Lo esencial de la inspección visual manual en la fabricación de PCB

Inspección visual de componentes

En la situación actual, con la escasez de componentes, la inspección visual de la calidad de los productos entrantes, durante la fabricación y en las etapas de prueba nunca ha sido tan importante.

Las placas de circuito impreso (PCB) de alta calidad y fiabilidad controlan muchos productos en la sociedad actual. Sectores como el aeroespacial, el automovilístico y el de la tecnología médica requieren PCB especializadas y de rendimiento crítico, producidas en lotes concentrados y, obviamente, los fabricantes de productos electrónicos de consumo y equipos de telecomunicaciones necesitan un suministro continuo de PCB estándar en grandes volúmenes.

Con el objetivo de ofrecer un rendimiento fiable y alcanzar los objetivos de calidad, los fabricantes y sus proveedores de PCB cuentan con rigurosos procedimientos de garantía de calidad. Los sistemas de gestión de la calidad (SGC) incluyen directrices detalladas para la inspección de PCB, con el fin de garantizar la entrega constante de productos de alta calidad.

Un SGC también incluirá requisitos de información rigurosos, lo que demuestra el compromiso con la calidad y proporciona total transparencia y trazabilidad en cualquier caso de fallo del producto.

Esta nota de aplicación analiza el papel que desempeña la inspección visual manual (MVI) en el proceso de gestión de la calidad de la fabricación de PCB.

¿Qué es la inspección visual manual?

La inspección visual manual (MVI) en la fabricación de PCB consiste en que una persona examine una PCB y la compare con una «placa de referencia» o con los criterios detallados de control de calidad que figuran en la lista de verificación de control de calidad. El objetivo de la inspección visual es identificar cualquier defecto antes de que la PCB se integre en el producto final.

La forma más sencilla de MVI es a simple vista. Sin embargo, es poco probable que esto permita identificar más que los defectos más evidentes, especialmente cuando se inspeccionan PCB más pequeñas y densamente pobladas. Por lo tanto, en la mayoría de los casos, la placa se inspecciona con un microscopio, lo que garantiza una visión más precisa y detallada de cada elemento que compone una PCB en funcionamiento.

Inspección durante el proceso de diseño para la fabricación (DFM)

Como parte de la fase de desarrollo de la introducción de nuevos productos (NPI), muchos fabricantes subcontratan la construcción de sus diseños de PCB a una empresa de fabricación de PCB. En la fase inicial de prototipos, los fabricantes crean una réplica exacta de los planos de diseño, que se ajusta perfectamente a todos los detalles de las especificaciones del cliente.
En esta etapa se realiza una pequeña prueba de la primera placa. Esta es la fase en la que se comprueba si el diseño es adecuado para su finalidad. Los prototipos se inspeccionan con un microscopio para detectar cualquier defecto de fabricación. También se evalúa la PCB para ver si es posible realizar adaptaciones que mejoren el rendimiento o el cumplimiento de la norma IPC y aumenten la facilidad y la rapidez de la fabricación final.

Una vez aprobada la versión perfeccionada del prototipo, se produce una tirada más grande de PCB. Se llevan a cabo pruebas de validación de ingeniería (EVT) y pruebas de validación de diseño (DVT). Se realiza un análisis de fallos en las PCB que no superan las pruebas y también se llevan a cabo comprobaciones estéticas para garantizar que las placas cumplen con las especificaciones actualizadas del cliente. A continuación, se realizan las modificaciones de diseño o los cambios necesarios en el proceso de producción.

Por último, se realizan pruebas de validación de la producción (PVT). Esta es la «última fase de construcción» del proceso antes de que las PCB de muestra se consideren aceptables para la producción en masa.

A lo largo del proceso de DFM, se utiliza un microscopio para la inspección visual y se capturan imágenes para incluirlas en la documentación de NPI.
La inspección continua es una parte importante del proceso de DFM de PCB, ya que evita muchos posibles fallos de diseño y contribuye a un proceso de fabricación eficiente y rentable. Por lo tanto, es importante utilizar un sistema de inspección de alta calidad que ofrezca una calidad de imagen excepcional y un rango de aumento adecuado al tamaño y la complejidad de la PCB que se está probando.
La elaboración de informes a lo largo del desarrollo del prototipo también es importante para realizar un seguimiento de los cambios de diseño y documentar los problemas encontrados y sus soluciones. La captura de archivos de imagen y vídeo forma parte de este proceso de elaboración de informes.

Inspección visual antes del montaje del producto

Una vez completado el proceso de desarrollo, la PCB aprobada pasará a la fabricación en serie. Antes de ello, es necesario adquirir los componentes necesarios en las cantidades adecuadas.

A menudo, los fabricantes de PCB compran piezas a proveedores externos, incluidos subconjuntos electrónicos, unidades de montaje y componentes individuales. Estos artículos se someten a inspección en la zona de entrada de mercancías. Los procedimientos de control de calidad incluyen una lista detallada de comprobaciones de calidad que deben realizarse y todos los resultados se registran junto con imágenes capturadas de las piezas, para garantizar la trazabilidad completa.

Inspección durante la fabricación en serie de PCB

El objetivo de la inspección es detectar y corregir los fallos lo antes posible. Para garantizar que esto sea así, es fundamental crear un plan de inspección bien pensado y exhaustivo. Las PCB son cada vez más pequeñas y complejas, a medida que los diseños de los productos se vuelven cada vez más sofisticados. Esto significa que los procesos de inspección se han vuelto más detallados y complejos, y deben llevarse a cabo en numerosas etapas a lo largo de la producción.
La inspección visual es una herramienta importante en la caja de herramientas del inspector, y las comparaciones visuales con una «placa de referencia» resultan extremadamente útiles.

Sin embargo, cabe señalar que los procesos de control de calidad incluyen una serie de metodologías, lo que significa que la inspección visual a menudo se complementa con otras técnicas. La más sencilla de ellas es el uso de superposiciones, mientras que las comprobaciones más exhaustivas pueden requerir mediciones precisas y detalladas.

La clave para gestionar una inspección detallada

Los requisitos de inspección detallada pueden aumentar los tiempos de producción y, por lo tanto, los costos. Por eso, un sistema de gestión de calidad eficaz permite la inspección por lotes de componentes regulares y de bajo costo, reservando la inspección al 100 % para los componentes críticos para el rendimiento, en los que la seguridad es primordial.

Otro criterio fundamental para optimizar y reducir el costo de la inspección es seleccionar un sistema de inspección que sea fácil de usar. Un sistema intuitivo que requiera una formación mínima, especialmente cuando intervienen varios operadores, garantiza que la inspección visual sea rápida, precisa y coherente.

Como se ha mencionado anteriormente, una calidad de imagen excepcional y un rango de aumento adecuado son fundamentales para realizar comprobaciones rápidas y precisas.

Por último, un sistema que permita a los supervisores de inspección crear un flujo de trabajo eficiente mediante el uso de preajustes del programa mantendrá la precisión y mejorará el rendimiento.

Defectos comunes en las PCB que se buscan durante la inspección

Comprobaciones de componentes:

Los defectos de los componentes son uno de los principales factores que contribuyen a las PCB defectuosas, por lo que es necesario comprobar lo siguiente en las PCB:

• Componentes que faltan
• Componentes mal colocados o desalineados
• Valor incorrecto de los componentes
• Componentes dañados
• Conductores levantados
• Polaridad invertida de los componentes

El uso de métodos adicionales para complementar la inspección visual, como superposiciones y software de medición básico, es extremadamente útil para identificar componentes desalineados de forma rápida y sencilla.

En algunos casos, puede ser útil la posibilidad de obtener una vista oblicua para observar con detalle una interfaz o un punto de intersección en un componente. Girar la vista oblicua alrededor del objeto añade mayor claridad al punto de interfaz.

Un ejemplo de ello es la comprobación de la calidad del recubrimiento de los orificios pasantes o la comprobación de la presencia de cables levantados.

Comprobaciones del recubrimiento:

La integridad del recubrimiento de una PCB es fundamental para su correcto funcionamiento a largo plazo y, por lo tanto, la inspección de los recubrimientos es una parte importante del proceso.

Los recubrimientos se comprueban para detectar:

• Pinchazos
• Desgarros
• Distribución desigual
• Espesor
• Enmascaramiento correcto, asegurando que el recubrimiento solo se aplica a las áreas relevantes de la PCB

El uso de iluminación al verificar los recubrimientos es extremadamente útil para detectar rápidamente cualquier problema potencial. Por ejemplo, la iluminación UV es ideal para evaluar la integridad de los recubrimientos conformados.

Verificaciones de soldadura:

Una de las áreas clave a tener en cuenta durante el proceso de control de calidad de la PCB. Las placas complejas actuales tienen miles de juntas de soldadura, todas ellas críticas para el funcionamiento de la PCB.

Los inspectores comprobarán:

• Puentes de soldadura o cortocircuitos.
• Cualquier circuito abierto
• Cualquier hueco o protuberancia
• Residuos de cobre
• Soldadura insuficiente
• Exceso de soldadura
• Calidad general de la soldadura

Cuando se trata de acelerar las comprobaciones de soldadura, se puede utilizar iluminación infrarroja para reducir el deslumbramiento, mientras que los iluminadores episcópicos ayudan a los operadores a inspeccionar el recubrimiento de los orificios pasantes.

A lo largo de todos los controles de calidad mencionados, los inspectores también examinarán la calidad general de la PCB, incluyendo la búsqueda de suciedad, arañazos, abolladuras o deformaciones.

Si se informa de un fallo recurrente, se pueden modificar los procesos de fabricación para resolverlo, lo que permite una mejora continua del proceso de fabricación y garantiza la calidad para los clientes.