AVT紅外相機(jī)Goldeye - 半導(dǎo)體材料穿透檢測(cè)

發(fā)布時(shí)間：2025-08-09 | 信息來(lái)源：上海硯拓自動(dòng)化科技有限公司 | 點(diǎn)擊量：411

在日常生活中，人們習(xí)慣用肉眼捕捉可見(jiàn)光范圍內(nèi)的世界。然而，不可見(jiàn)光的世界同樣豐富多彩，如紫外光、紅外光和微波。這些不可見(jiàn)光成像技術(shù)能夠揭示隱藏在可見(jiàn)光之外的更多細(xì)節(jié)。工業(yè)相機(jī)課堂的第四課中將深入探索紅外相機(jī)的世界，了解近紅外、短波紅外等不同類型的紅外相機(jī)及其應(yīng)用和實(shí)際案例。

紅外光譜

電磁波譜是物理學(xué)的最基礎(chǔ)的內(nèi)容之一，也在人們的生活中扮演著重要的角色。可見(jiàn)光只是電磁波譜中的一小部分。由于光的波長(zhǎng)和能量的不同，每個(gè)波段都有其獨(dú)特的特性和功能。從太陽(yáng)輻射出來(lái)的光可以分為以下幾個(gè)主要波段：

紫外光（UV）

波長(zhǎng)范圍約在10-400 nm之間。紫外光可以殺菌和消毒，但對(duì)皮膚和眼睛有潛在的傷害，特別是在過(guò)度暴露的情況下。

可見(jiàn)光（Visible Light）

波長(zhǎng)范圍約在400-700 nm之間。可見(jiàn)光是人眼能夠感知到的光譜部分，它決定了我們所看到的顏色，并且在許多應(yīng)用中被用作主要的光源。

紅外光（IR）

波長(zhǎng)范圍約在700 nm到1 mm之間。紅外光主要用于熱成像、夜視設(shè)備和一些遙感技術(shù)，因?yàn)樗軌虼┩笩熿F和云層，并感知物體的溫度變化。

微波（Microwave）

波長(zhǎng)范圍從1 mm到1 m。微波用于無(wú)線通信、雷達(dá)以及家用微波爐。

無(wú)線電波（Radio Waves）

波長(zhǎng)范圍在1米以上。射電波主要用于廣播、通信和天文學(xué)中的無(wú)線電望遠(yuǎn)鏡。

每個(gè)光譜波段都在科學(xué)研究和各種實(shí)際應(yīng)用中扮演著重要角色。

不同波段電磁波波長(zhǎng)的大致范圍及其應(yīng)用案例

紅外輻射波長(zhǎng)介于可見(jiàn)光和微波之間, 并且具有較強(qiáng)的感光能力，熱效應(yīng)明顯。這一頻段涵蓋了 0.75 μm - 14 μm 波長(zhǎng)范圍，分為：

·近紅外 (NIR – Near Infrared)

·短波紅外 (SWIR – Short wave infrared)

·中波紅外 (MWIR – Middle wave infrared)

·長(zhǎng)波紅外 (LWIR – Long wave infrared)

以下的圖片展示了在不同溫度下，紅外光譜和不同溫度的關(guān)系。

紅外相機(jī)成像原理

紅外相機(jī)的成像方式主要分為兩種：熱成像原理（Thermal Imaging）和反射原理（Reflective Imaging）。

熱成像原理

熱成像紅外相機(jī)主要利用物體自身發(fā)射的紅外輻射進(jìn)行成像。所有溫度高于絕對(duì)零度（-273.15°C）的物體都會(huì)發(fā)出紅外輻射，其輻射強(qiáng)度和波長(zhǎng)分布與物體的溫度相關(guān)。熱成像相機(jī)不依賴外部光源，可以在全黑條件下工作，常用于溫度監(jiān)測(cè)和熱分析。

反射原理

反射式紅外相機(jī)（如近紅外和短波紅外相機(jī)）主要利用外部光源（如太陽(yáng)光或人工光源）在物體表面的反射光進(jìn)行成像。相機(jī)內(nèi)部通常配備近紅外或短波紅外濾光片或特定的傳感器來(lái)捕捉特定波段的光，從而生成圖像。

紅外相機(jī)類型及經(jīng)典應(yīng)用

不同物體在可見(jiàn)光（左）和短波紅外（右）下的成像

優(yōu)點(diǎn)及成本

近紅外 (NIR – Near Infrared)

優(yōu)點(diǎn)：價(jià)格相對(duì)較低，成像清晰度和靈敏度對(duì)比其他紅外相機(jī)較高。

缺點(diǎn)：通常較低，因?yàn)楣杌鶄鞲衅鬏^為成熟且成本低廉。

短波紅外 (SWIR – Short wave infrared）

優(yōu)點(diǎn)：能夠穿透一些物質(zhì)（如霧霾，硅片），對(duì)溫度變化有較好的響應(yīng)。

缺點(diǎn)：相對(duì)較高，因?yàn)殂熸壣椋?/span> InGaAs）傳感器的制造成本較高。

中波紅外 (MWIR – Middle wave infrared)

優(yōu)點(diǎn)：適合在黑暗中工作，無(wú)需外部光源。能夠檢測(cè)較高溫度的物體。

缺點(diǎn):較高，因需要低溫冷卻探測(cè)器（如液氮冷卻），設(shè)備和維護(hù)成本較高。

長(zhǎng)波紅外 (LWIR – Long wave infrared)

優(yōu)點(diǎn)：能夠檢測(cè)較低溫度的物體，并適合全天候工作。

缺點(diǎn)：中等到較高，非制冷的微測(cè)輻射熱計(jì)較為經(jīng)濟(jì)，但制冷型長(zhǎng)波紅外探測(cè)器仍然價(jià)格較貴。

AVT紅外相機(jī)實(shí)際案例

Allied Vision Goldeye SWIR - 半導(dǎo)體材料穿透檢測(cè)

Goldeye短波紅外相機(jī)

背景

硅晶圓是一種薄的半導(dǎo)體材料基材，用于制造電子集成電路，是電子器件中最常用的一種半導(dǎo)體材料。

挑戰(zhàn)

硅晶圓會(huì)積累在生長(zhǎng)、切割、研磨、蝕刻、拋光過(guò)程中的殘余應(yīng)力。因此，硅晶圓在整個(gè)制造過(guò)程中可能產(chǎn)生裂紋，如果裂紋未被檢測(cè)到，那些含有裂紋的晶圓就在后續(xù)生產(chǎn)階段中產(chǎn)生無(wú)效的產(chǎn)品。裂紋也可能在將集成電路分割成單獨(dú) IC 時(shí)產(chǎn)生。因此，若要降低制造成本，在進(jìn)一步的加工前，檢查原材料基材的雜質(zhì)，裂紋以及在加工過(guò)程中檢測(cè)缺陷非常重要。

解決方案

新加坡集成電路（IC）制造商 Radiant Optronics 公司專注于將最新技術(shù)發(fā)展成果應(yīng)用于故障分析應(yīng)用，并重點(diǎn)聚焦亞洲地區(qū)的半導(dǎo)體、晶圓制造、服務(wù)實(shí)驗(yàn)室、包裝和 PCB 裝配等領(lǐng)域。公司利用其紅外成像顯微鏡結(jié)合 Allied Vision Goldeye 短波紅外相機(jī)來(lái)檢測(cè)IC制造過(guò)程中可能產(chǎn)生的 IC 內(nèi)部缺陷或裂紋。