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La fábrica del futuro para el montaje de PCBs

¿Cómo aplicar el concepto de smart manufacturing o fábrica inteligente, propio de la Industria 4.0, en la fábrica de montaje de PCBs? Para hacerlo, es necesario digitalizar los procesos que se dan a lo largo de la línea de producción. Esto es posible gracias a los instrumentos de Siemens dedicados a la gestión de las operaciones de producción (Manufacturing Operations Management o MOM) y al soporte técnico de Cadlog, especializada en los mismos.

Para poder dar una idea más concreta de qué se trata, visitamos la fábrica de ROJ Electronics, un EMS a la vanguardia. Durante el recorrido, descubriremos la fábrica de montaje de PCBs de ROJ, caracterizada por un alto nivel de automatización.

¡Bienvenidos a la fábrica del futuro!

Pulsa en una de las máquinas de la línea para ver cómo se desarrolla el proceso:

Laser Marker

Screen Printer

Solder Paste Inspection

Pick & Place

Pick & Place

Pick & Place

Visual Inspection

Reflow Oven

Automatic Optical Inspection

Manual Assembly

Marcado láser

Marcado Láser

Las placas desnudas van dentro de la máquina de marcado láser. La máquina marca la placa con un número de serie unívoco procedente del ERP y que informa al archivo de salida de manera que Valor IoT pueda recoger los datos.

El número de serie nos permitirá trazar esta placa específica y saber exactamente lo que le sucede. En ROJ, los números de serie los genera el ERP y son únicos para cada PCB.

Pulsa en una de las máquinas de la línea para ver cómo se desarrolla el proceso:

Laser Marker

Screen Printer

Solder Paste Inspection

Pick & Place

Pick & Place

Pick & Place

Visual Inspection

Reflow Oven

Automatic Optical Inspection

Manual Assembly

Impresión serigráfica

Impresión serigráfica

La impresora aplica la pasta mediante el stencil. Cada trabajo tiene un stencil diferente. Esto lo planea Valor Process Preparation. Ha de ser preciso por producto y por revisión.

En esta estación, podemos esperarnos un relativamente alto número de defectos. Es muy sensible a las condiciones ambientales: temperatura, humedad y tiempo. A esto se deben los numerosos tests e inspecciones a partir de esta fase.

Con Valor Material Management podemos llevar a cabo la verificación del stencil escaneando su código de barras, que nos indicará exactamente el stencil y la pasta usada.

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Screen Printer

Solder Paste Inspection

Pick & Place

Pick & Place

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Visual Inspection

Reflow Oven

Automatic Optical Inspection

Manual Assembly

Inspección de la pasta de soldadura (SPI)

Inspección de la pasta de soldadura (SPI)

La máquina para la inspección de la pasta de soldadura, conocida como SPI, comprueba la calidad de la impresora para verificar que la impresión se haya realizado según el plan y que haya pasta solo donde tiene que haberla.

La SPI ejecutará el programa de testado y creará un informe con los resultados que incluirá el pass/fail y medidas. Valor IoT almacenará estos datos.

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Screen Printer

Solder Paste Inspection

Pick & Place

Pick & Place

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Reflow Oven

Automatic Optical Inspection

Manual Assembly

Pick & Place

Pick & Place

ROJ tiene tres tipos de máquinas pick-and-place. Una máquina pick-and-place veloz, una máquina con una cámara para componentes pequeños y delicados, para cuando la precisión es fundamental, y otra máquina a alta presión para placas que requieren fuerza para la implementación de los componentes. Contar con diferentes máquinas pick-and-place es típico de muchos fabricantes. Les permite ser altamente precisos y flexibles.

Valor Process Preparation puede ayudar a generar los programas para el montaje. Valor IoT Manufacturing se conecta a la máquina pick-and-place y almacena datos relacionados con el uso de la máquina. Valor Material Management ayuda con la gestión de los materiales en la máquina y la sustitución de los materiales cuando se consumen.

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Solder Paste Inspection

Pick & Place

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Visual Inspection

Reflow Oven

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Inspección visual

Inspección visual

En la estación de inspección visual, los operadores pueden validar que los componentes correctos se hayan colocado en la placa antes de continuar con el proceso de fabricación.

Valor Process Preparation puede generar la documentación que define lo que el operador puede esperarse en esta fase.

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Solder Paste Inspection

Pick & Place

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Horno de reflujo

Horno de reflujo

La soldadura está lista. El plan para el horno se conoce como perfil de horno. El horno de reflujo está dividido en varias cámaras. La velocidad en cada cámara puede ser diferente, así como la temperatura.

Valor IoT Manufacturing se conecta al horno de reflujo y recibe información acerca de la temperatura real y la velocidad del horno.

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Solder Paste Inspection

Pick & Place

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Manual Assembly

Inspección Óptica Automática (AOI)

Inspección Óptica Automática (AOI)

En esta estación, hemos de asegurarnos de que cada componente se haya colocado correctamente y de que la soldadura sea adecuada.

Valor Process Preparation puede ayudarnos a preparar un programa de testado para examinar el punto concreto de contacto entre pines y almohadillas.

Llegados a este punto, el proceso SMT se ha completado.

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Solder Paste Inspection

Pick & Place

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Manual Assembly

Agujeros pasantes y montaje manual

Agujeros pasantes y montaje manual

A continuación, tenemos más tecnologías de posicionamiento como las de agujero pasante o el ensamblaje manual.

En la estación de agujero pasante de ROJ, podemos ver que los componentes de agujero pasante se colocan manualmente en el PCB pero se saldan en un horno de soldadura selectiva.

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Solder Paste Inspection

Pick & Place

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Reflow Oven

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Manual Assembly

Tests eléctricos

Tests eléctricos

Existen dos métodos para realizar tests eléctricos a los PCBs: la cama de pinchos para volúmenes elevados, que supone un tiempo reducido de testado pero requiere un caro desarrollo de accesorios, y la sonda voladora para volúmenes reducidos a alto mix. La programación y ejecución de este test requieren más tiempo pero es mucho más sencillo manejar nuevos productos.

Valor Process Preparation puede ayudar a planificar los accesorios de la cama de pinchos, así como a generar el programa para la máquina de la sonda voladora. Además, Valor IoT almacena datos provenientes de los diferentes tests, incluyendo las varias medidas eléctricas y el pass/fail.

Todas las soluciones de Valor para la fabricación se integran con la suite Camstar Electronics. Los datos se envían al MES que ejecuta el proceso completo.

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Pick & Place

Pick & Place

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Reflow Oven

Automatic Optical Inspection

Manual Assembly

Rayos X

Rayos X

Para componentes BGA grandes, hay que comprobar que los pines alcancen la capa correcta. Normalmente, estos pines se sitúan detrás del componente y, por lo tanto, no se pueden testar con las máquinas AOI.

En este caso, podemos usar los rayos X para tomar una imagen del PCB y asegurarnos de que la conectividad y la soldadura sean adecuados.

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Pick & Place

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Manual Assembly

Test funcional – Montaje manual final – Embalaje y entrega

Test funcional – Montaje manual final – Embalaje y entrega

Ahora, podemos testar la funcionalidad del producto acabado. Lo mejor es localizar los problemas en los diferentes procesos y evitar que aparezcan en la última fase del test funcional. Aquí, las partes mecánicas se montan manualmente o lo hace un robot.

Llegados a este punto, tenemos un producto ensamblado. El producto está listo para la entrega. Podemos empaquetarlo y enviarlo al cliente final.

Carlota HerreroLa fábrica del futuro para el montaje de PCBs