簡介
如果您曾經想過工程師如何測量表面上最微小的細節，從 半導體 從晶圓到行動電話零件，答案往往就在一個稱為輪廓測量的領域中。.
在這篇部落格中，我們將介紹什麼是輪廓測量、它如何運作，以及接觸式和觸摸式輪廓測量之間的主要差異。 非接觸式量測 方法。.
什麼是輪廓測量？
輪廓儀是測量物件表面輪廓、紋理和粗糙度的科學。想像一下，用手指在桌面上滑動，您可以感覺到桌面是否平滑或凹凸不平。輪廓儀也能做同樣的事情，但其精確度高得驚人，通常可達奈米（百萬分之一毫米）。.
在半導體、汽車、硬碟和行動裝置等產業中，即使是表面上最微小的瑕疵都可能影響效能。這就是為什麼輪廓測量非常重要；它能確保元件符合精確的設計和品質標準。.
輪廓測量系統可捕捉 3D 形狀和表面高度變化，協助工程師和品質團隊分析表面「平坦」、「粗糙」或「紋理」的真實程度。.
瞭解接觸輪廓儀
接觸式輪廓測量是測量表面的傳統方法。以下是它的工作原理，以及為什麼它在今天仍然適用。.
如何運作？
- 微小的觸針（針狀尖端）會實際接觸表面並沿著表面移動。.
- 當它移動時，會隨著表面特徵上下起伏，這些移動都會被記錄下來。.
- 然後將資料轉換成 2D 或 3D 表面地圖。.
就像使用唱片機的唱針一樣，唱針觸及每個凹槽來讀取表面細節。.
接觸式輪廓儀的優勢
1.高準確性： 它具有極佳的垂直解析度，這意味著它可以測量極細微的變化。.
2.堅硬表面的可靠度： 適用於金屬、機械加工零件及可承受觸碰的材料。.
3.廣泛使用： 許多實驗室和工廠在這項技術上已有數十年的經驗。.
接觸式輪廓儀的限制
1.表面損壞： 由於測針會實際接觸樣品，因此可能會刮傷或使脆弱的材料變形。.
2.過程緩慢： 每次掃描都需要時間，因為探針會在表面進行物理移動。.
3.範圍有限： 難以量測軟性、黏性、反射性或非常小的微觀結構。.
因此，儘管接觸式輪廓儀對於某些材料是可靠的，但對於超敏感或精密的零件卻不適用，這就是非接觸式系統的用武之地。.
瞭解非接觸式輪廓儀
與舊式的接觸式方法不同，非接觸式輪廓測量完全不碰觸表面。相反，它使用光或雷射技術來掃描和測量表面。.
如何運作？
- 系統將光線投射到表面。.
- 感應器可偵測光線的反射或干擾情況，從而建立精確的 3D 地圖。.
- 使用的技術包括雷射三角測法、白光干涉測法和共焦顯微鏡。.
就像是用光線代替觸控來「感覺」表面，更快速、安全，而且通常更精準。.
非接觸輪廓儀的優勢
- 禁止身體接觸： 適用於柔軟、脆弱或反光的表面，沒有損壞的風險。.
- 高速測量： 光線傳輸速度很快，因此掃描大片區域只需要幾秒鐘。.
- 3D 功能： 同時擷取高度與材質資料。.
- 複雜表面的理想選擇： 適用於曲面、透明或微細圖案材料。.
非接觸輪廓儀的限制
- 較高的初始成本： 先進的光學與感測器使這些系統成本較高。.
- 敏感設定： 如果不加以控制，外部震動或光線會影響讀數。.
然而，其優點仍遠遠超過其限制，尤其是對於現代精密製造而言。.
接觸式與非接觸式輪廓儀
| 特點 | 聯絡輪廓儀 | 非接觸輪廓儀 |
| 工作原理 | 觸控筆以物理方式描繪表面 | 使用雷射或光學反射 |
| 表面互動 | 直接接觸 | 無接觸 |
| 速度 | 較慢 | 非常快速 |
| 表面風險 | 可能造成刮傷 | 完全安全 |
| 精確度 | 高 | 超高 |
| 最適合 | 堅硬、平坦的表面 | 柔軟、細膩或微尺度表面 |
| 成本 | 中度 | 更高，但能力更強 |
非接觸式輪廓儀現在已成為大多數需要高精度、非破壞性測試的產業的首選方法。.
輪廓儀在各行各業的應用
輪廓儀在許多產業中都扮演著重要的角色，但人們往往沒有意識到這一點。以下是如何做到的：
1.半導體與晶圓製造
輪廓測量可確保晶圓表面完全平整，晶圓層厚度一致，這是晶片效能的必要條件。.
2.硬碟與懸吊系統
在 HDD 製造過程中，即使是微小的不均勻也可能造成磁頭撞擊。輪廓儀有助於保持均勻性和可靠性。.
3.連接器和移動元件
用於驗證尺寸、針腳對齊和接觸平滑度，這些都是連接性和耐用性的關鍵。.
4.光學與探針卡檢查
非接觸式系統可檢測光學元件和探針卡的細節，微小層級的精確度是非常重要的。.
在所有這些產業中，非接觸式輪廓測量已經成為首選的方法，因為它可以安全、快速地測量易碎或反光的材料。.
業界為何趨向非接觸式量測
過去十年來，製造業已轉向小型化、自動化和精密化。隨著元件的縮小，出錯的機會也越來越小，而這正是非接觸式系統的優勢所在。.
- 生產速度更快： 光學輪廓儀可以在幾秒鐘內掃描數千個點。.
- 無表面磨損： 非常適合敏感晶圓和薄膜。.
- 資料驅動的決策： 先進的系統可擷取高密度資料，用於 AI 和品質分析。.
- 自動化就緒： 它們可以直接整合到機器人或線上檢測裝置中。.
- 環保： 減少停機時間、降低維護成本、延長系統壽命。.
簡單來說，非接觸式輪廓測量符合現代工業的發展方向，即速度、精確度和非破壞性測試。.
為您的應用選擇正確的輪廓測量方法
如果您正在評估您的實驗室或生產設備的輪廓儀，這裡有一個簡單的決策指南：
使用接觸輪廓測量時：
- 您要測量的是金屬、陶瓷或硬質材料。.
- 預算有限，速度也不是優先考量。.
- 您需要簡單的 2D 表面粗糙度資料。.
使用非接觸式輪廓儀時：
- 您的工作涉及晶圓、薄膜、軟聚合物或光學零件。.
- 速度、精度和非破壞性分析是必不可少的。.
- 您需要 3D 表面地圖或自動檢測。.
簡而言之，這兩種方法都有它的用武之地，但非接觸式輪廓儀正逐漸成為現代精密量測的全球標準。.
ViewMM 在非接觸式量測方面的優勢
幾十年來, View Micro Metrology (ViewMM) 專注於非接觸光學量測系統的發展。我們的系統採用最先進的視訊與光學量測技術，可在半導體、HDD、連接器與晶圓級封裝等各種應用中提供可重複的微米級精確度。.
我們的技術結合了
- 高速視訊測量
- 亞微米光學精度
- 自動化工作流程
- 複雜幾何形狀的多感測器整合
這使得測量結果一致、可重複且快速，非常適合重視每一微米的產業。.
主要心得
- 輪廓儀有助於測量表面形狀、高度和紋理。.
- 接觸式輪廓測量法使用觸針接觸表面，精確度高，但速度較慢，且對精密零件風險較高。.
- 非接觸式輪廓儀使用光線快速、安全地量測表面。.
- 半導體、HDD 和電子等產業非常依賴非接觸式系統。.
- 隨著製造業邁向自動化和微精密化，非接觸式計量學將引領未來。.
常見問題
輪廓儀測量什麼？
它可以極高的精度測量表面粗糙度、紋理和高度變化。.
為什麼非接觸式輪廓儀是當今的首選？
因為它更快速、無破壞性，而且適用於易碎或反光材料。.
輪廓儀可以量測透明或反射表面嗎？
是的，現代光學系統可以利用特殊感應器和照明控制來測量這兩種情況。.
哪些行業最常使用輪廓測量？
半導體、HDD、連接器、光學元件和微電子產業。.
接觸輪廓測量是否仍然有用？
是的，它對於硬質材料和較簡單的應用非常可靠，在這些應用中，表面安全不是問題。.