简化质量控制在生产和制造——结合显微镜和化学分析
电子产品已经成为嵌入到产品几乎在每一个地区的生活。随着这一扩张,许多行业,从汽车到医疗设备,越来越需要健壮的和有效的方法来评估质量[1]。终端产品中使用的许多组件都是受安全法规和定期进行质量控制分析。研究人员、工程师和技术人员需要能够确定组件的视觉质量和化学成分快速、准确和成本效益。
在电子技术中,组件(比如焊接材料通常需要进行分析,以显示他们遵从性法规(如没有铅)和应对可能会出现的任何质量索赔[2]。分析的方法通常涉及两个离散steps-visual检验通过通过光学显微镜观察微观结构和化学分析能量色散x射线能谱(EDX)在扫描电子显微镜(SEM)来确定材料的成分[2]。这个过程包括相当大的技能和准备时间,更不用说加工时间和成本。
合法的行业专业人士的担忧日益增长的,这技术太缓慢,最终不划算,制造商可能会忽略其它最近,更快,可能更好的解决方案。
将关键部件在一起
这些解决方案之一,可以节省大量的时间,金钱和精力,是将两个关键元素结合到一个单一的系统——换句话说,一个显微镜,可以同时分析化学成分。使用这个一分之二系统,研究人员、工程师和技术人员可以专注于感兴趣的材料结构通过显微镜和同时触发单击成分分析。
第二步的关键是激光诱导击穿光谱(LIBS)高高能激光脉冲烧蚀一小块样品并生成等离子体羽[3 - 5]。当等离子体冷却下来时,它发出一种特征波长的光。频谱是你在显微镜下看到的化学指纹图像和化学成分可以被识别。
与典型的下游分析电镜相比,这个解决方案可以节省90%以上的时间分别需要完成两个步骤。节省部分时间是因为需要样品制备下游少得多,相对于其他方法,优势使库系统的选择在美国宇航局的火星探测器“好奇号”[6]。质量控制分析可以花几分钟而能谱的几个小时。
一个案例研究
光学显微镜图像,显示在2 d(上)和3 d(底部),盐污染的铝/硅(铝/ Si)表面。信贷:Gerweck GmbH德国。
一家德国公司,提供镀表面处理和电子元件的各种材料,包括金、银、铜和镍,提供一个很好的例子,一个组织,切换到填词的好处。定期从客户接收证明质量赔偿请求而沉淀根源分析(原材料和返回部分之间的比较)。常见的根源问题是污染或表面缺陷(例如,通过盐或润滑剂残留)原料或过程的污染。失效分析,光学检查后,该公司需要确定材料在现货µm的规模。汽车客户,一个8 d报告预计在10天内,包括根源分析和对策。
公司曾把样本送到外部实验室先进的能谱,从而导致额外成本和处理时间,额外的实验室运行要求。该公司想要切换到这一过程不需要先进的用户培训,样品制备,也没有外部处理,节省了时间和金钱。目的是能够进行光学检查,评价表面地形,和定性分析。
公司开始利用所一分之二显微镜和库系统,取得了显著更快的结果——周转时间成为了不到一天的时间——释放额外的调查和允许8 d截止日期很容易满足。另一好处是降低分析成本。储蓄也在降低质量相关问题和缺陷的识别可能的根源前期在生产。结果作为有力的证据,显示数量的减少索赔。
制造业在未来
材料检验超出质量控制领域是非常重要的——这是需要研究和开发(研发)、技术清洁,和失效分析(FA)跨多个行业和领域,包括交通、汽车、航空、金属合金、半导体、陶瓷、电子、医疗设备、地球科学、取证,化工,制药,每个地区都有自己的使用的子集。例如,在清洁技术,粒子分析是至关重要的汽车零部件、燃料和润滑剂、电子元件、化工和制药产品(1、2、7 - 9)。这些领域都可以受益于一个更精简,高效的材料检验系统提供视觉和化学分析。
在制造业正面临巨大的经济和生产COVID-19危机的压力,这样的效率,和相关的成本节约,还有很长的一段路要走在帮助制造商不仅生存下来,而且茁壮成长。研究人员、工程师和技术人员不应该提防拥抱新技术,因为这是“我们一直在做的。“大流行提供了一个强大的推动更快的接受新技术,简单,和聪明。
引用
1)m . Oravec a . Divokova p . Lipovsky m . Karasek r . Janošik技术清洁——要求精密制造、学报Mechanica Slovaca(2019)卷。23日,国际空间站。4,页46 - 51,DOI:10.21496 / ams.2020.008
2)在电气工程技术清洁:污垢只是在错误的地方,第二版,指南(2018)ZVEI。https://www.zvei.org/en/press-media/publications/guideline-technical-cleanliness-in-electrical-engineering
3)D.A.奶、l·j·Radziemski手册的激光诱导击穿光谱(约翰·威利& Sons有限公司,纽约,2006)。DOI:10.1002 / 9781118567371
4)t . Kim C-T。激光诱导击穿光谱分析,第五章在光谱学的先进方面,硕士Farrukh,编辑,IntechOpen (2012):10.5772/48281
5)r·克里监视和测量的方法清洁的表面,Ch。3、表面污染和清洁发展,卷4:检测、特征,Eds分析污染物。r·克里& K.L.米塔尔(爱思唯尔,2012)页154 - 155,DOI:10.1016 / c2009 - 0 - 64375 - 0
6)关于激光(麦克风)2020年在火星,美国宇航局探测器,新闻,喷气推进实验室/加州理工学院/美国国家航空航天局,2020年2月7日。https://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?feature=7591
7)VDA(德国汽车工业协会),QMC(质量管理中心),卷19日,第1部分,检查技术清洁、微粒污染功能相关的汽车零部件,2日修订版,2015年3月。https://webshop.vda.de/qmc/de/volume - 191
8)VDA(德国汽车工业协会),QMC(质量管理中心),19卷,第2部分,技术清洁装配、环境、物流、人员和组装设备,2010年第1版。https://webshop.vda.de/qmc/de/volume - 192
9)ISO / DIS 16232公路车辆,组件和系统的清洁,国际标准化组织。https://www.iso.org/standard/70267.html
