Uygulama 1: Elektronik Ürün Montaj Malzemesi Testinde Kızılötesi Spektrometre
Elektronik ürün montaj malzemeleri, yapıştırma için kullanılan yapışkan bantlar veya tutkal, yalıtım için köpük, koruma için koruyucu filmler veya laminasyon için ayırıcı filmler gibi üretim sürecinde kullanılan ham veya yardımcı malzemeleri ifade eder. Bu malzemelerin performansı, elektronik ürünlerin kalitesini doğrudan veya dolaylı olarak etkiler. Kızılötesi spektroskopisi (IR), bu malzemelerin kalitatif analizini yapmak için kullanılabilir.
|
Şekil 1 Akrilik yapıştırıcı |
 |
Şekil 2 Silikon yapıştırıcı |
Uygulama 2: Elektronik Yapıştırıcılar İçin Kaplama Homojenliğinin Karakterizasyonu
Çoğu yapıştırıcı uygulandıktan sonra renksiz ve şeffaf göründüğünden, kaplama etkisini görsel olarak incelemek zordur. Bu nedenle, pratikte yapıştırıcıya belirli miktarda floresan madde eklenir. Daha sonra, kaplanmış ürünün floresan fenomeni incelenerek yapıştırıcı kaplamanın varlığı ve homojenliği kontrol edilir.
Moleküler floresans spektrofotometresi kullanılarak, yapıştırıcı ile kaplanmış ürünün (yapıştırıcı kaplama, konformal kaplama) floresans emisyon spektrumu test edilir. Spektrum analiz edilerek karakteristik floresans pikleri belirlenir ve bu piklerin floresans yoğunlukları karşılaştırılarak, numunenin yapıştırıcı ile kaplanıp kaplanmadığı veya kaplamanın homojen olup olmadığı belirlenebilir. Bu yöntem kullanımı kolaydır ve önemli sonuçlar verir.
|
| Şekil 3 Üç Tekrarlanan Test Spektrumunun Üst Üste Bindirilmesi |
Uygulama 3: PVC ve Diğer Plastiklerdeki Ftalat Plastikleştiricilerin Kalitatif veya Yarı Kantitatif Analizi
AB'nin Tehlikeli Maddelerin Kısıtlanması Direktifi, 22 Temmuz 2019'dan itibaren Avrupa'ya ihraç edilen tüm elektrikli ve elektronik ürünlerin (tıbbi ve izleme ekipmanları hariç) ftalat plastikleştiriciler için belirlenen sınırlara uymasını zorunlu kılmaktadır. Bunlar arasında ftalat esterleri, elektronik ve elektrikli ürünlerde yaygın olarak plastikleştirici olarak kullanılmaktadır.
|
| Şekil 4: Nispeten az miktarda ftalat içeren PVC |
 |
Şekil 5. Nispeten yüksek miktarda ftalat esteri içeren PVC. |
Uygulama 4: Elektrik Yalıtım Malzemelerinin Kalitatif Tanımlanması
Silikon kauçuk, yüksek ve düşük sıcaklık direnci, hava koşullarına dayanıklılık, ozon direnci, korona direnci ve mükemmel elektrik yalıtım performansı gibi olağanüstü özellikleriyle kauçuklar arasında benzersiz derecede çok yönlü bir malzeme olarak öne çıkmaktadır. Özellikle elektrik ve enerji sektörlerinde organik yalıtım malzemesi olarak kullanım için çok uygundur. Son yıllarda silikon kauçuk, elektrik yalıtım sistemlerinde giderek daha yaygın bir uygulama alanı bulmuştur.
Günümüzde çoğu kompozit izolatör üreticisi, dış mekan yalıtım malzemesi olarak yüksek oranda alüminyum hidroksit ile doldurulmuş metil vinil silikon kauçuk kullanmaktadır. Ayrıca, kompozit yıldırım tutucular, devre kesiciler, transformatörler, yüksek voltaj anahtarları ve diğer elektrik bileşenleri için dış kılıf yalıtımı olarak da kullanılmaktadır.
 |
Şekil 6 Silikon kauçuklar - ham kauçuk spektrumu |
|
Şekil 7 Silikon kauçuklar - nihai ürün yelpazesi |
Uygulama 5: Mürekkep Kuruma Derecesinin Kantitatif Analizi
Elektronik cihazların yaygınlaşmasıyla birlikte, sıvı kristal ekranlar (LCD'ler) giderek daha fazla kullanılmakta ve bu da LCD endüstrisinde hızlı bir büyümeye yol açmaktadır. LCD üretiminde kritik bir malzeme olan UV ile kürlenebilen yapıştırıcılar, hızlı kürlenme hızları, solventsiz özellikleri ve yüksek üretim verimliliği sunmaktadır. Başlıca metal pinlerin sızdırmazlığını ve sabitlenmesini sağlamak için kullanılırlar ve bu da onları devre kartı endüstrisinde yaygın olarak uygulanabilir kılmaktadır. UV ile kürlenebilen yapıştırıcılarda, foto başlatıcılar uygun ultraviyole (UV) ışık yoğunluğu altında hızla serbest radikallere veya katyonlara ayrışarak doymamış bağların polimerizasyon reaksiyonlarını tetikler ve malzemenin katılaşmasına neden olur.
|
Şekil 8 Epoksi Reçine - Isıl Kürleme |
 |
Şekil 9 Poliakrilat - UV Kürleme |
Uygulama 6: Yarı İletken Malzemelerin Optik Özelliklerinin Karakterizasyonu (İletim, Yansıma)
Yarı iletken malzemeler, elektronik endüstrisindeki en kritik temel malzemeler arasında yer almaktadır. Lazer ve kızılötesi teknolojilerindeki hızlı ilerlemeyle birlikte, yarı iletken malzemelerin kızılötesi spektrumdaki olağanüstü optik özellikleri giderek daha fazla ilgi görmektedir. Günümüzde, germanyum (Ge) ve silisyum (Si) gibi elementel yarı iletkenlerden galyum arsenit (GaAs) ve çinko selenit (ZnSe) gibi bileşik yarı iletkenlere kadar çeşitli malzemeler, kızılötesi optik uygulamalarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu malzemeler, ileriye dönük kızılötesi (FLIR) sistemlerinde, lazer pencerelerinde, füze kubbelerinde ve diğer kızılötesi optik sistemlerde temel bileşenler olarak görev yapmaktadır.
|
Şekil 10 Silikon Levhanın İletim Spektrumu |
 |
Şekil 11 Çinko Selenitin (ZnSe) İletim Spektrumu |
Uygulama 7: Elektronik ve Elektrikli Bileşenler için Malzeme Tanımlaması
Elektronik ürünlerin alt tabakaları veya kasaları genellikle mühendislik plastikleri kullanılarak üretilir. Bu malzemeler, çeşitli çevresel gereksinimleri karşılamak için takviye edici maddeler, alev geciktiriciler ve yaşlanma karşıtı bileşikler gibi özel katkı maddeleriyle formüle edilir. Bu bileşenlerin bileşimi ve oranı, nihai elektronik parçaların performansını ve ömrünü kritik olarak belirler. Kızılötesi spektroskopisi, bu malzeme bileşimlerinin kalitatif analizi için etkili bir araç görevi görür.
|
Şekil 12 Epoksi Reçine |
|
Şekil 13 Polifenilen Sülfür (PPS) |
Uygulama 8: Elektronik Ürün Ambalaj Malzemelerinin Test Edilmesi
Elektronik ürünler, teknoloji yoğun ürünlerdir. Sürekli teknolojik gelişmelerle birlikte, elektronik bileşenler ultra büyük ölçekli entegre devrelere dönüşerek giderek daha karmaşık ve gelişmiş hale gelmiştir. Sonuç olarak, dış çevre koşullarına ilişkin gereksinimleri daha da katılaşmıştır. Dolaşım ve depolama sırasında koruyucu ve saklama ortamı olarak ambalajın temel işlevi, elektronik ürünleri korumaktır. Elektronik ürünler, taşıma ve depolama sırasında nemden ve mekanik darbelerden korunarak, görünüm ve işlevsellikleri muhafaza edilebilmesi için ancak rasyonel yapısal tasarım ve yüksek kaliteli ambalajlama ile mümkündür. Ambalaj malzemeleri, ambalaj ürünlerinin temelini oluşturur. Seçimlerinin uygunluğu, hem elektronik ürünlerin güvenliğini hem de ekonomik maliyetleri doğrudan etkiler. Bu nedenle, doğru ambalaj malzemelerinin seçimi son derece önemlidir.
|
Şekil 14 PET Numunesinin ATR Test Spektrumu |
|
Şekil 15 PVC Numunesinin ATR Test Spektrumu |
Uygulama 9: Elektronik Ürünlerin Arıza Analizi (Yabancı Madde Analizi)
Elektronik ürünlerin üretim sürecinde kusurlar meydana gelebilir. Bu kusurların niteliksel olarak tanımlanması ve sınıflandırılması, üretim süreçlerinin iyileştirilmesine ve ürün kalitesinin artırılmasına yardımcı olabilir. Bununla birlikte, bu kusurlar genellikle mikron boyutundadır ve geleneksel analitik yöntemlerle tespit edilemez. Kızılötesi mikroskop aksesuarı ile donatılmış bir kızılötesi spektrometre kullanılarak, bu küçük kusurlar etkili bir şekilde analiz edilebilir.
Kızılötesi mikroskop, kızılötesi spektrometre ile optik mikroskobu birleştiren bir sistemdir. Esasen bir kızılötesi ana ünite, bir kızılötesi mikroskop sistemi ve bir bilgisayardan oluşur. Hassasiyeti nedeniyle, kızılötesi mikroskop ağırlıklı olarak girişim prensibiyle çalışır ve temel bileşenleri arasında Michelson interferometresi, mikroskop optik sistemi ve dedektör bulunur.
Numune, kızılötesi mikroskobun tablasına yerleştirilir. Spektrometre, numuneye yönlendirilen ve odaklanan bir ışın üretir; bu da optik yolun dikey olarak odaklanmasını sağlar. Tablanın X ve Y eksenleri ile diyafram ayarlanarak, belirli numune ve numune içindeki farklı mikro alanlar hassas bir şekilde hedeflenebilir.
Kızılötesi mikroskop dedektörü, parçacık ışınının spektral yansıma değerini ölçerek, numune üzerindeki noktaların, çizgilerin ve alanların moleküler düzeyde taranmasını sağlar. Bu, çok sayıda kızılötesi spektrumun hızlı ve otomatik olarak elde edilmesini mümkün kılar; her ölçüm noktasının koordinatları ve karşılık gelen kızılötesi spektrumu aynı anda bilgisayarda saklanır. Kompozisyonel görüntü analizi yoluyla, belirli mikro alanların uzamsal olarak çözümlenmiş kızılötesi spektrumları ve kompozisyonel görüntüleri elde edilebilir. Bu, numunenin bileşen ve yapısal özelliklerinin çeşitli taranan mikro alanlar boyunca analizini kolaylaştırarak, numunenin yapısını, fonksiyonel grupların uzamsal dağılımını ve varyasyonlarını karakterize etmeyi sağlar.
 |
Şekil 16 Geleneksel ATR Yöntemi |
 |
Şekil 17 Mikro-ATR Yöntemi |
Dizüstü bilgisayar LED ekranındaki yabancı maddeyi örnek olarak alırsak, geleneksel tek yansımalı ATR aksesuarlarının sınırlamaları vardır: sığ penetrasyon derinliği, güçlü yüksek frekans emilimi, zayıf düşük frekans emilimi ve çok küçük örnekleri tespit edememe. Buna karşılık, kızılötesi mikroskobun mikro-ATR modunun kullanılması, daha derin penetrasyon derinliği ve ilgili spektral bölgelerde doygun sinyallerle lokalize sinyal toplama olanağı sağlayarak 200 μm'den küçük örneklerin tespit edilmesine olanak tanır.