Ein dreidimensionales Bild des Bauteilinneren schnell erhalten, ist mit ­einem erweiterten Software-Paket eines CT-Herstellers möglich. Auch die Bildqualität steigt deutlich. Damit wird die 3D-Computertomografie zu ­einem effizienten, schnellen Prüfverfahren.

Die Röntgentechnologie hat sich in vielen Bereichen der Industrie als optimale Prüfmethode durchgesetzt. Besonders die dreidimensionale Computertomografie, die ein detailliertes, räumliches Bild des Prüfteilinneren liefert, erfreut sich steigender Nachfrage. Ein Grund dafür sind immer komplexer werdende Bauteile, bei denen sich funktionale Strukturen überlagern, sodass eine Analyse mit zweidimensionaler Radio­skopie nicht mehr möglich ist. Allerdings ist die klassische Computertomografie, bei der das Prüfteil in einem 360°-Kreisbahnscan aus vielen Winkeln gescannt wird, relativ zeitaufwendig und kostspielig – und besonders bei flachen ­Bauteilen kommt es zu Einbußen in der Detailerkennbarkeit. Comet Yxlon hat optimierte Röntgenmethoden in Pakete gepackt, die bei genau solchen Bauteilen eine bis zu zehnmal höhere Detailerkennung und einen bis zu fünfmal höheren Durchsatz liefern.

Prüfen von Integrierten Schaltkreisen und Mikrochips

Seit einigen Jahren gewinnen besonders die Prüfungen von Integrierten Schaltkreisen in der Halbleiterindustrie und von Batterien als Basis der Elektromobilität immer mehr an Bedeutung. Hier geht es nicht nur um Sicherheit und Funktionalität sowie die Optimierung der Produktionsprozesse mithilfe der umfangreichen CT-Daten, sondern genauso um Effizienz und Produktivität in der Entwicklung und in der Fertigung. Bei Mikrochips geht es in erster Linie um die Prüfung der elektrischen Verbindungen, seien es Drahtverbindungen (Wire Bonding), Lotbälle (BGA) oder Silizium-Durchkontaktierungen (TSV).

Eine prismatische beziehungsweise ­­Pouch-Zelle wird vorwiegend auf die Überhänge von Kathoden und Elektroden, Deformierungen, Fremdkörpereinschlüsse, Schweißnähte und Defekte wie Brüche und Risse überprüft, was mit der Röntgentechnologie sogar möglich ist, nachdem die Zellen in Module und die Module in Packs verbaut sind. Fehler in einer Batterie können nicht nur zu Leistungsbeeinträchtigungen oder verkürzter Lebensdauer führen, sondern im schlimmsten Fall durch einen Kurzschluss einen Brand verursachen. Daher ist eine detaillierte und zuverlässige Prüfung von Batterien vor ihrem Einsatz unverzichtbar. Außerdem können anhand der umfangreichen CT-Daten Trends festgestellt werden, die Rückschlüsse auf den Produktionsprozess liefern und direktes Eingreifen und Korrigieren zwecks dessen Optimierung ermöglichen.

CT-Software beschleunigt Prüfprozesse

Speziell für den Einsatz mit seinen hochauflösenden CT-Systemen der FF-Serie hat Comet Yxlon Software-Pakete geschnürt, die dem Anwender nicht nur sehr gute Prüfergebnisse, sondern eine hohe Geschwindigkeit und Effizienz bieten – eingebunden und einfach zu bedienen über die intuitive Software-Plattform Geminy.

Das Vista-Basispaket enthält den bewährten Quickscan-Modus für einen ersten Überblick des Prüfteils und den Qualityscan für eine hochauflösende Tiefenanalyse. Der Modus Flexcenter als virtuelle Rotationsachse spart darüber hinaus viel Zeit, wenn die ROI (Region of Interest, der Bereich, der noch besonders betrachtet werden soll) nicht in der Mitte des Drehtisches liegt. Das System rechnet sich die benötigten Bewegungen einfach selbst aus, damit die ROI im Zentrum des Ergebnisses liegt, ohne dass der Nutzer das Prüfteil neu positionieren muss.

Uninteressante Bereiche ausblenden und Scan so beschleunigen Bei Chips und Batterien, wie vorher beschrieben, betragen die Größenverhältnisse allerdings 1:5 bis 1:20, und die benötigten Informationen befinden sich hinter den großen Flächen der Komponente. Der normale Kreisbahnscan wendet für jede Position gleichmäßig viel Sorgfalt und Zeit auf, das heißt, es werden auch an den schmalen Seiten mit großer Tiefe genauso viele Aufnahmen getätigt wie an den aussagekräftigen breiten Seiten mit geringer Tiefe. Mithilfe des jüngst im Vista-Paket hinzugekommenen Speedmode kann der Anwender definieren, an welchen Seiten weniger Aufnahmen für ein aussagekräftiges Ergebnis nötig sind, und damit den Scanvorgang im Idealfall um das Dreifache beschleunigen. Die folgenden Beispiele zeigen Scanergebnisse eines Smartphones.

Automatisch die höchste Auflösung und Geschwindigkeit

Beim üblichen Kreisbahnscan bestimmt die größte Seite des Prüfteils den minimalen Abstand des Bauteils zu den Röntgenkomponenten. Damit steht der Durchmesser des Prüfvolumens und in Näherung auch die ­Detailerkennbarkeit fest. Für die Applikation ist dies meist ungünstig, denn die flache Seite könnte durchaus eine höhere Vergrößerung im System und damit auch eine größere Detailerkennbarkeit erreichen. Das Vista-X-Paket enthält zusätzlich zu den beschriebenen Vista-Features das patentierte Zoomscan, das sich das in den hochauflösenden Comet-Yxlon-CT-Systemen standardmäßig verfügbare Smartguard zunutze macht.

Ursprünglich als Tool für den intelligenten Crash-Schutz beim Positionieren von Prüf­teilen entwickelt, werden mithilfe von Smartguard die exakten Dimensionen des Prüfteils definiert. Beim anschließenden Scannen mit Zoomscan folgt das System dem genauen Umriss des Prüfteils und erlangt eine bis zu zehnfach höhere Auflösung als beim einfachen Kreisbahnscan. Wenn zusätzlich der Speedmode aktiviert wird, erreicht der Anwender die höchste Auflösung und Geschwindigkeit.

Hochaufgelöste Schichtbilder flacher Teile ohne 360°-Drehung

Das Vista-X-Pro-Paket bietet darüber hinaus für optimale Produktivität das Layerscan-Feature. Das ist eine zum Patent angemeldete Computerlaminografie-Lösung von Comet Yxlon. Damit lassen sich hochaufgelöste Schichtbilder von flachen Teilen ohne 360°-Drehung erzeugen. Das ermöglicht eine bis zu fünfmal höhere Scangeschwindigkeit bei gleichzeitig höherer Detailerkennbarkeit.

Für manche Anwendungen ist es nachteilig, dass die Auflösung in Strahlrichtung geringer ist. Daher werden die typischen Artefakte, die bei der Durchstrahlung der langen Kanten beim üblichen Kreisbahnscan auftreten, reduziert, was im Ergebnis zu deutlich homogeneren Schichten im Bild führt.

Fazit

Insgesamt erhalten Nutzer, die flache und komplexe Bauteile wie Batterien oder Elektronikkomponenten prüfen, mit den Vista-X-Packages von Comet Yxlon eine deutlich ­höhere Leistung für die Röntgenprüfung, und zwar auf ihre Anforderungen zugeschnitten. Die Software-Features, intelligent eingesetzt und kombiniert, sorgen für eine hohe Bildqualität bei kurzen Scanzeiten und damit für eine hohe Effizienz des Prüfprozesses. So kann ein hochpreisiges Inspektionsverfahren wie die Computertomografie durch kontinuierliche technische Verbesserungen Entwicklern und Produzenten zu einem hohen Durchsatz und geringem Ausschuss verhelfen und ‚neue Horizonte eröffnen‘.

Autoren
Jan Tamm, Senior Product Manager bei Comet Yxlon,
Gina Naujokat, Marketing Communication Manager bei Comet Yxlon