“眼见不一定为实”?岛津工业CT带你了解物体内部信息

2020-07-30

如何利用工业CT获取物体的内部结构信息?

  对于这个问题,我们通过一种电子器件的CT图像来说明。

  大家都知道电子钟表上有个重要零件叫晶振,而搭过电路的人都知道:晶振,除了用在电子钟表上,还可以用在很多地方,比如,低头族挚爱的智能手机上、智能化程度越来越高的汽车上等等。

晶振是什么?

  晶振是让一种能把电能和机械能相互转化的晶体在共振的状态下工作,以提供稳定、精确的单频振荡的电子器件。虽然形状多种多样,但是外形简洁大气,例如图1。


图1 普通晶振(SPXO,左)和带有温度补偿电路的晶振(TCXO,右)

  在简单的外壳下,它们内部是什么样子?工业CT可以让你略知一二。

 

晶振内部结构?


图2 图1 SPXO的透视图像(平放俯视)                  图3 红色虚线部分的放大透视图像(侧面)


图4 图1 TCXO的透视图像(平放俯视)                     图5 红色虚线部分的放大透视图像(侧面)

  SPXO和TCXO虽然外观相似,但是因为器件性能不同,所以透视图中可看到TCXO明显比SPXO结构复杂些。TCXO中,石英片有罩子,而且震荡电路IC在石英片外罩的下面。透视图上只能看到位置关系,具体样貌无法获知。

  那么来看看晶振的CT图像。图6~图10是图1中SPXO的CT图像。

  图6就是SPXO的MPR图像。MPR是任意断面图像的简称。断面3是断面1中绿色亮线的截面图像,断面4是断面2中绿色亮线的界面图像。CT图像中,断面1中可见石英片的CT图,断面3中可见导电胶和胶体中气泡的图像,断面4中可见震荡电路IC的绑定点图像。


图6 图2中红框部分的CT断面图像

晶振中的石英片是什么样子呢?

下图就是图6 断面1中的石英片的样子。


图7 图6断面1中石英片的图像

MPR图像怎么看?

  有的小伙伴可能说:MPR图像不容易看懂啊!

  那么可以看看处理后的3维效果图——图8和图9。

  图8就是SPXO的内部三维图像,图9是石英片下面的震荡电路IC的三维图像。


图8  图2的三维图像                                 图9 震荡电路IC的三维图像


图10 对震荡电路IC中焊点的缺陷分析

  除了直观的图形数据,还可以利用分析软件量化分析焊点的缺陷(VGStudio MAX)。

  那么图1中的TCXO里的石英片和震荡电路IC又是什么样的呢?


图12 图1TCXO的石英片  图13 图1TCXO石英片外罩下的震荡电路IC

  图像中可见,TCXO的石英片被罩子罩住,震荡电路IC隐藏在罩子下面。如果没有CT的帮助,估计我们只能把TCXO的器件外壳打开才能看到里面的状态。

  外形相似的SPXO和TCXO,原来内部差别如此之大。

  最后,看看为我们拍出CT图像的仪器——岛津微焦点X射线CT装置inspeXio SMX-225CT FPD HR Plus。


岛津微焦点X射线CT装置inspeXio SMX-225CT FPD HR Plus

  岛津的CT,除了晶振这种简单器件,大至车用铝压铸件,小到碳纤维,都能够轻松拍摄出清晰的图像。关键是,拍摄对象不需要做任何特殊处理,在原有状态下即可获取内部结构信息,这也是CT存在的最大意义。

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