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Jan 20, 2024

SAM はエレクトロを増加します

Di Mike Santora | 19 maggio 2023 Valutazione del rilevamento fisico utilizzando SAM

マイク・サントラ著 | 2023 年 5 月 19 日

SAM は、重要なアプリケーションで使用されるセンサーに組み立てられる前に、コンポーネントが健全であるかどうかを判断するために物理的なセンシング要素を評価するために使用されています。

走査型音響顕微鏡テストにより、油田および光学センサーが重大な材料欠陥なしで構築されていることを確認します。

圧力スイッチ、流量スイッチ、真空スイッチなどの電気機械センサーは、電気部品と機械部品で構成され、相互作用して、より大規模で複雑なシステムの他のコンポーネントに情報やコマンドを送信します。 システム全体を安全に機能させ続けるために、センサーのメーカーは正確な測定値を提供するためにこれらのデバイスを製造する必要があります。 ただし、従来は、センサーに問題がある場合、製品が現場で使用できなくなったときに問題が見つかることがよくありました。

現在では、走査型音響顕微鏡 (SAM) などの高度なテストを使用して物理的なセンシング要素を評価し、重要なアプリケーションで使用されるセンサーに組み立てられる前にコンポーネントが健全であるかどうかを判断しています。

SAM は、非侵襲的、非破壊的な超音波検査法です。 このテストは、マイクロ電子デバイス内の空隙、亀裂、さまざまな層の剥離などの欠陥を特定するための、半導体コンポーネントの全数検査の業界標準となっています。 現在、同じ厳密な故障解析と品質テストが特殊金属や特殊材料に適用され、表面下の傷、剥離、亀裂、その他の凹凸を検出しています。

「以前は、センサーメーカーは、センサーが現場に投入されるまでセンサーの機能をテストする方法がありませんでした。正常であることがわかっているテストで誤った結果が得られた場合、センサーメーカーはそれを失敗と呼んでいました。センサーの要素をテスト中にテストするための計測技術がありませんでした。製造プロセス」と、バージニア州に本拠を置く SAM および産業用超音波非破壊 (NDT) システムのメーカーである OKOS の社長であるハリ・ポル氏は述べています。

油田センサーたとえば、SAM は石油掘削装置のセンサーの品質を保証するために使用できます。 これらのセンサーは振動に敏感であるか、特定の周波数で振動を生成します。 これらのセンサーは、流体特性の計測属性をリアルタイムで提供します。

電気機械式の高度なセンサーは、油田の探査や生産処理などの重要な分野で使用され、高圧および高温の坑井の底から圧力データや流体サンプルを取得します。 センサーは、石油、ガス、水の密度と電気的特性を使用して流体の滞留を確立します。 振動の特性は、坑井内流体混合物の密度を決定するのに役立ちます。

「メーカーが欠陥のあるセンサーを製造しており、上流のプロセスのどこかで何かが故障した場合、それは油田用途にとって非常にコストがかかることになります」とPolu氏は述べています。

石油掘削装置メーカーは、出荷前に音叉センサーの圧電結晶を SAM でテストして、欠陥が存在するかどうかを判断できます。 圧電セラミックは壊れやすいため、敏感なコンポーネントには目視検査では検出できない内部亀裂が存在する場合があります。 亀裂のあるセラミックは、たとえ内部で目に見えないものであっても、取り付けられている超音波トランスデューサーおよびコンバーターの早期故障と、その結果生じる修理や技術支援による損失を避けるために廃棄する必要があります。

走査型音響顕微鏡は、トランスデューサーから対象物体の小さな点に集中した音を向けることによって機能します。 物体に当たる音は、散乱、吸収、反射、または伝達されます。 散乱パルスの方向と「飛行時間」を検出することにより、境界または物体の存在とその距離を決定できます。

画像を生成するために、サンプルは点ごと、線ごとにスキャンされます。 スキャン モードは、単層ビューからトレイ スキャンや断面まで多岐にわたります。 マルチレイヤー スキャンには、最大 50 の独立したレイヤーを含めることができます。 時間のかかる断層撮影スキャン手順や高価な X 線を必要とせずに、深さ固有の情報を抽出して適用して 2 次元および 3 次元の画像を作成できます。 次に、画像が分析されて、亀裂、含有物、空隙などの欠陥が検出および特徴付けられます。

全数検査に高いスループットが必要な場合、超高速のシングルまたはデュアル ガントリー スキャン システムと 128 個のセンサーがフェーズド アレイ スキャンに使用されます。 複数のトランスデューサを使用して同時にスキャンすることもでき、より高いスループットを実現します。

ニオブ酸リチウムウェーハの品質を確保ニオブ酸リチウム (LiNbO₃) は、最も多用途でよく開発された能動光学材料の 1 つであり、電気光学、音響光学、非線形光学、導波路、および光ファイバー ジャイロスコープ (FOG) で広く使用されています。

走査型音響顕微鏡テストにより、油田および光学センサーが重大な材料欠陥なしで構築されていることを確認します。

潜在的な用途の 1 つは油田センサーです。 従来、この用途では、ニオブ酸リチウム ウェーハを切断、分離し、センサー ハウジングに組み立てる際、現場で良好であることが証明されるのはほんのわずかな割合だけでした。 課題は、製品に組み込む前にどのウェーハに欠陥があるかを判断することです。

このタイプのアプリケーションの場合、OKOS の SAM VUE400 は、電気機械デバイスで使用する前に不良ウェーハを検出するのに適しています。 研究室や製造現場向けに設計された中型 SAM システムは、従来、半導体パッケージの故障解析においてボイド、溶解、亀裂、層間剥離、内部欠陥を検出するために使用されてきました。

SAM 装置は、結晶インゴット、ウェーハ、電子パッケージから小型の物理的パッケージ、金属棒/ロッド/ビレット、タービンブレードなどに至るまで、独自の製品形状やサイズを持つさまざまな品目を検査できます。 ただし、スキャンの実施における物理的および機械的側面と同じくらい重要であるのは、ソフトウェアが情報を分析して詳細なスキャンを作成するための鍵となります。

このため、「OKOS はソフトウェア主導のエコシステムベースのソリューションを提供することを早い段階で決定しました」と Polu 氏は述べています。 同社の ODIS Acoustic Microscopy ソフトウェアは、2.25 ～ 230 MHz の幅広いトランスデューサ周波数をサポートしています。 多軸スキャン オプションにより、金属、合金、複合材料の A、B、C スキャン、輪郭追跡、オフライン解析、仮想再スキャンが可能になります。

現在、メーカーは、高価な電気機械センサーに使用する前に欠陥のあるニオブ酸リチウム ウェーハを検出して排除することで、油田センサーや同様の用途で年間大幅なコストを節約できる可能性があります。 これらの節約は、ウェーハレベルでのスクリーニングによって生じ、不良製品の梱包や出荷を防ぎます。 この合計では、ウェーハ歩留まりの大幅な向上は考慮されていません。

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