Quelle est la différence entre SMD et SMT

Méthode d’inspection CMS

Méthodologie d’inspection : cet article explique que la surveillance des processus peut prévenir les défauts des circuits imprimés et améliorer la qualité globale.

La vérification peut souvent vous rappeler s’il y a trop de variables dans votre processus d’assemblage. Même après que votre processus de fabrication ait atteint une production continue sans défaut, une certaine forme d’inspection ou de surveillance est nécessaire pour garantir le niveau de qualité souhaité. L’assemblage de montage en surface est une série d’événements très complexes avec un grand nombre d’actions individuelles. Notre astuce consiste à établir une stratégie d’inspection et de surveillance équilibrée sans avoir besoin d’une inspection à 100 %. Cet article traite des méthodes d’inspection, des techniques et des outils d’inspection manuelle, ainsi que d’un examen des outils d’inspection automatique et de l’utilisation des résultats d’inspection (nombre et type de défauts) pour améliorer la qualité du processus et des produits.

L’inspection est une activité centrée sur le produit, tandis que la surveillance est une activité centrée sur le processus. Les deux sont nécessaires pour un plan qualité, mais l’objectif à long terme devrait être moins d’inspection des produits et plus de surveillance des processus. L’inspection du produit est passive (des défauts se sont produits), tandis que la surveillance du processus est active (les défauts peuvent être évités) – évidemment, la prévention est plus précieuse que les réactions réactives aux défauts existants.

L’inspection est en fait un processus de sélection car elle tente de trouver des produits inacceptables à réparer. Les faits sont très clairs, un grand nombre d’inspections n’améliorent pas ou ne garantissent pas nécessairement la qualité des produits. Le troisième des quatorze points de Deming disait : « Ne vous attendez pas à des inspections massives. Deming a souligné qu’un processus solide devrait se concentrer sur l’établissement d’objectifs de processus stables, reproductibles et surveillés statistiquement, plutôt que sur des inspections de masse. L’inspection est une activité subjective, et même avec une formation considérable, c’est une tâche difficile. Dans de nombreux cas, vous pouvez appeler un groupe d’inspecteurs pour évaluer un joint de soudure, mais obtenir plusieurs avis différents.

La fatigue de l’opérateur est la raison pour laquelle une inspection à 100 % échoue généralement à détecter tous les défauts de fabrication. De plus, il s’agit d’une opération coûteuse et à valeur ajoutée. Il atteint rarement l’objectif souhaité d’une meilleure qualité des produits et de la satisfaction des clients.

Il y a quelques années, nous avons commencé à utiliser le terme “contrôle de processus” à la place d’inspecteurs, car nous voulions changer l’état d’esprit des sites de production d’une prévention réactive à une prévention proactive. Un inspecteur se trouve généralement à la fin de la chaîne de montage et inspecte le produit. Dans une situation idéale, les activités de surveillance des processus sont un équilibre entre l’inspection des produits et la surveillance des processus, par exemple, la confirmation que les paramètres de processus corrects sont utilisés, la mesure des performances de la machine et l’établissement et l’analyse de cartes de contrôle. La surveillance des processus assume un rôle de leadership dans ces activités; ils aident les opérateurs de machines à accomplir ces tâches. La formation est un facteur clé. Les moniteurs de processus et les opérateurs de machines doivent comprendre les normes de processus (par exemple, IPC-A-610), le concept de surveillance de processus et les outils associés (par exemple, cartes de contrôle, diagrammes de Pareto, etc.). Les moniteurs de processus améliorent également la qualité des produits et la surveillance des processus. En tant que membre clé de l’équipe de fabrication, le moniteur encourage une méthode de prévention des défauts plutôt qu’une méthode de recherche et de réparation.

Une inspection excessive est également un problème courant. Dans de nombreux cas, la sur-vérification n’est causée que par une mauvaise compréhension de la norme de processus IPC-A-610. Par exemple, pour les composants insérés et installés, de nombreux inspecteurs souhaitent également une soudure parfaite des pieds ronds des deux côtés de la planche et que les trous traversants soient complètement remplis. Cependant, cela n’est pas requis par IPC-A-610. La qualité de l’inspection fluctue selon l’intensité de l’attention et de la concentration de l’inspecteur. Par exemple, la peur (pression de la direction) peut accroître la concentration du site de production et la qualité peut s’améliorer au fil du temps. Cependant, si l’inspection de masse est la principale méthode d’inspection, des produits défectueux peuvent encore être fabriqués et peuvent quitter l’usine.

Un autre terme que nous devrions éviter est la retouche. Dans cette industrie, de nombreux employés croient que le soudage de réparation est une partie normale et acceptable du processus d’assemblage. Ceci est très regrettable, car toute forme de retouche et de réparation doit être considérée comme indésirable. Le retravail est généralement considéré comme indésirable, mais il est nécessaire d’instiller les informations nécessaires dans l’ensemble de l’organisation de fabrication. Il est important d’établir un environnement de fabrication où les défauts et les retouches sont considérés comme évitables et les moins souhaitables.

Pour la plupart des entreprises, l’inspection manuelle est la première ligne de défense. L’inspecteur utilise divers outils de grossissement pour examiner de plus près les composants et les joints de soudure. L’IPC-A-610 établit certaines directives de grossissement de base basées sur l’inspection des largeurs des pastilles des composants. La raison principale de ces lignes directrices est d’éviter un surexamen dû à un grossissement excessif. Par exemple, si la largeur du tampon est de 0,25 à 0,50 mm, le grossissement souhaité est de 10X. Si nécessaire, vous pouvez également utiliser 20X comme référence.

Chaque inspecteur a un outil d’inspection préféré ; une loupe de poche pliante à trois lentilles utilisée par un mécanicien est préférable. Il peut être emporté avec vous et le grossissement maximal est de 12X, ce qui convient uniquement aux points de soudage à pas fin. L’outil d’inspection le plus courant est peut-être un microscope avec une plage de grossissement de 10 à 40X. Cependant, l’utilisation continue du microscope provoque de la fatigue, ce qui conduit généralement à un surexamen, car le grossissement dépasse généralement les directives de l’IPC-A-610. Bien sûr, il est utile lorsque vous devez vérifier soigneusement les défauts éventuels.

Pour une inspection générale, un système vidéo équipé d’un zoom (4-30X) et d’un moniteur couleur haute définition est préférable. Ces systèmes sont faciles à utiliser et, plus important encore, sont moins sujets à la fatigue que les microscopes. Le prix d’un système vidéo de haute qualité est inférieur à 2 000 dollars, et le prix d’un bon microscope se situe également dans cette fourchette. L’avantage supplémentaire du système vidéo est que plus d’une personne peut voir l’objet, ce qui est utile lors de la formation ou lorsque l’inspecteur a besoin d’un deuxième avis. Edmund Scientific dispose d’un grand nombre d’outils de grossissement, des loupes portatives aux microscopes en passant par les systèmes vidéo.

En résumé, il est difficile d’établir une stratégie de surveillance équilibrée entre 0 et 100 % d’inspection. À partir de ce point, le point d’inspection clé, nous discuterons de l’équipement d’inspection.

L’automatisation est merveilleuse; dans de nombreux cas, il est plus précis, plus rapide et plus efficace que les inspecteurs. Mais cela peut être assez cher, selon sa complexité. L’équipement d’inspection automatisé peut diluer la conscience des gens et leur donner une illusion de sécurité.

Contrôle de la pâte à souder. L’impression de pâte à souder est un processus compliqué et peut facilement s’écarter du résultat souhaité. Une stratégie de surveillance des processus clairement définie et correctement mise en œuvre est nécessaire pour garder le processus sous contrôle. Inspectez au moins manuellement la zone de couverture et mesurez l’épaisseur, mais il est préférable d’utiliser des mesures automatisées de couverture, d’épaisseur et de volume. Utilisez la carte de contrôle de plage (carte X-bar R) pour enregistrer les résultats.

L’équipement d’inspection de pâte à souder va d’une simple loupe 3X à une machine en ligne automatique coûteuse. Les outils principaux utilisent des optiques ou des lasers pour mesurer l’épaisseur, tandis que les outils secondaires utilisent des lasers pour mesurer la zone de couverture, l’épaisseur et le volume. Les deux outils sont utilisés hors ligne. L’outil à trois niveaux mesure également la zone de couverture, l’épaisseur et le volume, mais est installé en ligne. La vitesse, la précision et la répétabilité de ces systèmes sont différentes en fonction du prix. Les outils les plus chers offrent de meilleures performances.

Pour la plupart des lignes d’assemblage, en particulier la production à haute mixité, les performances de niveau intermédiaire sont préférées. Il s’agit d’un outil de comptoir hors ligne qui mesure la zone de couverture, l’épaisseur et le volume. Ces outils sont flexibles, coûtent moins de 50 000 $ et fournissent généralement la quantité de commentaires souhaitée. Évidemment, les outils d’automatisation sont beaucoup plus chers (75 000 $ à 200 000 $ US). Cependant, ils sont plus rapides et plus pratiques pour vérifier le tableau car ils sont installés en ligne. Convient le mieux aux lignes d’assemblage à haut volume et à faible mélange.

Contrôle de la colle. La distribution de colle est un autre processus compliqué qui s’écarte facilement du résultat souhaité. Comme pour l’impression de pâte à souder, une stratégie de surveillance du processus clairement définie et correctement mise en œuvre est nécessaire pour garder le processus sous contrôle. Il est recommandé de vérifier manuellement le diamètre du point de colle. Utilisez la carte de contrôle de plage (carte X-bar R) pour enregistrer les résultats.

Avant et après un cycle de distribution, c’est une bonne idée de déposer au moins deux points séparés sur le tableau pour représenter le diamètre de chaque point. Cela permet à l’opérateur de comparer la qualité des points de colle pendant le cycle de colle Tei. Ces points peuvent également être utilisés pour mesurer le diamètre du point de colle. Les outils d’inspection des points de colle sont relativement peu coûteux, il existe essentiellement des microscopes de mesure portables ou de bureau. On ne sait pas s’il existe un appareil automatique spécialement conçu pour l’inspection des points de colle. Certaines machines d’inspection optique automatisée (AOI, inspection optique automatisée) peuvent être ajustées pour accomplir cette tâche, mais elles peuvent être exagérées.

Confirmation du premier article. L’entreprise effectue généralement une inspection détaillée de la première carte sortant de la chaîne de montage pour vérifier les paramètres de la machine. Cette méthode est lente, passive et pas assez précise. Il est courant qu’une carte complexe contienne au moins 1000 composants, dont beaucoup ne sont pas marqués (valeurs, références, etc.). Cela rend l’inspection difficile. La vérification des paramètres de la machine (composants, paramètres de la machine, etc.) est une méthode positive. AOI peut être utilisé efficacement pour l’inspection de la première carte. Certains fournisseurs de matériel et de logiciels proposent également un logiciel de confirmation des paramètres du chargeur.

La coordination de la vérification des paramètres de la machine est un rôle idéal pour un contrôleur de processus, qui guide l’opérateur de la machine tout au long de la chaîne de production pour confirmer le processus à l’aide d’une liste de contrôle. En plus de vérifier les paramètres du chargeur, les contrôleurs de processus doivent utiliser les outils existants pour inspecter soigneusement les deux premières cartes. Après le soudage par refusion, les moniteurs de processus doivent effectuer une inspection rapide mais détaillée des composants clés (composants à pas rapproché, BGA, condensateurs polaires, etc.). Dans le même temps, la chaîne de production continue d’assembler les panneaux. Pour réduire les temps d’arrêt, pendant que les moniteurs de processus vérifient les deux premières cartes après la refusion, la ligne de production doit être remplie de cartes avant la refusion. Cela peut être un peu dangereux, mais vous pouvez gagner en confiance en vérifiant les paramètres de la machine.

Contrôle aux rayons X. D’après l’expérience, les rayons X ne sont pas nécessairement obligatoires pour l’assemblage des BGA. Cependant, c’est bien sûr un bon outil que vous devriez avoir sous la main, si vous pouvez vous le permettre. Il devrait être recommandé pour l’assemblage CSP. Les rayons X sont très bons pour vérifier les courts-circuits de soudage, mais ils ne sont pas très efficaces pour trouver un circuit ouvert de soudage. Les appareils à rayons X peu coûteux ne peuvent que regarder vers le bas et suffisent pour vérifier les courts-circuits de soudage. Une machine à rayons X qui peut incliner l’objet à inspecter est préférable pour l’inspection.

Inspection optique automatique (AOI). Il y a dix ans, l’inspection optique était utilisée comme un outil qui pouvait résoudre les problèmes de qualité de chacun. Plus tard, la technologie a été abandonnée car elle ne pouvait pas suivre le rythme de la technologie d’assemblage. Au cours des cinq dernières années, il est réapparu comme une technologie souhaitable. Une bonne stratégie de surveillance des processus devrait inclure certains outils qui se chevauchent, tels que les tests en ligne (TIC), l’inspection optique, les tests fonctionnels et l’inspection visuelle. Ces processus se chevauchent et se complètent, et aucun d’eux ne peut fournir à lui seul une couverture adéquate.

La machine AOI bidimensionnelle (2-D) peut vérifier les composants manquants, les défauts d’alignement, les numéros de pièces incorrects et les inversions de polarité. De plus, les machines tridimensionnelles (3-D) peuvent évaluer la qualité des joints de soudure. Certains fournisseurs proposent des machines AOI 2D de bureau pour moins de 50 000 $. Ces machines sont idéales pour l’inspection initiale des produits et la planification d’échantillons de petits lots. Parmi les types les plus performants, les machines 2D autonomes ou en ligne coûtent entre 75 000 et 125 000 dollars, tandis que les machines 3D coûtent entre 150 000 et 250 000 dollars. La technologie AOI est très prometteuse, mais la vitesse de traitement et le temps de programmation restent un facteur limitant.

La collecte de données est une chose, mais l’utilisation de ces données pour améliorer les performances et réduire les défauts est l’objectif ultime. Malheureusement, de nombreuses entreprises collectent beaucoup de données sans les utiliser efficacement. Il peut être laborieux d’examiner et d’analyser les données. On constate souvent que ce travail n’est effectué que par des ingénieurs concepteurs et n’inclut pas les activités de production. Sans rétroaction précise, la production se poursuit aveuglément. Des réunions hebdomadaires sur la qualité peuvent être un moyen efficace pour les services de conception technique et de production de communiquer des informations clés et de promouvoir les améliorations nécessaires. Ces réunions nécessitent un animateur, doivent être bien organisées, surtout courtes (30 minutes ou moins). Les données présentées lors de ces réunions doivent être conviviales et significatives (par exemple, les diagrammes de Pareto). Lorsqu’un problème est identifié, un enquêteur doit être immédiatement désigné. Afin d’assurer une conclusion réussie, le chef de réunion doit faire des enregistrements précis. La fin signifie la cause profonde et l’action corrective.