โซลูชันด้านสเปกโทรสโกปีสำหรับอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์และไฟฟ้า

การประยุกต์ใช้งานที่ 1: เครื่องวัดสเปกตรัมอินฟราเรดในการทดสอบวัสดุประกอบผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์

วัสดุประกอบผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ หมายถึง วัตถุดิบหรือวัสดุเสริมที่ใช้ในกระบวนการผลิต เช่น เทปกาวหรือกาวสำหรับยึดติด โฟมสำหรับฉนวน ฟิล์มป้องกัน หรือฟิล์มสำหรับเคลือบ วัสดุเหล่านี้มีคุณสมบัติที่ส่งผลต่อคุณภาพของผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์โดยตรงหรือโดยอ้อม การวิเคราะห์เชิงคุณภาพของวัสดุเหล่านี้สามารถทำได้โดยใช้สเปกโทรสโกปีอินฟราเรด (อินฟราเรด)

รูปที่ 1 กาวอะคริลิก

รูปที่ 2 กาวซิลิโคน

การประยุกต์ใช้งานที่ 2: การตรวจสอบความสม่ำเสมอของสารเคลือบสำหรับกาวอิเล็กทรอนิกส์

เนื่องจากกาวส่วนใหญ่มีลักษณะไม่มีสีและโปร่งใสหลังการใช้งาน จึงยากที่จะตรวจสอบประสิทธิภาพของการเคลือบด้วยสายตา ดังนั้น ในทางปฏิบัติ จึงมีการเติมสารเรืองแสงในปริมาณที่เหมาะสมลงในกาว จากนั้นจึงตรวจสอบการมีอยู่และความสม่ำเสมอของการเคลือบกาวโดยการสังเกตปรากฏการณ์เรืองแสงของผลิตภัณฑ์ที่เคลือบแล้ว

โดยใช้เครื่องสเปกโทรโฟโตมิเตอร์แบบเรืองแสงระดับโมเลกุล จะทำการทดสอบสเปกตรัมการปล่อยแสงเรืองแสงของผลิตภัณฑ์ที่เคลือบด้วยกาว (กาวเคลือบผิว, สารเคลือบแบบคอนฟอร์มอล) โดยการวิเคราะห์สเปกตรัมเพื่อระบุยอดการเรืองแสงลักษณะเฉพาะ และเปรียบเทียบความเข้มของการเรืองแสงของยอดเหล่านี้ จะสามารถระบุได้ว่าตัวอย่างนั้นได้รับการเคลือบด้วยกาวหรือไม่ หรือว่าการเคลือบนั้นสม่ำเสมอหรือไม่ วิธีนี้ใช้งานง่ายและให้ผลลัพธ์ที่มีนัยสำคัญ

รูปที่ 3 การซ้อนทับของสเปกตรัมการทดสอบซ้ำสามครั้ง

การประยุกต์ใช้งานที่ 3: การวิเคราะห์เชิงคุณภาพหรือกึ่งปริมาณของสารพลาสติไซเซอร์กลุ่มพทาเลตในพีวีซีและพลาสติกอื่นๆ

คำสั่งของสหภาพยุโรป (การจำกัดสารอันตราย) กำหนดว่า ตั้งแต่วันที่ 22 กรกฎาคม 2562 เป็นต้นไป ผลิตภัณฑ์ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ทั้งหมด (ยกเว้นอุปกรณ์ทางการแพทย์และอุปกรณ์ตรวจสอบ) ที่ส่งออกไปยังยุโรปจะต้องเป็นไปตามข้อจำกัดเกี่ยวกับสารพลาสติไซเซอร์กลุ่มพทาเลต ซึ่งในจำนวนนี้ สารเอสเทอร์ของพทาเลตเป็นสารที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในฐานะสารพลาสติไซเซอร์ในผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์และไฟฟ้า

รูปที่ 4 พีวีซีที่มีปริมาณสารพทาเลตค่อนข้างน้อย

รูปที่ 5 พีวีซีที่มีเอสเทอร์ฟทาเลตในปริมาณค่อนข้างมาก

การประยุกต์ใช้งานที่ 4: การระบุคุณภาพของวัสดุฉนวนไฟฟ้า

ยางซิลิโคน ด้วยคุณสมบัติพิเศษมากมาย เช่น ทนต่ออุณหภูมิสูงและต่ำ ทนต่อสภาพอากาศ ทนต่อโอโซน ทนต่อการเกิดโคโรนา และเป็นฉนวนไฟฟ้าที่ดีเยี่ยม จึงโดดเด่นในฐานะวัสดุอเนกประสงค์ที่ไม่เหมือนใครในบรรดายางประเภทต่างๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานเป็นวัสดุฉนวนอินทรีย์ในอุตสาหกรรมไฟฟ้าและพลังงาน ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ยางซิลิโคนได้รับการใช้งานอย่างแพร่หลายมากขึ้นในระบบฉนวนไฟฟ้า

ปัจจุบัน ผู้ผลิตฉนวนคอมโพสิตส่วนใหญ่ใช้ยางซิลิโคนไวนิลเมทิลที่เติมด้วยอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ในปริมาณสูงเป็นวัสดุฉนวนภายนอกอาคาร นอกจากนี้ยังใช้เป็นฉนวนหุ้มชั้นนอกสำหรับอุปกรณ์ป้องกันฟ้าผ่าแบบคอมโพสิต เบรกเกอร์วงจร หม้อแปลง สวิตช์แรงดันสูง และชิ้นส่วนไฟฟ้าอื่นๆ

รูปที่ 6 ยางซิลิโคน - สเปกตรัมของยางดิบ

รูปที่ 7 ยางซิลิโคน - สเปกตรัมของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป

การประยุกต์ใช้งานที่ 5: การวิเคราะห์เชิงปริมาณของระดับการบ่มหมึก

ด้วยการใช้งานอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อย่างแพร่หลาย จอแสดงผลคริสตัลเหลว (จอ LCD) จึงถูกนำมาใช้มากขึ้นเรื่อยๆ ส่งผลให้อุตสาหกรรม จอ LCD เติบโตอย่างรวดเร็ว กาวที่บ่มด้วยรังสียูวี ซึ่งเป็นวัสดุสำคัญในการผลิต จอ LCD มีคุณสมบัติในการบ่มเร็ว ปราศจากตัวทำละลาย และมีประสิทธิภาพในการผลิตสูง โดยส่วนใหญ่ใช้สำหรับการปิดผนึกและยึดขาโลหะ ทำให้มีการใช้งานอย่างกว้างขวางในอุตสาหกรรมแผงวงจร ในกาวที่บ่มด้วยรังสียูวี สารเริ่มต้นปฏิกิริยาจะสลายตัวอย่างรวดเร็วเป็นอนุมูลอิสระหรือแคตไอออนภายใต้ความเข้มของแสงอัลตราไวโอเลต (ยูวี) ที่เหมาะสม กระตุ้นปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันของพันธะไม่อิ่มตัวและส่งผลให้วัสดุแข็งตัว

รูปที่ 8 เรซินอีพ็อกซี - การอบแห้งด้วยความร้อน

รูปที่ 9 โพลีอะคริเลต - การบ่มด้วยรังสียูวี

การประยุกต์ใช้งานที่ 6: การหาลักษณะเฉพาะของสมบัติทางแสงของวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ (การส่งผ่านแสง การสะท้อนแสง)

วัสดุเซมิคอนดักเตอร์เป็นวัสดุพื้นฐานที่สำคัญที่สุดชนิดหนึ่งในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ ด้วยความก้าวหน้าอย่างรวดเร็วของเทคโนโลยีเลเซอร์และอินฟราเรด คุณสมบัติทางแสงที่โดดเด่นของวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ในย่านอินฟราเรดจึงได้รับความสนใจเพิ่มมากขึ้น ปัจจุบัน วัสดุต่างๆ ตั้งแต่เซมิคอนดักเตอร์ธาตุ เช่น เจอร์มาเนียม (เก) และซิลิคอน (ซี) ไปจนถึงเซมิคอนดักเตอร์เชิงประกอบ เช่น แกลเลียมอาร์เซไนด์ (แกลเลียมแอส) และซิงค์เซเลไนด์ (ZnSe) ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในงานด้านแสงอินฟราเรด วัสดุเหล่านี้เป็นส่วนประกอบสำคัญในระบบอินฟราเรดแบบมองไปข้างหน้า (ฟลีอาร์) หน้าต่างเลเซอร์ โดมขีปนาวุธ และระบบแสงอินฟราเรดอื่นๆ

รูปที่ 10 สเปกตรัมการส่งผ่านของแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอน

รูปที่ 11 สเปกตรัมการส่งผ่านของซิงค์เซเลไนด์ (ZnSe)

แอปพลิเคชันที่ 7: การระบุวัสดุสำหรับชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์และไฟฟ้า

โดยทั่วไปแล้ว วัสดุพื้นฐานหรือตัวห่อหุ้มของผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์มักผลิตจากพลาสติกวิศวกรรม วัสดุเหล่านี้ได้รับการผสมสารเติมแต่งเฉพาะ เช่น สารเสริมแรง สารหน่วงไฟ และสารป้องกันการเสื่อมสภาพ เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อมต่างๆ องค์ประกอบและสัดส่วนของส่วนประกอบเหล่านี้เป็นตัวกำหนดประสิทธิภาพและอายุการใช้งานของชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ขั้นสุดท้ายอย่างสำคัญ การวิเคราะห์ด้วยสเปกโทรสโกปีอินฟราเรดเป็นเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพสำหรับการวิเคราะห์เชิงคุณภาพขององค์ประกอบวัสดุเหล่านี้

รูปที่ 12 เรซินอีพ็อกซี

รูปที่ 13 โพลีฟีนิลีนซัลไฟด์ (พีพีเอส)

การประยุกต์ใช้งานที่ 8: การทดสอบวัสดุบรรจุภัณฑ์ผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์

ผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์เป็นสินค้าที่ใช้เทคโนโลยีขั้นสูง ด้วยความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีอย่างต่อเนื่อง ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ได้พัฒนาไปสู่วงจรรวมขนาดใหญ่พิเศษ (ยูแอลเอส) ซึ่งมีความซับซ้อนมากขึ้นเรื่อยๆ ส่งผลให้ความต้องการด้านสภาพแวดล้อมภายนอกมีความเข้มงวดมากขึ้น บรรจุภัณฑ์มีหน้าที่หลักในการปกป้องผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ เนื่องจากทำหน้าที่เป็นสื่อกลางในการปกป้องและจัดเก็บระหว่างการขนส่งและการจัดเก็บ การออกแบบโครงสร้างที่เหมาะสมและบรรจุภัณฑ์ที่มีคุณภาพสูงเท่านั้นที่จะช่วยปกป้องผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์จากความชื้นและแรงกระแทกในระหว่างการขนส่งและการจัดเก็บ ทำให้รักษารูปลักษณ์และฟังก์ชันการทำงานไว้ได้ วัสดุบรรจุภัณฑ์เป็นรากฐานของผลิตภัณฑ์บรรจุภัณฑ์ ความเหมาะสมของการเลือกวัสดุบรรจุภัณฑ์ส่งผลโดยตรงต่อทั้งความปลอดภัยของผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์และต้นทุนทางเศรษฐกิจ ดังนั้น การเลือกวัสดุบรรจุภัณฑ์ที่เหมาะสมจึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง

รูปที่ 14 สเปกตรัมการทดสอบ เอทีอาร์ ของตัวอย่าง สัตว์เลี้ยง

รูปที่ 15 สเปกตรัมการทดสอบ เอทีอาร์ ของตัวอย่าง พีวีซี

การประยุกต์ใช้งานที่ 9: การวิเคราะห์ข้อบกพร่องของผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ (การวิเคราะห์สิ่งแปลกปลอม)

ในกระบวนการผลิตผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ อาจเกิดข้อบกพร่องขึ้นได้ การระบุและจำแนกประเภทของข้อบกพร่องเหล่านี้ในเชิงคุณภาพจะช่วยปรับปรุงกระบวนการผลิตและเพิ่มคุณภาพของผลิตภัณฑ์ อย่างไรก็ตาม ข้อบกพร่องเหล่านี้มักมีขนาดเล็กระดับไมครอนและไม่สามารถตรวจจับได้ด้วยวิธีการวิเคราะห์แบบดั้งเดิม การใช้เครื่องสเปกโทรเมตรอินฟราเรดที่ติดตั้งอุปกรณ์เสริมกล้องจุลทรรศน์อินฟราเรดจะช่วยให้สามารถวิเคราะห์ข้อบกพร่องขนาดเล็กเหล่านี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

กล้องจุลทรรศน์อินฟราเรดเป็นระบบที่รวมเอาสเปกโทรเมตรอินฟราเรดเข้ากับกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง โดยส่วนประกอบหลักๆ ได้แก่ หน่วยหลักอินฟราเรด ระบบกล้องจุลทรรศน์อินฟราเรด และคอมพิวเตอร์ เนื่องจากมีความแม่นยำสูง กล้องจุลทรรศน์อินฟราเรดจึงทำงานโดยอาศัยหลักการแทรกสอดเป็นหลัก โดยมีส่วนประกอบสำคัญ ได้แก่ อินเตอร์เฟอโรเมตรแบบมิเชลสัน ระบบเลนส์ของกล้องจุลทรรศน์ และตัวตรวจจับ

วางตัวอย่างบนแท่นวางของกล้องจุลทรรศน์อินฟราเรด เครื่องสเปกโทรเมตรจะสร้างลำแสงที่พุ่งและโฟกัสไปที่ตัวอย่าง ทำให้สามารถโฟกัสเส้นทางแสงในแนวตั้งได้ โดยการปรับแกน X และ Y ของแท่นวางและช่องรับแสง จะสามารถกำหนดเป้าหมายตัวอย่างเฉพาะและบริเวณเล็กๆ ต่างๆ ภายในตัวอย่างได้อย่างแม่นยำ

ตัวตรวจจับของกล้องจุลทรรศน์อินฟราเรดจะวัดการสะท้อนแสงสเปกตรัมของลำแสงอนุภาค ทำให้สามารถสแกนจุด เส้น และพื้นที่บนตัวอย่างในระดับโมเลกุลได้ これにより ทำให้สามารถเก็บสเปกตรัมอินฟราเรดจำนวนมากได้อย่างรวดเร็วและอัตโนมัติ โดยพิกัดของแต่ละจุดวัดและสเปกตรัมอินฟราเรดที่สอดคล้องกันจะถูกจัดเก็บไว้ในคอมพิวเตอร์พร้อมกัน ผ่านการวิเคราะห์ภาพองค์ประกอบ สามารถได้สเปกตรัมอินฟราเรดและภาพองค์ประกอบที่มีความละเอียดเชิงพื้นที่ของบริเวณขนาดเล็กเฉพาะ ซึ่งช่วยอำนวยความสะดวกในการวิเคราะห์องค์ประกอบและลักษณะโครงสร้างของตัวอย่างในบริเวณขนาดเล็กที่สแกนต่างๆ จึงทำให้สามารถระบุลักษณะโครงสร้างของตัวอย่าง การกระจายตัวเชิงพื้นที่ของหมู่ฟังก์ชัน และความแปรผันของหมู่ฟังก์ชันเหล่านั้นได้

รูปที่ 16 วิธี เอทีอาร์ แบบดั้งเดิม

รูปที่ 17 วิธีไมโครเอทีอาร์

ยกตัวอย่างเช่น การตรวจจับสิ่งแปลกปลอมบนหน้าจอ นำ ของแล็ปท็อป อุปกรณ์ เอทีอาร์ แบบสะท้อนแสงเดี่ยวทั่วไปมีข้อจำกัดหลายประการ ได้แก่ ความลึกในการทะลุทะลวงต่ำ การดูดซับความถี่สูงสูง การดูดซับความถี่ต่ำต่ำ และไม่สามารถตรวจจับตัวอย่างขนาดเล็กมากได้ ในทางตรงกันข้าม การใช้โหมดไมโคร เอทีอาร์ ของกล้องจุลทรรศน์อินฟราเรดช่วยให้สามารถเก็บสัญญาณเฉพาะจุดได้ด้วยความลึกในการทะลุทะลวงที่มากขึ้นและสัญญาณอิ่มตัวในย่านสเปกตรัมที่เกี่ยวข้อง ทำให้สามารถตรวจจับตัวอย่างที่มีขนาดเล็กกว่า 200 ไมโครเมตรได้