세라믹 소재 제품에 대한 관찰·해석
세라믹은 수지나 금속보다도 일찍이 존재했던 재료입니다. 단단하고 마찰과 고온에 강한 한편, 기계적 충격 및 급격한 온도 변화에 약하여 공업용 부품 소재로는 적합하지 않다고 여겨져 왔습니다.
그러나 최근에는 이런 약점들을 극복한 세라믹이 개발되어 적층 세라믹 콘덴서(MLCC: Multi-Layered Ceramic Capacitor)로 대표되는 전기 부품, 자동차, 비행기 엔진의 내열성 베어링, 건축 재료 등 중요 부품에 사용되고 있습니다.
여기에서는 최신 4K 디지털 마이크로스코프에 의한 세라믹 소재 제품의 관찰·해석 사례를 소개합니다.
세라믹 소재 제품 관찰·해석의 필요성
1980년대 중반, 칩 부품의 표면 실장이 실현되어 세라믹 콘덴서도 칩 부품이 되었습니다. 그 후, 기판 실장의 고집적화에 따라 세라믹 콘덴서도 소형화되었습니다. 수백 층의 얇은 유전체 시트를 불과 1 μm 이하 내로 정밀하게 적층하는 고도의 기술과 생산 체제로 각종 분야의 전자 기술을 뒷받침해 왔습니다. 그러나 부품의 소형화와 함께 실장 기판의 휨에 따른 크랙이나 유전체 시트의 흠집에 의한 내부 전극 간 절연 불량 등의 문제가 발생할 가능성도 높아지면서 부품 내부에 대한 관찰·해석의 필요성도 높아졌습니다.
또한, 건축 재료로는 쉽게 오염되지 않는 초친수성 오염 방지 기능 세라믹 타일 등이 있습니다. 건축 재료에 사용되는 세라믹에는 높은 내열·내화성도 요구되며, 품질 유지를 위해 성분 분석이 반드시 필요합니다.
이처럼 여러 분야의 세라믹 소재 이용 목적이 고도화되면서 세라믹 소재 제품에 대한 관찰·해석의 필요성은 이전보다 높아졌습니다.
최신 4K 디지털 마이크로스코프에 의한 세라믹 소재 제품의 관찰 사례
대부분의 경우, 세라믹 소재 제품의 표면은 콘트라스트가 낮아 광학식 현미경 및 마이크로스코프에 의한 관찰은 난이도가 높은 것으로 생각되어 왔습니다.
그러나 최신 4K 디지털 마이크로스코프 「VHX 시리즈」는 높은 해상도의 렌즈와 이미지 센서, 그리고 해석을 위한 많은 기능이 탑재되었습니다.
따라서 세라믹 소재 제품 등 콘트라스트가 낮은 소재도 고해상도 화상으로 관찰할 수 있으며, 다양한 툴로 고도의 해석을 실시할 수 있습니다.
적층 세라믹 콘덴서의 관찰 사례
칩이 된 적층 세라믹 콘덴서에는 1 μm 이하 내에 수백 층의 세라믹이 유전체 시트로 사용됩니다. 이 작은 부품에 들어 있는 세라믹을 관찰할 때는 패키지를 연마하여 제거하고 수지를 채운 상태로 관찰합니다.
실장 초기에는 사소한 크랙(균열)이었을지라도 기계적 충격이나 노후화 등에 의해 진행되어 절연 불량을 일으킬 가능성이 있습니다. 절연 불량은 고장 및 발열·발화의 원인이 됩니다. 그리고 배율·해상도 부족 등에 의해 발생하는 미세한 크랙의 판정 누락은 검사 공정에서 심각한 과제였습니다.
4K 디지털 마이크로스코프 「VHX 시리즈」는 지금까지 콘트라스트가 낮아 관찰이 어려웠던 세라믹 소재 제품의 미세한 외관 불량도 암시야·명시야 조명의 비교로 관찰할 수 있습니다. 크랙 및 절연 불량 등도 선명하게 포착할 수 있습니다.
또한, 수지를 채운 샘플의 연마가 불충분하여 표면에 요철이 있는 경우에도 고분해능 HR 렌즈에 의한 깊은 피사계 심도로 서브미크론 단위의 미세한 크랙까지 선명한 화상으로 관찰할 수 있습니다.
세라믹 건축 자재 내의 유리 섬유 관찰
내열성 및 내식성, 탄성 및 강성이 뛰어난 무기 섬유로서 유리 섬유는 폭넓게 이용되고 있습니다. 그 유리 섬유를 섬유 형태로 만든 세라믹 화이버와 함께 직조하여 기능을 한층 강화한 건축 자재가 개발되고 있습니다. 이러한 소재는 높은 단열·내열·방화성을 갖추어 보일러 등 공업로의 고온 밀봉이나 방화 커튼 등에 이용됩니다.
면 형태의 소재와 함께 직조된 유리 섬유는 피사계에 깊이가 있고 콘트라스트가 낮기 때문에 기존의 마이크로스코프로는 정확한 관찰이 어려웠습니다.
KEYENCE의 고해상도 4K 디지털 마이크로스코프 「VHX 시리즈」는 고분해능 HR 렌즈와 4K CMOS 등의 최첨단 기술을 채택하여 세라믹 건축 자재 내의 유리 섬유를 선명한 4K 화상으로 관찰·해석할 수 있습니다.
요철이 있는 대상 물체라도 전체에 풀 포커스를 맞출 수 있는 HDR 기능 등이 탑재되었습니다. HDR(High Dynamic Range) 기능은 셔터 속도를 바꿔 풍부한 계조의 화상을 여러 장 취득하기 때문에, 해상도 및 콘트라스트가 부족하여 보이지 않았던 유리 섬유의 세밀한 부분을 고해상도·고콘트라스트의 화상으로 관찰할 수 있습니다.
또한, 고해상도의 확대 화상을 이용하여 간단한 조작을 통해 그대로 2D·3D 측정 등을 실시할 수 있기 때문에 해석에서 요구되는 일련의 작업을 고해상도, 고속으로 실현합니다.
세라믹 단면 흠집 관찰
기존의 현미경으로는 조명의 각도에 따라 표현 방식이 달라서 콘트라스트가 낮은 세라믹 소재 단면의 흠집을 놓치는 경우가 있었습니다.
4K 디지털 마이크로스코프 「VHX 시리즈」는 버튼을 누르기만 하는 간단한 조작으로 멀티 라이팅 기능에 의한 전방위 조명 데이터를 자동 취득합니다. 그 중 최적의 화상을 선택하면 기존에 조명 설정에 걸렸던 시간을 크게 단축할 수 있습니다. 또한, 화상 선택·기록 후에도 간단한 마우스 조작으로 조명 조건이 다른 화상을 즉시 불러올 수 있습니다.
선명한 화상을 얻기 위해 조명을 몇 번이나 다시 설정하는 수고를 들일 필요가 없습니다.
1대로 관찰·해석부터 리포트 작성까지
고해상도 4K 디지털 마이크로스코프 「VHX 시리즈」를 이용하면 기존의 현미경 및 마이크로스코프에 비해 압도적으로 효율화되며 사용자에 의한 오차의 해소, 정확한 관찰·해석이 실현됩니다.
또한, 최첨단 광학·비전 시스템·자동화 기술로 실현한 고해상도 4K 화상을 통해 세라믹 소재 제품도 간단한 조작으로 자동 면적 계측 및 카운트를 실행할 수 있기 때문에 더욱 고도의 해석 결과를 빠르게 얻을 수 있습니다.
촬영·측정한 데이터는 「리포트 기능」에서 설정한 정형 양식으로 간단하게 리포트를 만들 수 있어 품질 보증뿐 아니라 문제 발생 시 원인 파악이나 공정 개선 등에 활용할 수 있습니다.
그 밖에도 여러 최첨단 기능을 탑재한 「VHX 시리즈」는 세라믹 소재 제품 불량의 해석을 위한 강력한 파트너입니다. 자세한 내용을 알아보시려면 아래의 버튼을 클릭하여 카탈로그를 다운로드하시거나 부담 없이 상담·문의해 주시기 바랍니다.
