Применение 1: Инфракрасный спектрометр в тестировании материалов при сборке электронных изделий.
Материалы для сборки электронных изделий — это сырье или вспомогательные материалы, используемые в процессе производства, такие как клейкие ленты или клей для склеивания, пенопласт для изоляции, защитные пленки для обеспечения безопасности или разделительные пленки для ламинирования. Характеристики этих материалов прямо или косвенно влияют на качество электронных изделий. Для качественного анализа этих материалов может использоваться инфракрасная спектроскопия (ИК).
|
Рисунок 1. Акриловый клей. |
 |
Рисунок 2. Силиконовый клей. |
Применение 2: Характеристика однородности покрытия для электронных клеев.
Поскольку большинство клеев после нанесения становятся бесцветными и прозрачными, визуально оценить эффект покрытия сложно. Поэтому на практике в клей добавляют определенное количество флуоресцентного вещества. Наличие и равномерность клеевого покрытия затем проверяют путем изучения явления флуоресценции покрытого изделия.
С помощью спектрофотометра молекулярной флуоресценции исследуется спектр флуоресцентного излучения продукта, покрытого клеем (клеевое покрытие, конформное покрытие). Анализируя спектр для выявления характерных пиков флуоресценции и сравнивая интенсивности этих пиков, можно определить, покрыт ли образец клеем или покрытие является равномерным. Этот метод прост в применении и дает значимые результаты.
|
| Рисунок 3. Наложение трех спектров повторных тестов. |
Применение 3: Качественный или полуколичественный анализ фталатсодержащих пластификаторов в ПВХ и других пластмассах.
Директива ЕС (Об ограничении использования опасных веществ) устанавливает, что начиная с 22 июля 2019 года вся электротехническая и электронная продукция (за исключением медицинского и контрольного оборудования), экспортируемая в Европу, должна соответствовать ограниченным нормам содержания фталатсодержащих пластификаторов. Среди них фталатные эфиры широко используются в качестве пластификаторов в электронной и электротехнической продукции.
|
| Рисунок 4. ПВХ, содержащий относительно небольшое количество фталатов. |
 |
Рисунок 5. ПВХ, содержащий относительно большое количество фталатэфиров. |
Применение 4: Качественная идентификация электроизоляционных материалов
Силиконовый каучук, обладающий исключительными свойствами, включая устойчивость к высоким и низким температурам, атмосферным воздействиям, озону, коронному разряду и превосходным электроизоляционным характеристикам, выделяется как уникально универсальный материал среди каучуков. Он особенно хорошо подходит для использования в качестве органического изоляционного материала в электротехнической и энергетической промышленности. В последние годы силиконовый каучук находит все более широкое применение в системах электроизоляции.
В настоящее время большинство производителей композитных изоляторов используют метилвинилсиликоновый каучук с высоким содержанием гидроксида алюминия в качестве наружной теплоизоляционной ткани. Кроме того, он используется в качестве внешней теплоизоляции для композитных грозозащитных устройств, автоматических выключателей, трансформаторов, высоковольтных переключателей и других электрических компонентов.
 |
Рисунок 6. Силиконовые каучуки — спектр исходного каучука. |
|
Рисунок 7. Силиконовые каучуки — спектр готовой продукции. |
Приложение 5: Количественный анализ степени отверждения чернил
С широким распространением электронных устройств все большее значение приобретают жидкокристаллические дисплеи (ЖКД), что стимулирует быстрый рост в индустрии ЖКД. УФ-отверждаемые клеи, являющиеся важнейшим материалом в производстве ЖКД, обеспечивают высокую скорость отверждения, отсутствие растворителей и высокую эффективность производства. Они в основном используются для герметизации и фиксации металлических контактов, что делает их широко применимыми в индустрии печатных плат. В УФ-отверждаемых клеях фотоинициаторы быстро разлагаются на свободные радикалы или катионы под воздействием соответствующей интенсивности ультрафиолетового (УФ) света, запуская реакции полимеризации ненасыщенных связей и приводя к затвердению материала.
|
Рисунок 8. Эпоксидная смола - термическое отверждение. |
 |
Рисунок 9. Полиакрилат – УФ-отверждение. |
Приложение 6: Характеризация оптических свойств полупроводниковых материалов (пропускание, отражение)
Полупроводниковые материалы относятся к числу важнейших базовых материалов в электронной промышленности. В связи с быстрым развитием лазерных и инфракрасных технологий, исключительные оптические свойства полупроводниковых материалов в инфракрасном спектре привлекают все больше внимания. Сегодня в инфракрасных оптических приложениях широко используются материалы, начиная от элементарных полупроводников, таких как германий (Ге) и кремний (Си), и заканчивая сложными полупроводниками, такими как арсенид галлия (GaAs) и селенид цинка (ZnSe). Эти материалы служат важными компонентами в системах инфракрасного наведения (FLIR), лазерных окнах, куполах ракет и других инфракрасных оптических системах.
|
Рисунок 10. Спектр пропускания кремниевой пластины. |
 |
Рисунок 11. Спектр пропускания селенида цинка (ZnSe). |
Приложение 7: Идентификация материалов для электронных и электрических компонентов
Корпуса или подложки электронных изделий обычно изготавливаются из конструкционных пластмасс. Эти материалы содержат специальные добавки, такие как упрочняющие агенты, антипирены и антивозрастные соединения, для соответствия различным экологическим требованиям. Состав и пропорции этих компонентов критически определяют производительность и срок службы готовых электронных компонентов. Инфракрасная спектроскопия служит эффективным инструментом для качественного анализа состава этих материалов.
|
Рисунок 12. Эпоксидная смола |
|
Рисунок 13. Полифениленсульфид (ППС) |
Приложение 8: Испытание упаковочных материалов для электронных изделий.
Электронные изделия — это технологически сложные товары. Благодаря непрерывному технологическому прогрессу электронные компоненты эволюционировали до сверхбольших интегральных схем, становясь все более сложными и многофункциональными. Следовательно, к ним предъявляются более жесткие требования в отношении внешних условий окружающей среды. В качестве защитного и накопительного элемента во время транспортировки и хранения, основная функция упаковки — защита электронных изделий. Только рациональная конструкция и высококачественная упаковка позволяют защитить электронные изделия от влаги и механических ударов во время транспортировки и хранения, сохраняя при этом их внешний вид и функциональность. Упаковочные материалы являются основой упаковочной продукции. Правильность их выбора напрямую влияет как на безопасность электронных изделий, так и на экономические затраты. Поэтому выбор правильных упаковочных материалов имеет критически важное значение.
|
Рисунок 14. Спектр АТР-теста образца ПЭТ. |
|
Рисунок 15. Спектр АТР-теста образца ПВХ. |
Приложение 9: Анализ дефектов электронных изделий (анализ на наличие посторонних примесей)
В процессе производства электронных изделий могут возникать дефекты. Качественная идентификация и классификация этих дефектов может помочь улучшить производственные процессы и повысить качество продукции. Однако эти дефекты, как правило, имеют микроскопические размеры и не могут быть обнаружены с помощью обычных аналитических методов. Использование инфракрасного спектрометра, оснащенного инфракрасным микроскопом, позволяет эффективно анализировать эти мельчайшие дефекты.
Инфракрасный микроскоп — это система, объединяющая инфракрасный спектрометр с оптическим микроскопом. Он состоит, главным образом, из основного инфракрасного блока, инфракрасной микроскопической системы и компьютера. Благодаря своей точности, инфракрасный микроскоп работает преимущественно по принципу интерференции, а его ключевыми компонентами являются интерферометр Майкельсона, микроскопическая оптическая система и детектор.
Образец помещается на предметный столик инфракрасного микроскопа. Спектрометр генерирует луч, который направляется и фокусируется на образце, обеспечивая вертикальную фокусировку оптического пути. Регулируя оси X и Y предметного столика и апертуру, можно точно воздействовать на конкретный образец и различные микрообласти внутри него.
Детектор инфракрасного микроскопа измеряет спектральное отражение пучка частиц, что позволяет проводить сканирование точек, линий и областей образца на молекулярном уровне. Это обеспечивает быстрое и автоматизированное получение многочисленных инфракрасных спектров, при этом координаты каждой точки измерения и соответствующий ей инфракрасный спектр одновременно сохраняются в компьютере. Благодаря анализу композиционных изображений можно получить пространственно разрешенные инфракрасные спектры и композиционные изображения конкретных микрообластей. Это облегчает анализ компонентных и структурных характеристик образца в различных сканируемых микрообластях, тем самым характеризуя структуру образца, пространственное распределение функциональных групп и их вариации.
 |
Рисунок 16. Традиционный метод АТР. |
 |
Рисунок 17. Метод микро-АТР. |
Рассмотрим в качестве примера посторонний предмет на светодиодном экране ноутбука. Традиционные аксессуары для однократного отражения АТР имеют ограничения: малая глубина проникновения, сильное высокочастотное поглощение, слабое низкочастотное поглощение и неспособность обнаруживать очень мелкие образцы. В отличие от этого, использование режима микро-АТР инфракрасного микроскопа позволяет осуществлять локализованный сбор сигнала с большей глубиной проникновения и насыщением сигналов в соответствующих спектральных областях, что позволяет обнаруживать образцы размером менее 200 мкм.