Tilbake til søkeresultatene

NANO2021-Nanoteknologi og nye materiale

Sammenhengen mellom mikrofeil i optiske aktive elementer og sammenbrudd i mekanisk, fysisk og elektrisk testing

Alternativ tittel: The connection between micro failures in optical active elements and break down in mechanical, physical and electrical testing.

Tildelt: kr 9,0 mill.

Prosjektleder:

Prosjektnummer:

281926

Prosjektperiode:

2018 - 2021

Organisasjon:

Microfail prosjektet er fokusert på å forstå effekten av mikrofeil og defekter på observerte problem i produktet, som påvirker linsenes ytelse eller pålitelighet. Prosjektets første år var særlig fokusert på problemer i dropp-test. I typisk dropp-test for mobiltelefonkomponenter, blir en telefonlignende jig med linsen montert sluppet fra 1,5 m mot et granittgulv. Vi har observert at komponenter kan oppleve akselerasjoner på opptil 50000G. Dette er en ekstrem påvirkning. Siden fallretning og treffpunkt også er tilfeldig vil linsens innpakning ha stor betydning. Design og form på mobiltelfoner har også endret seg relativt mye fra stor, ofte plastbelagte telefoner til dagens slank og stive telefoner. Samtidig har kravene til å motstå fall økt og poLight må designe sine linser slik at de kan tåle framtidens tester. Tidlig i prosjektet ble det identifisert en metode for å drastisk forbedre linsenes motstand mot å ødelegges i dropp-test. Metoden ble patentsøkt, og er implementert i produksjonslinjen for alle TLens-produkter. I løpet av året har det vært gjennomført en full produktkvalifisering, med et omfattende pålitelighetstestprogram. I løpet av perioden har også forståelsen av viktigheten av å gjøre en korrekt montering av linser i dropp-test-jiggene blitt åpenbar. Kombinasjon av omfattende eksperimentelt arbeid, statistisk analyse og simuleringer har vært nødvendig for å kunne forstå komplekse sammenhenger mellom dropp-test betingelser og resultater. Ved å kontrollere (redusere) muligheten for små bevegelser av linsene/kameraene i dropp-jiggen, har feilraten i denne testen blitt redusert fra 20% til under 5%, noe som anses å være bra nok til å si at problemet med dropp-test nå er under kontroll. Det har vært gjennomført en vellykket produktkvalifisering for alle TLens produkter. I løpet av produktkvalifiseringen ble ett nytt fenomen oppdaget. Komponenten (et epoksy-lim) som er den patentsøkte metoden for å løse droptestproblemet, har vist seg å ha en interaksjon med luftfuktigheten. Når luftfuktigheten er lavere enn 30% kan det oppstå mekanisk stress i epoksy-filmen, som igjen forårsaker en ikke-ideell deformasjon av membranen, som kan gi en dårligere bildekvalitet i et kamera. Endringene i deformasjon av membranen er en brøkdel av en mikrometer, og er vanskelig å detektere. Etter omfattende eksperimentelt arbeid, hvor vi har gjort optisk karakterisering under kontrollert luftfuktighet, har vi nok informasjon til å forstå fenomenet, slik at det nå er et rent "yield-problem". Dvs at vi har justert kontrollgrenser for sortering av linser i produksjon for å unngå at kunden vil oppleve fenomenet i reell bruk. Det er imidlertid behov for å gjøre et omfattende arbeid neste år for å redusere problemet. Dette vil innebære FoU aktiviteter knyttet til material- og prosesser som benyttes i påføringen av epoksymaterialet. Vi regner med at dette vil innebære vesentlige FoU kostnader neste år. I løpet av de siste månedene har vi oppdaget en ny type defekt, som gir en viss risiko for at linser vil feile under bruk. Denne defekten er ikke mulig å detektere ved automatisk visuell inspeksjon slik det gjøres i dag. Dette arbeidet har hatt høy fokus, siden defekten er til stede på en andel av materiell som i dag blir produsert og levert til kunder. Det har blitt gjennomført omfattende forundersøkelser, og vi har innført manuelle rutiner for å sortere bort disse defektene. Vi planlegger å starte opp arbeid for å utvikle avanserte bildeanalysealgoritmer for å kunne gjøre detektering av disse defektene mulig ved bruk av automatisk inspeksjon, noe som vil være nødvendig for å kunne gå gjennom 1000-vis av linser hver dag. Det siste året er det første produktet blitt kvalifisert og satt i produksjon for bruk i smart klokker. Vi har også i 2020 oppdaget nye effekter som påvirker funksjonen og levetiden, men vi har identifisert og implementert løsninger som som fungerer. Post-doc studenten i prosjektet har hatt god fremdrift. Det er søkt om synkrotrontid for høy-energi røntgendiffraksjon, for å gjøre omfattende mapping av stress og molekylær struktur på linser. Det er også planlagt å gjøre røntgendiffraksjonmålinger mens linsene er utsatt for mekanisk eller elektrisk stress. Det har i mellomtiden også vært utført forundersøkelser ved bruk av SAXS ved NTNU, for å forsøke å se endringer i amorfe strukturer for linser med ulik historikk eller egenskaper. Året 2020 har vært utfordrende for Post-doc studenten. Vi hadde "time" ved synkrotronen i Frankrike i mars. Denne "timen" ble først utsatt til oktober og senere på ubestemt tid. Dette betyr at vi mest sannsynlig ikke får gjennomført analysene innenfor dette prosjektet.

poLight as has developed their Tlens technology through the last years and the first product (Silver) is now entering in to mass-production. The next step will be development of new products such as AF-lenses with larger apertures as well as Optical Image Stabiliser (OIS) and an integrated OIS-AF. This require a range of new knowledge which will be aquired through R&D project together with SINTEF, NTNU, HSN and a number of sub-suppliers. Parts of this work i organized in projects partly funded by Forskningsrådet (BTHE, HybridMEMS, HiFPac and this new project Microfail) Microfail is devoted to understanding the effect of micro fails and defects on any observed issue like cracks, delamination, corrosion, moisture absorption and haziness. Larger, more complex structures like OIS are most likely more sensitive to these defects and it is important that we are able to control them. Samples are selected from our product test programs (Not a part of this project) and made in controlled experiments due to time temperature and environment. All selected samples are analysed by SINTEF and NTNU and evaluated in cooperation with poLight scientists. A number analytical techniques will be used including destructive and non-destructive tests described in the project description. We may also need analytical instruments not available in Norway. Through our partners we may use facilities in SNRF, CERN and som other laboratories. Finally we will tune and adjust wafer processing parameters and assembly process to avoid or reduce the number of defects.

Aktivitet:

NANO2021-Nanoteknologi og nye materiale