Michael Tang
2020/2/14Agenda
1 CT基本原理
2 CT技术分类
3 ACT技术分类及优缺点
4 PCT技术分类及优缺点
h
X 射线吸收物质 •X 射线穿过物体的时候,部分X 射线被
吸收
•X 射线被吸收后,穿过物体的X 射线强
弱发生变化
•探测器感应X 射线强弱,形成黑白照片 X 射线图像的产生
X 射线强度相等
物体与探测器（或射线管）相对旋转运动, 每转一个固定
角度，系统自动拍一张照片
算法重构，从二维图片转化为3D 信息 μm
α(角度）；
No of project. 大量的2D 图像
利用3维断层扫描理论，并利用3维重构软件，将2维平面照片重构为3维立体信息
•利用三维分析软件，在电脑中队物体进行电子的•三维测量；切割；旋转；。。，
•实现分析物体的内部结构和缺陷，并不损坏物体的缺陷
CT基本原理
CT的实质及关键点
•CT的实质
•将物体内部缺陷和三维尺寸通过光学放大后，通过电脑获得物体CT信息•CT关键点
•如何获得更大的光学放大倍数是核心
.)Agenda
1 CT基本原理
2 CT技术分类
3 ACT技术分类及优缺点
4 PCT技术分类及优缺点ACT （ Axial Computer Tomography ）轴线断层扫描基本原理•运动控制方式：
•探测器和射线管固定不动并处于同一直线上，
•物体绕水平选装轴旋转360度，
•获取同一部位不同角度的照片，利用CT重构和分
析技术，获得物体的详细三维信息
ACT 轴线断层扫描优点 Z 轴 Y 轴 X 轴 • 垂直于Z 轴的微裂纹可以被检测到：
•微裂纹平行（或基本平行）焊盘，
•原因
•
在ACT 中，在扫描过程中的某一个特定的角度，X 射线与裂纹的夹角Φ无限接近0度， •
因此，X 射线穿过裂纹后的强度和穿过没有裂纹部位物体的强度区别非常大， •
到达探测器的强度区别非常大，裂纹以一根白线的方式，在2DX 射线图像中成像 •在三维重构后，裂纹也被反应出来
ACT 轴线断层扫描缺点 Z 轴 Y 轴 X 轴
•样品大小有
•
样品尺寸宽有：<100mm （一般） •样品的长没有， 由设备内部空间决定
•原因：放大倍数的要求
•
做缺陷分析，CT 扫描几何放大倍数必须大于7倍 •
ACT, 样品必须360度旋转， •
100mm 宽的样品，旋转半径最小为50mm •
如果射线管到探测器距离为300mm, •则CT 扫描放大倍数 = （300+ 50）/50 = 7倍
•运动控制方式：
•物体、探测器和射线管三者中有两个相对运动
•相对运动效果：相当于物体绕平面中间某一点做平
面360度圆周运动，
•获取同一部位不同角度的照片，利用CT重构和
分析技术，获得物体的详细三维信息
PCT 运动过程演示
Bottom Side
Top Side
2D图片获
取过程PCT 平面断层扫描优点Z轴
Y轴
•样品大小没有
X轴
•CT几何放大倍数理论上可以无穷大
•原因
•在PCT中，样品是360度平面旋转，
•射线管的焦点位置理论上可以无限贴进样品，
•这样：CT扫描放大倍数理论上可以实现无穷大
PCT 平面 断层扫描缺点
Z 轴
Y 轴
X 轴
•
垂直于Z 轴的微裂纹无法检测到：
•
微裂纹平行（或基本平行）焊盘
•探测器和射线管连线与X-Y 平面的夹角部分的样品信息无法获取
•原因
•PCT 扫描过程中，X 射线与裂纹的夹角Φ远远大约0度，见右图
•因此，X 射线穿过裂纹后的强度变化和穿过没有裂纹部位物体的强度变化基本一致，
•导致达到探测器的X 射线强度小于探测器对X 射线能量变化敏感范围。因此，探测器无法对微裂纹成像
•在2D 信息中没有裂纹信息，在三维重构后，也不能反映裂纹信息。因此， PCT 不能检测微裂纹
CT种类PCT （Planar Computed Tomography）ACT （ Axial Computed Tomography ）
样品运动样品绕旋转轴做360度旋转样品绕空间上某一点在X-Y平面做360度平面选装
优点样品大小没有
CT几何放大倍数理论上可以无穷大
垂直于Z轴的微裂纹可以被检测到
物体三维信息获得很完全
缺点•垂直于Z轴的微裂纹不能检测到
•物体三维信息获取不是很完全。
•样品大小有：一般样品旋转半径最大
50mm，
•CT 的放大倍数有限
机构运动控制示意图Agenda
1 CT基本原理
2 CT技术分类
3 ACT技术分类及优缺点
4 PCT技术分类及优缺点ACT技术分类及优缺点
ACT （ Axial Computer Tomography ）技术分类
分类方法技术名称解释
样品是否旋转360度Limited angel CT (有角度CT) 完成一个CT扫描，样品只旋转180度到210度之间Full ACT （全ACT）完成一个CT扫描，样品旋转360度
CT设备硬件结构分类CT功能模块在二维检测设备上面增加一个CT功能模块
水平CT系统
专业CT系统，所有机械构架是获得高质量CT结果，可以用
于几何测量
CT扫描时间分类快速扫描很短的时间完成一个CT扫描，（约 2000 projects / 4分钟) 一般扫描完成一个CT扫描时间，最少需要30分钟以上
CT用途分类失效分析对物体三维尺寸精度不关注，关注的是否有缺陷几何测量对物体三维尺寸精度非常关注，也关心是否有缺陷
Full ACT （全ACT）
•运动控制方式：
•探测器和射线管固定不动并处于同一直线上，
•物体绕水平选装轴旋转360度，
•CT扫描实际运动过程录像
点击播
放动画动画联动Full ACT （全ACT）
•样品绑定方式：
•尽可能使被扫描点在旋转中心，
•尽可能使样品360度旋转半径最小
•射线管位置
•降低射线管位置
•确保样品360度旋转不会撞到样品•CT扫描几何几何放大倍数
• 7倍 = 350mm/ 50mmLimited Angel ACT （有角度ACT）
•样品绑定方式：
•尽可能使被扫描点在旋转中心，
•射线管位置
•尽可能将射线管上升，靠近被检测点
•调整样品到射线管高度，确保样品可以旋转180度到210度之间
•CT扫描几何几何放大倍数
• 51倍 = 306mm/ 6mmACT （ Axial Computer Tomography ）技术分类
ACT （ Axial Computer Tomography ）技术分类
ACT种类Full ACT （全ACT）Limited angel CT (有角度CT)
样品运动样品绕旋转轴做360度旋转样品绕旋转轴做180度到210度旋转
优点•垂直于Z轴的微裂纹可以被检测到
•物体三维信息获得很完全
•垂直于Z轴的微裂纹可以被检测到
•对样品尺寸没有多大
•物体三维信息获得很完全
•几何放大倍数远远高于Full ACT （全ACT）
•被检测点越靠近样品边缘，几何放大倍数越大
缺点•样品大小有：一般样品旋转半
径最大50mm，
•CT 的放大倍数有限
•有的重构软件无法自动找到offset, 需要人工寻
找offset
•对操作人员要求高
•在边缘区域，可能出现重影CT功能模块
•CT系统组成
•2D X Ray检测系统+ CT功能模块
•为扩大用户群，整机价格不高
•各关键部件的安装位置
•射线管、探测器和CT轴垂直放置CT功能模块
•为了控制成本，不考虑机械运动控制系统精度•整体采用不锈钢结构
•各运动轴没有光栅尺等控制技术
•所有影响CT结果精度的因素没有考虑
•用途：
•兼顾2D检测和3D检测要求
•CT结果精度不高，
•只能用于失效分析
•尺寸测量只能作为参考
探测器CT轴
射线管
水平CT系统
•水平CT系统组成
•探测器 + 射线管
•高精度机械运动控制系统及部件
•采用大理石平台
•生产成本增加是由设备机械控制系统造
成的
•各关键部件的安装位置（水平CT）
•射线管、探测器和CT轴水平放置CT功能模块
•为了提高CT扫描精度，成本不是考量重心
•整体采用大理石平台
•各运动轴采用光栅尺等控制技术
•所有影响CT结果精度的因素全部考虑
•设备成本增加主要是由机械运动控制系统成本导致
•用途：
•专注于高精度CT扫描，
•既能用于失效分析
•也能够进行精确的物理尺寸的测量探测器
CT轴
射线管
大理石平台ACT （ Axial Computer Tomography ）技术分类
ACT （ Axial Computer Tomography ）技术分类ACT种类CT功能模块水平CT系统
设备用途•兼顾2D检测和3D检测要求
•CT精度不高，只能用于失效分析
•专注于高精度CT扫描，
•CT结果能用于失效分析
•通过CT结果，可以精确测量物理尺寸
机械构架•为节约成本，采用不锈钢机架
•任何提高CT扫描精度硬件全部省略•不考虑硬件成本，一切设计都是为了提高CT扫描精度和准确性
•大理石机座是其典型特征
优点•价格便宜，
•能够进行CT扫描，
•CT结果精度高，可以用于失效分析和尺寸测量
•具备CT扫描扩展等
•集成更多算法，提高CT重构的精度和准确性
缺点CT精度不高，尺寸测量值只能为参考•不方便用于2D检测，只做CTACT （ Axial Computer Tomography ）技术分类
ACT （ Axial Computer Tomography ）技术分类
ACT种类快速扫描一般扫描
扫描时间约 2000 projects / 4分钟1500 projects / 30分钟以上
优点•一台设备等于2台设备
•CT扫描和2D检测应用要求，提高设
备利用使用效率
•提高生产效率，降低生产成本
•将实验室搬到生产线变为可能
•同一设备，一般扫描的CT结果比快速扫描
的图像质量好
•采用积分消噪方法，CT结果的噪音
低
•延时曝光，提高CT材料对比度
对设备要求•满足CT扫描的一般要求，还需要
•射线管输出功率很大，缩短曝光
时间
•探测器采用非晶硅工艺，短时间
获得最佳黑白对比度图片
•满足CT扫描的一般要求ACT （ Axial Computer Tomography ）技术分类ACT种类失效分析几何测量
分析重点•物体内部缺陷的定性分析•物体内部缺陷的定量分析•物体三维尺寸的定量测量
对设备要求•2D系统+ CT功能模块
•水平CT系统
•水平CT系统（必须带大理石平台和轴位移负反
馈控制系统等）
制造标准•无•VDI/VDE 2630
MPE SD= +/- (3,9 µm + L/75) [L=mm] •没有参考意义
•利用森林球测量，可以用于验证设备能够达到的
极限能力
•与实际测量精度关系不大
满量程测量还是固定位置测量•没有参考意义•几何侧量基础是CT数据，因此放大倍数越大越好
•放大倍数变化，必须要求是满量程测量
满量程测量定义：用户可以随意将物体可以放在探测器和射线管之间任何位置做CT，然后利用CT数据来进行距离测量，测量值与标准治具误差很小。
Agenda
1 CT基本原理
2 CT技术分类
3 ACT技术分类及优缺点
4 PCT技术分类及优缺点
PCT（Computed Laminography ）技术分类技术名称解释
Laminography X射线分层摄影法•虚化非聚焦平面，获得清晰的某一聚焦平面清晰信息•没有采用CT重构算法，不是立体信息。
Computed Laminography 平面CT •在原来的2D检测系统加装PCT模块•扫描获得的三维立体信息失真少
Computed Laminography （with measurement)
平面CT带测量功能•专业生产的PCT检测系统，•扫描获得的三维立体信息失真少Laminography （X射线分层摄影）法
•运动控制方式：
•物体、探测器和射线管三者中有两个相对运动
•相对运动效果：相当于物体绕平面中间某一点做平面360度圆周运动，
•图片获取
•从不同角度获取一些列2D图片Laminography （X射线分层摄影）法•软件算法：
•聚焦需要获得检测信息的平面A
•通过积分方式，叠加不同角度2D图片
•非聚焦平面信息虚化
•获得清晰的聚焦平面图片，
•优点：
•检测速度快，没有重构过程
•对机械运动控制精度要求相对低一点•缺点：
•只能获得单层信息
•不能获得物体三维立体信息•非聚焦平面B的信息虚化•获得清晰的聚焦平面A的信息Computed Laminography 平面CT
•设备结构及运动方式：
•结构: 在二维检测系统上面增加PCT功能模块
2D系统 + PCT功能模块•运动方式：射线管不动，载物台和探测器绕被检测
做平面相对运动
•图片获取
•从不同角度获取一些列2D图片
平面旋转示意图Computed Laminography 平面CT •软件算法：
•利用重构理论，将2D照片转化为三维
立体信息
•优点：
•价格便宜，预算低
•能够实现一部分失效分析功能
•缺点：
•设备运动轴的运动控制精度有限，导致物体旋转中心不是固定点，而是椭圆•因为物体实际旋转偏移，导致物体重构时出现误差。物体出现几何形变
•物体空间结构信息失真CT扫描原理示意
三维立体信息
点击看动画Computed Laminography （with measurement) 平面CT带测量功能•设备结构及运动方式：
•高刚性结构，确保机构移动稳定
•线性光删尺（linear scale），保证各轴的位移精度
•探测器平面旋转360度，其圆心位置始终不变
•图片获取
•从不同角度获取一些列2D图片
Computed Laminography （with measurement) 平面CT带测量功能•软件算法：
•利用重构理论，将2D照片转化为三维
立体信息
•优点：
•机械精度高，CT数据没有失真
•获取的CT三维尺寸数据准确
•基于尺寸测量来判断物体缺陷
•检测结果具备高可靠性和重复性•缺点：
•价格贵CT扫描原理示意
三维立体信息
点击看动画PCT技术分类及优缺点
种类Laminography
（X射线分层摄影）法
Computed
Laminography 平面CT
Computed Laminography （with
measurement) 平面CT带测量功能
软件算法不是采用CT重构，只是获得需
要观察的平面的信息，需要其
他不要观察平面信息
采用CT重构，获得物体三维
立体信息
采用CT重构，获得物体三维立体信息
优点速度快，可以采用自动缺陷识
别，用于SMT 行业的In-line X-
ray
•价格便宜，预算低
•能够实现一部分失效分析功
能
•机械精度高，CT数据没有失真
•获取的CT三维尺寸数据准确
•基于尺寸测量来判断物体缺陷
•检测结果具备高可靠性和重复性
缺点•价格高
•可以观察缺陷种类不多•运动控制精度不够，导
致物体旋转中心是椭圆
•物体实际旋转中心偏移，
导致物体重构时出现误差。
•物体空间结构信息失真
•价格贵
典型设备安捷伦的5DX 市场上很多2D检测设备
具备这个功能
•专用于3D封装的半导体内部缺陷检
测Thank you for your attention.
© 2019 YXLON International GmbH下载本文
