[發明專利]一種X射線分層攝影檢測方法與系統

有效

• 申請號: 201010181111.9
• 申請日: 2010-05-18
• 公開（公告）號: CN101839871A
• 公開（公告）日: 2010-09-22
• 發明（設計）人: 陳忠;張憲民
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G01N23/04
• 分類號: G01N23/04;G01N23/18
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本發明涉及工業產品的圖像檢測方法，特別是涉及一種用于電路板組裝中的BGA焊點檢測與其他插接件焊點檢測的X射線分層攝影檢測方法與系統。

背景技術

隨著集成電路集成度的不斷提高，高密度新型封裝型式不斷涌現，在手機、小型電子產品中大量采用了BGA(球柵陣列)、CSP(芯片級封裝)等有代表性的新型封裝芯片，由此對電路板聯裝質量特別是隱藏焊點品質的控制帶來了挑戰。這些隱藏在芯片下面的焊點已經不能用AOI(自動光學檢測方法)實現在線或離線的缺陷檢測，X射線檢測技術與設備成為必然的選擇。用于電路板聯裝X射線檢測方法主要包括2/2.5維透視攝影方法、分層攝影(Laminography)方法、計算機斷層成像方法(Computed?Tomography，CT)。

由于電路板聯裝產品一般是一個較大的類平面物體，不能直接采用X射線CT檢測方法進行檢測分析，而是要進行局部切片，然后離線在X射線CT設備上進行CT檢測分析。這使得X射線CT技術無法應用在電路板聯裝自動線中。因此，發揮2/2.5維X射線透視攝影與分層攝影方法特長，成為新型封裝焊點等隱藏結構檢測的主流技術。

2/2.5維X射線透視攝影獲得的圖像是被檢物體的對X射線吸收率的線積分，能夠實現BGA隱藏焊點的橋接短路、明顯的開焊、氣泡、錫球過大過小等缺陷的檢測。但對微小虛焊或一般虛焊很難檢測，即使能檢測，其檢測的可靠性很差。X射線分層攝影技術是一個在醫學檢測里廣泛使用的技術，通過此方法能夠很方便地獲取被測物體的截面圖像，實現物體內部的檢測分析。它的基本原理是透視系統焦平面的截面結構信息在探測器成像平面將形成清晰的圖像，而不在焦平面的截面結構信息在探測器成像平面形成模糊的圖像；通過獲得盡可能多的不同角度的透視圖像，通過對這些進行簡單平移與縮放，重疊后將可重建不同水平的截面圖像。

在電路板聯裝領域應用的X射線分層攝影方法主要根據獲得不同角度透視圖像的方法進行區別，包括四大類：

1)被測物體保持位置固定，通過X射線探測器與X射線管作同步圓周運動，使得X射線以相同的傾角、不同的方向穿透被測物體，獲得被測物體不同角度的透視圖像。實現X射線探測器與X射線管的同步圓周運動一般需要高精度且復雜的機械運動系統。美國專利US4926452公布的分層攝影技術即采用類似的技術，只是該系統的X射線管與相機保持不動，通過電子束的電磁偏轉，使得發射出的X射線以圓周方式同步旋轉，但X射線探測器仍然需要作機械圓周運動。因此，該系統復雜且昂貴。

2)X射線探測器與X射線管保持靜止，而被測物體作直線運動，得到被測物體不同角度的X射線透視圖像。美國專利US5583904公布的分層攝影技術即采用類似的技術，它的探測器采用線陣探測器，為了獲得高分辨率的截面圖像需要更多的探測單元。該類檢測系統不能利用2/2.5維X射線檢測系的優勢，因此檢測系統組建成本較高。

3)X射線探測器與X射線管保持靜止，而被測物體作XY平面運動，其探測器采用大面積的平板探測器或幾個小平板探測器組合成一個大探測器。美國專利US6748046公布的分層攝影技術即采用類似的技術，它的缺點是需要一巨大的平板探測器或多個小的平板探測器，因此系統復雜、昂貴。

4)被測物體保持靜止，X射線探測器與X射線管保持相對位置不變，同時作XY平面運動。中國發明專利ZL200710140075.X和美國專利US7529336B2公布的分層攝影技術即是采用類似技術，它一般采用三個線陣探測器，對一個電路板聯裝件的檢測需要按指定路徑完成掃描。由于需要同時移動探測器與X射線管，因此運動質量大、機械系統比較龐大。

以上四類用于電路板聯裝的X射線分層攝影系統與方法，一個共同的特點是運動平面與焦平面平行，其優點是簡化了截面重建算法。但這使得分層攝影系統成為一個相對獨立的系統，設備運用成本較高。由于現有的2/2.5維X射線檢測系統成本低，已能夠完成BGA隱藏焊點的橋接短路、明顯的開焊、氣泡、錫球過大過小等缺陷的檢測，只是對微小虛焊或一般虛焊很難檢測或不能檢測。同時，電路板聯裝產品一般是BGA等帶有隱藏焊點芯片與其它貼片混裝，不需要對電路板組裝件全掃。因此，有必要提出一種在傳統2/2.5維檢測平臺的基礎上，實現一種有針對性的X射線分層攝影檢測方法與系統。

發明內容

本發明的目的在于提出一種X射線分層攝影檢測方法與系統，以克服現有方法與系統的一些缺點。本發明基于傳統2/2.5維X射線透視檢測平臺，本發明的檢測方法與系統可應用在電路板裝聯中的BGA等隱藏焊點的在線或離線檢測中。