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FocalSpec社が提供するインライン対応3D形状計測センサによる問題解決事例集2019

事例紹介

次世代の3D形状計測技術による事例をご紹介

「計測対象の色や材質の違いで測定が困っている」、「3D形状計測をインラインで行いたい」、「異素材の形状の他に厚みを同時に計測したい」などといった従来のお困り事に対応するFocalSpec(フォーカルスペック)社の特許技術である新しい技術LCI(ラインコンフォーカルイメージング)に関して、事例を用いて紹介します。

このカタログについて

ドキュメント名 FocalSpec社が提供するインライン対応3D形状計測センサによる問題解決事例集2019
ドキュメント種別 事例紹介
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取り扱い企業 コーンズテクノロジー株式会社 (この企業の取り扱いカタログ一覧)

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このカタログの内容

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... 次世代の 3D形状計測装置 計測対象の色や材質を問わない! インライン対応の高速測定! 異素材の形状・厚みを同時計測可! 問題解決事例集 エ レクトロ メディカル 鋼板・金属 パッケージング ケーブル、ワイヤ インテグレータ ニクス デバイス プラスチック チューブ
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オンラインにおけるシール品質検査のための新 しい光学的トモグラフィーイメージング技術 ラインコンフォーカルイメージング(LCI)は、 シールの品質検査のための非破壊且つ信頼性の高い オンライン試験方法を提案します。LCIセンサは、 表面トポグラフィと透明材料の内部構造の高解像度 情報を提供します。 LCIセンサは、断層撮影における断面画像内で観測さ れる全ての表面層に関して、3Dプロファイルを検出 し計算する組み込み型の高速信号処理ユニットを含み ます。さらに、検出されたすべての表層ポイントの強 度が高分解能で計算されます。 パッケージシール内の欠陥及びチャネル(リーク の元)は、シール領域内の追加の表面層として又は、 シール層の強度プロファイルにおける顕著な差とし て見られます。 これらの強度差は、内部の空気キャビティによる 屈折率の不一致によって引き起こされます。 ブリスタとTyvek間の良 非常に小さいエアチャネル 好な接触状態 (ブリスタと空気の屈折率 (屈折率が一致) が不一致) 透明体のブリスタの トップ側表面 透明体のブリスタの ボトム側表面 Tyvekのトップ側表面
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主な利点 LCIセンサを使用した非破壊且つ非接触の測定 高いイメージング解像度は、最小のボイドやチャネル は、1秒間に数百万の3D及び2Dポイントを提供 も明らかにします。検出される欠陥の種類には、不完全 します。 なシール、しわ、チャネルの欠陥、ピンホール及びシー ル領域内の異物が含まれます。 すべての表面層の2D及び3D画像と検出されたシ ール欠陥の両方が単一スキャンによって同時に記録さ れます。 イメージ分解能 5.5μm×20μm プロセスの最適化 プロセスの品質管理機能は、シール品質が 低下しはじめ、プロセスの品質管理に早期警 告を発するシールの領域を示します。 LCIセンサは製造ラインに簡単に統合でき ます。
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FOCALSPEC社センサを使用した 3D曲面ガラスの測定 FocalSpec社ラインコンフォーカルメージング(LCI)センサを使用した3Dトポグラフィイメージングは、 光沢性のある又は透明な表面などの難しい材料の表面検査及び粗さ測定に特に適しています。従来のイメ ージング技術を使用して3D曲面ガラスを測定するのは非常に困難ですが、平面に加えて、LCI技術は最大 20度の表面角度を持つ曲面ガラスのトポグラフィを計測する事に適しています。より高い角度の場合は、 センサ又はサンプルを傾けるか、別のFocalSpec社センサを追加する必要があります。 図1: モデルLCI1200センサを用いた 図 2:携帯電話のディスプレイ用ガラス欠陥部の拡大図 携帯電話の3D曲面ガラスの測定結果 3Dトモグラフィと2Dの強度イメージングとの組み 合わせは、表面上又は透明多層材料内の層間の剥離、ひ っかき傷又は塵埃などの欠陥を識別するために使用する ことができます。他の様々なタイプのイメージングシス テムとは対照的に、FocalSpec社のテクノロジは、欠陥 の位置を確認するだけでなく、どの層に欠陥があるのか を特定するのにも役立ちます。又、欠陥の寸法を検出す ることができます 図 3:モデルLCI1200センサを用いた携帯電話の ディスプレイの各層の測定結果 FocalSpec社3D形状・表面粗さ アプリケーションノート
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プリント基板、フレキシブル基板及び ハイブリッドエレクトロニクスでの測定 FocalSpec社が提案するLine Confocal Imaging(LCI) 技術は、プリンテッドエレクトロニクスの測定に最適で す。3Dトポグラフィ、トモグラフィ及び2Dの強度イメ ージングを全て1つのセンサにまとめたものです。. イメージング速度と精度は、目的に最も適したセンサ のモデルにより異なります。 FocalSpec社製3Dラインコンフォーカル スキャナ UULAは、従来の方法よりもはるかに速く、そしてより 正確に、プリンテッドエレクトロニクスのプロセスに関 するフィードバックを提供します。 FocalSpec社のセンサは、オフラインだけでなくプリ ンテッドエレクトロニクスのロールツーロールの製造で も又、品質管理として使用できます。 例 1: モデル LCI1600にて測定された 透明PET上のプリントパターン FocalSpec社のセンサは、基板材料の開発と製造から 始まるプリンテッドエレクトロニクスの製造プロセスの スクリーン印刷、インクジェット印刷、デ 様々なプロセスで使用できます。そこでは、表面粗さ測 ィスペンシング材料など、Focalspec社センサ 定が重要な役割を果たします。 FocalSpec社のセンサは、 は、印刷された構造の段差の高さと幅の測定 ガラスやPETホイルなどの光沢、透明など、すべての素 だけでなく、迅速で正確な3Dトポグラフィイ 材を検出します。さらに、FocalSpec社LCIセンサは、 メージングの提供を保証します。 コーティングされた透明基板の層間の剥離、引っかき傷、 不純物などの欠陥を識別するために使用できます。 ハイブリッドエレクトロニクスでは、FocalSpec 社のセンサを使用して透明基板上の接着剤又は接 着部品を検査します。従来の3D寸法測定に加え て、エアギャップ、気泡および他の種類の剥離し た層を透明基板上又は透明基板を通して評価する ことができます。 1 2 3 4 60 50 40 30 20 10 0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 mm パラメータ 単位 Step 1 Step 2 Step 3 Step 4 最大高さ µm 33.4 33.8 35.2 33.7 最小高さ µm 31.6 32.4 33.7 32 例 2: ディスペンスされた水分のセンサプロファイルは、3D ラインコンフォーカルスキャナ UULAで測定されています。システム構成にはLCI1200センサが使用されています。 FocalSpec社3D形状計測・表面粗さ アプリケーションノート mm
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携帯電話製造ラインにおける 3Dトモグラフィ イメージング FocalSpec社センサは、携帯電話製造ラインにおけるデバイスやディスプレイ内部の透明な構造を評価するた めに使用する事ができます。センサは、トモグラフィ イメージング(断層画像)内の全ての表面層の3Dプロフ ァイルを検出する高速信号処理ユニットを内蔵しています。測定されたすべてのデータポイントの高さ情報は、 校正されたマイクロメータの単位で処理されます。 最後に、全ての検出された表面ポイントの強度が高分解能 (> 12ビット)で計算されます。 例 1: スマートフォンのディスプレイのレイヤは、2Dグレースケール強度イメージとして示されています。 LCIは視野が広い ため、別々 のディスプレイのレイヤを明確に視覚化できます。 3D曲面ガラス及びスマートガラス用のイメージング/測定 オプション • 3D トポグラフィ プロファイル • 表面粗さ計測 • 3D トモグラフィ イメージング • 3D 寸法計測 • 2D グレースケール強度イメージ • スマートフォン用カメラ構造のトモグラフィ イメー ジング 例2: スマートフォンのカメラの構造は、FocalSpec社ラインコンフォーカル イ メージング LCI 1201センサを使用して視覚化されています。 寸法測定に加え て、カメラ工学系において不具合となる粒子と剥離部を識別することができ ます。 FocalSpec社3D形状計測・表面粗さ アプリケーションノート
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その他の実例紹介 スマートフォンの3Dトポグラフィック 寸法計測 ガラスの形状及び寸法を検出するために、スマートフォンの湾曲したガラス ディスプレイの測定を実施。ガラスとフレーム間のギャップ及びオフセットも 併せて測定。 3D ガラス トモグラフィック検査 カバーガラス TFTガラス OLEDパネル フレーム FocalSpec社3D形状計測・表面粗さ アプリケーションノート
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凹レンズの曲率解析 バッテリーのバリ高さ検査 FocalSpec社3D形状計測・表面粗さ アプリケーションノート
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プリンテッド・バイオセンサーの3D寸法および表面粗さ計測 プリンテッド・バイオセンサーの3D寸法及び表面粗さを検出。 又、導電性インクの厚みも測定。 透明体マイクロ流路チップの寸法計測 透明体マイクロ流路チップのマイクロチャ ンネルの3D寸法を検出。又、チャンネルの 高さ及び幅を測定。 FocalSpec社3D形状計測・表面粗さ アプリケーションノート
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シール品質検査 2D画像の強度からシールの品質 を検出。 サンプルの品質: 良品(左)、不良(右) フィルム上のスクリーン印刷パターン(約90 µmのパターン高さ) FocalSpec社3D形状計測・表面粗さ アプリケーションノート
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ガラス上の接着剤の3D形状計測 FHT基板の評価・検査 顕微鏡イメージ LCIによる2Dイメージ 以下の測定を提供: 1. 配線/特徴の高さ、幅、 3D プロファイル及び 断 面積 2. インクの体積 3. ギャップ幅 4. 基板の平面度 5. エポキシの高さ及び体積 LCIによる3Dイメージ 6. ダイスの傾斜 7. 誘電材料の厚み FocalSpec社3D形状計測・表面粗さ アプリケーションノート
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LCIセンサ及びスキャナの潜在的なアプリケーションの例 ★透明又は半透明素材 o ガラス及びポリマーシートの表面粗さ測定 o 3D表面パターン/ 質感の測定 o ガラス及びポリマーシートの厚さプロファイル測定 o 多層構造における個々の層の厚さプロファイル測定 o 透明又は半透明基材上のコーティング厚さプロファイル測定 o 透明コーティング下の3Dマイクロトポグラフィ o レンズ及びその他光学部品の3Dプロファイル/形状測定 o ヒートシールの均一性/品質測定 o ガラス又はポリマー表面の平坦性測定 o タッチパネルのエアギャップ測定 o 機材上の接着材厚みの測定 o 接着剤、エポキシ樹脂などのビーズやどっとの形状、高さ又は容積の測定 o ガラス又はポリマーの下にある接着剤の厚み及び均一性の測定 o エッチング深さと粗さ測定 o プラスチックボトル及び容器の厚さ測定 ★高い反射性又は鏡面状の表面 o 小径の丸みを持つエッジの3Dプロファイル測定 o ギャップの測定 o オフセットの測定 o 平坦度の測定 o クロムメッキ部品の3Dプロファイル測定又はフィッティング測定 o 高精度成型部品の測定 o マイクロマシン部品の測定 ★半導体、シリコンウエハ、PVセル、PCB、エレクトロニクス o プリンテッド・エレクトロニクスの構造厚みや形状及びトポグラフィ測定 o 印刷特徴のステップ高さ測定 o 導電性インクトレースの高さ/厚さ、幅及び形状/プロファイルの測定 o アッセンブリ適合を保証するためのPCBの3D測定 o PCB、フレキシブル回路、半導体のエッジング深さとプロファイルの測定 o PCB内のトレース及びはんだパッドの幅、高さ、3Dプロファイルの測定 o 銅及びラミネート表面の粗さの測定 o 半導体における寸法特性の測定 o BGAはんだホールの測定とその共平面性の測定 o レーザやインクジェットのマーキングの測定 o PVセルのグリッドプロファイル(高さ、幅、形状及び容積)の測定 FocalSpec社3D形状計測・表面粗さ アプリケーションノート
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o PVセルの表面質感及びソーマークの測定 o ウエハの平坦度の測定 ★ウェブ及びその他の連続製品 o 移動するウェブ製品の表面粗さ計測 o 3D表面パターン/質感の測定 o ホットエンボス可能されたポリマーのウェブにおける3D測定 o 印刷特徴されたのステップ高さ測定 o ポリマーフィルムの折れによる皺の検出 o 押出によるシート及びプロファイルのメルトフラクチャー/シャークスキン/オレン ジピールの検出及びプロファイル測定 o 透明/半透明ポリマーフィルム及びシートの厚さ測定 o フィルム及びシートのコーティング厚測定 o 医療用チューブの表面粗さの測定 o 絶縁電線及びケーブルの表面粗さ測定 o 非透明ポリマー、紙及び金属ウェブの厚さ測定(両面差の表面スキャン) ★金属 o 表面粗さ測定 o 3D表面パターン/質感の測定 o 平坦度の測定 o プロファイルの3D寸法の測定 o 精密プレス加工品のバリ高さの測定 o スリット状の金属ストリップのバリ高さの測定 o ネジ及びピンの突起部又は深さの測定 o シールドの形状と取付け部の測定 o マイクロマシンの部品の測定 o 溶接ビードの測定 FocalSpec社3D形状計測・表面粗さ アプリケーションノート
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モバイル機器製造ライン向けの FocalSpec社製品の提供 イメージング速度と精度は、目的に最も適したLCIセ ンサのモデルにより異なります。最も正確なセンサは最 大10nmのイメージング精度を有しており、最速のスキャ ニングとして5000Hzの速度で動作します。1秒間に1測 定のライン内に測定される測定点の数は、選択されたセ ンサの種類に関係なく2048です。 LCI401及びLCI1201センサ FocalSpec 3DラインコンフォーカルスキャナUULAは一般的な3D寸法測定のための標準計算と分析機能を含みま す。FocalSpec社LCIセンサに付属されるのSDK(ソフトウェア開発キット)は、オンライン向けアプリケーション 開発をさらに進めるために、経験豊富なソフトウェア開発者又はインテグレータが使用します。サポートされてい るソフトウェア言語には、C +、C ++、C#、Labview、HALCON、OpenCV及びPythonがあります。サポートされ ているオペレーティングシステムには、Linuxのさまざまなディストリビューション及びMicrosoft Windowsバージ ョン7以降が含まれます。 産業機材営業本部 検査機器東京チーム 〒105-0014 東京都港区芝3-5-1 コーンズハウス 3Dラインコンフォーカルスキャナ UULA Tel: 03-5427-7560 http://www.cornestech.co.jp/ ctl-inspection@cornes.jp FocalSpec社3D形状計測・表面粗さ アプリケーションノート