Introduzione
Nelle applicazioni ad altissima-affidabilità come il controllo della sicurezza automobilistica, l'elettronica aerospaziale e gli strumenti di esplorazione-delle acque profonde, il guasto di un singolo circuito stampato può portare a conseguenze catastrofiche. In passato, la comprensione da parte del settore della tracciabilità dei prodotti era in gran parte limitata al livello del numero di lotto-ovvero, alla conoscenza di quale lotto di chip e pasta saldante veniva utilizzato per un determinato lotto di circuiti stampati. Tuttavia, a fronte dei-processi di produzione PCBA all'avanguardia che coinvolgono passo fine e strati multipli, questo livello approssimativo di tracciabilità non è più sufficiente per soddisfare le rigorose esigenze dell'analisi dei guasti. Quando si verificano difetti microscopici sporadici, solo estendendo verticalmente la matrice di tracciabilità alle più piccole unità operative a livello fisico di produzione-come ugelli specifici suscegli e posizionamacchinee gli alimentatori-possono essere raggiunti davvero-punti ciechi-il controllo digitale e completo del ciclo di vita-.
Controllo dei punti ciechi e caratteristiche di evoluzione della qualità nella tracciabilità dei lotti tradizionali
I sistemi di tracciabilità tradizionali si basano sul MES (Manufacturing Execution System) della fabbrica per registrare i lotti di materiali di PCB e componenti di semiconduttori,forno a rifusioneprofili di temperatura e ID operatore. Quando il mercato finale segnala che un condensatore a montaggio superficiale confezionato 0402-{10}}ha subito una frattura microscopica che ha portato a un circuito aperto, gli ingegneri della qualità che esaminano i tradizionali registri di tracciabilità spesso riescono solo a determinare che da quel lotto sono stati prodotti un totale di 5.000 circuiti stampati, che utilizzavano tutti condensatori dello stesso lotto. Se fosse necessario un richiamo, l’azienda dovrà sostenere l’enorme costo associato a quelle 5.000 tavole. Uno svantaggio più grave risiede nell’incapacità di individuare l’esatta fonte del guasto dell’apparecchiatura. I componenti stessi potrebbero essere completamente esenti da difetti-, mentre la vera fonte del problema potrebbe derivare dall'usura fisica di una specifica struttura meccanica della macchina di posizionamento. Se la catena di tracciabilità si interrompe all'interno della macchina, gli ingegneri di processo non sono in grado di determinare quale ugello della torretta ha esercitato una pressione eccessiva sul componente, causando il ripetersi dello stesso difetto nella produzione successiva e minando l'affidabilità a lungo termine del PCBA finito.
Il meccanismo di collegamento fisico e la struttura dei dati che collegano gli ugelli e gli alimentatori in modo bidirezionale
per ottenere la matrice di tracciabilità definitiva è necessario che lo stato dell'hardware all'interno dell'apparecchiatura SMT venga pixelato e codificato a barre in tempo reale. L'energia cinetica assiale e la pressione negativa nei circuiti dell'aria all'interno delSMTmacchinavengono convertiti in flussi di dati registrabili tramite protocolli IoT. Prima che una macchina SMT ad alta-velocità entri in funzione, su ciascun ugello viene-inciso al laser un codice identificativo univoco e incorporato un tag elettronico; ogni smart feeder è inoltre integrato con un indirizzo hardware univoco. Nel momento in cui un movimentatore di materiali installa un vassoio per componenti su un alimentatore e lo spinge nella stazione designata sulla macchina di posizionamento, il lettore di codici a barre completa automaticamente il collegamento dinamico dell'UID del componente al numero di serie dell'alimentatore. Durante il posizionamento online, i sensori all'interno della testa di posizionamento registrano ogni azione di prelievo e posizionamento a intervalli di millisecondi: No. 12 ugello della testa di posizionamento No. 3 preleva un chip dall'alimentatore alla stazione No. 25 e lo posiziona nella posizione C12 sul piano di lavoro corrente, No. 0089. Questa-micro{12}}catena di dati quadridimensionale-intrecciata da componenti, alimentatori, ugelli, e i numeri di posizione del PCB-costituiscono l'unità geometrica fondamentale della matrice di tracciabilità digitale.
Acquisizione dei parametri di processo a livello di millisecondi- e intercettazione mirata e precisa nell'analisi dei guasti
L'estensione della tracciabilità fino ai livelli dell'ugello e dell'alimentatore ha dimostrato una potente capacità di riduzione delle dimensioni-nell'analisi dei guasti e nel miglioramento della qualità snella durante il back-end dell'elaborazione PCBA. Nella produzione continua effettiva, la micro-molla interna dell'ugello di una macchina di posizionamento può subire un affaticamento fisico a causa del movimento alternativo prolungato ad alta-velocità, causando un salto improvviso della forza di impatto istantanea verso il basso dallo standard 1,2 Newton a 2,5 Newton. Questo sovraccarico transitorio è sufficiente a creare crepe invisibili all'interno del substrato ceramico del condensatore, difficili da rilevare ad occhio nudo. Quando viene rilevato un difetto nella posizione di questo componente specifico durante il test funzionale back-end (FCT) oTest non-distruttivi a raggi X-, il sistema di controllo qualità può individuare con precisione il colpevole entro un secondo effettuando una ricerca inversa-dell'UID della scheda: tutte le schede che presentano questo tipo di crepa sono state assemblate nelle posizioni dei perni corrispondenti utilizzando No. 12 pick. Sulla base di queste informazioni, il Direttore della qualità può impartire precise istruzioni di contenimento per isolare fisicamente solo le 200 tavole lavorate da quello specifico prelievo, invece di mettere in quarantena ciecamente l'intero lotto di 5.000 prodotti, riducendo così le perdite dovute a interruzione della catena di fornitura di oltre il 90%.
Manutenzione predittiva e interblocco delle apparecchiature digitali basati sulla tracciabilità dell'hardware a basso-livello
Una volta archiviata nel database cloud, la catena di dati digitali a livello di ugello e alimentatore non serve solo come strumento per il controllo post-evento, ma fornisce anche il carburante principale perlinea di produzione'stransizione verso una prevenzione intelligente e predittiva degli errori. Il modulo Statistical Process Control (SPC) nel backend del sistema monitora in tempo reale il tasso di scarto e i grafici a dispersione della deviazione della pressione di montaggio per ciascun ID ugello. Se il dashboard dei dati indica che l'alimentatore n.. 15 ha subito una deriva microscopica di 5 micrometri nel suo passo di alimentazione nelle ultime due ore-causando al-sistema di riconoscimento della visione in volo di avviare frequentemente aggiustamenti di correzione-il tasso di scarto è passato da 0,05‰ a 0,3‰. Quando il sistema MES determina che questa tendenza si sta avvicinando alla linea rossa del limite del processo, emette immediatamente un comando di interblocco software alla macchina, sospendendo automaticamente le successive operazioni di prelievo-e-posizionamento presso la stazione in cui si trova l'alimentatore n.. 15 e costringendo il personale di manutenzione della linea a recarsi sul-sito per sostituire l'alimentatore o pulire il circuito dell'aria dell'ugello. Questo-sistema di controllo a circuito chiuso-che utilizza una catena di tracciabilità digitale per attivare gli arresti fisici dell'hardware-rappresenta lo standard più elevato nel controllo di qualità della produzione industriale.
Iniziare con movimenti meccanici microscopici e rispettare rigorosamente ogni limite di dati è l'unico percorso per costruire una barriera di affidabilità a lungo-termine nella produzione elettronica. Solo eliminando i potenziali rischi con attrezzature tecnologiche all'avanguardia e una matrice di dati rigorosa è possibile dimostrare veramente la maestria e la profondità della produzione di fascia alta.
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