X射线三维CT技术在元器件失效分析中运用研究

X射线三维CT技术在元器件失效分析中运用研究

杨明辉

贵州振华华联电子有限公司    贵州省凯里市  556000

摘要：现阶段，在电子信息技术时代，为实现新技术革命目标，电器、仪器仪表等行业对于社会发展具有重要意义。而电子元器件作为其广泛应用的产品，受外部环境因素影响较大，同时，由于受力形式的不同，会产生多种失效原因，造成企业经济损失。对此，本文针对X射线三维CT技术在元器件失效分析中运用展开分析，结合时效影响因素，加强对其内部结构的探索，在有效增加使用寿命的同时，提高对电子元器件整体保护水平。

关键词：元器件失效；X射线三维CT技术；多视角图像成像；虚拟开帽操作

引言：从根本上来说，X射线三维CT技术穿透性较强，与其他可见光成像技术相比，可以精准查看物体内部情况。在现代化背景下，计算机技术不断进步，相关人员可合理选择图像处理技术，对元器件等重要部件进行查看。由于电子元器件设计、制造技术集成度逐渐增加，其对于非破坏检测技术需求也在不断增加。传统分析手段无法满足电子元器件失效分析要求，其内部结构的复杂性、种类的多样性、材料的特殊性，均需要相关人员结合实际需求，运用X射线三维CT技术，提高整体检测效果。

1元器件失效影响因素分析

在电子元器件使用期间，其导线位置往往会发生断裂，或者元器件失效。为提高对该类事故的充分预防，确保设备能够正常稳定运行，相关人员需深入探索元器件失效原因。由于其实际机理与特性具有复杂性，部分元器件可能会产生非稳定失效、短路、漏电、电参数漂移等问题，这均会影响实际能效。其中，开路因素作为较为常见的原因，数据显示，其能够占据失效总比例达到90%。在传统检测过程中，工程师对元器件进行检测期间，一旦操作不当，则会产生安全事故。例如，在对半导体器进行检测期间，其外表处于完好状态，在对电路调试期间，会产生炸机现象。因此，应用非破损检测技术具有一定应用价值，可直接提高检测分析的安全性。

2X射线三维CT技术的具体应用情况分析

2.1以多视角图像成像为理论基础

2.1.1双目视觉系统成像分析

在应用X射线三维CT技术期间，可对待测物体投影图进行采集，从不同角度出发，将其构建、叠加成三维图像。在此基础上，借助可见光原理，实现三维重建，进而对其进行深入分析。通常情况下，人们视觉效果属于三维，工程师可建立双目立体视觉模型，使其全面计算物体与相机之间的深度信息。借助两台照相机，使其对同一物体进行拍照，完善相机成像基本坐标体系（如表1所示）。同时，确保两个相机处于相对距离条件下，对同一像素处的实际距离偏差进行计算，高效运用视差测距方法，进而可实现对物体的全面、深度分析，并为后续测量工作奠定基础[1]。

表 1 相机成像基本坐标体系构成

2.1.2X射线多视角图像分析

在X射线中，相关人员可对物体实施不同角度的拍摄，有效获取物体内部结构信息。在构建X射线成像模型期间，需参考上述双目视觉系统，建立坐标关系图。运用成像视差原理，对于生物人体视觉影像进行仿真模拟，有效获取目标物体实际位置。在此基础上，可对视差进行计算，并借助双目立体视觉模型投影，提高对目标物体实际深度的有效判断。物体深度的不断增加，其实际视差会逐渐缩小，因此，可借助多视角成像方法，运用CT成像技术，对目标物体实施重建。结合实际需求进行科学选择，部分物体处于特殊场合，受空间因素的限制，则不适用于该项技术。

2.2实施虚拟开帽操作

    在检测中，开帽操作作为深入分析中的重要部分，具有一定风险。同时，对于相关人员自身技术具有一定要求，由于对元器件内部信息无法准确知晓，一旦操作不当，则会直接对内部结构造成损伤，在增加损失的同时，降低测试结果准确性。对此，相关人员可运用X射线三维CT技术，对开帽操作进行虚拟试验，结合芯片、引线框架等内部结构实施深入探索，明确具体尺寸、安装方式的基础上，对其内部缺陷情况进行分析，有效提升该项操作的针对性水平。另外，为保证数据准确性，需结合实际需求，运用不同的开帽模板，以此获取最佳的开帽方法[2]。

2.3分析样品结构状态

    通常情况下，大部分元器件失效问题均来源于其内部结构，在其逐渐变化的过程中，导致电子元器件产品无法正常运行。因此，需深入分析结构变化情况，全面掌握初步信息。在分析整体结构状态过程中，应在电性能测试等方法的基础上，运用X射线三维CT技术，进一步分析细微变化，并将其与状态性能良好的物品进行对比。针对介质层、电极结构等进行分析，以此后续相关工作的顺利进行提供保障。

2.4科学确定异常点

    为避免对失效样品造成损坏，保障分析样品的唯一性，相关人员需积极运用X射线三维CT技术等非破坏性检测技术。结合实际情况，部分元器件内部结构具有复杂性，对其应用传统X射线测试方法无法起到良好效果。例如，在对某微动开关失效分析期间，相关人员运用X射线三维CT技术对其实施扫描，在良好过滤外部材质的基础上，可以直观展现内部导电结构。最终，发现其右侧触点处于未正常闭合状态，与正常状态下的样品相比，其内部塑料托架产生异常，进而导致其无法顺利完成闭合。因此，相关人员在确定异常点时，应注重应用先进技术，实现对其组织形貌的深度检查。

2.5缺陷情况检测

    从根本上来说，在应用压力不断增大的背景下，受环境应力、电应力的影响，电子元器件部分缺陷会逐渐受到扩展，导致电子器件产生失效现象。在缺陷检测期间，由于实际材料的不同，其最终影像结果会具有差异性。例如，陶瓷元器件，在检测期间，内部缺陷情况受到外壳因素的影响，具备较强的X射线衰减能力，导致最终结果缺乏科学性。同时，不仅会导致图像不清晰，还会直接降低缺陷尺寸测量的精确性。而使用X射线三维CT技术，对其进行三维CT剖切，在合理选择剖切方向的基础上，增强其具体形貌的清晰性。针对结构复杂元器件而言，为避免造成安全隐患，需对其各个组成结构采取独立分析方式，有效避免组成结构相互遮挡，提高对缺陷检测的细微性。因此，相关人员在检测期间，应结合实际情况，科学确定扫描参数，为电子元器件的可靠性提供保障。有效降低射线泄露风险，并为后续失效机理模型的研究提供有利条件。

结论：综上所述，与其他检测技术相比，X射线三维CT技术可以提高准确性，在良好保证非破坏检测性的同时，切实降低检测风险。在对样品分析期间，通过以多视角图像成像为理论基础、实施虚拟开帽操作、分析样品结构状态、科学确定异常点、缺陷情况检测等操作，实现对试验结果的有效追溯。采取定量、定性相结合的检测方式，避免对后续试验造成影响。相关人员需不断改进并优化检测技术，提高图像匹配率的同时，为电子元器件的高效应用奠定基础。

参考文献：

[1]蔡健荣,梁小祥,许骞,等.采用X射线三维重构技术检测厚皮柑橘的体积可食率[J].农业工程学报,2024,40(01):293-300.

[2]张国宝,杨为,赵恒阳,等.基于X射线三维成像技术的在役GIS盆式绝缘子缺陷检测[J].高压电器,2022,58(10):230-236.