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高效清潔度分析的關鍵因素
本文概述了影響汽車和電子製造業(ye) 的高效清潔度分析過程的關(guan) 鍵因素。
在汽車和電子行業(ye) ，零部件上細小的汙染顆粒物也可能影響產(chan) 品的性能，導致產(chan) 品出現故障，或使用壽命縮短。對於(yu) 汽車來說，過濾係統很容易受到影響。對於(yu) 電子產(chan) 品來說，印刷電路板（PCB）或連接器上的汙染可能會(hui) 導致短路。因此，清潔度在現代製造業(ye) 的質量控製中占有核心地位，特別是使用由不同供應商生產(chan) 的部件時，更要重點關(guan) 注清潔情況。車輛或設備的關(guan) 鍵部件如果受到汙染，整個(ge) 係統就可能發生故障。因此，高效清潔度分析過程必須始於(yu) 供應商這一環。
本文將討論以下幾點：
高效清潔度分析的核心因素
整體(ti) 分析工作流程的優(you) 化
介紹
對於(yu) 汽車和電子行業(ye) 的許多產(chan) 品而言，在生產(chan) 和裝配的各個(ge) 階段中，零部件上都不能有灰塵或雜質顆粒。顆粒物汙染可能會(hui) 引發部件缺陷，進而降低其性能和使用壽命。因此，這兩(liang) 個(ge) 行業(ye) 在製造組件和產(chan) 品時，常常會(hui) 花費大量的時間和成本來追蹤顆粒物並去除它們(men) 。不過，如果維持技術清潔度的方法效率不高，則會(hui) 增加生產(chan) 成本。
在汽車行業(ye) 中，燃料噴射係統、燃料過濾係統、潤滑油和尿素（選擇性催化減少排放）的過濾係統、泵、發動機和變速箱控製單元、混合動力驅動部件和其他微機械部件中的殘留汙染會(hui) 嚴(yan) 重影響產(chan) 品的可靠性和使用壽命[1,2]。
在電子行業(ye) 中，細小的顆粒物可能會(hui) 導致高功率密度的元件發生故障，因此元件的清潔度非常重要。印刷電路板（PCB）等元件經常有亞(ya) 微米級的間隙和納米級的特征。例如，導電顆粒可以通過在兩(liang) 個(ge) 觸點之間形成直接的傳(chuan) 導路徑，或者通過縮短兩(liang) 點之間的距離增加電介質擊穿的概率，從(cong) 而導致PCB短路[3,4]。
電動汽車（e-mobility）[5]同時具有機械和電子部件，因此產(chan) 品需要同時滿足這兩(liang) 個(ge) 行業(ye) 的技術清潔度要求。
本文介紹了影響高效清潔度分析的核心因素，以及優(you) 化整個(ge) 工作流程的方法。
高效清潔度分析的規範
為(wei) 了高效、經濟地開展清潔度分析，所有參與(yu) 生產(chan) 的各方（通常是零部件供應商和產(chan) 品製造商）都必須根據產(chan) 品的要求，預先就產(chan) 品規格達成一致。各方必須明確標準要求，比如有可能造成損害的顆粒特性，要遵循哪些標準和規範，以及記錄結果的最佳方式等[2]。
自動化進行顆粒分析有助於(yu) 實現高效的清潔過程。光學顯微鏡是一種被廣泛應用的標準方法，可以快速自動分析提取的顆粒，確定它們(men) 的數量、大小和其他具體(ti) 屬性[2,6,7]。通過其他技術（如粒子計數或掃描電子顯微鏡）獲得的結果不能與(yu) 光學顯微鏡的結果相較，因為(wei) 兩(liang) 者采用的是不同的檢測方法[6,7]。
哪些測量參數是最有用的？
根據顆粒的尺寸（長、寬、高）和材料特性，可以將其分為(wei) 多種類別。一般來說，由碳化物、金屬或陶瓷組成的顆粒都質地堅硬，可以研磨，比如剛玉（氧化鋁）就屬於(yu) 這類材料；而由塑料和其他有機材料組成的顆粒則質地柔軟，研磨性欠佳。金屬和半導體(ti) 陶瓷顆粒還具有導電性，因此，它們(men) 損壞電子元件的可能性很大。
就元件造成損害的風險而言，對於(yu) 汽車工業(ye) 來說，較高的硬質顆粒（如碳化物、金屬、陶瓷等）比長而軟的塑料纖維更容易造成損害，因為(wei) 它們(men) 的研磨性和磨蝕性更高。對於(yu) 電子工業(ye) 來說，金屬顆粒的導電性最高，尺寸超過200μm的顆粒[3]最容易導致電路板短路。
國際和區域清潔度標準
製造商和用戶可以利用標準化方法和手段獲得可靠、可重複、可比較的清潔度結果。
汽車行業(ye) 的主流標準是VDA 19.1[6]和ISO 16232[7]，它們(men) 給出了定義(yi) 和常用參數的範圍，如：用於(yu) 清潔度分析的顆粒等級的大小和成分，顆粒識別的閾值，圖像設置等。
VDA 19.1標準提到，除光學顯微鏡外，其他方法如SEM、能量色散譜（EDS）和激光誘導擊穿光譜（LIBS）也能可靠、有效地識別顆粒汙染的來源[6,8]。LIBS可用於(yu) 在空氣中用光學顯微鏡直接分析樣品，無需額外花時間製備樣品，也不需要將樣品運送到另一台儀(yi) 器上進行分析[6,8]。因此，與(yu) SEM/EDS相比，LIBS可以更快地確定顆粒成分，從(cong) 而更有效地找出汙染源[8]。
在電子行業(ye) ，清潔度的通用參考標準是ZVEI發布的一份指南（ZVEI=德國電氣和電子製造商協會(hui) ），名為(wei) “電氣工程的技術清潔度"[4]。
理想的清潔度分析工作流程
汽車零部件的清潔工作流程包括5個(ge) 主要步驟[6,7]：
1.清洗/水洗部件；
2.通過過濾清潔液來提取顆粒；
3.分析過濾器上的顆粒；
4.記錄顆粒的尺寸和其他特征；
評估造成損害的潛在風險並確定汙染源。
徠卡顯微係統和PALL公司簽訂了合作協議，致力於(yu) 幫助終端用戶創建一套理想的整體(ti) 清潔工作流程[9]。用戶可以同時與(yu) 徠卡公司的顆粒分析專(zhuan) 家和PALL公司的顆粒提取專(zhuan) 家互動，以優(you) 化他們(men) 的樣品製備和清潔過程。
部分敏感的電子元件隻能在無塵室中生產(chan) 和清洗，才能避免空氣汙染，達到可接受的技術潔淨度水平[3]。而對汙染不太敏感的元件，則可以等生產(chan) 結束後再行清潔[3]。向元件噴灑液體(ti) ，或用溶液清洗元件，可去除元件表麵殘留的顆粒。然後對液體(ti) 或溶液進行過濾，將過濾器烘幹，再對過濾器上的顆粒進行分析。
電子元件的清潔工作流程與(yu) 汽車零部件非常相似，也是5個(ge) 主要步驟[3,4]：
1.向元件噴灑液體(ti) ，或用溶液清洗元件；
2.通過過濾噴灑的液體(ti) 或清洗液來提取顆粒；
3.分析過濾器上的顆粒；
4.記錄顆粒的尺寸和其他特征；
5.評估引發問題的潛在風險。
總結
汽車和電子業(ye) 零部件上的顆粒汙染物會(hui) 產(chan) 生負麵影響，可能會(hui) 降低產(chan) 品性能或引發早期故障。對於(yu) 汽車，發動機部件或過濾係統是重災區。對於(yu) 電子產(chan) 品來說，印刷電路板（PCB）上的汙染物會(hui) 導致短路。在過去的幾年裏，市場對電動汽車（e-mobility）的需求一直在增長。製造電動汽車需要滿足兩(liang) 個(ge) 行業(ye) 的清潔標準。
顯然，技術清潔對於(yu) 現代製造工藝的質量控製非常重要。如果生產(chan) 中需使用多個(ge) 供應商提供的零部件，那麽(me) 經濟高效的清潔過程必須始於(yu) 供應商這一環。
本文闡明了優(you) 化清潔度分析和整體(ti) 工作流程的核心因素。
