一種微聚焦x射線源動態(tài)焦點(diǎn)控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種微聚焦X射線源動態(tài)焦點(diǎn)控制方法，該方法通過檢測裝置對X射線焦點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)決定是否需要重設(shè)焦點(diǎn)尺寸，當(dāng)焦點(diǎn)大于6μm時，ARM下位機(jī)查找內(nèi)建的焦點(diǎn)與輸出功率對應(yīng)關(guān)系表得到相應(yīng)的管電壓和管電流參數(shù)，并將其發(fā)送至高頻高壓發(fā)生器，高頻高壓發(fā)生器根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)管電壓、電流從而實(shí)現(xiàn)調(diào)焦，最終達(dá)到焦點(diǎn)的動態(tài)范圍穩(wěn)定于2-6μm目的，突破封閉式微聚焦X射線難以突破5μm以下的難題。本發(fā)明能控制X射線焦點(diǎn)穩(wěn)定于6μm以下，特別適用于要求高分辨率X光圖的精密檢測系統(tǒng)。
【專利說明】一種微聚焦X射線源動態(tài)焦點(diǎn)控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及IC封裝過程中的無損檢測領(lǐng)域，尤其是指一種微聚焦X射線源動態(tài)焦點(diǎn)控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子元件正變得日趨小型且更加復(fù)雜，高分辨率無損檢測技術(shù)已廣泛應(yīng)用于電子制造業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量檢測中，X射線機(jī)就是其中一種主要的射線裝置。作為X射線機(jī)的重要性能指標(biāo)之一，X射線管焦點(diǎn)的大小在很大程度上決定成像質(zhì)量的優(yōu)劣。焦點(diǎn)越小，所拍攝物體的影像清晰度就愈高，那么IC封裝過程中的無損檢測愈為準(zhǔn)確。可見，X射線管是X射線成像設(shè)備的核心部件。
[0003]X射線管是一種特殊結(jié)構(gòu)高壓二極管，由陰極、陽極及真空密封外殼組成。陰極內(nèi)螺旋燈絲產(chǎn)生的熱電子在高壓電場作用下，高速轟擊陽極靶面，產(chǎn)生所需的X射線。陽極靶面上受到高速電子束撞擊的區(qū)域為實(shí)際焦斑，X射線就是從這個區(qū)域向半球空間發(fā)射。然而，隨著X射線管使用時間增長，X射線機(jī)的焦點(diǎn)尺寸會發(fā)生變化。引起變化的因素主要有射線管陰極燈絲與聚焦性能發(fā)生變化、陽極靶受損等。陰極燈絲形狀及聚焦性能發(fā)生變化時，電子束流在陽極靶上撞擊區(qū)域發(fā)生變化，導(dǎo)致焦點(diǎn)尺寸發(fā)生變化；此外，隨著X射線管的使用時間增長，陽極靶受損程度增大，陽極表面變得凸凹不平，導(dǎo)致漫射線增加，引起焦點(diǎn)尺寸發(fā)生變化。
[0004]為確定X射線機(jī)焦點(diǎn)尺寸，學(xué)者們相繼提出不同的焦點(diǎn)尺寸測量方法。這些方法大體上可分為三類:掃描法、成像法、計算法。掃描法直接采用機(jī)械掃描方式，以輻射計數(shù)測量焦點(diǎn)的輻射強(qiáng)度分布，從而確定焦點(diǎn)尺寸。成像法中比較典型的有針孔法、狹縫法，首先獲得焦點(diǎn)的射線照相圖像，從圖像直接確定焦點(diǎn)尺寸。計算法包括星卡法、邊界法等，利用高吸收材料獲得射線照相圖像，測量圖像強(qiáng)度再進(jìn)行計算或轉(zhuǎn)換后確定焦點(diǎn)尺寸。不同測量方法的適用范圍、適用對象和焦點(diǎn)表示方式有所不同。即使同一種測量方法，當(dāng)測試目的和用途不同時，其測試條件和過程也略有差異。因此，在進(jìn)行焦點(diǎn)尺寸測量時一定要根據(jù)具體的X射線機(jī)參數(shù)、測試目的和相關(guān)規(guī)定選擇合適的測量方法。
[0005]在面向極大規(guī)模集成電路封裝過程的X射線檢測系統(tǒng)中，X射線機(jī)焦點(diǎn)的動態(tài)變化對X光圖像質(zhì)量、檢測結(jié)果都有不利影響。如何穩(wěn)定控制焦點(diǎn)大小，使之處于合適尺寸范圍成為面向IC封裝過程的X射線成像檢測的重點(diǎn)和難點(diǎn)，也是本發(fā)明主要解決的問題。
[0006]當(dāng)前，封閉式微聚焦X射線管的最小焦點(diǎn)可低至幾微米，因此被廣泛應(yīng)用于X射線檢測系統(tǒng)中。然而，很多實(shí)際應(yīng)用場合都忽視了 X射線管焦點(diǎn)動態(tài)變化這一事實(shí)，從而導(dǎo)致獲取的X光圖以及檢測結(jié)果有時不如人意。為保證焦點(diǎn)尺寸穩(wěn)定，有必要發(fā)明一種方法，使得焦點(diǎn)發(fā)生變化后及時調(diào)整到合適尺寸，以提高檢測精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種合理、可靠，面向IC封裝過程的微聚焦X射線源動態(tài)焦點(diǎn)控制方法。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案為:一種微聚焦X射線源動態(tài)焦點(diǎn)控制方法，包括以下步驟:
[0009](I)焦點(diǎn)檢測裝置實(shí)時監(jiān)測焦點(diǎn)尺寸，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)決定是否需要重設(shè)焦點(diǎn)尺寸；
[0010](2)若焦點(diǎn)尺寸小于6 μ m，不作任何處理，否則轉(zhuǎn)至步驟(3)；
[0011](3)焦點(diǎn)尺寸大于6 μ m時，PC上位機(jī)會發(fā)出調(diào)節(jié)X射線源焦點(diǎn)至6 μ m以下的指令給ARM下位機(jī)，ARM下位機(jī)接收指令后，查找內(nèi)建的焦點(diǎn)與輸出功率對應(yīng)關(guān)系表得到調(diào)焦所需輸出功率參數(shù)值以及對應(yīng)的管電壓、電流值，再將電壓、電流值發(fā)送至高頻高壓發(fā)生器；
[0012](4)高頻高壓發(fā)生器根據(jù)接收數(shù)據(jù)調(diào)整X射線管功率至指定值，使焦點(diǎn)尺寸至6 μ m以下。
[0013]在步驟(I)中，所述焦點(diǎn)檢測裝置獲取當(dāng)前焦點(diǎn)尺寸，并發(fā)送給ARM下位機(jī)，ARM下位機(jī)通過數(shù)據(jù)傳輸通道使之顯示于PC上位機(jī)界面，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)實(shí)時焦點(diǎn)監(jiān)測。
[0014]所述焦點(diǎn)檢測裝置是通過測量圖像幾何不清晰度間接測量焦點(diǎn)尺寸，包括以下設(shè)備:測試物、射線成像裝置、圖像處理設(shè)備；所述測試物采用金屬十字絲，其交叉角度為90° ±3°，所述金屬十字絲應(yīng)在固定架上穿過圓形的孔固定好，穿過點(diǎn)位于孔的中心位置，所述固定架要使測試物非常接近X射線管的窗口，所述圖像處理設(shè)備要能夠在相互正交的方向上制造X光圖像線性增強(qiáng)輪廓，并且能夠測量距離。
[0015]在步驟(2)中，PC上位機(jī)接收來自ARM下位機(jī)的當(dāng)前焦點(diǎn)尺寸，判斷它是否大于6 μ m，若小于6 μ m，不作任何處理，繼續(xù)監(jiān)測焦點(diǎn)。
[0016]在步驟(4)中，高頻高壓發(fā)生器根據(jù)接收數(shù)據(jù)調(diào)整X射線管功率至指定值，包括以下步驟:
[0017]I)高頻高壓發(fā)生器接收來自ARM下位機(jī)的管電壓、電流參數(shù)；
[0018]2)接收數(shù)據(jù)后高頻高壓發(fā)生器直接產(chǎn)生相應(yīng)的電壓、電流并作用于X射線管；
[0019]3) X射線管在該電壓和電流驅(qū)動下形成對應(yīng)的焦點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)將動態(tài)焦點(diǎn)穩(wěn)定于2-6 μ m范圍內(nèi)。
[0020]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)與有益效果:通過測量、監(jiān)測焦點(diǎn)后自適應(yīng)調(diào)焦，使焦點(diǎn)的動態(tài)范圍穩(wěn)定控制在2-6 μ m以內(nèi)，突破封閉式微聚焦X射線難以突破5 μ m以下的難題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明的功能結(jié)構(gòu)圖。
[0022]圖2為本發(fā)明的焦點(diǎn)檢測原理框圖。
[0023]圖3為本發(fā)明的方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0025]如圖1所示，本實(shí)施例所述的微聚焦X射線源動態(tài)焦點(diǎn)控制方法，采用如下設(shè)備:X射線管、PC上位機(jī)、ARM下位機(jī)、高頻高壓發(fā)生器、焦點(diǎn)檢測裝置、電源，其中，所述高頻高壓發(fā)生器分別與X射線管、ARM下位機(jī)、電源連接，該焦點(diǎn)檢測裝置分別與X射線管和ARM下位機(jī)連接，ARM下位機(jī)與電源連接，并與PC上位機(jī)之間通過以太網(wǎng)連接。所述的焦點(diǎn)檢測裝置是通過測量圖像幾何不清晰度間接測量焦點(diǎn)尺寸，包括以下設(shè)備:測試物、射線成像裝置、圖像處理設(shè)備；所述測試物采用金屬十字絲，其交叉角度為90° ±3°，所述金屬十字絲應(yīng)在固定架上穿過圓形的孔固定好，穿過點(diǎn)位于孔的中心位置，所述固定架要使測試物非常接近X射線管的窗口，所述圖像處理設(shè)備要能夠在相互正交的方向上制造X光圖像線性增強(qiáng)輪廓，并且能夠測量距離。如圖2所示，為焦點(diǎn)檢測裝置的原理框圖，在圖中，I為X射線管陽極，2為測試物，3為成像平面，M為放大位數(shù)且M= (a+b) /a, a為測試物至X射線管陽極之間的距離，b為測試物至成像平面間的距離。
[0026]如圖3所示，本實(shí)施例上述微聚焦X射線源動態(tài)焦點(diǎn)控制方法，具體情況如下:
[0027](I)焦點(diǎn)檢測裝置獲取當(dāng)前焦點(diǎn)尺寸，并發(fā)送給ARM下位機(jī)，ARM下位機(jī)通過數(shù)據(jù)傳輸通道使之顯示于PC上位機(jī)界面，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)實(shí)時焦點(diǎn)監(jiān)測；
[0028](2)PC上位機(jī)接收來自ARM下位機(jī)的當(dāng)前焦點(diǎn)尺寸，判斷它是否大于6 μ m,若小于6 μ m，說明當(dāng)前焦點(diǎn)尺寸滿足要求，不作任何處理，否則轉(zhuǎn)至步驟(3)；
[0029](3)焦點(diǎn)尺寸大于6 μ m時，PC上位機(jī)會發(fā)出調(diào)節(jié)X射線源焦點(diǎn)至6 μ m以下的指令并通過以太網(wǎng)將指令傳遞給ARM下位機(jī)，ARM下位機(jī)接收指令后，查找內(nèi)建的焦點(diǎn)與輸出功率對應(yīng)關(guān)系表得到調(diào)焦所需輸出功率參數(shù)值以及對應(yīng)的管電壓、電流值，再將電壓、電流值發(fā)送至高頻高壓發(fā)生器；
[0030](4)高頻高壓發(fā)生器根據(jù)接收數(shù)據(jù)調(diào)整X射線管功率至指定值，使焦點(diǎn)尺寸至6μπι以下，包括以下步驟:
[0031]I)高頻高壓發(fā)生器接收來自ARM下位機(jī)的管電壓、電流參數(shù)；
[0032]2)接收數(shù)據(jù)后高頻高壓發(fā)生器直接產(chǎn)生相應(yīng)的電壓、電流并作用于X射線管；
[0033]3) X射線管在該電壓和電流驅(qū)動下形成對應(yīng)的焦點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)將動態(tài)焦點(diǎn)穩(wěn)定于2-6 μ m范圍內(nèi)。
[0034]在采用以上方案后，本發(fā)明通過焦點(diǎn)檢測裝置對X射線焦點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)決定是否需要重設(shè)焦點(diǎn)尺寸，從而將焦點(diǎn)的動態(tài)范圍穩(wěn)定控制在2-6μπι以內(nèi)，突破了封閉式微聚焦X射線難以突破5μπι以下的難題。相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明能有效控制X射線焦點(diǎn)穩(wěn)定于6 μ m以下，特別適用于要求高分辨率X光圖的精密檢測系統(tǒng)，值得推廣。
[0035]以上所述之實(shí)施例子只為本發(fā)明之較佳實(shí)施例，并非以此限制本發(fā)明的實(shí)施范圍，故凡依本發(fā)明之形狀、原理所作的變化，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種微聚焦X射線源動態(tài)焦點(diǎn)控制方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)焦點(diǎn)檢測裝置實(shí)時監(jiān)測焦點(diǎn)尺寸，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)決定是否需要重設(shè)焦點(diǎn)尺寸； (2)若焦點(diǎn)尺寸小于6μ m，不作任何處理，否則轉(zhuǎn)至步驟(3)； (3)焦點(diǎn)尺寸大于6μ m時，PC上位機(jī)會發(fā)出調(diào)節(jié)X射線源焦點(diǎn)至6 μ m以下的指令給ARM下位機(jī)，ARM下位機(jī)接收指令后，查找內(nèi)建的焦點(diǎn)與輸出功率對應(yīng)關(guān)系表得到調(diào)焦所需輸出功率參數(shù)值以及對應(yīng)的管電壓、電流值，再將電壓、電流值發(fā)送至高頻高壓發(fā)生器； (4)高頻高壓發(fā)生器根據(jù)接收數(shù)據(jù)調(diào)整X射線管功率至指定值，使焦點(diǎn)尺寸至6μ m以下。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微聚焦X射線源動態(tài)焦點(diǎn)控制方法，其特征在于:在步驟(I)中，所述焦點(diǎn)檢測裝置獲取當(dāng)前焦點(diǎn)尺寸，并發(fā)送給ARM下位機(jī)，ARM下位機(jī)通過數(shù)據(jù)傳輸通道使之顯示于PC上位機(jī)界面，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)實(shí)時焦點(diǎn)監(jiān)測。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種微聚焦X射線源動態(tài)焦點(diǎn)控制方法，其特征在于:所述焦點(diǎn)檢測裝置是通過測量圖像幾何不清晰度間接測量焦點(diǎn)尺寸，包括以下設(shè)備:測試物、射線成像裝置、圖像處理設(shè)備；所述測試物采用金屬十字絲，其交叉角度為90° ±3°，所述金屬十字絲應(yīng)在固定架上穿過圓形的孔固定好，穿過點(diǎn)位于孔的中心位置，所述固定架要使測試物非常接近X射線管的窗口，所述圖像處理設(shè)備要能夠在相互正交的方向上制造X光圖像線性增強(qiáng)輪廓，并且能夠測量距離。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微聚焦X射線源動態(tài)焦點(diǎn)控制方法，其特征在于:在步驟(2)中，PC上位機(jī)接收來自ARM下位機(jī)的當(dāng)前焦點(diǎn)尺寸，判斷它是否大于6 μ m，若小于6 μ m,不作任何處理，繼續(xù)監(jiān)測焦點(diǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微聚焦X射線源動態(tài)焦點(diǎn)控制方法，其特征在于:在步驟(4)中，高頻高壓發(fā)生器根據(jù)接收數(shù)據(jù)調(diào)整X射線管功率至指定值，包括以下步驟: O高頻高壓發(fā)生器接收來自ARM下位機(jī)的管電壓、電流參數(shù)； 2)接收數(shù)據(jù)后高頻高壓發(fā)生器直接產(chǎn)生相應(yīng)的電壓、電流并作用于X射線管； 3)X射線管在該電壓和電流驅(qū)動下形成對應(yīng)的焦點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)將動態(tài)焦點(diǎn)穩(wěn)定于2-6μ m范圍內(nèi)。
【文檔編號】H05G1/30GK103491698SQ201310455201
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月29日
【發(fā)明者】高紅霞, 萬燕英, 胡躍明, 吳忻生 申請人:華南理工大學(xué)