อุตสาหกรรมไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ เทรนด์การผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในไทยช่วงปีหลังๆ มีแนวโน้มที่น่าสนใจและเติบโตอย่างต่อเนื่อง ซึ่งในอุตสาหกรรมประเภทนี้จำเป็นต้องใช้เครื่องมือที่ผ่านการทดสอบหรือ สอบเทียบเครื่องมือวัด จากห้องปฏิบัติการที่ได้การรับรอง ISO/IEC 17025 เพื่อให้เป็นไปตามกฎหมาย ผ่านมาตรฐานได้คุณภาพ และความปลอดภัยได้โดยทำการ
-
การวัดค่ากระแสไฟฟ้า แรงดัน ความต้านทาน และกำลังไฟฟ้า
-
การสอบเทียบเครื่องมือวัด เช่น มัลติมิเตอร์ ออสซิลโลสโคป
-
การทดสอบคุณภาพพลังงาน (Power Quality Analysis)
คุณภาพพลังงาน (Power Quality Analysis) คืออะไร?
คุณภาพพลังงาน (Power Quality) หมายถึง การประเมินประสิทธิภาพและความเสถียรของระบบไฟฟ้า เพื่อให้มั่นใจว่าไฟฟ้าที่จ่ายให้กับอุปกรณ์ต่าง ๆ มีคุณสมบัติที่เหมาะสม ไม่ก่อให้เกิดความเสียหายหรือลดอายุการใช้งานของเครื่องจักรและอุปกรณ์ไฟฟ้า
การวิเคราะห์คุณภาพพลังงาน (Power Quality Analysis)
คือกระบวนการตรวจสอบและวัดค่าพารามิเตอร์ต่าง ๆ ของระบบไฟฟ้า โดยใช้ เครื่องมือวัดไฟฟ้าเฉพาะทาง เช่น Power Quality Analyzer เพื่อระบุปัญหาและหาแนวทางแก้ไข
พารามิเตอร์ที่วัดในการวิเคราะห์คุณภาพพลังงาน
พารามิเตอร์ | ความสำคัญ |
---|---|
แรงดันไฟฟ้า (Voltage) | ตรวจสอบความเสถียรของแรงดัน |
กระแสไฟฟ้า (Current) | วัดความสมดุลของโหลดไฟฟ้า |
ฮาร์มอนิก (THD – Total Harmonic Distortion) | ตรวจสอบการรบกวนจากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ |
ตัวประกอบกำลัง (Power Factor) | ประสิทธิภาพการใช้พลังงาน |
แรงดันตก/กระชาก (Voltage Dip/Swell) | ป้องกันความเสียหายของอุปกรณ์ |
ความถี่ (Frequency) | ความเสถียรของระบบไฟฟ้า |
ตัวอย่างความสำคัญของคุณภาพพลังงาน
หนึ่งในอุตสาหกรรมผลิตชิ้นส่วนอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เช่นการผลิตชิปและเซมิคอนดักเตอร์ จำเป็นต้องให้ความสำคัญของคุณภาพพลังงานอย่างมาก โดยเฉพาะอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์เป็นหนึ่งในอุตสาหกรรมที่ ต้องการคุณภาพพลังงาน (Power Quality) สูงที่สุด เนื่องจากเครื่องจักรที่ใช้มีค่าความผิดพลาดที่ยอมรับได้ต่ำมาก (บางกระบวนการยอมให้ผิดพลาดเพียง ไม่กี่นาโนเมตรหรือพิโคเซคอนด์) หากไฟฟ้ามีปัญหา เช่น ไฟตก ไฟกระชาก ฮาร์มอนิกสูง หรือสัญญาณรบกวนส่งผลให้
-
เครื่อง Lithography (เครื่องฉายแสงสร้างลายวงจร)
-
ใช้แสงเลเซอร์ความแม่นยำสูง (EUV/DUV) เพื่อแกะสลักลายวงจรบนเวเฟอร์ซิลิกอน
-
หากแรงดันไฟฟ้าตกหรือกระชากเพียง ไม่กี่มิลลิวินาที อาจทำให้
-
ลายวงจรเบี้ยว (Overlay Error) > ชิปเสียหายทั้งแผ่น
-
เลนส์หรือระบบควบคุมเคลื่อนที่ผิดตำแหน่ง > ต้องปรับเทียบใหม่ (ค่าเสียหายสูง)
-
-
ตัวอย่างค่าเสียหาย: เครื่อง Lithography รุ่นใหม่มีราคา 30–200 ล้านดอลลาร์ต่อเครื่อง และเวเฟอร์ซิลิกอน 1 แผ่น (300mm) มีมูลค่า หลายแสนบาท หากผลิตเสียหาย 1 แผ่น อาจสูญเสียเงินมหาศาล
-
2. เครื่องทดสอบวงจรรวม (IC Tester)
-
-
ใช้ตรวจสอบชิปทุกตัวก่อนส่งให้ลูกค้า โดยส่งสัญญาณไฟฟ้าความถี่สูง (GHz)
-
หากมีสัญญาณรบกวน (Noise) หรือฮาร์มอนิก
-
ผลทดสอบคลาดเคลื่อน > อาจตัดชิปดีเป็นชิปเสีย (Yield Loss)
-
เครื่องอ่านค่าผิดพลาด > ต้องทดสอบซ้ำ (เสียเวลาและค่าไฟฟ้า)
-
-
เครื่องมือวัดไฟฟ้าที่ใช้ในกระบวนการผลิตและทดสอบ
เพื่อให้มั่นใจว่าคุณภาพพลังงานอยู่ในเกณฑ์มาตรฐาน โรงงานเซมิคอนดักเตอร์ต้องใช้ เครื่องมือวัดไฟฟ้าความแม่นยำสูง ได้แก่
1. เครื่องวิเคราะห์คุณภาพพลังงาน (Power Quality Analyzer)
ตัวอย่างเครื่องมือ Fluke 435 Series, Hioki PW3390
หน้าที่
- วัดแรงดัน/กระแสแบบ Real-time
- ตรวจฮาร์มอนิก (THD, Individual Harmonics)
- บันทึกเหตุการณ์ไฟตก/ไฟกระชาก (Voltage Sag/Swell)
- ความแม่นยำ: ±0.1% ของค่าที่อ่านได้
2. ออสซิลโลสโคปความถี่สูง (High-Frequency Oscilloscope)
ตัวอย่างเครื่องมือ Keysight Infiniium Series, Tektronix DPO70000
หน้าที่
- ตรวจสัญญาณรบกวน (Noise) ในระบบไฟฟ้า
- วัดความเร็วสัญญาณดิจิทัลใน IC Tester (ขึ้นถึง 100 GHz)
- ความแม่นยำ: ±1% สำหรับสัญญาณความถี่สูง
3. เครื่องวัดความต้านทานและความจุไฟฟ้า (LCR Meter)
ตัวอย่างเครื่องมือ Keysight E4980A, Hioki IM3536
หน้าที่
- วัดค่าความต้านทาน (Resistance), ความจุ (Capacitance), และความเหนี่ยวนำ (Inductance) ของวัสดุเซมิคอนดักเตอร์
- ใช้ในกระบวนการผลิตเวเฟอร์
4. เครื่องวัดสัญญาณรบกวน (EMI/EMC Analyzer)
ตัวอย่างเครื่องมือ Rohde & Schwarz ESW, Keysight N9000B
หน้าที่
- ตรวจสอบการรบกวนคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI) ที่อาจส่งผลต่อเครื่อง Lithography และ IC Tester
5. เครื่องกำเนิดสัญญาณความแม่นยำสูง (Precision Signal Generator)
ตัวอย่างเครื่องมือ Keysight 33600A, Tektronix AFG31000
หน้าที่
- สร้างสัญญาณทดสอบสำหรับ IC Tester
- ควบคุมความถี่และแรงดันให้แม่นยำ ±0.001%
สรุป
ในอุตสาหกรรมไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ โดยเฉพาะการผลิตอุปกรณ์ที่มีความแม่นยำสูง เช่น เซมิคอนดักเตอร์ การ สอบเทียบเครื่องมือวัด ถือเป็นสิ่งจำเป็นอย่างยิ่ง เพื่อให้การวัดค่าต่าง ๆ เช่น กระแสไฟฟ้า แรงดัน ความต้านทาน และสัญญาณไฟฟ้า มีความถูกต้อง แม่นยำ และสามารถตรวจจับความผิดปกติที่อาจส่งผลกระทบอย่างรุนแรงต่อคุณภาพของผลิตภัณฑ์
การสอบเทียบโดยห้องปฏิบัติการที่ได้รับการรับรองมาตรฐาน ISO/IEC 17025 จะช่วยรับรองว่าเครื่องมือวัด เช่น มัลติมิเตอร์ ออสซิลโลสโคป Power Quality Analyzer และเครื่องมือวัดความถี่สูงต่าง ๆ มีความน่าเชื่อถือ ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อ
-
ความปลอดภัย ของระบบไฟฟ้าและเครื่องจักร
-
การลดความเสียหายและความผิดพลาด ในการผลิต เช่น การเกิด overlay error บนเวเฟอร์
-
ความสามารถในการควบคุมคุณภาพ ของผลิตภัณฑ์ขั้นสูง
-
การลดต้นทุน จากการทดสอบซ้ำหรือสูญเสียผลิตภัณฑ์
-
การปฏิบัติตามกฎหมายและมาตรฐานสากล
ดังนั้น การ สอบเทียบเครื่องมือวัด จึงไม่ใช่เพียงแค่กระบวนการตามข้อกำหนดเท่านั้น แต่เป็นหัวใจสำคัญในการรับประกันความแม่นยำ ความเสถียร และคุณภาพของระบบการผลิตในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์
—