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Ecco la Fabbrica del Futuro nell’assemblaggio di PCB

Cosa significa introdurre lo Smart Manufacturing nella propria fabbrica di assemblaggio di PCB e adottare i criteri più avanzati dell’Industria 4.0? È possibile farlo digitalizzando i diversi processi che avvengono lungo la linea di produzione, grazie agli strumenti di Manufacturing Operations Management (MOM) messi a punto da Siemens, e alla partnership con una società specializzata come Cadlog.

Per capire concretamente di cosa si tratta, siamo andati a visitare la fabbrica di ROJ Electronics, un EMS particolarmente evoluto che si trova a Biella, in Piemonte. La visita in ROJ ci permetterà di conoscere il processo di assemblaggio dei PCB ideale, che inizia dai PCB a scheda nuda per arrivare ai clienti finali.

ROJ Electronics ha implementato una fabbrica di assemblaggio PCB molto avanzata, con un numero limitato di operatori, perché è stato scelto di adottare un livello molto elevato di automazione. Questa è la fabbrica del futuro. Diamo un’occhiata.

Clicca su una delle macchine della linea per vedere come si svolge il processo:

Laser MarkerScreen PrinterSolder Paste InspectionPick & PlaceVisual InspectionReflow OvenAutomatic Optical InspectionTHT Manual AssemblyElectrical TestX-RayFunctional Test

Marcatura laser

La scheda nuda entra nella macchina per marcatura laser. La macchina imprime un numero seriale univoco, che proviene dall’ERP e viene riportato nel file di output che poi può essere letto da Siemens Opcenter Execution IoT.

Il numero di serie ci consentirà di tracciare questa scheda specifica e sapere esattamente cosa le è successo. In ROJ i numeri di serie sono generati dall’ERP e sono univoci per ciascun PCB.

Stampa serigrafica

La stampante serigrafica applica la pasta attraverso lo stencil. Ogni lavoro ha uno stencil diverso,che viene pianificato con Process Preparation. Deve essere preciso, per prodotto e per revisione.

In questa stazione, possiamo aspettarci un tasso relativamente alto di difetti. È molto sensibile alle condizioni ambientali. Temperatura, umidità, tempo. Perciò si fanno molti test e ispezioni dopo questa fase.

Con Material Management, possiamo effettuare la verifica scansionando il codice a barre dello stencile riportando i dati precisi sullo stencil e la pasta saldante che abbiamo usato.

Ispezione pasta saldante (SPI)

La macchina per l’ispezione della pasta saldante, indicata come SPI, verifica la qualità della stampante per accertare che tutto sia stato stampato come previsto e ci sia pasta saldante solo dove dovrebbe.

La macchina di ispezione eseguirà il programma di teste riporterà i risultati in un file,comprendente il pass/fail e le misurazioni. Questi dati vengono successivamente raccolti da Siemens Opcenter Execution IoT.

Pick & Place

ROJ ha un tipo di pick and place veloce, una macchina con una fotocamera per componenti piccoli e sottili, quando la precisione è estremamente importante, oltre a una macchina molto forte ad alta pressione per schede che richiedono forza per applicare i componenti.Avere diverse macchine pick and place è tipico di molti produttori. Consente alta precisione e flessibilità.

Process Preparation può aiutare a generare i programmi di assemblaggio. Siemens Opcenter Execution IoT si collega alla pick and place e può raccogliere dati relativi all’utilizzo della macchina. Material Management aiuta a gestire il materiale sulla macchina e la sostituzione del materiale quando è esaurito.

Ispezione visiva

Nella stazione di ispezione visiva, gli operatori possono verificare che i componenti corretti siano stati posizionati sulla scheda prima di continuare nel processo di produzione.

Process Preparation può creare la documentazione che definirà per l’operatore cosa dovrebbe essere previsto in questa fase.

Forno di rifusione

Qui, la saldatura è terminata. Il programma per il forno fa riferimento a un determinato profilo. Il forno di rifusione è diviso in più camere. La velocità di attraversamento di ciascuna camera può essere diversa e ogni camera può avere una temperatura diversa.

Siemens Opcenter Execution IoT si collega al forno di rifusione e riceve informazioni sulla temperatura effettiva e sulla velocità del forno.

Ispezione Ottica Automatica (AOI)

In questa stazione, desideriamo assicurarci che ciascun componente sia stato posizionato correttamente nella giusta angolazione e che la saldatura sia buona.

Process Preparation può aiutarci a preparare un programma di test che consenta di esaminare l’esatta posizione in cui i pin toccano le piazzole.

A questo punto, il processo SMT è completo.

Fori passanti e Assemblaggio manuale

Seguendo il processo SMT, abbiamo tecnologie di posizionamento aggiuntive, come fori passanti e assemblaggio manuale.

Nella stazione di ROJ dedicata al foro passante, possiamo vedere che i componenti a foro passante vengono posizionati manualmente sul PCB ma poi vengono saldati in un forno per la saldatura selettiva.

Test elettrici

Vengono utilizzati due metodi per eseguire test elettrici sul PCB. Letto di chiodi per volume elevato, che consente tempi di test più brevi ma richiede un costoso sviluppo di dispositivi o una sonda volante per un mix elevati e volumi ridotti. Serve più tempo per programmare la sonda volanteed eseguire il test, ma è molto più semplice gestire nuovi prodotti.

Process Preparation può aiutare a pianificare l’attrezzatura del letto di chiodi e generare un programma per la macchina della sonda volante. Inoltre, Siemens Opcenter Execution IoT raccoglie i dati dai diversi tester, comprese le diverse misurazioni elettriche e il pass/fail.

Tutte le soluzioni Valor per la produzione sono state integrate nella Camstar Electronics Suite. I dati vengono inviati al MES che ora esegue l’intero processo.

Raggi X

Per componenti BGA di grandi dimensioni, dobbiamo verificare che i pin raggiungano il layer giusto. Questi pin sono generalmente dietro il componente e quindi non possono essere testati con macchine per l’ispezione ottica automatica.

In questo caso, usiamo una radiografia per acquisire un’immagine a raggi X del PCB e assicurarci che la connettività e la saldatura siano adeguate.

Test funzionale – Assemblaggio manuale finale – Imballaggio e consegna

Ora possiamo effettivamente testare la funzionalità del prodotto completo. La preferenza è sempre quella di trovare problemi attraverso i diversi processi ed evitare di trovare difetti nell’ultima fase del test funzionale.

Qui le parti meccaniche sono assemblate manualmente o da un robot. A questo punto, l’assemblaggio del prodotto è completo.

Questo è tutto. Il prodotto è pronto per la consegna. Possiamo imballarlo e inviarlo al cliente finale. Il processo di assemblaggio del PCB è stato completato. Ora che abbiamo imparato come sono realizzati i PCB, vieni e unisciti a noi nell’essere protagonista in questo settore!

Clicca su una delle macchine della linea per vedere come si svolge il processo:

Laser MarkerScreen PrinterSolder Paste InspectionPick & PlaceVisual InspectionReflow OvenAutomatic Optical InspectionTHT Manual AssemblyElectrical TestX-RayFunctional Test
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