Ρωτήστε έναν μετρολόγο ποια είναι η μεγαλύτερη πηγή σφάλματος μέτρησης σε ένα τυπικό εργοστάσιο και οι περισσότεροι δεν θα πουν το όργανο. Θα πουν το δωμάτιο.
Γιατί η θερμοκρασία είναι ο σιωπηλός εχθρός της ακρίβειας
Σχεδόν κάθε υλικό που χρησιμοποιείται στην κατασκευή ακριβείας - χάλυβα, γρανίτη, κεραμικό, αλουμίνιο - διαστέλλεται και συστέλλεται με τη θερμοκρασία. Το αποτέλεσμα είναι μικρό ανά βαθμό, αλλά στις ανοχές που αναμένεται να κρατήσει ο σύγχρονος εξοπλισμός (συχνά μονοψήφιο-μικρόμετρα ή λιγότερο), ακόμη και μια ταλάντευση 1–2 μοιρών σε μια εργάσιμη ημέρα μπορεί να προκαλέσει μετρήσιμο σφάλμα διαστάσεων.
Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο οι σοβαρές εγκαταστάσεις παραγωγής ακριβείας δεν βασίζονται μόνο στον κλιματισμό - κατασκευάζουν ειδικά εργαστήρια σταθερής-θερμοκρασίας, σταθερής-υγρασίας ως ελεγχόμενα περιβάλλοντα ξεχωριστά από τους γενικούς χώρους παραγωγής.
Τι πηγαίνει σε ένα εργαστήριο πραγματικής σταθερής- θερμοκρασίας
Ένα εργαστήριο που έχει κατασκευαστεί για εργασίες εξαιρετικά-ακριβείας διαφέρει από ένα τυπικό εργοστασιακό δάπεδο που ελέγχεται με κλίμα{{1} με πολλούς συγκεκριμένους τρόπους:
Κατασκευή δαπέδου. Αντί για τυπικό σκυρόδεμα, αυτά τα εργαστήρια χρησιμοποιούν συνήθως δάπεδο από οπλισμένο σκυρόδεμα υψηλής-αντοχής που χύνεται σε σημαντικό πάχος - συχνά ένα μέτρο ή περισσότερο - για ελαχιστοποίηση της κάμψης και παροχή σταθερής μάζας που αντιστέκεται στη μεταφορά κραδασμών από τον περιβάλλοντα εξοπλισμό ή την κυκλοφορία των ποδιών.
Τάφοι απομόνωσης. Γύρω από την περίμετρο της ελεγχόμενης ζώνης, κατασκευάζονται τάφροι απομόνωσης (μερικές φορές πλάτους αρκετών εκατοντάδων χιλιοστών και βάθους μερικά μέτρα) για την φυσική αποσύνδεση του δαπέδου του εργαστηρίου από τους κραδασμούς που προκαλούνται από κοντινά μηχανήματα, την κυκλοφορία των οχημάτων ή ακόμη και τους κραδασμούς που μεταδίδονται στο έδαφος- έξω από το κτίριο.
Αθόρυβοι γερανοί. Οι τυπικοί υπερυψωμένοι γερανοί που χρησιμοποιούνται για τη μετακίνηση βαρέων γρανίτη ή μεταλλικών εξαρτημάτων μπορούν να προκαλέσουν δόνηση και θόρυβο που διαταράσσει τις ευαίσθητες εργασίες μέτρησης που βρίσκονται σε εξέλιξη. Οι εγκαταστάσεις ακριβείας εγκαθιστούν συχνά συστήματα γερανών χαμηλού-θορύβου και κραδασμών-που είναι ειδικά για χρήση εντός αυτών των ελεγχόμενων ζωνών.
Συστήματα ελέγχου θερμοκρασίας και υγρασίας. Πέρα από το βασικό σύστημα HVAC, αυτά τα δωμάτια διατηρούν συνήθως αυστηρά σημεία ρύθμισης (συχνά ±0,5 μοίρες ή καλύτερα) με συνεχή παρακολούθηση, καθώς ακόμη και τοπικά hot spots από εξοπλισμό ή φωτισμό μπορούν να δημιουργήσουν θερμικές κλίσεις σε ένα τεμάχιο εργασίας.
Cleanroom-Παράκεινται χώροι συναρμολόγησης
Για ορισμένα στοιχεία - ιδιαίτερα αυτά που προορίζονται γιαεξοπλισμός ημιαγωγών- απαιτείται ένα επιπλέον επίπεδο ελέγχου. Ορισμένες εγκαταστάσεις διατηρούν μια αποκλειστική σταθερή-θερμοκρασία, ελεγχόμενη από τη σκόνη- περιοχή συναρμολόγησης βάσει των αρχών του καθαρού χώρου ημιαγωγών, ειδικά για την τελική συναρμολόγηση δομικών στοιχείων γρανίτη. Αυτό μειώνει τη μόλυνση από σωματίδια κατά τη συναρμολόγηση και διασφαλίζει ότι τα εξαρτήματα που μετρώνται και ταιριάζουν στην αίθουσα μετρολογίας διατηρούν την πιστοποιημένη ακρίβειά τους μόλις ενσωματωθούν σε ένα ολοκληρωμένο σύστημα.
Γιατί αυτή η επένδυση στην υποδομή έχει σημασία για τους αγοραστές
Για έναν κατασκευαστή εξοπλισμού που προμηθεύεται βάσεις γρανίτη ή εξαρτήματα ακριβείας, το περιβάλλον που μετρά και τελειώνει ο προμηθευτής στα εξαρτήματα είναι εξίσου σημαντικό με την ποιότητα της πρώτης ύλης. Μια βάση γρανίτη που είναι περιτυλιγμένη και πιστοποιημένη σε μη ελεγχόμενο δωμάτιο μπορεί να δείχνει ακρίβεια σε χαρτί που δεν αντέχει μόλις φτάσει στο περιβάλλον του ίδιου του πελάτη - ή χειρότερα, μπορεί να μην ήταν ποτέ στην δηλωμένη ανοχή εξαρχής, επειδή η ίδια η μέτρηση ελήφθη υπό ασταθείς συνθήκες.
Μερικές πρακτικές ερωτήσεις που αξίζει να ρωτήσετε έναν προμηθευτή:
Ποια είναι η ανοχή θερμοκρασίας που διατηρείται στο δωμάτιο μετρολογίας σας;
Είναι το δωμάτιο απομονωμένο από πηγές κραδασμών και πώς;
Γίνονται οι μετρήσεις βαθμονόμησης στο ίδιο ελεγχόμενο περιβάλλον με την τελική επιθεώρηση;
Υπάρχει ξεχωριστή περιοχή ελεγχόμενης σκόνης-για τη συναρμολόγηση εξαρτημάτων ημιαγωγών-;
Η μεγαλύτερη εικόνα
Η κατασκευή εξαιρετικά{0}}ακριβείας συζητείται συχνά όσον αφορά τις ανοχές των μηχανών και την ανάλυση οργάνων, αλλά ο χώρος στον οποίο βρίσκονται αυτά τα μηχανήματα και τα όργανα αξίζει τον ίδιο έλεγχο. Ένα συνεργείο-με απομόνωση κραδασμών-σταθερής θερμοκρασίας δεν είναι πρόσθετο πολυτέλειας-στο - είναι το περιβαλλοντικό θεμέλιο που καθιστά αξιόπιστο κάθε άλλο ισχυρισμό ακριβείας στη διαδικασία.
FAQ
Ε: Πόση διακύμανση θερμοκρασίας επηρεάζει πραγματικά τις μετρήσεις ακριβείας; Εξαρτάται από το υλικό και το μέγεθος του εξαρτήματος, αλλά κατά γενικό κανόνα, μια αλλαγή 1 μοιρών μπορεί να μετατοπίσει το μήκος ενός χαλύβδινου εξαρτήματος 1-μέτρων κατά περίπου 12 μικρόμετρα λόγω θερμικής διαστολής - αρκετά ώστε να έχει σημαντική σημασία για εργασίες ανοχής κάτω του μικρού.
Ε: Είναι απαραίτητο ένα εργαστήριο σταθερής- θερμοκρασίας για όλα τα προϊόντα γρανίτη; Όχι για κάθε προϊόν - γενικής-βάσης από γρανίτη με χαμηλότερες ανοχές μπορεί να μην το απαιτούν. Είναι απαραίτητο για πλάκες επιφανειών ποιότητας αναφοράς, εξαρτήματα βαθμίδων ημιαγωγών και οποιοδήποτε μέρος με απαιτήσεις επιπεδότητας ή παραλληλισμού υπό-μικρον.
Ε: Πώς επαληθεύεται πραγματικά η απομόνωση κραδασμών; Οι εγκαταστάσεις χρησιμοποιούν συνήθως αισθητήρες δόνησης ή επιταχυνσιόμετρα για τη μέτρηση των επιπέδων δόνησης που μεταδίδονται στο έδαφος εντός της ελεγχόμενης ζώνης και τα συγκρίνουν με σχετικά κριτήρια δόνησης του κλάδου (όπως οι καμπύλες VC-A έως VC-E που χρησιμοποιούνται στον σχεδιασμό ημιαγωγών και εργαστηριακών εγκαταστάσεων).