L’introduzione di funzionalità d’ispezione innovative e in grado di prevenire qualunque errore permette di realizzare linee SMT sempre più efficienti e flessibili
Per ottenere un'elevata efficienza nella produzione di componentistica elettronica, è fondamentale identificare e correggere in tempo reale tutti i possibili difetti introdotti da una linea SMT. In particolare, in questi tipi di lavorazione, serigrafia e posizionamento errato dei componenti rappresentano le principali cause di quei problemi che possono influenzare il corretto funzionamento delle schede realizzate.
Secondo statistiche recenti, una percentuale variabile tra il 35 ed il 70% degli errori riscontrati è dovuta proprio alla serigrafia, con depositi eccessivi o insufficienti di pasta saldante, a cui si aggiungono la creazione di forme inadeguate o di eventuali code e graffi. Simili problemi, però, non si verificano in modo costante, ma possono essere dovuti a numerosi fattori esterni, che condizionano la correttezza delle operazioni di deposito della pasta. Per questa ragione, malgrado i progressi nella tecnologia produttiva, al fine di avere la garanzia del corretto funzionamento, è fondamentale monitorare l'intera produzione, con particolare attenzione proprio alla corretta deposizione della pasta saldante, individuando immediatamente qualunque problema.
Gli assemblatori di PCB necessitano di soluzioni efficaci, che consentano di minimizzare le rilavorazioni degli stessi, impedendo alle difettosità di raggiungere la fase di test finale, che obbliga ad una ricerca a ritroso su interi lotti già prodotti. Raggiungere un simile obiettivo significa aumentare l'efficienza dell'intero impianto e, di conseguenza, incrementare in modo significativo i margini per il produttore. Senza dimenticare che, grazie ad un controllo parametrico quantitativo, è possibile misurare in modo accurato il volume e la forma della pasta depositata, una capacità che consente di minimizzare la fase sperimentale nello start up di un prodotto, riducendo così i tempi di immissione del prodotto stesso sul mercato.
Del resto non possiamo trascurare che, in un processo di stampa serigrafica, sono coinvolte oltre 50 variabili, ognuna delle quali può provocare una situazione di errore. Vi è quindi la necessità di utilizzare tecniche di controllo che permettano all'operatore di intervenire in tempo reale, eliminando i difetti casuali e quelli seriali.
Misure perfette
La corretta misurazione del volume di pasta saldante, depositata sulle schede, permette di individuare e correggere immediatamente eventuali errori di processo. Per ottenere un simile obiettivo è oggi possibile sfruttare sofisticati sistemi di misura tridimensionale che, in tempo reale, sono in grado di riconoscere qualunque scostamento rispetto a quanto progettato. Per ottenere un simile obiettivo, un fascio di luce bianca viene fatto passare attraverso un reticolo (pattern) e, grazie ad una lente, proiettato sull’oggetto da analizzare. L'immagine riflessa viene successivamente ripresa da una telecamera ad alta risoluzione che, nei sistemi di ispezione pasta 3D realizzati da Koh Young e distribuiti in Italia da Selettra, raggiunge i 4 Mega pixel. La telecamera raccoglie, da posizioni differenti, 4 immagini che, in seguito, vengono elaborate e interpolate fra loro per costruire l'immagine tridimensionale di tutti i depositi. Partendo da questa ricostruzione è possibile misurare tutti i parametri fisici: la forma l'altezza, il volume ed il riconoscimento di eventuali forme anomale. Il tutto, con una ripetibilità ed un’accuratezza particolarmente elevati che, nei modelli Koh Young, raggiungono i 3σ, con una tolleranza inferiore all’1% ed un GR&R inferiore a10.
Per effettuare una misurazione così accurata, viene utilizzato un metodo di profilometria, in grado di calcolare il volume di crema saldante su un Pcb partendo dall’ altezza reale. Conoscendo l’altezza del deposito di crema presente su ogni pixel è possibile integrare la misura di volume totale.
Dal punto di vista teorico, quindi, il sistema è relativamente semplice. In realtà, mentre l’area di ogni singolo pixel è conosciuta a priori, la svolta tecnologica implementata nei sistemi Koh Young consiste nella loro capacità di valutare con estrema precisione le altezze reali dei depositi. Per ottenere un simile risultato, Koh Young ha modificato l’ubicazione tradizionale dei sistemi di illuminazione, spostandoli a 67,5°. Il fascio proiettato da una posizione più verticale ha infatti il vantaggio di limitare drasticamente la formazione di ombre, consentendo così di operare correttamente anche con pad posizionati a breve distanza tra loro.
A questa innovazione si è aggiunta la peculiarità di illuminare, e acquisire l’immagine, il medesimo Pcb con una luce posizionata sul lato destro e, quindi, con una proveniente da quello sinistro. Un simile accorgimento permette di lambire con la luce tutti i punti da analizzare, fornendo così l’elemento ideale per l’elaborazione del software sviluppato appositamente per questo compito di analisi. L’applicativo, infatti, è caratterizzato da un sistema di compensazione, capace di riconoscere l'illuminazione di ogni singolo pixel, distinguendo così l'effettiva presenza di pasta saldante da quella di una semplice ombra.
L’insieme di queste peculiarità, disponibili in esclusiva sui sistemi Koh Young, permette di raggiungere una precisione assoluta, evitando qualunque errore indotto dai sistemi di illuminazione e di misurazione.
I modelli in linea che Koh Young propone sono i seguenti: Aspire, KY3030 e KY8030.
Aspire è il top della gamma ed è la piattaforma ad alta risoluzione a 4 mega pixel.
Ma quanto sei alto?
La precisione con cui opera un sistema di ispezione automatica può però essere vanificata dalla non perfetta planarità della scheda. I processi di lavorazione, così come i cicli termici, possono infatti rendere non perfettamente uniforme questo elemento, con il rischio che eventuali ondulazioni vengano interpretate come un eccesso o una carenza di pasta. Per questa ragione, i sistemi KY-3030 sono stati arricchiti da un software in grado di effettuare istantaneamente la compensazione di planarità. Il sistema, infatti, analizza tutta l'area circostante per identificare l'effettiva altezza della scheda e, sfruttando il metodo della compensazione dinamica, è in grado di calcolare l'esatto spessore della pasta depositata. Questa tecnica, brevettata dai progettisti di Koh Young, viene identificata dall’acronimo Darf (Dynamic Auto zero-Reference Finding), ed è in grado di garantire un'elevata affidabilità anche quando la scheda presenta una deformazione planare compresa fra più o meno 5 mm.
Produttività prima di tutto
Nei moderni ambiti produttivi il vero fattore di differenziazione non è più rappresentato dalla capacità di produrre grandi volumi, ma dalla possibilità di passare rapidamente da una produzione all'altra. Perciò, i tecnici di Koh Young propongono, sulla nuova linea di sistemi, una funzione che consente di riconoscere, in modo automatico, il fornitore del circuito stampato, riducendo così al minimo le operazioni manuali a carico dei singoli operatori.
Allo stesso modo si è investito sulla facilità e rapidità di programmazione, al punto che, per preparare il sistema all’analisi di una nuova tipologia di Pcb è sufficiente inserire il file gerber della lamina serigrafica. In soli 10 minuti, i sistemi Koh Young è in grado di effettuare la conversione, fiducial e set up di tutti i parametri.
Vengono inoltre forniti i risultati dell'ispezione e le statistiche basate sul numero del pad, con la possibilità di importare il file cad che, unito al file stencil gerber, è in grado di fornire i risultati dell’ispezione e le statistiche basate sul componente. Si può operare anche off line, predisponendo le operazioni necessarie mentre la macchina sta ancora terminando le lavorazioni precedenti.
L'ulteriore funzionalità offerta dalla KY-3030 è legata alla sua capacità di analizzare e memorizzare costantemente tutti i valori registrati. Si possono così individuare prontamente eventuali trend di scostamento, segnalando all’operatore la necessità di effettuare interventi ancor prima che i valori superino le soglie di allarme.
L’insieme di queste caratteristiche innovative consente ai sistemi della famiglia Koh Young, di individuare con assoluta precisione gli eccessi ed i difetti di pasta, ma anche eventuali errori di posizione e deformità di forma, comprese code ed imprecisioni che potrebbero essere presenti pur a fronte di un corretto volume di pasta depositata. La necessità di garantire produzioni prive di errori, al fine di aumentare la redditività e la competitività sui mercati internazionali, rappresenta oggi la sfida principale di chi produce schede elettroniche. Koh Young rende le operazionidi controllo qualitativo semplici, ripetitive ed efficaci consentendo di produrre volumi e qualità.
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