6. Exemples d’application

Le microscope à balayage laser est utilisé dans plusieurs domaines. Le tableau ci-dessous donne des exemples d’applications courantes.

Semi-conducteurs

Substrat d’électrode pour micromiroir électrostatique

La performance d’un dispositif tel qu’un système microélectromécanique (MEMS) varie souvent en fonction de sa forme. Par conséquent, la mesure de la forme constitue un élément essentiel du contrôle de la qualité. Les microscopes à balayage laser peuvent déterminer précisément la forme tridimensionnelle d’un dispositif et mesurer les couches ou d’autres formes.

Microlentilles

Les microscopes à balayage laser peuvent déterminer la forme d’un corps transparent si la surface de l’échantillon présente un certain pourcentage de réflectance. Ici, il s’agit d’une microlentille d’un diamètre de 20 µm et d’une hauteur de 10 µm.

Perle de soudure d’un wafer

Dans les boîtiers à haute densité, les perles de soudure sur les wafers sont de plus en plus petites. En général, on vérifie les paramètres comme la hauteur, le diamètre et le pas de la perle. Toutefois, depuis peu, le volume, la rugosité de surface du nœud et d’autres paramètres font aussi l’objet d’un contrôle. L’image illustre une séquence de test pour les soudures d’un wafer d’un diamètre de 12 μm et d’une hauteur de 3 μm.

Composants électroniques

Capteur CCD

Le microscope OLS5000 possède une fonction optique qui acquiert des informations sur les couleurs, lesquelles peuvent être ajoutées aux informations 3D acquises avant l’affichage.

Pièce en résine sur une carte de circuits imprimés

Le microscope OLS5000 peut servir à vérifier la largeur des minuscules fils de cuivre des cartes de circuit imprimé et parfois aussi pour en évaluer la section des fils afin de déterminer la valeur de résistance. On évalue aussi la rugosité de surface de la section de pastille sur laquelle sont soudés les nœuds du boîtier-puce. De plus, la récente technologie d’accroissement de la rugosité des cartes a amélioré l’adhérence et la conductivité des fils de cuivre. Les microscopes à balayage laser sont de plus en plus utilisés pour l’évaluation de cette technologie.

Section à connecteur sur une carte souple

La section comportant les connecteurs est importante pour assurer la fiabilité des fonctions électroniques assurées par des cartes flexibles. La forme et la profondeur des dépressions, qui agissent comme verrous des connecteurs, ainsi que la profondeur de la rainure créée lors de la connexion, sont mesurées avec précision.

Matériaux

Prisme guide d’onde optique

Les unités de mesure optiques habituelles présentent un inconvénient, car la réflectance des pentes est faible et la zone autour de la surface de la paroi d’un échantillon est difficile à voir. Le microscope OLS5000 améliore considérablement la capacité de détection des pentes accentuées et leur forme peut être obtenue au moyen d’un prisme guide d’onde optique.

Verre dépoli

Le microscope OLS5000 peut acquérir la forme d’un échantillon transparent si la surface de cet échantillon offre un certain pourcentage de réflectance. Comme le microscope OLS5000 peut acquérir des informations 3D et mesurer la rugosité de surface, il est possible d’évaluer et de contrôler la rugosité de différents types de verres dépolis sous différentes conditions de sablage.

Ruban adhésif

Auparavant, la mesure de la rugosité de surface effectuée au moyen d’un stylet éraflait la surface des échantillons mous. Le microscope à balayage laser qui permet une mesure sans contact, peut mesurer le profil indépendamment de l’état de la surface de l’échantillon, par exemple sa viscosité, son élasticité et sa fermeté.

Carbone

Le microscope OLS5000 peut acquérir des données si la surface de l’échantillon offre un certain pourcentage de réflectance. Par conséquent, l’état de la surface d’un échantillon noir ayant une faible réflectance, comme un échantillon de carbone, peut être observé avec précision.

Pièces d’automobile

Corps étranger sur un filtre

Comme le microscope à balayage laser assure la mise au point sur l’ensemble de l’échantillon lorsqu’il acquiert une image, il est possible d’observer et d’évaluer dans son ensemble un échantillon présentant d’importantes irrégularités. Sur cet échantillon, on voit un corps étranger sur le filtre. Ce corps étranger a une largeur d’environ 30 μm.

Traitement mécanique

Extrémité d’une lame de rasoir

Les unités de mesure optiques habituelles présentent un inconvénient, car la réflectance des pentes est faible et la zone autour de la surface de la paroi d’un échantillon est difficile à voir. Le microscope OLS5000 améliore considérablement la capacité de détection des pentes accentuées et permet la mesure de forme à 85°.

Coupe de métaux/surface de meulage

Le plus petit rayon obtenu avec le point laser du microscope OLS5000 est d’environ 0,2 µm. Par conséquent, il est possible d’acquérir avec précision les données de minuscules rainures profondes dans lesquelles le stylet d’une jauge de rugosité ne peut pas s’insérer.

Copeaux d’outils rapportés non utilisés

Les microscopes à balayage laser ont une meilleure capacité de résolution du plan que les microscopes optiques ; ainsi, ils peuvent acquérir des images qui conservent la mise au point sur l’ensemble de l’échantillon. Par conséquent, il est possible d’observer des fissures, des signes d’usure ou d’autres signes de détérioration sur de minuscules copeaux d’outil rapporté.

Fil superfin

Il est difficile de numériser les fils de quelques dizaines de microns de diamètre à l’aide du stylet d’une jauge de rugosité. Le microscope à balayage laser facilite le positionnement dans des zones aussi minuscules et permet de mesurer facilement la rugosité de surface.

Divers

Surface d’une dent

Les microscopes à balayage laser peuvent acquérir des données en trois dimensions pourvu que le matériau soit réfléchissant. Par conséquent, en plus des matériaux industriels, les microscopes à balayage laser servent aussi à observer d’autres types d’échantillons, comme des cheveux, des dents et de la peau.

Conclusion

La gamme des applications de mesure 3D d’objets minuscules du microscope à balayage laser devrait s’élargir encore grâce à l’utilisation des fonctionnalités du microscope confocal et à l’ajout de nouvelles fonctions logicielles. On s’attend aussi à ce que les utilisateurs exigent un niveau de précision et de résolution toujours plus élevé.

Références

• FUJIMOTO, Hirohisa. « Outline of Nano-material Engineering », FUJITECHNOSYSTEM, Vol. 1 (révisé par Kazuyuki Hirao et coll.), 2005, p. 604-612.
• YAMAKAZI, Kentaro. « O plus E », 26(8), 2004, p. 901-906.
• NISHIDA, Sigueru. « Science and Engineering of Materials », 40(5), 2003, p. 220-224.
• MIYAJAMA, H. et coll. « Journal of Microlectromechanical Systems », 12(3), 2003, p. 243-251.
• MIYAMOTO, Hirohumi, ITO, Takefumi. « The Tribology », 19(7), 2005 p. 30-33.
• NAGANO, Chikara. « Latest Optical Technology Handbook », (révisé par Junpei Tsujiuchi et coll.), Asakura Publishing, 2002 p. 685-705.

• 1. Basic Principles of Laser Scanning Microscopes
• 2. Resolving Power of Laser Scanning Microscopes
• 3. Measurement Accuracy of Laser Scanning Microscopes
• 4. Software for Laser Scanning Microscopes
• 5. Basic Features of Olympus Industrial Laser Scanning Microscopes
• 6. Exemples d’application

> Cliquez ici pour plus de détails sur les microscopes confocal à balayage laser OLS5000
> Cliquez ici pour plus de détails sur les microscopes OLS4500 destinés à la nanorecherche