Контроль качества является фактором первостепенной важности в любой отрасли промышленности, будь то микроэлектроника, автомобильная, металлургическая промышленность или производство изделий из пластмассы. Ведь, как известно, погрешности качества могут привести к серьезному ухудшению рабочих характеристик и снижению уровня безопасности.
Сегодня существует ряд методов, позволяющих отслеживать качество выпускаемой продукции, однако все они различаются по своей эффективности и надежности. В настоящий момент наиболее популярным является метод неразрушающего контроля, который получил широкое распространение за счет возможности с максимальной точностью находить различные дефекты, не повреждая изделие и не нарушая его пригодность к использованию по назначению. К достоинствам неразрушающего контроля можно отнести достаточно высокую скорость проведения исследования, достоверность полученных результатов, возможность автоматизации и механизации процессов контроля, применение данного метода для исследования изделий сложной формы и др.
Учитывая все требования потребительского рынка, специалисты компании Nikon (Япония) разработали серию современных микроскопов (рис. 1), использование которых позволяет контролировать качество выпускаемой продукции практически во всех отраслях промышленности.
 |
|
Рис. 1. Микроскопы Nikon
|
В современном мире миниатюризация электронных изделий, микроэлектромеханические системы (МЭМС) и наноэлектромеханические системы (НЭМС) задают все новые стандарты возможностей современной инженерии. При нынешних масштабах обычные правила конструирования и производства начинают терять свою значимость, так как преобладающими становятся поверхностные эффекты, связанные с трением, электростатическими взаимодействиями и смачиваемостью.
Основой практически каждого электронного продукта являются полупроводниковые пластины – тонкие кристаллы полупроводниковых материалов, на которых путем диффузии и осаждения различных субстанций образуются микросхемы. Будучи одной из самых сложных областей современной технологии, полупроводниковая промышленность всегда развивалась по принципу, согласно которому каждое новое поколение чипов должно быть тоньше, эффективнее и экономичнее.
Меньше, дешевле, быстрее – таковы главные характеристики, к которым стремятся производителей микроэлектронных приборов. В этой отрасли каждое новое поколение продуктов должно превосходить предыдущее, будучи меньше по размеру и не требуя при этом значительного увеличения затрат. Так как размер приборов постоянно уменьшается, повышается необходимость во все более мощных методах измерения и анализа. При таких малых размерах влияние каждого дефекта становится все сильнее.
От оптоволоконной связи и беспроводных сетей до оптических запоминающих устройств и передового медицинского оборудования – оптоэлектроника становится все более важной частью современных технологий. Она является невидимой основой огромного количества таких разнообразных продуктов, как полупроводниковые лазеры, светодиоды, фотоприемники и оптоэлектрические преобразователи. Дефекты роста кристаллов, неравномерности покрытий, дисперсное загрязнение, избыточное напыление и краевые сколы – это лишь некоторые из часто встречающихся ошибок, которые могут привести к миллионам напрасно произведенных приборов, задержке производства и, в худшем случае, к потерянным контрактам. Чтобы избежать этих ошибок, необходим строжайший контроль поверхности материалов и ключевых свойств, влияющих на параметры функционирования.
Тонкие и не требующие много места для размещения жидкокристаллические дисплеи все более распространяются в качестве телевизоров и мониторов для рабочих станций. Однако производство ЖК-дисплеев – сложный процесс, включающий множество этапов осаждения при образовании на переднем и заднем стеклах активных подложек и цветных фильтров. Возможность обнаружить даже малейший дефект пластины или осажденного слоя является чрезвычайно важной при контроле качества ЖК-дисплеев и при обеспечении их безотказного функционирования. Микроскопия является ключевым прибором исследования ЖК-дисплеев.
Ошибки и дефекты, допущенные при производстве, ложатся финансовым бременем на производителя. Например, при производстве пластмасс к затратам на материал и машинное время добавляется стоимость утилизации и переработки. Так как партии пластиковых деталей, полученных методом литья под давлением, состоят из миллионов единиц, принципиально важно идентифицировать тот момент, когда ключевые размеры грозят выйти за допустимые пределы. Однако, кроме того, что процесс формирования пластмассы подвержен естественным флуктуациям, одна лишь скорость процесса литья под давлением уже представляет собой сложность для эффективного контроля качества. Также вызывают проблемы и различные цвета, текстуры, размеры и сложность деталей, которые необходимо измерить.
В автомобильной промышленности микроскопия (см. рис. 2) необходима для оценки ключевых функциональных параметров компонентов, включая:
– подшипники распределительного и коленчатого вала;
– топливные инжекторы и сопла;
– детали, отлитые из пластмассы;
– поверхности цилиндра;
– тормозные диски;
– коробки передач;
– поршни, стержни, кольца и соединительные штоки.
 |
 |
|
Рис. 2. Образцы металлографии
|
|
Производство деталей в точном соответствии со стандартами может увеличить срок их службы и обеспечить более экономичный, направленный на производство процесс изготовления, который в конечном итоге может повысить качество и увеличить прибыль.
Анализ поверхности, или метрология поверхности, является широкой областью, включающей в себя анализ структур и измерение таких свойств материалов и объектов, как волнистость, грубость и округлость. Цель этих исследований – понять, как происхождение и история объекта (например, процесс производства и износ) повлияли на его структуру, и как это скажется на его взаимодействии с другими компонентами и материалами. Точные и воспроизводимые измерения различий и корреляций структуры являются очень важными, так как они определяют такие фундаментальные свойства, как прочность сцепления, стирание, силу трения и эстетику поверхности. За счет оптимизации характера поверхности можно улучшить работу продукта практически в любой отрасли промышленности.
С помощью неавтоматизированной метрологии можно точно оценить прототипы, выполнить контроль качества небольших объемов продукции. Метод автоматизированного бесконтактного видеоизмерения не только позволяет выполнять надежные измерения большого количества компонентов, выпускаемых миллионами, но и измерять положение, диаметр, глубину и профиль отверстий сложных деталей, произведенных в небольшом объеме в результате процессов сверления и машинной обработки. Бесконтактные видеоизмерительные системы могут быть также использованы для сравнения проектных данных с реальными, а также для выполнения статистического анализа полученной информации в режиме реального времени.
Начиная с 1917 года, специалисты Nikon активно ведут перспективные разработки и исследования, которые и на сегодняшний день являются залогом успешной деятельности фирмы, ее технологической мощи и гарантируют высокое качество каждой единицы производимого оборудования. Именно поэтому ООО «Совтест АТЕ» предлагает высокотехнологичную продукцию Nikon, тем самым подтверждая статус поставщика, уже более 20 лет сотрудничающего только с лучшими производителями со всего мира.
При подготовке статьи были использованы материалы с сайта Nikon Metrology.