山田光学 YP-150I/YP-250I 卤素强光光源晶圆缺陷检测技术解析

一、产品定位与半导体基板目视检测场景底层需求

山田光学工業株式会社（YAMADA KOGAKU）YP 系列高亮度卤素光源装置，是针对半导体硅晶圆、LCD 液晶玻璃基板后段宏观目视检测开发的专用强光照明系统，配套 HPS 系列专用直流电源控制器，解决精密基板表面微小缺陷难以目视识别的行业痛点。

半导体与面板制造流程中，基板抛光、研磨、蚀刻、清洗工序极易产生异物附着、细微划痕、研磨厚度不均、表面雾斑、晶格滑移等微米级缺陷，常规室内自然光、普通 LED 照明照度不足，低对比度缺陷会被环境光掩盖，依靠人工肉眼极易出现漏检，直接造成批量成品报废。YP 系列光源输出照度达到自然光 4 倍以上，400000Lx 以上的集中强光可提升基板表面微观凹凸、折射率差异的光学对比度，将常规照明下肉眼不可分辨的微小缺陷直观显现，大幅降低人工检测漏检率，是晶圆、玻璃基板终检工位标准化标配照明设备。整套系统分为光源主机与独立电源控制器分体式结构，YP-150I 适配小型 30mm 照射视场，YP-250I 适配 40mm 大口径照射区域，覆盖 6 寸、8 寸、12 寸晶圆及各类尺寸液晶基板检测需求。

二、光学光路系统与核心卤素灯泡硬件参数设计

YP 系列光源搭载带二向色分光镜的集成光路模组，搭配行业专用卤素灯泡，从光源发光、分光聚光层面保障高均匀、高稳定强光输出，两款机型光路架构一致，仅功率与照射口径做差异化区分。

YP-150I 采用 JCR15V150W 乌希达灯泡，YP-250I 搭载 FLC24V250W 欧司朗卤素灯泡，两款灯泡标准使用寿命区间均为 30~50 小时，卤素循环填充工艺抑制钨丝高温蒸发发黑，在寿命周期内照度衰减幅度可控，避免批量检测过程中亮度漂移导致缺陷识别标准波动。光路内置二向色镜分光结构，过滤红外热辐射杂光，在输出高亮度白光的同时削减热辐射向基板传导，防止晶圆、玻璃基板受热产生热形变、光学参数偏移；设备标准色温固定 3400K 标准暖白光，光谱连续无离散波段，匹配人眼可见光感知曲线，相比单色 LED 光源，可识别不同材质、不同深度的复合型表面缺陷。

光学输出核心指标具备严苛工业标准：两款机型照度均≥400000Lx；YP-150I 照射口径 φ30mm，标准工作照射距离 140mm；YP-250I 照射口径 φ40mm，标准工作距离 220mm，长距离大光斑设计可无需频繁移动光源，单次完成大面积基板宏观扫描。

三、HPS 专用直流电源控制器驱动与稳压调光技术

YP 光源不可直接接入市电，必须搭配同型号 HPS-150、HPS-250 直流点灯电源控制器，直流驱动架构是保障光源低频闪、低照度波动的核心电气设计，区别于市面廉价交流调压光源。

电源输入兼容全球通用宽幅市电 AC100~240V 50/60Hz，国内 220V 产线可直接接入无需变压器；HPS-150 整机功耗约 200W，HPS-250 功耗约 350W，预留充足功率冗余应对电压波动。点灯方式采用纯直流输出，消除 50/60Hz 交流工频频闪，长时间人眼观测无视觉疲劳，适配产线 8 小时连续人工检测工况；光量调节采用线性电压调节模式，输出亮度连续无级可调，操作人员可根据基板材质反光强度微调照度，平衡高反光晶圆与低雾度玻璃基板的观测对比度。

控制器核心稳压性能指标严苛，综合波动率最大值仅 1%，可抵御电网输入电压漂移、设备升温带来的输出变化，满载连续运行下照度波动极小，保障全天不同时段检测标准统一。控制器机身搭载数字显示屏，实时显示输出电压，直观读取调光参数，便于产线标准化参数留存与复现；机身配备强制风冷散热风道，0~40℃宽环境温度区间稳定运行，洁净车间、恒温实验室均可适配。

四、整机机械结构、散热与工装安装适配设计

YP 光源主机与 HPS 电源均采用分体强制风冷散热方案，独立风道隔绝光学腔与电气发热区域，杜绝高温对光路镜片、灯泡的老化损伤，同时整机机械结构兼顾洁净车间防尘、多工位工装安装需求。

光源主机外壳密布竖向平行散热格栅，内部静音风扇形成对流风道，带走灯泡工作产生的大量热量；两款机型均预留标准安装轴，YP-150I 配备 φ12 安装轴，YP-250I 为 φ20 安装轴，可直接搭配升降支架、自动化滑台、检测工位机架，实现高度、角度任意调节，适配立式俯视、斜角侧打光多种缺陷观测光路。整机尺寸紧凑轻量化，YP-150I 机身尺寸 102×351×128mm，重量仅 2.65kg；YP-250I 尺寸 122×394×131mm，重量 3.59kg，单人即可完成拆装调试，不占用洁净车间有限工位空间。

配套 HPS 电源控制器同样搭载强制风扇空冷结构，机身尺寸小巧可放置于工作台底部或控制柜内，不遮挡基板检测光路；整机外壳采用防静电哑光涂层，避免半导体车间静电吸附粉尘污染光路镜片，外壳无尖锐棱角，符合无尘车间设备安全规范。整套设备工作环境温度区间 0~40℃，可匹配晶圆厂恒温 22℃标准车间环境，无冷凝、高温停机风险。

五、多重运行稳定防护与长周期产线运维优势

整套光源系统从电气、光学、热管理三层设置防护机制，适配半导体工厂 7×24 小时间歇性连续检测工况，降低设备故障停机与耗材更换成本。

电气层面：HPS 电源内置过流、过压、欠压保护回路，市电异常、灯泡老化短路时瞬时切断输出，防止烧毁光路与配套晶圆检测治具；直流驱动电路隔离电网谐波，不会对车间相机、传感器、检测工控机产生电磁干扰。热防护层面：光源与电源双独立强制风冷，风道堵塞、风扇故障时设备会出现亮度衰减预警，提醒运维人员清理防尘滤网，避免高温烧毁二向色镜与灯泡。光学损耗控制上，原厂标准化灯泡配件通用易采购，更换流程无需专业光学校准，操作人员简单培训即可完成替换，更换后照度、色温无明显偏移，无需重新标定检测标准。

对比市面 LED 点光源、普通卤素灯两类竞品，YP 系列具备不可替代优势：LED 光源光谱离散，无法识别雾斑、晶格滑移这类依赖连续光谱的浅层缺陷；普通交流卤素光源频闪大、照度波动高，长时间检测易出现漏检、判定标准不一致。而山田 YP 系列高连续光谱、超高照度、低波动直流驱动、洁净车间适配结构，匹配晶圆、液晶基板终检严苛工艺要求。

六、细分应用场景与缺陷检测工艺适配逻辑

YP 系列卤素强光光源核心应用集中于半导体、显示面板两大精密制造产业链，针对不同基板缺陷形成标准化目视检测工艺方案。

半导体硅晶圆场景：用于硅片研磨后划痕、表面纳米级雾斑、晶格滑移、颗粒异物、抛光不均缺陷目视筛查，40 万 Lx 集中强光可放大硅片表面折射率微小差异，区分合格镜面与损伤区域；适配 6~12 寸单晶硅、碳化硅功率器件晶圆来料检测、成品终检工序。

液晶玻璃基板场景：针对超薄 LCD、OLED 玻璃基板镀膜划痕、透明颗粒污渍、涂布厚度不均、边缘崩边缺陷检测，暖白光连续光谱可穿透超薄玻璃层，显现内部镀膜瑕疵；适配面板切割、清洗、镀膜后人工质检工位。

同时设备可拓展用于光学玻璃、陶瓷精密元件、ITO 导电薄膜等高精度透光 / 反光工件表面缺陷观测，是精密光学零部件制造行业通用宏观目视照明设备。依托高对比度成像效果，该光源可大幅降低产线质检人员培训门槛，减少人为判定误差，统一全厂区缺陷判定标准，有效提升成品良率，降低返工与报废生产成本。