Công cụ đo lường quang học 3D cho sản xuất tiên tiến

Khi xem xét đo lường, cuộc thảo luận chung thường xoay quanh giá trị tương đối của các giải pháp đo lường tiếp xúc hoặc không tiếp xúc. Hiện tại, gần như tất cả các ngành công nghiệp đều hướng đến các thành phần nhỏ hơn và phức tạp hơn (thường dễ bị nhiễm bẩn hoặc hư hỏng do tiếp xúc dù là nhỏ nhất với đầu dò). Đối với các ứng dụng chính xác này, các giải pháp đo lường quang học không tiếp xúc thường phù hợp nhất với độ chính xác cực cao và khả năng lặp lại phép đo – các đặc điểm quan trọng khi nanomet có thể tạo ra sự khác biệt giữa đạt và không đạt.

Thông thường, các giải pháp đo lường quang học không tiếp xúc không gây hư hại cho các bộ phận được đo và cũng nhanh hơn nhiều so với các hệ thống tiếp xúc. Điều này là lý tưởng khi yêu cầu về tốc độ lấy mẫu cao của các sản phẩm phức tạp. Ngoài ra, các công cụ đo lường quang học 3D có thể được kết hợp “trong quá trình”, đó là nơi mà tương lai của đo lường tồn tại trong các kịch bản sản xuất tiên tiến. Các hệ thống đo lường đang di chuyển từ các phòng đo lường chuyên dụng hoặc bộ phận kiểm soát chất lượng đến gần hơn, hoặc — trong một số trường hợp — lên sàn sản xuất.

Thật khó để tranh luận rằng bất kỳ giải pháp đo lường thay thế nào gần với đo lường quang học 3D khi đánh giá một số lượng lớn các điểm dữ liệu một cách nhanh chóng và chính xác. Như vậy, trong một thế giới mà các nhà sản xuất ngày càng yêu cầu nhiều chức năng hơn với chi phí và nỗ lực tối thiểu, các giải pháp đo lường quang học 3D rất quan trọng đối với khả năng cạnh tranh.

Đúng là trong một số ngành vẫn còn tâm lý ngại triển khai hệ thống đo quang, một phần do nhận thức chưa đúng về độ tin cậy, thiếu kinh nghiệm hoặc do nhầm lẫn các công cụ đo lường lạc hậu với các giải pháp đo quang thế hệ mới của các nước. hôm nay. Những tiến bộ gần đây về quang học, máy tính, cảm biến có độ phân giải cao và khả năng xử lý dữ liệu khiến những dự trữ đó trở nên dư thừa và vào năm 2020, đo lường quang học là tiêu chuẩn trong các lĩnh vực công nghiệp như điện tử tiêu dùng, chất bán dẫn, ô tô, y tế và hàng không vũ trụ.

Kiểm soát quy trình

Đối với nhiều nhà sản xuất, kiểm soát chất lượng là chìa khóa để sản xuất hiệu quả và tiết kiệm chi phí, và các giải pháp đo lường dưới tiêu chuẩn có liên quan đến chi phí thực tế. Do đó, hệ thống quản lý chất lượng tối ưu là chìa khóa dẫn đến thành công trong cạnh tranh.

Ngày càng có nhiều nhu cầu về các hệ thống đo lường tự động, không tiếp xúc như một phần của dây chuyền sản xuất, nơi yêu cầu kiểm tra bộ phận với tần suất cao. Ngoài ra, việc truy xuất nguồn gốc, tăng năng suất và mở rộng toàn cầu ngày càng được chú trọng, điều này đòi hỏi phải đưa ra các quyết định sản xuất quan trọng từ các cơ sở sản xuất phân bổ theo địa lý.

Do những yêu cầu này, ngành công nghiệp đòi hỏi phép đo chính xác tuyệt đối trên tất cả các bộ phận được sản xuất. Các giải pháp đo lường quang học 3D cung cấp khả năng đáp ứng các yêu cầu kiểm soát quy trình chính xác như vậy

Zygo & Đo lường quang học

50 năm trước, ZYGO được thành lập để cung cấp quang học tùy chỉnh và hệ thống kỹ thuật chính xác cho chế tạo quang học. Là một phần mở rộng tự nhiên của hoạt động sản xuất quang học, công ty nhanh chóng trở thành đồng nghĩa với đo lường để định vị và phân tích bề mặt, và ngày nay, khoảng 70% hoạt động kinh doanh của ZYGO dựa trên việc sản xuất bộ định hình quang học 3D, giao thoa kế laser và cảm biến vị trí nano.

Các thiết bị đo lường quang học của ZYGO tồn tại ở đầu cực kỳ chính xác của phổ đo lường, đặc biệt nhằm vào các ứng dụng có giá trị cao trong in khắc bán dẫn, điện tử tiêu dùng, thử nghiệm quang học và sản xuất chính xác. Trong tất cả các lĩnh vực này, đo lường ba chiều hiệu suất cao là chìa khóa để phát triển quy trình và năng suất sản xuất.

Từ quan điểm độc đáo của ZYGO, nhu cầu chính của người dùng các công cụ đo lường có độ chính xác cao là mật độ dữ liệu lớn hơn trong các ứng dụng phức tạp hơn bao giờ hết. Phép đo này thường được thực hiện trong những môi trường cực kỳ khó khăn, nơi mà các công cụ đo lường truyền thống sẽ gặp khó khăn trong việc vận hành hiệu quả do rung động hoặc nhiễu loạn. Ngoài ra, trích xuất dữ liệu tối đa có thể từ mỗi lần quét là rất quan trọng để cho phép đo lường vượt trội trên phạm vi mẫu rộng nhất.

Với áp lực này đối với các nhà sản xuất công cụ đo lường để duy trì độ chính xác và tính linh hoạt của phép đo trong các môi trường đầy thách thức, ZYGO đã phát triển các công nghệ như SureScan ^TM để đo lường độ rung mạnh mẽ trên các cấu hình quang học 3D của mình. Ngoài ra, một loạt các khả năng như lấy mẫu quá mức, quét Dải động cao và các kỹ thuật xử lý tín hiệu hàng đầu trong ngành đã tạo ra các công nghệ “MoreData ^TM ” của ZYGO, giúp tối đa hóa chất lượng và khả năng của dữ liệu.

Những công nghệ này giúp đưa các thiết bị đến gần hơn với sàn sản xuất và tạo điều kiện thuận lợi cho việc đo lường hầu như mọi bề mặt từ rất nhẵn, đến rất gồ ghề và từ rất bằng phẳng đến có độ dốc cao, kích thích các ứng dụng đo lường trong quy trình.

 Đo lường & Linh kiện điện thoại thông minh

Một ví dụ hoàn hảo về nhu cầu của ngành đối với đo lường có độ chính xác cao với mật độ dữ liệu lớn hơn là trong sản xuất điện thoại di động, nơi có nhu cầu đo lường trên toàn phổ thành phần. Các ứng dụng bao gồm mô-đun máy ảnh, mạch linh hoạt và các bộ phận cơ khí đều yêu cầu đo lường quan trọng

Ống kính. Ống kính máy ảnh được sử dụng trong điện thoại thông minh được tạo thành từ các yếu tố phi cầu. Năng suất sản xuất cụm ống kính điện thoại thông minh không chỉ phụ thuộc vào hình dạng của các mặt cầu phức tạp này mà còn phụ thuộc vào các tính năng tích hợp khác nhau cho phép các ống kính riêng lẻ nằm thẳng hàng khi được lắp ráp trong một ống kính.

Khi máy ảnh tăng chất lượng hình ảnh, dung sai của thiết kế ống kính trở nên chặt chẽ hơn, đồng thời các yêu cầu về đặc tính cũng trở nên rộng hơn. Thiết kế máy ảnh ngày càng phức tạp đòi hỏi hình học bề mặt phức tạp. Với khoảng 40 triệu thấu kính siêu nhỏ được sản xuất mỗi ngày, có nhu cầu cấp thiết về phương pháp đo lường nhanh, chất lượng cao, đáng tin cậy để hỗ trợ quy mô sản xuất chính xác này.

Các nhà sản xuất ống kính yêu cầu càng nhiều thông tin càng tốt về bề mặt và các tính năng căn chỉnh lồng vào nhau một cách nhanh chóng và có độ tin cậy cao. Đối với ứng dụng này, ZYGO đã phát triển COMPASS ^TM 3D, kết hợp kính hiển vi giao thoa, dàn đa trục và phần mềm để đánh giá khuôn thấu kính cũng như các thấu kính sản xuất riêng lẻ.

Thông qua đo lường 3D toàn bề mặt, hệ thống COMPASS mô tả các bề mặt phức tạp này mà không ảnh hưởng đến độ chính xác hoặc độ chính xác, đồng thời có thể xác định các lỗi như sai lệch so với thiết kế và quy trình không đối xứng hoặc lỗi sản xuất mà nếu không sẽ bị bỏ sót và điều này sẽ gây bất lợi cho hiệu suất của ống kính và chất lượng hình ảnh. Xác định và định lượng các lỗi có thể cung cấp cho nhà sản xuất cái nhìn sâu sắc có giá trị về quy trình của họ.

Mạch linh hoạt.  Nhiều thành phần bên trong của điện thoại thông minh hiện đại được kết nối bằng các mạch linh hoạt để tiết kiệm không gian, trọng lượng và mức tiêu thụ năng lượng. Các mạch này đóng gói một số lượng lớn các kết nối vào một khu vực nhỏ và các lỗi nhỏ trong một thành phần tương đối nhỏ, rẻ tiền có thể dẫn đến một thiết bị có giá trị cao hoàn toàn không sử dụng được.

Điều quan trọng là phải đánh giá kích thước bên quan trọng và địa hình của các thành phần (thường là dấu vết điện) được sử dụng trong các mạch linh hoạt như vậy. Trước đây, điều này đã được thực hiện bằng cách sử dụng hai hệ thống đo lường riêng biệt, nhưng các bộ định hình quang học ZYGO có thể kết hợp cả nhiệm vụ đo lường ngang và dọc thành một giải pháp tự động duy nhất. Điều này giúp tiết kiệm thời gian cũng như không gian có giá trị trong nhà máy và cho phép quy trình làm việc hiệu quả hơn.

Linh kiện cơ khí. Các thành phần cơ học như hộp chứa ống kính máy ảnh hoặc vỏ ngoài chứa tất cả các bộ phận khác nhau của điện thoại di động cũng có nhu cầu đo lường quan trọng bao gồm các tính năng địa hình, kích thước bên và lớp hoàn thiện bề mặt. Bề mặt hoàn thiện là chìa khóa cho các bộ phận thẩm mỹ cần duy trì giao diện nhất quán trên các thiết bị, đặc biệt khi chúng có thể được sản xuất ở nhiều địa điểm khác nhau và thậm chí bởi nhiều nhà cung cấp. Các thiết bị của ZYGO như NewView 9000, Nexview NX2 và bộ định hình quang học ZeGage Pro được triển khai trong các ứng dụng R&D, sản xuất và kiểm soát chất lượng để giám sát các thông số như vậy.

Ngoài ra, phần mềm Mx™ độc quyền của ZYGO — cung cấp năng lượng cho tất cả các thiết bị đo lường quang học của hãng — cung cấp một bộ đầy đủ các kết quả đo lường thường yêu cầu 2 hoặc 3 thiết bị đo lường thông thường để sao chép. Mx™ cung cấp khả năng kiểm soát hệ thống hoàn chỉnh và phân tích dữ liệu, bao gồm bản đồ 3D tương tác, dữ liệu địa hình định lượng, điều hướng trực quan và kiểm soát quy trình thống kê tích hợp (SPC) với số liệu thống kê, biểu đồ kiểm soát và giới hạn đạt/không đạt.

Việc có một nền tảng chung như Mx (do ZYGO sản xuất nội bộ) cho phép các ứng dụng được phát triển trong phòng thí nghiệm R&D trên một nền tảng, sau đó được triển khai toàn cầu trên bất kỳ nền tảng nào – cho phép các nhà sản xuất lựa chọn thiết bị và tùy chọn phù hợp trong tổ chức của họ.

Sự phát triển nhanh chóng của công nghệ sản xuất tiên tiến trong điện tử tiêu dùng đòi hỏi các công cụ đo lường hoạt động với tốc độ của ngành. Một loạt các hệ thống hồ sơ quang học của ZYGO như NewView 9000, Nexview NX2, ZeGage Pro và COMPASS đáp ứng nhu cầu này với cấu hình, khả năng, hiệu suất và giá phù hợp cho bất kỳ ứng dụng cụ thể nào. Các sản phẩm điện tử tiêu dùng sẽ ngày càng trở nên phức tạp hơn theo thời gian, do đó, việc sở hữu sẵn một hệ thống đo lường bề mặt linh hoạt, chính xác và mạnh mẽ là chìa khóa cho bất cứ điều gì xảy ra tiếp theo.

Bản tóm tắt

Ngày nay, các giải pháp đo lường có độ chính xác cao phải được lựa chọn cẩn thận để đảm bảo rằng chúng phù hợp nhất cho các ứng dụng công nghiệp cụ thể. Nhu cầu của các nhà sản xuất ngày càng tăng về phép đo đáng tin cậy đối với các bộ phận và linh kiện ngày càng phức tạp hoặc khó đo, và đối với số lượng ứng dụng như vậy ngày càng tăng, các giải pháp đo lường quang học không tiếp xúc là giải pháp khả thi duy nhất xét về độ chính xác và hiệu quả về chi phí kết quả.

Sự chuyển hướng sang đo lường tự động trong quá trình cũng là động lực thúc đẩy việc sử dụng các công cụ đo lường quang học, nhưng các OEM cần lưu ý rằng không phải tất cả các giải pháp đo lường quang học đều giống nhau. Điều quan trọng là bất kỳ nhà cung cấp giải pháp công nghệ nào cũng phải có khả năng phần cứng và phần mềm tinh vi để tối đa hóa tiềm năng thu thập và phân tích dữ liệu chuyên sâu và thông minh, đồng thời cung cấp các công cụ đo lường có thể đáp ứng các yêu cầu về độ chính xác và độ lặp lại dưới nanomet của ngành công nghiệp tiên tiến ngày nay. các ứng dụng.

Để biết thêm thông tin: www.zygo.com