Las placas de circuito son un componente básico de dispositivos eléctricos, automóviles, robots, teléfonos inteligentes, tabletas y similares. Por lo tanto, deben ser confiables, cumplir con los requisitos de calidad cada vez mayores y, sin embargo, los costos de fabricación deben disminuir con la complejidad creciente del producto final. Por lo tanto, la placa de circuito en sí y su fabricación están cambiando. Gracias a la tecnología RFID UHF de Harting, el componente electrónico ahora puede hablar y pensar por sí mismo.

Uno de los proveedores de servicios de MES en Alemania pide un tablero de control. Una vez que se ha ingresado el pedido, se programa el pedido, se inicia la producción y todos los datos relevantes de producción y calidad se almacenan en el sistema de fondo (una base de datos). El proceso completo se controla centralmente desde el sistema principal de back-end. Aunque la placa de circuito impreso se reconoce sin ambigüedades durante la fabricación o con un 2DCode con láser, la placa de circuito impreso no conoce ningún parámetro de proceso ni características de calidad.

Aunque muy simplificado, este es el proceso clásico de crear una placa de circuito impreso. Sin embargo, en términos de ciclo de vida, esto es demasiado costoso e inflexible y, por lo tanto, no es sostenible y, por lo tanto, es adecuado para la industria 4.0. Sin embargo, hay mucha más industria 4.0 en una placa de circuito de lo que muchos imaginan.

Ya durante la producción de la Rohleiterplatte, esta recibe una memoria. Además, puede influir activamente en todos los demás procesos, no solo en la producción, sino en todo su ciclo de vida. Un pequeño chip UHF RFID con una pequeña estructura de antena lo hace posible. Embebido en la placa de circuito esto no se nota. El espacio requerido es comparable a un código 2D. A partir de ahora, la placa de circuito en bruto ya puede almacenar datos de producción en cualquier momento, como la fecha de fabricación y características como el grosor y el número de capas. Por supuesto, se puede identificar de forma única, en el clúster y en distancias relativamente grandes: los rangos superiores a 1 m no son poco realistas. Por lo tanto, los procesos de logística de almacenamiento ya se pueden optimizar mediante la recolección automatizada (en masa).

El sensor de imagen de 1 mm² permite la cámara digital más pequeña del mundo

Cuando la placa de circuito llega al proveedor de servicios MES, el ensamblador y finalmente a la línea de producción SMD, la placa de circuito o el uso se conecta a la línea de producción. Las máquinas de producción con tecnología UHF RFID integrada lo hacen posible. Las placas de circuito pueden reconocerse, la información almacenada se puede leer y actualizar o complementar si es necesario. Cuándo y en qué máquina con qué tiempo de producción son solo algunos parámetros que se pueden almacenar. Pero también se pueden guardar eventos especiales como fallas relevantes dentro de una máquina de producción.
Si la placa de circuito o el beneficio se alimenta manualmente a un nuevo proceso de fabricación después de ser apilados, la placa de circuito puede saber si está aquí o quizás aún no ha pasado por otro paso del proceso.

Fácil de implementar con tecnología UHF RFID

Todo esto es posible gracias a la tecnología UHF RFID de última generación. Gracias a la antena Ha-VIS Locfield basada en cable coaxial y al flexible lector UHF RFID Ha-VIS RF-R350 de Harting, la realización es posible con poco esfuerzo. El Locfield es una antena de ahorro de espacio que permite la comunicación de datos con placas de circuitos dentro de la línea de producción. El conjunto de antenas sigue un conductor coaxial y permite la comunicación de velocidad de la placa completa con varias placas en un beneficio de la placa. Gracias al procesamiento de datos flexible y compatible con el estándar del lector-escritor UHF RFID Ha-VIS RF-R350, los datos pueden procesarse directamente en el lector.

El lector y la antena se pueden integrar fácilmente en sistemas nuevos y antiguos. El diseño compacto y el alto grado de protección IP67 también facilitan la adaptación. La integración completa de los datos en los sistemas de producción es posible en cualquier momento, pero no es absolutamente necesario. Por supuesto, los sistemas de back-end existentes pueden y deben integrarse. La solución puede crecer de manera muy fácil y flexible con los requisitos e ideas del ensamblador de PCB y sus clientes.

El almacenamiento de datos en el chip RFID de la placa de circuito impreso sigue los estándares ISO y GS1, que ya son conocidos en el comercio de carga. Aquí no solo se hace referencia al ID de la PCB, sino también a los datos de proceso y fabricación, que se almacenan en la llamada memoria de usuario del chip RFID. Todo es muy transparente y puede ser utilizado fácilmente por terceros.

Insertar el chip UHF RFID directamente en la placa de circuito en bruto es ciertamente la solución más elegante, pero no la única. Con el chip incorporado, que está completamente automatizado en la placa de circuito impreso, gracias al proceso de diseño Beta, se puede visualizar la totalidad del ciclo de vida y toda la cadena de producción directamente en la placa de circuito impreso. Incluso durante el proceso de ensamblaje, el chip se puede aplicar a las placas de circuito como un componente SMD. La compañía Murata ofrece con los chips o transpondedores RFID UHF correspondientes de Magicstrap.

Una vez equipado con la tecnología UHF RFID, esto puede, por supuesto, usarse a pedido durante toda la vida útil de la PCB. Además de las aplicaciones de logística de almacén, porque es posible la detección masiva de varios tableros a la vez, z. B. Los procesos de reparación se pueden optimizar. Incluso si la placa de circuito ya no funciona o ya no se puede encender, la información almacenada, como las versiones de firmware entregadas, todavía se puede consultar.

Además, la información también puede consultar fácilmente si la placa ya se ha instalado en un Fertigproduckt. Mientras la carcasa no esté completamente hecha de metal y se cumplan ciertos principios físicos básicos, la información contenida en el chip RFID se puede seguir utilizando y actualizando. Hasta la eliminación de la placa de circuito impreso, las posibilidades de la tecnología UHF RFID están disponibles y pueden habilitar y mejorar varias aplicaciones.

¿Te sigue la teoría o ya la practicas?

¿Es esto una simple teoría o ya está siendo implementada? Nokia ya está aprovechando la fabricación de PCB basada en UHF RFID en su nueva línea de producción modular 4.0. Los primeros productos producidos allí ya están equipados con transpondedores RFID UHF. Las máquinas utilizadas por varios fabricantes, incluido un sistema de soldadura por reflujo de Rehm Thermal Systems, están equipadas con los productos UHF RFID descritos de Harting y, por lo tanto, cumplen con los requisitos de una producción industrial de placas de circuito impreso con capacidad 4.0.

La empresa ASM Assembly Systems GmbH & Co. KG también integra tecnología RFID en sus máquinas. Pero no solo las máquinas y las placas de circuitos pueden equiparse con tecnología RFID. Los consumibles como los rodillos de limpieza que se utilizan en las impresoras de pasta de soldadura también se pueden reconocer automáticamente. La empresa Vliesstoff Kasper ofrece los productos correspondientes. Zollner Elektronik AG lleva mucho tiempo mostrando las posibilidades de esta tecnología en su centro técnico de Cham.

Las ideas para utilizar la tecnología UHF RFID aún más versátiles tienen muchas en el consorcio. Entre otras cosas, la TU Dresden está involucrada para avanzar en desarrollos de módulos completamente nuevos. 

La tecnología UHF RFID hace que la industria de PCB sea aún más versátil, los procesos de fabricación sean más flexibles, más seguros y permite nuevos escenarios de aplicación, hasta la mejora de un manejo sostenible de las materias primas de una placa de circuito impreso, a través de la eliminación adecuada. El líder tecnológico ya tiene otras ideas y trabajará junto con sus socios en su implementación.

El autor Olaf Wilmsmeier es Gerente de Desarrollo de Negocios RFID, Harting Technology Group.

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