwölbungskompensation
zu speichern, abhängig von dem gewünschten
Endergebnis der Analyse und Untersuchung. Ein nächster
Schritt 1370 stellt fest, ob alle vorbestimmten Merkmale auf
der Platine 1210 gemessen wurden, wobei, wenn dies nicht der
Fall ist, derselbe schleifenmäßig zum Schritt 1330 zurück
springt, um die Messungen abzuschließen. Ein nächster
Schritt 1380 stellt fest, ob alle vier Abbildungen der Pla
tine 1210 für eine Platinenverwölbungskompensation analy
siert wurden, wobei, wenn dies nicht der Fall ist, derselbe
schleifenmäßig zu einem Schritt 1320 zurückspringt, um die
Analyse abzuschließen. Ein nächster Schritt 1390 in dem Pro
zeß beendet den Prozeß der Erzeugung von Verwölbungskompen
sationsfaktoren, einer Verwölbungstabelle, usw., für die
Platine 1210.
Zusammenfassend können, sobald die Pixelpositionen der
Abb. 1280a-1280d für jedes vorbestimmte Merkmal 1280
in dem Testobjekt (Schaltungsplatine) bestimmt wurden, ord
nungsgemäße X- und Y-Pixelversätze für jede der vier Schat
tengraphabbildungen des Testobjekts (Schaltungsplatine) auf
eine Art und Weise kombiniert werden, um eine lokale Verwöl
bung des Testobjekts (Schaltungsplatine) zu kompensieren.
Zusätzlich können die lokalen Verwölbungskompensationsfakto
ren ferner verwendet werden, um eine Platinenschräglage in
dem System kompensieren, während die Platine durch das er
findungsgemäße Schichtbildaufnahmesystem mit durchgehender
linearer Abtastung bewegt wird, oder einer ähnlichen Schräg
lage, die bei Abbildungssystemen eines alternativen Entwurfs
auftreten können.
Obwohl die Erläuterung und die Beispiele, die hierin enthal
ten sind, bezugnehmend auf vier Schattengraphabbildungen
(Fig. 6a, 6b, 6c, 6d und Fig. 11a, 11b, 11c, 11d) angegeben
sind, ist es für einen Fachmann ohne weiteres offensicht
lich, daß die Anzahl von Abbildungen, die analysiert wird,
kein erforderliches Merkmal bei der Umsetzung der vorliegen
den Erfindung darstellt und von den Anforderungen der spezi
fischen Anwendung der Erfindung und dem Typ des verwendeten
Abbildungssystems abhängen wird. Folglich gelten die Grund
sätze der vorliegenden Erfindung ebenso für Systeme, die
mehr oder weniger als vier Schattengraphabbildungen verwen
den.
Claims (10)
1. Untersuchungsvorrichtung mit folgenden Merkmalen:
einer Quelle von Durchdringungsstrahlung (10, 20), die eine Strahlung (130, 132, 134, 136) von einer Mehrzahl von Positionen durch ein Testobjekt (120, 140; 1210) emittiert;
einem Detektorsystem (40, 50, 60, 70) zum Empfangen der Strahlung (130, 132, 134, 136), die das Testobjekt (120, 140; 1210) durchdrungen hat, wobei das Detektorsystem (40, 50, 60, 70) Datensignale erzeugt, die einer Abbildung (160, 260, 360, 460) der Durchdringungs strahlung des Testobjekts (120, 140; 1210) entsprechen; und
einem Analysesystem (100) mit folgenden Merkmalen:
einem Bildspeicher (100), der die Detektordatensignale speichert und dadurch eine Bilddatenbank (160, 260, 360, 460) erzeugt, die Informationen für die Erzeugung einer Querschnittabbildung (500) einer Schnittebene (152, 154, 156) des Testobjekts (120, 140; 1210) enthält; und
einem Bildprozessor (100), der die Bilddatenbank (160, 260, 360, 460) nach einem spezifischen vorbestimmten Merkmal (146x; 1280) absucht, das in einer ersten Z-Achsen-Ebene (152, 154, 156) in dem Testobjekt (120, 140; 1210) ange ordnet ist, und die Detektordatensignale in Be zug auf die erste Z-Achsen-Ebene (152, 154, 156) kombi niert, um eine spezifische Z-Ebenen-Bilddatenbank zu er zeugen, die Informationen für die Erzeugung einer Querschnittabbildung (500) einer Schnittebene (152, 154, 156) des Testobjekts (120, 140; 1210) in einer zweiten Z-Achsen-Ebene (152, 154, 156) in dem Testobjekt (120, 140; 1210) enthält.
einer Quelle von Durchdringungsstrahlung (10, 20), die eine Strahlung (130, 132, 134, 136) von einer Mehrzahl von Positionen durch ein Testobjekt (120, 140; 1210) emittiert;
einem Detektorsystem (40, 50, 60, 70) zum Empfangen der Strahlung (130, 132, 134, 136), die das Testobjekt (120, 140; 1210) durchdrungen hat, wobei das Detektorsystem (40, 50, 60, 70) Datensignale erzeugt, die einer Abbildung (160, 260, 360, 460) der Durchdringungs strahlung des Testobjekts (120, 140; 1210) entsprechen; und
einem Analysesystem (100) mit folgenden Merkmalen:
einem Bildspeicher (100), der die Detektordatensignale speichert und dadurch eine Bilddatenbank (160, 260, 360, 460) erzeugt, die Informationen für die Erzeugung einer Querschnittabbildung (500) einer Schnittebene (152, 154, 156) des Testobjekts (120, 140; 1210) enthält; und
einem Bildprozessor (100), der die Bilddatenbank (160, 260, 360, 460) nach einem spezifischen vorbestimmten Merkmal (146x; 1280) absucht, das in einer ersten Z-Achsen-Ebene (152, 154, 156) in dem Testobjekt (120, 140; 1210) ange ordnet ist, und die Detektordatensignale in Be zug auf die erste Z-Achsen-Ebene (152, 154, 156) kombi niert, um eine spezifische Z-Ebenen-Bilddatenbank zu er zeugen, die Informationen für die Erzeugung einer Querschnittabbildung (500) einer Schnittebene (152, 154, 156) des Testobjekts (120, 140; 1210) in einer zweiten Z-Achsen-Ebene (152, 154, 156) in dem Testobjekt (120, 140; 1210) enthält.
2. Untersuchungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 für
elektrische Verbindungen,
bei der die Durchdringungsstrahlenquelle eine Röntgenstrahlenquelle (10, 20) ist, die Röntgenstrahlen (130, 132, 134, 136) von einer Mehrzahl von Positionen durch eine elektrische Verbindung (1214) emittiert;
bei der das Detektorsystem ein Röntgenstrahlendetektor system (40, 50, 60, 70) ist, das Datensignale ausgibt, die einer Röntgenstrahlenabbildung (160, 260, 360, 460) der elektrischen Verbindung (1214) entsprechen;
bei der der Bildspeicher (100) Informationen für die Erzeugung einer Querschnittabbildung (500) einer Schnittebene (152, 154, 156) der elektrischen Verbindung (1214) enthält; und
bei der der Bildprozessor (100) die Bilddatenbank (160, 260, 360, 460) nach einem spezifischen vorbestimmten Merkmal (146x; 1280) absucht, das sich in einer ersten Z-Achsen-Ebene (152, 154, 156) in der elektrischen Ver bindung (1214) befindet, und die Detektordatensignale in Bezug auf die erste Z-Achsen-Ebene (152, 154, 156) kombiniert, um eine spezifische Z-Ebenen-Bilddatenbank zu erzeugen, die Informationen für die Erzeugung der Querschnittabbildung (500) einer Schnittebene (152, 154, 156) der elektrischen Verbindung (1214) in einer zweiten Z-Achsen-Ebene (152, 154, 156) in der elektrischen Verbindung (1214) enthält.
bei der die Durchdringungsstrahlenquelle eine Röntgenstrahlenquelle (10, 20) ist, die Röntgenstrahlen (130, 132, 134, 136) von einer Mehrzahl von Positionen durch eine elektrische Verbindung (1214) emittiert;
bei der das Detektorsystem ein Röntgenstrahlendetektor system (40, 50, 60, 70) ist, das Datensignale ausgibt, die einer Röntgenstrahlenabbildung (160, 260, 360, 460) der elektrischen Verbindung (1214) entsprechen;
bei der der Bildspeicher (100) Informationen für die Erzeugung einer Querschnittabbildung (500) einer Schnittebene (152, 154, 156) der elektrischen Verbindung (1214) enthält; und
bei der der Bildprozessor (100) die Bilddatenbank (160, 260, 360, 460) nach einem spezifischen vorbestimmten Merkmal (146x; 1280) absucht, das sich in einer ersten Z-Achsen-Ebene (152, 154, 156) in der elektrischen Ver bindung (1214) befindet, und die Detektordatensignale in Bezug auf die erste Z-Achsen-Ebene (152, 154, 156) kombiniert, um eine spezifische Z-Ebenen-Bilddatenbank zu erzeugen, die Informationen für die Erzeugung der Querschnittabbildung (500) einer Schnittebene (152, 154, 156) der elektrischen Verbindung (1214) in einer zweiten Z-Achsen-Ebene (152, 154, 156) in der elektrischen Verbindung (1214) enthält.
3. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, bei der die Quelle von
Röntgenstrahlen (10, 20) eine Mehrzahl von Röntgenstrah
lenquellen (10, 20) aufweist.
4. Vorrichtung gemäß Anspruch 2 oder 3, bei der das Rönt
genstrahlendetektorsystem (40, 50, 60, 70) eine Mehrzahl
von Röntgenstrahlendetektoren (40, 50, 60, 70), aufweist.
5. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, bei der
die erste Z-Achsen-Ebene (152) mit der zweiten
Z-Achsen-Ebene (152) übereinstimmt.
6. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der die Quelle der
Durchdringungsstrahlung (10, 20) eine Mehrzahl von
Durchdringungsstrahlungsquellen (10, 20) aufweist.
7. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 6, bei der das Detek
torsystem (40, 50, 60, 70) eine Mehrzahl von Detektorsy
stemen (40, 50, 60, 70) aufweist.
8. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der das Analysesystem
(100) ferner einen Abbildungsabschnitt (100) aufweist,
der die Querschnittabbildung (500) einer Schnittebene
(152, 154, 156) des Testobjekts (120, 140; 1210) in der
zweiten Z-Achsen-Ebene (152, 154, 156) in dem Testobjekt
(120, 140; 1210) aus der Z-Ebenen-Bilddatenbank erzeugt.
9. Vorrichtung zum Erzeugen von Querschnittabbildungen
(500) eines Objekts (120, 140; 1210) in einer ersten Z-
Ebene (152, 154, 156) des Objekts (120, 140; 1210) be
züglich einer zweiten Z-Ebene (152, 154, 156) des Ob
jekts (120, 140; 1210) mit folgenden Merkmalen:
einem Abbildungssystem (40, 50, 60, 70) zum Erzeugen einer ersten Transmissions-Schattengraphabbildung (160, 260, 360, 460) des Objekts (120, 140; 1210) aus einer ersten Perspektive und einer zweiten Transmissions- Schattengraphabbildung (160, 260, 360, 460) des Objekts (120, 140; 1210) aus einer zweiten Perspektive, wobei die erste Transmissions-Schattengraphabbildung (160, 260, 360, 460) eine Abbildung (146a, 246a, 346a, 446a; 1280a, 1280b, 1280c, 1280d) eines spezifischen vorbe stimmten Merkmals (146x; 1280) aufweist, das in der zweiten Z-Ebene (152, 154, 156) des Objekts (120, 140; 1210) angeordnet ist, und wobei die zweite Transmissions-Schattengraphabbildung (160, 260, 360, 460) eine Abbildung (146a, 246a, 346a, 446a; 1280a, 1280b, 1280c, 1280d) des spezifischen vorbestimmten Merkmals (146x; 1280) aufweist, das in der zweiten Z-Ebene (152, 154, 156) des Objekts (120, 140; 1210) angeordnet ist; und
einem Bildanalysesystem (100) mit folgenden Merkmalen:
einem Bildspeicher (100), der die erste und die zweite Transmissions-Schattengraphabbildung (160, 260, 360, 460) speichert;
einem Bildprozessor (100), der die erste und die zweite Transmissions-Schattengraphabbildung (160, 260, 360, 460) nach den Abbildungen (146a, 246a, 346a, 446a; 1280a, 1280b, 1280c, 1280d) des spezifischen vorbestimm ten Merkmals (146x; 1280) absucht, das in der zweiten Z-Ebene (152, 154, 156) des Objekts (120, 140; 1210) angeordnet ist, und die erste und die zweite Transmis sions-Schattengraphabbildung (160, 260, 360, 460) in Be zug auf die zweite Z-Ebene (152, 154, 156) des Objekts (120, 140; 1210) kombiniert, um eine Querschnittabbil dung (500) der ersten Z-Ebene (152, 154, 156) des Ob jekts (120, 140; 1210) zu bilden, wobei die Position der ersten Z-Ebene (152, 154, 156) des Objekts (120, 140; 1210) durch Bezugnahme auf die Position der zweiten Z- Ebene (152, 154, 156) des Objekts (120, 140; 1210) be stimmt wird.
einem Abbildungssystem (40, 50, 60, 70) zum Erzeugen einer ersten Transmissions-Schattengraphabbildung (160, 260, 360, 460) des Objekts (120, 140; 1210) aus einer ersten Perspektive und einer zweiten Transmissions- Schattengraphabbildung (160, 260, 360, 460) des Objekts (120, 140; 1210) aus einer zweiten Perspektive, wobei die erste Transmissions-Schattengraphabbildung (160, 260, 360, 460) eine Abbildung (146a, 246a, 346a, 446a; 1280a, 1280b, 1280c, 1280d) eines spezifischen vorbe stimmten Merkmals (146x; 1280) aufweist, das in der zweiten Z-Ebene (152, 154, 156) des Objekts (120, 140; 1210) angeordnet ist, und wobei die zweite Transmissions-Schattengraphabbildung (160, 260, 360, 460) eine Abbildung (146a, 246a, 346a, 446a; 1280a, 1280b, 1280c, 1280d) des spezifischen vorbestimmten Merkmals (146x; 1280) aufweist, das in der zweiten Z-Ebene (152, 154, 156) des Objekts (120, 140; 1210) angeordnet ist; und
einem Bildanalysesystem (100) mit folgenden Merkmalen:
einem Bildspeicher (100), der die erste und die zweite Transmissions-Schattengraphabbildung (160, 260, 360, 460) speichert;
einem Bildprozessor (100), der die erste und die zweite Transmissions-Schattengraphabbildung (160, 260, 360, 460) nach den Abbildungen (146a, 246a, 346a, 446a; 1280a, 1280b, 1280c, 1280d) des spezifischen vorbestimm ten Merkmals (146x; 1280) absucht, das in der zweiten Z-Ebene (152, 154, 156) des Objekts (120, 140; 1210) angeordnet ist, und die erste und die zweite Transmis sions-Schattengraphabbildung (160, 260, 360, 460) in Be zug auf die zweite Z-Ebene (152, 154, 156) des Objekts (120, 140; 1210) kombiniert, um eine Querschnittabbil dung (500) der ersten Z-Ebene (152, 154, 156) des Ob jekts (120, 140; 1210) zu bilden, wobei die Position der ersten Z-Ebene (152, 154, 156) des Objekts (120, 140; 1210) durch Bezugnahme auf die Position der zweiten Z- Ebene (152, 154, 156) des Objekts (120, 140; 1210) be stimmt wird.
10. Verfahren zum Untersuchen einer elektrischen Verbindung
(1214) mit folgenden Schritten:
Richten von Röntgenstrahlen (130, 132, 134, 136) durch die elektrische Verbindung (1214) von einer Mehrzahl von Positionen;
Erfassen von Röntgenstrahlen (130, 132, 134, 136), die von der Mehrzahl der Positionen durch die elektrische Verbindung (1214) transmittiert werden, mittels eines Röntgenstrahlendetektorsystems (40, 50, 60, 70), das Datensignale erzeugt, die einer Röntgenstrahlenabbildung (160, 260, 360, 460) der elektrischen Verbindung (1214) entsprechen;
Speichern der Röntgenstrahlendetektor-Datensignale, die der Röntgenstrahlenabbildung (160, 260, 360, 460) der elektrischen Verbindung (1214) entsprechen;
Erzeugen einer Datenbank aus Informationen von den Rönt genstrahlendetektor-Datensignalen, die Informationen für die Erzeugung einer Querschnittabbildung (500) einer Schnittebene (152, 154, 156) der elektrischen Verbindung (1214) enhält;
Durchsuchen der Datenbank aus Informationen nach einem spezifischen vorbestimmten Merkmal (146x; 1280), das in einer ersten Z-Achsen-Ebene (152, 154, 156) in der elek trischen Verbindung (1214) angeordnet ist; und
Kombinieren der Röntgenstrahlendetektor-Datensignale in Bezug auf die erste Z-Achsen-Ebene (152, 154, 156), um eine spezifische Z-Ebenen-Bilddatenbank zu erzeugen, die Informationen für die Erzeugung einer Querschnitt abbildung (500) einer Schnittebene (152, 154, 156) der elektrischen Verbindung (1214) in einer zweiten Z-Achsen-Ebene (152, 154, 156) in der elektrischen Ver bindung (1214) enthält.
Richten von Röntgenstrahlen (130, 132, 134, 136) durch die elektrische Verbindung (1214) von einer Mehrzahl von Positionen;
Erfassen von Röntgenstrahlen (130, 132, 134, 136), die von der Mehrzahl der Positionen durch die elektrische Verbindung (1214) transmittiert werden, mittels eines Röntgenstrahlendetektorsystems (40, 50, 60, 70), das Datensignale erzeugt, die einer Röntgenstrahlenabbildung (160, 260, 360, 460) der elektrischen Verbindung (1214) entsprechen;
Speichern der Röntgenstrahlendetektor-Datensignale, die der Röntgenstrahlenabbildung (160, 260, 360, 460) der elektrischen Verbindung (1214) entsprechen;
Erzeugen einer Datenbank aus Informationen von den Rönt genstrahlendetektor-Datensignalen, die Informationen für die Erzeugung einer Querschnittabbildung (500) einer Schnittebene (152, 154, 156) der elektrischen Verbindung (1214) enhält;
Durchsuchen der Datenbank aus Informationen nach einem spezifischen vorbestimmten Merkmal (146x; 1280), das in einer ersten Z-Achsen-Ebene (152, 154, 156) in der elek trischen Verbindung (1214) angeordnet ist; und
Kombinieren der Röntgenstrahlendetektor-Datensignale in Bezug auf die erste Z-Achsen-Ebene (152, 154, 156), um eine spezifische Z-Ebenen-Bilddatenbank zu erzeugen, die Informationen für die Erzeugung einer Querschnitt abbildung (500) einer Schnittebene (152, 154, 156) der elektrischen Verbindung (1214) in einer zweiten Z-Achsen-Ebene (152, 154, 156) in der elektrischen Ver bindung (1214) enthält.
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