Was ist Computerlaminographie?
Die Computerlaminographie (CL) ist eine Form der Röntgen-Computertomographie für flache und große Bauteile. Statt das Bauteil um eine Achse senkrecht zum Strahl zu drehen, durchstrahlt sie es schräg. So muss kein Röntgenstrahl entlang der Ebene einer Leiterplatte oder einer Faserverbundplatte laufen.
CT und Laminographie im Vergleich
Der Unterschied ist die Neigung der Drehachse: In der CT steht sie senkrecht zum Strahl, in der Laminographie ist sie gegen ihn geneigt.
Computertomographie (CT)
Computerlaminographie (CL)
So funktioniert die Computerlaminographie
Bei der klassischen CT dreht sich ein Bauteil einmal um eine Achse senkrecht zum Röntgenstrahl, und der Detektor nimmt bei jedem Winkel eine Projektion auf. Bei einem flachen Bauteil durchqueren die Strahlen entlang seiner Ebene die gesamte Breite. Kaum ein Photon kommt durch, und diese Projektionen liefern Rauschen und Streifen statt Information. Ein breites Bauteil hält außerdem die Quelle auf Abstand, was die Vergrößerung begrenzt.
Die Laminographie neigt die Scanachse gegen den Strahl oder bewegt Quelle und Detektor auf Bahnen parallel zum Bauteil. Jeder Strahl durchquert das Bauteil dann schräg und nur durch seine Dicke. Der Detektor nimmt Hunderte bis Tausende Projektionen aus diesen schrägen Richtungen auf, und ein Rekonstruktionsalgorithmus berechnet daraus das 3D-Volumen. Der Neigungswinkel gibt an, wie weit die Drehachse aus ihrer Lage in der klassischen CT gekippt ist, in der sie senkrecht zum Strahl steht. Bei 0° ist der Scan eine klassische Kreisbahn-CT.
Der Preis: Kein Strahl verläuft entlang der Bauteilebene. Ein Kegel von Richtungen wird nie gemessen, deshalb ist das Volumen in der Bauteilebene scharf und in Tiefenrichtung unschärfer. Der fehlende Kegel öffnet sich mit dem Neigungswinkel: Je stärker die Neigung, desto unschärfer die Tiefenrichtung.
Wann Laminographie die bessere Wahl ist
Flache Bauteile mit großem Seitenverhältnis, etwa Leiterplatten, Platten und Wafer.
Bauteile, die zu groß sind, um sich in der Anlage zu drehen, oder mit denen die Quelle bei hoher Vergrößerung kollidieren würde.
Interessensbereiche in einem großen Bauteil, zum Beispiel eine einzelne Lötstelle oder ein CPU-Sockel auf einer ganzen Platine.
Schichtstrukturen, bei denen es auf die Ebenen des Bauteils ankommt: Lötstellen, Vias, Bonds, Klebefugen und Faserlagen.
Scangeometrien der Laminographie
Anlagen erreichen die schräge Durchstrahlung auf unterschiedliche Weise. Jede Variante verändert, was die Rekonstruktion leisten muss.
Klassische Kreisbahn-CT
Funktionsweise: Das Bauteil dreht sich um 360° um eine Achse senkrecht zum Strahl. Für kompakte Bauteile liefert das die vollständigsten Daten.
Grenzen: Bei flachen Bauteilen kommen Strahlen entlang der Ebene kaum durch, und die Bauteilgröße begrenzt, wie nah die Quelle heranfahren kann.
Geneigte Drehachse
Funktionsweise: Das Bauteil dreht sich auf einem Drehtisch, dessen Achse gegen den Strahl geneigt ist, typischerweise um bis zu etwa 30°. Mehrere Labor-CT-Anlagen bieten das als Scanmodus an.
Grenzen: Größere Neigungswinkel verlieren mehr Information in Tiefenrichtung. Das Bauteil muss weiterhin auf den Drehtisch und in die Anlage passen.
Detektorverschiebung und Translation
Funktionsweise: Das Bauteil bleibt stehen oder bewegt sich linear, während Quelle und Detektor parallel dazu verfahren. Das eignet sich für die Inline-Prüfung von Platinen und Platten.
Grenzen: Der Bereich der Blickwinkel ist kleiner als bei einer vollen Drehung, deshalb sinkt die Tiefenauflösung weiter.
Roboter-Laminographie
Funktionsweise: Zwei Roboterarme führen Quelle und Detektor auf freien Bahnen um ein feststehendes Bauteil. Es gibt keine Größengrenze durch eine Kabine, und die Bahnen können dem Bauteil folgen.
Grenzen: Roboterarme positionieren ungenauer als die Achsen einer Labor-CT. Die Geometrie hat deshalb Fehler, die klassische Rekonstruktionen unscharf machen.
Ergebnisse aus der Laminographie
Details aus Laminographie-Scans, rekonstruiert mit Voxray QRT.
So rekonstruiert Voxray QRT Laminographie-Daten
Die gefilterte Rückprojektion (FDK) wurde für Kreisbahn-Scans hergeleitet. Auf Laminographie-Daten erzeugt sie zusätzlich zur Unschärfe aus der Scangeometrie weitere Artefakte. QRT rekonstruiert aus der tatsächlichen Position von Quelle und Detektor bei jeder Projektion. So funktionieren alle Laminographie-Geometrien und jede andere Trajektorie mit demselben Algorithmus.
Keine Rekonstruktion kann Richtungen messen, die der Scan nie aufgenommen hat. QRT holt das Maximum aus den aufgenommenen Projektionen: Es korrigiert die Geometrie, verhindert Streifen von Lot und Kupfer und erzeugt keine Unterabtastungsartefakte.
Jede Laminographie-Geometrie
Geneigte Drehachse, Detektorverschiebung und Roboter-Laminographie sowie jede eigene Trajektorie.
Geometriekorrektur für jede Projektion
Positionierfehler von Roboterarmen und Achsen werden während der Rekonstruktion automatisch korrigiert.
Weniger Metallartefakte
Lot, Kupfer und Pins werden im selben physikalischen Modell rekonstruiert wie die Platine um sie herum.
Rohdaten Ihres Scanners
QRT liest Laminographie-Daten von Scannern von Nikon, Waygate, Zeiss, Comet Yxlon, RX Solutions, Viscom und Techvalley sowie von eigenen Anlagen über das Voxray-Projektionsformat.
Fallstudie
Roboter-CT-Laminographie eines Mainboards
Omni NDE hat mit seiner Zwei-Roboter-CT ein komplettes Mainboard auf einer Laminographie-Trajektorie gescannt: 17.689 Projektionen bei 30 µm. QRT hat die Positionierfehler der Roboterarme korrigiert und die ganze Platine rekonstruiert, vom CPU-Sockel bis zu einzelnen Lötstellen.
Zur Fallstudie
Häufige Fragen zur Laminographie
Was ist der Unterschied zwischen CT und Laminographie?
Bei der CT dreht sich das Bauteil um eine Achse senkrecht zum Röntgenstrahl. Bei der Laminographie ist die Achse gegen den Strahl geneigt, oder Quelle und Detektor bewegen sich parallel zum Bauteil. Die Strahlen durchqueren ein flaches Bauteil so schräg statt entlang seiner Ebene.
Wofür wird die Computerlaminographie eingesetzt?
Für flache oder große Bauteile, die sich mit CT schlecht scannen lassen: bestückte Leiterplatten, Halbleitergehäuse, Wafer, Faserverbundplatten in der Luftfahrt und Interessensbereiche in großen Bauteilen.
Warum sind Laminographie-Volumen in Tiefenrichtung unschärfer?
Die Laminographie misst nie Strahlen entlang der Bauteilebene. Dieser fehlende Kegel von Richtungen macht Strukturen in Tiefenrichtung unscharf, während die Bauteilebene scharf bleibt. Kleinere Neigungswinkel verringern den Effekt, dafür verlaufen die Strahlen flacher zur Ebene eines flachen Bauteils und durchqueren mehr Material.
Ist Laminographie schneller als CT?
Bei flachen Bauteilen oft. Jeder Strahl durchquert nur die Dicke des Bauteils statt seiner ganzen Breite. So kommen mehr Photonen durch und die Belichtungszeiten können sinken. Außerdem werden keine Projektionen für Strahlen entlang der Ebene verbraucht. Wie viel schneller, hängt von Bauteil und Anlage ab.
Welche Laminographie-Daten kann Voxray QRT rekonstruieren?
QRT unterstützt geneigte Drehachsen, Detektorverschiebung und Roboter-Laminographie. Es liest Laminographie-Rohdaten von Scannern von Nikon, Waygate, Zeiss, Comet Yxlon, RX Solutions, Viscom und Techvalley sowie jede Trajektorie über das Voxray-Projektionsformat.
Kann ich QRT mit meinen eigenen Laminographie-Scans testen?
Ja. Fordern Sie eine kostenlose Testversion an und rekonstruieren Sie Ihre eigenen Datensätze auf Ihrer Workstation, oder nutzen Sie den Rekonstruktionsservice und senden Sie uns einen Datensatz, den wir für Sie rekonstruieren.
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