陶瓷是比樹脂和金屬更早出現的材料,質地堅硬、耐摩擦、耐高溫。但較難抵抗機械衝擊和急劇溫度變化,原被視為不適合作為工業用零件的素材。
但近年已經開發出克服上述弱點的陶瓷,使用於如積層陶瓷電容(MLCC:Multi-Layered Ceramic Capacitor)等電機零件,或汽車與飛機引擎的耐熱性軸承、建築材料等重要零件中。
在此介紹利用最新4K數位顯微鏡進行的陶瓷素材產品的觀察、分析案例。

陶瓷素材產品之觀察、分析

陶瓷素材產品觀察、分析的必要性

1980年代中期晶片零件的表面封裝技術問世,陶瓷電容也成為了晶片主要零件。陶瓷電容器的尺寸隨著 PCB 安裝集成密度的增加而變得越來越小。允許在僅 1 μm 內精確堆疊數百個超薄介電層的複雜技術和生產系統支持著各種領域的電子技術。然而隨著零件縮小,因印刷電路板翹曲造成裂痕,或介電層損傷造成內部電極間絕緣不良等問題更容易發生,使零件內部的觀察、分析必要性大增。
而建築材料則有超親水性防污功能陶瓷磚等。用於建築材料的陶瓷必須有高耐熱、耐火性,成分分析是維持品質不可或缺的步驟。
陶瓷素材在許多領域的利用目的日趨複雜,因此觀察、分析陶瓷素材產品的必要性也更高。

最新4K數位顯微鏡的陶瓷產品觀察案例

大多數情形下,陶瓷產品表面對比度低,難以用光學顯微鏡或數位顯微鏡觀察。
最新的4K數位顯微鏡「VHX系列」配備高解析度鏡頭與影像感測器,以及助於分析的多種功能。
針對陶瓷等低對比度的素材,也能以高精細影像觀察,進行高精度的分析。

積層陶瓷電容的觀察案例

晶片化的積層陶瓷電容在1 μm以下的厚度中,使用數百層陶瓷做為介電層。要觀察被嵌入微小零件中的陶瓷,需研磨去除封裝,在樹脂鑲埋的狀態下觀察。
封裝初期即使只是細微裂痕,也可能因機械性衝擊或經年劣化等因素,造成絕緣不良。而絕緣不良可能導致故障或發熱、失火。若因倍率、解析度不足等問題錯過細微裂痕,更是檢查製程中的重大課題。
使用4K數位顯微鏡「VHX系列」,能觀察細微的外觀不良,還可暗視野/明視野照明的對比觀察。對於裂痕、絕緣不良等問題也能清晰捕捉。
即便鑲埋樹脂內的樣本因研磨不足導致表面凹凸時,經由高解析度HR鏡頭的大景深,連次微米級的細微裂痕,都能用清晰的影像進行觀察。

4K數位顯微鏡「VHX系列」的陶瓷電容之內部電極觀察
暗視野照明
暗視野照明
明視野照明
明視野照明

陶瓷建材內的玻璃纖維觀察

玻璃纖維是耐熱性、耐腐蝕性、彈性、剛性俱佳的無機纖維,用途極廣。將這種玻璃纖維織入陶瓷纖維中,開發了功能更強的建材。這些建材具備高隔熱、耐熱、防火性,應用工業爐等的高溫密封與防火幕等產品上。
織入棉狀素材的玻璃纖維,景深大且對比低,以往的數位顯微鏡不易正確觀察。
KEYENCE的高精細4K數位顯微鏡「VHX系列」採用高解析度HR鏡頭與4K CMOS等技術,能以清晰的4K影像觀察、分析陶瓷建材內的玻璃纖維。
有凹凸的目標物,也能以HDR功能等整體全對焦。HDR(High Dynamic Range)功能可改變快門速度,取得多張高灰階影像,過去因分辨率和對比度受限無法詳細觀察的玻璃纖維,也能以高精細、高對比度影像進行觀察。
使用高解析度的放大影像,簡單操作直接進行2D、3D量測等工作,高精度且快速完成分析所需的全程作業。

數位顯微鏡「VHX系列」的陶瓷與玻璃纖維之分散狀態觀察
一般
一般
HDR拍攝
HDR拍攝

陶瓷端面損傷的觀察

以往的顯微鏡觀察可能因照明角度不同,錯過低對比的陶瓷端面損傷。
使用4K數位顯微鏡「VHX系列」,只要一鍵操作,以多重照明功能自動取得全方位照明資料。從中選擇最佳影像,可大幅縮短花在照明設定的時間。選擇、記錄影像後,滑簡單鼠操作,即可調閱不同照明條件的影像。
不需為取得清晰的影像花費時間重複進行照明設定。

4K數位顯微鏡「VHX系列」的陶瓷端面損傷觀察
以往的數位顯微鏡
以往的數位顯微鏡
「VHX系列」的高精細拍攝
「VHX系列」的高精細拍攝

僅需1台,完成觀察、分析及製作報告

相較以往的一般與數位顯微鏡,使用高精細4K數位顯微鏡「VHX系列」可大幅提升效率,消除人為誤差,並正確的觀察、分析。
透過先進的光學、影像處理、自動化技術實現的高精細4K影像,使陶瓷素材也可自動量測面積與計數,快速取得更高階的結果分析。
拍攝、量測所得資可經由「報告功能」設定的範本,輕鬆產出報告,有助於品質保證,也可用問題當下找出原因與改善製程。

觀察、分析到製作報告, 只需1台

內建多種功能的的「VHX系列」,成為陶瓷產品不良分析的強力夥伴。詳細說明請下載型錄,或洽詢KEYENCE。