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digital manufacturing

Entrez dans l’usine d’assemblage de PCB du futur

Que signifie introduire le Smart Manufacturing dans l’usine d’assemblage de circuits imprimés et adopter les critères les plus avancés de l’industrie 4.0 ? Il est possible de le faire en digitalisant les différents processus qui se déroulent le long de la chaîne de production, grâce aux outils de Manufacturing Operations Management (MOM) développés par Siemens, et au partenariat avec une société spécialisée comme Cadlog.

Pour comprendre concrètement de quoi il s’agit, nous sommes allés visiter l’usine de ROJ Electronics, un EMS particulièrement avancé situé à Biella, dans le Piémont. La visite du ROJ permet de découvrir le processus idéal d’assemblage des circuits imprimés, depuis les circuits imprimés nus jusqu’au client final.

ROJ Electronics a mis en place un système de production très avancé pour l’assemblage de PCB, avec un nombre limité d’opérateurs, car ils ont choisi de mettre en place un très haut niveau d’automatisation. C’est la production du futur. Allons y jeter un œil.

Cliquez sur l’une des machines de la ligne pour voir comment le processus se déroule :

Laser Marker

Screen Printer

Solder Paste Inspection

Pick & Place

Pick & Place

Pick & Place

Visual Inspection

Reflow Oven

Automatic Optical Inspection

Manual Assembly

Marquage laser

Marquage Laser

La carte nue entre dans une machine de marquage au laser. La machine marque un numéro de série unique venant de l’ERP sous forme de fichiers que Valor IoT peut ensuite collecter pour récupérer les données.

Le numéro de série va ensuite nous permettre de suivre cette carte en particulier et de savoir exactement ce qui va lui arriver. Chez ROJ, ces numéros de série sont générés par l’ERP et sont propres à chaque PCB.

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Laser Marker

Screen Printer

Solder Paste Inspection

Pick & Place

Pick & Place

Pick & Place

Visual Inspection

Reflow Oven

Automatic Optical Inspection

Manual Assembly

Imprimante sérigraphique

Imprimante sérigraphique

L’imprimante sérigraphique applique la pâte à travers le stencil. Chaque tâche a un stencil différent, qui est planifié avec Valor Process Preparation. Cela doit être adapté, par produit et par version.

Sur ce post, nous pouvons nous attendre à un niveau de défauts relativement haut. C’est très sensible aux conditions de l’environnement. Température, humidité, temps. C’est la raison de nombreux tests et inspections après cette étape.

Avec Valor Valor Material Management, nous pouvons effectuer une vérification du stencil en scannant son code-barres et signalant le stencil et la pâte exacts que nous avons utilisé.

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Laser Marker

Screen Printer

Solder Paste Inspection

Pick & Place

Pick & Place

Pick & Place

Visual Inspection

Reflow Oven

Automatic Optical Inspection

Manual Assembly

Inspection de pâte à souder (SPI)

Inspection de pâte à souder (SPI)

La machine d’inspection de pâte à souder, référencée SPI, teste la qualité de l’imprimante pour vérifier que tout a été imprimé selon le plan, et qu’il n’y a de pâte que là où elle devrait être.

Le SPI exécutera le programme de test et rapportera les résultats dans un fichier, incluant les réussites, les échecs ainsi que les mesures. Ces données sont ensuite collectées par Valor IoT.

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Solder Paste Inspection

Pick & Place

Pick & Place

Pick & Place

Visual Inspection

Reflow Oven

Automatic Optical Inspection

Manual Assembly

Pick & Place

Pick & Place

ROJ a une machine de pick and place rapide, une machine avec une caméra pour les petits composants subtils lorsque la précision est très importante, et une machine très puissante avec une pression élevée pour les cartes qui nécessitent de la force dans la mise en place de ses composants. Le fait d’avoir des machines de pick and place différentes est très courant chez les fabricants. Cela permet une grande précision et une grande flexibilité.

Valor Process Preparation peut aider à générer les programmes d’assemblage. Valor IoT manufacturing se connecte à la machine de pick and place, et peut collecter des informations concernant l’utilisation de la machine. Valor Material Management aide à gérer l’approvisionnement sur la machine et à remplacer le composant lorsqu’il est épuisé.

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Solder Paste Inspection

Pick & Place

Pick & Place

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Visual Inspection

Reflow Oven

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Manual Assembly

Inspection visuelle

Inspection visuelle

Lors de l’inspection visuelle, les opérateurs peuvent s’assurer que les composants ont été placés correctement sur la carte avant de poursuivre le processus de fabrication.

Valor Process Preparation peut créer la documentation qui définira à l’opérateur ce qui doit être attendu à ce stade.

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Solder Paste Inspection

Pick & Place

Pick & Place

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Reflow Oven

Automatic Optical Inspection

Manual Assembly

Four de refusion

Four de refusion

Ici, les soudures sont effectuées. Le four de refusion est divisé en plusieurs chambres. La vitesse dans chaque chambre peut être différente et chaque chambre peut avoir une température différente.

Valor IoT manufacturing se connecte au four de refusion et reçoit des informations concernant la température réelle et la vitesse du four.

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Solder Paste Inspection

Pick & Place

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Visual Inspection

Reflow Oven

Automatic Optical Inspection

Manual Assembly

Inspection Optique Automatique (AOI)

Inspection Optique Automatique (AOI)

À ce poste, nous souhaitons nous assurer que chaque composant ait été placé correctement dans le bon angle et que la soudure soit bonne.

Valor Process Preparation peut nous aider à préparer un programme de test afin que l’emplacement exact où les pins entrent en contact avec les pads soit examiné.

À ce stade, le processus CMS est terminé.

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Pick & Place

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Manual Assembly

Through hole et assemblage manuel

Through hole et assemblage manuel

Après le processus CMS, nous avons des technologies de placement supplémentaires, telles que le through hole et l’assemblage manuel.

À la station de through hole de ROJ, nous pouvons voir que les composants de through hole sont placés manuellement sur le PCB, mais ils sont ensuite soudés dans un four de soudage sélectif.

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Pick & Place

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Manual Assembly

Tests électriques

Tests électriques

Deux méthodes sont utilisées pour effectuer des tests électriques sur le PCB. Le bed of nail permet de tester un grand nombre en un temps d’essai plus court, mais nécessite un développement de fixation coûteux, le flying probe est plus adapté pour un changement rapide sur de plus petits volumes. Il faut plus de temps pour programmer la flying probe et exécuter le test, mais il est beaucoup plus facile de manipuler de nouveaux produits.

Valor Process Preparation peut aider à planifier la fixation du bed of nails ainsi qu’à générer un programme pour la machine de flying probe. De plus, Valor IoT collectera les données des différents testeurs, y compris les différentes mesures électriques ainsi que l’échec et la réussite.

Toutes les solutions de Valor Manufacturing ont été intégrées dans la Suite Camstar Electronics. Les données sont envoyées au MES qui exécute désormais l’intégralité du processus.

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Solder Paste Inspection

Pick & Place

Pick & Place

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Visual Inspection

Reflow Oven

Automatic Optical Inspection

Manual Assembly

Rayons X

Rayons X

Pour les grand composants BGA, nous devons vérifier que les broches atteignent la bonne couche. Ces broches sont généralement derrière le composant et ne peuvent donc pas être testées avec des machines AOI.

Dans ce cas, nous utilisons une radiographie pour prendre une image radiographique du PCB et s’assurer que la connectivité et la soudure sont adéquates.

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Pick & Place

Pick & Place

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Manual Assembly

Tests fonctionnels – Assemblage manuel finale – Emballage et livraison

Tests fonctionnels – Assemblage manuel finale – Emballage et livraison

Maintenant, nous pouvons réellement tester la fonctionnalité du produit fini. La préférence est toujours de trouver des problèmes à travers les différents processus et d’éviter de trouver des défauts à la dernière étape du test fonctionnel.

Ici, les pièces mécaniques sont assemblées manuellement ou par un robot. À ce stade, l’assemblage du produit est terminé.

Et voilà. Le produit est prêt à être livré. Nous pouvons l’emballer et l’envoyer au client final. Le processus d’assemblage du PCB est terminé. Maintenant que nous avons appris comment les PCB sont fabriqués, venez vous joindre à nous et soyez protagonistes de cette industrie !

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