Le sfide che i produttori devono affrontare nell'ispezione dei PCB

Il ritmo di sviluppo sempre crescente e la diversità degli apparecchi elettronici comportano crescenti sfide di produzione nell’assemblaggio di circuiti stampati (PCBA), un processo complesso che coinvolge numerosi fornitori di componenti, sofisticate macchine di assemblaggio e manodopera. Inoltre, la miniaturizzazione e la crescente complessità dei circuiti stampati (PCB) e il lavoro di assemblaggio che ne deriva si aggiungono alla complessità di questa fase. Ciò rende la garanzia della qualità (QA) del PCBA un passaggio prezioso ma impegnativo del processo di produzione.

In questo articolo, Ofer Nir, VP of Products & Marketing presso Inspekto, specialista in ispezioni visive autonome, esplora le sfide affrontate nelle ispezioni PCB.

Per citare Leonardo da Vinci, “I dettagli creano la perfezione, e la perfezione non è un dettaglio”. Ciò è certamente vero per la produzione e il controllo qualità dei PCB, l'unità di assemblaggio di base di qualsiasi dispositivo elettronico, dove una leggera deviazione nell'assemblaggio può produrre un significativo problema di prestazioni nel prodotto finale.

La crescente domanda di elettronica di consumo e dispositivi intelligenti connessi nell'industria 4.0 sta portando a una crescita considerevole del mercato globale dei PCB, che dovrebbe raggiungere gli 86,17 miliardi di dollari entro il 2026. Il mercato è anche diventato più esigente, richiedendo schede con maggiore accuratezza e precisione durante il processo di produzione.

La qualità e l'affidabilità del PCBA influiscono direttamente sull'efficienza e sui costi di produzione, nonché sulla funzionalità e sull'affidabilità dei dispositivi finali. Nel settore altamente competitivo dell’elettronica di consumo, i margini di produzione sono fondamentali per la sopravvivenza; qualsiasi variazione nell'efficienza e nei costi di produzione ha implicazioni significative per i produttori. Affidabilità e prestazioni sono particolarmente importanti nei settori critici per la sicurezza come quello aerospaziale, automobilistico, della difesa e della tecnologia medica. Ad esempio, i PCB sono un componente chiave nella produzione di impianti cocleari, pacemaker e apparecchiature per l’imaging medico, dove la precisione potrebbe essere una questione di vita o di morte.

Negli ultimi decenni, i produttori di PCB hanno cercato anche di produrre schede sempre più piccole e complesse. Il posizionamento ad alta densità di componenti più piccoli rende i processi di progettazione, produzione e assemblaggio ancora più impegnativi. Per questi motivi, il controllo qualità (QA) è essenziale per garantire che la transizione dalla progettazione PCB alla produzione sia priva di errori.

Necessità di affidabilità e agilità nelle ispezioni

A causa dell’elevata complessità dei moderni PCB, che incorporano un numero enorme di elementi difficilmente visibili, l’ispezione manuale non è un metodo di QA affidabile né scalabile. I difetti su piccoli sottocomponenti sono difficili da vedere e possono diventare quasi impossibili da individuare dopo un turno di otto ore. Inoltre, anche se gli ispettori riescono a mantenere inalterata la concentrazione durante l’intero turno, la quantità di tempo necessaria per esaminare un PCB rende questo metodo impraticabile.

Per questi motivi, l'ispezione visiva automatizzata della qualità è stata a lungo ricercata per ispezionare i PCB. Le soluzioni di visione artificiale (MV) hanno mitigato le sfide principali degli ispettori umani: sono precise, non si stancano e analizzano enormi quantità di piccoli dettagli. MV sembra ideale per rilevare difetti comuni come errori di saldatura, una scheda deformata, errori di finitura superficiale e altro ancora.

Tuttavia, le tradizionali soluzioni MV faticano a tenere il passo con l'esigenza dei produttori di PCB di un QA flessibile ma accurato. Queste soluzioni convenzionali prevedono generalmente la messa in servizio, la progettazione e l'integrazione di un progetto personalizzato che si avvale dei servizi costanti di un integratore di sistemi o di un esperto MT. L'intero processo può essere costoso e richiedere molto tempo e la soluzione finale sarà adatta a ispezionare solo un tipo specifico di PCB. Nella migliore delle ipotesi, queste soluzioni possono essere adatte per linee di assemblaggio rigide e altamente ingegnerizzate con grandi lotti di produzione.

Inoltre, un altro attributo comune delle linee PCBA è il costante cambiamento del modulo assemblato. Nell'attuale realtà della catena di fornitura globale, i fornitori di componenti cambiano costantemente, modificando inevitabilmente anche l'aspetto del PCBA.