Inspeksi Cacat Internal Berbasis SWIR-LED untuk Produk Resin, Plastik, dan Silikon dalam Proses Manufaktur

Perkenalan

Retakan internal, rongga, delaminasi, atau partikel asing dalam resin enkapsulan, plastik cetakan injeksi, dan wafer silikon seringkali tetap tersembunyi dari sistem visual atau sinar-X. Penerangan LED Infra-Merah Gelombang Pendek (1.000–1.900 nm) menembus material ini, diserap kuat oleh air atau kontaminan organik, dan hamburannya lebih sedikit daripada panjang gelombang yang lebih pendek, sehingga menghasilkan gambar non-destruktif dengan kontras tinggi pada kecepatan jalur produksi. Makalah ini menjelaskan fisika, integrasi online, dan nilai ekonomi dari Zhuhai Tianhui SWIR-LED yang sudah meningkatkan hasil produksi dan mengurangi risiko penarikan produk di pabrik elektronik, otomotif, pengemasan, dan semikonduktor.

Fisika & Keunggulan Utama

• Kedalaman penetrasi: 2–15 mm dalam senyawa cetakan epoksi, 5–20 mm dalam PE/PP, ketebalan penuh untuk wafer Si 200 µm

• Sidik jari spektral: –OH (1 450 nm, 1 940 nm), –CH₂ (1 210 nm, 1 730 nm), fonon Si–Si (1 100 nm) → klasifikasi material/cacat otomatis

• Hamburan Mie 10–30 kali lebih rendah daripada 850 nm → gambar lebih tajam melalui partikel pengisi atau tekstur permukaan

• Emitor solid-state, tanpa TEC, memenuhi standar AEC-Q102; masa pakai >50.000 jam, pergeseran

• Jejak ukuran die-level 1,6 × 1,6 mm memungkinkan "mikro-sel" inline di dalam mesin pencetak atau mesin pemeriksa wafer.

Solusi Inspeksi berdasarkan Material

3.1 Resin (epoksi, akrilik, silikon)

Prinsip: transmisi atau hamburan balik pada 1.310 nm / 1.550 nm mengungkapkan variasi kepadatan; 1.450 nm memetakan masuknya kelembapan.

Kasus penggunaan

Paket elektronik: mendeteksi ruang kosong 5 µm di bawah bantalan die; penolakan palsu

Pengecoran koil pengapian otomotif: 100% pengecekan langsung untuk gelembung ≥20 µm; menghemat 1,2 juta RMB per tahun limbah

3.2 Plastik (PE, PP, PA, PET, PC)

Prinsip: nada harmonik –CH yang berbeda memberikan kontras spektroskopik antar tingkatan; resin atau minyak asing menunjukkan puncak negatif pada 1710 nm.

Kasus penggunaan

Pencetakan termal baki makanan: jalur 240 m min⁻¹, strobo SWIR 2 kHz, inspeksi 100% untuk gel 50 µm; kejadian penarikan kembali telah dinolkan sejak 2022.

Penentuan penyortiran serpihan daur ulang: susunan LED ganda 1 210 nm / 1 650 nm + InGaAs memisahkan PE dari PP pada 3 th⁻¹, kemurnian >98 %

3.3 Silikon (lempengan, batangan, sel PV)

Prinsip: SWIR >1 100 nm mengatasi celah pita Si; retakan atau kesalahan penumpukan menghamburkan foton, sehingga tampak terang pada latar belakang gelap.

Kasus penggunaan

Retakan tembus wafer MEMS: tebal 200 µm, lebar retakan 2 µm, terdeteksi pada 5 wafer min⁻¹

Retakan mikro dan gangguan pada sel surya: elektroluminesensi digantikan oleh 1 LED SWIR 310 nm untuk pengurangan CapEx sebesar 30%, dengan tingkat penerimaan palsu yang sama sebesar 0,2%.

Dampak Ekonomi

Siklus umpan balik waktu nyata: Sinyal SWIR dialirkan ke IMM atau die-bonder → penyesuaian tekanan pengemasan atau kecepatan pengeluaran otomatis → hasil produksi meningkat 2–4%, pengerjaan ulang menurun 35%, risiko penarikan kembali menurun 90%.

Contoh ROI (pencetakan resin ECU otomotif):

Output jalur 5 juta unit per tahun⁻¹

Biaya modul 180.000 RMB, pengembalian modal 7 bulan.

Penghematan limbah 0,5% = 2,1 juta RMB per tahun⁻¹

Peta Jalan Teknologi & Tantangan

2025 – LED SWIR monolitik 6 saluran (1100/1210/1310/1450/1550/1650 nm) + ROIC penghitung foton ASIC, antarmuka MIPI 5 Gbps untuk rekonstruksi tomografi 3-D

2026 – Model “pelatihan mandiri” berbasis AI: mempelajari jenis resin baru dalam waktu kurang dari 30 menit dari 100 gambar berlabel; target tingkat penolakan palsu kurang dari 0,1%.

2027 – Modul mikro radar hibrida SWIR + 60 GHz: radar menentukan kedalaman bidang delaminasi, SWIR mengkonfirmasi komposisi kimia—kepala sensor tunggal 12 × 12 mm

Tantangan:

Senyawa berisi karbon yang sangat gelap (>5 %) membutuhkan radiasi sr⁻¹ 2 W—yang diatasi oleh chip-level stacked die Tianhui 2 mm².

Privasi data di pabrik: inferensi tepi, tidak ada gambar yang keluar dari pabrik, pencatatan terenkripsi AES-256

Modul Kunci Putar Zhuhai Tianhui

TH-SWIR-1310-1550-IPC: dua LED 1 W, IP67, optik 45°, strobo hingga 5 kHz untuk kamera kecepatan tinggi

TH-SWIR-QUAD-1650: empat panjang gelombang pada COB 3,5 × 3,5 mm, kompatibel dengan reflow, MTBF 80.000 jam

Kit evaluasi: SWIR-EVB-Manu—termasuk pengontrol LED, kamera InGaAs, SDK (Python / C++), contoh pengklasifikasi cacat berbasis GAN; mulai inspeksi dalam waktu 4 jam

Layanan khusus: pemilihan panjang gelombang (1.000–1.900 nm), FWHM 20–100 nm, keramik/TO-can/COB, elektronik penggerak, perlengkapan kalibrasi yang sesuai dengan ISO 13485 & IATF 16949.