reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
© Grzegorz Wolczyk / Dreamstime Technologie | 31 maja 2011

Kontrola procesu w technologii selektywnego conformal coating’u

Ewolucja technologii selektywnego conformal coating鈥檜 nap臋dzana jest przez oczekiwania rynku dotycz膮ce ochrony 艣rodowiska, coraz wi臋ksz膮 z艂o偶ono艣膰 uk艂ad贸w elektronicznych i zwi臋kszaj膮cy si臋 poziom automatyzacji.
Surowe standardy jako艣ci Technologia selective conformal coating鈥檜, czyli selektywnego 鈥瀕akierowania鈥 uk艂ad贸w elektronicznych, ca艂y czas si臋 zmienia; dotyczy to tak maszyn jak i materia艂贸w do zabezpieczania elektroniki. Ewolucja ta jest nap臋dzana przez oczekiwania rynku dotycz膮ce ochrony 艣rodowiska, coraz wi臋ksz膮 z艂o偶ono艣膰 uk艂ad贸w elektronicznych i zwi臋kszaj膮cy si臋 poziom automatyzacji. Impulsy do rozwoju przychodz膮 z tradycyjnych rynk贸w, gdzie typowo wymagane jest zabezpieczanie elektroniki, jak motoryzacja, militarny, sprz臋tu ADG, ale r贸wnie偶 coraz cz臋艣ciej z rynku medycznego czy urz膮dze艅 przeno艣nych. W niniejszym artykule skupimy si臋 na wa偶nych wska藕nikach procesu i efektach, kt贸re s膮 oczekiwane aby m贸c m贸wi膰 w prawid艂owym conformal coating鈥檜. Ci膮g艂y nacisk firm na ochron臋 艣rodowiska oraz wprowadzane regulacje prawne powoduj膮 pojawienie si臋 materia艂贸w o mniejszej ilo艣ci zwi膮zk贸w lotnych oraz maszyn zapewniaj膮cych lepsze panowanie nad p艂ynem, 艣ledzenie i kontrol臋 procesu. Szczeg贸lnie dotyczy to conformal coating鈥檜 w samochodowych uk艂adach bezpiecze艅stwa i kontroli trakcji, coraz cz臋艣ciej obecnych w naszym 偶yciu przeno艣nych urz膮dzeniach elektronicznych czy elektronice medycznej. To wszystko podnosi standardy i stawia wysokie wymagania wobec kontroli procesu conformal coating鈥檜. Stopie艅 skomplikowania, przyczyny i efekty, najbardziej przejrzy艣cie oddaje diagram opracowany przez dr. Ishikaw臋 w ksi膮偶ce 鈥濭uide to Quality Control鈥. W tej analizie in偶ynier procesu mo偶e zidentyfikowa膰 wszystkie czynniki, kt贸re wp艂ywaj膮 na ko艅cowy rezultat. Diagram powinien by膰 u偶ywany jako podstawa do statystycznej kontroli procesu: ustawienia, ograniczenia, monitorowanie kluczowych parametr贸w dla dalszego ich 艣ledzenia i analizy. Rysunek: Kontrola procesu 漏 AMB Specyfikacje, wymagania. Dla wi臋kszo艣ci aplikacji conformal coatingu okre艣la si臋 w specyfikacjach nast臋puj膮ce wymagania: 1. Strefy i komponenty, kt贸re musz膮 by膰 zabezpieczone. 2. Odporno艣膰 mechaniczna, odporno艣膰 na wilgo膰, na 艣rodowisko chemiczne i inne czynniki wyst臋puj膮ce w docelowym miejscu u偶ytkowania produktu. 3. Strefy i komponenty, kt贸re nie mog膮 by膰 pokryte, a nawet zabrudzone: z艂膮cza, wy艣wietlacze, pady testowe itp. 4. Kompatybilno艣膰 chemiczna pow艂oki z innymi elementami urz膮dzenia lub 艣rodowiska (dotyczy to g艂贸wnie sprz臋tu medycznego). 5. Rytm pracy, wynikaj膮cy g艂贸wnie z szybko艣ci ca艂ej linii produkcyjnej. 6. Maksymalna dopuszczalna emisja zwi膮zk贸w organicznych VOC (Volatile Compound Emissions) 7. Bezpiecze艅stwo operatora i inne zagadnienia, zwi膮zane z BHP. 8. Maksymalny dopuszczalny koszt posiadania maszyny czy linii technologicznej. W zale偶no艣ci od konkretnej aplikacji kolejno艣膰, waga ka偶dego z powy偶szych punkt贸w mo偶e by膰 r贸偶na. Grubo艣膰 pokrycia, okre艣lenie kszta艂tu pokrycia i wszystkie inne parametry wynikaj膮 z powy偶szych wymaga艅, a nie stanowi膮 celu samego w sobie! Po przeanalizowania powy偶szych wymaga艅, typowa specyfikacja aplikacyjna zawiera: 1. Typ materia艂u do pokrywania. 2. Minimalna i maksymalna grubo艣膰 pokrycia. 3. Kszta艂t pokrycia, z wielkim naciskiem na dystans pomi臋dzy strefami, kt贸re musz膮 i kt贸re nie mog膮 by膰 pokryte. Zak艂adamy, 偶e materia艂 zosta艂 dobrany do konkretnej aplikacji oraz w艂a艣ciwie zosta艂 opracowany proces produkcyjny. Wbrew powszechnej opinii nie jest to proste i aby osi膮gn膮膰 w艂a艣ciwe rezultaty, nie wp臋dzaj膮c si臋 w k艂opoty i 艣lepe uliczki, po偶膮dana jest 艣cis艂a wsp贸艂praca ze specjalistami w dziedzinie materia艂贸w i maszyn. Po poprawnym ustawieniu procesu, jako艣膰 produkcji jest definiowana powtarzalno艣ci膮 kszta艂tu i grubo艣ci pow艂oki oraz jej przyleganiem do powierzchni p艂ytki i komponent贸w. Adhezja materia艂贸w jest zale偶na g艂贸wnie od przygotowania powierzchni we wcze艣niejszych procesach i nie jest uwzgl臋dniana w niniejszych rozwa偶aniach. Zazwyczaj wystarcza zachowanie odpowiedniej czysto艣ci, rzadko wymagane jest mycie p艂ytek. Diagram pokazuje g艂贸wne zale偶no艣ci przyczyn i efekt贸w wp艂ywaj膮cych na jako艣膰 produkcji. W pewnych sytuacjach pewne czynniki mog膮 nie mie膰 miejsca w zale偶no艣ci od materia艂u i/lub maszyny. Kontrola procesu Kontrola procesu w艂a艣ciwie sprowadza si臋 do kontroli czynnik贸w, kt贸re mog膮 na niego wp艂ywa膰, diagram pokazuje g艂贸wne z nich. Rodzi si臋 pytanie, kt贸re z nich i w jaki spos贸b kontrolowa膰, jak zapewni膰 stabiln膮, powtarzaln膮 produkcj臋? Oto kilka wskaz贸wek: 1. U偶ywanie standardowego sprz臋tu, z dokumentacj膮 dost臋pn膮 dla operator贸w, aby unikn膮膰 b艂臋dnego u偶ywania czy ustawiania. W interpretacji 鈥濴EAN manufacturing鈥 oznacza to standardow膮 prac臋. Przeniesienie na maszyn臋 i oprogramowanie funkcji kontroli i korygowania jak najwi臋kszej cz臋艣ci z ustawie艅 jest dobr膮 strategi膮 na uniezale偶nienie si臋 od b艂臋d贸w operatora. 2. Monitorowanie kluczowych zmiennych procesu automatycznie lub r臋cznie. Automatyczna kontrola daje mo偶liwo艣膰 logowania zmian, 艣ledzenia i poprawy produkcji. 3. Ustawienie i kontrolowanie limit贸w dla ka偶dej zmiennej. 4. Automatyczne ostrzeganie kiedy limity zostan膮 przekroczone, aby unikn膮膰 produkcji wadliwych detali. 5. U偶ywanie zamkni臋tych p臋tli sprz臋偶enia zwrotnego dla zmiennych, kt贸rych z definicji nie da si臋 ustabilizowa膰, czy w inny spos贸b kontrolowa膰. Kontrola temperatury p艂ynu Na diagramie wp艂yw temperatury p艂ynu widzimy w kilku miejscach. Zmiana temperatury otoczenia powoduje zmian臋 temperatury p艂ynu i jest odpowiedzialna za zmian臋 lepko艣ci, przep艂ywu, szeroko艣膰 wi膮zki dozowanego materia艂u, jego czas 偶ycia i wreszcie za zwil偶anie powierzchni i rozp艂yw. Ka偶dy z tych czynnik贸w wp艂ywa na jako艣膰 pow艂oki; jej kszta艂t i grubo艣膰. Najlepiej sprawdza si臋 w tym przypadku stabilizacja temperaturowa p艂ynu z zamkni臋t膮 p臋tl膮 sprz臋偶enia zwrotnego i recyrkulacj膮. Kluczowym parametrem jest lepko艣膰. Szybk膮 i sprawdzon膮 metod膮 sprawdzenia lepko艣ci jest u偶ywanie kalibrowanych kubk贸w z otworem w dnie. W u偶yciu jest kilka typ贸w (DIN, ISO, Zahn, Shell), ale najcz臋艣ciej mo偶na spotka膰 kubek Forda numer 4. Kontrola polega na nape艂nieniu go p艂ynem i mierzeniu po ilu sekundach materia艂 wyp艂ynie otworem. Niekiedy sam pomiar mo偶e wprowadzi膰 zanieczyszczenia materia艂u. Stabilizacja temperaturowa wraz z recyrkulacj膮 daje nam pewno艣膰, 偶e w ka偶dym momencie produkcji aplikujemy na p艂ytk臋 materia艂 o takiej samej lepko艣ci. Monitoring przep艂ywu p艂ynu Ilo艣膰 materia艂u dozowana na p艂ytk臋 zale偶y bezpo艣rednio od przep艂ywu p艂ynu przez aplikator, oczywi艣cie je艣li maszyny s膮 zdolne do zapewnienia stabilnego przesuwania g艂owicy dozuj膮cej. Przep艂yw jest bezpo艣rednio odpowiedzialny za grubo艣膰 i kszta艂t pow艂oki. Ze wzgl臋du na koszt, zakresy, powtarzalno艣膰, utrzymanie w ruchu, itp., jest trudno zastosowa膰 regulacj臋 przep艂ywu w maszynach produkcyjnych. Najlepiej zdaje egzamin zastosowanie przep艂ywomierzy aby go monitorowa膰, logowa膰 i alarmowa膰 je艣li przekroczy ustanowione limity. Kontrola ci艣nienia materia艂u Ci艣nienie materia艂u znajdziemy w kilku miejscach na diagramie, jest jednym z wa偶niejszych czynnik贸w wp艂ywaj膮cych na efekt ko艅cowy. Wi臋kszo艣膰 system贸w u偶ywa mechanicznych regulator贸w ci艣nienia jako podstawowej metody kontroli. Zastosowanie elektronicznych regulator贸w daje nam mo偶liwo艣膰 automatycznej regulacji, monitorowania, ostrzegania i umieszczenia tej cz臋艣ci kontroli procesu w zadaniach maszyny i oprogramowania. Opr贸cz uniezale偶nienia si臋 od mo偶liwych b艂臋d贸w operatora pozwala na zdefiniowanie dla tego samego wyposa偶enia maszyny r贸偶nych konfiguracji, np. szeroka i w膮ska wi膮zka materia艂u z aplikatora. Kontrola szeroko艣ci wi膮zki Szeroko艣膰 wi膮zki jest zale偶na od wielu czynnik贸w, w wi臋kszo艣ci wynikaj膮cych z w艂a艣ciwo艣ci p艂ynu. Dotyczy to zar贸wno zatomizowanego spray鈥檜, jak te偶 formowanej bez udzia艂u powietrza kurtyny materia艂u, tzw. film coater. Szeroko艣膰 wi膮zki wp艂ywa g艂贸wnie na kszta艂t pokrycia, w jakiej艣 cz臋艣ci r贸wnie偶 na grubo艣膰. Najskuteczniej zmienia膰 szeroko艣膰 wi膮zki poprzez zmian臋 ci艣nienia materia艂u. Zatem, mierz膮c automatycznie jej szeroko艣膰 i sprz臋gaj膮c wynik z odpowiednim ustawieniem ci艣nienia p艂ynu, zapewniamy stabilno艣膰 i powtarzalno艣膰 produkcji. Zanieczyszczenia materia艂u W wielu przypadkach o zanieczyszczeniu materia艂u przekonujemy si臋 dopiero kiedy maszyna nie dozuje. Jest wiele przyczyn, od najbardziej oczywistego zanieczyszczenia cia艂ami obcymi, po cz臋艣ciowo utwardzone drobiny materia艂u. Ka偶de otwarcie linii materia艂owej w maszynie, w tym zbiornik贸w, mo偶e spowodowa膰 k艂opoty. Wa偶na jest prawid艂owa i 艣wiadoma obs艂uga. Inn膮 ukryt膮 form膮 problem贸w jest stopniowe utwardzanie si臋 materia艂u z czasem, poprzez odparowywanie rozpuszczalnik贸w, powodowane wilgotno艣ci膮 powietrza czy promieniowaniem UV. Dostawcy materia艂贸w dla zapewnienia jako艣ci stosuj膮 znakowanie szar偶ami, ustanawiaj膮 terminy przydatno艣ci do u偶ycia, kody kreskowe, modu艂y RFID lub specjalne opakowania jak bladder bag dla silikon贸w. Wp艂yw operatora U偶ywanie maszyn do zabezpieczania elektroniki wynika g艂贸wnie z potrzeby zwi臋kszenia szybko艣ci, wydajno艣ci i jako艣ci. Tym niemniej nawet w produkcji automatycznej nie da si臋 unikn膮膰 ca艂kowicie wp艂ywu operatora. Wiele z opisanych ju偶 strategii utrzymania jako艣ci, jak kontrola temperatury, ci艣nienia, szeroko艣ci wi膮zki, poza bezpo艣rednim wp艂ywem na proces daje dodatkow膮 korzy艣膰 przeniesienia odpowiedzialno艣ci z operatora na maszyn臋 i oprogramowanie. W nowoczesnych maszynach od operatora zale偶y coraz mniej. Oprogramowanie umo偶liwia na przyk艂ad przydzielenie r贸偶nych poziom贸w kontroli maszyny. Logowanie wszystkich czynno艣ci maszyny, czy kod贸w kreskowych z produkt贸w daje mo偶liwo艣膰 艣ledzenia i kontroli. Poza sprawami zwi膮zanymi bezpo艣rednio z jako艣ci膮 s膮 nale偶y wspomnie膰 o: Wydajno艣膰 i koszt Kiedy potrzeba automatyzacji i korzy艣ci z niej p艂yn膮ce dotycz膮 niemal wy艂膮cznie jako艣ci, to koszty s膮 g艂贸wn膮 przeszkod膮 w pe艂nym zautomatyzowaniu conformal coatingu. Praktycznie ka偶de modele kalkulacji pokazuj膮, 偶e zwi臋kszenie szybko艣ci maszyn zmniejsza koszty posiadania. Prosta kalkulacja, ile sztuk mo偶e pokry膰 maszyna przez czas jej u偶ytkowania, koszt na sztuk臋 produktu i warto艣膰 wszystkich wyprodukowanych sztuk pokazuje, 偶e cena zakupu maszyny jest u艂amkiem w ca艂kowitych kosztach produkcji. Zaawansowana, szybka maszyna w troch臋 wi臋kszej cenie mo偶e gigantycznie zmniejszy膰 koszty produkcji. S膮 jeszcze inne wska藕niki, nie tak oczywiste i cz臋sto pomijane, kt贸re potwierdzaj膮 korzy艣ci p艂yn膮ce z posiadania szybszych maszyn: - zwi臋kszenie wydajno艣ci poprzez brak poprawek, brak strat, - zmniejszenie zu偶ycia materia艂u unikaj膮c cz臋stego czyszczenia i ustawiania maszyn, - zmniejszenie czasu potrzebnego do uruchomienia i kontynuowania produkcji, - zmniejszenie czasu na przestoje, maintenance. Troska o 艣rodowisko Conformal coating, jako przemys艂, zmienia si臋 pod wp艂ywem regulacji prawnych i og贸lnego d膮偶enia do zmniejszenia emisji zwi膮zk贸w lotnych VOC przez zak艂ady produkcyjne. Zmniejszenie emisji VOC osi膮ga si臋 przez zmian臋 rozpuszczalnik贸w na te, kt贸re nie podlegaj膮 regulacjom prawnym, lub materia艂贸w ze zmniejszon膮 zawarto艣ci膮 VOC, czy wreszcie takich, kt贸re maj膮 inne mechanizmy utwardzania. W pierwszym przypadku opracowuje si臋 nowe formu艂y materia艂贸w, w tym na bazie wody, co wymaga zmiany proces贸w w dotychczasowych zastosowaniach. Nowe materia艂y nie zawsze osi膮gaj膮 takie same parametry jak poprzednie i cz臋sto nie mo偶na ich bezpo艣rednio zamieni膰. Drugie podej艣cie zmniejszenia emisji VOC, polegaj膮ce na zmniejszeniu ilo艣ci tych zwi膮zk贸w w materiale, jest alternatywnym rozwi膮zaniem. Zmniejszenie ilo艣ci rozpuszczalnik贸w zwi臋ksza lepko艣膰 materia艂u, podnosz膮c wymagania wobec maszyn. Rozwi膮zaniem mo偶e by膰 system recyrkulacji i kontroli temperatury, co czasem daje niespodziewany efekt zwi臋kszenia wydajno艣ci maszyn. Trzeci膮 grup臋 stanowi膮 materia艂y o r贸偶nych metodach utwardzania, zwane 鈥瀊ezrozpuszczalnikowe鈥, co oznacza, 偶e nie zawieraj膮 zwi膮zk贸w lotnych. Zazwyczaj do tej grupy nale偶膮 specyfiki utwardzane 艣wiat艂em UV, pod wp艂ywem wilgoci z powietrza i czasem r贸wnie偶 utwardzane termicznie. G艂贸wnym celem przy艣wiecaj膮cym przy opracowywaniu tego typu materia艂贸w by艂o ograniczenie emisji VOC, ale przynios艂o to inne korzy艣ci. Ot贸偶 formu艂y utwardzane UV s膮 atrakcyjne tam, gdzie wa偶ny jest czas i/lub miejsce. Zamiast wielu metr贸w transporter贸w i energoch艂onnego pieca mo偶na w cz臋艣ci tej przestrzeni zmie艣ci膰 si臋 z szybszym procesem. Rozwi膮zanie jest szczeg贸lnie atrakcyjne dla medycyny i innych aplikacji z racji wi臋kszej odporno艣ci chemicznej tak utwardzanych materia艂贸w. Podsumowanie Proces automatycznego selektywnego conformal coating鈥檜 mo偶e by膰 ulepszony poprzez odpowiednie strategie kontroli. Zastosowanie ich przyniesie najwi臋ksze korzy艣ci przy wsp贸艂pracy dostawc贸w materia艂u i maszyn. Owocem technik 艣ledzenia, kontroli i eliminacji 藕r贸de艂 zmiennych w procesie jest polepszenie jako艣ci. Z tego wynika, i偶 nast臋pn膮 korzy艣ci膮 z dobrej kontroli procesu jest zmniejszenie koszt贸w posiadania. Maszyna, kt贸ra kosztowa艂a wi臋cej przy zakupie, mo偶e by膰 najmniejszym kosztem w ca艂ym cyklu produkcyjnym. Artyku艂, na podstawie materia艂贸w firmy Asymtek, opracowa艂a firma AMB
reklama
reklama
reklama
reklama
Za艂aduj wi臋cej news贸w
February 22 2019 14:26 V12.2.6-2