Electronica Azi SMT nr 4 - Septembrie 2016 by Electronica Azi

Nr. 4 - 2016 Vol. 2 preĹŁ: 10 lei

SUMAR

ELECTRONICA AZI - SMT 4.2016

5 Total Rework Total Recall este un film de science fiction despre prefacerea viselor în amintiri reale, Total Rework este un articol de ştiinţă popularizată despre prefacerea erorilor de pe linia SMT în module electronice putând funcţiona în condiţii reale. Atunci când seria de producţie este mică, chiar foarte mică, 5 – 10 bucăţi, iar componentele sunt scumpe, chiar foarte scumpe, 6000 – 7000 dolari per placă, nu-ţi poţi pemite să arunci niciun scrap la urna cu sigla DEEE.

8 Understanding DFM and Its Role in PCB Layout Good DFM ensures that a design not only performs electrically as expected, but can be manufactured successfully in high volume quantities without increasing cost or risk, or adding unnecessary time to the design process.

11 ASM Remote Smart Factory Servicii la distanță sigure pentru producția modernă de electronice Prin ASM Remote Smart Factory, ASM Assembly Systems prezintă un serviciu la distanță inovativ, o infrastructură pentru sprijinul și optimizarea proceselor în conformitate cu cele mai stricte standarde de securitate IT.

14 Selecting a pick and place machine - Part 1 This article will focus on machine-assisted manual systems for users interested in going from a couple boards a day to much higher production volumes. Fully automatic systems are complex enough that we’ll need to devote a separate chapter to them.

16 Defectul “discontinuităţi în structura lipiturii” – Voids Discontinuitatea poate fi la exterior, dar mai ales în interiorul lipiturii, de aceea nu poate fi pusă în evidenţă cu ochiul liber. Inspecţia cu raze X este metoda de investigare utilizată în industrie, deşi nu este standardizată.

19 AWS Electronics announces £1M investment in Slovakia manufacturing centre 20 Premium Quality .... Just in Time! LTHD CORPORATION, vă stă la dispoziţie, cu toate informaţiile de care aveţi nevoie ca profesionist implicat în procesul de identificare.

22 PRODUSE ESD 24 High Quality Die Cut 26 SMT House - Rent Your SMT Line 28 SEICA AUTOMATION - handling systems for the electronic production. 29 New Material and Process Solutions for the Electronic Interconnection Industry În 2007, atunci când a enunţat inovatoarea tehnologie Occam, inventatorul ei a surprins prin afirmaţia că niciun proces la care ea face apel nu este nou, toate procesele sunt disponibile şi uzitate, dar în alte tehnologii. Crearea traseelor conductoare din cupru era una din problemele cele mai dezbătute. O soluţie sugerată prin prezentul articol este utilizarea pastelor conductoare, care sunt promovate de o firma japoneză implicată în tehnologia de fabricaţie a cablajelor imprimate. 4

Electronica Azi SMT • 4.2016

www.electronica-azi.ro

SMT TECHNOLOGY

Total Rework Autori: Gaudenţiu Vărzaru și Teodor Mihăilescu

Total Recall este un film de science fiction despre prefacerea viselor în amintiri reale, Total Rework este un articol de ştiinţă popularizată despre prefacerea erorilor de pe linia SMT în module electronice putând funcţiona în condiţii reale. Atunci când seria de producţie este mică, chiar foarte mică, 5 – 10 bucăţi, iar componentele sunt scumpe, chiar foarte scumpe, 6000 – 7000 dolari per placă, nu-ţi poţi pemite să arunci niciun scrap la urna cu sigla DEEE. Cauţi un Circuit Medic sau un Circuit Technology Center care să-l resusciteze şi să-ţi salveze investiţia ... Dar nu numai costurile directe contează, ci şi cele indirecte rezultate dintr-o posibilă reducere a fiabilităţii... Operaţia este totdeauna un risc şi ridică multe probleme medicului-tehnolog. Punerea problemei Orice intervenţie înseamnă o nouă solicitare termică asupra cablajului şi a unui grup de componente pentru că aerul fierbinte sau fasciculul de radiaţie infraroşie atinge şi componentele din imediata apropiere a celei care trebuie reprocesată sau înlocuită. Staţiile de reparare încălzesc întreaga placă şi de dedesubt pentru a evita gradienţi mari de temperatură între straturile cablajului imprimat. Mai ales la cablajele multistrat există pericolul delaminării datorită forţelor mecanice care se nasc din diferenţa dintre coeficienţii de dilatare termică ai straturilor. Spre deosebire de cuptor, unde teoretic întreaga placă are aceeaşi temperatură (valabil la maşinile de lipire în atmosferă de vapori), la o staţie de reprocesare/reparare SMT distribuţia temperaturii în placă este neuniformă. Cablajele cu un coeficient Tg ³ 170°C sunt mai rezistente din acest punct de vedere. Se pune problema numărului de cicluri de retopire admise de un modul electronic, care poate fi uzual 3 (dublu reflow şi o procesare pentru un circuit tip BGA pe o staţie SMT) sau 6 (în cazul unei reparaţii la testul final al asamblării, adică: un ciclu scoaterea circuitului, al doilea ciclu -

curăţarea padurilor de aliaj, al treilea ciclu lipirea noului circuit; desigur pentru clasa 1 de produse conform clasificării IPC, fiindcă pentru clasa 3 exigenţele sunt mai mari). Dar se ştie că unele tipuri de finisări (OSP) nu admit un număr mare de reprocesări [1]. Se studiază lista de materiale pentru a se constata calificarea componentelor deja asamblate pentru admiterea mai multor cicluri de retopire sau existenţa unora care nu admit temperaturile procesului de contactare fără plumb (în general componentele cu montare prin gaură – conectori, blocuri de terminale). Există circuite sensibile pentru care producătorul specifică în foaia de catalog că nu admit decât un singur ciclu termic sau că lipirea trebuie făcută doar manual pentru a nu avea mai mult de 3 secunde temperatura de 250°C [2]. Majoritatea producătorilor de circuite integrate nu tolerează mai mult de 3 cicluri de retopire. Există riscul ca traseele de cupru mai subţiri să se exfolieze. Padurile singulare, neconectate au o mare probabilitate de a fi îndepărtate odată cu componenta care se scoate sau odată cu extragerea cu tresa a surplusului de aliaj. După reprocesare, va trebui acţionat asupra altor componente care

iniţial nu aveau probleme, dar care au fost afectate... Culoarea cablajului se schimbă chiar vizibil. În cazul circuitelor în capsule de tip BGA, se recomandă ferm înlocuirea lor cu altele noi şi evitarea reballingului. Dar apare problema depunerii de pastă de lipit; unii folosesc doar flux lichid şi consideră că este destul aliaj în ball-uri, pe paduri fiind un strat superficial de aliaj rămas după curăţirea padurilor: alt risc... Pentru a depune pasta de contactare pe o placă echipată trebuie creat un şablon suficient de mare încât să se poată depune o cantitate de pastă care apoi să fie rostogolită cu o lamă metalică. Şablonul trebuie fixat, să nu se mişte în timpul printării. El poate avea o geometrie foarte diversă, cu decupări în dreptul componentelor existente pe placă. Plasarea componentei BGA este şi ea delicată datorită plăcii care sigur nu mai are margine tehnologică, dar poate avea componente foarte aproape de extremităţile ei. Profilul termic este şi el o problemă. Placa are acum altă masă, aportul de căldură trebuie să fie mai mare... Iar toată operaţia trebuie să reuşească dintr-o primă şi unică încercare. Ü Electronica Azi SMT • 4.2016

TEHNOLOGIE SMT Ü

Studiu de caz S-a întâmplat ca un client să aibă o problemă cu un modul electronic cu 10 straturi, asamblat cu SnPb pe o faţă şi SAC305 pe cealaltă, la care, din anumite motive pe care nu le mai dezbat, trebuia să fie înlocuite un număr de socluri cu capsulă tip BGA. Deoarece la o reprocesare anterioară pe aceeaşi placă a unui astfel de soclu, capsula nouă a fost corect asamblată, dar un alt soclu aflat în vecinătate a fost afectat (pur şi simplu, s-a desprins de pe cablaj!, Figura 1) clientul a decis ca toate capsulele de soclu de pe placă să fie înlocuite: 12 în total.

pastă. Pentru alinierea padurilor cu aperturile s-au prevăzut câteva găuri în şablon în dreptul unor găuri existente în cablaj, cu acelaşi diametru. S-au îndepărtat toate capsulele şi s-a curăţat de surplusul de aliaj cu tresa metalică (Figura 3).

pastă (Figura 7), urmată de plasarea capsulelor BGA cu Staţia de plasare BGA MO100, Manncorp (Figura 8).

Figura 6: S-au depus mici depozite de pastă.

Figura 3: S-au îndepărtat toate soclurile. S-a fixat şablonul pe cablaj (Figurile 4 și 5) şi după inspecţia optică a alinierii s-au depus mici movile de pastă (Figura 6) SAC305 de astă dată (sic!). După micro-printare s-a efectuat inspecţia optică a depozitelor de

Figura 7: S-au inspectat depunerile de pastă.

Figura 1: Douăsprezece socluri trebuiau să fie procesate simultan. Ori această reprocesare nu se putea face decât total, simultan, introducând toată placă echipată cu componente în maşina pentru retopire în atmosferă de vapori. Placa a fost proiectată pentru dublă retopire, iar soclurile erau pe faţa care intra a doua în cuptor, astfel că tensiunea superficială va fi aliat pentru noi [3], iar piesele nu vor cădea în baie. Pentru aceasta, s-a proiectat un şablon din oţel inoxidabil (Figura 2) de grosime 150μm cu aperturile egale cu padurile pentru a avea necesarul de pastă - depunerea manuală incomodând aplicarea unei forţe suficiente pentru asiFigura 2: Un şablon special. gurarea volumului de 6

Electronica Azi SMT • 4.2016

Figura 8: S-au plasat capsulele soclu BGA.

Figura 4: S-au aliniat padurile cu aperturile şablonului.

Figura 5: S-a fixat şablonul pe placă prinzându-l cu şuruburi şi bandă adezivă.

Placa a fost fixată pe suportul înălţător al maşinii de lipire (Figura 9) cu aceeaşi greutate ca la Staţia MO-100 din cauza lipsei marginii tehnologice şi a pieselor puse până în marginea ei. A trebuit să fie creată o margine tehnologică artificială prinsă cu

Figura 9: S-a introdus placa în maşina VPS. www.electronica-azi.ro

SMT TECHNOLOGY şuruburi în cele câteva găuri aflate pe cablaj. Profilul termic al maşinii a trebuit să fie puţin mai lung decât obişnuit din cauza numărului mare de straturi şi a masei termice mari a plăcii echipate, dar datorită principiului de funcţionare a maşinii, temperatura nu a depăşit 240°C (Figura 10). După operaţia de retopire, s-a constatat şi testat că toate capsulele BGA au fost bine asamblate. Nicio componentă nu a căzut în baie. Au fost şi … pierderi colaterale: o componentă chip foarte mică s-a deplasat (Figura 11), iar un conector cu montare

prin gaură a fost avariat (Figura 12) deoarece plasticul din care era construit nu a rezistat la temperatura din cuptor. Conectorul trebuia scos înaintea începerii operaţiilor de reprocesare. O scăpare care a fost remediată ulterior. Dar, în final, am să închei şi eu precum ambii Assembly Brothers, Phil Zarrow and Jim Hall de la Circuit Inside, îşi încheie de fiecare dată dialogurile lor pe marginea întrebărilor de la internauţi, “tineţi minte, orice aţi face, nu lipiţi ca fratele meu”... UPB-CETTI www.cetti.ro

Figura 10: Captură cu profilul termic al maşinii.

Figura 11: Pierderi colaterale: componentă deplasată.

Referinţe [1]

Mihai Brânzei, Ioan Plotog, Florin Miculescu, Gaudenţiu Vărzaru, Paul Svasta, Andreas Thumm - Solder Joints Properties as Function of Multiple Reflow Vapor Phase Soldering Process, 2012 35th International Spring Seminar on Electronics Technology, ISSE, DOI: 10.1109/ISSE.2012.6273127.

[2]

Mountain Switch - Rolling Ball Tilt Switch, 107-2006-EV (www.mouser.com).

[3]

Gaudenţiu Vărzaru, Ioan Plotog - Surface Tension. Enemy or Ally?, Elektronik Turkiye, Nr.3, November- December 2013, pp.48-56.

Figura 12: Conector topit.

Understanding DFM and Its Role in PCB Layout “Good DFM ensures that a design not only performs electrically as expected, but can be manufactured successfully in high volume quantities without increasing cost or risk, or adding unnecessary time to the design process” - Rick Almeida Understanding DFM and Its Role in PCB Layout DFM, DRC, DFF, DFA, DFwhat? All terms we hear used daily in the PCB design world regarding manufacturing analysis and often used interchangeably. But what exactly is DFM and why is it an important but often ignored aspect of the PCB design process? Let’s start by clarifying some terms. DFM is short for “Design for Manufacturability”. It is the process of arranging a PCB layout topology to mitigate problems that could be encountered during the PCB fabrication and assembly processes required to manufacture an electronic system. Addressing fabrication issues is what’s known as Design for Fabrication (DFF), and addressing assembly is known as DFA or Design for Assembly. The two together mostly make up DFM analysis. Mostly. In many cases the term DRC, which actually stands for Design Rule Checking also gets used interchangeably and creates further confusion regarding DFM. That’s understandable because DRC issues detected in manufacturing can indeed have a direct impact on the manufacturability of a PCB. However, DRC is markedly different from DFF and DFA.

Figure 1: These starved thermals pass electrical DRC, but in reality the connection to the actual source is insufficient for a good connection. Think of DRC as a hard “pass/fail” detection of a problem in a PCB. Either a problem exists or it doesn’t. In engineering, DRC is used to ensure that PCB layout connectivity accurately reflect the connec8

Electronica Azi SMT • 4.2016

tivity definedin a board’s associated schematic diagram. But connectivity is only one aspect of DRC. The “R” stands for “Rules”. The “Rules” are used largely to definethe minimum spacing allowed between various PCB objects for the entire PCB or for individual layers, nets or areas on the PCB. In engineering, the spacing may have direct impact on circuit performance. In manufacturing, spacing may play a pivotal role in the ability to fabricate or assemble a PCB. As a result, DRC becomes a subset of DFM, but only if the rules used reflec a manufacturer’s requirements for spacing. Otherwise, DRC is used solely for electrical verification. DFM’s two primary components, DFF and DFA, are more nuanced than DRC. While DRC detects very specificdiscrepancies from the intended interconnect, DFM identifiesissues in the PCB topology that have the “potential” to create manufacturing problems. What’s more, a DRC defect will be present in every copy of the PCB built, so if there is a short missed in DRC, every PCB will contain the short, no matter how many PCBs are produced. By contrast, if the same PCB quantities contain DFM issues, problems may only manifest in some of the PCBs while others perform correctly as expected. For example, a PCB layout containing very thin pieces of copper created in the design tool by rule would be correct per the schematic. And if spaced properly it would pass DRC. However that same slivers, being so thin, could potentially detach on the physical PCB and inadvertently connect itself to other copper elements during assembly, thus creating shorts on some PCBs but not on others. So the sliver would pass DRC verifiction, but in real-world manufacturing the sliver could cause some PCBs to fail. Without DFM, this problem would go on undetected and would result in scrap or rework. Until recently, DFM analysis was either left to the PCB fabricator or assembly engineer to manage, or could only be performed by companies that had the financial resources to purchase high-end DFM analysis software and support a dedicated staff to run DFM analysis. Most PCB designers would perform only a DRC analysis and visual inspection of the design before submitting the design to be manufactured. Manufacturers who know that DFM issues like www.electronica-azi.ro

PCB

acid traps, slivers and starved thermal pad connections can decrease manufacturing yields and increase costs take it upon themselves to analyze the design, often making modificationsto ensure that the design can be built with maximum yields and lowest costs. So long as the finished PCB functioned properly, the design engineer was content. So why move DFM into the PCB design flow There are several reasons: cost of finished PCBs, maintaining design intent, and the potential for future design failure.

Figure 2: Acid traps have the potential of trapping acid during the PCB etching process longer than intended and can eat away a connection, making the circuit defective. It can cost a PCB manufacturer as much as 20% of the cost of the PCBs for CAM engineering, the processing and tooling of design data to prepare it for manufacture. This additional cost is built into the end price that users pay to have physical PCBs fabricated. So, theoretically, designs submitted without DFM defects are less expensive to manufac-turer than ones with DFM defects. One could deduce that it’s better to pay a little more to have a manufacturer ensure the design can be built. However, this creates other issues that are not so desirable.

Figure 3: Small copper slivers can detach themselves during assembly, float aound during soldering and inadvertently reconnect themselves anywhere on the PCB, potentially tying multiple nets together. To take a design that has DFM issues and make it comply with the manufactur-ing process, a CAM engineer may need to modify the design data. What this means is that the layout provided to manufacturing may not be 100% consistent with the finished PCB. Issues with electromagnetic interference, signal integrity, cross talk, etc., which are commonplace in today’s high-tech electronics and are addressed in design engineering, may be unknowingly re-

introduced into the design as it’s reworked for manufacturing. There is also no guarantee that a CAM engineer will communicate the design changes back to engineering to be incorporated into the original PCB design database. So not only is the design layout different between engineering and manufacturing, but what happens when a second manufacturing build is required or the design is released to a different manufacturer for volume production? Consider this real-life scenario: a design engineer designs a PCB, runs DRC analysis and determines that the design is correct. He creates PCB manufacturing filesand sends the filesoff to a manufacturer to have prototypes made. The manufacturing engineer runs his analysis on the PCB filesto ensure the design can be fabricated and identifiesdefects in the design that could result in scrap or low yields. Wanting to deliver a good product, the manufacturer fixs the issues, builds the PCBs and ships back the finishedprototypes without communicating what changes were made. Back in the lab, the design engineer tests the prototypes and they work successfully. That’s great; however, unbeknownst to the design engineer, his prototypes are different from his PCB manufacturing fies. Now the design engineer releases the manufacturing fils for high volume production from a different manufacturer who specializes in production PCBs. This manufacturer, for one reason or another, chooses not to run an analysis prior to manufacturing and therefore doesn’t detect the same issues as the prototype manufacturer. They build and ship the finished PCBs back to the customer. The boards are assembled and tested and, oddly enough, some, most, or all of the PCBs fail. Why? Because the design data still contained the original DFM errors in the manufacturing filethat were corrected in prototype, but never incorporated for production. The result was thousands of dollars in material being scrapped but – even worse and more costly – lost time-to-market. Had the design engineer had the ability to perform his own DFM analysis prior to prototype, the same issues could have been detected and addressed in engineering and incorporated in the PCB design where they belong, lowering the cost, maintaining design intent, and ensuring that follow-on builds also work correctly. Just a few more minutes with the design in engineering would have prevented a whole design and manufacturing iteration, and the costs associated with it. So what are DFM issues? Mostly these are issues in the PCB topology that create adverse effects in manufacturing and are typically not detected in the engineering CAD software that creates the design. The table below is a short list of typical DFM issues that pass detection in the CAD system but result in PCB failures in the real world. These are but a short list of DFM issues. Good DFM tools will analyze for not only the above issues, but also many more that most PCB design systems are not architecturally designed to detect. Until recently, having DFM analysis in-house has been very costly, creating an obstacle for many companies to adopt a pre-manufacturing DFM process. Previous DFM analysis software also came with a very high price point, ran on expensive hardware, and required dedicated users to run the analysis, making it very difficultfor adoption in the majority of the electronics market. The good news is that more mainstream DFM tools are now available in the market and can provide the same in-depth analysis, but instead have a very low cost of ownership to procure and, more importantly, maintain. These tools are also much easier for the everyday design engineer to use and deploy in the PCB layout process, without really having to be a manufacturing expert. Ü Electronica Azi SMT • 4.2016

PCB Ü

Several of these new offerings allow users to model the rules that their intended manufacturer uses, to ensure that PCBs can be built by a particular manufacturer, and then rule sets can be switched to

model different manufacturers when the design moves from prototype to production. Because these tools are designed as DFM tools and are free from the constraints of PCB CAD, they can detect problems in a design that are not supported by core PCB CAD tools. Good DFM ensures that a design not only performs electrically as expected, but can be manufactured successfully in high volume quantities without increasing cost or risk, or adding unnecessary time to the design process. Pentru mai multe informaţii despre OrCAD®, puteți accesa următorul link: www.orcad.ro

The OrCAD product line is owned by Cadence Design Systems, Inc., and is supported by a worldwide network of Cadence Channel Partners (VARs). For sales, technical support, or training, contact your local channel partner. For a complete list of authorized channel partners, visit www.orcad.com/CCP-Listing.

SMT TECHNOLOGY

ASM Remote Smart Factory

Servicii la distanță sigure pentru producția modernă de electronice Prin ASM Remote Smart Factory, ASM Assembly Systems prezintă un serviciu la distanță inovativ, o infrastructură pentru sprijinul și optimizarea proceselor în conformitate cu cele mai stricte standarde de securitate IT. Sistemul utilizează un Smart Factory Plug & Work Box pentru a integra mașini de plasare SIPLACE, soluții de imprimare DEK și alte instrumente și sisteme ASM într-o rețea care, numai după cererea de service a unui client, este accesibilă ASM printr-o legătură specială cu reţeaua IT a clientului. Acest Remote Smart Factory LAN se conectează la rândul său cu ASM Internet Service Portal printr-o conexiune de internet securizată în mod special. Aceasta permite experților ASM să acceseze sistemele atașate selectate, să le analizeze la distanță și să ia măsuri corective. Sesiunile la distanță sunt inițiate doar la cererea clientului și necesită o confirmare din partea expertului ASM. Din motive de securitate și de transparență, fiecare acces este înregistrat în detaliu pentru o anumită perioadă de timp. ASM Remote Smart Factory este prima soluție de servicii profesionale la distanță pentru producția modernă de electronice care îndeplinește până și cele mai stricte cerințe ale ofițerilor de securitate IT ai producătorilor de electronice și ai clienților acestora. Ü

ASM Remote Smart Factory îmbunătățește eficiența de ansamblu a echipamentelor.

Electronica Azi SMT • 4.2016

TEHNOLOGIE SMT Ü

Utilizarea sporită a tehnologiilor inteligente formează producția de electronice a viitorului

Electronica Azi SMT • 4.2016

www.electronica-azi.ro

SMT TECHNOLOGY Prin ASM Remote Smart Factory, ASM Assembly Systems demonstrează încă o dată cât de mult sunt axate eforturile sale de dezvoltare pe punerea treptată în aplicare a Smart #1 SMT Factory. O componentă specială de rețea – dispozitivul ASM Remote Smart Factory Plug & Work Device – constituie baza pentru un serviciu la distanță LAN (local area network) care acționează separat de rețelele obișnuite ale unității de producție. În plus față de mașinile de plasare SIPLACE și soluțiile de imprimare DEK, pot fi accesate și alte instrumente și sisteme ASM offline, precum: SIPLACE Head Care Station, SIPLACE Vision Teach Station, SIPLACE Material Tower și alte soluții din domeniul planificărilor, al fluxului de materiale, analiză/ verificare și service. Sistemul folosește dispozitivul ASM Remote Smart Factory Plug & Work Device și protocolul TLS (Transport Layer Security) pentru a se conecta la ASM Service Portal pe plan global. Întregul trafic de date între ASM Service Portal și rețeaua LAN a clientului este criptat. Pentru siguranța sporită a sistemului, fiecare sesiune la distanță necesită o solicitare și o autentificare “two-factor”. Experții ASM obțin acces numai printr-un flux de lucru clar definit: Clientul trebuie să solicite fiecare sesiune la distanță prin

intermediul unui support ticket. Experții ASM trebuie să se legitimeze pentru sesiunea la distanță prin autentificare “twofactor”. Accesul la anumite dispozitive din Remote LAN poate fi limitat doar la anumite persoane. Fiecare acces este înregistrat în detaliu. În plus, funcțiile de chat simplifică comunicarea între experții ASM și personalul clientului.

munca clientului, datorită faptului că le permite experților să optimizeze de la distanță chiar și procese complexe, aceștia fiind în măsură să analizeze și să coordoneze toate sistemele prin Remote LAN. ASM SMT Solutions www.asm-smt-solutions.com

Alte beneficii ale acestei soluții: După logare, experții ASM pot analiza și optimiza toate mașinile, sistemele și instrumentele la care au acces. Expertul poate instala chiar și software-uri noi. Acest fapt ușurează mult “Opțiunile la distanță sunt deschizătoare de drumuri în ceea ce privește sprijinul rapid și low-cost din partea furnizorului de echipamente. Instrumentele tradiționale au tendința de a provoca îngrijorare în rândul persoanelor din domeniul securității IT. Prin ASM Remote Smart Factory noi oferim o soluție la distanță profesională și sigură pentru producția de electronice în rețea. Remedierea erorilor și identificarea unor potențiale îmbunătățiri devine mult mai simplă, datorită faptului că noi integrăm atât mașinile de plasare și imprimantele, cât și instrumentele și sistemele ASM offline. Clienții au trei avantaje diferite: perioadele Waldemar Christen de neoperare, munca prestată de propria echipă și costurile Head of global services externe de service sunt reduse la minimum”, spune Waldemar ASM Assembly Systems Christen, Head of global services la ASM Assembly Systems. Și în continuare: “Prin ASM Remote Smart Factory experții noștri pot oferi sprijin atunci când este nevoie de ajutor, dar și cooperare cu clienții noștri cu privire la implementarea unor îmbunătățiri generale ale liniilor de producție."

ASM Remote Smart Factory satisface cele mai înalte cerințe ale producătorilor de electronice în materie de securitate.

Electronica Azi SMT • 4.2016

TEHNOLOGIE SMT

Selecting a pick and place machine Part 1 A Pick and Place machine is the second step in a paste, place, reflow assembly operation. The “Place” function follows the “solder paste” function (stencil printer). The ‘place’ operation selects and delivers a component over the board and drops it into position. The simplest form of pick and place operation is by hand, that is, manually picking a component from a bin and, with the aid of a pair of tweezers and a magnifying glass, positioning it on the board and completing the operation with a hand-held soldering iron. This method works perfectly fine if you are only doing occasional boards. Other things to consider - the size of the components – (big or small) - affect the time required to hand place and solder. Fine pitch components are another issue, where more precision and accuracy are required, and the human factor comes into play. The work then become more tedious and time consuming. This article will focus on machine-assisted manual systems for users interested in going from a couple boards a day to much higher production volumes. Fully automatic systems are complex enough that we’ll need to devote a separate chapter to them. PRODUCTION VOLUME Let’s start by addressing production ranges for various types of machine assisted manual systems. For purposes of comparison, since all circuit boards vary in size and complexity, we’ll talk about volumes in terms of components per hour, or CPH. This will help you to decide what level of automation you’ll need.

Buyers in this market are likely looking more at ROI than initial cost. Manual and semi-automatic systems A manual pick and place system is desirable for small, growing operations that need to increase their hand-held production volumes incrementally while also improving quality, thus reducing rework or

Type of System Manual (Hand) Manual (Machine) Semi Automatic Fully Automatic (Low Volume) Bench Top Fully Automatic (Mid Volume) Free-Standing Fully Automatic (High-Speed) Free-Standing or Modular On the very low side of the scale -- using a manual hand system -- the only expense is the appropriate hand tools for nonmachine assisted manual placement At the high end of the spectrum, these machines are often modular or customized for high speed unattended operation. 14

Electronica Azi SMT • 4.2016

• Better control • Improved yield, less rework

Average CPH Range 0-50 75-150 300-1,000 1,200 - 3,500 3,000 to 8,000 12,000 to 30,000

rejects; however, the accuracy of placement is still limited by the capability of the operator. Benefits of a machine-assisted manual system include: • Less operator fatigue • Fewer placement errors

Example of Manual head & armrest for support A machine-assisted manual system can be equipped with features such as an X-Y indexing table with vacuum pickup head or pen; ergonomic fixturing to help relieve operator fatigue; and additional fixturing for θ (rotation) and Z (height) positioning in addition to X and Y. Some machines offer an optional liquid solder paste dispenser, which is applied just www.electronica-azi.ro

SMT TECHNOLOGY before placing the component on the board if a stencil printer has not been used. Additional options include: • • • • • •

Component Handling Trays Liquid Dispenser Tape Feeders Feeder Racks Vision Assist option Optional Stands

In most cases, machine assisted manual systems can be purchased with just the bare necessities, and desirable options can be added later as they’re needed. Semi-automatic systems Today there are very few semiautomatic machines still being made because of the increasing affordability of some of the more automated systems on the market. They were originally introduced at a time when the leap from manual to fully automatic systems was just too cost prohibitive and were made available with some features to assist the manual operation.

of machine helps the operator position ultra-fine pitch components more accurately for low-volume applications, an operation that is very difficult to accomplish using a simple machine-assisted manual machine. Ease of use Most pick and place machines will handle a fairly wide variety of board sizes, with a work table designed to accommodate boards up to 16” × 24”. There is also ease of control over the components, which aids in accuracy, along with a simple learning curve. In most cases, no training is required.

Component trays and feeders

More correctly referred to as “enhanced manual” systems, semi-automatic pick and place machines typically include a computer interface with a vision system that shows where the components go, but the placement itself is still done manually. This type

Don’t overlook electrical requirements. Make sure the machine you buy will plugand-play in your environment without pulling in new wiring or else plan on an adapter/transformer.

Adrian Iliescu InterElectronic

+36 30 402-1987 +40 74 898-7270

adrian.iliescu@interelectronic.net www.interelectronic.net

TEHNOLOGIE SMT

Defectul “discontinuităţi în structura lipiturii” – Voids Autor: Gaudenţiu Vărzaru

Un efect controversat deoarece, unii considerând că o anumită proporţie de discontinuităţi îmbunătăţeşte fiabilitatea contactării supuse unor cicluri termice[1], în opoziţie cu alţii care susţin că, în general, acestea afectează negativ fiabilitatea[2], el devine defect. În Standardul IPC-T-50H (Terms and Definitions for Interconnecting and Packaging Electronic Circuits) găsim următoarea definiţie pentru Void: The absence of any substances in a localized area. Pledăm pentru preluarea acestui termen tehnic în limba română precum cel din limba engleză, void – voiduri, deoarece termenul tradus, gol – goluri, are o semnificaţie deja bine stabilită în fizica solidului, iar “discontinuităţi în structura lipiturii” este cam lung, deşi exprimă destul de bine fenomenul. Discontinuitatea poate fi la exterior, dar mai ales în interiorul lipiturii, de aceea nu poate fi pusă în evidenţă cu ochiul liber. Inspecţia cu raze X este metoda de investigare utilizată în industrie, deşi nu este standardizată. Cauzele apariţiei acestui efect pot fi găsite în materiale şi în procesul tehnologic [3]. Există mai multe similitudini între efectele Manhattan şi void: ambele apar în faza lichidă a aliajului, zona de retopire / reflow a profilului termic şi se desăvârşesc în faza de solidificare a aliajului, zona de răcire/ cooling, iar în ambele situaţii forţa de tensiune superficială are un rol major. Dar de astă dată, forţa de tensiune superficială, F, acţionând în sensul micşorării ariei suprafeţei libere va opune rezistenţă tendinţei de evacuare a gazelor rezultate din activarea fluxului din interiorul bilei de aliaj topit. Prin solidificare, gazele vor rămâne încastrate în lipitură determinând discontinutatea structurii ei. După cum se ştie, forţa de tensiune superficială - F este proporţională cu lungimea unui contur din stratul superficial - l, pe care se exercită şi cu coeficientul de tensiune superficială, σ: F = σl Coeficientul de tensiune superficială este dependent de natura lichidului şi scade o 16

Electronica Azi SMT • 4.2016

dată cu creşterea temperaturii. Aceasta ar înseamna ca forţa de tensiune superficială să fie mai mică în cazul aliajelor fără plumb tip SAC sau SN100 care au temperaturi de topire mai ridicate decât a clasicului SnPb. Cu toate astea, numeroase studii au evidenţiat un conţinut mai ridicat de voiduri în structura lipiturilor cu aliaje fără plumb. Explicaţia constă în faptul că, tocmai datorită creşterii temperaturii de proces, din cauza reacţiilor de oxidare care devin mai virulente la aceste temperaturi, este necesar un agent mai activ – fluxul; dar, spre deosebire fluxurile utilizate la tehnologia cu plumb, fluxurile mai agresive utilizate pentru tehnologia fără plumb au ca efect creşterea tensiunii superficiale; produsele gazoase rezultate în urma aplicării temperaturii ridicate asupra fluxului nu mai pot sparge uşor învelişul metalului lichid pentru a se degaja în atmosfera cuptorului. Factorul timp este şi el implicat în formarea voidurilor prin durata fazei lichide, TAL, deoarce o durată redusă a fazei în care

aliajul este în stare lichidă poate cauza neeliminarea totală a fluxului rămas în aliajul topit. Prin urmare, voidurile pot apare oriunde este depusă pasta de contactare;

Figura 1: Standardul IPC 7095B. www.electronica-azi.ro

SMT TECHNOLOGY

Un experiment mai vechi a relevat prezenţa acestora pe paduri libere după acoperirea cu aliaj în aceleaşi condiţii (profil termic, dimensiunile padului şi aperturii, grosimea şablonului, tip de pastă), dar pentru finisări diferite (figura 2). Alte studii [4] care au analizat mai profund

figura 3, atât pentru procentul total de voiduri, cât şi pentru cele mai mari voiduri singulare. Voidurile pot fi puse în evidenţă în conexiunle oricărui tip de componentă, inclusiv cu montare prin gaură, dar numai componentele tip BGA sunt inspectate prin radiaţie X, astfel că acelea pot trece neobservate. În figura 4 este prezentată o imagine obţinută cu un Analizor cu raze X a unei porţiuni dintr-o capsulă tip BGA după asamblare.

a a. Void singular

b Figura 3: Influenţa finisării asupra formării voidurilor. dacă tipul de finisare a padurilor afectează apariţia voidurilor au concluzionat că acoperirea cu aur (Electro-less Nickel/ Immersion Gold –ENIG) este una din cele mai favorizante, conform graficelor din

Figura 2: Punerea în evidenţă prin inspecţie cu raze X a voidurilor pe paduri cu finisări diferite: a. Staniu în imersie, b. HASL, c. ENIG, d. OSP.

Figura 4: Inspecţie cu raze X a terminaţiilor unei capsule BGA.

b. Multivoid (void tip “Champagne”) Figura 5

Se poate distinge chiar şi la această mărire a imaginii că pot apare în contactările capsulei două tipuri de voiduri – singulare (figura 5.a) şi multiple - voiduri mai mici dar numeroase dispuse în tot volumul bilei, precum bulele de şampanie (figura 5.b). Un alt loc în care a fost pusă în evidenţă prezenţa voidurilor a fost contactarea modulelor RF prevăzute cu coloane sau bile de aliaj (figura 6). Aici voidurile pot proveni din procesul iniţial de fabricare a acestor terminaţii sau din procesul de ataşare a lor la modul. De aceea, se recomandă ca aceste componente să fie inspectate cu raze X la intrarea în fabricaţie. La asamblarea modulelor având ca terminaţii bile sau coloane interesează localizarea şi dimensiunea voidurilor care pot apare în contactare. Ü Electronica Azi SMT • 4.2016

TEHNOLOGIE SMT Ü

Analizele cu raze X au relevat că voidurile pot apare în mijlocul bilei, la interfaţa dintre bilă şi capsula BGA şi la interfaţa dintre bilă şi padul cablajului imprimat. Cea mai mare parte a lor apare în partea superioară a terminaţiilor, în zona de interfaţare cu capsula, fapt explicabil datorită ridicării gazelor rezultate din flux şi a aerului ambiant capturat, mai uşoare, în interiorul lichidului metalic, mai greu. În acest caz bilele din depozitul de pastă şi terminaţia de aliaj eutectic se retopesc simultan şi se amestecă. Voidurile pot proveni şi din bila iniţială unde au fost create în timpul procesului de fabricaţie a BGA-ului, sau din lipia

tura bilei de capsulă unde au fost create de procesul de ataşare prin retopire. IPC sesizând că este improbabil a fi eliminate complet voidurile din contactări a admis totuşi că numărul lor poate şi trebuie să fie diminuat. Pentru aceasta se propune un criteriu de acceptabilitate care să poată fi ușor îndeplinit prin măsuri luate pe parcursul procesului de asamblare. Standardul IPC-A-610, versiunea în limba română, la “Capitolul 8. Ansambluri montate pe suprafaţă” are alocat un paragraf pentru “Montarea pe suprafaţă a unei matrici de terminaţii – Goluri” în care sunt prezentate criteriile de Acceptabilitate, respectiv de Defect astfel [5]: Acceptabil – Clasele 1,2,3: din aria de imagine la raze X a bilei de aliaj, 25% sau mai puţin sunt goluri.

stratul intermetalic Cu/Sn creşte în grosime datorită difuziei celor două elemente unul în altul. Cuprul difuzează însă mai rapid în Sn producând discontinuităţi, care nu par a fi influenţate de profilul termic, dar care pot fi prevenite dacă padul are în compoziţie nichel (finisare ENIG) [8]. Cum abordăm problema voidurilor? În primul rând, încă din faza de proiectare trebuie evitate situaţiile care le pot favoriza apariţia. De exemplu via-in-pad a fost dovedită ca o sursă de probleme [3]: aerul din via pătrunde în picătura de aliaj topit creând un void; în secţiunea din figura 7 se observă că, urmare a voidului, a apărut o crăpătura în lipitură.

Defect – Clasele 1,2,3: din aria de imagine la raze X a bilei de aliaj, mai mult de 25% sunt goluri. Făcând un mic calcul geometric rezultă că un void nu trebuie să aibă diametrul mai mare decât raza bilei. Pe baza acestei observaţii rezultă că toate contactările din figura 6.b sunt neacceptabile. În general, voidurile par a avea au impact mai mare asupra echipamentelor portabile, handheld, unde este cerută o rezistenţă la forţe de acceleraţie gravitaţională mai mari. Ori tocmai aceste module sunt circuite destinate cu predilecţie acestor produse. Pe lângă dimensiune, contează şi localizarea voidurilor. Plasarea lor în zonele de interfaţă PCB-bilă, bilă-BGA, mai ales în zona straturilor intermetalice şi în zone unde pot apare solicitări mecanice şi termice poate avea impact asupra calităţii şi fiabilităţii contactării [6, 9]. Un document complet de informare despre voiduri îl constituie Standardul IPC-7095B. Design and Assembly Process Implementation for BGAs (figura 1) [7], care, poate, ar merita un articol separat într-un număr viitor. Criterii de Acceptare/Respingere pentru voiduri sunt prezentate în tabele, pentru toate cele trei clase de produse electronice.

Figura 6: Analiza cu raze X a unui modul GPS după lipire: a, b, c. detalii 18

Electronica Azi SMT • 4.2016

Un alt tip de discontinuitate în structura lipiturii este voidul Kirkendall. Acesta apare la interfaţa lipitură – pad şi este o consecinţă a formării stratului intermetalic Cu/Sn. Când se declanşează solidificarea, prin formarea stratului intermetalic se realizează legătura dintre masa mare a aliajului şi cuprul din pad. În timp, la temperaturi mai ridicate,

Figura 7: Void produs de via-in-pad [3]. Obturarea trecerii şi aducerea la nivelul padului a fost luată în considerare de unii producători de cablaje imprimate, o recentă metodă fiind umplerea ei cu o pastă conductoare așa cum puteţi citi în articolul lui Joseph Fjelstad din actualul număr al revistei Electronica Azi – SMT. Alegerea tehnicii Pinîn-Pastă este recomandabilă pentru reducerea costurilor, dar voiduri pot apărea şi în gaura de trecere a componentei. Inspecţia componentelor cu bile şi/sau coloane (BGA, module RF, socuri) ar trebui

Figura 8: Voiduri Kirkendall [8]. www.electronica-azi.ro

SMT TECHNOLOGY

să fie o cutumă, dar nu toate firmele oferind servicii de producţie electronică posedă echipamentul necesar. Alegerea pastei de contactare, mai exact a fluxului din compoziția ei este importantă pentru că un solvent cu punct ridicat de fierbere poate da naştere voidurilor în lipituri. Utilizarea pastelor dincolo de termenul de expirare poate compromite contactările prin ineficienţa curăţării de grăsimi (amprente!), impurităţi, oxizi şi alți contaminanţi. Evident, calitatea suprafeţelor ce se vor contacta, pad, terminal, este critică; finisarea proastă şi contaminanţii pot duce la apariţia voidurilor la interfeţele pad-lipitură, lipiturăterminal. Prezenţa voidurilor la baza lipiturii, la interfaţa cu padul poate fi un indiciu al unui profil termic defectuos; gazele rezultate din activarea fluxului nu au timp să urce din cauza unei durate prea mici în faza lichidă a aliajului. Uzual TAL trebuie să fie cuprins între 30 – 90 sec. Un timp mai scurt nu dă putinţă gazelor din flux să învingă forţele de tensiune superficială din aliajul în stare de topire şi să se degaje determinând apariţia voidurilor. UPB-CETTI

SMT INDUSTRY NEWS

AWS Electronics announces £1M investment in Slovakia manufacturing centre

www.cetti.ro

Referinţe [1]

Banks, D.R., Burnette, R., Chow, C., DeMarco, W.T., Mawer, A., The effect of solder joint voiding on PBGA reliability, Proceedings on Surface Mount International, San Jose, CA, August 1996, 121-126. [2] Puttlitz, K., Totta, P., Area array interconnections handbook. Chapter 18: Chip Scale Package Technology; Kluwer Academic; Boston 2001, 702761; ISBN 0-7923-7919-5. [3] Ioan Plotog, Defecte pe liniile de asamblare, Electronica Azi – SMT, Nr.6, Nov/Dec. 2015, pg.7-8. [4] David Bernard, Keith Bryant, Does PCB finish affect voiding levels in lead-free assemblies? SMTA International Conference Proceedings, 9/26/2004 (http://www.smta.org/knowledge/proceedings_abstract.cfm?PROC_ID=1524) [5] Association Connecting Electronics Industries, IPC-610D-RO, Acceptabilitatea ansamblurilor electronice, februarie 2005, pag.8-83. [6] Karl J. Puttlitz, Kathleen A. Stalter (editors), Handbook of Lead-Free Solder Technology for Microelectronic Assemblies, Marcel Dekker, Inc., 2004, pag.786-787. [7] Association Connecting Electronics Industries, IPC-7095B. Design and Assembly Process Implementation for BGAs, March 2008. [8] Indium Corporation, Intermetallics in Soldering, 11/11/2011 (http://www.indium.com/blog/intermetallics-in-soldering.php). [9] Ray Prasad, Voids in BGAs in SMT Assemblies, SMT Magazine, May 2001 (http://www.rayprasad.com/voids-in-bgas-in-smtassemblies-smt-article).

AWS Electronics Group, one of Europe’s leading specialist electronics manufacturing services providers, has announced a further significant expansion at its low cost manufacturing centre in Námestovo, Slovakia. The £1M investment – AWS’ third phase of development at the site almost doubles the available production space enabling a second automotive line to be located at the facility. Revenue growth at the Slovakia plant is now growing at around 25% year on year, and while the automotive sector is one of the main conributors to growth and a major driver for the expansion, other sectors such as lighting, scientific instrumentation, medical and general industrial are also showing healthy growth. Comments AWS Electronics’ CEO Paul Deehan: “Our strategy of continually investing and exspanding our Slovakian facility in a region which is physically close to significant existing and potential new customers is working very well.

Education in Slovakia generally and locally in Námestovo is of a very high standard, so our workforce there is extrememly capable and well qualified. They are working to world class manufacturing methods, procedures and international accreditations that are standardised in our Uk site also. Nine years ago we started with 12 people at small facility in Slovakia 2km from where we are now located – now we have 250 staff and they are excited to be working with state-of-the-art production and test equipment, which is the same as the resource available at the UK plant and operated using a central, company-wide, real time manufacturing control system.” AWS Electronics’ Slovakian manufacturing centre carries ISO 9001, ISO 14001 and ISO 13485 approvals and is working towards ISO/ TS 16949 automotive certification with completion of final audits due at the end of 2016. AWS Group www.awselectronicsgroup.com Electronica Azi SMT • 4.2016

TEHNOLOGIE SMT

Premium Quality ....

LTHD CORPORATION, vă stă la dispoziţie, cu toate informaţiile de care aveţi nevoie ca profesionist implicat în procesul de identificare. Capabilităţile noastre proprii de producţie sunt definite prin: • cantitatea dorită este produsă şi livrată ... Just in Time ! • pentru a veni în întâmpinarea nevoilor clientului utilizăm diferite tipuri de materiale de la hârtie până la materiale speciale. • utilizăm echipamente digitale şi tehnologii care asigură o viteză sporită de producţie, datorită unui timp foarte scurt de pregătire şi procesare a producţiei. Soluţii de identificare, etichete, tag-uri. Aplicaţii în industria electronică Identificarea plăcilor cu circuite integrate (PCB) şi a componentelor LTHD Corporation vă pune la dispoziţie mijloacele cele mai potrivite pentru a asigura lizibilitatea identităţii produsului dumneavoastră în timpul producţiei. PCB Rework şi trasabilitate - Uneori, în procesul de asamblare al plăcilor electronice veţi avea nevoie să protejaţi anumite zone ale acestora pentru a evidenţia anumite probleme de calitate sau pentru a asigura o manipulare corespunzătoare protejând produsul împotriva descărcărilor electrostatice. Aplicaţii în industria auto Compania noastră a dezvoltat o unitate de producţie capabilă de a veni în întâmpinarea cerinţelor specifice în industria auto. În Octombrie 2008 am fost certificaţi în sistemul de management al calităţii ISO/TS 16949. Soluţii de identificare generale Identificarea obiectelor de inventar, plăcuţe de identificare - LTHD Corporation oferă materiale de înaltă calitate testate pentru a rezista în medii ostile, în aplicaţii industriale şi care asigură o identificare a produsului lizibilă pe timp îndelungat. Etichete pentru inspecţia şi service-ul echipamentelor - Pentru aplicaţii de control şi mentenanţă, LTHD Corporation oferă etichete preprintate sau care pot fi inscripţionate sau printate. Etichete pentru depozite - LTHD Corporation furnizează o gamă completă de etichete special dezvoltate pentru identificare în depozite.

Electronica Azi SMT • 4.2016

www.electronica-azi.ro

SOLUŢII ID

Aplicaţii speciale Pentru aplicaţii speciale furnizăm produse în strictă conformitate cu specificaţiile de material, dimensiuni şi alţi parametri solicitaţi de client. Security Labels - toată gama de etichete distructibile, capabile de a evidenţia distrugerea sigiliului prin texte standard sau specificate de client. Benzi de mascare - benzi rezistente la temperaturi înalte, produse din polymidă cu adeziv siliconic rezistent până la 500°C, ce poate fi îndepărtat fără a lăsa reziduuri. Disponibile într-o gamă largă de dimensiuni cum ar fi: grosime - 1mm, 2mm, 3mm şi lăţime 6mm, 9mm, 12mm, 25mm. Etichete cu rezistenţă mare la temperatură - o întreagă gamă de etichete rezistente la temperaturi ridicate, realizate din materiale speciale (polyimide, acrylat, Kapton® etc.) utilizate pentru identificarea componentelor în procesul de producţie. Etichete standard şi inteligente - ca furnizor de servicii complete putem pune la dispoziţie etichete în orice formă, culoare, material, pentru orice tehnologie. RFID Systems - vă punem la dispoziţie sisteme RFID complete incluzând şi proiectarea sistemului cu etichete inteligente, hardware şi software necesar. Signalistica de siguranţă a muncii - LTHD Corporation este furnizor pentru toate tipurile de marcaje de protecţie şi siguranţă a muncii incluzând signalistica standard, de înaltă performanţă şi hardware şi software utilizat pentru producţia acestora. Etichete printate - tehnologia digitală folosită de LTHD Corporation oferă posibilitatea realizării de etichete printate și preprintate conform cerințelor clienților. Tipărirea etichetelor se face în policromie, utilizând diverse tehnologii la o rezoluție de până la 1200 dpi. LTHD Corporation a ajutat peste 500 de companii să-și poată satisface necesarul de soluții de identificare (etichete, riboane). Dispunem de materialele necesare, iar tehnologia pe care o folosim în debitarea etichetelor ne permite să executăm oricât de multe sau puține etichete și cel mai important, oricât de complicate ar fi ca design. Este ceea ce noi facem cel mai bine. Cu linia completă de echipamente de la LTHD Corporation puteti imprima, codifica și aplica etichetele așa cum doriti în mediul dvs. de lucru. Pentru a ajuta operațiile de manipulare legate de produse vă oferim de asemenea, o linie completă de cititoare de coduri de bare 1D și 2D, cât și cititoare RFID și unități de colectare portabile a informațiilor, etichete policromie 1200 dpi. O etichetă este de cele mai multe ori partea ce rămâne vizibilă și care reprezintă interfața între producătorul lor și clientul care are nevoie de ele. Pare banal, dar eticheta este cea care vinde produsul și prin care producătorul acestora se regăseşte în produsul final. Dar acest lucru nu definește nici pe departe calitatea acestei etichete. O etichetă trebuie să fie folosită în mod practic scopului pentru care a fost produsă. Astăzi, companiile folosesc etichete speciale pentru nenumărate aplicații: identificarea produselor, livrări de marfă, coduri de bare aplicaţii RFID, procese pe linia de producţie, control și inventariere, preţuri, promoţii și multe alte scopuri. Pentru a satisfice pe deplin aceste aplicații, etichetele trebuie să adere la o varietate de suprafețe: aluminiu, carton, sticlă, oțel, plastic și multe altele. Selectarea etichetei care vă este necesară este foarte importantă. Sperăm să putem să vă ajutam în luarea deciziilor corecte.

Electronica Azi SMT • 4.2016

TEHNOLOGIE SMT

PRODUSE ESD LTHD Corporation, bazându-se pe flexibilitatea tehnologică de care dispune vine în întâmpinarea clienţilor din industria electronică oferindu-le produse speciale pentru ambalare şi depozitare. Pungile protectoare ESD oferă un mediu sigur de ambalare pentru componentele şi subansamblele electronice sensibile la descărcări electrostatice. Datorită flexibilității de care dispunem, pungile antistatice nu au dimensiuni standard, acestea fiind produse în funcție de cerințele și necesitățile clienților noștri. LTHD Corporation satisface cerințele clienților săi indiferent de volumele cerute. Pungile antistatice Moisture sunt pungi care pe lângă proprietatea de a proteja produsele împotriva descărcărilor electrostatice, mai protejează și împotriva umidității. Datorită rigidității materialului din care sunt făcute, aceste pungi se videază, iar produsele aflate în pungă nu au niciun contact cu mediul înconjurător ceea ce duce la lungirea duratei de viață a produsului. LTHD produce aceste pungi antistatice utilizând materii prime de calitate superioară 3M, compatibile cu cerințele RoHS și care corespund standardului IEC61340-5-1. Din gama foarte diversificată de produse, LTHD Corporation mai produce și cutii din polipropilenă celulară cu proprietăți antistatice. Aceste cutii se pot utiliza pentru transportarea sau depozitarea produselor care necesită protecție împotriva descărcărilor electrostatice. Materia primă folosită este conformă cu cerințele RoHS. Această polipropilenă antistatică poate fi de mai multe grosimi, iar cutiile sunt produse în funcție de cerințele clientului.

Electronica Azi SMT • 4.2016

www.electronica-azi.ro

CONSUMABILE

•

Grosimea materialului din care se face cutia se alege în funcție de greutatea pe care trebuie să o susțină aceasta.

•

Dimensiunile cutiei sunt customizabile.

•

Din această polipropilenă se mai realizează și separatoare pentru a compartimenta o cutie și pentru a folosi tot spațiul de care se dispune.

•

Treptat, aceste cutii din polipropilenă antistatică vor înlocui cutiile de carton aflate la ora actuală pe piață deoarece acestea păstrează mediul de depozitare mult mai curat și lipsit de particulele de praf.

•

La livrare, clientul poate alege dacă produsul va fi asamblat sau desfășurat.

•

Materia primă pentru aceste produse este existentă tot timpul pe stoc în depozitul nostru din Timișoara.

Electronica Azi SMT • 4.2016

High Quality Die Cut Utilizând o gamă largă de materiale combinate cu tehnologii digitale, LTHD Corporation, transformă materialele speciale în repere customizate asigurând rezultatul potrivit pentru necesităţile clientului. Experienţa acumulată în cei peste 15 ani de către personalul implicat în proiectarea şi producţia die-cut-urilor asigură un nivel de asistenţă ridicat în selectarea materialelor şi a adezivilor potriviţi, optarea pentru o tehnologie prin care să se realizeze reperul solicitat de client precum şi: • Asistenţă la proiectarea reperului • Realizarea de mostre - se pot produce într-un timp scurt mostre ale produsului dorit pentru a fi testat de client • Controlul calităţii LTHD Corporation este certificată ISO 9001:2008 şi ISO/TS 16949/2009.

Avantajele tehnologiilor digitale folosite asigură atât calitatea superioară a produselor obţinute printr-o calitate şi precizie constantă a tăieturilor cât şi, în acelaşi timp, reducerea la minim a costurilor rezultate din pregătirea producţiei (nu se utilizează matriţe sau dispozitive dedicate).

Electronica Azi SMT • 4.2016

www.electronica-azi.ro

CONSUMABILE

Datorită flexibilităţii tehnologiilor utilizate nu există nicio limitare din punct de vedere al complexităţii produselor realizate: garnituri, kit-uri de etanşare, panouri de control, plăcuţe de identificare, folii de protecţie. Diferitele tehnologii folosite în realizarea die-cut-urilor - printare, asamblare, decupare - fac ca produsele oferite de către LTHD Corporation să satisfacă cele mai diferite cerinţe ale clienţilor. Apariţia unui nou proiect, a unei noi solicitări din partea clienţilor este pentru echipa LTHD Corporation, o nouă provocare pe care cu ajutorul experienţei acumulate, a tehnologiilor utilizate şi a unei varietăţi mari de materiale speciale folosite, o finalizează cu succes, asigurând o calitate ridicată şi o livrare “Just in Time!” a produselor dorite de către clienţi.

Viteza de răspuns ridicată asigurată de tehnologiile digitale, se reflectă atât în realizarea cu uşurinţă şi fără costuri suplimentare a modificărilor produsului iniţial cât şi în timpul de pregătire al producţiei, astfel orice modificare apărută în proiectul iniţial este realizată şi trimisă într-un timp extrem de scurt clientului pentru testare şi omologare.

Gama de produse oferite de LTHD Corporation, cuprinde: l l l l l l l l

Garnituri Panouri de control printate Elemente de montare şi asamblare din materiale dublu adezive Spume de filtrare Kit-uri de etanşare Repere izolatoare Distanţiere Amortizoare de vibraţii

Electronica Azi SMT • 4.2016

Rent Your SMT Line Not having to spend a lot of money upfront can help your business manage its cash flow more effectively. Whether you’re starting out or expanding, renting is the smart option for your business. Staying Ahead of the Game We live in a time of constant changes where every day we have to adapt to our customers’ needs. Either because of the new technological challenges, a focus on ROI “return on investment” or better productivity against new competition. The reasons can be many, and we believe we can help in providing the right solution. Keeping up with the pace and always being a step ahead of your competitors is what we are all striving to. Today you can rent almost everything starting from airplanes and properties to cars and machines. So, why not rent your next SMT equipment?

Advantages of Renting 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

It’s the right to use the equipment, and not the ownership, that creates revenue and profit for the company. Rentals can be customized from 18 months, and to customer's needs: monthly, quarterly or annually. Renting allows your company to “protect” your normal bank relationship. Renting allows you to minimize your risk on big asset depreciation. Renting does not affect a take away from the balance sheet as debt-financed assets; it has a positive effect on a number of key figures. Cash Flow; payments are allocated over the period during which the equipment is used and generates profit. (When you have bought the equipment your cash is locked away) Renting strengthens the company’s competitiveness; use your cash where your returns are the greatest. (Production companies often choose to use their cash on new development, salaries or purchase of raw materials which equals the highest return on investment) Flexibility – you are not “stuck” with your SMD-Line. Renting provides you the possibility to change your equipment depending on your customer's demands and market requirements! What equipment fits your business best? To give you a choice in our rental concept, we have created two different product production lines. The first one is called the “PREMIUM SMT CONCEPT” and the second one is called “ECONOMIC SMT CONCEPT”.

PREMIUM SMT CONCEPT It contains all the premium brands you know such as Assembléon, DEK, Vitronics-Soltec, and others. Everything to make you feel secure with the machines that will deliver your client's products. Scalable from 9,000 to 165,000+ CPH.

ECONOMIC SMT CONCEPT Here we have selected the equipment that is of high quality and proven reliability and that gives you a competent and powerful alternative, that maintains a lower price image without compromising on quality and reliability, and with access to good service and support. Scalable from 8,000 to 80,000+ CPH.

Electronica Azi SMT • 4.2016

www.electronica-azi.ro

FINANCIAL SOLUTIONS FOR ELECTRONIC MANUFACTURING Standard leasing solutions are restricted to any improvement / changes. The financial solution of SMTHOUSE is tailored to the needs of electronic production environments and includes the following additional advantages. ￭￭￭￭￭￭￭

Choose your manufacturing equipment based on today’s and future need from market leading suppliers. Total SMT line solutions or single machines Best competitive monthly rates based on contracts between 18-72 months Fixed rates including service, maintenance and spares SMTH Technology Guarantee allows you to swap your installed equipment during the contract period Additional options can be added into the running contract at any time Flexible options after the end of the contract based on your needs

Configure your SMT Lines upon your demands from world known manufacturers like KNS/Assembleon, Hanwa/Samsung, Mirae, DEK, Reprint, Vitronics Soltec, MEK, TRI and others. Adapt it to your changing demands during the rental agreement and get your full flexibility regarding changing production demands. PREMIUM LINE / 70 - 175.000 cph (IPC) Renting instead of buying from 13.995,- EUR per month Scalable output without the need to exchange machines COMPETITIVE LINE / 36.000 Bt/Std. (IPC) Highly flexible SMT Production line

Renting instead of buying from

4.995,-

EUR per month

ENTRY LINE / 15.000 Bt/Std. (IPC) Renting instead of buying from 2.495.- EUR per month Complete SMT Production Line for low volume and NPI

Electronica Azi SMT • 4.2016

SEICA AUTOMATION was founded to fulfill customer needs of handling systems for the electronic production. The company can supply every kind of automation systems to complete production lines, from the easiest to the most elaborate ones. Thanks to its engineering department, which uses themost advances tools for development and 3D design,SEICA AUTOMATION can offer high quality standards, fast conceiving times and a wide customization of the modules. The internal production department assures the possibility to put on trial every single machine in its entire working cycle; systems development and later upgrades can be also available. People with more of 20 years of experience in board handling gives Seica Automation team the necessary know-how to find always the most efficient solution and to solve any production issue. SEICA AUTOMATION manufactures loaders, unloaders, conveyors, buffers, shuttles, and has a wide range of standard handling systems as well as an infinite number of other customized solutions. An experience of more than 20 years gives to SEICA AUTOMATION the necessary know-how to find the efficient solution for customer board handling,traceability and custom automated solution, we propose to our customer the complete realization of turnkey assembly system. SEICA AUTOMATION product portfolio include Board Handling, Traceability product like label applicators and laser marking, soldering line, press fit cell and many other custom products. The whole production flow is “MADE IN ITALY”, under the control of SEICA AUTOMATION R&D and quality dept, all European rules and laws are fully respected. BOARD HANDLING Create your PCB line flow process with our proven, flexible and reliable handling system. Seica Automation is organized to design and manufacture our product lines and accessories to ensure the rapid response times needed to meet the demands of SMT manufacturers, providing solutions that are high performance, flexible and that have an optimum price/quality ratio. Each unit is equipped with its own control PLC and is fully SMEMA compliant. Our two different product lines, Flo and Flex, have been designed to satisfy every customer requirement. FLO SERIES® Has a great price/performance ratio, and is the ideal solution for standard lines handling small to medium size PCBs. FLEX SERIES® Guarantees maximum performance for every handling requirement, thanks to its high level of flexibility and customization. We provide standardized solutions designed for your specific applications, such as traceability, testing, curing, cutting, and dispensing. High performance robots are equipped with specific tools to fulfill each application. TRACEABILITY The traceability system enables the user to locate boards requiring verification or modifications. It is therefore possible to track, for each assembled PCB, every component used, as well as the operator responsible. Seica Automation has a wide range of both laser marking machines and labeling machines. SOLDERING LINES Soldering lines can solve every PCB manufacturing cycle requirement involving manual assembly, by optimizing carrier logistics as well as handling of single boards. The information made available through barcode readers and pin codes, enables carriers to be sent to specific areas, as well as the automatic selection of soldering programs and the implementation of customized assembly cycles. This structure enables the operators to work either in-line (sequential assembly) or in work areas of varied complexity. We can implement your project, whether it be a simple or very complex soldering line.

Electronica Azi SMT • 4.2016

www.electronica-azi.ro

SMT TECHNOLOGY

New Material and Process Solutions for the Electronic Interconnection Industry By Joseph Fjelstad, Verdant Electronics (An article from PCB Magazine, February 2016)

În 2007, atunci când a enunţat inovatoarea tehnologie Occam, inventatorul ei a surprins prin afirmaţia că niciun proces la care ea face apel nu este nou, toate procesele sunt disponibile şi uzitate, dar în alte tehnologii. Crearea traseelor conductoare din cupru era una din problemele cele mai dezbătute. O soluţie sugerată prin prezentul articol este utilizarea pastelor conductoare, care sunt promovate de o firma japoneză implicată în tehnologia de fabricaţie a cablajelor imprimate. Introduction The manufacture of electronics has, for the last several decades, followed a production script that has changed little over time. The vast majority of printed circuits are still being manufactured and assembled using materials and processes that the pioneers of the early printed circuit industry would easily recognize. The primary reason is that most circuit design practices are deeply rooted and tied to traditional manufacturing methods. However, these methods are not the only ones that can be used to manufacture and assemble printed circuits today. In fact, it is arguable that traditional methods are not as well-suited to the manufacture of today’s more challenging product designs. This is a fact that has not been lost on Japanese product engineers. Over the last nearly two decades, they have conceived of and reduced to practice a number of unique methods for making high-density interconnection product. One of the important keys to making this possible has been the development of materials uniquely designed and structured to filling special needs of these advanced circuit designs.

Though perhaps not a household name, 70-year-old Tatsuta Electric Wire & Cable Co., Ltd. has been at the forefront of the development of such materials for many years. As the name implies, the company was originally focused on providing wire and cabling solutions for the electrical and electronics industries. However, realizing that the scope of their business extended beyond wire harnesses and cables, the company began to develop materials suited to the needs of printed wiring manufacturers and assemblers. This article has been prepared to familiarize the readers of this esteemed electronics publication of some of the new material and process solutions the company has developed and is making available to the industry. Solutions for the Printed Circuit Industry While the company has solutions spanning everything from high power electrical cable to high-speed optical fiber cables, and even extending to bonding wire used for making interconnection between chip

and package, the focus of this discussion will be on some of the enabling conductive materials the company has for the printed circuit industry. These materials serve a range of needs from circuit production, to alternative layer-to-layer interconnection materials, to thermal via solutions, to EMI protection. Following is a discussion of these different areas of application. Circuit Production Materials Circuits manufactured today are most often produced by a process that involves electroplating copper circuits and platedthrough-holes on a piece of copper-clad laminate and then etching the circuit pattern. In contrast, Tatsuta set its sights on developing metal paste which can be screened or possibly jet-printed directly onto an insulating substrate to create the circuit pattern. The conductive paste is comprised of silvercoated copper particles, produced in a practical range of 3–5 μm size, evenly distributed into an epoxy resin/butyl carbitol base. The final product is 89% metal. Ü Electronica Azi SMT • 4.2016

TEHNOLOGIE SMT Ü

The company has demonstrated the ability to print circuit features down to 100 μm line and space and the cure temperature is a modest 130°C (suitable for use with polyester base materials) resulting in conductors with a volume resistivity in the range of 1.0–2.0 × 10-4 Ωcm. Finally, and not unimportantly, the finished circuits have shown good solderability with common solder pastes. An example of a printed product is shown in Figure 1a and the same circuit pattern is shown with printed and reflowed solder on its lands in Figure 1b.

Further demonstration of the capability of the product is found in Figure 2 where full array solder-coated contacts with pitches of 0.65 mm, 0.5 mm and 0.4 mm are shown. Finally, Figure 3 shows contacts for a peripherally leaded device to further evidence the fine feature printing capability of the conductor paste. Via Fill Materials for Many Applications Metal pastes have and are serving a range of applications in today’s high perform-

Figure 1: The printed paste is capable of resolving fine circuits features as illustrated in 1a; however, of equal importance, the printed metal is directly solderable as shown on the right, where Sn42Bi58 paste has been reflowed onto selected lands on the polyester base substrate.

Figure 2: Printed conductors suitable for many of today’s highest density circuits can be achieved as shown above. Note that the contacts for the full array lead pitches shown, which range from 0.65 mm down to 0.4 mm, have reflowed solder contacts. It should also be recognized that the base material for this, and the other demonstration circuits shown in this paper, is polyester, a highly economical base material for PCB construction.

Electronica Azi SMT • 4.2016

ance electronics. Those familiar with some of Japan’s leading high density circuit manufacturing technology will appreciate how metal pastes have been used for interconnection of circuit features between metal layers. The two most common are B2IT solution and ALIVH (Any Layer Interstitial Via Hole) technologies. ALIVH is arguably the simpler process of the two and it is finding increased use as Tatsuta builds on the 11 patents related to ALIVH technology, which were acquired by and transferred to Tatsuta from Panasonic last year. However, the metal paste’s application is not limited and can serve other important functions as well. This will be discussed in more detail after this brief discussion of Tatsuta’s conductive material applied to layer-to-layer interconnection applications. Two basic types of paste have been developed for use as conductive materials for vias in printed circuit production. The first is referred to as a metallized paste which is comprised of a mixture of low and high melting point powders in a binder material. In the lamination process the different materials form metallurgical bonds both between themselves and the exposed copper foil. The second type is referred to as a conductive paste and is comprised of silver-coated copper particles in a binder material which shrinks during cure. These materials and their operation are illustrated in Figure 4. The second area of application of metal pastes for vias is used in concert with platedthrough-hole vias in PCBs. Through-hole vias are vulnerable features when exposed to the high temperatures required for commonly used SAC alloy solders. To protect the vias, via fill materials are often called on to mitigate the strain on the through-holes during the soldering process. However, via filling is not limited to protecting the through-holes; it can also be used to help improve heat transfer from high operating temperature components during operation. Tatsuta has developed a range of pastes both nonconductive and conductive to fill both potential needs. These are shown in Figure 5 and the thermal performance of an AE series material in managing heat generated on a test vehicle is shown in Figure 6. www.electronica-azi.ro

SMT TECHNOLOGY

ESD / EMI / Controlled Impedance Materials In addition to the many materials discussed, there is one more product that is

worthy of inclusion in this brief overview of Tatsuta’s material and process offerings to printed circuit manufacturers. Included in this group is a range of materials generally

provided in film form specially developed to manage ESD and EMI challenges, as well as some applications where controlled impedance is required. Ü

Expansion Control Paste Non conductive (Cu/epoxy)

Figure 3: The technology is not only capable of printing fine line features, it is suitable for making circuits having more than one conductive layer as is in evidence in the circuit pattern on both left and right halves of the image.

Thermal Control Paste Conductive (Ag/Cu epoxy)

Thermal Via Paste Conductive (Ag/Cu epoxy)

Figure 4: Via paste materials MP series and AE series have differing means of making interconnection between layers. The MP material has a nominal final volume resistivity of 8.0 × 10-5 Ωcm while the AP material is slightly higher, on the order of 1.0 × 10-4 Ωcm.

Figure 5: Tatsuta has formulated different types of materials in the via fill space for different applications. The “non-conductive” copper epoxy paste on the right is designed to manage expansion and protect plated-through -holes. While not suitable for electrical purposes it does have a measure of thermal conductivity. The conductive pastes are designed to provide better thermal conduction. Electronica Azi SMT • 4.2016

TEHNOLOGIE SMT Ü

Figure 6: The efficacy of Tatsuta’s conductive paste AE1244 is demonstrated by the test performed. Note that this test was to demonstrate the potential of the material; different designs and components may require a modification to this.

Figure 7: Tatsuta has developed and is making available to designers and producers a wide range of film type products in the areas defined above suitable for both rigid and flexible circuit construction and protection as illustrated. 32

Electronica Azi SMT • 4.2016

www.electronica-azi.ro

SMT TECHNOLOGY

Areas of Product Design Presently Being Served

Figure 8: Illustrated are examples of the many important and enabling materials the company has developed. Also shown is how they are presently being used by current customers.

The general product set is laid out in Figure 7. It is simple and descriptive but it belies the nuance capabilities of the many materials available. The range of material includes various conductive, anisotropically conductive and non-conductive films and includes both thermal setting and pressure sensitive application methods. Summary The electronics interconnection industry is constantly being challenged by new designs and new design requirements. The set of materials in general use today are still suited for many applications but not all.

New materials and processes are going to be required in the coming years. What has been offered to the reader is an opportunity to get a glimpse of some of the many new and enabling materials that are presently available and to appreciate better how they might be applied to present and future circuit design and fabrication challenges. How they might be used in some present design applications is illustrated in Figure 8. Acknowledgement The author would like to acknowledge the assistance of Tatsuta GM Mike Sakaguchi in

making available much of the technical content in this article. Verdant Electronics Founder and President Joseph (Joe) Fjelstad is a four-decade veteran of the electronics industry and an international authority and innovator in the field of electronic interconnection and packaging technologies. Fjelstad has more than 250 U.S. and international patents issued or pending and is the author of Flexible Circuit Technology. Electronica Azi SMT â&#x20AC;˘ 4.2016

SMT INDUSTRY NEWS

Introducing ALPHA® SnCX™ Plus 07 Ag-Free Cored Solder Wire for Rework and Touch-Up Alpha Assembly Solutions, the world leader in the production of electronic soldering and bonding materials, is introducing its no-silver cored solder wire solution for highest wetting speed performance.

The ALPHA® SnCX™ Plus 07 Ag-Free Cored Solder Wire is a fastwetting solution with clear residue that is cost-effective for medium to lower end assemblies and is LED capable. It provides lowspatter and fumes and also has excellent soldering performance even at 370°C. “This alloy option creates a no-silver soldering value to customers as opposed to the higher costs that are associated with higher-Ag alloys”, said Bernice Chung, Global Product Manager for Cored Solder Wire at Alpha Assembly Solutions. “ALPHA® SnCX™ Plus 07 ranks the highest for wetting speed performance against competitors and is an ideal choice for hand operators for rework and touch-up.” This new Ag-free alloy is available with ALPHA® Telecore HF-850 Cored Solder Wire in a variety of diameter sizes, in addition to other ALPHA® Cored Solder Wire with flux systems, such as ALPHA® XL-825 and ALPHA® Pure Core. For more information, please contact your local Alpha Sales Representative or visit our website. Alpha Assembly Solutions www.AlphaAssembly.com

Colaboratori la această ediţie: Prof. Dr. Ing. Paul Mugur Svasta - paul.svasta@cetti.ro Prof. Dr. Ing. Norocel Codreanu - norocel.codreanu@cetti.ro Conf. Dr. Ing. Ioan Plotog - ioan.plotog@cetti.ro Şl. Dr. Ing. Marian Vlădescu - marian.vladescu@gmail.com Şl. Dr. Ing. Bogdan Grămescu - gramescu11@yahoo.com Ing. Gaudenţiu Vărzaru - gaudentiu.varzaru@cetti.ro Ing. Marius Toader - marius.toader@alfatest.ro Ing. Caius Tănasie - caius.tanasie@alfatest.ro Management Director General - Ionela Ganea Director Editorial - Gabriel Neagu Director Economic - Ioana Paraschiv Publicitate - Irina Ganea

O parte din articolele prezentate în această ediţie au fost realizate de către echipa laboratoarului Centrului de Electronică Tehnologică şi Tehnici de Interconectare al Universităţii “Politehnica” din Bucureşti (UPB-CETTI)

EURO STANDARD PRESS 2000 srl Contact editură: Mobil: 0722 707-254 office@esp2000.ro www.esp2000.ro CUI: RO3998003 J03/1371/1993

Electronica Azi SMT • 4.2016

www.cetti.ro Contact redacţie: Tel.: +40 (0) 31 8059955 Tel.: +40 (0) 31 8059887 office@electronica-azi.ro www.electronica-azi.ro

Tipărit de Tipografia Everest

Revista Electronica Azi - SMT apare de 6 ori pe an. Revista este publicată numai în format tipărit. Preţul revistei este de 10 Lei. Preţul unui abonament pe 1 an (6 apariţii SMT) este de 60 Lei. 2016© Toate drepturile rezervate.