Ứng dụng 1: Máy quang phổ hồng ngoại trong kiểm tra vật liệu lắp ráp sản phẩm điện tử
Vật liệu lắp ráp sản phẩm điện tử đề cập đến các nguyên liệu thô hoặc phụ trợ được sử dụng trong quá trình sản xuất, chẳng hạn như băng dính hoặc keo để liên kết, xốp để cách điện, màng bảo vệ để đảm bảo an toàn, hoặc màng tách để cán màng. Hiệu suất của các vật liệu này ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp đến chất lượng của sản phẩm điện tử. Quang phổ hồng ngoại (IR) có thể được sử dụng để tiến hành phân tích định tính các vật liệu này.
|
Hình 1. Keo acrylic |
 |
Hình 2. Keo silicon |
Ứng dụng 2: Đặc trưng hóa tính đồng nhất của lớp phủ đối với chất kết dính điện tử
Vì hầu hết các chất kết dính đều không màu và trong suốt sau khi thi công, nên rất khó để kiểm tra hiệu quả lớp phủ bằng mắt thường. Do đó, trong thực tế sử dụng, một lượng chất huỳnh quang nhất định được thêm vào chất kết dính. Sau đó, sự hiện diện và độ đồng đều của lớp phủ chất kết dính được kiểm tra bằng cách quan sát hiện tượng huỳnh quang của sản phẩm được phủ.
Sử dụng máy quang phổ huỳnh quang phân tử, phổ phát xạ huỳnh quang của sản phẩm được phủ chất kết dính (lớp phủ keo, lớp phủ bảo vệ) được kiểm tra. Bằng cách phân tích phổ để xác định các đỉnh huỳnh quang đặc trưng và so sánh cường độ huỳnh quang của các đỉnh này, có thể xác định xem mẫu đã được phủ chất kết dính hay chưa, hoặc lớp phủ có đồng nhất hay không. Phương pháp này dễ thực hiện và cho kết quả đáng kể.
|
| Hình 3: Sự chồng chéo của ba phổ thử nghiệm lặp lại. |
Ứng dụng 3: Phân tích định tính hoặc bán định lượng chất hóa dẻo phthalate trong PVC và các loại nhựa khác
Chỉ thị của EU (Hạn chế các chất độc hại) quy định rằng, bắt đầu từ ngày 22 tháng 7 năm 2019, tất cả các sản phẩm điện và điện tử (trừ thiết bị y tế và thiết bị giám sát) xuất khẩu sang châu Âu phải tuân thủ các giới hạn nghiêm ngặt đối với chất hóa dẻo phthalate. Trong số đó, este phthalate được sử dụng rộng rãi làm chất hóa dẻo trong các sản phẩm điện tử và điện.
|
| Hình 4. PVC chứa một lượng phthalate tương đối nhỏ. |
 |
Hình 5. PVC chứa một lượng tương đối lớn este phthalate. |
Ứng dụng 4: Nhận dạng định tính vật liệu cách điện
Cao su silicon, với những đặc tính vượt trội bao gồm khả năng chịu nhiệt độ cao và thấp, khả năng chống chịu thời tiết, chống ozone, chống phóng điện corona và hiệu suất cách điện tuyệt vời, nổi bật như một vật liệu đa năng độc đáo trong số các loại cao su. Nó đặc biệt thích hợp để sử dụng làm vật liệu cách điện hữu cơ trong ngành điện và năng lượng. Trong những năm gần đây, cao su silicon ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống cách điện.
Hầu hết các nhà sản xuất sứ cách điện composite hiện nay đều sử dụng cao su silicon metyl vinyl trộn với hàm lượng cao nhôm hydroxit làm vật liệu cách điện ngoài trời. Ngoài ra, nó còn được sử dụng làm lớp cách điện vỏ ngoài cho các thiết bị chống sét composite, cầu dao, máy biến áp, công tắc cao áp và các linh kiện điện khác.
 |
Hình 6. Cao su silicon - phổ cao su thô. |
|
Hình 7. Cao su silicon - phổ sản phẩm hoàn thiện. |
Ứng dụng 5: Phân tích định lượng mức độ đóng rắn của mực in
Với sự phổ biến rộng rãi của các thiết bị điện tử, màn hình tinh thể lỏng (LCD) ngày càng được sử dụng nhiều hơn, thúc đẩy sự tăng trưởng nhanh chóng trong ngành công nghiệp LCD. Keo dán đóng rắn bằng tia cực tím (UV), một vật liệu quan trọng trong sản xuất LCD, có tốc độ đóng rắn nhanh, không chứa dung môi và hiệu quả sản xuất cao. Chúng chủ yếu được sử dụng để bịt kín và cố định các chân kim loại, do đó được ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp sản xuất bảng mạch. Trong keo dán đóng rắn bằng tia cực tím, chất khởi tạo quang phân hủy nhanh chóng thành các gốc tự do hoặc cation dưới cường độ ánh sáng cực tím (UV) thích hợp, kích hoạt các phản ứng trùng hợp của các liên kết không bão hòa và dẫn đến sự đông cứng vật liệu.
|
Hình 8. Nhựa Epoxy - Quá trình đóng rắn bằng nhiệt. |
 |
Hình 9 Polyacrylate - Quá trình đóng rắn bằng tia UV |
Ứng dụng 6: Đặc trưng hóa tính chất quang học của vật liệu bán dẫn (Truyền dẫn, Phản xạ)
Vật liệu bán dẫn là một trong những vật liệu nền tảng quan trọng nhất trong ngành công nghiệp điện tử. Với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ laser và hồng ngoại, các đặc tính quang học vượt trội của vật liệu bán dẫn trong phổ hồng ngoại ngày càng thu hút sự chú ý. Hiện nay, các vật liệu từ bán dẫn nguyên tố như germani (Ge) và silic (Si) đến bán dẫn hợp chất như gali arsenua (GaAs) và kẽm selenua (ZnSe) đang được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng quang học hồng ngoại. Những vật liệu này đóng vai trò là thành phần thiết yếu trong các hệ thống hồng ngoại nhìn phía trước (FLIR), cửa sổ laser, vòm tên lửa và các hệ thống quang học hồng ngoại khác.
|
Hình 10. Phổ truyền dẫn của tấm wafer silicon. |
 |
Hình 11. Phổ truyền dẫn của kẽm selenua (ZnSe) |
Ứng dụng 7: Nhận dạng vật liệu cho các linh kiện điện tử và điện
Các chất nền hoặc vỏ bọc của các sản phẩm điện tử thường được sản xuất bằng nhựa kỹ thuật. Các vật liệu này được pha chế với các chất phụ gia cụ thể như chất gia cường, chất chống cháy và hợp chất chống lão hóa để đáp ứng các yêu cầu môi trường khác nhau. Thành phần và tỷ lệ của các thành phần này quyết định rất quan trọng đến hiệu suất và tuổi thọ của các linh kiện điện tử cuối cùng. Quang phổ hồng ngoại là một công cụ hiệu quả để phân tích định tính thành phần vật liệu này.
|
Hình 12 Nhựa Epoxy |
|
Hình 13 Polyphenylene Sulfide (PPS) |
Ứng dụng 8: Kiểm tra vật liệu đóng gói sản phẩm điện tử
Sản phẩm điện tử là những mặt hàng đòi hỏi công nghệ cao. Với sự phát triển không ngừng của công nghệ, các linh kiện điện tử đã phát triển thành các mạch tích hợp siêu lớn, ngày càng trở nên tinh vi và phức tạp. Do đó, yêu cầu về điều kiện môi trường bên ngoài của chúng cũng ngày càng khắt khe hơn. Là phương tiện bảo vệ và lưu trữ trong quá trình vận chuyển và bảo quản, chức năng chính của bao bì là bảo vệ các sản phẩm điện tử. Chỉ bằng cách đảm bảo thiết kế cấu trúc hợp lý và bao bì chất lượng cao, các sản phẩm điện tử mới có thể được bảo vệ khỏi độ ẩm và các va đập cơ học trong quá trình vận chuyển và bảo quản, từ đó giữ được hình thức và chức năng của chúng. Vật liệu đóng gói đóng vai trò là nền tảng của sản phẩm đóng gói. Sự phù hợp của việc lựa chọn vật liệu ảnh hưởng trực tiếp đến cả sự an toàn của sản phẩm điện tử và chi phí kinh tế. Vì vậy, việc lựa chọn vật liệu đóng gói phù hợp là vô cùng quan trọng.
|
Hình 14. Phổ kiểm tra ATR của mẫu PET. |
|
Hình 15. Phổ kiểm tra ATR của mẫu PVC. |
Ứng dụng 9: Phân tích lỗi của sản phẩm điện tử (Phân tích vật lạ)
Trong quá trình sản xuất các sản phẩm điện tử, lỗi có thể xảy ra. Việc nhận diện và phân loại định tính các lỗi này có thể giúp cải thiện quy trình sản xuất và nâng cao chất lượng sản phẩm. Tuy nhiên, các lỗi này thường có kích thước micromet và không thể phát hiện bằng các phương pháp phân tích thông thường. Bằng cách sử dụng máy quang phổ hồng ngoại được trang bị kính hiển vi hồng ngoại, các lỗi nhỏ này có thể được phân tích hiệu quả.
Kính hiển vi hồng ngoại là một hệ thống kết hợp giữa máy quang phổ hồng ngoại và kính hiển vi quang học. Nó chủ yếu bao gồm một bộ phận chính hồng ngoại, một hệ thống kính hiển vi hồng ngoại và một máy tính. Do độ chính xác cao, kính hiển vi hồng ngoại chủ yếu hoạt động dựa trên nguyên lý giao thoa, với các thành phần chính bao gồm giao thoa kế Michelson, hệ thống quang học của kính hiển vi và bộ dò.
Mẫu vật được đặt trên bàn kính hiển vi hồng ngoại. Máy quang phổ tạo ra một chùm tia được hướng và hội tụ vào mẫu vật, cho phép hội tụ theo chiều dọc của đường dẫn quang học. Bằng cách điều chỉnh trục X và Y của bàn kính và khẩu độ, mẫu vật cụ thể và các vùng vi mô khác nhau bên trong mẫu vật có thể được nhắm mục tiêu chính xác.
Bộ dò kính hiển vi hồng ngoại đo độ phản xạ quang phổ của chùm hạt, cho phép quét ở cấp độ phân tử các điểm, đường và vùng trên mẫu. Điều này cho phép thu thập nhanh chóng và tự động nhiều phổ hồng ngoại, với tọa độ của mỗi điểm đo và phổ hồng ngoại tương ứng được lưu trữ đồng thời trong máy tính. Thông qua phân tích hình ảnh thành phần, có thể thu được phổ hồng ngoại phân giải không gian và hình ảnh thành phần của các vùng vi mô cụ thể. Điều này tạo điều kiện thuận lợi cho việc phân tích các đặc điểm cấu trúc và thành phần của mẫu trên nhiều vùng vi mô được quét, từ đó mô tả cấu trúc của mẫu, sự phân bố không gian của các nhóm chức năng và các biến thể của chúng.
 |
Hình 16 Phương pháp ATR thông thường |
 |
Hình 17 Phương pháp Micro-ATR |
Lấy ví dụ về vật thể lạ trên màn hình LED của máy tính xách tay, các phụ kiện ATR phản xạ đơn thông thường có những hạn chế: độ xuyên thấu nông, hấp thụ tần số cao mạnh, hấp thụ tần số thấp yếu và không có khả năng phát hiện các mẫu rất nhỏ. Ngược lại, việc sử dụng chế độ micro-ATR của kính hiển vi hồng ngoại cho phép thu thập tín hiệu cục bộ với độ xuyên thấu sâu hơn và tín hiệu bão hòa trong các vùng phổ tương ứng, cho phép phát hiện các mẫu nhỏ hơn 200 μm.