アプリケーション事例光学計測機器 光学式3次元表面プロファイラー

gbs社の白色干渉計SmartWLIシリーズヘッドのラインナップが豊富で幅広いアプリケーションの測定に対応しています。

事例一覧

精密回転部品

最新の高性能な表面形状測定機として、数分間で数百箇所に及ぶ測定を行い、結果をすべてつなぎ合わせて数cm2の表面形状を把握することができます。
測定結果の3次元表示により触針式装置の2次元断面データ(単純な高さ変化)では見られなかった全体を俯瞰したデータ(渦巻き状の表面形状)を得る事ができます。
同時に任意の部位の断面形状は簡単に取得でき、一般に用いられる触針式測定器で得られる結果もgbs装置では取得可能です。

smartWLI compact、20倍干渉対物レンズ使用、point distance=ピクセルサイズ 0.5µm

超平滑面

半導体や光学の分野では表面粗さが1nmを下回る超平滑加工とその測定へのニーズが増えています。
センサーの校正、データ取り込み手法などの進化により横方向分解能を失うことなくシステムノイズを減らし、平滑な面をより正確に測定できます。


PCD切削工具

PCD:(poly crystalline diamond)多結晶ダイヤモンド工具は通常PCD部品、ダイアモンド片(2-30µm程度)とコバルトを組み合わせて構成されています。
このツールは非常にとがったエッジを持ち、その角度とチッピングなどが重要なポイントになります。特に角度測定は高精度な測定が要求されます。
これはsmartWLI extended rangeで、50倍の干渉対物レンズを用いると、短いスキャン時間で測定できます。


はんだバンプ高さの平面度

最先端マイクロチップは多くの微小なはんだ付けのポイントであるバンプを持っています。
回路基盤へ信頼性の高い接続をするにははんだ、バンプの先端の高さが揃っていることが重要です。
各々のバンプの先端が半田付けの中心となるとは限っておらず、正確な測定には高精度な3次元測定が必要になります。
MountainsMap®のパーティクル解析機能を使えば高さの足りないバンプなどを解析することができます。


ナノ構造物

smartWLI compact や nanoscan は広い範囲にわたるナノ構造物を高い分解能、かつ0.03µmピクセルで測定可能です。

  • 一つ一つの結晶を検出することができ、watershedモデルに基づいて分けられます。
  • MountainsMap®ソフトウエアのモジュール「Particle Analysis」では詳細に結晶を評価する事ができます。

らせん階段

EPSI:Extended Phase Shift InterferometryはVSI:Vertical Scanning Interferometry(検出できる高さの幅に制約はないが、高さ分解能は低い)とPSI:Phase Shift Interferometry(高さ分解能は非常に高いが、波長の4分の1の高さまでしか検出できない)の良いところを併せ持った機能です。
この機能により連続するらせん階段のような構造も測定可能です。


非接触粗さ測定の優位性

smartWLIシリーズの非接触光学式粗さ計は、簡単に粗さを測定することができます。
この粗さ測定例は、触針式粗さ計の測定後の状態を測定してみました。
するとその針が接触した痕跡を見ることができ、非接触測定の優位性が見受けられます。


摩耗、損耗

摩耗や損耗した箇所を簡単に測定できます。高分解能な測定でほんの少しの摩耗による表面形状の変化をとらえて定量化します。

  • 図は、色分けされた3D表示でプロファイル部分を選択したところです。
  • 擦り傷の面積と深さを可視化し、測定することができます。

ブラスト加工後の表面

最適化されたアルゴリズムによって、高いアスペクト比の表面、傾斜の急な小さい構造物を測定できます。
高速測定のため小さな構造を広い範囲で撮る事ができます。


研磨後のウェーハ表面

広い範囲を非常に高い分解能で測定します。
2.5x~100xの対物レンズでは平坦な測定からµmレベルの粗さ評価が可能で、約100万点の測定点を3分以内にスキャンすることができます。


刃先

刃先の構造と形状を合わせて測定することは、最適な刃先の選択と製造プロセスの最適化に必要です。
焦点移動法、フリンジ投影法、共焦点顕微鏡などの光学測定器は、解像度の限界に直面することがよくあります。
このため、研究開発では、定量化に限界があっても、細部を可視化するためにSEM画像を使用することが多くなっています。
白色光干渉計の性能が向上したことにより、対物レンズに依存しない0.1nmの高さ分解能と0.07µm~の測定点距離を持つsmartWLIシステムは、このギャップを埋めることができるようになったのです。


金属箔表面

シートメタルはその表面の微小構造と原材料のたわみなどに厳しい仕様が設定されています。
評価長50mmのWaや、マイクロメートルの公差を持つ部品の評価には、nm単位の精度を持つ高速スキャンプロセスと、必要なアルゴリズムがすべて実装された専用ソフトウエアとの組み合わせが必要です。

Wa解析のための形状フィルタリング後の色分けされたプロファイル

Wa(0.8mm)=0.41µm(複数プロファイルの平均)
Wsa 1~5=0.25µm(複数プロファイルの平均値)


極小の機械加工品の寸法

機械加工品の主な評価項目

  • 穴径と同心度
  • 表面の傾斜角度
  • 口径間の高低差
  • 表面粗さ、平面度
2.5倍マイケルソン対物レンズとVSI(Vertical Scanning Interferometry)方式による測定

お客さま:自動車関連サプライヤー
小さな機械加工(旋盤加工)された金属部品(例:バルブシート)

画像はイメージです。寸法精度(幾何学的寸法、真直度)を確認するための斜めプロファイルのコンター解析

ウェーハ表面構造の深さ

ウェーハ表面構造の横方向と深さ方向の計測を行います。
100倍ミラウ対物レンズとVertical Scanning Interferometry(VSI)方式による測定

狭く深いトレンチを持つシリコンウェーハ

研磨前の金属板表面

粗さ、平坦度、その他各標準規格(DIN、EN、ISOに準拠)の表面形状パラメータを計測、出力します。
10倍ミラウ対物レンズとVertical Scanning Interferometry(VSI)方式による測定

金属板の未研磨(ブラッシング)面

研削後の金属板表面

粗さ、平坦度、その他各標準規格(DIN、EN、ISOに準拠)の表面形状パラメータを計測、出力します。
2.5倍マイケルソン対物レンズとVSI(Vertical Scanning Interferometry)方式による測定

小型金属部品の面取り加工面(高い平坦度が要求されるもの)

ホーニング加工されたシリンダー内壁表面のトポグラフィー

表面の質感と形状の分析、詳細な視覚的表面計測レポート(DIN EN ISO粗さ、高さ、体積パラメータ、粒子およびグレイン分析)
10倍ミラウ対物レンズとVSI(Vertical Scanning Interferometry)方式による測定

自動車産業における機能性表面(ホーニング構造など)

フェイスクリームの異物解析

フェイスクリーム表面にある固形異物のサイズ、形、統計などの計測を行います。
10倍ミラウ対物レンズとVertical Scanning Interferometry(VSI)法による測定

中液状のフェイスクリーム

シリンダー内壁表面のコーティング厚み

コーティング厚みの測定(ガラス表面とコーティング表面の段差量)をおこないます。
50倍ミラウ対物レンズとVertical Scanning Interferometry(VSI)法による測定

ガラス管内の透明な薄膜

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キヤノンマーケティングジャパン株式会社 産業機器事業部 第二営業本部 営業部 営業第一課

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