DE10007306A1

DE10007306A1 - Röntgensystem

Info

Publication number: DE10007306A1
Application number: DE2000107306
Authority: DE
Inventors: Eckhard Sperschneider
Original assignee: Macrotron Process Technologies GmbH
Current assignee: Macrotron Process Technologies GmbH
Priority date: 2000-02-17
Filing date: 2000-02-17
Publication date: 2001-08-23
Also published as: WO2001061326A3; WO2001061326A2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Röntgensystem (1), insbesondere zum Röntgen von Objekten (OBJ) wie bestückte Schaltungsplatinen, mit einer Röntgenröhre (1), einer Bildwandler/Kamera-Einheit (2), mit einem horizontal angeordneten Objekt-Drehtisch (3). DOLLAR A Zur Erstellung dreidimensionaler Bilder ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß Röntgenröhre (1) und Bildwandler/Kamera-Einheit (3) beweglich und in der Weise zu dem Objekt-Drehtisch (3) zueinander angeordnet sind, daß von der Röntgenröhre (1) in unterschiedlichen Positionen (POSR1, POSR2, ..., POSRn) abgegebene Röntgenstrahlung auf genau einen vorgebbaren Punkt (C) zwischen Objekt-Drehtisch (3) und Röntgenröhre (1) geführt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Röntgensystem zum Röntgen von Objekten wie bestückte Schaltungsplatinen.

Es sind bereits Röntgensysteme zum Röntgen von bestückten Schaltungsplatinen bekannt, wobei mit diesen Röntgensystemen unter anderem Bilder von Lötstellen erstellt werden, um die Qualität der Lötstellen zu bewerten:

Derartige Röntgensysteme sind aus den US-Patenten 5,291,535, 4,974,249, 5,590,170, sowie auch aus den US-Patenten 5,500,886, 5,594,770, 5,541,856 und der Europäischen Patentanmeldung 0 236 001 bekannt.

Das aus der Europäischen Patentanmeldung 0 236 001 bekannte Röntgen system weist neben einer fest angeordneten Röntgenröhre und einer fest angeordneten Bildwandler/Kamera-Einheit einen Objekt-Drehtisch auf. Der Objekt-Drehtisch läßt sich in der Horizontalposition anordnen und gegenüber der Horizontalposition abkippen.

Mit dem bekannten Röntgensystem lassen sich - wenn der Objekt-Drehtisch in seiner Horizontalposition angeordnet ist - lediglich zweidimensionale Röntgenbilder erstellen (siehe Fig. 5a, 5b und 5c). Der Objekt-Drehtisch läßt sich durch eine Bewegung in z-Richtung in verschiedene Horizon talpositionen anordnen. Auf diese Weise lassen sich Bilder mit unter schiedlichen Vergrößerungsfaktoren erstellen.

Mit dem bekannten Röntgensystem lassen sich - wenn der Objekt-Drehtisch gegenüber seiner Horizontalposition abgekippt wird - dreidimensionale Bilder erstellen. Bei einem solchen Abkippen neigen auf dem Drehtisch nicht befestigte Objekte allerdings zu einem Verschieben. Jedes Verschieben der Objekte schließt allerdings aus, daß verwertbare, scharfe Röntgenbilder erstellt werden. Abhilfe gegen ein Verschieben von Objekten bietet eine Befestigung, was einerseits mit dem Nachteil verbunden ist, daß entsprechende Befestigungsmittel vorzusehen sind, und daß andererseits die Tätigkeit der Befestigung Zeit erfordert.

Darüber hinaus erfordert die Erstellung verwertbarer, scharfer drei dimensionaler Bilder eine außerordentlich genaue Positionierung des Objekt- Drehtisches in jeweils einer Abkipp-Position, was sich mechanisch nur aufwendig realisieren läßt. Ein weiterer grundsätzlicher Nachteil eines Abkippens des Drehtisches liegt darin, daß bei jedem Abkippen des Drehtisches mit einem darauf angeordneten x/y-Tisch, auf dem das eigentliche Objekt liegt, das Objekt mit unterschiedlichen Vergrößerungs maßstäben dargestellt wird, was durch ein Nachführen des Objektes bzw. des Drehtisches in drei Achsen kompensiert werden muß, um aus zweidimensionalen Bildern dreidimensionale Bilder zu erstellten. Jedes Nachführen ist wiederum mit mechanischem Aufwand verbunden und führt weiterhin dazu, daß die Erstellung der dreidimensionalen Bilder verzögert wird. Ein hinreichend präzises Nachführen ist in der Praxis nur mittels geeigneter, vergleichsweise komplexer Software möglich; während ein manuelles Nachführen aus diesen Gründen praktisch ausscheidet und auch noch erhebliche Zeit beanspruchen würde.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Röntgensystem der eingangs genannten Art zu schaffen, das die Erstellung dreidimensionaler Bilder vereinfacht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Röntgensystem geschaffen, das in den Ansprüchen definiert ist.

Die Erfindung ist mit einer Mehrzahl von Vorteilen verbunden. Das erfin dungsgemäße Röntgensystem weist einen Drehtisch auf, der ohne eine Abkippmechanik auskommt. Mit dem erfindungsgemäßen Röntgensystem lassen sich dreidimensionale Bilder ohne ein Abkippen des Drehtisches gegenüber der Horizontalebene erstellen. Auf dem Drehtisch angeordnete Objekte werden also nicht verschoben. Damit erübrigen sich Befestigungs mittel und Befestigungstätigkeiten entfallen. Die Objekte werden mit genau einem Vergrößerungsmaßstab, nicht mit unterschiedlichen Vergrößerungs maßstäben dargestellt, so daß auch ein Nachführen der Objekte bzw. des Drehtisches in drei Achsen entfällt. Schließlich werden die dreidimensionalen Bilder ohne Verzögerung erstellt. Bei einer Mehrzahl von Anwendungen (z. B. beim Röntgen von Leiterplatten) verbleibt der Drehtisch in genau einer Horizontalposition. Dies erleichtert eine automatische Zufuhr der zu röntgenden Objekte zu dem Drehtisch bzw. zu einem darauf angeordneten Zwischenstück (x/y-Tisch).

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Objekt-Drehtisch in unterschiedliche Horizontalpositionen bewegbar. Damit lassen Objekte unterschiedlicher räumlicher Abmessungen jeweils an die Stelle eines Punktes (C in den Fig. 1-3) positionieren, auf den von der Röntgenröhre in unterschiedlichen Positionen abgegebene Röntgenstrahlung geführt wird.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind Röntgenröhre und/oder Bildwandler/Kamera-Einheit in ihrem Abstand zu dem Objekt-Drehtisch veränderbar angeordnet. Damit läßt sich sowohl der Vergrößerungsfaktor als auch die Durchdringungsleistung der Röntgen strahlung am Ort des Objekts variieren.

Die Führungsvorrichtung oder mindestens ein Teil der Führungsvorrichtung kann beweglich angeordnet sein. Diese Ausführungsform der Erfindung erweist sich insbesondere dann las vorteilhaft, wenn das zu röntgende Objekt und/oder der Objekttisch und/oder ein darauf angeordnetes Zwischenstück (x/y-Tisch) ein vergleichsweise hohes Gewicht gegenüber Röntgenröhre, Bildwandler/Kamera-Einheit, Führungsvorrichtung und gege benenfalls Verschiebungsvorrichtung hat (haben).

Die Steuerung von Röntgenröhre und Bildwandler/Kamera-Einheit läßt sich mit einem Steuerungsprogramm automatisieren, das dem erfindungs gemäßen Röntgensystem zugeordnet ist. Das Steuerungsprogramm kann auch die Bewegung des Objekt-Drehtisches steuern. Vorteilhafterweise steuert das Steuerungsprogramm die Bewegung des Objekt-Drehtisches in Abhängigkeit mindestens einer ersten Information, die ein Raummaß eines zu röntgenden Objekts bezeichnet, und/oder in Abhängigkeit mindestens einer zweiten Information, die das Vorhandensein eines auf dem Objekt- Drehtisch angeordneten Zwischenstücks, insbesondere eines x/y-Tisches und/oder ein Raummaß des Zwischenstücks bezeichnet. Damit läßt sich die Bewegung unterschiedlicher Komponenten des erfindungsgemäßen Rönt gensystems für Objekte unterschiedlicher Abmessungen und für auf dem Drehtisch positionierbare Zwischenstücke automatisch steuern.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung beschrieben.

Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Röntgensystems;

Fig. 2 unterschiedliche Positionen einer Röntgenröhre des Röntgensystems nach Fig. 1;

Fig. 3 eine Seitenansicht auf das erfindungsgemäße Röntgen system nach Fig. 1;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Röntgensystems nach Fig. 1 in einer ersten Posi tionierung der Röntgenröhre;

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Röntgensystems nach Fig. 1 in einer zweiten Posi tionierung der Röntgenröhre; und

Fig. 6 ein Röntgensystem nach dem Stand der Technik (EP 0 236 001).

Das in Fig. 1 dargestellte Röntgensystem 1 dient insbesondere dem Röntgen von Objekten OBJ wie bestückte Schaltungsplatinen und weist eine Röntgenröhre 1, eine Bildwandler/Kamera-Einheit 2 und einen horizontal angeordneten Objekt-Drehtisch 3 auf.

Röntgenröhre 1 und Bildwandler/Kamera-Einheit 3 sind, wie auch in Fig. 2 dargestellt, beweglich und in der Weise zu dem Objekt-Drehtisch 3 zueinander angeordnet, daß Röntgen-Strahlung, die von der Röntgenröhre 1 in unterschiedlichen Positionen abgegeben wird, auf genau einen vorgeb baren Punkt C geführt wird. Der Punkt C ist unmittelbar an der Oberfläche des Drehtisches, der der Röntgenröhre 1 zugewandt ist, bzw. in dem Raum zwischen Objekt-Drehtisch 3 und Röntgenröhre 1 positionierbar. Damit lassen sich einerseits Bilder von Objekten erstellen, die vergleichsweise geringe räumliche Abmessungen haben wie beispielsweise eine elektrische Leiterbahn auf einer Folie oder auf einer Schaltungsplatine und unmittelbar auf dem Drehtisch angeordnet sind, und andererseits Bilder von Objekten, die vergleichsweise große räumliche Abmessungen haben und/oder vergleichsweise weit entfernt von der Oberfläche des Drehtisches, z. B. auf einem Zwischenstück wie einem x/y-Tisch positioniert sind Das Röntgensystem weist ferner eine Führungsvorrichtung 5 auf, die die Röntgenröhre 2 und die Bildwandler/Kamera-Einheit 3 auf einer kreis förmigen Bahn führt, deren Mittelpunkt der vorgebbare Punkt C zwischen Objekt-Drehtisch 3 und Röntgenröhre 1 ist.

Fig. 2 zeigt die Positionierung der Röntgenröhre 1 in drei unterschiedlichen Positionen POSR1, POSR2, . . ., POSRn. Die in diesen Positionen abgege bene Röntgenstrahlung verläuft jeweils durch den Punkt C. Der Punkt C bezeichnet diejenige Stelle, an der das zu röntgende Objekt anzuordnen ist, um optimale Bilder zu erstellen. Der Winkel zwischen den Positionen POSR1 (Vertikalposition, siehe auch Fig. 3 und 4) und POSRn (Fig. 5) beträgt für Anwendungen im Zusammenhang mit dem Röntgen von Lötstellen beispielsweise 65°.

Der Objekt-Drehtisch 3 kann in unterschiedliche Horizontalpositionen POSO1, POSO2, . . ., POSOm (Fig. 1) bewegt werden. Damit lassen sich Objekte unterschiedlicher räumlicher Abmessungen, welche auf dem Drehtisch 3 angeordnet sind bzw. die auf einem Zwischenstück 7, insbesondere einem x/y-Tisch, angeordnet sind, der seinerseits auf dem Drehtisch 3 angeordnet ist, so positionieren, daß der Punkt C genau an der Stelle angeordnet wird, an dem sich ein Objekt befindet, von dem ein Bild erstellt werden soll.

Für den Fall, daß die Objekte identische oder annähernd identische Abmessungen haben und daß jeweils das gleiche Zwischenstück bzw. unterschiedliche Zwischenstücke gleicher räumlicher Abmessungen eingesetzt werden, verbleibt der Objekt-Drehtisch in genau einer Horizontalposition.

Fig. 3 veranschaulicht die Zuordnung der verschiedenen Komponenten des erfindungsgemäßen Röntgensystems.

Die Röntgenröhre 2 ist an einem Teil 51 der Führungsvorrichtung 5 angeordnet, während die Bildwandler/Kamera-Einheit 3 an einem Teil 52 der Führungsvorrichtung 5 angeordnet ist. Zwischen dem Teil 51 und der Röntgenröhre 2 kann eine Verschiebungsvorrichtung 61 angeordnet sein, mit der sich der Abstand der Röntgenröhre 2 gegenüber dem Objekttisch 4 verändern läßt. Zwischen dem Teil 52 und der Bildwandler/Kamera-Einheit 3 kann eine Verschiebungsvorrichtung 62 angeordnet sein, mit der sich der Abstand der Bildwandler/Kamera-Einheit 3 gegenüber dem Objekttisch 4 verändern läßt. Röntgenröhre 2 und/oder Bildwandler/Kamera-Einheit 3 können also in ihrem Abstand zu dem Objekt-Drehtisch 3 veränderbar angeordnet sein.

Fig. 3 zeigt die Röntgenröhre 2 in ihrer Position POSR1 (siehe Fig. 2). Auch Fig. 4 zeigt die Röntgenröhre 2 in dieser Position, während Fig. 5 die Röntgenröhre 2 in ihrer Position POSRn zeigt.

Die in den Figuren dargestellte Führungsvorrichtung 5 oder mindestens ein Teil 51, 52 der Führungsvorrichtung kann räumlich fest oder beweglich angeordnet sein. Die Führungsvorrichtung 5 kann einstückig ausgebildet sein.

Dem Röntgensystem ist ein Datenverarbeitungs-Steuerungsprogramm zuge ordnet, das die Bewegung von Röntgenröhre 1 und Bildwandler/Kamera- Einheit 3 steuert. Das Steuerungsprogramm steuert auch die vertikale Be wegung des Objekt-Drehtisches in z-Richtung und/oder eine Drehung.

Insbesondere steuert das Steuerungsprogramm die Bewegung des Objekt- Drehtisches 3 in Abhängigkeit mindestens einer ersten Information, die ein Raummaß eines zu röntgenden Objekts OBJ bezeichnet. Die erste Infor mation gibt beispielsweise den Abstand (z. B. in mm) einer zu röntgenden Lötstelle auf einer Schaltungsplatine zu der Oberfläche des Objekt- Drehtisches an, wobei die Schaltungsplatine unmittelbar auf die Oberfläche des Objekt-Drehtisches aufgelegt ist bzw. aufgelegt wird.

Das Steuerungsprogramm kann die Bewegung des Objekt-Drehtisches 3 auch in Abhängigkeit mindestens einer zweiten Information steuern, die das Vorhandensein eines auf dem Objekt-Drehtisch 3 angeordneten Zwischen stücks 6, insbesondere eines x/y-Tisches bezeichnet. Die zweite oder eine dritte Information kann auch ein Raummaß des Zwischenstücks bezeichnen, nämlich das Raummaß, das die Höhe und damit die Entfernung zwischen der Oberfläche des Objekt-Drehtisches und der Oberfläche des auf dem Objekt-Drehtisch aufgelegten Zwischenstücks bezeichnet, auf die das zu röntgende Objekt aufgelegt wird.

Wie schon beschrieben sind die Röntgenröhre 1 und die Bildwandler- /Kamera-Einheit 3 beweglich und in der Weise zu dem Objekt-Drehtisch 3 zueinander angeordnet, daß Röntgen-Strahlung, die von der Röntgenröhre 1 in unterschiedlichen Positionen abgegeben wird, auf genau einen vorgeb baren Punkt C geführt wird. Der Punkt C kann an unterschiedlichen Koordinaten positioniert werden: unmittelbar an der Oberfläche des Drehtisches, der der Röntgenröhre 1 zugewandt ist, oder in dem Raum zwischen Objekt-Drehtisch 3 und Röntgenröhre 1. In diesem Sinn ist der Punkt C zwischen der Röntgenröhre 1 und dem Objekt-Drehtisch 3 positionierbar. Damit lassen sich sowohl Bilder von Objekten erstellen, die vergleichsweise geringe räumliche Abmessungen haben und unmittelbar auf dem Drehtisch angeordnet sind, als auch Bilder von Objekten, die vergleichsweise große räumliche Abmessungen haben und/oder ver gleichsweise weit entfernt von der Oberfläche des Drehtisches positioniert sind.

Erfindungsgemäß werden Objekte in unterschiedlichen horizontalen Ebenen geröntgt, ohne daß weder die Horizontalposition des Objekt-Drehtisches noch die räumliche Positionierung der Führungsvorrichtung geändert wird. Dies geschieht durch Veränderung der x/y-Position des Objektes (Drehtisch und x/y-Tisch) zur Mittelachse des Röntgenstrahlungskegels und durch Veränderung des Abstandes zwischen Objekt und Röntgenröhre einerseits und des Abstandes zwischen Objekt und Bildwandler/Kamera-Einheit andererseits. Das Steuerungsprogramm ermittelt zu jedem Winkel der Röntgenröhre 2 und/oder zu jedem Winkel des Objekt-Drehtisches 3 eine individuelle x/y/z-Kompensation und steuert dementsprechend die x/y- Position des Objekts, die Position der Röntgenröhre sowie der Bildwandler/Kamera-Einheit.

Vorzugsweise dient das erfindungsgemäße Röntgensystem der Erfassung von Lötstellen auf bestückten Schaltungsplatinen. Es ist aber auch für andere Anwendungen, einschließlich im medizinischen Bereich, geeignet.

Bezugszeichenliste

1

Röntgensystem

2

Röntgenröhre

3

Bildwandler/Kamera-Einheit

4

Objekt-Drehtisch

5

Führungsvorrichtung für

2

und

3

51

Führungsvorrichtung für

2

52

Führungsvorrichtung für

3

61

Verschiebevorrichtung für

2

62

Verschiebevorrichtung für

3

7

Zwischenstück, x/y-Tisch
OBJ Objekt
C Schnittpunkt
POSR1,
POSR2,
POSRn Positionen von

2

POSO1
POSO2,
POSOm Positionen von

3

Claims

1. Röntgensystem (1), insbesondere zum Röntgen von Objekten (OBJ) wie bestückte Schaltungsplatinen, mit einer Röntgenröhre (1), einer Bildwand ler/Kamera-Einheit (2), mit einem horizontal angeordneten Objekt-Dreh tisch (3), dadurch gekennzeichnet, daß Röntgenröhre (1) und Bildwandler/Kamera- Einheit (3) beweglich und in der Weise zu dem Objekt-Drehtisch (3) zueinander angeordnet sind, daß von der Röntgenröhre (1) in unter schiedlichen Positionen (POSR1, POSR2, . . ., POSRn) abgegebene Rönt genstrahlung auf genau einen vorgebbaren Punkt (C) zwischen Objekt- Drehtisch (3) und Röntgenröhre (1) geführt wird.

2. Röntgensystem (1) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Füh rungsvorrichtung (5; 51, 52), die die Röntgenröhre (2) und die Bildwand ler/Kamera-Einheit (3) auf einer kreisförmigen Bahn führt, deren Mittel punkt der vorgebbare Punkt (C) zwischen Objekt-Drehtisch (3) und Rönt genröhre (1) ist.

3. Röntgensystem (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Objekt-Drehtisch (3) in unterschiedliche Hori zontalpositionen (POSO1, POSO2, . . ., POSOm) bewegbar ist.

4. Röntgensystem (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Röntgenröhre (1) und/oder Bildwandler/Kamera- Einheit (2) in ihrem Abstand zu dem Objekt-Drehtisch (3) veränderbar angeordnet sind.

5. Röntgensystem (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsvorrichtung (5) oder mindestens ein Teil (51, 52) der Führungsvorrichtung beweglich angeordnet ist.

6. Röntgensystem (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Röntgensystem (1) ein Steuerungsprogramm zugeordnet ist, das die Bewegung von Röntgenröhre (1) und Bild wandler/Kamera-Einheit (3) steuert.

7. Röntgensystem (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerungsprogramm den Objekt-Drehtisch (3) hinsichtlich seiner Drehbewegung steuert.

8. Röntgensystem (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekenn zeichnet, daß das Steuerungsprogramm die Bewegung des Objekt-Dreh tisches (3) in unterschiedliche Horizontalpositionen (POSO1, POSO2, . . ., POSOm) steuert.

9. Röntgensystem (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerungsprogramm die Bewegung des Objekt-Drehtisches (3) in Ab hängigkeit mindestens einer ersten Information steuert, die ein Raummaß eines zu röntgenden Objekts (OBJ) bezeichnet, und/oder in Abhängigkeit mindestens einer zweiten Information, die das Vorhandensein eines auf dem Objekt-Drehtisch (3) angeordneten Zwischenstücks (7), insbeson dere eines x/y-Tisches und/oder ein Raummaß des Zwischenstücks bezeichnet.