6. Примеры приложений

Лазерный сканирующий микроскоп используется во многих отраслях. Типичные примеры применения приведены в Табл. ниже.

Полупроводники

Электродная подложка для электростатического зеркала

Производительность такого устройства, как МЭМС, часто зависит от его формы. Соответственно, измерение формы является важным этапом контроля. Лазерные сканирующие микроскопы могут с высокой точностью определить трехмерный профиль устройства, измерить ступени или другие формы.

Микролинзы

Лазерные сканирующие микроскопы могут измерять форму прозрачных объектов, если поверхность образца имеет отражательную способность в несколько процентов. Данный образец представляет собой микролинзу диаметром 20 мкм и высотой 10 мкм.

Cтолбиковые выводы полупроводниковой пластины

Размер столбиковых выводов п/п пластин в корпусах с высокой плотностью монтажа постоянно уменьшается. Обычно, измеряются высота, диаметр и шаг выводов п/п пластины, хотя объем выводов, шероховатость поверхности и другие элементы также отслеживаются в последнее время. На Рис. представлена схема контроля паяных выводов диаметром 12 мкм и высотой 3 мкм.

Электронные компоненты

ПЗС

Микроскоп OLS5000 имеет оптическую функцию, позволяющую получать информацию о цвете и добавлять ее к полученным 3D-данным перед отображением на экране.

Эпоксидная смола на печатной плате (ПП)

OLS5000 используется для определения ширины тончайших медных проводников на печатных платах, а также для измерения площади поперечного сечения проводника и оценки коэффициента сопротивления медного провода. Также оценивается шероховатость поверхности участка подложки с паяными выводами CSP-корпуса. Обработка поверхности печатных плат и придание ей шероховатости улучшает адгезию и проводимость медной фольги. Лазерные сканирующие микроскопы все чаще используются для оценки данной технологии.

Гибкая печатная плата (ГПП) в районе разъема

Прочность участков ГПП в районах разъемов обеспечивает надежность электронных компонентов. Форма и глубина оттисков, которые служат фиксаторами для разъемов, а также глубина выемки, создаваемой при фактическом соединении измеряются с высокой точностью.

Материалы

Оптическая волноводная призма-отражатель

Недостаток традиционных оптических измерительных систем заключается в низкой отражательной способности уклонов и в том, что область вокруг поверхности стенки образца трудноразличима. С микроскопом OLS5000, возможность измерения поверхностей с крутым уклоном значительно улучшается, позволяя определить форму такого уклона на оптической волноводной призме-отражателе.

Матовое стекло

OLS5000 может определить форму прозрачного образца, если поверхность образца имеет коэффициент отражения в несколько процентов. Поскольку OLS5000 способен получать 3D-данные и измерять шероховатость поверхности, можно контролировать степень шероховатости различных видов матовых стекол в условиях пескоструйной обработки.

Клейкая лента

Раньше, для определения степени шероховатости использовались специальные измерители в виде стилуса, которые царапали поверхность мягкого образца. Лазерный сканирующий микроскоп обеспечивает бесконтактное измерение, позволяя измерять профиль вне зависимости от состояния поверхности образца (его вязкости, упругости и мягкости).

Углерод

OLS5000 может получить данные, если коэффициент отражения поверхности образца достигает несколько процентов. Следовательно, можно четко видеть состояние поверхности черного образца с низкой отражательной способностью (такого как углерод).

Автомобильные детали

Инородное тело на фильтре

Лазерный сканирующий микроскоп позволяет получить изображение всего объекта в целом (в фокусе), даже при наличии больших неровностей. В данном случае, четко видно инородное тело на фильтре. Ширина инородного тела составляет около 30 мкм.

Механическая обработка

Лезвие бритвы

Недостаток традиционных оптических измерительных систем заключается в низкой отражательной способности уклонов и в том, что область вокруг поверхности стенки образца трудноразличима. С микроскопом OLS5000, существенно улучшена возможность измерения наклонных поверхностей, позволяя измерять поверхности под углом 85°.

Резка металла/поверхность шлифа

Наименьший радиус пятна лазерного пучка в OLS5000 составляет около 0,2 мкм. Таким образом, OLS5000 способен получить данные мельчайших глубоких канавок, которые невозможно измерить с помощью контактного профилометра.

Сколы режущей части инструмента

Лазерные сканирующие микроскопы имеют лучшую разрешающую способность плоскости, по сравнению с оптическими микроскопами, что делает возможным получить изображение всего объекта в целом (в фокусе). Соответственно, можно выявлять трещины, износ или другие повреждения на крошечных сколах режущей части инструмента.

Очень тонкая проволока

Проволоку диаметром в несколько десятков микрон очень сложно измерить с помощью контактного профилометра. Лазерный сканирующий микроскоп упрощает позиционирование в таких крошечных зонах, позволяя измерять шероховатость поверхности.

Прочее

Поверхность зуба

Лазерные сканирующие микроскопы позволяют получить 3D-данные любого материала с отражающей способностью. Таким образом, лазерные сканирующие микроскопы можно использовать для наблюдения не только промышленных изделий, но и волос, зубов и кожи.

Заключение

Диапазон применения лазерного сканирующего микроскопа, предназначенного для 3D-измерений мельчайших объектов, будет расширяться за счет использования функций конфокального микроскопа и добавления новых функций в программное обеспечение. Также ожидается, что пользователям потребуется еще более высокий уровень точности и разрешающей способности устройства.

Справочная литература

• Hirohisa Fujimoto: Outline of Nano-material Engineering Vol. 1 (отредактировано Kazuyuki Hirao и соавт.), pp. 604–612, FUJITECHNOSYSTEM, 2005.
• Kentaro Yamazaki: O plus E, 26(8): pp. 901–906, 2004.
• Shigeru Nishida: Science and Engineering of Materials, 40(5): pp. 220–224, 2003.
• H. Miyajima, et al: Journal of Microlectromechanical Systems, 12(3): pp. 243–251, 2003.
• Hirohumi Miyamoto, Takefumi Ito: The Tribology, 19(7): pp. 30–33, 2005.
• Chikara Nagano: Latest Optical Technology Handbook (Edited by Junpei Tsujiuchi, et al.), pp. 685–705, Asakura Publishing, 2002.

• 1. Основные принципы лазерных сканирующих микроскопов
• 2. Разрешающая способность лазерных сканирующих микроскопов
• 3. Точность измерения лазерных сканирующих микроскопов
• 4. Программное обеспечение для лазерных сканирующих микроскопов
• 5. Основные функции промышленных лазерных сканирующих микроскопов Olympus
• 6. Примеры приложений

> Узнать больше о лазерных сканирующих микроскопах OLS5000
> Узнать больше о научно-исследовательских микроскопах OLS4500