Co musí toto odvětví měřit
Výroba elektroniky má na instrumentaci požadavek, který je v jednom ohledu neobvyklý: měřené veličiny jsou malé, rychlé a často neviditelné. Napětí i proudy jsou nízké, signály spínají rychle, tolerance jsou úzké a vada, kterou se hledá, může být zlomek milimetru. Důraz se proto klade na rozlišení, šířku pásma a stabilitu, nikoli na rozsah, a univerzální průmyslový přístroj bývá často nevyhovující, i když jeho měřicí rozsah zdánlivě úlohu pokrývá.
Druhou zvláštností je, že prostředí je samo řízenou veličinou. Čisté prostory, ochrana proti elektrostatickému vybíjení, regulace vlhkosti a stabilita teploty jsou součástí výroby, nikoli komfortem obsluhy, a přístroje slouží k prokázání, že tyto podmínky platí. Třída čistoty je naměřený stav, nikoli záměr návrhu; ověřuje se počítáním částic a měřením diferenčního tlaku.
Třetím tématem je teplo. Pájení, reflow, vytvrzování, teplotní cyklování i zkoušky spolehlivosti závisejí na tom, že proces přesně a opakovaně dodá požadovaný teplotní profil, proto tepelné měření prostupuje celým procesem a neobjevuje se jen na jeho konci. Stejně jako u elektrických měření je rozhodující výsledkem profil, nikoli jeden odečet pořízený v jednom okamžiku.
Kam přístroje zařadit
Výroba součástek a desek plošných spojů
Sítotisk, nanášení, osazování a reflow. Tepelné profily, regulace vlhkosti a rozměrová kontrola desky i sítotiskové šablony - kontrolované prvky jsou tak malé, že se obvykle vyžaduje optické měření.
Osazování a pájení
Reflow, vlnové a selektivní pájení. Teplotní profily, rychlost dopravníku a atmosféra se měří společně a profil musí být opakovatelný, nikoli jen jednou správný.
Zkoušky a kontrola
Zkouška obvodů na desce, funkční zkouška, zkoušky elektrické bezpečnosti a automatizovaná optická nebo rentgenová kontrola. Převládá elektrické měření a přípravek často rozhoduje stejně jako sám přístroj.
Čisté prostory a řízené prostředí
Čisté místnosti, suché prostory a prostory s ochranou proti elektrostatickému vybíjení. Počty částic, diferenční tlak, vlhkost a teplota se měří proto, aby se prokázalo, že se třída čistoty udržuje - ne aby se jimi řídil proces.
Instrumentace používaná v tomto odvětví
| Měření | Co se v tomto odvětví měří | Přístroje, které se obvykle specifikují |
| Elektrický | Napětí, proud, odpor, kapacita, výkon a izolace na deskách, modulech a napájecích zdrojích | Digitální multimetry a LCRmetry pro měření na pracovním stole, analyzátory výkonu tam, kde průběh není sinusový, měřiče izolačního odporu pro ověřování bezpečnosti a měřicí kanály se šířkou pásma přizpůsobenou spínání |
| Teplota a tepelné profily | Profily reflow, vlnového pájení i vytvrzování, teplota součástek a desek a podmínky v komoře | Termočlánky a profilovací systémy pro vyvíjení procesu, odporová čidla RTD tam, kde se vyžaduje stabilní odečet z komory, a bezdotykové měření pro horké nebo pohybující se díly |
| Monitorování čistých prostorů | Počty částic, diferenční tlak mezi prostory, vlhkost a teplota | Počítače částic ve vzduchu, přístroje pro měření diferenčního tlaku a environmentální záznamníky dat, umístěné tak, aby odběrové místo reprezentovalo prostor, který se klasifikuje |
| Rozměrová a optická kontrola | Rozměry desky a sítotiskové šablony, geometrie kontaktních ploch, přesnost osazování a stav pájených spojů | Optické měření a kontrola založená na strojovém vidění, dále rozměrové přístroje pro mechanické díly, které mají na desku navazovat |
| Vlhkost a atmosféra | Vlhkost ve skladech a suchých prostorech a atmosféra v zařízeních pro pájení a vytvrzování | Vlhkostní vysílače a přístroje pro měření rosného bodu, dále měření plynů tam, kde je řízená atmosféra součástí procesu |
| Prostředí a bezpečnost | Výpary rozpouštědel, hořlavé plyny a obecná kvalita ovzduší v okolí lakování, čištění a skladování | Detektory těkavých organických sloučenin a pevná detekce plynů, s čidlem zvoleným pro rozpouštědlo, které se skutečně používá, nikoli pro obecnou kategorii |
Měřicí rozsah univerzálního průmyslového přístroje zde úlohu často pokryje, ale jeho rozlišení, šířka pásma nebo stabilita nemusí. Právě tyto tři vlastnosti by měla poptávka uvádět.
Jak zadat požadavek na provoz elektroniky
- Šířku pásma a rozlišení místo rozsahu, protože měřená veličina bývá obvykle malá a rychlá - přístroj, který rozsah pokryje, ale nedokáže rozlišit změnu, je k ničemu.
- Otázku skutečné efektivní hodnoty (RMS), protože spínané zdroje a výstupy frekvenčních měničů znamenají, že průběh málokdy bývá sinusový, a přístroj snímající průměrnou hodnotu ji podhodnotí.
- Teplotní profil místo jediné teploty, spolu s opakovatelností, jaká se požaduje z desky na desku.
- Třídu čistoty, kterou je třeba prokázat, a odběrové místo, které ji reprezentuje, protože počet částic pořízený na nesprávném místě o prostoru nic nedokládá.
- Požadavky na elektrostatickou ochranu pro všechno, co vstupuje do výrobního prostoru; mohou omezit kryty a materiály, které je možné použít.
- Zda se kontrola provádí automatizovaně, nebo ručně. Automatizovaná kontrola potřebuje definovanou specifikaci vad, osvětlení a upnutí; ruční kontrola potřebuje přístroj, který obsluha zvládne opakovaně použít v rámci taktu.
- Dohledatelnost, jaká se požaduje u zkoušek elektrické bezpečnosti, protože tato měření obvykle patří k uvolnění výrobku a nesou povinnost dokumentace.
- Rozpouštědla a chemii, které se používají, protože lakování, čištění a práce s tavidlem rozhodují o tom, jaké monitorování je potřeba a jaké materiály mu vydrží.
Normy a schválení, které mohou být relevantní
- Požadavky na zkoušky elektrické bezpečnosti kladené na hotový výrobek, které určují samotnou zkoušku, třídu přístroje i záznam.
- Požadavky na klasifikaci a monitorování čistých prostorů, které definují počty částic a podmínky, jež je třeba prokázat.
- Požadavky na elektrostatickou ochranu, které upravují, jak lze do chráněného prostoru zavádět zařízení.
- Zákaznické a odvětvové specifikace výrobku, včetně požadavku na schváleného dodavatele nebo na dokumentaci.
- Popisujeme požadavky, kterým může instalace podléhat. Netvrdíme, že produkt má schválení, pokud nám nebyl dodán certifikát; tam, kde nebyl, říká to produktová stránka.
Aplikace v tomto odvětví