EMS expertise: Leuze electronic assembly
Per produrre un circuito stampato di altissima qualità con fino a 1.500 componenti elettronici è necessario un grande know-how. Questo know-how si trova a Unterstadion, una comunità di circa 800 abitanti nel distretto di Alb-Donau: Qui ha sede la Leuze electronic assembly GmbH. Più di 200 dipendenti lavorano in tre turni nello stabilimento, che ha una superficie di oltre 3.000 metri quadrati. La “LEA”, una filiale del gruppo Leuze electronic, esiste dal 1977. È una delle sei sedi produttive di Leuze in tutto il mondo, specializzata in Electronic Manufacturing Services (EMS) – la produzione di componenti elettronici..
Un partner affidabile
Dalla sua fondazione nel 1977, Leuze electronic assembly GmbH ha continuato a svilupparsi in modo costante e con successo. Nel 2022 il fatturato è stato di circa 64,5 milioni di euro; negli ultimi dieci anni la produzione è aumentata in media del 17% all’anno. Una storia di successo che si basa in parte su una caratteristica particolare del luogo, come spiega il direttore di produzione Georg Denkinger: “Due terzi della nostra produzione sono destinati al gruppo globale Leuze e un terzo a clienti esterni. Questa combinazione di produzione interna e produzione per conto terzi è piuttosto unica. Molti concorrenti ci provano, ma non riescono ad avere successo”. Secondo Denkinger, richiede una mentalità diversa e strutture adattate, anche per quanto riguarda il software utilizzato. E, non da ultimo, una forza di resistenza, perché alcuni investimenti richiedono un po’ di tempo per essere ripagati. I clienti della Leuze electronic assembly sanno che qui sono ben serviti: “Trattiamo i clienti esterni e interni allo stesso modo. Questo è facile da dire in tempi buoni. Ma è qualcosa che va dimostrato anche in tempi difficili e, ovviamente, significa dare la priorità a un ordine esterno se il cliente ha un problema. Questo è possibile solo se si è preparati a queste situazioni”, spiega Georg Denkinger. E l’assemblaggio elettronico di Leuze a Unterstadion lo è, come dimostra un’occhiata agli impianti di produzione ultramoderni con tre linee di produzione.
Milioni di piccole parti
“L’assemblaggio di un circuito stampato è complesso come la costruzione di un moderno smartphone”, afferma Georg Denkinger. La Leuze electronic assembly ha lavorato più di 320 milioni di SMD (dispositivi montati in superficie) nel 2022. Si tratta di piccoli componenti elettronici che vengono saldati sul circuito stampato. A questi si aggiungono circa dieci milioni di THT (through-hole technology). Si tratta di componenti con fili che vengono inseriti attraverso il circuito stampato e saldati sul lato posteriore.
Precisione richiesta
L’assemblaggio dei circuiti stampati inizia con la programmazione. Qui Leuze utilizza una macchina che programma tutti i tipi di dispositivi. Ogni anno passano per questa fase oltre 500.000 componenti. Un codice a matrice di dati, che contiene il numero di parte, il numero d’ordine e il numero di serie, viene poi inciso al laser sul componente. Il vantaggio: Se in un secondo momento si scopre che un componente è difettoso, il codice può essere utilizzato per tracciare con precisione tutti i dati, ad esempio quando il componente è stato prodotto, quali stazioni ha attraversato e come è stato testato. Una volta inciso il codice al laser, il componente passa alla linea SMD per la “stampa a pasta saldata”: Una matrice viene applicata al circuito stampato vuoto come modello. La pasta saldante viene riempita nelle cavità della matrice. “La pasta è paragonabile al filo di saldatura dei tempi passati; collega i componenti montati in superficie alla scheda di circuito”, spiega Georg Denkinger. L’altezza della pasta è importante: viene applicata con estrema precisione a un micrometro esatto. Per fare un paragone: Un capello umano medio ha uno spessore di circa 50-80 micrometri. Una macchina misura il circuito stampato utilizzando una scansione 3D per determinare se la pasta è stata applicata correttamente ovunque.
Tre linee utilizzabili in modo flessibile
Nel processo successivo, i rotoli pre-testati con componenti standard entrano in un assemblatore. Questo rimuove i componenti e li colloca nei rispettivi depositi di pasta saldante. Grazie a un sistema di “pick-by-light”, l’allestimento degli ordini è progettato per garantire efficienza e assenza di errori: segnali luminosi indicano al dipendente responsabile il punto esatto in cui deve essere posizionata la bobina successiva, che viene poi riconosciuta. Un altro vantaggio dell’assemblaggio dei circuiti stampati a Leuze: Tutte e tre le linee possono lavorare tutti i tipi di componenti, dai più piccoli ai più grandi. Il tutto è controllato da un computer di linea centrale di ASYS. Ora si passa al forno: Qui la temperatura corretta è essenziale affinché la pasta si sciolga. La profilazione dell’andamento della temperatura viene eseguita in base alla norma J-STD-020 e la saldatura avviene in un’atmosfera di gas inerte definita.
Focus sulla qualità
Segue l’ispezione ottica del circuito stampato, anch’essa completamente automatizzata. In questo caso si ricorre all’alta tecnologia: un sistema di ispezione ottica automatizzato (AOI-3D) di KohYoung. A questo scopo, un laser proietta un motivo a scacchiera sul circuito stampato, facilitando così la misurazione della superficie. Inoltre, la macchina utilizza l’elaborazione delle immagini per ispezionare i componenti. Con assoluta precisione, come sottolinea Georg Denkinger: “Nulla può nascondersi al sistema. Se manca un componente elettronico, se non è stato saldato correttamente o se l’allineamento e l’altezza non sono corretti – questi e molti altri possibili errori vengono rilevati in modo affidabile – la lastra viene quindi espulsa e rilavorata”. L’ispezione di un circuito stampato richiede al massimo 17 secondi. Con diverse centinaia di componenti estremamente piccoli, si tratta di un risultato notevole. Per il responsabile della produzione, AOI-3D è un passo importante per l’assicurazione della qualità: “Utilizziamo il processo AOI già dal 2007. E nel 2019 siamo passati alla versione 3D. Questo ci pone davanti a molti concorrenti”. I clienti della Leuze electronic assembly ne traggono vantaggio grazie alla massima sicurezza operativa degli assemblaggi elettronici prodotti a Unterstadion.
Schede di circuito anche per ambienti difficili
Nella fase successiva, una macchina posiziona i diaframmi sui sensori previsti, con una precisione di circa 15 micrometri. Questi ricevono così una chiara soglia di commutazione da buio a luce. Ogni anno vengono applicati tra i 600.000 e i 700.000 diaframmi. Segue il test della sonda volante: Una sonda con fino a otto aghi si muove sulla scheda di circuito. Gli aghi entrano in contatto con i componenti elettronici e ne verificano la funzionalità. Lo stesso avviene sul lato inferiore. Inoltre, è disponibile un sistema di test a letto d’aghi con più di 1.500 aghi, nel caso in cui l’assemblaggio venga prodotto in grandi quantità. Infine, se il cliente lo desidera, Leuze electronic assembly fornisce ai circuiti stampati un rivestimento protettivo. “Un rivestimento è utile, tra l’altro, in ambienti in cui può formarsi condensa”, spiega Georg Denkinger. “Produciamo circuiti stampati per grandi camion da miniera e gatti delle nevi, ad esempio. Queste devono funzionare in modo affidabile anche in condizioni difficili”. Con questo, i circuiti stampati sono quasi finiti: Ora vengono tagliati automaticamente con una fresatrice o un laser. Se il cliente desidera moduli completi, i dipendenti di Unterstadion installano le schede di circuito in alloggiamenti e montano componenti aggiuntivi. La programmazione, la parametrizzazione e i test di funzionamento a livello di modulo completano il processo. Tali moduli sono stati creati, ad esempio, per i dispositivi per l’analisi del sangue.
Grande richiesta
Grazie alla sua vasta esperienza nella produzione EMS e agli elevati standard di qualità, Leuze electronic assembly GmbH è un partner affidabile per i suoi clienti. Il 99,7% dei componenti elettronici prodotti a Unterstadion è privo di errori già al primo ciclo di lavorazione. Grazie ai dipendenti formati nello stabilimento, alle macchine all’avanguardia e ai brevetti sui sistemi sviluppati internamente, LEA ha preparato la strada per un futuro di successo: “Vorremmo continuare a crescere e aumentare la quota di produzione per conto terzi fino a circa il 50%. C’è un grande potenziale in questo senso. Stiamo registrando un gran numero di richieste da parte dei clienti”, afferma Georg Denkinger. Le prospettive sono quindi buone per gli specialisti di circuiti stampati di Unterstadion.
Immagini
Figura 1: Il direttore di produzione Georg Denkinger con una matrice. Questa viene utilizzata per applicare la pasta saldante sui circuiti stampati in modo mirato.
Figura 2: I componenti elettronici standard sono in rotoli. I singoli rotoli di nastro vengono guidati in un assemblatore. Questo posiziona i componenti sul circuito stampato.
Figura 3: La qualità e la funzionalità hanno la massima priorità in ogni fase del processo e vengono costantemente controllate.
Figura 4: Un circuito stampato contiene fino a 1.500 componenti elettronici. Se il cliente lo desidera, l’assemblaggio elettronico Leuze produce anche moduli completi e installa altri componenti corrispondenti oltre alla scheda elettronica.
Figura 5: Leuze electronic assembly di Unterstadion è in grado di produrre circa 1.600 schede elettroniche diverse; ogni giorno vengono prodotti circa 40 tipi di schede.
È grazie a curiosità e determinazione che i Sensor People di Leuze creano da 60 anni innovazioni e pietre miliari nell’automazione industriale. La loro motivazione è il successo dei propri clienti. Ieri. Oggi. Domani. Il portfolio di prodotti high-tech comprende un gran numero di sensori diversi per la tecnologia dell’automazione, tra cui ad esempio sensori di commutazione e di misura, sistemi di identificazione, soluzioni per la trasmissione dati e l’elaborazione di immagini. In qualità di esperto di sicurezza, Leuze si concentra anche su componenti, servizi e soluzioni per la sicurezza sul lavoro. Leuze focalizza il proprio lavoro nei settori chiave dell’impresa in cui i Sensor People presentano uno specifico know-how applicativo e molti anni di esperienza. Questi settori includono l’intralogistica e il packaging, le macchine utensili, l’automotive e il Lab Automation. L’azienda Leuze è stata fondata nel 1963 presso quella che è ancora tutt’oggi la sua sede a Owen/Teck, nel sud della Germania. Attualmente sono presenti circa 1.600 Sensor People in tutto il mondo che, con determinazione e passione per il progresso e il cambiamento, assicurano ai propri clienti di avere sempre successo in un settore in continua evoluzione. E questo, sia che si tratti di centri di competenza tecnologica o di una delle 21 filiali dirette, contando inoltre sul supporto di più di 40 distributori internazionali. www.leuze.com
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