Intelligente PCB 4.0 door UHF RFID-technologie

Harting10718 Printplaten zijn een basiscomponent van elektrische apparaten, auto's, robots, smartphones, tablets ed Ze moeten daarom betrouwbaar zijn, voldoen aan steeds hogere kwaliteitseisen en toch moeten de fabricagekosten dalen met de toenemende complexiteit van het eindproduct. De printplaat zelf en de fabricage ervan veranderen dus. Dankzij de UHF RFID-technologie van Harting kan de elektronische component nu voor zichzelf spreken en denken.

Een van de MES-serviceproviders in Duitsland bestelt een besturingskaart. Nadat de order is ingevoerd, wordt de order gepland, wordt de productie gestart en worden alle relevante productie- en kwaliteitsgegevens opgeslagen in het back-endsysteem (een database). Het complete proces wordt centraal beheerd vanuit het toonaangevende backend-systeem. Hoewel de printplaat tijdens de vervaardiging ondubbelzinnig wordt herkend of met een gelaserde 2DCode, kent de printplaat geen procesparameters of kwaliteitskenmerken.

Hoewel dit erg vereenvoudigd is, is dit het klassieke proces voor het maken van een printplaat. In termen van de levenscyclus is dit echter veel te duur en inflexibel en daarom niet duurzaam en dus geschikt voor industrie 4.0. Desalniettemin is er veel meer 4.0-industrie in een printplaat dan velen zich voorstellen.

Al tijdens de productie van de Rohleiterplatte krijgt dit een herinnering. Bovendien kan het actief alle andere processen beïnvloeden - niet alleen in de productie, maar gedurende de hele levenscyclus ervan. Een kleine UHF RFID-chip met een kleine antennestructuur maakt dit mogelijk. Ingebed in de printplaat is dit niet merkbaar. De benodigde ruimte is vergelijkbaar met een 2D-code. Vanaf nu kan de onbewerkte printplaat productiegegevens op elk moment opslaan, zoals de productiedatum en kenmerken zoals dikte en aantal lagen. Natuurlijk kan het op unieke wijze worden geïdentificeerd - in de menigte en over relatief grote afstanden: bereiken groter dan 1 m zijn niet onrealistisch. Warehousing van logistieke processen kan daarom al worden geoptimaliseerd door geautomatiseerde (bulk) detectie.

ATS-beeldsensor 1 mm² beeldsensor maakt 's werelds kleinste digicam mogelijk

Wanneer de printplaat bij de MES-dienstverlener, de assembleur en tenslotte bij de SMD-productielijn komt, logt de printplaat of het gebruik in op de productielijn. Productiemachines met geïntegreerde UHF RFID-technologie maken dit mogelijk. Printplaten kunnen worden herkend, de opgeslagen informatie kan worden uitgelezen en indien nodig worden bijgewerkt of aangevuld. Wanneer en op welke machine met welke productietijd zijn er maar een paar parameters die kunnen worden opgeslagen. Maar ook speciale gebeurtenissen zoals relevante storingen binnen een productiemachine kunnen worden opgeslagen.
Als de printplaat of het voordeel handmatig wordt ingevoerd in een nieuw productieproces na te zijn gestapeld, kan de printplaat vertellen of deze hier geschikt is of misschien nog een andere processtap moet doorlopen.

Eenvoudig te implementeren met UHF RFID-technologie

Harting20718 Dit alles wordt mogelijk gemaakt door de allernieuwste UHF RFID-technologie. Dankzij de op coaxiale kabel gebaseerde Ha-VIS Locfield-antenne en de flexibele UHF RFID-lezer Ha-VIS RF-R350 van Harting, is realisatie met weinig inspanning mogelijk. Het Locfield is een ruimtebesparende antenne die datacommunicatie mogelijk maakt met de printplaten binnen de productielijn. De antennearray volgt een coaxiale geleider en maakt volledige bord-snelheidscommunicatie mogelijk met meerdere kaarten in één kaartvoordeel. Dankzij de flexibele en standaard compliante gegevensverwerking van de UHF RFID-lezer / schrijver Ha-VIS RF-R350, kunnen de gegevens direct in de lezer worden verwerkt.

Lezer en antenne kunnen eenvoudig worden geïntegreerd in nieuwe en oude systemen. Het compacte ontwerp en de hoge mate van bescherming IP67 maken het ook achteraf gemakkelijker om te installeren. Volledige gegevensintegratie in de productiesystemen is op elk moment mogelijk, maar niet absoluut noodzakelijk. Natuurlijk kunnen bestaande back-end-systemen worden geïntegreerd en geïntegreerd. De oplossing kan zeer eenvoudig en flexibel groeien met de eisen en ideeën van de PCB-assembler en hun klanten.

De gegevensopslag op de RFID-chip van de printplaat volgt de ISO-normen en de GS1-normen, die al bekend zijn in de handel in vracht. Hier wordt niet alleen de ID van de printplaat zelf bedoeld, maar ook de proces- en productiegegevens, die zijn opgeslagen in het zogenaamde gebruikersgeheugen van de RFID-chip. Alles is zo transparant en kan later gemakkelijk door derden worden gebruikt.

Het rechtstreeks in de onbewerkte printplaat inbedden van de UHF RFID-chip is zeker de meest elegante oplossing, maar niet de enige. Met de geïntegreerde chip, die volledig is geautomatiseerd in de printplaat, dankzij een bèta-lay-outproces, kunnen de gehele levenscyclus en de gehele productieketen rechtstreeks in de printplaat worden afgebeeld. Zelfs tijdens het assemblageproces kan de chip als een SMD-component op de printplaten worden aangebracht. Het bedrijf Murata biedt met de Magicstrap bijbehorende UHF RFID-chips of transponders.

Eens uitgerust met de UHF RFID-technologie, kan dit natuurlijk op aanvraag worden gebruikt voor een volledig leven op de printplaat. Naast logistieke logistieke toepassingen, omdat een bulkdetectie van meerdere boards tegelijkertijd mogelijk is, voor. B. reparatieprocessen kunnen worden geoptimaliseerd. Zelfs als de printplaat niet meer werkt of niet meer kan worden ingeschakeld, kan opgeslagen informatie zoals geleverde firmwareversies nog steeds worden opgevraagd.

Bovendien kan de informatie ook gemakkelijk vragen of het bord al in een gereed product was geïnstalleerd. Zolang de behuizing niet volledig van metaal is gemaakt en bepaalde fysische basisprincipes worden nageleefd, kan de informatie in de RFID-chip verder worden gebruikt en bijgewerkt. Tot de verwijdering van de printplaat zijn de mogelijkheden van de UHF RFID-technologie beschikbaar en kan deze verschillende toepassingen mogelijk maken en verbeteren.

Nog steeds theorie of al geoefend?

Harting30718 Is dit allemaal een duidelijke theorie of wordt het al geïmplementeerd? Nokia maakt al gebruik van UHF RFID-gebaseerde PCB-productie in zijn nieuwe modulaire 4.0-productielijn. De eerste daar geproduceerde producten zijn al uitgerust met UHF RFID-transponders. De machines die door verschillende fabrikanten worden gebruikt, waaronder een reflow-soldeersysteem van Rehm Thermal Systems, zijn uitgerust met de beschreven UHF RFID-producten van Harting en voldoen daarmee aan de vereisten van een industriële 4.0-capabele printplaatproductie.

Het bedrijf ASM Assembly Systems GmbH & Co. KG integreert ook RFID-technologie in hun machines. Maar niet alleen de machines en de printplaten kunnen worden uitgerust met RFID-technologie. Verbruiksartikelen zoals poetsrollen die worden gebruikt in de soldeerpastaprinters kunnen ook automatisch worden herkend. Het bedrijf Vliesstoff Kasper biedt bijbehorende producten aan. Zollner Elektronik AG toont de mogelijkheden van deze technologie al geruime tijd in haar technisch centrum in Cham.

Ideeën om de UHF RFID-technologie nog veelzijdiger te gebruiken, hebben velen in het consortium. De TU Dresden is onder andere betrokken bij het realiseren van compleet nieuwe module-ontwikkelingen.

De UHF RFID-technologie maakt de printplaatindustrie nog veelzijdiger, de fabricageprocessen flexibeler, veiliger en maakt compleet nieuwe toepassingsscenario's mogelijk, tot een duurzame verwerking van de grondstoffen van een printplaat door juiste verwijdering. De technologieleider heeft al andere ideeën en zal samen met zijn partners werken aan de implementatie ervan.

De auteur Olaf Wilmsmeier is Business Development Manager RFID, Harting Technology Group.