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SWIR(Short-wave infrared)이란? SWIR은 Short-Wave-Infrared 파장을 뜻합니다. SWIR 파장은 일반적으로 900nm에서 1700nm의 범위에 해당하며, 인프라레드(적외선) 스펙트럼 중 중간 파장대입니다. SWIR은 긴 파장에 의해 특정 대기 입자를 투과하는 가시광 대역과는 차별화된 고유한 물리적 특성을 지니며, 야간 레이저 검사, 자율주행 자동차를 위한 LiDAR 센서 기술, 스마트팩토리, 국방 및 방위 산업, 식품 검사 등의 다양한 산업 및 응용 분야에 활용되고 있습니다. SWIR 파장 반도체 산업에서의 SWIR 어플리케이션 반도체 산업은 컴퓨터, 스마트폰, 자동차, 의료 기기 등 다양한 분야에서 필수적인 역할을 하며, PC 또는 모바일 장치용 프로세서 및 메모리 집적 회로부터 태양 전지에 이르기까지 폭넓은 응용 분야를 다룹니다. 반도체 산업에서 SWIR 카메라는 미세한 결함과 불량을 정확하게 탐지하여 제조 공정의 정밀도를 높이고, 불량률을 줄이며 제품 신뢰성을 향상시키는 데 중요한 도구로서, 품질 보증과 결함 분석을 수행합니다. 1. 실리콘 잉곳 및 브릭 검사 (Silicon ingot and brick inspection) SWIR 카메라로 촬영한 잉곳 사진 반도체 산업에서는 결정질 실리콘 잉곳이나 브릭을 검사하기 위해 SWIR InGaAs 카메라가 널리 사용됩니다. 실리콘(Si) 물질은 1150nm 이상의 긴 파장을 흡수하지 않는 특성이 있습니다. 가시광선은 파장이 짧아서 에너지가 높아 실리콘에 쉽게 흡수되지만, SWIR 파장은 길어서 에너지가 낮고, 실리콘에 흡수되지 않기 때문에 잉곳 내부의 불순물과 결함을 감지하기에 적합합니다. 잉곳 내부의 불순물은 잉곳이 웨이퍼로 가공될 때 생산 장비에 손상을 줄 수 있기 때문에 SWIR 카메라는 이러한 손상을 예방하고 더 높은 효율성과 원활한 생산 프로세스를 보장하는 중요한 장비입니다. *결정질 실리콘 : 실리콘 원자들이 규칙적으로 배열된 형태의 실리콘 2. 웨이퍼 및 다이 검사 (Wafer and die inspection) SWIR 카메라로 촬영한 Si 내부의 다이싱 손상 확인 SWIR 카메라는 실리콘이 투명하게 보이는 단파 적외선 파장을 활용하여 반도체 웨이퍼와 다이의 내부 결함을 감지하는 데 매우 효과적입니다. 이 기술은 비파괴 검사로, 웨이퍼 내부의 파티클, 균열, 그리고 접합 불완전성을 정확하게 식별할 수 있습니다. 또한, 웨이퍼 다이싱 과정에서 발생하는 미세한 균열까지 감지하여 생산 장비의 손상을 방지하고, 전체 생산 공정의 품질을 크게 개선할 수 있습니다. * 다이 : 집적 회로 칩 SWIR 카메라로 촬영한 밀봉 불량 MEMS 제조에서는 밀봉 검사, 결함 감지, 치수 측정 등 다양한 품질 검사를 수행하며, WLP 공정에서는 TSV와 금속 범프의 적층 집적 회로의 품질 평가에 활용됩니다. * MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems) : 미세 전자 기계 시스템을 의미 * WLP(Wafer Level Packaging) : 실리콘 웨이퍼에 구멍을 내고 LED 칩을 넣어 패키징하는 방식 3. 광자 방출 (Photon emission) SWIR 카메라로 촬영한 칩 레이아웃 이미지에 중첩된 광자 방출 이미지 광자 방출(Photon Emission)은 전자가 높은 에너지 상태에서 낮은 에너지 상태로 전환될 때 발생하며, PEM(Photon Emission Microscopy)은 이를 감지하여 마이크로전자 소자의 결함을 찾아내는 기술입니다. 실리콘 CCD 카메라는 실리콘의 밴드갭을 넘는 에너지 전이에 대한 광자 방출을 관찰하는 데 효과적입니다. 그러나 SWIR 카메라는 실리콘 CCD 카메라가 감지하지 못하는 하위 밴드갭 방출까지 관찰할 수 있어, 결함 탐지에 더욱 효과적입니다. *밴드갭 : 반도체 물질에서 전자가 이동할 수 있는 두 에너지 레벨 사이의 에너지 차이 위에서 설명한 반도체 산업에 적용될 수 있는 Xenics의 SWIR 카메라 중, 다양한 분야에서 널리 사용되고 있는 BOBCAT 제품에 대해 소개해 드리겠습니다. Xenics는 적외선 센서 및 카메라를 전문적으로 개발 제조하는 기업입니다. SWIR InGaAs 이미지 센서 및 카메라 개발을 목표로 IMEC에서 독립하여 설립된 Xenics는 SWIR 및 LWIR 대역의 적외선 센서와 카메라를 직접 설계하고 제조하여 차별화된 기술력과 자체 생산 시설을 갖추고 있습니다. 또한 다양한 비전 컴포넌트 시스템과 쉽게 통합될 수 있도록 설계하여 장착 및 작동이 쉬운 작고 가벼운 디자인을 제공하며, 다양한 카메라 시리즈들은 다양한 산업에서 최고의 검사 솔루션을 목표로 활용되고 있습니다. BOBCAT 640 Xenics의 BOBCAT 640 카메라는 고성능의 소형 SWIR 카메라로, SWIR 범위에서 전문적인 품질 검사와 고온 공정 제어에 최적화되어 있습니다. Camera Link와 GigE Vision 인터페이스를 제공하며, 경량 설계와 함께 낮은 노이즈 및 높은 전력 효율성의 특징을 가지고 있습니다. BOBCAT 640은 자체 개발된 온도 안정화 InGaAs 탐지기를 기반으로 640x512 픽셀 해상도를 제공하며, 레이저 빔 분석 및 실리콘 반도체 재료 내부의 결함 조사에 적합합니다. 빛의 파장에 따른 BOBCAT InGaAs센서의 양자 효율 변화 BOBCAT에 탑재된 InGaAs 센서는 보편적인 SWIR 파장 영역대에서 높은 양자 효율을 보입니다. 이는 낮은 노이즈 달성을 가능하게 합니다 Xenics SWIR InGaAs Sensor BOBCAT 640 주요 특징 Specifications Application 실리콘 잉곳 및 브릭 검사, 웨이퍼 및 다이 검사, 태양광 웨이퍼 검사 등 반도체 분야 외에도 BOBCAT 640 는 에 적용될 수 있습니다. Visible vs SWIR 비교 사진 가시광선 카메라는 인간의 눈으로 볼 수 있는 파장 범위(약 400~700nm)를 사용하지만, SWIR 카메라는 900~1700nm의 파장을 사용하기 때문에, 가시광선 카메라로는 볼 수 없는 물체나 특성을 감지할 수 있습니다. * 제약 검사 : Visible vs. SWIR * SWIR 카메라는 알약 내부의 불순물이나 결함을 감지하여 품질 관리를 강화합니다. * 종이의 습기 감지 : Visible vs. SWIR * SWIR 카메라는 종이 내부의 습기 함량을 감지하여 종이 제조 과정에서 품질을 유지하는 데 중요한 역할을 합니다. * 식품 품질 검사 : Visible vs. SWIR * SWIR 카메라는 식품 내부의 성분 변화나 신선도를 감지하여 안전하고 신선한 제품 제공에 중요한 역할을 합니다. Xenics는 BOBCAT 시리즈를 포함한 다양한 SWIR 카메라 라인업을 제공하여, 산업용 비전 시스템, 품질 검사, 과학 연구, 그리고 보안 분야에서 최적의 성능을 발휘할 수 있는 다양한 선택지를 제공합니다. Xenics SWIR 카메라 비교 Xenics의 SWIR 카메라들에 대해 자세한 사양이나 제품 구매 및 상담을 원하신다면 화인스텍을 방문해주시기 바랍니다.
2024.09.10고객의 목표는 과수원을 스캔하여 과일 수확량 추정하는 것입니다. 녹색 캐노피와 녹색 과일을 구분하기 위해 고유 파장을 사용하여 과일의 수를 추정합니다. 과제 모든 실외 애플리케이션과 마찬가지로 과수원 환경은 다양한 조명 조건, 많은 그림자, 미광 등으로 인해 일반적인 이미징 시스템, 특히 멀티 스펙트럼 이미징을 활용하기 어렵습니다. 또한 스캔 구조가 복잡하여 짧은 거리에서 큰 타겟을 스캔할 수 있어야 합니다. 일반적으로 높이가 3~4m인 나무의 경우 스캔 거리는 1.5m입니다. 또 다른 문제는 울퉁불퉁한 지면에서 다양한 속도로 작동하는 여러 유형의 농업용 차량에 카메라를 장착해야 하므로 모션 블러를 제거하기 위해 더 높은 프레임 속도가 필요하다는 사실입니다. 솔루션 차량에 탑재된 이미징 시스템을 통해 비디오 스트림 방식으로 멀티 스펙트럼 이미지를 수집합니다. 수집한 이미지에 정교한 이미지 분석과 인공 지능을 적용하여 과수원의 과일 수를 추정합니다. 신뢰할 수 있는 결과를 얻기 위해서는 이미지를 분석 엔진에 공급하기 위한 강력하고 안정적이며 유연하고 견고한 멀티 스펙트럼 카메라가 필요합니다. JAI의 Fusion 시리즈 "Flex Eye" 프리즘 기반 멀티 스펙트럼 카메라는 이러한 까다로운 요건들을 모두 지원할 수 있습니다. 카메라는 고성능 NVIDIA JETSON 임베디드 시스템을 통해 운영됩니다. 특장점 JAI의 차세대 Fusion Flex Eye 카메라는 과일 수확량 재고 시스템 제조사가 합리적인 비용으로 필요한 스펙트럼 대역을 선택할 수 있도록 지원합니다. 이는 프로젝트에 필요한 파장이 미리 정의된 경우 상당한 이점을 제공합니다. 표준 파장 대역을 지원하는 카메라는 이러한 종류의 애플리케이션에 적합하지 않지만, 유연성과 맞춤 설계를 지원하는 JAI의 Fusion Flex Eye 기술은 완벽한 솔루션이 될 수 있습니다. 또한 카메라의 고속 인터페이스와 높은 프레임 속도를 통해 과수원 내에서 속도의 제한 없이 차량을 이동하면서 까다로운 실외 애플리케이션을 위한 우수한 공간 해상도와 충분한 견고성을 제공할 수 있습니다. 카메라 JAI의 혁신적인 Fusion Flex-Eye 기술은 까다로운 애플리케이션에서 요구하는 이미징 시스템에 맞춰 완벽한 멀티 스펙트럼 카메라를 설계할 수 있도록 뛰어난 유연성을 제공합니다. Flex-Eye는 JAI의 Fusion 시리즈 프리즘 기반 멀티 스펙트럼 에어리어 스캔 카메라에 맞춤 설계 프로세스를 결합하여 특정 애플리케이션이 요구하는 조건에 맞춰 파장 대역 수, 센서 해상도 및 각 채널의 이상적인 스펙트럼 범위를 설정할 수 있습니다.
2023.03.24