El proceso de impresión de pasta de soldadura es una de las partes más importantes del proceso de ensamblaje de montaje en superficie. Cuanto antes se identifique un defecto, menos costará corregirlo; una regla útil a tener en cuenta es que una falla identificada después del reflujo costará 10 veces la cantidad de reprocesamiento que la identificada antes del reflujo; una falla identificada después de la prueba costará otros 10 veces más para volver a trabajar.
Para garantizar que la cantidad deseada de pasta de soldadura se haya depositado sin defectos y que el proceso sea repetible, es importante contar con un método de inspección exhaustivo y confiable. A medida que los componentes se vuelven más pequeños y complejos, el control de la impresión de pasta de soldadura se vuelve más desafiante, por lo que se recomienda inspeccionar completamente cada PCB impreso antes de comenzar el proceso de colocación de componentes.
Muchas máquinas de impresión de pasta de soldadura contienen inspección de soldadura 2D que se ha utilizado durante mucho tiempo pero tiene una capacidad de inspección limitada de cobertura de área y cortocircuitos: este sistema no tiene forma de verificar el volumen esperado de pasta de soldadura o la forma de los depósitos de soldadura.
Hay dos métodos principales para inspeccionar los PCB impresos que son ejemplos 2D y 3D de los cuales se muestran a continuación:
Para garantizar que la cantidad deseada de pasta de soldadura se haya depositado sin defectos y que el proceso sea repetible, es importante contar con un método de inspección exhaustivo y confiable. A medida que los componentes se vuelven más pequeños y complejos, el control de la impresión de pasta de soldadura se vuelve más desafiante, por lo que se recomienda inspeccionar completamente cada PCB impreso antes de comenzar el proceso de colocación de componentes.
Muchas máquinas de impresión de pasta de soldadura contienen inspección de soldadura 2D que se ha utilizado durante mucho tiempo pero tiene una capacidad de inspección limitada de cobertura de área y cortocircuitos: este sistema no tiene forma de verificar el volumen esperado de pasta de soldadura o la forma de los depósitos de soldadura.
Hay dos métodos principales para inspeccionar los PCB impresos que son ejemplos 2D y 3D de los cuales se muestran a continuación:
Ejemplo de falla usando inspección de pasta de soldadura 2D
La inspección de pasta de soldadura 3D tiene la capacidad no solo de verificar la cobertura del área de pasta de soldadura y los cortos, sino que también puede medir con precisión la forma y el volumen de los depósitos de pasta de soldadura. A continuación hay ejemplos de lo que se puede ver: -
Imágenes de ejemplo usando inspección de pasta de soldadura 3D
Consideraciones
Los aspectos clave al considerar la inspección de pasta de soldadura 3D son los siguientes:
1) Programación / capacitación del operador
El software avanza rápidamente y las versiones más recientes del software que se ejecutan en máquinas de inspección 3D han hecho que la programación sea mucho más fácil de usar. Las versiones anteriores llevaban mucho tiempo / eran complejas y, con frecuencia, hacían que la máquina se utilizara como una costosa cinta transportadora. Las versiones más recientes usan una interfaz de usuario más gráfica y tienen asistentes que guían al programador a través de los diversos pasos para crear el programa deseado.
Es importante tener datos que representen exactamente la plantilla que se está utilizando y, por lo tanto, los depósitos esperados de pasta de soldadura. La información de pasta de soldadura dentro de los datos gerber suele ser una copia 1: 1 de los pads de la capa de seguimiento. Esta información se enviará al fabricante de la plantilla, que pasará por un proceso de modificación de los datos de acuerdo con una especificación predefinida, como las reducciones de tamaño. Los datos modificados que se utilizan para fabricar la plantilla son los datos necesarios para la programación de máquinas de inspección de pasta de soldadura y, por lo tanto, deben solicitarse para que el proceso sea lo más fácil posible.
Es importante tener datos que representen exactamente la plantilla que se está utilizando y, por lo tanto, los depósitos esperados de pasta de soldadura. La información de pasta de soldadura dentro de los datos gerber suele ser una copia 1: 1 de los pads de la capa de seguimiento. Esta información se enviará al fabricante de la plantilla, que pasará por un proceso de modificación de los datos de acuerdo con una especificación predefinida, como las reducciones de tamaño. Los datos modificados que se utilizan para fabricar la plantilla son los datos necesarios para la programación de máquinas de inspección de pasta de soldadura y, por lo tanto, deben solicitarse para que el proceso sea lo más fácil posible.
2) Velocidad de inspección / Tiempo de ciclo
Si la máquina SPI se va a utilizar en una línea de producción de alta velocidad, la velocidad de inspección será un factor importante. La mayoría de las máquinas tendrán una velocidad de inspección especificada medida en cm2 / seg. Asegúrese de que la máquina seleccionada sea capaz de mantenerse al día con el tiempo de proceso de la placa más grande que se procesará. La imagen a continuación muestra un ejemplo de PCB en relación con el campo de visión (FOV) de la máquina de inspección. Normalmente, una opción es ampliar el FOV para aumentar la velocidad del proceso de inspección.
3) Precisión / Repetibilidad
Las máquinas de inspección de pasta de soldadura pueden variar mucho en costo y uno de los factores principales para esta diferencia es el sensor y la tecnología de iluminación. Una tecnología utilizada es la proyección del patrón de Moiré, donde la altura de los depósitos de pasta de soldadura se mide con precisión utilizando el desplazamiento lateral de las líneas proyectadas, cuyos ejemplos se pueden ver a continuación:
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Este sistema funciona bien, pero uno de los factores que pueden limitar la repetibilidad es la cantidad de proyectores instalados dentro de la máquina. El uso de un solo proyector puede generar sombras dependiendo de la altura de los depósitos de pasta de soldadura, lo que puede dar lugar a mediciones inexactas. La solución a este problema es aumentar el número de proyectores, lo que mejorará la repetibilidad y la precisión, pero también aumentará el costo de la máquina.
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Otro aspecto de los PCB a inspeccionar que puede ser desafiante es el arco y la torsión. Una característica a tener en cuenta dentro de las máquinas que se consideran es la 'Compensación de deformación'. Esta característica permite la variación de la altura del tablero dentro de la máquina para mantener mediciones precisas.
4) Mejora del rendimiento
El uso de 3D SPI acorta significativamente la introducción de nuevos productos o procesos, ya que los datos que se muestran se basan en las mediciones que se toman y no en la interpretación de la imagen. Al procesar números de lotes grandes, otra característica a tener en cuenta es la capacidad de conectar la máquina SPI a la impresora para permitir el ajuste automático de ciertos parámetros, como la alineación. Al hacer esto, las dos máquinas actúan como una y necesitan menos interacción del operador. Con respecto a Industry 4.0, la inspección de pasta de soldadura puede ser una herramienta muy útil para permitir la optimización de procesos en tiempo real y proporcionar análisis SPC potentes.
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5) Facilidad de uso y comprensión de la información mostrada
La interfaz gráfica de usuario es importante para aprovechar al máximo la máquina seleccionada. Los ejemplos a continuación son imágenes de una inspección que pasó y una que falló: es claro ver en la inspección fallida la almohadilla que tenía un volumen excesivo de pasta por el color y el volumen medido.
La siguiente imagen muestra una pantalla de configuración típica donde se pueden establecer las tolerancias para las diversas inspecciones que se realizarán.
Verificación de plantilla utilizando inspección de pasta de soldadura
Una buena práctica para implementar es la verificación de las plantillas antes de su lanzamiento a producción. A medida que los ensamblajes se vuelven más complejos, se hace cada vez más difícil identificar errores dentro de la plantilla, como una abertura faltante: con frecuencia, si hay errores, solo se encuentran durante la producción, lo que lleva a retrabajos y retrasos, ninguno de los cuales se desea.
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A continuación se muestra un ejemplo de un proceso que podría usarse para verificar las plantillas usando SPI:
Conclusión
Dada la importancia de controlar el proceso de impresión de pasta de soldadura y el efecto en el proceso completo si no se detecta un defecto temprano, la inversión en una máquina de inspección de pasta de soldadura 3D debe considerarse seriamente.
Hay muchos fabricantes en el mercado que utilizan diferentes tecnologías, por lo que es importante tener en cuenta los puntos anteriores antes de elegir una máquina en particular. También es importante considerar las necesidades de la empresa, ya que algunas opciones serán más importantes que otras y algunas pueden no ser necesarias.
A medida que los ensambles se vuelven más complejos y los componentes utilizados se vuelven más pequeños, será más difícil controlar el proceso de impresión de pasta de soldadura sin automatizar el proceso de inspección. Las máquinas de inspección de pasta de soldadura son una inversión significativa, pero los beneficios de controlar estrictamente el proceso de fabricación pagarán a largo plazo al reducir el retrabajo y mejorar el rendimiento.
Hay muchos fabricantes en el mercado que utilizan diferentes tecnologías, por lo que es importante tener en cuenta los puntos anteriores antes de elegir una máquina en particular. También es importante considerar las necesidades de la empresa, ya que algunas opciones serán más importantes que otras y algunas pueden no ser necesarias.
A medida que los ensambles se vuelven más complejos y los componentes utilizados se vuelven más pequeños, será más difícil controlar el proceso de impresión de pasta de soldadura sin automatizar el proceso de inspección. Las máquinas de inspección de pasta de soldadura son una inversión significativa, pero los beneficios de controlar estrictamente el proceso de fabricación pagarán a largo plazo al reducir el retrabajo y mejorar el rendimiento.
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