前言

為了降低對環(huán)境的影響，抵抗能源價格的上漲，各個領域都盡量實現(xiàn)節(jié)能減排。由此，產(chǎn)品上使用的零部件需要進一步提高性能和強化功能。零部件性能的提升還可以節(jié)省空間，降低功耗。本文中，我們使用X射線CT設備觀察低功耗電感（線圈）中被稱為功率電感的電子部件。

圖1 insprXio SMX-225CT FPD HR Plus外觀圖

功率電感的特點

電感是一種由銅線纏繞而成，能夠儲存電能的電子元件，它的作用是穩(wěn)定實裝基板的電流，是一般電路設計所必需的器件。電感有各種各樣的形狀和結構，有銅線纏繞的繞線型，也有貼片電感。貼片電感有屏蔽式結構和無屏蔽式結構，屏蔽式結構是在（鐵）芯上纏繞銅線，從部件的兩側就可以確認內部狀態(tài)。

無屏蔽式結構貼片電感是用混合磁性材料的樹脂封裝銅線的，所以無法肉眼確認內部狀態(tài)。對于不能從外部觀察銅線狀態(tài)部件，可以使用X射線透視設備和CT設備進行無損檢查。 

對功率電感的觀察過程

X射線CT設備inspeXio SMX-225CT FPD HR Plus（圖1）的探測器使用大平板接收器，可以拍攝整個實裝基板圖像， 但是這種基板上的功率電感大多是小型器件，所以采取放大拍攝的方法觀察其細節(jié)。我們從產(chǎn)品（圖2）中取出功率電感部分（圖3）進行拍攝，以了解結構細節(jié)。圖3中①為屏蔽式功率電感，②為無屏蔽式功率電感。

圖4是屏蔽式功率電感的透視圖像，圖5是無屏蔽式功率電感的透視圖像。屏蔽式電感在線圈周圍有空間，可以看到左右都是開放的。這是為了確保預留調節(jié)所需狹縫。無屏蔽式功率電感由于線圈周圍的磁性樹脂起到狹縫的作用，因此不需要預留狹縫結構。因此，無屏蔽式更易于小型化，而且磁性樹脂封裝不受振動和濕度的影響。然而，對無屏蔽式結構的電感，當其受到來自外部的壓力超過耐受值時，樹脂封裝可能破裂。

對無屏蔽式功率電感進行CT成像，并進行MPR顯示，如圖6所示。      

Multi Planer Reconstruction(MPR)是從拍攝的CT圖像中顯示任意截面圖像的功能，可以在圖像②和圖像③中顯示與CT圖像①垂直相交的截面圖像，并在圖像④中顯示任意角度的截面圖像。在CT圖像中，密度越高的部分，顯示顏色越白，因此，作為銅線的線圈看起來比磁性樹脂更白。此外，在②和③的中心附近可以看到磁性樹脂的裂縫（裂紋）。④中可以確認連接功率電感和基板的焊料中的孔隙（氣泡）。

另外，使用三維軟件VGSTUDIO MAX，可以實現(xiàn)CT圖像的VR（Volume Rendering）顯示，以更接近實物的形式進行觀察。 這樣可以更詳細地觀察線圈導線的形狀，以及貼裝時與基板的焊點狀態(tài)（圖7）。此外，如圖8所示，通過裂紋的可視化，可以立體地觀察裂紋的形狀和發(fā)展情況，進而分析產(chǎn)品中出現(xiàn)異常的情況，并研究制造過程中出現(xiàn)的不相容性。

此外，如圖9和圖10所示，可以僅提取線圈部分圖像并觀察繞線部分的狀態(tài)。還可以通過與合格產(chǎn)品的CT數(shù)據(jù)進行比較，來確認線圈導線的變形。

通過使用VGSTUDIO MAX的可選功能，可以可視化磁性樹脂中的氣泡（空隙），并量化位置和體積（圖11）。除了確認氣泡產(chǎn)生的情況外，還可以通過各種數(shù)字化信息確定缺陷產(chǎn)生的情況，并通過改變磁性樹脂的配方和填充條件，提高制造效率，比如提高產(chǎn)量。

總結

由于X射線CT設備可以無損地觀察物體內部，因此可以在同一產(chǎn)品上進行振動測試和熱沖擊測試等循環(huán)測試，并觀察每個測試周期內部件內部狀態(tài)變化的過程。這樣可以減少測的試數(shù)量和工時。

因此，X射線CT設備不僅有助于分析破壞的過程，而且還有助于通過減少樣品數(shù)量來縮短開發(fā)時間和降低成本。

此外，還可以使用特定的軟件來執(zhí)行各種分析。

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