Printplaten zijn cruciaal in de huidige technologisch geavanceerde, sterk verbonden samenleving. Veel producten, van tv-afstandsbedieningen tot mobiele telefoons, werken alleen dankzij de geleidende paden die door printplaten worden geleverd. Een correct vervaardigde printplaat levert echter niet alleen elektriciteit aan een elektronisch apparaat, maar geeft de producent van dat apparaat ook vitale informatie over de printplaat zelf.
De verschillende fasen die de printplaat doorloopt voordat hij de uiteindelijke elektronische schakeling wordt (boren, solderen, assembleren van componenten, aanbrengen van oppervlakteafwerkingen enz.) zijn bijzonder kritisch en vinden vaak plaats in moeilijke omgevingsomstandigheden, zoals bij hoge temperaturen of in de aanwezigheid van agressieve vloeistoffen of zure reinigingsmiddelen. Daarom wordt het voor fabrikanten van printplaten en elektronische printplaten belangrijk om langdurige traceerbaarheid van de printplaat te garanderen, zowel tijdens de verschillende productiestadia als op de aftersalesmarkt.
Een doeltreffende markering, die een langdurige leesbaarheid garandeert dankzij geschikte printplaatetiketten, helpt de fabrikanten van elektronische apparatuur om printplaten tijdens de productie, opslag en installatie te traceren. Printplaatetiketten verstrekken kritieke informatie in een gemakkelijk toegankelijk formaat, zoals de herkomst van de printplaat, het lotnummer, de productiedatum, de soldeertemperatuur, de fluxdichtheid enz.
Traceerbaarheid van printplaten is essentieel voor het stroomlijnen van productieprocedures. Maar naarmate de technologie zich ontwikkelt en printplaten steeds kleiner en ingewikkelder worden om te bouwen, wordt het een steeds grotere uitdaging.
Gegevens gebruikt voor traceerbaarheid
De traceerbaarheidsgegevens van een printplaat kunnen verschillende soorten informatie bevatten en beschikbaar zijn in verschillende vormen. Printplaatontwerpers kunnen bijvoorbeeld een zelfklevend etiket gebruiken (voorgedrukt of rechtstreeks voorbereid op de assemblagelijn) dat de volgende informatie bevat:
- Serienummer
- Lotnummer
- Productiedatum
- Naam en plaats van de fabrikant
- Onderdeelspecifieke identificatiecodes
- Gegevens over de identificatie van de schakeling
Gezien het belang van deze gegevens moeten printplaatfabrikanten specifieke veiligheidsmaatregelen nemen om te garanderen dat alle gedrukte codes en markeringen gedurende de hele levensduur van de printplaat leesbaar blijven.
Traceerbaarheid van printplaten is om verschillende redenen cruciaal. Het stelt producenten in staat om de oorsprong van eventuele gebreken of problemen die zich tijdens de productie kunnen voordoen, te achterhalen, waardoor de kwaliteitscontrole wordt verbeterd en de naleving van regels en voorschriften wordt gegarandeerd. Het vereenvoudigt ook onderhoud en reparaties omdat het personeel de oorzaak van problemen kan vinden en kapotte onderdelen sneller kan vervangen.
Bovendien stelt traceerbaarheid van printplaten fabrikanten in staat de prestaties van hun printplaten in de loop van de tijd te beoordelen en verbeterpunten te identificeren, wat kan helpen bij de productontwikkeling. Het bewijs dat de producent alle essentiële voorzorgsmaatregelen heeft genomen om de veiligheid en betrouwbaarheid van zijn producten te waarborgen, kan ook helpen bij de bescherming tegen aansprakelijkheid. Traceerbaarheid van printplaten is een cruciaal onderdeel van de productie van printplaten en wordt steeds relevanter in tal van sectoren.
Figuur 1 toont een voorbeeld van een printplaatetiket met diverse relevante informatie voor de traceerbaarheid van de printplaat. Hoewel dit etiket een QR-code heeft, is een gebruikelijke oplossing een traditionele streepjescode.
Figuur 1: Voorbeeld van een printplaatetiket
Voordelen van traceerbaarheid van printplaten
Printplaatetiketten zijn cruciaal voor traceerbaarheid. Ze maken het gemakkelijker om printplaten te traceren tijdens activiteiten zoals de productie, assemblage en distributie op de secundaire markt. Dit garandeert dat de onderdelen de volledige productiecyclus doorlopen en dat de producent de juiste componenten in de producten verwerkt. In ruimere zin verbeteren elektronische printplaatetiketten de beheerscapaciteiten van een bedrijf door de effectiviteit van de productie, het magazijnbeheer, het onderhoud en de service van reserveonderdelen te verbeteren.
Het vermogen om het productieproces te volgen, defecte onderdelen te identificeren, de distributielogistiek te plannen, klantenservice te verlenen en elektronische componenten af te voeren, hangt af van de traceerbaarheidsinformatie die op de printplaatetiketten is gedrukt.
In sterk geautomatiseerde en gedigitaliseerde bedrijven, zoals Smart Factories, wordt traceerbaarheid van cruciaal belang. Een belangrijk onderdeel van ‘slimme’ fabricage is de generatie, de analyse en het gebruik van gegevens door machines om de productieprocessen te optimaliseren. Dit verhoogt de productiviteit en resulteert in flexibele productiesystemen die snel en doeltreffend kunnen reageren op veranderingen in de vraag. Alleen netwerkoplossingen die gegevensoverdracht naar of ontvangst van andere systemen in de toeleveringsketen mogelijk maken, worden door Industrie 4.0-bedrijven gebruikt.
Een ander voordeel heeft betrekking op gegevensanalyse. Het is haalbaar om gegevens rechtstreeks van de productielijn vast te leggen, die vervolgens kunnen worden verwerkt en geanalyseerd (ook met behulp van technieken van kunstmatige intelligentie zoals machineleren) om de productiviteit van het fabricageproces te verhogen.
De belangrijkste vorderingen op het gebied van traceerbaarheid van printplaten kunnen als volgt worden samengevat:
- Nauwkeurige identificatie van onderdelen. Wanneer een onderdeel uitvalt of niet goed werkt, moet worden bepaald welke andere onderdelen van hetzelfde type (of van hetzelfde lot) ook problemen kunnen ondervinden. Dit voordeel vermindert het zogenaamde ‘domino’-effect.
- Vermijding van prestatieproblemen. Traceerbaarheid van printplaten kan ook prestatieproblemen voorkomen door mogelijke fouten op te sporen voordat het te laat is.
- Verbetering van de kwaliteitscontrole. Traceerbaarheid van printplaten maakt het voor fabrikanten eenvoudiger om kwaliteitscontroleproblemen aan te pakken en de algehele productkwaliteit te verbeteren door hen in staat te stellen de bron te identificeren van eventuele problemen of fouten die tijdens het productieproces ontstaan.
- Onderhoud en reparatie. Bij onderhoud of reparaties kan het personeel snel defecte componenten vinden en vervangen of de oorzaak van een probleem opsporen dankzij traceerbaarheid van de printplaten, waardoor de uitvaltijd wordt verkort en de productiviteit toeneemt.
- Verbeterde productbetrouwbaarheid. Fabrikanten kunnen het ontwerp- of productieproces verbeteren door de productiegeschiedenis van een printplaat te traceren, wat leidt tot betere producten en meer klanttevredenheid.
- Voor sommige sectoren, zoals de luchtvaart en medische apparatuur, eisen de regelgevende organisaties en normalisatie-instanties vaak traceerbaarheid. Fabrikanten kunnen de naleving van deze regels en normen aantonen door dankzij traceerbaarheid van de printplaten.
- Bescherming tegen aansprakelijkheid. Fabrikanten kunnen worden beschermd tegen aansprakelijkheid in geval van ongevallen of incidenten door gebruik te maken van de traceerbaarheid van de printplaten om aan te tonen dat zij alle vereiste voorzorgsmaatregelen hebben genomen om de veiligheid en betrouwbaarheid van hun goederen te garanderen.
- Betere verdediging tegen vervalste elektronische componenten of printplaten.
- Integratie met het Smart Factory-systeem, met de extra mogelijkheid om via data-analyse nuttige informatie te extrapoleren over de verbetering van het productieproces en de productkwaliteit.
Technische oplossingen voor traceerbaarheid
Traceerbaarheid van printplaten wordt bereikt met verschillende methoden. Hier zijn enkele van de belangrijkste:
- Om individuele printplaten eenvoudig te kunnen identificeren en traceren, kunnen streepjescodes worden afgedrukt en aangebracht op de printplaat of de verpakking ervan.
- Gebruik van radiogolven. Tags voor radiofrequentie-identificatie (RFID) kunnen in printplaten of hun verpakking worden aangebracht, zodat ze automatisch kunnen worden getraceerd en geïdentificeerd.
- QR-codes. Door Quick Response (QR)-codes op de printplaat of de verpakking ervan aan te brengen, kunnen fabrikanten informatie toevoegen zoals het serienummer van de printplaat, de productiedatum enz.
- Deze techniek biedt een permanente en zeer leesbare markering door de identificatiegegevens op een geschikt etiket of rechtstreeks op de printplaat of de componenten ervan te etsen.
- Datamatrixcodes Aangezien datamatrixcodes meer informatie bevatten op een kleiner oppervlak dan QR-codes, zijn ze perfect voor traceerbaarheid van printplaten.
- Unieke identificatiecodes. Individuele printplaten kunnen unieke identificatiecodes krijgen, zoals serienummers of componentnummers, zodat ze eenvoudig kunnen worden gevolgd en geïdentificeerd in de productie- en toeleveringsketen.
De keuze van de techniek hangt af van factoren zoals de specifieke vereisten van de sector, de omvang en complexiteit van de printplaat en het geld dat beschikbaar is voor de uitvoering. Elk van deze technieken heeft voor- en nadelen.
De invoering van SMD-componenten (Surface Mount Devices) heeft geautomatiseerde assemblage van printplaten met behulp van SMT-assemblagelijnen (Surface Mount Technology) mogelijk gemaakt. Deze complexe en gesofisticeerde apparatuur beheert de gehele assemblagelijn autonoom: de componenten worden gehaald uit geschikte verdelers waarop de componentrollen worden geplaatst en met uiterste precisie op de printplaat geplaatst met behulp van pick & place-machines. Hoewel het printplaatproductieproces andere stadia omvat (boren, solderen, bakken, optische en manuele inspectie enz.), is de plaatsing van de componenten een van de meest kritieke.
Daarom moet traceerbaarheid van printplaten met gedrukte etiketten geïntegreerd worden in de SMT-productielijn, waarbij de gedrukte etiketten worden beheerd alsof het normale componenten zijn (weerstanden, condensatoren, geïntegreerde schakelingen of transistoren).
Figuur 2 toont een SMT-lijn met verdeler van voorgedrukte traceerbaarheidsetiketten. Net als gewone componenten worden de gedrukte etiketten uit de pick & place-machine gehaald en precies op de aangewezen plaats op de printplaat geplaatst, waarna ze naar de verwerkingslijn worden gevoerd.
Figuur 2: SMT-productielijn met verdeler van etiketten (Bron: industryEMEA)
Naast de apparatuur spelen de voor de vervaardiging van de etiketten gebruikte materialen een essentiële rol. Bedrukbaarheid, bestendigheid tegen hitte en chemische stoffen zijn de belangrijkste factoren bij de keuze van materialen voor het etiketteren van printplaten. Deze etiketten bevatten informatie die cruciaal is voor het productieproces en die, als ze verloren gaan, tot verstoringen van de winstgevendheid kan leiden. Om ervoor te zorgen dat de op de printplaten aangebrachte etiketten bestand zijn tegen temperatuurschommelingen, mechanische slijtage en de inwerking van de bij het printplaatproductieproces gebruikte chemicaliën, moeten specifieke materialen worden gebruikt.
Het meest gebruikte materiaal hiervoor is polyimide. Polyimide-etiketten zijn geschikt voor streepjescodes, datamatrixcodes, QR-codes en alfanumerieke identificatie van printplaten met een hoge dichtheid. Dit materiaal garandeert een hoge stabiliteit over een breed temperatuurbereik (tot 300°C en meer) en maakt het mogelijk om met een hoge resolutie (d.w.z. 600 DPI) zeer kleine etiketten te bedrukken (zie figuur 3).
Figuur 3: 2D-streepjescode-etiketten met QR-code en verschillende afmetingen (Bron: Link Hamson)Top of Form
Conclusie
De traceerbaarheid van printplaten is essentieel tijdens de fabricage, assemblage en distributie om ervoor te zorgen dat de onderdelen de hele productiecyclus doorlopen en dat elk afzonderlijk product identificeerbaar is, zelfs nadat het de fabriek heeft verlaten. Door de traceerbaarheid, uitgevoerd door etikettering of andere gelijkwaardige oplossingen, te integreren in andere bedrijfsprocessen is het ook mogelijk het beheer van een bedrijfsstructuur te verbeteren en de productie-efficiëntie te verhogen.
29.08.2023
