精密器件内部多余物检测技术方案及实施案例

精密器件内部多余物检测技术方案及实施案例

1. 项目背景

在密封型晶振产品的生产与质量控制过程中，内部金属多余物（Loose Particle）可能引发频率漂移、相位噪声异常甚至器件失效。由于该类缺陷具有隐蔽性与随机性，单一检测手段难以完成“存在判定 + 空间定位”的完整分析。

针对客户批量检测与缺陷确认需求，本项目采用：

PIND（Particle Impact Noise Detection）颗粒碰撞噪声检测

X-ray 二维成像检测（Phoenix Nanome 180）

形成“存在性判定 → 精准空间定位”的技术路径。

2. 技术路线说明

检测目标分为两个层级：

是否存在金属多余物（定性判断）

多余物在腔体内的空间分布（定位分析）

PIND 用于第一层级判定，X-ray 用于第二层级定位验证。

3. PIND 检测实施与分析

3.1 技术原理

PIND（Particle Impact Noise Detection）通过对被测器件施加特定频率与加速度振动，使内部游离颗粒发生运动并与腔体壁面发生碰撞。碰撞产生的声发射信号由传感器采集并与阈值模型进行比对，从而判断是否存在可移动颗粒。

其本质是：

机械激励

碰撞声学信号采集

阈值判定分析

PIND 检测原理

3.2 试验条件

对型号 XXX 晶振样品进行检测，测试参数如下：

频率范围：64 Hz

加速度等级：10 g – 1000 g

振动次数：4 次循环

监测信号：声发射波形 + 加速度响应波形

3.3 检测结果分析

在第 3 次振动过程中：

声发射信号峰值明显超出设定阈值

波形呈现典型颗粒碰撞特征

信号幅值远高于背景噪声

结合 4 次振动数据综合评估，判定：

样品内部存在可移动多余物。

PIND 仅能确认“存在性”，无法提供空间位置与尺寸信息，因此需进一步影像定位分析。

PIND 检测报告

4. X-ray 二维成像定位分析

4.1 技术原理

X-ray 成像基于材料对射线的吸收差异实现结构可视化。

在晶振封装内部：

多余物（高原子序数）对X射线吸收显著

空腔内空气对X射线吸收相对较弱

因此可通过密度对比识别异物。

X-RAY 二维扫描原理

4.2 检测参数

使用 Phoenix Nanome 180 设备进行二维扫描，主要参数如下：

管电压：140 kV

管电流：100 μA

曝光时间：333 ms

成像模式：高分辨率局部二维扫描

4.3 成像结果分析

扫描结果显示：

在腔体内部检测到高密度点状结构

形态特征符合颗粒影像特征

位置与PIND异常方向一致

通过二维成像，可实现：

多余物空间位置确认

与电极/腔体壁相对位置关系判断

后续开封验证的精准引导

X-RAY 二维扫描结果

5. 技术总结

本案例采用：

PIND（存在判定）+ X-ray（空间定位） 形成完整检测闭环。

技术优势体现在：

PIND 提供高效率批量筛选能力

X-ray 提供精准可视化定位能力

两种技术物理机理互补，提高判定可靠性

可为后续开封、切片或工艺改善提供明确方向

6. 结论

针对晶振内部多余物检测问题：

单一设备难以完成完整分析

通过振动声学与射线成像组合，可实现“存在确认 + 精准定位”

该技术路径适用于密封型微腔器件的失效分析与质量控制