工業用測定ツールの広大な環境の中で、超音波厚さ計はその多用途性と精度で長い間認められてきました。これらのゲージは従来、製造、石油・ガス、航空宇宙などの産業に関連していましたが、現在ではエレクトロニクス産業にも進出しています。超音波厚さ計の大手サプライヤーとして、私はこの用途とその潜在力に対する関心の高まりを目の当たりにしてきました。このブログ投稿では、超音波厚さ計がエレクトロニクス業界で実際に使用できるかどうかを検討し、その機能、限界、実際の用途を調べます。
超音波厚さ計を理解する
エレクトロニクス業界での適用性を詳しく調べる前に、まず超音波厚さ計がどのように機能するかを理解しましょう。これらのデバイスは超音波の原理で動作します。ゲージ内のトランスデューサーは、測定対象の材料に超音波パルスを送信します。このパルスが材料の後壁などの界面に遭遇すると、その一部が反射されてトランスデューサに戻ります。次に、ゲージはパルスがインターフェースに到達して戻ってくるまでにかかる時間を測定します。材料内の既知の音速を使用し、ゲージはこの飛行時間測定に基づいて材料の厚さを計算します。
超音波厚さ計の機能
超音波厚さ計の主な利点の 1 つは、非破壊検査 (NDT) 機能です。コンポーネントが繊細で高価なことが多いエレクトロニクス業界では、材料を損傷することなく厚さを測定できることが極めて重要です。超音波ゲージは、プリント基板 (PCB)、半導体ウェハー、薄膜コーティングなど、エレクトロニクスで使用されるさまざまな材料の厚さを正確に測定できます。
たとえば、PCB の製造では、銅層と誘電体材料の厚さが基板の性能に大きく影響する可能性があります。超音波厚さ計を使用すると、これらの厚さを迅速かつ正確に測定でき、PCB が必要な仕様を満たしていることを確認できます。同様に、半導体製造においては、シリコンウェーハと薄膜層の厚さを正確に制御する必要があります。超音波ゲージは、製造プロセス中にリアルタイムの厚さ測定を提供できるため、即時の調整と品質管理が可能になります。
超音波厚さ計のもう 1 つの利点は、コーティングやその他の非金属層を通して測定できることです。エレクトロニクス産業では、腐食の防止、絶縁性の向上、または外観の向上を目的として、コンポーネントが保護層でコーティングされることがよくあります。超音波ゲージを使用すると、コーティングを除去せずにその下の基材の厚さを測定できるため、時間を節約し、コンポーネントへの損傷のリスクを軽減できます。
超音波厚さ計の限界
超音波厚さ計には多くの利点がありますが、エレクトロニクス業界で使用する場合には考慮する必要があるいくつかの制限もあります。主な制限の 1 つは、トランスデューサーと測定対象物質との間の良好な音響結合の要件です。超音波パルスが材料中を効果的に伝わるためには、トランスデューサーと表面との間に良好な接触がなければなりません。これは、コンポーネントの表面が小さく、不規則で、繊細であることが多いエレクトロニクス業界では困難な場合があります。
この制限を克服するには、特別なカップリング剤または技術が必要になる場合があります。たとえば、音響結合を改善するために、トランスデューサと表面の間に結合ゲルの薄い層を適用することができます。ただし、カップリング剤がコンポーネントを損傷したり、その性能を妨げたりしないように注意する必要があります。
超音波厚さ計のもう 1 つの制限は、材料特性に対する感度です。物質の音速は、その組成、密度、温度によって異なります。エレクトロニクス産業では、材料が複雑な組成や特性を持つ可能性があるため、特定の材料や用途ごとにゲージを校正する必要がある場合があります。これにより、超音波厚さ計の使用が複雑になり、コストが増加する可能性があります。
エレクトロニクス業界における実際のアプリケーション
これらの制限にもかかわらず、超音波厚さ計はエレクトロニクス業界のさまざまな用途でうまく使用されています。以下にいくつかの例を示します。
プリント基板の製造
前述したように、超音波厚さ計は、PCB の銅層と誘電体材料の厚さを測定するために使用されます。これは、PCB が正しい電気特性を持ち、必要な仕様を満たしていることを確認するのに役立ちます。超音波ゲージは、基板の性能や信頼性に影響を与える可能性がある、PCB 層の剥離やボイドなどの欠陥を検出するためにも使用できます。
半導体製造
半導体製造では、シリコンウェーハと薄膜層の厚さを測定するために超音波厚さ計が使用されます。これは、半導体デバイスの性能と歩留まりを制御するために重要です。超音波ゲージを使用して、製造プロセス中にエッチング層の厚さを監視することもでき、デバイスが正しい深さまでエッチングされていることを確認できます。
ディスプレイ製造
液晶ディスプレイ (LCD) や有機発光ダイオード (OLED) ディスプレイなどのディスプレイの製造では、ガラス基板、液晶層、薄膜トランジスタ (TFT) 層などのさまざまな層の厚さを測定するために超音波厚さ計が使用されます。これは、ディスプレイが正しい光学特性を持ち、必要な仕様を満たしていることを確認するのに役立ちます。
電子部品の試験
超音波厚さ計は、コンデンサ、抵抗器、インダクタなどの電子部品の完全性をテストするために使用することもできます。コンポーネントの層の厚さを測定することにより、コンポーネントの性能や信頼性に影響を与える可能性のある亀裂、ボイド、層間剥離などの欠陥を検出することができます。
適切な超音波厚さ計の選択
エレクトロニクス産業で使用する超音波厚さ計を選択する場合、考慮すべき要素がいくつかあります。まず、ゲージが測定する必要がある材料と厚さに適していることを確認する必要があります。ゲージの中には、薄い材料を測定するように設計されたものもありますが、厚い材料に適したものもあります。ゲージの精度と分解能、動作周波数と測定範囲も考慮する必要があります。
考慮すべきもう 1 つの重要な要素は、トランスデューサーのタイプです。エレクトロニクス産業で使用する場合、薄い材料や小さな表面を持つコンポーネントの厚さを測定するには、小型の高周波トランスデューサが必要になる場合があります。の超音波二素子厚さプローブは、高い精度と分解能を提供するだけでなく、コーティングやその他の非金属層を通して測定する機能も備えているため、これらのアプリケーションによく選ばれています。
最後に、ゲージの特徴と機能を考慮する必要があります。一部のゲージは、データログ、Bluetooth 接続、データ分析用ソフトウェアなどの追加機能を提供します。これらの機能は、エレクトロニクス産業における品質管理とプロセス監視に役立ちます。
結論
結論として、超音波厚さ計はエレクトロニクス業界において貴重なツールとなり得ます。非破壊検査機能、コーティングを通して測定できる機能、および精度により、PCB 製造、半導体製造、ディスプレイ製造、電子部品検査などのさまざまな用途に最適です。いくつかの制限はありますが、適切な機器と技術を使用すればこれらを克服できます。
超音波厚さ計のサプライヤーとして、私はお客様に最高品質の製品とサポートを提供することに尽力しています。エレクトロニクス製造プロセスでの超音波厚さ計の使用に興味がある場合は、特定のニーズと要件について話し合うために当社に連絡することをお勧めします。当社は、お客様の用途に適したゲージの選択を喜んでお手伝いし、投資を最大限に活用するために必要なトレーニングとサポートを提供いたします。
参考文献
- ASNT (米国非破壊検査協会)。超音波検査ハンドブック。
- ISO 16809:2017。非破壊検査 — 超音波検査 — パルスエコー技術による厚さの測定。
- ASTM E797-18。超音波パルスエコー接触法による厚さ測定の標準的な方法。