Betrachtung und Analyse von Keramikwerkstoffen
Keramik ist ein Werkstoff, den es bereits vor Kunststoff und Metall gegeben hat. Auch wenn Keramik hart und reibungs- und temperaturbeständig ist, galt dieser Werkstoff aufgrund seiner Anfälligkeit gegenüber mechanischen Belastungen und starken Temperaturschwankungen als ungeeignet für Industrieprodukte.
In den letzten Jahren wurden jedoch Keramiken entwickelt, die diese Defizite behoben haben und nun in elektrischen Baugruppen (z. B. Keramikvielschicht-Chipkondensatoren (MLCCs)), hitzebeständigen Lagern, die in Fahrzeug- und Flugzeugmotoren verwendet werden, Baumaterialien und anderen Schlüsselkomponenten eingesetzt werden.
In diesem Abschnitt werden Anwendungsbeispiele für die Betrachtung und Analyse von Produkten aus Keramikwerkstoffen mit dem Digitalmikroskop der Modellreihe VHX vorgestellt.
- Die Notwendigkeit der Betrachtung und Analyse von Keramikwerkstoffen
- Beispiele für die Betrachtung und Analyse von Produkten aus Keramikwerkstoffen mit dem Digitalmikroskop der Modellreihe VHX
- Ein einziges Mikroskop für die gesamte Prozesskette von der Betrachtung über die Analyse bis zur Berichterstellung
Die Notwendigkeit der Betrachtung und Analyse von Keramikwerkstoffen
Die Oberflächenmontage auf Chip-Bauteilen wurde Mitte der 1980er Jahre möglich, was den Weg zur Verwendung von Keramikkondensatoren als Chip-Bauteile ebnete. Seitdem sind Keramikkondensatoren mit zunehmender Integrationsdichte der Leiterplattenmontage kleiner geworden. Die hochentwickelten Techniken und Produktionssysteme, die ein präzises Stapeln von Hunderten von dielektrischen Platten innerhalb von nur 1 μm ermöglichen, haben die Elektronik in allen Bereichen verbessert. Dennoch waren die miniaturisierten Teile anfälliger für eine schlechte Isolierung zwischen den internen Elektroden aufgrund von Rissen durch verzogene Leiterplatten und Kratzern in den dielektrischen Platten.
Als Baumaterialien gibt es funktionale Keramikplatten mit superhydrophilen und Antifouling-Beschichtungen. Da von in Baumaterialien verwendeten Keramiken eine hohe Hitzebeständigkeit und ein hoher Flammschutz gefordert wird, ist die Zusammensetzungsanalyse für die Qualitätssicherung unerlässlich.
Der Bedarf an Betrachtung und Analyse von Keramikwerkstoffen wächst zunehmend, da die Anforderungen für den Einsatz von Keramikwerkstoffen in den verschiedensten Anwendungsbereichen immer höher werden.
Beispiele für die Betrachtung und Analyse von Produkten aus Keramikwerkstoffen mit dem Digitalmikroskop der Modellreihe VHX
Das Digitalmikroskop der Modellreihe VHX von KEYENCE verfügt über hochauflösende Objektive, einen Bildsensor sowie über zahlreiche Analysefunktionen.
Die Modellreihe VHX ermöglicht die Betrachtung von Produkten aus Keramikwerkstoffen und anderen kontrastarmen Materialien mit hochauflösenden Aufnahmen und die Durchführung erweiterter Analysen mit einer Vielzahl von Werkzeugen.
Beispiel für die Betrachtung eines Keramikvielschicht-Chipkondensators (MLCC)
Ein Keramikvielschicht-Chipkondensator besteht aus einer Vielzahl von einzelnen Keramikschichten des Dielektrikums im Bereich von 1 μm. Die in diesem kleinen Bauteil eingebundene Keramik kann durch Entfernen der Umhüllung mittels Abrieb, jedoch mit anhaftender Kunststoffbeschichtung, betrachtet werden.
Selbst ein kleiner Riss, der bei der Montage vorhanden ist, kann sich durch mechanische Einwirkungen und Alterung zu einem größeren Riss entwickeln, und diese größeren Risse können zum Ausfall der Isolierung führen. Eine schlechte Isolierung kann zum Ausfall von Bauteilen, zur Wärmeentwicklung und/oder zu einem Brand führen. Das Übersehen von feinen Rissen aufgrund unzureichender Vergrößerung oder Auflösung ist ein ernsthaftes Problem im Prüfprozess.
Das Digitalmikroskop der Modellreihe VHX ermöglicht die Betrachtung kleinster äußerer Mängel an Produkten aus Keramikwerkstoffen durch den Vergleich von Aufnahmen, die sowohl mit Dunkelfeld- als auch mit Hellfeldbeleuchtung aufgenommen wurden. Durch diesen Vergleich können Risse und Isolationsfehler eindeutig erfasst werden.
Selbst wenn die kunststoffbeschichtete Probe aufgrund unzureichenden Polierens eine unebene Oberfläche aufweist, trägt die hohe Tiefenschärfe des hochauflösenden Objektivs zu einer klaren Bilderfassung selbst von Rissen im Submikrometerbereich bei.
Betrachtung von Glasfasern in keramischen Baumaterialien
Glasfaser ist ein weit verbreitetes anorganisches Material, das sich durch seine Hitze- und Korrosionsbeständigkeit sowie durch seine hervorragende Elastizität und Steifigkeit auszeichnet. Durch die Einbindung von Glasfasern in die Keramikfasern wurden hochfunktionelle Baustoffe entwickelt. Diese Materialien haben gute wärmeisolierende, hitzebeständige und feuerfeste Eigenschaften und werden in flammhemmenden Vorhängen und zur Wärmedämmung von Kesseln und anderen Industrieöfen verwendet.
Das Digitalmikroskop der Modellreihe VHX von KEYENCE verwendet modernste Technologien, wie beispielsweise hochauflösende Objektive und einen 4K-CMOS-Sensor. Dank dieser Technologien ist mit der Modellreihe VHX eine Betrachtung und Analyse von keramischen Baumaterialien mit tiefenscharfen Aufnahmen möglich.
Mit der HDR-Funktion lässt sich das gesamte Objekt vollständig fokussieren, unabhängig von seiner unebenen Oberfläche. Die HDR-Funktion (High Dynamic Range) erfasst mehrere Bilder mit unterschiedlichen Belichtungszeiten, um eine Aufnahme mit hoher Farbabstufung zu erhalten. Dies ermöglicht eine hochauflösende Betrachtung mit hohem Kontrast, was bisher aufgrund von begrenzter Auflösung und geringem Kontrast oft kaum machbar war.
Die Modellreihe VHX unterstützt auch 2D- und 3D-Messungen auf einfache Weise mit hochauflösenden vergrößerten Aufnahmen, was zu einer präzisen und schnellen Durchführung der für die Analyse erforderlichen Aufgaben beiträgt.
Betrachtung von Kratzern auf einer Keramikschneidkante
Bei dem Digitalmikroskop der Modellreihe VHX werden unterschiedliche Beleuchtungsarten mit der Multi-Lighting-Funktion per Knopfdruck einfach automatisch erfasst. Aus diesen Daten kann dann eine geeignete Aufnahme zur Betrachtung ausgewählt werden, um den Zeitaufwand für die Beleuchtungseinstellungen zu reduzieren. Die Beleuchtungsoptionen bleiben auch nach der Aufzeichnung des Bildes erhalten. Dadurch kann die Beleuchtung jederzeit nachträglich und benutzerunabhängig einfach per Mausklick angepasst werden.
Dadurch müssen die Beleuchtungseinstellungen nicht wiederholt angepasst werden, um eine klare Aufnahme zu erhalten.
Ein einziges Mikroskop für die gesamte Prozesskette von der Betrachtung über die Analyse bis zur Berichterstellung
Das Digitalmikroskop der Modellreihe VHX bietet eine hervorragende Effizienz und ermöglicht es, anwenderabhängige Schwankungen zu vermeiden und eine genaue Betrachtung und Analyse sicherzustellen.
Die hochauflösenden Aufnahmen, die durch modernste optische Bildverarbeitungs- und Automatisierungstechniken erzeugt werden, ermöglichen automatische Flächenmessungen und Zählungen innerhalb eines festgelegten Bereichs von Keramikwerkstoffen bei zugleich einfacher Bedienung. Sie tragen so dazu bei, schnelle und anspruchsvolle Analyseergebnisse zu erzielen.
Die erfassten bzw. gemessenen Daten können mit der Berichtsfunktion einfach als Bericht mit einem festen Format ausgegeben werden. Dadurch können nicht nur die Qualität gesichert, sondern auch eventuell auftretende Probleme identifiziert und nachfolgende Prozessverbesserungen vorgenommen werden.
Dank einer Vielzahl an erweiterten Messfunktionen ist die Modellreihe VHX ein leistungsstarker Partner für die Fehleranalyse von Keramikwerkstoffen. Für weitere Informationen klicken Sie bitte auf die unten angezeigte Schaltfläche, um die Broschüre herunterzuladen. Für Anfragen klicken Sie bitte auf die entsprechende Schaltfläche, um KEYENCE zu kontaktieren.
