一種掃描薄板結(jié)構(gòu)的工業(yè)cl系統(tǒng)的掃描裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及利用X射線斷層成像技術(shù)(CT)進(jìn)行成像的裝置，具體涉及薄板類結(jié)構(gòu)的CL掃描方式(簡(jiǎn)稱CL-Computed Laminography)的X射線成像裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著微電子技術(shù)、集成工藝的迅速發(fā)展，一些高密度大規(guī)模集成電路(1C)、多層印刷電路板(PCB-Printing Circuit Board)、球極陣列器件(BGA-Ball Grid Array)、集成芯片等被大量地用于高性能的電子產(chǎn)品中，在電子工業(yè)領(lǐng)域，對(duì)于高密度貼裝PCB板、BGA、1C的內(nèi)部缺陷的檢測(cè)主要依靠X射線成像。X射線檢測(cè)以膠片照相和射線數(shù)字成像(DR-Digital Rad1graphy)為主,兩種方法獲得的二維透視圖像是器件材質(zhì)射線衰減系數(shù)沿射線方向的積分，因此DR圖像存在信息混疊的問題，不能對(duì)缺陷進(jìn)行空間定位，特別是多層PCB板、集成芯片、BGA，僅僅通過DR圖像是不易識(shí)別其內(nèi)部各層的電路結(jié)構(gòu)和焊接質(zhì)量。目前，X射線計(jì)算機(jī)斷層掃描成像(CT-Computed Tomography)技術(shù)是一種有效檢測(cè)物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)三維信息的無損檢測(cè)方法，在工業(yè)、醫(yī)學(xué)診斷等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，其掃描對(duì)象在三維方向上尺度相近。但CT技術(shù)對(duì)于多層印刷電路板、片狀化石、飛機(jī)機(jī)翼、太陽能電池板等板狀構(gòu)件，成像效果并不令人滿意。如，在古生物學(xué)研究領(lǐng)域，片狀化石是十分常見的。由于化石中已經(jīng)石化的骨骼等古生物的組織與周邊圍巖的密度十分相近，要求CT掃描具有較高的對(duì)比度靈敏度才能獲得其結(jié)構(gòu)信息，由于長(zhǎng)軸方向穿透厚度大，透視圖像的對(duì)比度靈敏度降低，使得片狀化石進(jìn)行斷層掃描對(duì)于常規(guī)CT掃描變得十分困難甚至因無法穿透而無法實(shí)現(xiàn)。而采用CL方式(CL-Computed Laminography)掃描時(shí)，射線以與片狀化石平面法線成一定角度的方向穿過，片狀化石以平面法線為軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，使X射線可從多個(gè)角度對(duì)化石進(jìn)行掃描時(shí)，射線穿過樣品的厚度相差不大，通過調(diào)節(jié)射線能量，可以獲得較好的對(duì)比度靈敏度。同時(shí)，這種掃描方式允許樣品放置在距離光源較近的地方獲得較大的放大比，獲得更高的空間分辨。因此，X射線CL掃描方式被認(rèn)為是針對(duì)于PCB、BGA(Ball GridArray)、片狀化石、1C這類板狀結(jié)構(gòu)采用常規(guī)CT掃描所存在技術(shù)問題的有效解決手段。
[0003]X射線計(jì)算機(jī)分層掃描成像(CL-Computed Laminography)技術(shù)的研究和發(fā)展令人矚目，該技術(shù)掃描的對(duì)象是平板狀的物體，X射線只在厚度方向穿透物體，典型的CL系統(tǒng)主要包括三部分:x射線源、探測(cè)器及載物臺(tái)。CL技術(shù)本質(zhì)上是一種非同軸掃描的有限角度投影技術(shù)。由于長(zhǎng)軸方向穿透厚度大，透視圖像的對(duì)比度靈敏度降低，使得板狀構(gòu)件進(jìn)行常規(guī)CT掃描變得十分困難甚至因無法穿透而無法實(shí)現(xiàn)，而采用非同軸方式的CL技術(shù)進(jìn)行掃描時(shí)，即X射線沿與板狀樣品平面法線成一定角度的方向穿過，以板狀構(gòu)件平面的法線方向?yàn)檩S旋轉(zhuǎn)樣品，從多個(gè)角度對(duì)樣品進(jìn)行掃描時(shí)，X射線穿過樣品的厚度相差不大，通過調(diào)節(jié)射線能量，可以獲得較好的對(duì)比度靈敏度，同時(shí)這種掃描方式允許樣品放置在距離光源較近的地方獲得較大的放大比，從而獲得更高的空間分辨。
[0004]隨著數(shù)字探測(cè)器和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，CL系統(tǒng)迅速發(fā)展取代了傳統(tǒng)的斷層掃描成像系統(tǒng)，但現(xiàn)有的CL系統(tǒng)掃描結(jié)構(gòu)中，待檢測(cè)的板狀樣品不方便放置，X射線與板狀樣品平面法線之間的角度不易調(diào)整，且掃描方式單一，系統(tǒng)性能有待加強(qiáng)。
[0005]例如，授權(quán)公告號(hào)CN201602783U的實(shí)用新型專利，其是一種具有三自由度運(yùn)動(dòng)控制的顯微CT成像設(shè)備，包括X射線源、X射線探測(cè)器及位于二者之間的載物臺(tái)，該載物臺(tái)可在水平方向，豎直方向和以y軸為中心軸的旋轉(zhuǎn)方向運(yùn)動(dòng)；該裝置可通過載物臺(tái)水平方向的位置控制圖像的放大比，通過豎直方向的位置控制能夠?qū)﹂L(zhǎng)目標(biāo)物體的X射線成像以及斷層重建，通過旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的控制可實(shí)現(xiàn)幾十張到幾百張不同角度的投影頭像；但是該載物臺(tái)并無法直接調(diào)整待測(cè)樣品的傾斜角度，無法快速調(diào)整X射線與樣品平面法線之間的角度；且該現(xiàn)有裝置的載物臺(tái)結(jié)構(gòu)并不適合用于PCB、BGA、片狀化石、1C這類板狀結(jié)構(gòu)的掃描檢測(cè)。另一些現(xiàn)有技術(shù)，雖然可調(diào)整樣品相對(duì)X射線的傾斜角度，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需同時(shí)對(duì)X光機(jī)、探測(cè)器、載物臺(tái)三者分別配備一套三維驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，導(dǎo)致整套設(shè)備的結(jié)構(gòu)及控制方式均顯得極為復(fù)雜、維護(hù)成本高，故有待進(jìn)一步簡(jiǎn)化系統(tǒng)的運(yùn)行復(fù)雜性，提高系統(tǒng)性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]鑒于上述技術(shù)問題，本發(fā)明的主要目的是提供一種掃描薄板結(jié)構(gòu)的工業(yè)CL系統(tǒng)的掃描裝置，能夠輕易調(diào)整待測(cè)樣品的傾斜角度，使掃描方式多樣靈活，能夠在多種掃描傾斜角、360度旋轉(zhuǎn)角下對(duì)板狀結(jié)構(gòu)樣品進(jìn)行斷層掃描成像。
[0007]本發(fā)明的另一目的是提供一種簡(jiǎn)易的掃描薄板結(jié)構(gòu)的工業(yè)CL系統(tǒng)的掃描裝置，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制過程相對(duì)容易。
[0008]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明提供一種掃描薄板結(jié)構(gòu)的工業(yè)CL系統(tǒng)的掃描裝置，所述掃描裝置包括X射線源、探測(cè)器，載物臺(tái)，所述載物臺(tái)設(shè)于該X射線源與該探測(cè)器之間；其中:
[0009]該載物臺(tái)包括傾斜角度調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)臺(tái)、掃描轉(zhuǎn)臺(tái)和載具，通過所述傾斜角度調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)臺(tái)和掃描轉(zhuǎn)臺(tái)活動(dòng)地支撐所述載具；該載具供固定承載一待測(cè)樣品，所述掃描轉(zhuǎn)臺(tái)驅(qū)動(dòng)該載具以一水平線為軸旋轉(zhuǎn)；該傾斜角度調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)臺(tái)能夠帶動(dòng)該載具以一垂線為軸旋轉(zhuǎn)；該載具的中心與該X射線源光源出口、該探測(cè)器中心能位于同一水平面上。
[0010]通過上述結(jié)構(gòu)，可以靈活調(diào)節(jié)待測(cè)薄板樣品的傾斜角，可輕易按照需要調(diào)整該X射線與待測(cè)薄板樣品平面法線之間的夾角，從而獲得較高的放大比。CT成像方式根據(jù)待測(cè)薄板樣品的厚度選擇適當(dāng)?shù)膬A斜角度從而獲得較好的斷層圖像。
[0011]本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施方式中，所述載物臺(tái)還包括一個(gè)移動(dòng)平臺(tái)，所述傾斜角度調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)臺(tái)和掃描轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)于該移動(dòng)平臺(tái)上，該移動(dòng)平臺(tái)能夠在二維方向上移動(dòng)定位。
[0012]其中，所述移動(dòng)平臺(tái)進(jìn)一步還包括Z軸移動(dòng)單元,該Z軸移動(dòng)單元包括一個(gè)Z軸平移基座、以及設(shè)于該Z軸平移基座之上且能夠沿Z軸方向移動(dòng)的Z軸平移臺(tái)；于該Z軸平移臺(tái)上設(shè)有能夠沿Y軸方向移動(dòng)的Y軸平移臺(tái)；該Y軸平移臺(tái)上結(jié)合該傾斜角度調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)臺(tái)，該傾斜角度調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)臺(tái)能夠相對(duì)該Y軸平移臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)。或者，所述載物臺(tái)還包括Y軸移動(dòng)單元，該Y軸移動(dòng)單元包括一個(gè)Y軸平移基座、以及設(shè)于該Y軸平移基座之上且能夠沿Y軸方向移動(dòng)的Y軸平移臺(tái)；于該Y軸平移臺(tái)上設(shè)有能夠沿z軸方向移動(dòng)的Z軸平移臺(tái)；該2軸平移臺(tái)上結(jié)合該傾斜角度調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)臺(tái)，該傾斜角度調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)臺(tái)能夠相對(duì)該z軸平移臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0013]借助上述結(jié)構(gòu)，使該掃描轉(zhuǎn)臺(tái)中心處能夠到達(dá)位于通過X射線源光源出口與該探測(cè)器的連線的水平面上的多個(gè)位置