PCB06_Copertina (200x267).indd - B2B24 - Il Sole 24 Ore

PCB Magazine n.6 - GIUGNO 2012
SPECIALE: ESD
IL SOLE 24 ORE S.p.A. - Sede operativa - Via Carlo Pisacane 1, ang. SS Sempione - 20016 PERO (Milano) - Rivista mensile, una copia € 5,00
LA PRIMA RIVISTA ITALIANA SUI CIRCUITI STAMPATI
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n.6
GIUGNO 2012

Nordson Asymtek SL940E
Sistema di conformal coating
Ersa Versaflow 3/45
Saldatrice selettiva
Panasonic NPM
Pick & Place modulari
Nikon XTV160
Ispezione a raggi-x
CyberOptics QX500
Ispezione ottica
automatica
Ersa Versaprint S1
Serigrafica con
ispezione al 100%
Ersa IR/PL650
Sistema di rework
per IC, BGA, QFN
CyberOptics QX100
Ispezione ottica
da banco

Disaffezione per la politica, malcontento generale,
sacrifici su tutta la linea, austerità e crescita limitata.
Sono argomenti che colpiscono quotidianamente il
nostro Paese, argomenti che stanno diventando una
norma, un’abitudine. Un po’ come durante gli anni
del terrorismo, quando non si badava più (o quasi)
a quello che succedeva ogni giorno, aspettando il
domani quasi con rassegnazione.
Tutti stanno facendo i conti con il momento difficile:
l’Europa che non riesce a liberarsi dalle sabbie mobili
di una crisi recessiva grave e preoccupante, gli Stati
Uniti con una crescita che stenta, la stessa Cina, che
ha rivisto il suo target di crescita del PiL al 7,5%,
ben lontano ormai dai mitici valori superiori all’8%
degli ultimi anni.
Lo scenario dell’economia globale contribuisce a
limitare gli entusiasmi anche dei più ottimisti. E se
guardiamo la situazione dalla piccola prospettiva
del campo di cui siamo la voce, quello dell’elettronica
industriale, dei circuiti stampati, delle macchine
d’assemblaggio, la situazione appare anche più
complessa, perché più difficilmente interpretabile.
Fra le aziende che non riescono a decollare per
la stretta creditizia, a quelle che si trovano a
navigare a vista fra stipendi da pagare, contratti
che evaporano e pressione fiscale senza paragoni,
alle (poche) aziende più fortunate che - basando le
proprie strategie sull’export - conoscono invece un
momento di tenuta, è complicato, se non impossibile,
delineare per l’Italia dell’elettronica un quadro
chiaro della situazione.
Una cosa è comunque certa: anche nel settore
dell’elettronica è difficile fare impresa in Italia.
Come per tutti gli altri comparti, anche nel
▶ EDITORIALE
Prospettive di rilancio
nostro campo la necessità di investire nella
modernizzazione e nella globalizzazione delle
aziende è l’unico modo per affrontare un momento
che sembra senza uscita. E non lo dico io, ma lo stesso
Giorgio Squinzi, neo presidente di Confindustria che
- parlando in generale delle aziende italiane - pone
la modernizzazione e la globalizzazione al primo
posto fra gli imperativi da seguire, unitamente a
un più concreto intervento da parte del governo per
agevolare e semplificare i rapporti fra aziende e Pa.
L’occasione nasce dal primo passo concreto del
governo verso la crescita, quei 30 miliardi previsti
come prima tranche per ovviare ai crediti delle
imprese verso la pubblica amministrazione;
una cifra criticata dal numero uno di viale
dell’Astronomia per la sua effettiva esiguità. Non si
può dire che Squinzi non abbia ragione, ma intanto
il primo passo è stato fatto e questo è importante.
Ora però ne aspettiamo un altro: la soluzione di
quell’annoso e spinosissimo problema dei ritardi dei
pagamenti da parte della Pa che ci vede fanalino
di coda in Europa. Le cifre parlano chiaro: contro i
180 giorni che di media sono necessari a un’azienda
italiana per farsi pagare dallo Stato e in Germania
ce ne vogliono solo 35.
È un semplice dato numerico, certo, ma che la dice
lunga sulle differenze che ci sono fra Paesi che
veramente funzionano e altri che faticano a trovare
la strada giusta per un rilancio che senz’altro si
merita.
PCB giugno 2012
5

6 PCB giugno 2012
▶ SOMMARIO - GIUGNO 2012
IN COPERTINA
Fondata nel 1969 a Concorezzo
(MB), OMR Italia S.p.A. è oggi
tra i maggiori produttori europei di
circuiti stampati.
Elevata capacità produttiva, processi
altamente qualificati, un sistema
qualità certificato ISO TS 16949
abbinati a un’elevata flessibilità fanno
di OMR un’azienda in grado di
soddisfare ogni esigenza del mercato.
OMR si pone quindi come supply
partner europeo estremamente
affidabile e flessibile, permettendo ai
propri clienti di ridurre il total cost
of ownership e di velocizzare il time
to market.
OMR Italia S.p.A.
Via Brodolini 22/26 I
20049 Concorezzo (MB)
Tel. +39 039 61.13.1
Fax +39 039 61.13.280
sales@omritalia.it
www.omritalia.it
agenda
Eventi/Piano Editoriale _______________10
a cura della Redazione
ultimissime
C.S. e dintorni _______________________12
a cura di Massimiliano Luce
Attualità
L’industria elettrica è la prima del mondo __20
di Bruno Piovesan
Speciale
ESD
Quota 14 per il Convegno Nazionale ESD __24
di Dario Gozzi
Stato ed evoluzione della normativa ESD _28
di Luca Gnisci, Giuseppe Angelo Reina e Giuseppe
Vittori
Come progettare un’area EPA __________32
di Roberto Teppa e Cristiano Merlo
Pavimentazione anti ESD negli ambienti
controllati __________________________36
di Alessandro Bonafede
progettazione
Quando l’E-Cad incontra l’M-Cad ______38
di Frank Krämer
Comprendere gli effetti delle via _________42
di Zhen Mu

produzione
L’azoto in rifusione ___________________48
di Piero Bianchi
La potenza di 120 Watt per dissaldare ____52
di Edoardo Banfi e Luca Conte
Uno spray flux per ogni esigenza ________56
di Dario Gozzi
Riconoscere i difetti di saldatura _________60
di Serena Bassi
test & quality
La compatibilità elettromagnetica _______68
di Piero Bianchi
AOI benchtop a 5 telecamere ___________72
di Dario Gozzi
Ispezione a 360° _____________________74
a cura di Richard Vereijssen
aziende e prodotti
Una soluzione completa per il rework _____78
di Luca Camertoni
Montaggio SMT e PTH tutto in uno ____80
a cura di Massimiliano Luce
fabbricanti
Produttori di circuiti stampati in base
al logo di fabbricazione ________________81
a cura della Redazione
PCB giugno 2012
7
Anno 26 - Numero 6 - Giugno 2012
www.elettronicanews.it
DIRETTORE RESPONSABILE: Pierantonio Palerma
REDAZIONE: Riccardo Busetto (Responsabile di Redazione)
CONSULENTE TECNICO: Dario Gozzi
COLLABORATORI:Edoardo Banfi, Serena Bassi, Piero Bianchi, Alessandro
Bonafede, Luca Camertoni, Luca Conte, Luca Gnisci, Frank Krämer,
Massimiliano Luce, Cristiano Merlo, Zhen Mu, Piero Oltolina, Bruno Piovesan,
Giuseppe Angelo Reina, Roberto Teppa, Richard Vereijssen, Giuseppe Vittori
PROGETTO GRAFICO E IMPAGINAZIONE: Elena Fusari
DIRETTORE EDITORIALE BUSINESS MEDIA: Mattia Losi
PROPRIETARIO ED EDITORE: Il Sole 24 ORE S.p.A.
SEDE LEGALE: Via Monte Rosa, 91 - 20149 Milano
PRESIDENTE: Giancarlo Cerutti
AMMINISTRATORE DELEGATO: Donatella Treu
SEDE OPERATIVA: Via Carlo Pisacane, 1 - 20016 PERO (Milano) - Tel. 02 3022.1
UFFICIO TRAFFICO: Tel. 02 3022.6060
STAMPA: Faenza Industrie Grafiche S.r.l. - Faenza (RA)
Prezzo di una copia 5 euro (arretrati 7 euro).
Registrazione Tribunale di Milano n. 148 del 19/3/1994
ROC n. 6553 del 10 dicembre 2001
Associato a:
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Il Sole 24 ORE S.p.A., l’Ufficio Diffusione c/o la sede di via Carlo Pisacane, 1 - 20016 PERO (Milano).
Gli articoli e le fotografie, anche se non pubblicati, non si restituiscono. Tutti i diritti sono riservati; nessuna
parte di questa pubblicazione può essere riprodotta, memorizzata o trasmessa in nessun modo
o forma, sia essa elettronica, elettrostatica, fotocopia ciclostile, senza il permesso scritto dall’editore.
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Privacy, Via Monte Rosa 91, 20149 Milano. I Suoi dati potranno essere trattati da incaricati preposti
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di Gruppo 24 ORE per il perseguimento delle medesime finalità della raccolta, a società esterne
per la spedizione della Rivista e per l’invio di nostro materiale promozionale.
Annuncio ai sensi dell’art 2 comma 2 del “Codice di deontologia relativo al trattamento dei dati
personali nell’esercizio della attività giornalistica”.
La società Il Sole 24 ORE S.p.A., editore della rivista PCB Magazine rende noto al pubblico che esistono
banche dati ad uso redazionale nelle quali sono raccolti dati personali. Il luogo dove è possibile
esercitare i diritti previsti dal D.Lg 196/3 è l’ufficio del responsabile del trattamento dei dati personali,
presso il coordinamento delle segreterie redazionali (fax 02 3022.60951).

8 PCB giugno 2012
▶ SI PARLA DI - LE AZIENDE CITATE
Azienda pag. Azienda pag. Inserzionisti pag.
A Altium Europe _____38, 40-41
Apex Tool ___________ 52, 54
B Bosch __________________ 37
C Cabiotec _______________ 73
CEI ______________24, 26, 28
Custer Consulting Group __ 12
D Destatis _____________ 21-23
Deutsche Bundesbank ____ 23
Dima SMT Systems ______ 63
E Eipc ___________________ 12
EL.BO. Service _______ 26, 28
EPM __________________ 12
Essegi System Service _____ 16
G G-Tech ________________ 36
I IEC ___________________ 25
IHS Global Insight _______ 21
J Juki ___________________ 80
L Lifetek _________________ 12
M Magna Electronics __26, 32, 34
Mapei _________________ 26
Martin ______________ 78-79
Mentor Graphics ___19, 42, 46
MGR Electro ___________ 58
Mirtec _________________ 19
N Nora System _________ 36-37
Nordson _______________ 72
P PCB Network ___________ 12
PCB Technologies ____ 78-79
Philips _________________ 24
Prodelec ________16, 60, 66, 80
Professional Circuit Design _ 19
S SMT HYBRID/
PACKAGING __________ 14
T Team Nazionale ESD _____ 24
V Valor __________________ 19
VDA _______________ 21-22
VDMA _____________ 21-22
W Weller _________________ 53
Y Yamaha Motor _____14, 74, 76
Z Zvei ______________18, 20-23
A
AGM PCB ........................................... 81
APEX TOOL ....................................... 51
AREL .................................................. 81
ASM ASSEMBLY ................................ 17
C
CABIOTEC ............................................ 4
CORONA ........................................... 81
E
E.O.I. TECNE ...................................... 65
F
F.P.E. .................................................. 47
I
I-TRONIK ............................................. 9
INVENTEC PERFORMANCE
CHEMICALS ITALIA ...................... II cop
ISCRA DIELECTRICS ....................IV cop.
L
LIFETEK .............................................. 15
O
OMR ITALIA ................................. I cop.
OSAI A.S. ........................................... 35
P
PACKTRONIC ....................................... 3
PHOENIX CONTACT ......................... 59
PRODELEC ....................................11-13
R
RS COMPONENTS ...................... III cop.
S
SEICA ................................................ 45
SPEA .................................................. 55
T
TECHNOLASA .................................... 49
TECNOMETAL .............................41-82

10 PCB giugno 2012
▶ AGENDA - FIERE E CONVEGNI
Data e luogo Evento Segreteria
3-7 giugno
San Francisco, CA
USA
12-14 giugno
Irvine, CA
USA
10-15 giugno
Ottawa
Canada
12-14 giugno
Penang
Malesia
25-27 giugno
Losanna
Svizzera
Gennaio
Test elettrico
Febbraio
Il rework e la saldatura manuale
Marzo
I sistemi di lavaggio
Aprile
Marcatura e tracciabilità
Maggio
Forni e profili termici
Giugno
ESD
Luglio - Agosto
Materiali di consumo e attrezzature
Settembre
Pick & Place
Ottobre
I sistemi di serigrafia
Novembre
Produzione circuiti stampati
Dicembre
Software di progettazione
DAC 2012 Cayenne Communications
Publicity Chair, 49th DAC
Tel. +1 252 94.00.981
IPC International Conference
on Flexible Circuits
IEEE ICC 2012 445 Hoes Lane
Piscataway, NJ
08855 - USA
Tel. +1-732-465-7810
icc12reg@ieee.org
IPC - Association Connecting Electronics Industries
3000 Lakeside Drive, 309 S,
Bannockburn, IL
60015 – USA
Tel. +1 847 61.57.10.0
Fax +1 847 61.57.10.5
NEPCON Malaysia Reed Exhibitions Sdn Bhd
Tel. +65 6780 4613
Fax +65 6588 3779
nepcon@reedexpo.com.my
www.nepcon.com.my
D43D: 4th Design for 3D
Silicon Integration Workshop
EPFL
INF 330, Station 14,
1015 Losanna
Svizzera
www.nano-tera.ch
Piano editoriale 2012 Editorial calendar 2012
January
Test equipment
February
Rework and hand soldering
March
Cleaning systems
April
Labels and traceability
May
Reflow and wave soldering
June
ESD
July - August
Consumables
September
Pick & Place
October
Screen printing systems
November
PCB manufacturing
Dicember
Design software for pcb

12 PCB giugno 2012
▶ ULTIMISSIME - C.S. E DINTORNI a cura di Massimiliano Luce
Lifetek distribuisce le saldatrici
ad onda di EPM CH
Lifetek acquisce la
distribuzione di
EPM CH, azienda
storica produttrice di
saldatrici ad onda. La
società svizzera con sede
alle porte di Zurigo è
attualmente guidata dal
nuovo Ceo, Rebekka
Lienhard, classe 1980.
Entrata in azienda
nel 2008 occupandosi
di vendite, insieme al
suo partner Matthias
Koeppel, Lienhard ha
acquistato il 100% della
quota azionaria di Roland
M. Hatebur. Matthias
Koeppel è un impiegato
di lunga data presso
Appuntamento a Milano
con l’EIPC Summer Conference
È l’innovazione
tecnologica la leva per
lo sviluppo dell’Europa.
Ne è fermamente convinta
EIPC, European Institute
of Printed Circuits. Per
condividere al riguardo
conoscenze e informazioni
sull’industria europea
dell’interconnessione e del
packaging, EIPC invita le
EPM CH, nel suo nuovo
incarico si occuperà delle
aree aziendali relative a
servizi, sviluppo e progetti.
L’obiettivo e le linee guida
di Rebekka Lienhard e
Matthias Koeppel sono
di ottimizzare il contatto
società e i professionisti
del settore a partecipare
a Milano alla Summer
Conference del 13 e 14
settembre presso l’Hotel
Ramada Plaza. All’evento
parteciperanno delegati e
ospiti provenienti da tutta
Europa. Tra i temi aff rontati,
spiccano la keynote di
Hans Friedrichkeit di Pcb
con il cliente e garantirne
la soddisfazione. Grazie
a una forza lavoro
collaudata e di cui è
garantita la continuità
per il futuro, EPM CH
raff orzerà ulteriormente
la sostenibilità e nuovi
Network sull’electromobility
come importante
opportunità per l’industria
europea dei pcb, il “Business
Outlook: Global Electronics
Industry” di Walt Custer
di Custer Consulting
Group e le sessioni dedicate
a nuovi modi di fare
innovazione come i progetti
di ricerca collaborativi.
canali di distribuzione
saranno aperti. Strategia,
quest’ultima, che si sta
già concretizzando, come
dimostra l’operazione
condotta con Lifetek.
EPM CH
www.epm.ch
Lifetek
www.lifetek.it
Per gli argomenti discussi,
la conferenza si presenta
come un appuntamento da
non perdere per le tutte le
aziende impegnate nella
produzione di pcb e che
desiderano essere aggiornate
sulle ultimissime esigenze
del mercato, sia per quanto
riguarda i materiali, le
attrezzature e i processi di
produzione. Per chi volesse
approfondire punti specifi ci,
è prevista un’area dedicata
per gli incontri one-to-one.
L’evento è organizzato fi no
al dettaglio, come prova
la possibilità di seguire le
presentazioni dei delegati
esteri mediante traduzione
simultanea.
EIPC
www.eipc.org

Le più flessibili,
le più affidabili,
con il miglior rapporto
prezzo/prestazioni
Un leader mondiale nel settore delle pick & place per il montaggio SMD
Grazie alla gamma di sistemi più completa sul mercato, JUKI offre la soluzione
migliore per ogni esigenza produttiva. I sistemi JUKI offrono affidabilità senza
paragoni ai più bassi costi di gestione – Lowest Cost of Ownership.
L’acquisto di una pick & place JUKI non è solo un investimento in un sistema
di qualità, ma è l’inizio di una partnership di lunga durata. Il nostro partner
PRODELEC da sempre fornisce competenza pluriennale e un supporto
costante e tempestivo su tutto il territorio italiano.
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Juki Automation Systems AG
Weissensteinstrasse 81
CH-4500 Solothurn
Tel. +41 32 626 29 29
www.jas-smt.com

14 PCB giugno 2012
Yamaha è sempre più veloce
Yamaha Motor IM ha
sviluppato il nuovo
modello di montaggio
modulare ad alta densità di
superfi cie YSM40. YSM40
adotta un layout a 4 raggi e
4 teste su una piattaforma
compatta di appena un
metro di ampiezza. Questo
nuovo modello raggiunge
i livelli più alti del settore
per quanto riguarda la
velocità di montaggio
(oltre 100.000 CPH).
Inoltre, è in grado di
SMT Hybrid Packaging 2012 tra luci e ombre
Una leggera fl essione nel
numero dei visitatori
ha caratterizzato l’edizione
2012 di SMT Hybrid
Packaging. L’evento bavarese,
pur rappresentando un
appuntamento consueto e
collaudato, evidentemente
ha risentito, seppure in
modo contenuto, dei venti
di recessione che soffi ano
sull’Unione europea. Restano
comunque positivi i dati
relativi sia al numero di
espositori, aumentati a 565
rispetto ai 530 dell’edizione
2011, sia sulla superfi cie
supportare applicazioni e
confi gurazioni diverse in
modo versatile. YSM40 è
stato sviluppato secondo
un nuovo concetto basato
su un alto livello di
produttività e la possibilità
di gestire un’ampia gamma
di componenti su un’unica
piattaforma. Questa
qualità rende YSM40
particolarmente adatta per
aff rontare la crescita delle
esigenze per un montaggio
ad alta velocità ottimizzato
espositiva, che quest’anno
ha raggiunto i 27.700 mq,
contro i 26 mila dell’anno
scorso. Due numeri,
questi, che dimostrano la
per i pcb di piccole e medie
dimensioni utilizzati nei
prodotti elettronici digitali
sempre più diff usi, come ad
esempio gli smartphone e
i dispositivi tablet. Inoltre,
molte nuove caratteristiche
aiutano a ridurre i tempi
di setup e di passaggio,
tra queste si segnala un
innovativo sistema di
sostituzione dei vassoi per
il trasporto dei componenti
che permette la modifi ca di
tutti i pallet in una volta. Un
dinamicità e la capacità
degli operatori di espandere
il settore, nonostante alcune
diffi coltà emergenti tra le
aziende clienti. Nutrita
aumento della produttività
piò essere raggiunto con il
cambio al volo del feeder,
che sarà disponibile su
questa piattaforma con il
nuovo ZS. Questo feeder
è più veloce del 30/40%
rispetto al suo predecessore,
è anche retro compatibile
e permette la sostituzione
mentre la macchina sta
operando.
Yamaha Motor IM Europe GmbH
www.yamaha-motor-IM.eu
anche la schiera di delegati
alle conferenze, che hanno
raggiunto il numero di
302. Infi ne, è già stata resa
nota la data della prossima
edizione.
L’anno prossimo
l’appuntamento con SMT
Hybrid Packaging 2013
sarà anticipata al mese di
aprile. Per tutti, infatti,
l’appuntamento è dal 16
al 18 aprile, ovviamente
sempre a Norimberga.
SMT Hybrid Packaging 2012
www.smt-exhibition.com

16 PCB giugno 2012
Prodelec distribuisce i sistemi di immagazzinamento
intelligente Storagesolutions
Prodelec ha firmato
con Essegi System
Service il contratto
per la distribuzione in
esclusiva sul territorio
italiano degli armadi
intelligenti per lo
stoccaggio e la gestione
di componenti SMT
Storagesolutions.
Essegi System Service
nasce all’inizio del
1997 come azienda
in grado di offrire
supporto e innovazione
nel campo della
produzione elettronica,
questo ha portato
alla creazione e allo
sviluppo di tecnologie
in grado di ottimizzare
i tempi sul processo di
produzione. Nel corso
degli anni il mercato
ha richiesto macchinari
che consentissero
di velocizzare in
maniera considerevole
il montaggio dei
componenti sulle
schede elettroniche,
il che si è rivelato
insufficiente se non
supportato da sistemi
in grado di gestire
in maniera rapida,
precisa e funzionale
l’approvvigionamento
di componenti per
il settaggio delle
pick&place.
Storagesolutions
garantisce ai propri
clienti la soluzione
ideale per ottenere il
massimo rendimento
delle apparecchiature
utilizzate all’interno
del reparto produttivo.
Grazie al software
di gestione del
magazzino e ai sistemi
di immagazzinamento
automatico e
intelligente dei
componenti,
Storagesolutions è in
grado di assicurare la
riduzione dei tempi di
set-up delle pick&place
di oltre il 50% rispetto
ai sistemi tradizionali
e l’aumento della
produttività delle
linee pick&place,
tramite la riduzione
dei fermi macchina
dovuti alla mancanza
di componenti e/o
all’impossibilità di
individuare in tempi
rapidi rolle allocate in
posizione non tracciata.
Inoltre, garantisce fino
al 70% di risparmio
dello spazio per
lo stoccaggio del
materiale necessario
alla produzione,
la tracciabilità dei
componenti e la
possibilità di stoccaggio
in ambiente a
temperatura e umidità
controllate e relativa
tracciabilità sul singolo
componente.
Tra le altre
caratteristiche
si segnalano la
riduzione dei tempi
dell’operatore con
conseguente beneficio
dei costi aziendali, il
monitoraggio in tempo
reale del quantitativo
di componenti presenti
a magazzino, l’analisi
di fattibilità futura
per le commesse da
produrre e la possibilità
di gestire in tempo
reale magazzini esterni
all’azienda.
L’esperienza maturata
da Essegi System
in anni di studio
ha portato alla
realizzazione di armadi
unici e brevettati che
garantiscono il ritorno
di investimento a
breve termine, dando
una netta svolta al
concetto di gestione
e tracciabilità del
componente.
Prodelec
www.prodelecgroup.com

16 PCB giugno 2012
Prodelec distribuisce i sistemi di immagazzinamento
intelligente Storagesolutions
Prodelec ha firmato
con Essegi System
Service il contratto
per la distribuzione in
esclusiva sul territorio
italiano degli armadi
intelligenti per lo
stoccaggio e la gestione
di componenti SMT
Storagesolutions.
Essegi System Service
nasce all’inizio del
1997 come azienda
in grado di offrire
supporto e innovazione
nel campo della
produzione elettronica,
questo ha portato
alla creazione e allo
sviluppo di tecnologie
in grado di ottimizzare
i tempi sul processo di
produzione. Nel corso
degli anni il mercato
ha richiesto macchinari
che consentissero
di velocizzare in
maniera considerevole
il montaggio dei
componenti sulle
schede elettroniche,
il che si è rivelato
insufficiente se non
supportato da sistemi
in grado di gestire
in maniera rapida,
precisa e funzionale
l’approvvigionamento
di componenti per
il settaggio delle
pick&place.
Storagesolutions
garantisce ai propri
clienti la soluzione
ideale per ottenere il
massimo rendimento
delle apparecchiature
utilizzate all’interno
del reparto produttivo.
Grazie al software
di gestione del
magazzino e ai sistemi
di immagazzinamento
automatico e
intelligente dei
componenti,
Storagesolutions è in
grado di assicurare la
riduzione dei tempi di
set-up delle pick&place
di oltre il 50% rispetto
ai sistemi tradizionali
e l’aumento della
produttività delle
linee pick&place,
tramite la riduzione
dei fermi macchina
dovuti alla mancanza
di componenti e/o
all’impossibilità di
individuare in tempi
rapidi rolle allocate in
posizione non tracciata.
Inoltre, garantisce fino
al 70% di risparmio
dello spazio per
lo stoccaggio del
materiale necessario
alla produzione,
la tracciabilità dei
componenti e la
possibilità di stoccaggio
in ambiente a
temperatura e umidità
controllate e relativa
tracciabilità sul singolo
componente.
Tra le altre
caratteristiche
si segnalano la
riduzione dei tempi
dell’operatore con
conseguente beneficio
dei costi aziendali, il
monitoraggio in tempo
reale del quantitativo
di componenti presenti
a magazzino, l’analisi
di fattibilità futura
per le commesse da
produrre e la possibilità
di gestire in tempo
reale magazzini esterni
all’azienda.
L’esperienza maturata
da Essegi System
in anni di studio
ha portato alla
realizzazione di armadi
unici e brevettati che
garantiscono il ritorno
di investimento a
breve termine, dando
una netta svolta al
concetto di gestione
e tracciabilità del
componente.
Prodelec
www.prodelecgroup.com

18 PCB giugno 2012
La ZVEI è ottimista nonostante i dati
poco entusiasmanti
Nel primo trimestre di
quest’anno i risultati
ottenuti dall’industria
elettrica tedesca non
consentono di parlare
di una chiara tendenza
riscontrabile nella sua
evoluzione economica.
Infatti, anche se il fatturato
del primo trimestre (42,9
miliardi di €) risulta in
lieve aumento annuo
(+1,0%), il corrispondente
dato di marzo (15,6
miliardi) evidenzia una
riduzione su base annua
del 3,3%. E l’andamento
degli ordini – che nel
primo trimestre sono
diminuiti del 4,9% – non
fa certo ben sperare per
il futuro, anche poiché il
relativo risultato di marzo
(-7,5% annuo) mostra che
la tendenza negativa si è
rafforzata.
Vien da chiedersi, quindi,
come possa la ZVEI, che
per quest’anno prevede
un aumento sia della
produzione reale netta
dell’industria elettrica
germanica (+5%) sia del
turnover complessivo
(+3,7%), essere così
ottimista. Ebbene, i
motivi ci sono e, a nostro
avviso, risultano essere
convincenti. Così, nel
primo bimestre, l’export
(25,0 mld. di €) ha
superato il corrispondente
dato del 2011 del
6,1%, con tendenza al
rafforzamento in febbraio
(+7,1% annuo); inoltre
i prezzi dei prodotti
importati sono diminuiti
dello 0,9% nel primo
trimestre, mentre la
produzione reale netta,
nello stesso periodo, è
cresciuta del 3,8%. Ed
anche il grado di utilizzo
degli impianti – un dato
che ben illustra lo stato
di salute del settore –,
pari all’84,1% in aprile,
è cresciuto rispetto a
gennaio di 1,4 punti
percentuali e si trova ormai
poco lontano dal valore
medio del 2011 (85,9%).
In crescita si trova pure
il numero di occupati del
settore (842.000) che, a
febbraio, ha messo a segno
un aumento annuo del
2,9%, confermando così
l’ottimismo espresso dagli
operatori del settore in
merito al business previsto
per i mesi successivi.
Questi fatti, da soli,
non basterebbero però
a spiegare l’ottimismo
della ZVEI, ed infatti ve
ne sono altri persino più
importanti. Ci riferiamo in
particolare al Pil tedesco
che, dopo una contrazione
dello 0,2% alla fine del
2011, nel primo trimestre
di quest’anno è aumentato
in termini reali dello 0,5%
sorprendendo così molti
esperti, poiché l’aumento
previsto era dello 0,1% -
0,2% al massimo. Visto poi
che per i mesi successivi
tutti gli analisti ne
pronosticano un ulteriore
incremento, e tenuto conto
del buon andamento della
fiera di Hannover (la più
grande manifestazione
di questo genere al
mondo), risulta realistica
l’ipotesi secondo cui il suo
andamento futuro favorirà
anche la crescita del settore
elettrico. A supportare
questa previsione
contribuisce specialmente
l’andamento dell’indice
Ifo – a ragione considerato
essere il principale
indicatore economico
riguardante sia il settore
elettrico sia l’intera
economia germanica –,
determinato per l’industria
elettrica, che, da mesi
ormai, sta crescendo e il
cui valore in aprile (22
punti) è aumentato di 4
unità rispetto a marzo.
Esso evidenzia inoltre
che il 92% delle imprese
elettriche valuta la propria
situazione attuale in modo
nettamente positivo ed il
91% di esse prevede affari
costanti o in aumento per i
sei mesi successivi. Sempre
il 91% degli operatori del
settore si aspetta inoltre di
incrementare (o almeno di
non diminuire) la propria
produzione nei tre mesi
seguenti.
Alla luce di tutti questi
fatti risulta quindi
comprensibile la posizione
ottimistica assunta dal
presidente della ZVEI,
Friedhelm Loh, il quale
prevede che il fatturato
complessivo dell’industria
elettrica germanica
quest’anno raggiungerà,
con 185 miliardi di €, un
nuovo massimo storico
assoluto. Queste sono
buone nuove anche per le
aziende elettriche italiane
che possono, quindi,
sperare di aumentare
le loro esportazioni in
Germania.
Bruno Piovesan
L’autore, Bruno Piovesan
(piovesanbr@aol.com), lavora
a Monaco di Baviera come
giornalista tecnico indipendente
tedesco e consulente marketing.

Mirtec cresce del 18%
in Nord America
Mirtec continua
a crescere. “Nel
corso del primo trimestre
2012 le entrate derivanti
dalle vendite della
nostra North American
Division sono aumentate
del 18% rispetto
allo stesso periodo
dell’anno precedente”,
ha commentato Brian
D’Amico, President of
Mirtec. “Questa forte
crescita arriva sulla scia
del già stupefacente
anno fi scale 2011, nel
corso del quale le entrate
totali dalle vendite erano
cresciute di oltre il 21%”.
D’Amico attribuisce
questa notevole crescita
al grande riscontro avuto
sul mercato dalla serie
AOI MV-7 In-line. “Un
numero crescente di
fornitori Oem ed Ems
stanno cominciando
a rivalutare le loro
attuali attrezzature AOI
basate sui progressi
compiuti nell’industria
della produzione di
elettronica. I produttori
sono diventati ancora più
selettivi nell’acquisto di
nuove tecnologie AOI
al fi ne di aggiungere
valore al loro giro
di aff ari e fornire il
necessario vantaggio
competitivo”. D’Amico
ha infi ne concluso:
“La nostra società
investe enormemente in
ricerca e sviluppo, con
un focus molto forte
sullo stato dell’arte a
livello di tecnologie
ottiche, lighting e
laser, con l’obiettivo
di off rire ai clienti le
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tecnologicamente più
avanzate disponibili sul
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PCB giugno 2012
19

20 PCB giugno 2012
▶ ATTUALITÀ - MERCATO EUROPEO
L’industria elettrica
è la prima al mondo
Tutti sanno che l’industria elettrica è di grande
importanza per le economie sviluppate. Non a
ciascuno è noto, però, che essa, per giro d’affari,
è al primo posto al mondo. L’Associazione
tedesca delle industrie elettriche, ZVEI, ha
pubblicato un interessante studio comparativo
che, ovviamente, è centrato sulla Germania.
Vediamone assieme i punti salienti
di Bruno Piovesan
Anche nel 2010 l’industria
elettrotecnica ed elettronica
globale è risultata, per
fatturato, la prima a livello mondiale
(Fig. 1) totalizzando ben 2.802 mld.
di € e precedendo così quella chimica
(al secondo posto con 2.408 mld.
di €) e quella automobilistica (2.053
mld. di €). Il settore della meccanica e
dei macchinari, che in Germania è al
secondo posto dopo quello automobilistico,
nella graduatoria mondiale si
trova invece al quarto posto con 1.698
mld. di €.
l’industria elettrica mondiale, che
nel 2009 aveva visto il proprio turnover
contrarsi del 4%, nel 2010 si è ripresa
rapidamente con un incremento
annuo del proprio giro d’affari del 9%
che le ha consentito di superare i volumi
ante crisi. Pur non essendo ancora
disponibili i dati inerenti al fatturato
mondiale nel 2011, la ZVEI stima
che esso sia aumentato anche lo scorso
anno.
In Germania il turnover del settore
è stato, nel 2011, pari a 177,9 mld.
di € (+8,6% rispetto al 2010), e la
ZVEI stima che anche quest’anno
esso crescerà del 7%, mentre
per i mercati globali della meccanica,
chimica e del settore automobilistico
essa pronostica, per il 2011
(anche qui i dati mondiali non sono
ancora disponibili) ed il 2012 una
crescita, nell’ordine, del 6,5%, 5,0% e
del 5,5% annuo.
Queste previsioni, fa notare l’Associazione,
valgono a condizione che la
crisi dell’euro non sfoci in una nuova
crisi globale.
Le principali industrie
tedesche
In Germania l’industria elettrica
(che nel 2011 ha dato lavoro a
841.700 persone) occupa, per numero
di dipendenti, il secondo posto dopo
la meccanica (ma è al terzo posto se
il parametro è il fatturato). Nel 2010
il suo turnover è stato di 164 mld.
di €, vale a dire l’11% del fatturato
industriale complessivo del paese
(Fig. 2).

Fig. 1 - L’industria elettrica ha mantenuto, con 2.802 mld. di €, anche nel 2010
il primo posto nella graduatoria mondiale dei settori industriali principali. La
seguono l’industria chimica (2.408 mld. di €), quella automobilistica (2.053 mld.
di €) e l’industria meccanica e dei macchinari con 1.698 mld. di € (fonte: IHS
Global Insight e ZVEI)
E ciò sebbene l’industria elettrica –
come fa giustamente notare la ZVEI
– sia gravata dalla continua contrazione
dei prezzi causata dal rapido progresso
tecnologico che si riscontra in
particolare nel settore dell’elettronica.
Così, mentre nell’intera industria
di trasformazione i prezzi dei prodotti
negli ultimi cinque anni sono aumentati,
in media, dell’1,5% annuo,
nell’índustria elettrica essi sono mediamente
diminuiti dell’1,5% annuo.
Cio nonostante, fra il 1993 ed il
2008 la produzione reale
netta è cresciuta in media
del 4,3% annuo, il che supera
di 1,7 punti percentuali
la crescita della produzione
nell’intera industria di
trasformazione, il cui incremento
medio annuo è stato
del 2,6%. Nel 2010 l’aumento
è stato addirittura
del 14% (contro il 12%
dell’intera industria di trasformazione).
Non sorprende quindi
che l’industria elettrica germanica
sia uno dei settori
più forti dell’export tedesco:
nel 2011 il volume esportato è stato di
155,3 mld. di € (pari al 14,6% dell’intero
export tedesco), mentre le sue importazioni
sono state pari a 134,4 mld.
di € (vedi Fig. 3 per i dati del 2010).
L’export nel 2011 non solo è risultato
superiore a quello dell’anno del boom
2008, ma ha pure segnato un nuovo
massimo assoluto. Soltanto l’industria
automobilistica, con 159 mld.
di €, nel 2010 ha esportato di più di
quella elettrica. L’ingente volume delle
importazioni del settore elettri-
Fig. 2 - Il diagramma mostra la suddivisione dell’intero giro
d’affari dell’industria tedesca per rami nel 2010 (fonte:
Destatis, VDMA, VDA e ZVEI)
co (136 mld. di € nel 2010), dovute
in buona parte alle materie prime,
evidenzia però anche la debolezza di
questo ramo industriale che dipende,
quindi, fortemente dai paesi fornitori.
Nessun altro settore industriale ha
importato beni per un valore superiore
ai 100 mld. di €. La DIHK (Camera
di commercio e dell’industria tedesca)
prevede che anche quest’anno le
esportazioni dell’intera economia tedesca
aumenteranno (+4% in termini
reali). Per il settore elettrico i dati
di gennaio 2012 rilevano una sensibile
diminuzione degli ordini dall’estero
(ridottisi del 5,8% su base annua),
ma vi sono motivi di ritenere che questa
flessione verrà presto compensata
da nuovi ordini in aumento, come ha
evidenziato l’andamento della CeBit
di quest’anno. Friedhelm Loh, presidente
della ZVEI, l’ha infatti definita
“un chiaro successo per l’industria
elettrica nazionale”.
Numero di occupati
in aumento
Non meno importante dei fatturati
è il quadro occupazionale presentato
dall’industria elettrica che, per
numero di dipendenti (816.000 nel
2010), risulta seconda solo all’indu-
stria meccanica e dei macchinari
(913.000). Mentre
però il settore elettrico ha,
sia pur lievemente, incrementato
il proprio numero
di dipendenti (+0,8% nel
2010), gli altri tre rami industriali
e l’intera industria
di trasformazione hanno ridotto
il personale (Fig. 4).
Quest’ultima, nel 2010,
ha dato lavoro a 5,642 mln.
di persone. Queste cifre acquistano
un ulteriore significato
se si considera che, nel
2010, il numero complessivo
medio delle persone che
PCB giugno 2012
21

22 PCB giugno 2012
Fig. 3 - Con 151 mld. di €, il volume esportato nel 2010
dall’industria elettrica germanica è risultato secondo solo
a quello dell’industria automobilistica (159 mld. di €). Nella
graduatoria delle importazioni essa, invece, è nettamente
al primo posto nell’intera industria tedesca (fonte: Destatis,
VDMA, VCI, VDA e ZVEI)
hanno esercitato un’attività lavorativa
in Germania è stato di 40,55 mln.,
vale a dire quasi esattamente la metà
dell’intera popolazione residente
(81,757 mln.). Nel 2011 il numero di
occupati è aumentato di 541.000 unità
ragiungendo i 41,09 mln.
Nel 2009, tuttavia, anche il settore
elettrico tedesco aveva, a causa della
crisi economica globale, ridotto il
numero dei propri dipendenti che era
temporaneamente sceso ad 800.000. Il
buon andamento degli affari, nel 2011
e nelle prime settimane del 2012 (il
turnover di gennaio è stato di 13,3 mld.
di €, con un aumento annuo del 5,1%)
ha fatto sì che il numero degli occupati
sta continuando ad aumentare.
Ma c’è di più, visto che l’industria
elettrica tedesca dà lavoro anche a ben
Fig. 5 - La produttività dell’industria elettrica germanica – intesa come rapporto
fra la produzione reale netta ed il numero totale dei dipendenti – è, dal 2004,
sempre stata la maggiore fra tutti i rami dell’industria di trasformazione. Fra il
1993 ed il 2008 essa è cresciuta mediamente del 6% annuo (fonte: Destatis e ZVEI)
Fig. 4 - L’industria elettrica è stata l’unica ad aver
incrementato il numero dei propri dipendenti (+0,8%)
nel 2010. Nel suo complesso, l’intera industria di
trasformazione, con 5,642 mln. di occupati, ha invece fatto
registrare una riduzione dello 0,3% (fonte: Destatis, VDMA,,
VDA e ZVEI)
630.000 persone in varie regioni del
mondo. Per l’intera economia tedesca
sia gli organismi governativi competenti
sia numerosi istituti di analisi
economiche e l’Associazione dei datori
di lavoro tedeschi pronosticano per
il 2012 un’ulteriore riduzione del numero
dei disoccupati che dovrebbe attestarsi
sotto i 2,9 - 2,8 mln., con un
calo di ca. 130.000 - 200.000 unità rispetto
al 2011.
Particolarmente alto
il numero dei laureati
nel settore elettrico
Da notare, inoltre, l’elevato livello
di istruzione degli occupati nel settore
elettrico: un quinto di essi sono infatti
laureati (in massima parte ingegneri
e fisici), mentre tre quinti di essi sono
tecnici specializzati. Ciò contribuisce
a spiegare il fatto che la produttività
del settore elettrico dal 2004 in poi
risulta ininterrottamente essere la più
alta nell’intera industria di trasformazione
(Fig. 5). Nel 2010 il suo indice,
per il settore elettrico, è stato pari a
214 – sensibilmente superiore, quindi,
al valore registrato nell’intera industria

di trasformazione (191). Ed
anche la sua crescita media
annua fra il 1993 ed il 2008,
pari al 6%, è risultata maggiore
di quella dell’intera
industria di trasformazione
(5%).
Fra i paesi più sviluppati,
la Germania è quello con
la quota industriale (fatturato
industriale complessivo
in rapporto al Pil) maggiore
(30%). Il valore aggiunto
generato dal settore
elettrico (espresso come
percentuale della produzione
complessiva) è pa-
ri al 37,8%; tale valore risul-
ta non solo maggiore di quello dell’industria
meccanica, bensì rappresenta
pure il massimo raggiunto nell’intera
industria di trasformazione germanica,
la cui corrispondente quota è
del 29,7% (Fig. 6). Merita osservare
che detto valore aggiunto, nel periodo
1993 - 2008, si è pressoché raddoppiato
(con un incremento medio
annuo del 5%) e nel 2008 superava
di quasi un terzo quello dell’industria
chimica che era al secondo posto nella
graduatoria corrispondente.
R&S sono la base
del successo del
settore
Ed anche in fatto di innovazioni
nessun ramo industriale
supera quello
elettrico: gli investimenti
effettuati annualmente
per lo sviluppo di nuovi
prodotti e tecnologie sono
infatti pari al 9,6% del fatturato
– una quota percentuale
raggiunta solo da
un’altra industria, quella
automobilistica, e che
è quasi doppia del corrispondente
valore relativo
Fig. 6 - L’industria elettrica tedesca è, nell’intera industria
di trasformazione, quella che genera il maggior valore
aggiunto (37,8%). Nel settore automobilistico esso arriva
solo al 21,9% (fonte: Destatis e ZVEI)
all’intera industria di trasformazione
(5,4%). I risultati di questa intelligente
strategia di investimenti ne confermano
la validità, visto che quasi
otto su dieci aziende del settore introducono
regolarmente sul mercato
prodotti o processi innovativi ottenendone
notevoli vantaggi economici.
Il 40% del fatturato del settore
viene infatti generato con la vendita
di prodotti nuovi o soluzioni innovative.
Ma c’è di più, dato che che
un terzo delle innovazioni dell’in-
Fig. 7 - Nell’industria elettrica le imprese dispongono di una
quota di capitale proprio rispetto alla somma di bilancio
pari al 39,1% – un valore che supera il corrispondente dato
dell’intera industria di trasformazione (28,7%) di oltre dieci
punti percentuali (fonte: Deutsche Bundesbank e ZVEI)
tera industria di trasformazione
si fonda su soluzioni
offerte dall’industria
elettrica. Essa contribuisce
così in modo decisivo anche
allo sviluppo dell’intera
industria tedesca. I risultati
ottenuti nel campo
dell’innovazione sono resi
possibili da un’altrettanto
intensa attività di ricerca
e sviluppo: nel 2010, infatti,
l’industria elettrica ha
investito ben 12 mld. di €
nel settore R&S. Se poi si
tien conto anche dei 5 mld.
spesi per nuovi inpianti ed
infrastrutture e dei 2 mld.
investiti per la qualificazione professionale
dei suoi dipendenti, risulta
che gli “investimenti per il futuro” effettuati
dal settore ammontano complessivamente
a quasi 20 mld. di €.
La solidità di un’impresa dipende
in modo essenziale dalla base finanziaria
su cui si fonda. E pure sotto
questo profilo le aziende elettriche –
la cui quota di capitale proprio rispetto
alla somma di bilancio è del 39,1%
– risultano essere di gran lunga le meglio
posizionate fra tutti i maggiori
settori industriale tedeschi
(Fig. 7).
Alla luce di tutti questi
fatti non soprende, quindi,
che la ZVEI veda il settore
elettrico tedesco come uno
dei meglio posizionati per
affrontare gli effetti negativi
della crisi dell’euro. Ed
anche a nostro avviso il relativo
turnover aumenterà
– sia pur moderatamente –
anche quest’anno.
L’autore, Bruno Piovesan
(piovesanbr@aol.com), lavora
a Monaco di Baviera come
giornalista tecnico indipendente
tedesco e consulente marketing.
PCB giugno 2012
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24 PCB giugno 2012
▶ SPECIALE - ESD
Quota 14 per il
Convegno Nazionale ESD
La XIV edizione del Convegno Nazionale
ESD, organizzato dal Team Nazionale ESD e
coordinato dal CEI (Comitato Elettrotecnico
Italiano), si è svolto lo scorso 16 maggio presso
la sede Philips di Monza
di Dario Gozzi
Velocità e impostazione dei
moderni processi produttivi,
i livelli tecnologici raggiunti
e la natura isolante di molti materiali
oggi utilizzati, portano a un cospicuo
aumento delle situazioni in cui possono
verificarsi accumuli di cariche elettrostatiche.
Il problema delle cariche
Il palazzo della Philips a Monza
elettrostatiche si ripercuote in molti
casi sulla bontà del prodotto finale,
sulla resa produttiva e talvolta anche
sulla sicurezza degli operatori.
Il processo di accumulo di cariche
elettrostatiche avviene in ogni occasione
in cui materiali isolati vengono
in contatto tra loro o si separato,
provocando uno scambio di elettroni
attraverso le loro superfici. Fenomeni
classici osservabili nel quotidiano sono
sotto lo sguardo di tutti noi, come
ad esempio i lampi generati dalla
scarica che avviene in seguito all’enorme
accumulo di potenziale nelle nubi,
o le fastidiose scosse che prendiamo
toccando le maniglie delle portiere
dell’auto.
L’accumulo di cariche elettrostatiche
avviene di preferenza negli ambienti
a basso tenore di umidità e dove
non è assicurata una adeguata messo
a terra delle attrezzature e degli
operatori.
L’invisibilità delle cariche elettrostatiche
induce spesso gli operatori a
sottovalutarne la portata, trascurando
quindi l’adozione delle necessarie
contromisure per prevenirle.
La valutazione relativa alle misure
preventive da adottare si effettua
con un attento esame dell’ambiente
di lavoro, delle fasi di processo che vi
si svolgono e dei materiali e attrezzature
coinvolte. Superfluo sottolineare
come il rischio elettrostatico sarebbe
meglio indagarlo con l’aiuto di un
esperto piuttosto che affidarsi al più
casalingo metodo del “fai da te”.
L’opera del Team Nazionale
ESD e del CEI
Con oltre un decennio di programmazione
e in particolare dopo il successo
dell’edizione 2011 tenutasi a
Marostica, l’annuale appuntamento
con i temi legati ai fenomeni elettrostatici
si è ripresentato agli operatori e

agli esperti del settore come un evento
fondamentale per l’aggiornamento
sulle ultime novità tecnologiche e
normative.
Per il team ESD il Convegno ha
rappresentato di contro l’occasione
per recepire spunti e richieste utili
tanto a migliorare il proprio lavoro
quanto per individuare e focalizzare
sempre più efficacemente le problematiche
ESD.
Obiettivo del Convegno è da sempre
la divulgazione della cultura ESD
e la sensibilizzazione per una efficace
gestione ESD in seno alle varie attività
produttive.
Attraverso i vari interventi sono stati
analizzati i criteri relativi alla protezione
ESD (EPA-movimentazione)
e gli elementi tecnici e amministrativi
che caratterizzano la gestione di un
programma ESD in linea con la normativa
CEI EN 61340-5-1.
Grazie alla partecipazione di Rainer
Pfeifle, responsabile della delegazione
tedesca in ambito IEC (International
Electrotechnical Commission) sono
stati illustrati i punti salienti riguardo
la protezione attiva nell’ottica della
normativa tecnica internazionale.
Alcuni aspetti nella gestione dei
componenti Moisture-Sensitive
Device (MSD), un argomento di notevole
interesse a causa dell’aumento
dei processi conformi alle direttive
RoHS, sono inoltre stati trattati
in affiancamento ai requisiti ESD
delle apparecchiature automatiche e
all’evoluzione dei sistemi di protezione
in ambiente elettronico e ATEX.
Sono inoltre state esaminate le
problematiche ESD sui sistemi di
processo della linea di assemblaggio
SMD. Dato che tutta la linea
è esposta al fenomeno elettrostatico,
anche le macchine più semplici,
nella presentazione si è voluto dare
le indicazioni per una soluzioni ottimale
tesa ad evitare ogni tipo di ripercussione.
Anche quest’anno, come in tutte le ultime edizioni del Forum Nazionale ESD, non
è mancato un vasto pubblico di specialisti e di operatori del settore
L’evoluzione
della conoscenza
nella protezione ESD
Storie parallele di insignificanze distruttive
costellano l’evoluzione umana
e il mondo della tecnologia non fa
eccezione.
Elementi apparentemente insignificanti
sono spesso causa di devastanti
fenomeni distruttivi. È stato così
per importanti bolle finanziarie della
storia, lo è ancora, quasi quotidianamente,
per numerosi processi produttivi
industriali a cui quello elettronico
non fa eccezione. I fenomeni ESD,
sebbene quasi impalpabili e assai meno
evidenti di molte altre manifestazioni
distruttive, possono creare perdite
anche pesanti nei bilanci delle
aziende di produzione elettronica.
Le dimensioni economiche di questi
disturbi e le strategie di come minimizzare
le perdite e massimizzare i ricavi
utilizzando le giuste misure preventive
e le cure adatte a limitare i danni dei fenomeni
ESD in una moderna azienda
di produzione elettronica, sono stati gli
argomenti trattati da Riccardo Busetto
di PCB Magazine (da anni media partner
del convegno ESD) in una delle
prime relazioni della giornata.
Il tema della ionizzazione, trattato
da Rainer Pfeifle ha descritto invece
come utilizzare i vari sistemi in
un’area EPA per minimizzare il fenomeno
ESD. La presentazione ha passato
in rassegna la qualifica e la verifica
delle tecnologie disponibili in riferimento
alla normativa IEC 61340-
5-1 e i metodi di test in base alla IEC
61340-4-7.
I sistemi che fanno parte della linea
di assemblaggio e saldatura SMT
possono avere un impatto ESD più o
meno significativo; occorre pertanto
prestare attenzione a come installare
tutte le macchine di processo, anche le
più semplici come gli elementi di trasporto
dei pcb. L’intervento incentrato
sulle macchine di assemblaggio ha
esaminato le problematiche specifiche
ESD sulle macchine di processo della
linea produttiva, presentando le possibili
soluzioni per ridurne l’impatto.
Protezione ESD, ma anche protezione
meccanica; argomenti trattati
in merito al packaging. Attenzione
a spessori, peso e prestazioni per poi
scegliere correttamente il tipo di cartone.
Non solo scatole, ma anche interni
dedicati per progettare l’imballo
ottimale in relazione al prodotto da
proteggere.
PCB giugno 2012
25

26 PCB giugno 2012
Da sinistra: Roberto Teppa di Magna
Electronics e Giuseppe Angelo Reina,
di EL.BO. Service
L’impiego del cartone ondulato
rappresenta inoltre e da sempre una
scelta ecosostenibile.
L’impatto dell’umidità nei
processi conduttivi
L’influenza dell’umidità sull’affidabilità
dei componenti elettronici è
generalmente sottovalutata, o spesso
semplicemente sconosciuta. I dispositivi
sensibili all’umidità (MSD) sono
componenti elettronici incapsulati
con resine di molding igroscopiche.
L’umidità presente nell’ambiente
penetra in questo rivestimento plastico
per diffusione.
Il processo Lead-Free, per via delle
più alte temperature di lavoro, incrementa
il problema MSD in modo sostanziale.
I guasti associati all’umidità
possono essere molto dannosi e pertanto
si richiede che i produttori investano
tempo ed energie nel trovare
una soluzione efficace al problema.
La normativa di riferimento per la
protezione dei componenti sensibili
all’umidità è la IPC/JEDEC J STD
033 B.1, che ha come obiettivo la salvaguardia
della produttività e la protezione
dei componenti MSD, gestita
anche attraverso l’impiego di buste
barriera.
Un’esperienza concreta
Lo stabilimento Magna di
Campiglione Fenile ha avuto una trasformazione
radicale, passando da
realtà di assemblaggio prettamente
meccanico a quella di assemblaggio
elettromeccanico. Questa migrazione
ha comportato non solo un completo
rifacimento del layout di stabilimento,
ma la strutturazione di reparti
con criteri adatti a recepire la movimentazione
e l’utilizzo di assemblati
e componenti elettronici. Il progetto
ha visto la creazione di specifiche
aree EPA e l’attivazione di un programma
ESD completo dei relativi
piani di controllo e mantenimento.
L’operazione più onerosa è stata la
diffusione della cultura ESD a tutto il
personale mediante una serie di sessioni
di training.
Tra le motivazioni che hanno portato
l’azienda piemontese all’attivazione
del programma rientrano sicuramente
la richiesta del cliente e la
necessità di garantire un elevato livello
di qualità del prodotto, motivazioni
sicuramente condivise dalla maggior
parte di aziende che operano nel
campo dell’elettronica professionale.
La normativa ESD: dal
come e perché si origina,
all’evoluzione degli standard
L’intervento del CEI si propone di
far luce brevemente sul processo di
creazione della normativa tecnica e
sulle motivazioni che stanno alla base
della sua origine.
Nell’intervento sono presentate le
modalità organizzative, le risorse, le
regole e i meccanismi che stanno alla
base dello studio, della preparazione,
della diffusione e manutenzione della
normativa, sottolineando quali sono
le aree di intervento e gli obblighi
dei Comitati Nazionali.
Particolare attenzione viene dedicata
alle ragioni e alle motivazioni
che innescano i progetti normativi.
Si evidenzia come le norme siano
originate da motivazioni sia tecniche
che di prestazioni, da motivazioni sociali
e politiche, con queste ultime che
vanno assumendo sempre più importanza,
con notevoli ripercussioni tanto
sul mercato quanto sugli operatori
coinvolti.
La normativa CEI EN 61340-5-1
è in continua evoluzione e ad essa si
fa riferimento per garantire la protezione
ESD, attraverso sistemi attivi e
passivi, all’interno delle aree EPA.
Il meeting IEC 101 (Wg5) tenutosi
a New York nel giugno 2011, attraverso
l’analisi e la discussione del documento
IEC 101/333/CD, ha posto
Il prof. Gianfranco Coletti
dell’Università di Genova

le basi per una nuova emissione della
normativa ESD in linea con l’evoluzione
tecnologica.
Flooring
Il sistema di pavimentazione negli
ambienti controllati riveste un’importanza
particolare, non solo per via
del suo peso economico, ma anche per
la necessaria gestione integrata degli
aspetti tecnici, manutentivi e di sicurezza
ambientale.
Il primo degli interventi su questo
tema ha illustrato come gestire il processo
di scelta di una pavimentazione
ESD resiliente, per ottenere i massimi
risultati in termini di prestazioni elettriche,
abbattimento dei costi e sicurezza
degli operatori.
Nella trattazione si fa riferimento
ad esperienze concrete che consentono
di esplorare gli aspetti critici relativi
alla sicurezza degli operatori, citando
le collegate norme vigenti in materia
di qualità ambientale; tra queste
le possibilità offerte dalle certificazioni
internazionali in tema di sostanze
volatili organiche, pericolose per l’uomo
e l’ambiente.
Di particolare interesse i metodi
per condurre una manutenzione adatta
a mantenere inalterato il valore e le
prestazioni delle pavimentazioni installate,
minimizzando il più possibili
i costi di gestione lungo l’intero ciclo
di vita del prodotto.
Per quanto riguarda le emissioni di
sostanze organiche volatili, sono ormai
diversi anni che chi produce pavimenti
deve assicurare dei limiti sulle
emissioni.
Oggi le norme della serie ISO
16000, le linee guida di DIBt e AgBB
rappresentano lo stato dell’arte per la
garanzia della salubrità dell’aria negli
ambienti dove il pavimento è stato
posato. A confermare di come questo
sia un argomento ancora in evoluzione,
a breve la normativa francese ob-
Paola Di Silvestro di Mapei ha trattato
dei sistemi a bassissime emissioni
di sostanze organiche volatili per
la progettazione e realizzazione di
pavimentazioni ESD
bligherà a identificare, mediante etichettatura
sull’imballaggio, la classe
di emissione di ogni pavimento commercializzato
nella nazione.
Vi sono tuttavia applicazioni in
ambienti EPA particolari come per
esempio nell’industria aerospaziale,
nella produzione di microchip o
di hard disk, che già dagli anni ’90 richiedono
lo stesso tipo di assicurazioni,
ma con limiti molto più stretti e
con test più severi. È noto infatti che i
prodotti manipolati in questi ambienti
sono per loro natura estremamente
più sensibili del corpo umano al contatto
con le emissioni di VOC.
Una pavimentazione funzionale
deve avere proprietà ben precise e
durevoli per tutta la sua vita utile, o
che possano essere facilmente ristabilite
mediante una manutenzione non
eccessivamente onerosa. Queste caratteristiche
devono valere anche per
le proprietà antistatiche richieste alle
pavimentazioni installate in EPA.
Un pavimento, conduttivo o statico
dissipativo, con il quale le persone
e gli oggetti mobili sono in contatto,
costituisce una efficace protezione
passiva utilizzata per garantire l’equipotenzialità
delle postazioni all’interno
dell’area protetta. A questo riguardo
sono illustrate le regole fondamentali
per una buona progettazione
e posa, con diretto riferimento ai temi
dell’eco-sostenibilità e della sicurezza
negli ambienti di lavoro.
In ambienti ESD esistono anche
soluzioni resinose specifiche che permettono
di scaricare attraverso punti
di messa a terra le correnti elettrostatiche.
Ambienti tipici che richiedono
queste caratteristiche sono per
esempio le sale operatorie, i centri di
elaborazione dati, le linee di montaggio
e i magazzini di prodotti elettronici
o infiammabili, i laboratori chimici
e così via.
L’applicazione della resina consente
di ottenere superfici e ambienti puliti
e meglio pulibili, colorati e accoglienti,
sicuri, con bassi costi di manutenzione
e un ottimo impatto estetico,
con facile definizione del layout
aziendale (camminamenti, zone di
produzione, attraversamenti pedonali),
con la possibilità di realizzarli senza
smantellamento del pavimento esistente.
Uno degli interventi illustra appunto
la possibilità di applicazione
delle pavimentazioni resinose su supporti
difficili e in ambienti sottoposti
a carichi pesanti. Nello specifico è
opportuno sottolineare che, mediante
un’accurata analisi del supporto e delle
sue caratteristiche, è possibile adottare
soluzioni in grado di dissipare le
cariche elettrostatiche, ottenendo nel
contempo elevate prestazioni di tipo
meccanico e chimico, anche in presenza
di risalita capillare di umidità
dal terreno.
PCB giugno 2012
27

28 PCB giugno 2012
▶ SPECIALE - ESD
Stato ed evoluzione
della normativa ESD
Le aree EPA e i sistemi di protezione ESD devono essere
necessariamente progettati in accordo alle normative di sistema
vigenti; la normativa CEI EN 61340-5-1 indica le prescrizioni per
la protezione ESD in processi elettronici nei quali eventi ESD poco
rilevanti per altre applicazioni possono dimostrarsi estremamente critici
di Giuseppe Vittori - CEI, Luca Gnisci e Giuseppe Angelo Reina - Elbo Service
I
materiali e i prodotti che spesso
risultano idonei per buona parte di
settori esposti a eventi ESD non
possono di solito garantire un’adeguata
protezione ESD in ambiente elettronico.
A tal proposito la CEI EN
61340-5-1 indica le metodologie di
prova che sono necessarie per verificare
l’efficienza dei sistemi di protezione
ESD in sede di qualificazione
(laboratorio) così come di valutazione
(sul campo) proprio nel settore delle
applicazioni elettroniche.
La normativa CEI EN 61340-5-1
si pone l’obiettivo di fornire indicazioni
e prescrizioni per garantire il massimo
potenziale di 100 Volt (HBV – Human
Body Voltage: potenziale sul corpo umano)
all’interno di aree protette.
Quanto appena detto richiede una valutazione
accurata dei materiali e, a tal
proposito, a corredo di ogni sistema di
protezione, la normativa richiede metodi
di prova specifici (vedi Tabella 1).
La progettazione di aree EPA e di
adeguati sistemi per la movimenta-
zione rappresenta una delle fasi più
importanti per poter assicurare la
protezione da eventi ESD anche in
funzione del trend della tecnologia;
pertanto l’impiego di materiali idonei
deve necessariamente garantire
l’efficienza dei sistemi di protezione
utilizzati sia nelle condizioni maggiormente
critiche (RH 12%) sia attraverso
il tempo (in questo caso il
“design robusto” prevede l’ impiego
di prodotti che mantengano le loro
caratteristiche per tutta la loro vita
operativa, quello che normalmente
viene definito come “tempo di utilizzo”).
La normativa CEI EN 61340-5-1
prescrive e indica i requisiti sia per gli
elementi tecnici sia per quelli amministrativi.
Nello specifico:
elementi tecnici: contemplano i sistemi
di protezione, gli imballaggi e la gestione
degli isolanti di processo;
elementi amministrativi: stabiliscono i
criteri minimi che un programma di
base deve contemplare come i ruoli,
le attività di manutenzione, il monitoraggio
e la formazione.

Tabella 1 - Valutazione dei materiali con il riferimento della normativa specifica
SISTEMA DI CONTROLLO ESD
(CEI EN 61340-5-1)
Gli elementi amministrativi possono
essere considerati più flessibili e necessariamente
legati al tipo di “organizzazione”,
al processo e alle dimensioni
della azienda; gli elementi tecnici
i tecnici sono invece più vincolanti
e il programma ESD, in conformità
alla CEI EN 61340-5-1, deve basarsi
di fatto su quattro elementi stabiliti e
fondamentali:
1 - personale (prescrizioni);
2 - area protetta (prescrizioni);
3 - isolanti (gestione);
4 - imballaggi (prescrizioni).
SISTEMA
DI PROTEZIONE
LIMITE RICHIESTO
di Rt-Rs (12% UR
per omologazionevalidazione
processo)
Questi quattro elementi tecnici sono
chiaramente individuati e trattati
nella normativa la quale, per la loro valutazione,
stabilisce requisiti e metodi
di prova a due livelli ben distinti quali:
1 Product qualification (omologazione);
2 Compliance Verification (attività di
mantenimento).
Resta inteso che le attività di omologazione
devono essere condotte tassativamente
in accordo con i metodi di prova
stabiliti e, soprattutto, dopo attività di
DOCUMENTAZIONE DI
RIFERIMENTO T.M.
Sistemi passivi Equipotential Bonding

Fig. 1 - Materiale
isolante filtrato
in sede di
compliance
verification
- out spec.
Rs >1,0*10 12 Ω -
singolare la
presenza del
simbolo ESD
30 PCB giugno 2012
no l’immissione in EPA (Area Protetta
da ESD) di prodotti non adeguati e pericolosi.
Un altro aspetto rilevante è legato
al design e al profilo del prodotto il quale,
oltre alla durata, potrebbe influenzare
pesantemente i costi di manutenzione
che spesso sono analizzati in maniera
sommaria in sede di valutazione e di
analisi dei costi. Ne consegue, ad esempio,
l’impatto negativo prodotto da sedute
che vengono commercializzate prive
di ruote antitraccia e, di conseguenza,
nell’immediato più competitive dal punto
di vista economico.
Evoluzione della normativa
CEI EN 61340-5-1
La prima edizione della CEI EN
61340-5-1 (1999) conteneva diversi
metodi di prova, anche perché in buona
parte i metodi normalizzati non erano
disponibili e/o emessi all’atto del rilascio.
Conseguentemente il primo documento
risultava particolarmente voluminoso;
la seconda edizione, emessa
nel 2007 e dal 2009 disponibile anche
in lingua italiana, contiene solo alcune
prescrizioni per attività di monitoraggio,
mentre sono indicati i metodi di
prova che - in assenza di standard IEC
rilasciati - fanno riferimento a normative
ANSI (in Fig. 2 vi è un esempio di
danni alle ruote di una sedia antistatica).
Attraverso la revisione della CEI EN
61340-5-1, che si è sviluppata attraverso
il Meeting TC 101IEC dello scorso
giugno 2011 presso la sede ANSI
di New York e che sarà consolidata nel
prossimo meeting 2012 a Berlino, saranno
contemplate nuove norme in sede
di realizzazione/emissione in parte
già recepite con procedura fast track
(cioè con accettazione di standard preesistenti
da rivedere in seguito) e nello
specifico:
1. IEC 61340-4-6 Ed. 2 Electrostatics
- Part 4-6: Standard test methods for
specific applications – Wrist Straps
(bracciali);
Fig. 2 - Danni introdotti da sedie prive
di ruote antitraccia
2. IEC 61340-4-8 Ed. 2 - Electrosta-tics
- Part 4-8: Standard test methods for
specific applications – Discharge shielding
– Bags (buste schermanti);
3. IEC 61340-4-9 Ed. 2 - Electrostatics
- Part 4-9: Standard test methods
for specific applications – Garments (indumenti);
4. IEC 61340-4-10 Ed. 1 - Test method
for the protection of electrostatic discharge
susceptible Items – Two point resistance
measurement (resistenza punto
punto);
5. IEC 61340-4-7 Ed. 2.0 - Electrostatics
- Part 4-7: Standard test methods
for specific applications – Ionization
(ionizzazione).
In aggiunta si è attivato/ricostituito
un gruppo di lavoro IEC che proprio
al prossimo meeting di Berlino
porrà le basi per sviluppare l’attività di
“maintenance” della normativa relativa
all’imballaggio di parti sensibili a ESD
e nello specifico:
IEC 61340-5-3 Ed. 2.0 Protection of
electronic devices from electrostatic
phenomena – Properties and requirements
classifications for packaging intended
for electrostatic discharge sensitive
devices.
Protezione ESD
e sicurezza
Un aspetto importante, come citato
nel paragrafo 4.0 “Sicurezza del personale”,
è quello che la norma CEI EN
61340-5-1 non può sostituire o prendere
il posto di alcuna prescrizione relativa
alla sicurezza del personale, anche perché
questi aspetti sono gestiti da normative
nazionali.
A tal proposito, un errore che spesso
viene fatto e che a volte disorienta gli
utilizzatori finali è quello di non considerare
che un prodotto ESD conduttivo,
oppure dissipativo per la elettricità
statica, è isolante per la dinamica; valori

di resistenza di 50 Kohm e 100 Kohm
sono considerati valori minimi di resistenza
di isolamento da norme di sicurezza
quale la CEI 64-8. In sede di progettazione
diviene necessario considerare
la tipologia degli impianti così defi
niti:
Impianti a bassa tensione
Sono gli impianti con tensione fi no
a 1000 volt in corrente alternata e 1500
volt in corrente continua, e comprendono
la maggior parte degli impianti privati,
sia civili che industriali.
Impianti a tensione media e alta
Questi impianti, con tensioni superiori
ai 1000 volt in alternata, sono prevalentemente
in uso da parte delle società
di produzione e distribuzione.
C’è da osservare che in ambito legale
si parla solo di bassa tensione o di
alta tensione; la distinzione fra media
ed alta è puramente di uso tecnico.
Generalmente con “media tensione”
s’intende un valore di tensione compreso
fra i 1000 volt e i 30.000.
Per quanto concerne gli impianti a bassa
tensione si dovrà fare riferimento alla
CEI 64-8 “Prescrizioni per la sicurezza
–protezione mediante luoghi non conduttori”
come indicato dal D.gls 81/08 che
sostituisce il precedente DPR 547/55
(abrogato dall’art. 304 del D.gls 81/08),
mentre gli impianti ad alta tensione sono
legiferati dal D.gls 81/08 che consente
interventi per tensioni nominali
superiori a 1000 V in corrente alternata
e di 1500 V in corrente continua
purché:
Riferimenti Bibliografici
1 - i lavori su parti in tensione sono eff ettuati
da aziende autorizzate con specifi
co provvedimento dei competenti
uffi ci del Ministero del lavoro e della
previdenza sociale ad operare sotto
tensione;
2 - l’esecuzione di lavori su parti in tensione
è affi data a lavoratori abilitati
dal datore di lavoro ai sensi della
pertinente normativa tecnica riconosciuti
idonei per tale attività;
3 - le procedure adottate e le attrezzature
utilizzate sono conformi ai criteri
defi niti nelle norme di buona tecnica.
Quanto indicato per gli impianti ad
alta tensione viene citato a scopo informativo,
non contemplando normalmente
la presenza di componenti e parti
sensibili a ESD, mentre per quelli a
bassa tensione ne è possibile la presenza
(in Tabella 2 una sintesi).
In aggiunta, sempre nell’ottica di integrare
i requisiti ESD con quelli specifi
ci della sicurezza, che deve necessariamente
essere rapportata alla applicazione,
si rammenta che una calzatura
ESD di sicurezza (defi nita antistati-
Tabella 2 - Parti sensibili a ESD e loro resistenza alla
tensione
Tipologia Impianto
(Tensione Vac)
Resistenza vs terra
(isolamento)
[1] IEC 61340-5-1, Protection of electronic devices from electrostatic phenomena
- General requirements, 2007
[2] ESD: ANSI/ESD S20.20. - for the development of an Electrostatic Disharge
Control Program for - Protection of electrical and electronic … - 2007
[3] ESD: Caratterizzazione di materiali e prodotti ESD - XI Convegno ESD -
Stefano Oleari - Giuseppe Angelo Reina - Maurizio Parola - XI Convegno ESD
2009 Milano
[4] Criteri di selezione dei materiali - IX Convegno ESD 2007 - R. Teppa - R.
Furno - Giuseppe Angelo Reina
[5] CEI 64-8 “Prescrizioni per la sicurezza - protezione mediante luoghi non
conduttori”
DECRETO – NORMA
APPLICABILE
≤ 500 volt 50 KΩ (CEI 64-8/4) D.gls 81/08 (CEI 64-8/4)
≥500 volt ≤ 1000 volt 100 KΩ (CEI 64-8/4) D.gls 81/08 (CEI 64-8/4)
≥1000 volt Aziende autorizzate D.gls 81/08
ca e considerata DPI: dispositivo per la
protezione individuale) oltre alla CEI
EN 61340-5-1 (Protezione dei dispositivi
elettronici …) deve incontrare la
norma ISO 20345:2004. Questa, in relazione
alla resistenza elettrica di calzature
antistatiche, stabilisce un range che
spazia da: 100 kΩ a 1000 MΩ e, di conseguenza,
si trova assolutamente in linea
con i requisiti della CEI 64-8/4, ma
anche con altre normative equivalenti
quali la VDE 100 tedesca.
Conclusioni
La progettazione di aree protette e di
sistemi di protezione ESD trova nelle
normative di sistema vigenti un valido
apporto. In questa sede non possono essere
trascurati aspetti tipici e spesso vincolanti
sia a livello prodotto sia in ambito
sicurezza; inoltre non devono essere
sottovalutati elementi legati a ergonomia,
manutenzione e vita applicativa
(compatibilità).
In questo ambito l’organizzazione e
la relativa documentazione interna dovrà
indicare chiaramente la defi nizione
dei ruoli e contemplare la presenza di
un coordinatore o di un program manager
ESD il quale dovrà garantire l’idoneità
dei processi produttivi in linea con
stato dell’arte e evoluzione tecnologica.
L’effi cacia di un programma è legata
alla condivisione e i punti fondamentali
sono, come sempre, formazione, disciplina
e competenza in sede di certifi
cazione.
PCB giugno 2012
31

32 PCB giugno 2012
▶ SPECIALE AZIENDE - ESD
Come progettare
un’area EPA
La progettazione di un’area EPA è
fondamentale per garantire una protezione
efficace sui componenti sensibili
al fenomeno ESD, garantendo un HBV
(Human Body Voltage) inferiore
ai 100 V secondo le normative di sistema
CEI EN 61340-5-1 e ANSI S.20.20
di Roberto Teppa e Cristiano Merlo, Magna Electronics
Allo scopo di garantire un
programma affidabile e
robusto si parta dall’analizzare
gli aspetti critici del processo
quali:
Realizzazione istruzione operativa
L‘istruzione operativa ha lo scopo
di definire tutte le attività da svolgere
per attuare il programma ESD in
modo corretto, stabilire i ruoli e le responsabilità
per la gestione e il mantenimento
dello stesso, definire le attrezzature
e la strumentazione da utilizzare
e monitorare all’interno del
processo.
Pavimentazione
Per le nostre aree di produzione si è
dovuto realizzare un pavimento statico
dissipativo per garantire una buona
messa a terra del sistema e realizzare
un accoppiamento pavimento-calzatura
che rispecchi le normative citate
in precedenza.
Il tipo di pavimentazione scelto è
stato una resina dissipativa, in quanto
più resistente a movimentazioni
di carrelli e materiale pesante. Il valore
di Rg deve essere inferiore ai 35
Mohm e possibilmente avere valori
omogenei su tutta la superficie. Il
problema principale individuato è il
mantenere la pavimentazione più pulita
possibile, per garantire un buon
accoppiamento pavimento-calzatura.
Superfici di lavoro, carrelli, sedie e tavoli
Le superfici di lavoro all’interno del
nostro processo produttivo sono prevalentemente
banchetti di assemblaggio
scheda elettronica con tappeti antistatici
collegati a terra.
Le sedie sono rivestite da fodere
antistatiche e hanno le ruote conduttive.
Tutti i carrelli su cui vengono
movimentate le schede elettroniche
hanno almeno una ruota di tipo
conduttivo.
Definire e delimitare l’area interessata
In prima analisi si sono definite le
aree, ben delimitate da nastri gialli e
contraddistinti da cartelli che segnalano
il tipo di prodotto e l’area EPA.
L’accesso a questa area è consentito
solo a persone dotate di protezioni
contro le ESD che devono obbligatoriamente
testarsi sull’apposita apparecchiatura
e registrare l’avvenuto
controllo.
Definire i materiali consentiti
La definizione dei materiali consentiti
all’interno del processo risulta
essere una componente molto importante,
in quanto permette di garantire
un sistema di protezione robusto e
affidabile anche a bassi valori di UR
(12%). Quindi è stata valutata la gestione
dei materiali isolanti all’interno
dell’EPA, utilizzando ove necessario
sistemi ionizzanti.
Definire gli imballi per la movimentazione
Gli imballi per la movimentazione
delle schede elettroniche sono stati
appositamente studiati e realizzati per
evitare danneggiamenti e contaminazione
da polveri.
Sistemi di protezione attiva (ionizzatori)
In alcune fasi del processo si è reso
necessario utilizzare materiali isolanti,
sia per le attrezzature, sia come
componenti del prodotto assemblato.
Questi materiali possono dare origine
a fenomeni ESD, pertanto si sono
utilizzati degli apparati ionizzanti che
garantiscono un decay time

Protezioni del personale
Il personale che opera all’interno
dell’area EPA è dotato di indumenti
antistatici e di calzature ESD che
permettono di ottenere un valore di
HBV < 100V e quindi garantire una
protezione adeguata per le parti sensibili.
Chiaramente non solo il personale
operativo deve proteggersi, ma
chiunque acceda all’interno dell’EPA:
manager, tecnici, addetti alle pulizie,
visitatori, ecc.
Riguardo a questo argomento occorre
monitorare continuamente il
personale e accertarsi tramite opportuni
moduli l’avvenuto controllo con
il tester.
Implementazioni di circuiti di protezione
Anche la progettazione delle schede
elettroniche fa sì che i circuiti elettronici
abbiano una rete di protezione
contro le scariche elettrostatiche, nella
fase di validazione del prodotto si effettuano
anche le prove di laboratorio
finalizzate a questo scopo.
Andamento degli scarti riferiti a ESD
Viene svolto un lavoro di analisi su
tutti gli scarti e i resi cliente, se ci so-
no scarti dovuti a ESD viene redatto
dalla qualità un report specifico.
Gestione del programma
Training generale
Dopo aver adeguato la struttura è
necessario che tutte le persone che
operano all’interno siano consapevoli
delle regole e che le rispettino. A
questo proposito abbiamo formato il
100% del personale a partire dai lavoratori
di produzione fino ad arrivare
al GM su quali sono i pericoli verso
i prodotti e come devono comportarsi
all’interno del plant. Il training di circa
un’ora viene eseguito dal coordinatore
ESD. Questa formazione è uno
dei requisiti di base dei dipendenti
Magna Campiglione, viene gestita
e registrata dall’ufficio risorse umane.
A conferma dell’avvenuta formazione
e per verificarne la comprensione delle
regole ESD, al personale viene sottoposto
un questionario.
Training focal point
In ogni area di produzione abbiamo
nominato dei focal point. Essi
hanno il compito di monitorare tramite
controlli specifici, l’efficacia del-
le protezioni attive e passive, di mantenere
in condizioni funzionali attrezzature
e collegamenti, e di segnalare
eventuali derive ai loro responsabili
e ai coordinatori ESD. Inoltre
essendo personale diretto o indiretto
di produzione, contribuiscono al diffondere
della cultura verso i rischi da
scariche elettrostatiche ogni giorno e
a ogni livello. La formazione dei focal
point viene eseguita al nostro interno
dai coordinatori ESD e si articola
in tre step:
1) formazione teorica approfondita;
2) formazione pratica sui metodi di
misura e di mantenimento;
3) test finale.
La formazione viene rinforzata e
implementata da aggiornamenti annuali.
Control plan
È fondamentale per il funzionamento
del programma stabilire e realizzare
un piano di mantenimento del
sistema delle protezione in uso e della
struttura. I punti cardine su cui lavorare
sono:
Monitoraggio
Il monitoraggio giornaliero è eseguito
dal personale operativo, che
deve testare braccialetti e calzature
quotidianamente con l’apposito
tester, posto all’ingresso dei reparti
produttivi e registrare sull’apposito
modulo l’avvenuto controllo. I focal
point, seguendo uno specifico piano
redatto dai coordinatori ESD appositamente
per ogni area di processo,
controllano le caratteristiche base
della struttura e delle attrezzature:
connessioni banchi e macchine, superfici
di lavoro, pavimentazione, sedie,
contenitori, temperatura, umidità
relativa etc.
I controlli sono pianificati a intervalli
di tempo differenziati secondo i
rischi e le necessità.
PCB giugno 2012
33

34 PCB giugno 2012
Sopra, esempio di scheda
per la raccolta dei dati,
qui a lato la scheda piano
azioni correttive
I focal point registrano i valori misurati,
e in caso di deriva intervengono
per il ripristino se possibile, o segnalano
al coordinatore per l’attivazione
di un piano di azioni correttive.
Metodi di misura
Le misure vengono eseguite tramite
un Mega Ohmetro specifi co per
gli audit, con un kit di elettrodi, cavi
e contatti per le misure Rs ed Rg.
Temperatura e umidità vengono misurati
tramite termo-igrometro fi sso
in ogni reparto produttivo. Come tutti
gli altri strumenti di misura, sono
certifi cati periodicamente dalla metrologia.
Al fi ne di rendere le misure univoche
ed immediate abbiamo redatto
una tabella con dei limiti min e max
per le caratteristiche che vogliamo
monitorare. Tale istruzione operativa
fa riferimento alla IEC 61340-5-1.
Azioni correttive
In caso di deriva su una caratteristica
verifi cata, occorre intervenire immediatamente.
Se questo non è possibile,
il focal point con il coordinatore
ESD e il responsabile dell’area in
questione, devono registrare sul PAC
(Piano di Azioni Correttive) le attività
concordate.
Il piano deve essere esposto in
una zona di passaggio e ben visibile
da tutti i membri del team, al fi ne
di garantire la chiusura dell’azione nei
tempi e nei modi stabiliti.
Conclusioni
Le attività di maintenance sono un
elemento decisamente critico e fondamentale
affi nché la gestione della
statica sia opportuna nell’ambito nei
processi produttivi: la cattiva gestione
può introdurre problemi molto seri
sia nei processi elettronici ma soprattutto
sul risultato dei prodotti stessi.
Anche la scelta più sofi sticata e costosa
può essere inibita attraverso operazioni
di mantenimento improprie o la
mancanza di attività di monitoraggio
nei termini necessari che sono indicati
da norme vigenti e/o tipologia soluzioni
adottate. Sono quindi necessari
una struttura adeguata, una cultura
radicata e diff usa e un monitoraggio
continuo e attivo.
Per soddisfare i requisiti richiesti
è fondamentale predisporre un programma
di controllo in grado di limitare
al minimo le possibilità di errore
e che coinvolga tutte le funzioni
e i reparti impattati direttamente
ed indirettamente nella gestione della
statica.
Magna Electronics
www.magna.com

34 PCB giugno 2012
Sopra, esempio di scheda
per la raccolta dei dati,
qui a lato la scheda piano
azioni correttive
I focal point registrano i valori misurati,
e in caso di deriva intervengono
per il ripristino se possibile, o segnalano
al coordinatore per l’attivazione
di un piano di azioni correttive.
Metodi di misura
Le misure vengono eseguite tramite
un Mega Ohmetro specifi co per
gli audit, con un kit di elettrodi, cavi
e contatti per le misure Rs ed Rg.
Temperatura e umidità vengono misurati
tramite termo-igrometro fi sso
in ogni reparto produttivo. Come tutti
gli altri strumenti di misura, sono
certifi cati periodicamente dalla metrologia.
Al fi ne di rendere le misure univoche
ed immediate abbiamo redatto
una tabella con dei limiti min e max
per le caratteristiche che vogliamo
monitorare. Tale istruzione operativa
fa riferimento alla IEC 61340-5-1.
Azioni correttive
In caso di deriva su una caratteristica
verifi cata, occorre intervenire immediatamente.
Se questo non è possibile,
il focal point con il coordinatore
ESD e il responsabile dell’area in
questione, devono registrare sul PAC
(Piano di Azioni Correttive) le attività
concordate.
Il piano deve essere esposto in
una zona di passaggio e ben visibile
da tutti i membri del team, al fi ne
di garantire la chiusura dell’azione nei
tempi e nei modi stabiliti.
Conclusioni
Le attività di maintenance sono un
elemento decisamente critico e fondamentale
affi nché la gestione della
statica sia opportuna nell’ambito nei
processi produttivi: la cattiva gestione
può introdurre problemi molto seri
sia nei processi elettronici ma soprattutto
sul risultato dei prodotti stessi.
Anche la scelta più sofi sticata e costosa
può essere inibita attraverso operazioni
di mantenimento improprie o la
mancanza di attività di monitoraggio
nei termini necessari che sono indicati
da norme vigenti e/o tipologia soluzioni
adottate. Sono quindi necessari
una struttura adeguata, una cultura
radicata e diff usa e un monitoraggio
continuo e attivo.
Per soddisfare i requisiti richiesti
è fondamentale predisporre un programma
di controllo in grado di limitare
al minimo le possibilità di errore
e che coinvolga tutte le funzioni
e i reparti impattati direttamente
ed indirettamente nella gestione della
statica.
Magna Electronics
www.magna.com

36 PCB giugno 2012
▶ SPECIALE PRODOTTI - ESD
Pavimentazione
anti ESD negli ambienti
controllati
Ovvero, come gestire in modo integrato
gli aspetti tecnici, manutentivi e di
sicurezza ambientale nelle opere di posa di
pavimentazioni anti ESD
di Alessandro Bonafede, Nora System
La protezione delle apparecchiature
e degli operatori dalle
scariche elettrostatiche (Electrostatic
Discharge–ESD) è da sem-
Fig. 1 - Installazione G-Tech, USA
pre una problematica importante
negli ambienti ESD, in quanto influisce
sulla resa produttiva e sulla gestione
dei costi produttivi, sulla qualità
e affidabilità del prodotto e, dunque,
sulla redditività. È ormai provato che
nei processi produttivi dell’industria
elettronica ed elettromeccanica il
rischio di guasti arrecati dalle cariche
elettrostatiche sui componenti, schede
e prodotti finiti, risulta sempre di
più critico, in quanto questo influenza
negativamente i costi della produzione
e la soddisfazione dei clienti (guasti
latenti).
Onde evitare rischi e costi incalcolabili
occorre adottare misure idonee
per proteggere le apparecchiature e i
prodotti dalle scariche elettrostatiche.
Requisiti di base
Uno dei sistemi di protezione di
maggior efficacia è la pavimentazione.
Il pavimento destinato a un ambiente
ESD deve garantire:
- proprietà elettrostatiche, in grado
di salvaguardare i componenti
elettronici, gli equipaggiamenti
e gli operatori, contro le scosse
elettriche (un potenziale sul corpo
umano massimo di 100 volt
(HBV) in grado di non danneggiare
la maggior parte dei componenti
elettronici);
- libertà di movimento rispetto ad
altri sistemi per la protezione ESD
del personale che trasporta componenti
sensibili a ESD e che opera
in piedi nel processo produttivo;

- proprietà fisiche, meccaniche,
resistenza chimica:
la durata, la resistenza
allo slittamento e
all’abrasione, la resistenza
al fuoco e al traffico
dei carrelli;
- facilità, economicità dei
metodi manutentivi;
- salubrità del sito: cioè
la limitazione al minimo
dell’emissione di sostanze
volatili organiche pericolose
per l’uomo e per
l’ambiente.
Opportunità
Una scelta di rivestimento
sicuro è senza dubbio la
pavimentazione in gomma,
in quanto per natura presenta una ridotta
tendenza a caricarsi elettrostaticamente
sia nella versione conduttiva
(

38 PCB giugno 2012
▶ PROGETTAZIONE - CAD
Quando l’E-Cad
incontra l’M-Cad
La soluzione dei complessi problemi
progettuali passa oggi per un’inevitabile
integrazione fra campi lontani fra loro, ma
legati da vincoli strettissimi
di Frank Krämer, Altium Europe
Si sente spesso
dire che quando
i processi produttivi
migrano verso
le regioni economicamente
più convenienti,
chi ne soff re sono le economie
più sviluppate. Un
altro punto di vista è quello per
cui trasferendo i lavori ripetitivi
all’esterno, alle risorse che precedentemente
si occupavano di attività di
basso valore vengono ora presentate
ben più interessanti opportunità. La
stessa cosa dicasi per la progettazione:
utilizzando strumenti automatizzati
di progettazione, gli ingegneri hanno
la possibilità di accrescere la loro produttività.
È impensabile oggi per un
ingegnere non utilizzare un approccio
computerizzato nella progettazione
di un pcb, anche se sarebbe sempre
possibile eseguirlo senza strumenti di
supporto.
E così come le economie si devono
adattare al cambiamento delle condizioni
globali, i gruppi di ingegneri sono
incoraggiati e incentivati a utilizzare
qualsiasi strumento produttivo sia al
momento a disposizione. Per gli inge-
gneri progettisti del settore elettronico
l’uso degli strumenti EDA ha aumentato
grandemente i processi produttivi, a
partire dal componente fi no al prodotto
fi nito. Così come è possibile accelerare
i processi di progettazione, ora è possibile
simulare o emulare ogni parte di
un progetto elettronico prima che qualsiasi
componente venga acquistato. Nel
campo dello sviluppo dei circuiti integrati,
per esempio, l’ultimo passo che
rappresenta un processo lungo e costoso
è quello di collegare il progetto alla
base di silicio. Ciò è dovuto agli enormi
costi legati alla produzione dei dispositivi
integrati, costi che sono determinati
principalmente dalla necessità di vendere
il dispositivo fi nale in grandi volumi.
La stessa cosa non è tuttavia vera
per tutti i dispositivi elettronici prodotti
al giorno d’oggi: molti di questi sono infatti
assai meno legati ai costi delle attività
d’ingegneria di quanto non si possa
pensare. Ciò non avviene però nel caso
della progettazione meccanica, dato che
esistono implicazioni signifi cative
in termini di costo a causa
degli strumenti utilizzati
per le riprogettazioni, per
esempio, per l’eliminazione
di problemi che
riguardano la parte
di prodotto interna
ai pcb.
I progressi
eff ettuati negli
strumenti EDA
dimostrano che sta
diventando sempre più
semplice simulare la forma esterna
del prodotto e le sue funzioni prima che
questo venga fabbricato. Anche in questo
caso, con l’ovvia eccezione della progettazione
dei circuiti integrati, il progresso
negli strumenti per l’automazione
del processo nel settore elettronico
è stato indirizzato principalmente verso
applicazioni di nicchia e verso mercati
verticali. La progettazione di un
pcb è un esempio: esistono innumerevoli
strumenti a basso costo per la progettazione
di un pcb che sono ideali per
la creazione di layout a singola faccia o a
doppia faccia, ma assai pochi che siano
capaci di intervenire su pcb multistrato
dotati di segnali ad alta velocità e a segnali
misti e ancor meno quelli capaci
di incorporare strumenti effi caci d’analisi
che garantiscano che l’integrità del
segnale non venga compromessa.

Per coloro che progettano dispositivi
con tali caratteristiche, gli strumenti
sono importantissimi. Questi offrono
l’unica soluzione realistica per sviluppare
tali tipi di prodotti, prodotti che
al momento diamo per scontato nel nostro
stile di vita digitale. Per esempio, le
telecomunicazioni mobili non potrebbero
essere possibili senza sofisticati
strumenti EDA; questi hanno permesso
agli ingegneri di sviluppare complessi
dispositivi a segnali misti e sistemi che
permettano di rendere le reti 3G e gli
smartphone una realtà.
Gli esempi sono numerosi, ma la tendenza
è quella che più è complessa la
fase di progettazione, più sofisticati devono
essere gli strumenti utilizzati. In
ogni caso c’è sempre un aspetto della
progettazione che è applicabile praticamente
a ogni singolo sviluppo di prodotto,
senza tenere conto della sua complessità
funzionale o del suo valore finale
sul mercato.
L’incrocio dei campi
progettuali
L’integrazione della progettazione
elettronica e meccanica è un fatto inesorabile.
Con poche eccezioni il progetto
di un pcb non è solo influenzato dai
componenti che questo dovrà ospitare,
ma anche dallo spazio che questo occupa.
Diversi prodotti impiegano oggi
un’unica scheda e, in tali casi, le dimensioni
e la forma del pcb dipendono
meno dalla sue potenziali funzionalità
e molto di più da fattori di relazione
con l’ambiente fisico. Infatti, in certi casi
- in particolare nei dispositivi consumer
- la forma e le dimensioni del prodotto
finale definiranno in realtà lo spazio
disponibile per il pcb e per tutti i
suoi componenti. In questi casi il progetto
meccanico determina entrambi i
campi e, nonostante ciò, rimangono ancora
limitate le interazioni fra gli strumenti
CAD dedicati agli aspetti meccanici
e quelli invece che si occupano
Fig. 1 - Con la visualizzazione 3D è possibile anticipare gli ingombri progettuali
della progettazione elettronica propriamente
detta.
Mentre lo scopo del produttore dello
strumento CAD è comprensibilmente
dedicato alla complessità del progetto
elettronico, le sue controparti si sono
occupate di migliorare gli strumenti
M-CAD per renderli totalmente compatibili
con le potenzialità grafiche e di
processo degli ultimi computer attualmente
disponibili sul mercato. È oggi
assai comune per gli ingegneri progettisti
specializzati nella progettazione
meccanica di avere accesso in tempo reale
alle rappresentazioni tridimensionali
del loro progetto. Dal punto di vista
dell’aumento della produttività, è difficile
negare il valore insito di un prodot-
to osservandolo in un ambiente 3D che
permetta la manipolazione dello stesso
attraverso diversi angoli di osservazione.
È importante ricordare che, mentre
i circuiti integrati continuano a ridursi
nelle loro dimensioni, i componenti
che li affiancano spesso non riescono
a stare al passo della miniaturizzazione.
In modo specifico, i principali limiti
delle dimensioni fisiche dei componenti
passivi quali i trasformatori, i resistori,
i condensatori e gli induttori e là
dove vi siano meno necessità di un gran
numero di connettori come nei dispositivi
più moderni, quelli che rimangono
sono obbligati ad adattarsi a restrizioni
fisiche importanti legati alle loro dimensioni
e, soprattutto, a dove debbano
Fig. 2 - L’approccio integrato è essenziale quando l’involucro del progetto detta le
dimensioni e gli ingombri del dispositivo
PCB giugno 2012
39

40 PCB giugno 2012
Fig. 3 - L’elettronica moderna richiede un atteggiamento sempre più integrato fra
i vari domini progettuali
essere collocati sulla scheda. Comunque
questo non è un problema insormontabile,
visto che al momento esistono
numerosi modelli 3D per componenti
standard quali i componenti passivi
e i connettori che possono essere usati
e manipolati in un numero sempre più
grande di package CAD.
La creazione sempre più diff usa di
questi modelli 3D è segno di un rinnovato
interesse dei produttori per l’integrazione
E-CAD/M-CAD. Si tratta
di una tendenza che molte aziende credono
continuerà nel tempo, portando
a guadagni produttivi signifi cativi agli
sviluppatori che si occupano di entrambi
i campi applicativi.
Il più signifi cativo sviluppo lungo
la strada verso la totale integrazione
è stata l’introduzione del protocol-
lo di scambio progettuale che i produttori
di E-CAD e di M-CAD portebbero
adottare. Sebbene nel passato
abbiano avuto luogo diversi tentativi
di integrare i due campi, questi sono
stati limitati da una mancanza di cooperazione
fra i fornitori che ha creato
nuove diffi coltà anziché eliminarne.
Con l’introduzione dello STEP (lo
STandard for the Exchange of Product, lo
standard per lo scambio dei prodotti),
in particolare la versione AP che defi -
nisce i modelli 3D, lo scambio di dati
progettuali è diventato più semplice. Il
settore M-CAD è stato rapido nell’integrare
lo STEP AP214, ma lo stesso
non è avvenuto per il settore E-CAD.
L’Altium Designer, l’ambiente di progettazione
unifi cata di Altium, supporta
invece tranquillamente l’impor-
Fig. 4 - Le dimensioni e gli ingombri dei componenti possono essere previsti prima
della fase di produzione
tazione e/o l’esportazione, così come la
manipolazione di fi le STEP e tali caratteristiche
le affi anca alla sua generale
funzionalità di progettazione dei pcb
portando a un nuovo livello di potenzialità
progettuale gli ingegneri elettronici
che lo utilizzano.
Capacità 3D nello spazio
del pcb
Molti strumenti M-CAD supportano
oggi modelli 3D di pcb popolati
di componenti che siano stati creati
da strumenti di sviluppo di terze parti.
Sebbene ciò off ra una valida visualizzazione
di come il pcb e il supporto interagiscano
fra loro, ciò non dà tuttavia
la possibilità all’ambiente meccanico circostante
di fornire al progettista di pcb
le dimensioni critiche, gli spazi vuoti o
gli altri elementi spaziali fonti di possibili
problemi. Oltre a ciò, l’ingegnere che
si occupa di progetti meccanici dispone
di meno strumenti che gli permettano di
rendersi conto di aver bisogno di particolari
componenti da collocare, in particolare
quando si sia in presenza di alte
velocità, segnali misti o segnali ad alta
tensione.
L’adozione del formato STEP presente
all’interno dell’Altium Designer
supera tali restrizioni. Questo strumento
permette infatti agli ingegneri, non
solo di utilizzare il modello 3D di un
contenitore visualizzando il prodotto
fi nito, ma di adottare in modo attivo
un approccio tridimensionale a ciò
che essi devono progettare. Integrato
nell’AP214, il formato dispone di abbastanza
dati da permettere al modello
importato di un contenitore di essere
usato in realtà defi nendo le dimensioni
del pcb e superando con ciò i problemi
di accuratezza e di trasferimento manuale
delle misure critiche da un campo
di progettazione all’altro. Questa capacità
permette di compiere un deciso
passo avanti consentendo agli ingegneri
elettronici di progettare in vista diretta-

mente della produzione, legando strettamente
il campo meccanico al processo
di progettazione della sfera elettronica.
Inoltre, la capacità di definire i requisiti
imposti dalle dimesnioni in un formato
3D permette agli ingegneri dei due
diversi campi di progettazione di poter
valutare istantaneamente il risultato
delle eventuali trasformazioni del progetto.
Combinando i modelli di contenitore
con il pcb, all’interno dell’Altium
Designer un ingegnere progettista può
manipolare la rappresentazione 3D risultante
operando misurazioni attive degli
spazi. Tali caratteristiche innovative
fanno sì che l’ingegnere elettronico
acquisisca una completa conoscenza di
come dovrà essere il pcb ben prima che
questo entri in produzione.
Per rendere il processo ancora più
produttivo, i modelli possono essere legati
in modo da far sì che ogni cambiamento
operato in uno dei due campi
venga a riflettersi in modo efficace
sull’altro. Ciò significa che ogni modi-
fica apportata al contenitore verrà vista
dall’ingegnere elettronico e ogni alterazione
apportata al pcb o ai suoi componenti
verrà automaticamente inviata
all’ingegnere che si occupa della progettazione
meccanica.
La chiave di volta di tale funzionalità è
l’abilità, non tanto di manipolare un singolo
modello 3D, ma di coordinare modelli
multipli in uno spazio virtuale tridimensionale,
usando punti di riferimento.
Allineando precisamente i modelli delle
parti di un contenitore e un pcb già popolato
di componenti, l’ingegnere progettista
potrà valutare gli spazi critici, così
come il modo in cui il pcb si adatterà al
contenitore, oppure al bisogno di inserire
elementi di supporto e fissaggio, preservando
nel contempo gli obiettivi globali
di mercato del prodotto.
Un altro vantaggio di lavorare in un
mondo virtuale è poi quello che gli ingegneri
possono operare una sperimentazione
senza andare incontro a
costi. Per esempio, se un componente
viene progettato tridimensionalmente,
sarà possibile piazzarlo in modo
che questo passi attraverso un secondo.
L’immagine di un componente disegnato
in tale modo è tale che esso possa
anche penetrare attraverso il contenitore;
ciò può apparire non convenzionale,
ma potrebbe risolvere non pochi
dilemmi progettuali. Per raggiungere
tale risultato usando modelli reali
si richiederebbero ore e ore di sforzi,
mentre in ambito virtuale tutto ciò sarebbe
semplice come cambiare un solo
punto di riferimento. Questa stretta
relazione fra i campi elettronico e meccanico
è oggi possibile solo con l’utilizzo
del formato STEP. Incorporare il
formato STEP in un ambiente di progettazione
di pcb segna un vero e proprio
passo avanti verso la creazione di
un approccio veramente unificato allo
sviluppo del prodotto.
Altium Europe
www.altium.com

A
42 PCB giugno 2012
▶ PROGETTAZIONE - HIGH SPEED
Comprendere gli effetti
delle via
L’incremento delle velocità dei segnali
comporta una serie di nuove sfide
progettuali da affrontare che richiedono la
soluzione di problemi completamente nuovi
rispetto al passato
di Zhen Mu, Mentor Graphics
Fig. 1a - Schema generale del percorso del segnale tra due chip, con il percorso
critico evidenziato in rosso
B
Negli ultimi anni la domanda
di elevate velocità di elaborazione
e di trasmissione delle
informazioni è cresciuta in modo
vertiginoso, di conseguenza la progettazione
di schede presenta segnali
aventi frequenze dell’ordine delle
decine di Gbps. Infatti oggi i progetti
delle memorie di tipo avanzato sono
infatti oggi orientati verso frequenze
di trasmissioni di dati di oltre
10 Gbps, e anche le interfacce
SERDES si stanno indirizzando verso
i 25-28 Gbps.
L’incremento delle velocità dei segnali
comporta una serie di nuove sfide progettuali
da affrontare per la soluzione di
problemi completamente nuovi. In tali
condizioni, le caratteristiche elettriche
dei percorsi seguiti dai segnali sulle
schede e nelle interconnessioni manifestano
dei problemi che a velocità inferiori
potevano risultare trascurabili, come ad
esempio una significativa perdita dielettrica,
o la discontinuità di impedenza nel
percorso del segnale.
Fig. 1b - Tipica rappresentazione schematica di un canale, utilizzata per la simulazione degli effetti delle via

Canali diversi, diverse
metodologie
Per un tipico canale SERDES
(Fig. 1), i contributi alla discontinuità
provengono dalle via per il
trasferimento dei segnali tra i layer,
dai connettori necessari per realizzazioni
multi-scheda e, infine, dai
package.
Per quanto attiene alla progettazione
dei pcb, ovviamente, gli unici contributi
sotto il controllo dei progettisti
sono quelli relativi alle configurazioni
delle via.
Consideriamo il percorso attraverso
un singolo foro di via, per uno stackup
standard di un pcb. Quando il
segnale che attraversa la via ha una
velocità limitata (più precisamente,
quando i tempi dei fronti di salita e
discesa sono relativamente lunghi), gli
effetti indotti dalle via sono del tutto
insignificanti.
A
Fig. 3a - Una coppia di via differenziali caratterizzate
dalla presenza di stub di grandi dimensioni
Tuttavia, quando l’edge rate dei
segnali è più rapido (ed i tempi di salita/discesa
si riducono fino a circa
100 ps), le via producono effetti rilevanti
sia di ritardo sia di degrado dei
segnali (Fig. 2).
Quelli mostrati sono i tipici
effetti di discontinuità nell’integrità
del segnale (SI, Signal
Integrity) presenti in una reale
struttura 3D.
A
Fig. 2a - Una semplice topologia di rete con il percorso di segnale attraverso un
singolo foro di via
B
Fig. 2b - Con limitate velocità dei
segnali, gli effetti indotti dalle via
sono trascurabili
B
Fig. 3c - Confronto dei
diagrammi ad occhio
nei casi di via con e
senza stub
Fig. 2c - Con velocità dei segnali più
elevate (dell’ordine di diversi Gbps),
gli effetti delle via non possono più
essere ignorati
Fig. 3b - Confronto dei parametri S nei casi di via con
gli stub (a sinistra) e senza stub (a destra)
C
C
PCB giugno 2012
43

44 PCB giugno 2012
Fig. 4a - Rappresentazione 3D e 2D di una coppia di via differenziali con numerose piazzole inutilizzate
Effetti delle via differenziali
Ai fini dell’analisi dei canali, vanno
poi considerati gli effetti delle via differenziali
presenti sui percorsi dei segnali.
Diversi aspetti della loro configurazione,
infatti, introducono effetti di degrado
del segnale. L’elemento più importante
Fig. 5a - Una coppia di via differenziali affiancate
da 2 stitching vias
B
Fig. 4b -
Confronto dei
parametri S, in
rosa con piazzole
inutilizzate
presenti
mentre in rosso
con piazzole
inutilizzate
rimosse
è rappresentato dagli stub presenti nelle
via. Stub di dimensioni eccessive possono
arrivare anche ad interrompere completamente
la trasmissione del segnale a
certe frequenze.
La Fig. 3 mostra una coppia di via differenziali
presenti in una scheda formata
da 16 strati, confrontandone poi i pa-
rametri S nel caso di due possibili configurazioni,
una con gli stub e una priva
di stub. Sono evidenti i picchi di risonanza
indesiderati creati dagli stub delle
via (in questo esempio, ad una frequenza
di circa 8 GHz). Le componenti dello
spettro del segnale prossime a quelle
frequenze non possono essere trasmesse.
Di conseguenza, il diagramma a occhio
all’estremità del ricevitore evidenzia, nel
caso con gli stub, un’apertura dell’occhio
di minori dimensioni.
Inoltre, considerando il fatto che i segnali
differenziali presenti su un canale
sono normalmente caratterizzati da
un layer di ingresso ed uno di uscita, si
può presumere che molte delle piazzole
presenti intorno ai fori di via rimangano
inutilizzate. Anche tali piazzole possono
causare problemi d’integrità del segnale.
A B
Fig. 5b - Confronto della perdita di inserimento, mediante
parametri S, in giallo con stitching vias disposte vicino, in rosa con
stitching vias disposte lontano e in verde senza stitching vias
A

La Fig. 4 mostra una configurazione in cui una coppia di via
attraversa lo stackup di un scheda di 26 strati. Se il progettista
lasciasse intatte nel progetto anche tutte le piazzole non funzionali,
potrebbe rilevare dei significativi picchi di risonanza alle
frequenze più basse. La rimozione dallo schema delle piazzole
inutilizzate, invece, contribuisce a spingere tali picchi verso
frequenze più elevate, con evidenti benefici per la trasmissione
dei segnali. Questa tecnica progettuale può rivelarsi particolarmente
utile in quei casi in cui sarebbe poco pratica la rimozione
di lunghi stub delle via mediante tecniche di “back-drilling”.
I pro e i contro delle stitching vias
Un foro di via costituisce un metodo per realizzare il routing
di un segnale, trasferendolo da un layer ad un altro. Quando avviene
il salto di layer, tuttavia, il percorso della corrente di ritorno
risulta interrotto e ciò comporta degli effetti sull’impedenza
della traccia.
Per impedire l’effetto di riflessione causato dal cambio (o
discontinuità) dell’impedenza in corrispondenza delle via,
nei progetti multi-Gbps è raccomandato l’utilizzo di apposite
via aggiuntive per la massa, dette stitching vias, che garantiscano
un opportuno percorso di ritorno per i segnali.
Considerando che queste via aggiuntive consumano preziosa
superficie della scheda, i progettisti hanno spesso bisogno
di stabilire se le stitching vias siano assolutamente indispensabili,
o se il progetto sia in grado di funzionare ugualmente
anche senza la loro presenza. La simulazione e la comprensione
degli effetti correlati alle stitching vias possono aiutare
a prendere simili decisioni.
La Fig. 5 mostra i risultati di diverse configurazioni, con presenza
o assenza delle stitching vias, e anche con diverse variazioni
della loro distanza dalle via del segnale. In questo caso, i progettisti
sono in grado di verificare che sarebbe opportuno avvicinare
le stitching vias alle via dei segnali; oppure, se i vincoli di
progetto consentono di tollerare un perdita di circa 0,5 dB, come
conseguenza della discontinuità delle via, allora in questo
caso sarebbe anche possibile evitare l’utilizzo delle stitching vias.
Quando lo spazio disponibile per il routing è limitato, i progettisti
hanno anche bisogno di identificare il numero esatto
delle stitching vias necessarie. La loro selezione verrà effettuata
in funzione del range di frequenze a cui i progettisti sono interessati.
La Fig. 6 mostra un esempio degli effetti correlati all’utilizzo
di differenti quantità di stitching vias. In questo progetto, formato
da 6 layer, il numero delle stitching vias si rivela ininfluente fino
a circa 14 Ghz, mentre a 20 GHz, passando da 1 a 4 stitching
vias, la differenza in termini di perdita di inserimento risulta pari
a 0,3 dB. Anche in questo caso, la scelta della giusta quantità
di stitching vias da parte dei progettisti sarà guidata da considerazioni
relative ai requisiti in termini di rumore accettabile e
tolleranze del progetto.

46 PCB giugno 2012
A B
Fig. 6a - Struttura di esempio, nella
quale viene variato il numero delle
stitching vias utilizzate
Fig. 7a - Il progetto corrispondente alla simulazione
di esempio illustrata nelle figure successive
Fig. 7b - Rumore sul piano indotto dai fenomeni di
accoppiamento delle via, al commutare del segnale
DQ: 86 mV
A
B
Rumori e interferenze
Finora, è stato considerato solo il
comportamento di una via (o di una
coppia di via) in condizioni isolate. Ma le
via possono anche generare nella rete un
rumore di accoppiamento derivante dalle
interferenze che avvengono nelle cavità
tra i segnali di due via che attraversano
la stessa coppia di layer. Esaminiamo
l’esempio schematizzato in Fig. 7.
Il canale considerato trasporta un segnale
PCIExpress. Sulla stessa sche-
Fig. 7c - Confronto tra i diagrammi
a occhio e delle forme d’onda nel
dominio del tempo, in blu senza
crosstalk tra le via e in rosso con
crosstalk tra le via
C
Fig. 6b - Confronto della
perdita di inserimento
rilevata al variare del
numero delle stitching vias,
per la struttura di esempio
raffigurata nella Fig. 6a
Giallo: 4 stitching vias
Rosso: 2 stitching vias
Bianco: 1 stitching via
Verde: senza stitching via
da sono presenti anche numerosi segnali
DDR2. Sebbene il routing dei segnali
DDR avvenga lontano da quello del canale
PCIExpress (nessun fenomeno di
accoppiamento, quindi, tra le tracce), le
via di entrambi i segnali transitano attraverso
la stessa coppia di piani. A ogni
commutazione del segnale DQ del bus
DDR, nella cavità del piano viene generato
del rumore che si diffonde fino alle
via del canale PCIExpress, dal quale viene
infine raccolto. È possibile rilevarne
l’effetto sul diagramma a occhio all’estremità
del ricevitore. L’apertura dell’occhio
è visibilmente ridotta, a causa del rumore
di accoppiamento delle via.
Conclusioni
In conclusione, i diversi effetti di discontinuità
derivanti dalle via presenti
sui percorsi dei segnali possono indurre
un degrado significativo della qualità del
segnale di un canale multi-Gbps, chiaramente
rilevabile nei diagrammi a occhio.
Non è più possibile accettare quanto
finora assunto, ovvero che tali effetti
siano trascurabili, o che essi possano essere
stimati mediante dei modelli molto
semplificati.
I progettisti sono tenuti a comprendere
pienamente i contributi derivanti dalle
diverse componenti delle via, e l’entità
del loro impatto sulla qualità del segnale.
Quindi, utilizzando le apposite funzionalità
di modellazione 3D e di analisi
presenti nei tool di SI, potranno determinare
in quale modo apportare le opportune
correzioni al progetto.
Mentor Graphics
www.mentor.com

FPE è una società italiana leader nella produzione
di etichette professionali per i sistemi di identificazione.
ETICHETTE
PER ALTA TEMPERATURA
Negli impianti di assemblaggio automatico dei PCB viene sempre più richiesto il monitoraggio della movimentazione dei
pezzi nelle diverse fasi di processo. L’applicazione di un’etichetta su ogni PCB, all’inizio della linea, costituisce ancor oggi la
soluzione più semplice ed economica per realizzare un sistema di rilevazioni dati.
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Range di temperatura: -40°... +537°C
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MIL-STD-883E. Sono conformi alle Direttive RoHS e Reach.

48 PCB giugno 2012
▶ PRODUZIONE - SALDATURA IN AZOTO
L’azoto in rifusione
La saldatura in azoto non avviene in ambiente totalmente inertizzato, ma
piuttosto in presenza di un basso livello di ossigeno. Da un punto di vista
del processo si tratta di una variabile critica da controllare, per cui il tenore
di ppm dovrebbe essere monitorato in continuazione. Come sempre, la
possibilità di misurare una variabile ne favorisce il controllo
di Piero Bianchi
dell’azoto nei processi
di saldatura in ambien-
L’utilizzo
te inertizzato è sempre stato
un tema dibattuto sin dalla sua introduzione,
vuoi per la difficoltà di dimostrarne
il ritorno economico, vuoi per
l’alto costo nella gestione quotidiana e
nell’investimento dei sistemi.
Poco utilizzato in saldatura a onda,
ha trovato la sua applicazione maggiore
nella saldatura per rifusione e
oggi nella saldatura selettiva.
Il corto circuito è uno dei fenomeni più comuni
Le ragioni che hanno portato a
puntare sull’azoto sono dovute alla
sua relativa economicità e al fatto
che non reagisce con le superfici metalliche
per formare superfici non saldabili.
I tecnici che hanno puntato
sull’azoto per avere un ambiente di
saldatura inertizzato lo hanno fatto in
relazione ai suoi bassi livelli di ossigeno
(e umidità). Caratteristica che lo
ha reso il gas ideale per diluire a dei
livelli bassissimi l’ossigeno all’interno
dei tunnel di saldatura, fatto che
previene o quantomeno rallenta l’ossidazione
delle superfici metalliche durante
la rifusione.
L’aria è composta mediamente per
il 78% da azoto (N 2 ), 20,9% da ossigeno
(O 2 ) e 0,9% da argon (Ar), il
rimanente 0,2% è composto da una
miscela di altri gas misurabili in ppm,
tra cui l’anidride carbonica. Il contenuto
di vapore acqueo è variabile e
dipende dalla temperatura ambiente.
I valori dei costituenti dell’aria
non seguono una regola matematica,
tant’é vero che l’anidride carbonica è
passata da circa 280 ppm nel 1900 a
315 ppm nel 1970, risultando in questi
ultimi anni a 350 ppm che equivale
allo 0,035%.
Talvolta parlare di parti per milione
risulta più agevole che non parlare di
percentuali (dove 100 ppm = 0,01%).
Quanto ossigeno rimane con
l’utilizzo di N 2 ?
Come primo punto va chiarito che
il livello di ossigeno misurato in seno
alla mandata di azoto, non è indicativo
del livello che si trova all’interno
del tunnel.

Se anche apparentemente il tunnel
del forno si presenta ben sigillato, al
suo interno si mescola l’aria dell’ambiente
con l’azoto immesso. Questo
avviene per normale diffusione o per
via della turbolenza che può crearsi
nei pressi delle aperture, così come
per l’immissione di sacche d’aria presenti
sul pcb.
Immettere un debole flusso di
azoto nel tunnel può avere un effetto
trascurabile o non averne del tutto.
Aumentando la quantità del flusso
in ingresso si abbassa il livello di ossigeno,
ma senza eliminarlo completamente.
Aumentando oltre un certo
livello il flusso di azoto si innescano
fenomeni di turbolenza che tra l’altro
hanno lo svantaggio di richiamare
aria dalle aperture aumentando così il
livello di ppm di ossigeno.
D’altro canto non è neppure vero
che pompando quanto più azoto sia
possibile si possano ottenere migliori
risultati di saldatura. L’azoto si ottie-
ne come sottoprodotto nella produzione
di ossigeno criogenico. Il gas di
qualità migliore contiene sempre una
quantità di ossigeno variabile da 2 a
5 ppm. Anche “ripulendo” al meglio
il tunnel di un forno, difficilmente
si riuscirebbe a scendere a livelli
così bassi, difficili anche da misurare.
In pratica non si vedrebbe nessuna
differenza anche lavorando a 10
ppm, ogni sforzo sarebbe vanificato
dalla turbolenza creata alle due bocche
del tunnel.
Di conseguenza si può dire che è si
vero che aumentando il flusso di azoto
si abbatte il livello di ppm di O 2 ,
ma esistono dei livelli oltre il quale
questa regola non è più valida. Ogni
forno, in base alle proprie caratteristiche
costruttive, ha una soglia al di sotto
della quale gli è preclusa ogni ulteriore
discesa. Del resto un forno in linea
è tutt’altro che ermetico.
Per completezza va anche sottolineato
che non è assolutamen-
te vero che all’apertura della valvola
dell’azoto si inertizza il processo.
L’eliminazione dell’ossigeno dal
tunnel di rifusione richiede tempo;
20,9% corrisponde a 209.000 ppm
di O 2 che non vengono spazzate via
al primo fluire di azoto. Si instaureranno
infinite situazioni di equilibrio
fino al raggiungimento del livello
minimo tollerato dal forno, ma
più spesso fino a un livello di compromesso
tra costo d’esercizio e il
minimo tenore qualitativo desiderato.
Usualmente il compromesso
operativo di O 2 si attesta tra i 50 e
i 100 ppm.
Dove e come interviene
l’azoto
L’azoto non ha particolari effetti
pratici nel trasferimento termico, che
nei gas che si trovano alla stessa temperatura
e alla stessa pressione è governato
dal loro peso molecolare.

50 PCB giugno 2012
Ricostruzione tridimensionale del giunto di saldatura che ci si aspetta di ottenere
a fine processo
In un forno di rifusione l’efficienza
del trasferimento termico è funzione
di diverse variabili, in particolare del
volume del flusso trasferito in direzione
del pcb e della velocità del getto, ma anche
di come sono configurati i suoi elementi
riscaldanti. Nello specifico l’efficienza
del trasferimento termico dipende
da come avviene l’impatto del fluido,
dal volume del flusso e dalla sua velocità.
La dimensione del flusso messo
in rapporto alla distanza da cui ha origine,
determina l’angolo d’impatto, ma
anche il volume di gas e la velocità con
cui viaggia in direzione del pcb.
Il trasferimento termico è massimo
quando la velocità d’impatto è uguale
Mancata saldatura di un bump in un componente area array
a zero (è perpendicolare alla scheda) e
diminuisce quando l’angolo d’impatto
diventa inferiore a 90°. Il volume
del flusso utile è solo quello che colpisce
il pcb, un eventuale eccesso avrebbe
l’effetto contrario di creare turbolenza,
andando a scaldare (con perdite
d’efficienza) le pareti del forno. È comunque
rilevante notare come sia la
velocità e non il volume a determinare
il trasferimento termico.
L’azoto di suo non possiede nessuna
capacità decappante e di conseguenza
non può rimuovere l’ossidazione,
in generale alla temperatura
d’esercizio in rifusione non reagisce
chimicamente con nulla.
La sua funzione è quella di prevenire
o rallentare il processo di ossidazione.
Solo quando mescolato all’idrogeno
dando luogo al forming gas assume
funzione decappante.
L’atmosfera N 2 aiuta piuttosto a ridurre
o a eliminare i difetti dovuti a
problemi di bagnabilità; ampliando la
finestra del processo di saldatura ha il
pregio di trasformare quello marginalmente
accettabile in accettabile o
buono. Di contro potrebbe essere causa
di tombstoning.
Manutenzione innanzitutto
Nei forni inertizzati la manutenzione
è più importante rispetto a
quelli che lavorano in aria, perché la
trascuratezza può vanificarne i benefici.
Per esempio le guarnizioni di isolamento
possono perdere la loro elasticità
e indurirsi, venendo meno alla
loro funzione.
Le sostanze volatili presenti nei
flussanti, rimangono volatili sin tanto
che sono in temperatura, raffreddandosi
si depositano sulla pareti del tunnel
e su quelle dei condotti, modificando
l’andamento dei flussi. Infatti i
residui di flussante col tempo possono
ostruire i diffusori o bloccare l’aspirazione
fumi.
Nel primo caso, data l’importanza
della corretta geometria della matrice
di aperture, si ostacola la corretta generazione
del flusso convettivo, diminuendo
il livello di efficienza nel trasferimento
termico.
Nel secondo, dovendo essere identica
la velocità di aspirazione dei fumi
ai due estremi del forno, uno sbilanciamento
comporta una differenza
di pressione che avrà come risultato
di favorire l’ingresso di aria nel tunnel.
Pochi particolari apparentemente
insignificanti possono fare la differenza,
come una diversità nella lunghezza
delle tendine sulle bocche di ingresso
e uscita.

52 PCB giugno 2012
▶ PRODUZIONE - DISSALDATORI
La potenza di 120 Watt
per dissaldare
L’aumento delle masse termiche e le criticità
introdotte da molti pcb dell’ultima generazione
hanno sollecitato lo studio di nuovi dissaldatori
capaci di reggere il confronto, a livello di
prestazioni, con i saldatori di potenza di recente
introduzione
di Edoardo Banfi e Luca Conte, Apex Tool
Con il miniaturizzarsi delle
nuove schede elettroniche
e con l’evolversi dei nuovi
componenti a montaggio superficiale
(SMD, Surface Mount Device), l’uso
dei componenti a montaggio tradizionale
(PTH, Pin Through Hole)
nei circuiti moderni, si è di molto
ridimensionato. Nonostante ciò i
componenti PTH spesso si trovano
in circuiti sempre più impegnativi per
numero di strati, tipo di metallizzazioni
e lega saldante, masse termiche
e grado di ossidazione; se per saldarli
si possono scegliere diverse soluzioni,
al contrario per dissaldarli le opportunità
si riducono.
Lo si chiami dissaldatore, succhia
stagno o pompetta a vuoto, la funzione
non cambia. Allo stesso modo, che
si usi il modello a controllo elettronico,
quello più semplice a molla, che si
preferisca usare le trecce dissaldanti o
si utilizzi il saldatore anche per dissaldare,
l’obiettivo rimane la rimozione
del componente. In ambiente professionale,
negli anni ci sono stati sicuramente
dei cambiamenti per migliorare
la tecnologia di questi utensili,
ma i progressi non sono minimamente
paragonabili a quanto accaduto
invece per i saldatori.
La proposta del mercato è pressoché
uguale ormai da un decennio, con
utensili lenti nel riscaldarsi (in media
più di 100 secondi per raggiungere
la temperatura operativa), che spesso
si intasano di lega o che comunque
necessitano di molta manutenzione.
Per raggiungere il migliore risultato,
i consigli sono sempre gli stessi:
temperatura più bassa possibile, scelta
dell’ugello in base alle dimensioni
del reoforo (il foro dell’ugello deve
essere il più simile possibile rispetto
al foro nel circuito); se necessario
aggiungere prima della lega nuova per
riattivare quella già presente o comunque
aiutarsi con del flussante,
aiutarsi con una piastra di preriscaldo
che innalzi la temperatura
base del circuito.
Come per le punte dei saldatori,
sempre importante è la
cura e la manutenzione degli
ugelli: lasciare ostruito il foro
Unità WXD 2020
con stilo dissaldante
WXDP 120 e saldatore WXP 120

quando a riposo, pulizia con sistema a
secco, scaricare il condotto che porta
la lega dall’ingresso dell’ugello al serbatoio
completamente dopo l’utilizzo;
pur seguendo i migliori consigli, spesso
non si riescono a ottenere risultati
soddisfacenti.
La dissaldatura tradizionale
Ancora oggi, soprattutto su circuiti
stampati in applicazioni di potenza,
è facile trovare componenti PTH
(ad esempio elettrolitici, trasformatori,
interruttori, connettori) che in fase
di rilavorazione necessitano di procedure
dissaldanti tradizionali “pin to
pin”. Soprattutto la dissaldatura tradizionale
ha dovuto fare i conti con
la crescente richiesta termica nei giunti
di saldatura e spesso la limitata
prestazione e potenza degli utensili
presenti sul mercato (da 80 e 100 W)
non consentiva di lavorare garantendo
la qualità o la riuscita dell’operazione.
Estremamente impegnativa risultava
anche la fase di aspirazione della lega
dai fori di via sui multistrato dotati
di piani di massa strutturati, situazione
ormai assai comune ai settori
automotive, radiofrequenza, medicali,
militare e dei personal computer.
Si aggiungano inoltre le maggiori
temperature di rifusione e gli stadi di
pastosità in genere più ampi delle leghe
Lead Free più frequentemente utilizzate
oggi nell’industria elettronica (ad
esempio SAC 305 – 217 °C/225 °C
o SC 99/1– 227 °C/231 °C). Queste
hanno inoltre influito di molto sulle
fasi esecutive del lavoro di dissaldatura,
allungando sensibilmente i tempi di
apporto termico al giunto (almeno 4/5
secondi in più rispetto alle leghe con
piombo).
La lega RoHS dimostra un’affinità
all’ossidazione elevata, quindi lavorando
secondo gli automatismi consolidati
durante le operazioni con leghe
SnPb, ha portato frequenti mancate
WXDP 120 - Dissaldatore da 120 Watt
dissaldature dei reofori ed
eccessivi interventi di manutenzione
e di pulizia del condotto
degli ugelli dissaldanti.
Nuova tecnologia,
nuova potenza
La nuova tecnologia WXD2 introdotta
da Weller e il moderno e funzionale
design degli ugelli dissaldanti
XDS, risolve radicalmente il problema,
evitando in ogni condizione di
lavoro che il condotto aspirante si occluda
con la solidificazione della lega
o con depositi di flussante cristallizzato.
L’ugello dissaldante infatti mantiene
liquida la lega e scorrevole il
residuo di flussante fino al collettore
montato sulla testa dell’utensile.
Occorre scegliere con cura il tipo di
ugello dissaldante in funzione al diametro
dei fori sul circuito stampato
(Ø foro circuito = Ø interno ugello)
e alla densità dei reofori, mantenere
in condizioni ottimali i filtri applicati
agli utensili e alle unità dissaldanti,
usare temperature adeguate comprese
in genere tra i 390 °C e i 420 °C,
temperature effettive di default in genere
più elevate rispetto agli stili saldanti
poiché le teste dissaldanti hanno
maggiore dispersione termica di
un saldatore e normalmente sono ben
più strutturate, causando così maggiore
assorbimento e dispersione termica.
Apportare flussante sui giunti
prima di iniziare le operazioni di dissaldatura
è oggi assolutamente indis-
pensabile al
fine di disossidare
queste leghe che altrimenti
risulterebbero profondamente
ossidate.
Tutte le funzioni disponibili nelle
unità WX permettono di contenere
i costi di gestione fino al 25% e di
ottimizzare l’apporto termico in funzione
dell’applicazione. La potenza
di 120 W messa a disposizione
dall’utensile WXDP 120 e la sua estrema
maneggevolezza, rendono semplicemente
unica e ineguagliabile la
sua capacità di adattamento alle difficoltà
tecnologiche della moderna
elettronica professionale.
Potente, efficiente
ed ergonomica sono
le prerogative di WXD 2
Lo stilo dissaldante viene spesso
utilizzato per effettuare veloci rimozioni
dalle piazzole delle metallizzazioni
residue, dopo la dissaldatura di
un componente SMD. La normativa
in vigore (IPC 7711-7721) implica
per una procedura ottimale di rilavorazione
che dopo avere dissaldato
il componente SMD (ad esempio
utilizzando aria o azoto), si provveda
ad applicare serigraficamente con mini
stencil di nichel o con dosatori la
crema saldante o che venga comunque
utilizzata nuova lega in filo (con
la relativa anima di flussante) per saldare
un nuovo componente al circuito
stampato.
Spesso le piazzole collegate ai piani
di massa del multistrato richiedono
potenze superiori a quelle fino a
ieri disponibili; è questa una delle ragioni
per cui Weller introduce oggi i
nuovi dissaldatori ad alta efficienza da
120 W.
PCB giugno 2012
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54 PCB giugno 2012
Nato dall’esperienza tecnologica ed
ergonomica del dissaldatore DSX, lo
standard da 80 W, il nuovo DSX 120
ha un nuovissimo elemento riscaldante
in argento che ne migliora notevolmente
le prestazioni. Partendo
da “freddo” raggiunge la temperatura
operativa di 350 °C in soli 35 secondi,
e dalla temperatura di stand-by
(180 °C) in 20 secondi, con una velocità
di circa 3 volte superiore rispetto
al DSX 80.
La posizione avanzata del sensore
e il nuovo gruppo composto da resistenza
e testa dissaldante, mettono
a disposizione un’efficienza termica
senza paragoni.
La temperatura è impostabile tra i
50 °C e i 450 °C mentre con la semplice
pressione di un piccolo pulsante,
posizionato a portata del dito indice
sull’impugnatura, si attiva il vuoto
che porterà la lega sciolta fino al serbatoio
di raccolta; quest’ultimo è realizzato
in vetro, il che permette di verificarne
il livello di riempimento. Nel
nuovo WXDP120 il sistema di sgancio
dell’ampolla in vetro di raccolta
della lega ha un meccanismo a molla
con blocco tramite ¼ di giro, e rende
l’operazione di pulizia e sostituzione
più semplice e sicura.
Tramite le funzioni dell’unità di
controllo, si possono ritardare l’accensione
(Vac On) e lo spegnimento (Vac
Off ) del vuoto, per ottimizzare l’operazione
di dissaldatura.
Sempre nell’impugnatura è residente
un banco di memoria EPROM 2
per la memorizzazione dei parametri
operativi e la presenza di un anello a
LED blu indica lo stato dell’utensile
(se lampeggia è in stand-by o in fase
di riscaldamento, luce accesa pronto
all’uso).
Grazie ai suoi 120 Watt di potenza
il nuovo DSX 120 riesce a lavorare
a temperature moderate, a differenza
dei dissaldatori standard che sono
invece costretti ad avvicinarsi al limi-
te della soglia critica delle temperature
elevate e per un tempi prolungati.
Compatibile con stazioni Weller
WDD 161V, WR 2, e WR 3M, questo
dissaldatore, a oggi il più potente
che offre il mercato, permette di lavorare
velocemente con temperature
non troppo elevate e senza l’angoscia
di una routine di manutenzione e pulizia
frequenti.
Offrendo il massimo confort per
la mano WXDP 120 è ergonomico
e semplice da usare, integra il sensore
di movimento per utilizzare energia
solo quando è richiesta. Se l’utensile
non viene utilizzato per un certo
periodo predeterminato dall’operatore
(stand-by), si porta automaticamente
alla temperatura di riposo impostata;
non appena viene mosso, si riscalda
rapidamente (dai 180 °C ai 380 °C
in 20 secondi).
I nuovi ugelli XDS, con codolino
allungato, mantengono la lega sciolta
finché non raggiunge il serbatoio
di raccolta in vetro, eliminando
quindi i problemi di intasamento ti-
Particolare della testa
di WXP 120
DSX 120 – Dissaldatore
da 120 Watt
pici di questo genere
di utensili. Il sistema brevettato
di aggancio con sede eccentrica,
già presente su DSX 80, rimane invariato
garantendo una sostituzione
degli ugelli semplice, sicura e veloce.
Sostituendo l’ugello in sostanza
si sostituisce l’intero canale di risalita
della lega, di conseguenza ad ogni
cambio punta si ripristano le prestazioni
di aspirazione.
L’introduzione della nuova famiglia
di stazioni di saldatura WX touch
screen ha riscosso un notevole successo
per via della marcata efficienza degli
stili saldanti e dell’estrema versatilità
delle stazioni stesse.
Ora è disponibile WXD 2, la versione
con dissaldatore: una stazione
di controllo a due canali che ai vantaggi
della tecnologia WX per la saldatura
associa ora quelli della dissaldatura;
grande display in vetro capacitivo,
antistatico e resistente alle alte
temperature e agli agenti chimici; due
canali indipendenti per pilotare fino
a 255 W contemporaneamente (per
esempio: WXP120 e WXDP120, rispettivamente
saldatore e dissaldatore
da 120 W). A corredo dispone di
una porta USB con funzioni di datalog
o per le impostazioni degli utensili
o ancora per l’aggiornamento software,
due connessioni verso l’esterno per
pilotare piastre di preriscaldo e sistemi
di aspirazione fumi o per la connessione
al pc.
Il menù multilingue consente di
impostare temperature e tempo di
stand-by, l’autospegnimento e 3 diversi
livelli di prestazioni: minimo,
standard, massimo.
Apex Tool
www.apextoolgroup.com

56 PCB giugno 2012
▶ PRODUZIONE - SALDATURA ELETTRONICA
Uno spray flux
per ogni esigenza
Il tema della flussatura sulle saldatrici a onda
è sempre attuale, non solo per il materiale
di consumo, ma soprattutto per il metodo
migliore da impiegare.
A dispetto della contrazione dei lotti ci sono
aziende che investono nella ricerca di soluzioni
capaci di rimodernare saldatrici non più
attualissime
di Dario Gozzi
La corretta quantità di flussante
deve essere applicata in modo
omogeneo sull’intera superficie
del pcb per ottenere una salda-
Fig. 1 - Centralina di controllo dell’atomizzatore Easy Spray
tura corretta di tutti i giunti, perché
un’incorretta o una mancanza anche
parziale di flussante produrrà sicuramente
dei difetti di saldatura.
Al contrario un’eccessiva quantità
produrrà void e solder ball. È inoltre
desiderabile flussare le pareti interne
di ogni foro per assicurare la risalita
della lega e la formazione del
giunto anche sull’altro lato del pcb.
L’applicazione del flussante avviene
coi due metodi canonici dello
spray e della schiuma.
Flussatura a schiuma
o con pietra porosa
Fino alla metà degli anni novanta
la flussatura a schiuma era il metodo
più comunemente utilizzato sulle
saldatrici a onda.
Un’onda di schiuma è ottenuta
facendo passare dell’aria compressa,
ma a bassa pressione (inferiore a
un bar), attraverso una pietra porosa
immersa nella vaschetta del flussante,
che a dispetto del suo nome è costituita
da polipropilene o ceramica
(più affidabile e facile da pulire).
La dimensione dei pori di apertura
(10 μm o 20 μm) determina la dimensione
delle bolle che sono spinte
all’interno di un camino alla cui
sommità si forma appunto l’onda di
schiuma (la dimensione dell’apertura
è pari a quella dell’onda di stagno).
Il pcb transita sulla cresta dell’onda,
dove al contatto le bolle scoppiano
bagnandone la superficie.
Il flussante utilizzato deve essere
idoneamente formulato, contenente
additivi che aiutino la creazione
di una schiuma stabile con bolle di
ridotte dimensioni. Normalmente è
a basso valore di viscosità, dato dal

modesto contenuti di solidi.
Il diluente può essere
a base alcolica o a base
acqua; il secondo preferibile,
se lunghezza e potenza
dell’unità di preriscaldo lo
consentono, perché conforme
all’esigenza VOC-free.
L’impostazione dell’altezza
dell’onda di schiuma
arriva normalmente ai
15-20 mm e dipende dalla
lunghezza dei reofori dei
componenti. Altezza e stabilità delle
bolle dipendono sia dal livello di
flussante all’interno della vaschetta
di contenimento che dalla regolazione
della pressione dell’aria.
Nella regolazione della flussatura
si parte regolando l’aria d’ingresso
perché inizi la formazione delle bolle
al di sopra della pietra porosa, e
si prosegue fino a quando si ottiene
l’altezza desiderata al di sopra della
bocca d’uscita e parallelamente si
stabilizza la dimensione delle bolle.
La quantità di flussante depositato
sulla superficie del pcb non
può essere controllata direttamente
dall’impostazione dei parametri di
lavoro del flussatore, ma dipende essenzialmente
dalla velocità di transito
della scheda e dalla viscosità del
flussante che a sua volta è funzione
del contenuto di solvente.
La dinamica con cui si realizzano
le bolle induce l’evaporazione del
solvente alcolico che deve essere di
conseguenza aggiunto in misura tale
da riportare la densità al valore originale.
(La viscosità è una grandezza
che esprime la resistenza del fluido
allo scorrimento. La viscosità di un
fluido diminuisce al diminuire della
densità).
Una seconda controindicazione
della flussatura a schiuma risiede
nell’inconveniente della formazione
di fanghiglia sul fondo della
vaschetta. Il pcb, nel suo percorso
Fig. 2 - Particolare della testa dell’atomizzatore
verso l’interno della saldatrice, dopo
la pietra porosa incontra la lama
d’aria che ha il compito di rimuovere
il flussante in eccesso. Con la sua
ricaduta nella vaschetta il flussante
trasporta anche i residui di lavorazioni
precedenti e di polvere depositatisi
sulla sua superficie, che si raccolgono
e accumulano sul fondo.
Spray flux
Dall’introduzione della tecnologia
SMT la flussatura spray flux ha
guadagnato terreno per la possibilità
di “sparare” finissime gocce di
flussante nei più reconditi interstizi
tra i package dei componenti, indipendentemente
da quanto possa essere
alta la densità dei componenti,
laddove le bolle della schiuma si infrangerebbero
sui corpi dei componenti
senza riuscire a bagnare le zone
di formazione dei giunti di saldatura.
Molti sistemi di spray flux utilizzano
serbatoi in pressione che inviano
il flussante all’ugello di spruzzo,
dove viene atomizzato dall’aria in
pressione o da un dispositivo a ultrasuoni.
Il miglior beneficio di un
sistema di questo genere è che il
flussante passa direttamente dal serbatoio
all’ugello, senza pericolo di
essere contaminato. Non serve neppure
disporre di un complicato sistema
di controllo.
La testa è solidale con
un asse che corre perpendicolarmente
alla scheda,
l’interpolazione dei due
assi assicura la copertura
della superficie del pcb.
In funzione che la movimentazione
sia pneumatica
o motorizzata, i limiti
della corsa dell’ugello sono
impostati meccanicamente
o elettronicamente,
in quest’ultimo caso controllati
a computer. Lo spray flux
lavora di concerto con un sensore
che intercetta la scheda in ingresso
e avvia la flussatura.
L’ammontare della quantità di
flussante depositato varia direttamente
con la velocità del convogliatore,
ma può essere controllata mediante
i parametri del flussatore.
Come questo avvenga dipende dai
singoli costruttori, in generale più è
sofisticato il sistema e maggiore è la
flessibilità, ma parallelamente si sale
anche di costo.
I principali problemi che si possono
incontrare sono legati alla costruzione
del nozzle, che se non ben
dimensionato in un caso può rilasciare
gocce troppo grosse e nell’altro
avere un’apertura troppo fine
dando problemi di occlusione. Altra
parte sensibile è il controllo della
velocità di movimento e dell’affidabilità
del servomeccanismo che
la controlla, che se bassa obbliga a
una continua manutenzione. Diversi
costruttori hanno trovato soluzioni
differenti a questi problemi, ma per
quanto buone sono usualmente anche
costose.
Comune a tutti i sistemi spray
flux è la necessità di un efficiente sistema
di aspirazione di quelle particelle
in sospensione che inevitabilmente
si formano atomizzando
il flussante. A queste non deve essere
consentito di ricadere sul lato top
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58 PCB giugno 2012
Fig. 3 - Principio di funzionamento della flussatura a schiuma
della scheda andando a contaminarlo,
né di migrare all’interno della
saldatrice col rischio di diminuirne
l’efficienza imbrattandola.
Easy spray
Easy spray rientra nella famiglia
dei sistemi di flussatura spray,
ma in realtà è un fine atomizzatore;
realizzato da MGR ELECTRO
con l’obiettivo di poterlo abbinare a
tutte le saldatrici a onda presenti sul
mercato, lo si può inserire in linea
oppure utilizzarlo come dispositivo
stand alone.
A differenza di molti altri spray
Easy spray è un fine atomizzatore
che permette la precisa regolazione
del flussante richiesto e il suo costante
controllo, garantendo di conseguenza
un deposito omogeneo di
decappante sulla superficie del pcb
interessata alla saldatura.
La sua architettura è semplice
quanto il suo funzionamento. Un
sensore è posizionato in prossimità
dell’entrata della saldatrice col compito
di attivare il processo dando inizio
alla corsa dell’ugello in direzione
perpendicolare al senso di percorrenza
della scheda e attivando la nebulizzazione
del flussante. L’ugello è
fissato su un cilindro pneumatico che
si muove con velocità variabile.
La quantità di liquido desiderata
si ottiene agendo su un flussimetro
posto sulla centrale di comando,
dove si trova anche la regolazione
dell’intensità della pressione d’aria,
tramite cui si dosa la nebulizzazione
del flussante.
La regolazione dell’ampiezza della
corsa dell’ugello consente di depositare
il flussante unicamente
all’interno dei confini della scheda
e non oltre.
Nozzle è cilindro sono contenuti
in una vasca costruita in acciaio
inox e dimensionata appositamente
per poter costituire un sottosistema
integrante della saldatrice a onda.
Anche il serbatoio del flussante
è realizzato in acciaio inox, come la
cappa aspirante posizionata sopra la
vasca, che ha la funzione di raccogliere
e aspirare le eventuali gocce
disperse che non si depositano sulla
scheda. La centralina di comando,
connessa elettricamente e pneumaticamente
con l’unità spray, ha
alimentazioni totalmente indipendenti
dalla saldatrice.
Ci sono diversi vantaggi che prevalgono
rispetto al costo superiore
dello spray flux nei confronti di un
flussatore a schiuma:
- la quantità di flussante depositata
sulla scheda per unità di superficie
può essere meglio con-
trollata, fattore si ripercuote positivamente
sul processo aumentando
la qualità della saldatura;
- controllando lo strato di flussante
depositato, riducendolo allo
stretto necessario, si ottiene
inoltre una migliore bagnabilità
e una minor quantità di residui;
- l’area irrorata di flussante può essere
ben delimitata alla superficie
del pcb, riducendone lo spreco
e l’accumulo su carrelli e infrastrutture
della saldatrice. Non
essendoci recupero di flussante,
non c’è formazione di fanghi; riduzione
parallela dei tempi e dei
costi di manutenzione;
- nel caso di utilizzo di flussanti a
base alcolica non c’è bisogno di
controlli della densità e di rabbocchi
di solvente;
- lunghi reofori (sino a circa
18-20 mm) e alta densità dei
componenti, non costituiscono
un problema;
- nel caso si utilizzino maschere
di saldatura, non è fattibile l’utilizzo
della schiuma per cui l’atomizzazione
del flussante è l’unica
via percorribile con significativo
vantaggio qualitativo;
- possibilità di lavorare con una
più ampia varietà di flussanti in
quanto lo spray flux pesca direttamente
dalla tanica originale.
A questi vantaggi si aggiungono
la possibilità di accessoriare una saldatrice
all’origine non predisposta
per un sistema spray flux e di poter
facilmente spostare Easy spray
su un’altra macchina assecondando
le necessità estemporanee della produzione.
Economicamente, ai risparmi di
esercizio si affianca quello dell’acquisto
di un sistema totalmente
italiano.
MGR Electro
www.mgrelectro.com

Tutta la potenza che serve
Raggiungere certe performance
è una questione di potenza
Ovunque ci sia l'esigenza di gestire
connessioni di potenza elevate, dai
costruttori di inverter, UPS ed
azionamenti, fino all’impiego nel più
recente settore dell’energia fotovoltaica,
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60 PCB giugno 2012
▶ PRODUZIONE - PUNTI DI SALDATURA
Riconoscere i difetti
di saldatura
Una piccola guida al riconoscimento dei risultati
ottenibili dal processo lead free
di Serena Bassi, Prodelec
Un efficace passaggio al lead
free per qualsiasi scheda elettronica
può dirsi tale solo al
superamento di alcune sfide: la scelta
dei materiali, delle attrezzature
di produzione e il contenimento dei
costi richiedono una attenta pianificazione,
ma il punto focale del processo
rimane la fase di saldatura. Questa
fase è regolata da due fattori:
1 - L’impatto dei diversi materiali e
delle loro caratteristiche: la lega,
il flussante, il materiale e la finitura
del circuito stampato, il packaging
e le caratteristiche di saldatura
dei componenti limitano la
finestra di processo, che determina
come un giunto può essere saldato
efficacemente preservando
l’integrità della scheda e dei componenti.
2 - La flessibilità e compatibilità dei sistemi
di saldatura: che siano a rifusione,
a onda o selettivi, essi devono
assicurare un processo controllato in
ogni sua fase e devono essere compatibili
con l’esposizione a temperature
maggiori.
Per la maggior parte delle schede il
passaggio alla saldatura lead free avrà
un impatto minimo; è stato provato che
per un gran numero di applicazioni il
compito maggiore è quello di cambiare
il bill of material e la logistica, mentre
dopo aver trovato il settaggio ottimale
di processo la saldatura senza piombo
è raggiungibile con gli stessi o con migliori
risultati rispetto a quella con leghe
stagno-piombo.
Sfortunatamente, a causa della grande
varietà dei prodotti, esistono delle
eccezioni: ciò che va bene per una scheda
può essere deleterio per un’altra.
Schede già difficili da lavorare con
un processo stagno-piombo, ad esempio
con caratteristiche termiche e di bagnabilità
scarse, risultano doppiamente
laboriose con l’uso della tecnologia le-
ad-free. Possono manifestarsi problemi
derivanti da differenti punti di fusione,
differenti strati intermetallici o da altre
caratteristiche ancora.
Leghe senza piombo
nella saldatura ad onda
Un’ulteriore sfida nel processo di
saldatura ad onda è rappresentata dalla
riduzione della distanza dei punti di
saldatura, da un attuale passo di 60-75
mil ad un passo di 16-20 mil: questa
sfida è resa più difficile dalla scarsa bagnabilità
delle leghe lead free.
È necessario determinare se la riduzione
della distanza tra i punti può
portare a difetti nella saldatura ad onda,
con la conseguente necessità di dover
adottare un processo di saldatura
selettiva.
Un numero sempre maggiore di
schede richiede la presenza di maschere
di saldatura: la tendenza ad utilizzare
sempre più spesso componenti a
Fig. 1 - Danneggiamento per surriscaldamento di un componente MELF

montaggio superficiale e press fit obbliga
all’uso di maschere per evitare
che la scheda e i componenti vengano
a trovarsi a diretto contatto con l’onda.
Parametri quali il design delle maschere
di saldatura, il loro spessore, la
forma dei bordi, la frequenza di utilizzo
e la manutenzione cambiano con
l’utilizzo di leghe lead free.
Lo sviluppo del processo di saldatura
ad onda deve tenere conto di alcuni
elementi, quali composizione della lega,
tipo di flussante, requisiti inerenti il
preriscaldo, ottimizzazione delle onde.
Inoltre, i nuovi materiali e le nuove
caratteristiche del processo provocano
un aumento del consumo elettrico della
saldatrice.
La decisione di utilizzare flussanti
VOC free (meno dannosi per le esalazioni
tossiche) in concomitanza con
l’introduzione di leghe senza piombo,
comporta l’aumento delle temperature
di preriscaldo oltre i 120 °C sul lato
top della scheda, mentre sul lato bottom
la temperatura è dai 5 ai 30 °C (a
seconda della complessità della scheda)
maggiore che sul lato top.
La quantità di energia necessaria per
far evaporare il flussante a base acquosa
è maggiore, e qualora esistessero limiti
nelle capacità dei moduli di preriscaldo,
potrebbe rendersi necessario
diminuire la velocità del convogliatore.
L’utilizzo della maschera di saldatura
aggiunge ulteriori difficoltà nell’ottimizzazione
dei processi di flussatura e
preriscaldo.
Il rapporto tra la temperatura del
processo e il tempo di contatto della
lega dipende dal tipo di tecnologia utilizzata
e dalla complessità della scheda:
PCB a singolo lato possono essere
processate a temperature di 250-260
°C (relativamente basse per il lead free)
con tempo di contatto di 2-5 secondi,
mentre schede a due lati con ovvie necessità
di ottenere una buona risalita
richiedono temperature di 260-265 °C
e tempi di contatto sino a 3-8 secondi.
Fig. 2 - Solder Wicking, ovvero la risalita dello stagno sul componente
Difetti reali o questione
di estetica?
È necessario comprendere le caratteristiche
della saldatura lead free: come
appaiono i giunti di saldatura, quali difetti
bisogna aspettarsi e come è possibile
aumentare la qualità e mantenere
basso il livello di difettosità.
Perché la saldatura abbia successo è
necessario che i componenti a contatto
con la lega siano in grado di sopportare
il processo senza danneggiarsi, e che
abbiano come caratteristica una buona
saldabilità (bagnabilità a contatto con la
pasta). Inoltre la forma del giunto deve
essere tale che la pasta resti liquida
durante il processo di saldatura e non
scenda sotto il punto di fusione durante
il processo (saldabilità termica).
La differenza principale tra le connessioni
create con un processo stagnopiombo
e uno lead free è in come appare
la superficie di saldatura.
La prima cosa che si nota nei giunti
saldati con lead free è la loro apparenza
ruvida e frastagliata, ben diversa
dai giunti lisci e lucenti che sono caratteristici
dell’utilizzo di leghe stagnopiombo.
Affidandosi ai criteri estetici delle leghe
classiche, i giunti lead free risulterebbero
difettosi sulla base della loro
apparenza, mentre è importante differenziare
gli aspetti visivi dai reali difetti
che potrebbero compromettere l’affidabilità
dei giunti di saldatura.
Tipici elementi di saldatura quali
criccature e sollevamento del giunto o
del pad (fillet e pad lifting), contrazione
della superficie e formazione di vuoti
(voids) sono da valutare per stabilire se
essi costituiscano un difetto di saldatura
oppure una semplice anomalia estetica.
I difetti già riconosciuti come tali sono
raggruppabili a seconda della caratteristica
che li causa:
1 - Materiali delle schede e temperature
più alte
2 - Danni ai componenti e mix non desiderati
3 - Mancato flussaggio ed alte temperature
4 - Caratteristiche delle leghe senza
piombo
5 - Contaminazione della saldatura
6 - Surriscaldamento e altri difetti di rifusione.
1 - Materiali delle schede e temperature
più alte
Temperature di saldatura più alte
possono portare a vari difetti potenziali.
Una bassa qualità della scheda unita
agli effetti derivanti dall’aumento delle
temperature può causare imbarcamen-
PCB giugno 2012
61

62 PCB giugno 2012
Fig. 3 - Esempio di cortocircuiti su pin QFP
to e delaminazione della scheda (separazione
tra il materiale di base ed il rame
delle piste, oppure tra i vari layer da
cui una scheda è composta).
L’imbarcamento di una scheda può
essere limitato utilizzando materiali
con alti valori di TG (glass transition
temperature) e TD (Delamination
Temperature).
Possono essere installate opzioni, disponibili
in alcuni sistemi, per ridurre
l’imbarcamento schede, come ad esempio
i supporti a fi lo o a catena.
Nel processo di saldatura a rifusione
il controllo del gradiente di raff reddamento
diventa importante quando sono
presenti BGA. Un rapido raff reddamento
è consigliabile per ottenere una
migliore struttura del giunto, ma può
aumentare l’imbarcamento del substrato
del BGA. Per limitare questo eff etto
è consigliabile rallentare in modo controllato
la velocità di raff reddamento.
Un altro rischio dell’alta temperatura
è la formazione di fori nei giunti: i
circuiti stampati producono gas durante
il processo di saldatura, i quali derivano
da acqua assorbita o rimasta intrappolata,
da materiali organici presenti nel
coating o da elementi volatili contenuti
nei materiali laminati. Questo problema
è arginabile con una fase di preriscaldo
del circuito stampato o un’appropriata
fase di curing.
L’introduzione di fi niture lead free
ha fatto nascere alcuni nuovi fenomeni
quali pad anneriti, layer difettosi con fi -
nitura dorata, ossidazione degli stampati
OSP oppure ad immersione di stagno
o di argento: tutti questi difetti riducono
la saldabilità e sono il risultato di una
scarsa qualità o di una bassa resistenza
delle schede alla corrosione.
2 - Danni ai componenti e mix non desiderati
I difetti legati ai componenti possono
essere suddivisi in due gruppi:
A - Difetti legati alla fi nitura del componente:
essi sono prevalentemente
relativi a whisker di stagno ma possono
includere anche contaminazione
ad opera di fi niture contenenti
piombo oppure bismuto, che portano
alla formazione di segmenti a
basso punto di fusione e causano fori,
una seconda rifusione durante la
saldatura ad onda o aumentano il
rischio di sollevamento del giunto
(fi llet lifting).
B - Difetti risultanti dalla bassa qualità
delle materie prime: questi includono
assorbimento di umidità, fusione
o deformazione delle parti plastiche,
oppure delaminazione dovuta
alle più alte temperature richieste
dalla tecnologia lead free.
La dicitura “RoHs compliant” im-
plica anche la resistenza a più alte temperature
ed include solo quei materiali
che sono conformi alla normativa europea
RoHs.
Attualmente non esistono standard
di stoccaggio ed etichettatura dei materiali
RoHs compliant: alcuni fornitori
di componenti cambieranno i part
number, mentre altri conserveranno
identico part number e gestiranno la
transizione a partire da una determinata
data. Questi diversi atteggiamenti
possono causare il rischio che componenti
con diverse fi niture siano mischiati
tra loro.
Con i componenti BGA, per esempio,
il mix di fi niture con e senza piombo
è molto dannoso per la qualità dei
giunti: le sfere potrebbero non fondersi
completamente o potrebbero causare
un aumento dei voids dovuto ai diversi
comportamenti in fase di fusione
dei materiali.
Le alte temperature del processo lead
free richiedono materiali plastici più
resistenti, che assorbano meno umidità
e che siano quindi meno suscettibili
al difetto conosciuto come “pop corning”.
Quest’ultimo è causato dal rapido
surriscaldamento dell’umidità assorbita
dai rivestimenti plastici, e porta alla
delaminazione degli strati interni dei
componenti.
Di tutte le fi niture lead free, quella
contenente stagno puro è la più sperimentata
nella produzione per alti volumi,
e si è dimostrata effi cace su miliardi
di condensatori ceramici SMD utilizzati
in passato con il processo di saldatura
stagno-piombo.
3 - Mancato fl ussaggio con alte temperature
Il fl ussante gioca un ruolo primario
nel processo di saldatura: numerosi difetti
possono essere attribuibili ad una
sua non corretta attivazione.
Un fl ussante forte è in grado di rimuovere
ossidi e prevenire corto circuiti,
inoltre, la risalita per i componenti

A confronto i forni di piccole e grandi dimensioni di Dima
Dima SMT Systems nasce nel 1986 con l’obiettivo di concepire e realizzare una linea completa di sistemi per la produzione
di schede elettroniche in tecnologia SMT. L’attenzione di Dima si è da subito focalizzata su quell’area di mercato
che comprende aziende con volumi di produzione medi e medio-bassi, con un occhio di riguardo al contenimento dei costi:
fin da subito Dima si è dimostrata una tra le aziende con maggior successo nel settore. La linea di produzione Dima copre
l’intero processo produttivo, dai sistemi serigrafici alle macchine dispensatrici, dalle Pick & Place ai sistemi di saldatura.
Il forno a rifusione Solano, ad aria forzata e convettivo, è dotato di
4 zone di preriscaldo nella zona top e da 1 a 4 nella zona bottom.
Solano è un forno di medie dimensioni con una lunghezza di processo
di 2250 mm (inclusa una zona di raffreddamento) ed offre un efficace
sistema di preriscaldo ad aria forzata per mantenere costante la
temperatura, indipendentemente dallo spessore della scheda e dalla
dimensione dei componenti.
Per eliminare la possibilità di danni causati dall’elettricità statica,
Solano include come standard uno ionizzatore d’aria nella zona di
raffreddamento. In un forno così
compatto è importante limitare
le emissioni di raggi infrarossi,
che causano surriscaldamento:
per
questo le pareti
interne sono rivestite
da un sottile
strato di acciaio inossidabile
e gli elementi riscaldanti
sono posti all’esterno
della camera.
Il sistema è equipaggiato con
il profilatore DimaSoft in grado di
immagazzinare fino a 6 diversi profili di saldatura, mentre nel microprocessore
sono memorizzabili fino a 99 programmi di preriscaldo. Le
celle di riscaldamento del Solano possono essere rimosse dal lato top
senza smontare la camera di processo, rendendo il forno di facile utilizzo.
Per minimizzare la contaminazione del forno sono presenti zone
di raccolta del flussante.
Il forno a rifusione Solano può essere utilizzato in linea, o stand-alone
mediante un convogliatore a maglia. Esso può inoltre essere fornito
con il convogliatore a catena con pin.
Caratteristiche di Solano
Forno di larghezza 500 mm ad aria forzata
5 celle di riscaldamento indipendenti a potenza controllata
Zona di raffreddamento interna
Progettato per soddisfare i requisiti lead free
Software che consente di comparare e variare i profili eseguiti e
di modificarne il set-up
Caratteristiche di funzionamento visibili su display
Interfaccia SMEMA
Dima Smt Systems - www.dima-smt.com
Dima ha ideato il forno a rifusione Breeze, ad aria forzata e completamente
convettivo, con 4 zone di preriscaldo nella zona top e 4 nella zona
bottom. Breeze è un forno di piccole dimensioni con una lunghezza
di processo di 1200 mm (inclusa una
zona di raffreddamento). Per ridurre lo
stress nella saldatura di schede a due
lati, le temperature sul lato top
e bottom possono essere impostate
separatamente.
Il forno è equipaggiato con il profilatore
DimaSoft in grado di immagazzinare
fino a 6 diversi profili
di saldatura, mentre nel microprocessore
sono memorizzabili
fino a 99 programmi di preriscaldo.
Il forno Breeze può essere utilizzato in linea o stand alone, grazie ad
un convogliatore a maglia esente da vibrazioni. Breeze è disponibile anche
in versione da tavolo. Il convogliatore a maglia alloggia schede fino
ad un’ampiezza massima di 400 mm, con una velocità che va da un
minimo di 50mm al minuto fino ad un massimo di 800 mm al minuto.
Breeze dispone inoltre di un sistema di evacuazione fumi integrato.
Per eliminare la possibilità di danni causati dall’elettricità statica,
Breeze include come standard uno ionizzatore d’aria nella zona di
raffreddamento.
Il forno Breeze offre un efficace sistema di preriscaldo ad aria forzata
per mantenere costante la temperatura, indipendentemente dallo spessore
della scheda e dalla dimensione dei componenti.
Grazie alle 8 zone di riscaldamento indipendenti è possibile creare innumerevoli
profili di preriscaldo. La zona bottom è regolabile per prevenire
il surriscaldamento dei componenti montati sul lato inferiore nelle
schede a due lati. Uno schermo LCD dedicato permette il continuo monitoraggio
del processo e della temperatura in ogni zona.
Caratteristiche di Breeze
8 zone di riscaldo controllate e indipendenti
Progettato per soddisfare i requisiti lead free
Ionizzatore nella sezione di raffreddamento esterno
Microprocessore per memorizzare fino a 99 profili di saldatura
Sistema di evacuazione fumi integrato
Interfaccia SMEMA meccanica (per la versione stand alone)
PCB giugno 2012
63

64 PCB giugno 2012
through-hole sarà favorita da un flussante
con alta resistenza al calore.
Una corretta risalita è uno degli
obiettivi chiave nella saldatura, e le leghe
lead free, caratterizzate da una minore
bagnabilità, rendono questo processo
più difficoltoso.
Una inertizzazione con azoto
nell’area di saldatura può migliorare le
performance di bagnabilità, perchè gli
ossidi possono così essere rimossi e la
risalita aumentata.
Difetti quali le cosidette “pagliuzze”
di lega oppure i “ghiaccioli” sono evitabili
con un’adeguata attività di flussaggio
o con un’atmosfera di azoto.
Il flussante dev’essere compatibile
con le maggiori temperature di preriscaldo
e di rifusione, con moduli a convezione
di aria calda, con formatori a
doppia onda, con le finiture ed il solder
mask dei circuiti stampati.
L’interazione tra flussante e solder
mask può causare residui sul lato bottom
della scheda a seguito della saldatura.
Questi residui oleosi, che non evaporano
durante il processo di saldatura,
sono composti da solder resist modificato
nella sua struttura a causa di problemi
nella sua formulazione oppure da
una sua errata cottura. I fabbricanti di
pcb per ovviare a tali difetti devono curare
in modo appropriato la fase di riscaldamento
dei circuiti stampati.
Per alcune aziende questo potrebbe
non essere considerato un difetto mentre
potrebbe esserlo per altre, che ad
esempio utilizzano la tecnologia di conformal
coating sulle proprie schede.
I residui di saldatura che aderiscono
al solder resist sono definiti “solder
webbing”.
4 - Caratteristiche delle leghe senza
piombo
Tutte le parti a contatto con la lega
liquida nella saldatura ad onda aumentano
la propria temperatura e si espandono
a causa del calore introdotto nel
giunto dalla lega.
Il grado di espansione termica non
è lo stesso per tutti i materiali, ma è
generalmente più alto nella saldatura
senza piombo.
Per le schede realizzate in epoxyglass,
l’espansione termica ha un valore
variabile che dipende dalla temperatura:
questa espansione diventa massima
sull’asse Z.
A causa delle differenze di espansione
termica tra il rivestimento in rame
e il materiale base della scheda possono
verificarsi delle deformazioni nel
giunto di saldatura. Questa deformazione
si concentra prevalentemente
nell’area di saldatura del pad, che assume
una forma a cuneo durante il processo.
Questa deformazione è un meccanismo
dinamico, che muove su e giù
i pad durante la saldatura e che può indurre
alla formazione di crack (criccature)
nei giunti.
Un crack o micro-rottura è una
spaccatura o un disallineamento nella
superficie di saldatura che può risultare
più o meno profondo. La formazione
di spaccature è spesso il risultato del
movimento del pad durante il processo
di saldatura. Le micro-rotture possono
essere causate da diversi meccanismi
che agiscono sul giunto in fase di
solidificazione.
Lo standard IPC-A-610-D definisce
che il restringimento dei fori è accettabile
quando il fondo della spaccatura
è visibile e quando la spaccatura
non è a contatto con il pad, la metallizzazione
del foro o il pin del componente.
Il sollevamento del pad o del giunto
sono causati dallo stesso meccanismo,
ovvero la differente espansione termica
dei materiali.
Un contatto prolungato tra la scheda
e la lega saldante porterà ad una migliore
risalita. Una maggiore temperatura
consentirà inoltre una migliore bagnabilità
dei giunti: l’abbinamento di questi
due elementi però può essere dannoso,
perchè può causare diversi difetti, quali:
Blow holes: i gas emessi dalla scheda
sottoposta ad alta temperature sfiatano,
entrando nella lega saldante e
provocando vuoti (voids).
Dissoluzione del rame: il rame che è
contenuto nei pad tende a dissolversi
nella saldatura. Tempi molto prolungati
di contatto possono portare
ad una eccessiva o totale dissoluzione
del rame se questo è troppo
sottile.
Rifusione secondaria: i componenti
SMT rifondono una seconda
volta se le temperature del processo
ad onda superano il punto di fusione
della pasta. La lega potrebbe
spostarsi ed i terminali dei componenti
potrebbero staccarsi dal pad.
Talvolta può rimanere una debole
connessione tra il terminale ed il
pad, rendendo ancora più difficile
rilevare questo difetto, dal momento
che sarebbe ancora possibile un flusso
di corrente. Per prevenire la rifusione
è utile posizionare dissipatori
termici sulla superficie dei componenti
più vulnerabili.
Solder wicking: la lega tende a scorrere
sulla superficie del terminale
allontanadosi dall’area del giunto,
rendendo difficile una connessione
adeguata.
Danno ai componenti: alcuni componenti
(come ad esempio i MELF) se
rimangono troppo a lungo immersi
nella lega allo stato liquido durante
la saldatura ad onda possono rompersi.
In altri casi, la colla che li trattiene
al circuito stampato può non
sopportare la temperatura troppo
elevata e il componente può cadere
all’interno del bagno.
5 - Contaminazione della saldatura
Alcuni metalli tendono a dissolversi
nella pasta saldante lead free: la temperatura,
la velocità alla quale si muove
la lega e la composizione della lega
stessa determinano la rapidità di questo
processo.

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66 PCB giugno 2012
Per garantire un processo stabile di
saldatura è necessario controllare la
composizione della lega, perché ogni variazione
rispetto alla struttura originale
provoca una diversa reazione durante la
fusione, in particolare nel caso della contaminazione
con piombo o ferro.
Attualmente in molti processi lead
free coesistono paste saldanti senza
piombo e componenti con finiture al
piombo. Raggiunta una certa temperatura
il piombo si dissolve nel pozzetto, e
la contaminazione porta ad un abbassamento
del punto di fusione, oltre che ad
una violazione delle normative RoHS.
Una volta contaminato, il pozzetto deve
essere sostituito, comportando costi
aggiuntivi.
Lo stesso discorso è applicabile alla
contaminazione da ferro.
La contaminazione con piombo, bismuto,
rame o altri metalli compromette
il processo di solidificazione: in particolare,
la lega SnPbBi crea segmenti a
basso punto di fusione all’interno della
massa di lega saldante che, uniti allo
stress meccanico nei giunti, possono
provocare spaccature.
Se il materiale con il quale è costruito
il pozzetto di saldatura non ha uno strato
protettivo sufficiente, l’acciaio presente
nella sua struttura potrebbe dissolversi
nella pasta saldante e formare
residui FeSn2. Il punto di fusione di
questi cristalli è di 510 °C, perciò essi rimangono
solidi nel bagno fuso e tendono
a raccogliersi negli angoli del pozzetto,
dove il flusso della lega è più ridotto.
Tuttavia, se essi vengono aspirati
dalle pompe insieme alla lega saldante,
potrebbero finire in un giunto di saldatura,
alterandone la struttura o provocando
corto circuiti.
6 - Surriscaldamento e altri difetti di rifusione
Con le temperature più alte necessarie
per il processo di rifusione lead free
aumenta il rischio del surriscaldamento
dei componenti.
La finestra del processo di rifusione è
ridotta con la tecnologia lead free, quindi
è fondamentale raggiungere e mantenere
una bassa differenza di temperatura
tra il punto più freddo e quello
più caldo sulla scheda (ΔT) in modo da
fondere completamente la pasta saldante
senza danneggiare i componenti.
Alcuni difetti della saldatura a rifusione
sono collegati alle caratteristiche
della pasta saldante e al processo di serigrafia,
come già accadeva con le leghe
classiche. Essi sono:
Effetto lapide: questo fenomeno avviene
quando i componenti si sollevano
su un lato, mentre l’altro rimane
a contatto con la scheda. Alcuni studi
hanno dimostrato che l’incidenza
di tale difetto diminuisce con l’utilizzo
di paste saldanti lead free: questo
a causa della scarsa bagnabilità
che provoca minore tensione superficiale
e quindi minore forza sul
componente.
Formazione di microsfere: questo difetto
si presenta con la formazione
di sfere lungo i lati del componente.
Tali sfere sono solitamente causate
da un’eccessiva presenza di pasta
saldante sul pad, da un processo
di serigrafia non accurato oppure
dalla fuoriuscita di solventi in forma
gassosa dalla pasta durante la fase
di preriscaldo.
Corto circuito: tale difetto è causato da
un processo di serigrafia non accurato,
dalla sbavatura o dal collasso della
pasta, da un volume eccessivo di
pasta o da un piazzamento dei componenti
impreciso.
Materiali misti in BGA: utilizzare
BGA nel processo può diventare
problematico quando la finitura
delle loro sfere e la pasta saldante
non sono compatibili.
Se la pasta saldante lead free è utilizzata
con sfere BGA stagno-piombo,
le sfere si fonderanno ad una temperatura
di 183 °C, quando ancora la pasta
starà producendo gas, facendo evaporare
il flussante. Poiché le sfere collassano
sopra la pasta, i gas possono fuoriuscire
solo attraversando lo strato di Sn-Pb,
causando vuoti (voids).
Se le sfere BGA senza piombo sono
utilizzate con pasta stagno-piombo
è necessario assicurarsi che le sfere siano
completamente fuse per ottenere un
auto-allineamento sufficiente.
La finitura di numerosi componenti
è già stata modificata da stagno-piombo
a stagno puro senza renderlo noto
agli utilizzatori finali: ciò ha provocato
numerosi problemi di scarsa bagnabilità
e di differente aspetto della saldatura,
causando anche seri dubbi sull’affidabilità
di tali giunti.
Raccomandazioni
Numerosi difetti solo legati alla qualità
del materiale di cui le schede sono
composte. La saldabilità delle schede si
basa su alcuni fattori tra cui la qualità
nella fornitura del prodotto e le corrette
condizioni di stoccaggio.
Con la saldatura ad onda la temperatura
deve essere più bassa possibile per
prevenire il surriscaldamento dei componenti,
il danneggiamnto dei materiali,
e cosa più importante, la seconda riusione
della pasta saldante.
Temperature più basse di saldatura
limitano gli effetti corrosivi dello stagno
fuso sulle parti ferrose del pozzetto
e delle giranti, ed evitano la formazione
di cristalli di ferro-stagno.
Sia nella saldatura ad onda che in
quella a rifusione alcuni difetti sono
causati da un’insufficiente attività
di flussatura. Un flussante in grado di
sopportare alte temperature può evitare
corto circuiti e migliorare la risalita.
Un buon controllo del processo di rifusione
previene il surriscaldamento e
l’incidenza di altri difetti.
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Milano, 28 giugno 2012
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nella visualizzazione.
L’esposizione
Un’esposizione, a cura delle aziende partecipanti, in cui i visitatori potranno verificare
l’offerta disponibile e gli avanzamenti tecnologici e confrontarsi con gli specialisti sulle
problematiche applicative dell’elettronica nei sistemi medicali.
L’area dimostrativa
Un’area dove il pubblico avrà la possibilità di accedere a sessioni dimostrative, “toccare
con mano” gli strumenti e le apparecchiature ed effettuare prove pratiche sul campo, con
la presentazione di casi applicativi reali.
I partecipanti
L’evento si rivolge alla “Medical Design Community” e in particolare ai progettisti e ai
tecnici elettronici impegnati nello sviluppo di applicazioni medicali, ma anche ai responsabili
delle tecnologie informative, ai tecnici sanitari, agli uffici acquisti e a tutti gli operatori
interessati agli sviluppi delle tecnologie elettroniche nel medicale.
CON IL SUPPORTO DI
Sponsor
CON IL PATROCINIO DI
Milano, 28 giugno 2012
Luogo
Sala Bramante, Palazzo delle Stelline,
Corso Magenta 61 – Milano
Orario
09.00 – 17.00
Registrazione
info@formazione.ilsole24ore.com
http://www.formazione.ilsole24ore.com/

68 PCB giugno 2012
▶ TEST & QUALITY – ENERGIA
La compatibilità
elettromagnetica
Lo studio della compatibilità elettromagnetica ha
l’obiettivo di garantire il corretto funzionamento,
nel medesimo ambiente, dei diversi apparati che
generano fenomeni elettromagnetici o ne sono
suscettibili durante il loro funzionamento
di Piero Bianchi
Il termine compatibilità elettromagnetica
o EMC (acronimo di
Electromagnetic Compatibility)
si riferisce alla disciplina che studia
la generazione, la trasmissione e la
ricezione non intenzionali di energia
elettromagnetica in relazione agli
Apparato per le prove di compatibilità elettromagnetica
effetti indesiderati che queste possono
comportare.
La compatibilità elettromagnetica
prende in considerazione tanto le
problematiche di emissione quanto
le problematiche di suscettibilità.
Le prime si riferiscono alla riduzione
della generazione non intenzionale
di energia elettromagnetica e
alle contromisure atte a evitare la sua
trasmissione.
Le seconde si riferiscono invece al
corretto funzionamento degli apparati
elettrici ed elettronici in presenza
di disturbi elettromagnetici provenienti
dall’esterno.
Quando nell’ambito della compatibilità
elettromagnetica si prendono
in considerazione disturbi elettromagnetici
che si propagano in strutture
guidanti quali conduttori metallici,
ci si riferisce a problematiche di
suscettibilità ed emissione condotte;
quando invece ci si riferisce a disturbi
propagatisi nello spazio libero, ci si
riferisce a problematiche di suscettibilità
ed emissione irradiata.
Un metodo classico per evitare interferenze
elettromagnetiche da e verso
un apparato elettrico è quello della
schermatura metallica dell’apparato
in questione creando una gabbia
di Faraday: in tal modo le onde elettromagnetiche
incidenti o irradiate
dall’apparato rimangono confinate in
buona parte rispettivamente all’esterno
o all’interno della struttura.
Le prove di compatibilità
elettomagnetica
Con l’introduzione a partire dal
1997 del marchio CE è richiesto lo
stretto rispetto delle normative specifiche
sulle problematiche della
compatibilità elettromagnetica in
aggiunta a quelle sulla sicurezza elettrica.
Il tema della compatibilità elettromagnetica
non può essere lasciato alla
valutazione dei singoli produttori e
in seno all’Unione Europea si è cer-

cato di regolamentare e unificare la
legislazione in materia per poi trasferirla
dalla sede comunitaria agli stati
membri ratificandola a livello nazionale.
Come detto, per compatibilità
elettromagnetica s’intende lo stato in
cui un dispositivo elettrico/elettronico
possa lavorare normalmente senza
creare ed emettere interferenze verso
l’ambiente che lo circonda (emissioni)
e allo stesso tempo sia immune
da disturbi generati da altre apparecchiature
presenti nel medesimo
ambiente in cui si vuole che questo
operi (immunità). Le prove sono
tecnicamente ben definite e indicate
dalle norme EN; ad esempio, le prove
di emissione relative a un personal
computer sono definite dalla norma
EN 55022, mentre le prove di immunità
alla scariche elettrostatiche sono
definite dalla norma EN 61000-4-2.
Un apparato sottoposto alle prove
di compatibilità elettromagnetica
deve quindi superare tre differenti
prove:
- prove di emissione in radiofrequenza
(RF) che si distinguono in condotte,
ovvero la misura dei disturbi
RF emessi dall’apparato in prova
attraverso il cavo di alimentazione,
e irradiate, ovvero la misura dei disturbi
RF emessi sempre dall’apparato
in prova nell’etere;
- prove di emissione armonica e flicker
che prevedono rispettivamente
la valutazione delle armoniche
generate dall’apparecchio
in prova e immesse nella rete di
alimentazione (creazione di armoniche)
e della fluttuazione di
tensione (flicker);
- prove di immunità che prevedono
prove di resistenza e corretto
funzionamento in presenza di
campi elettromagnetici (immunità
RF) di transitori di rete (surge
e burst), di buchi di tensione e di
scariche elettrostatiche (ESD).
Camera anecoica in costruzione
L’applicazione della direttiva
89/336/CEE richiede che, durante
la progettazione e la realizzazione del
prodotto, il costruttore deve obbligatoriamente
rivolgersi a un ente certificatore
competente che effettuerà le
prove ritenute idonee al tipo di dispositivo.
Solamente dopo il superamento
di queste prove il costruttore
potrà marchiare CE il suo prodotto.
Se decidesse di autocertificare il
proprio prodotto, il costruttore deve
munirsi di tutte le apparecchiature
di test per poter effettuare in proprio
tutte le prove previste dalle leggi
in vigore al momento. Questo implica
il doversi dotare di un parco strumenti
dal valore piuttosto elevato e
sopratutto di formare i tecnici nel loro
corretto utilizzo, non sempre semplice.
La normativa di riferimento
Emissioni RF condotte (EN 55011-
55014 – 55022)
Per emissioni RF condotte si intendono
tutti i disturbi in radiofrequenza
causati dall’apparecchiatura
in prova ed emessi attraverso il cavo
di alimentazione. Ogni norma,
ciascuna diversificata per famiglie
di prodotto, prevede dei livelli che
non devono essere superati. La banda
di radiofrequenza da analizzare
per questo tipo di prova è compresa
tra 150 KHz e 30 MHz. I dispositivi
che permettono di rilevare questo tipo
di disturbo sono la RETE LISN,
l’analizzatore di spettro o il ricevitore
EMI.
La LISN (line impedance stabilization
network) è letteralmente
una rete di stabilizzazione dell’impedenza
di linea. È utilizzata nelle
prove di misura delle correnti di disturbo
introdotte nella rete elettrica
di alimentazione da parte di ogni
dispositivo ad essa connesso. Viene
introdotta per due motivi, il primo
poiché la rete elettrica di alimentazione
è essa stessa sede di disturbi
e tali componenti potrebbero sommarsi
a quelle prodotte dal dispositivo
sotto test inficiando il risultato
della misura. Il secondo perché
l’impedenza vista ai capi di una presa
di alimentazione è molto varia-
PCB giugno 2012
69

70 PCB giugno 2012
bile sia nel tempo che nello spazio,
quindi misure fatte in luoghi o tempi
diversi darebbero risultati non
confrontabili. La LISN deve quindi
comportarsi come un filtro passa
basso nei confronti del dispositivo
sotto verifica in modo da permettere
il passaggio della corrente di alimentazione,
ma non dei disturbi a
più alta frequenza e deve mantenere
un’impedenza di carico approssimativamente
stabile nell’intervallo di
frequenze previsto dalla normativa
sulle emissioni condotte (cioè tra i
150 kHz e i 30 MHz).
Emissioni RF irradate (EN 55011-
55014 – 55022)
Per emissioni irradiate si intendono
tutti i disturbi in radiofrequenza
causati dall’apparato in prova ed
emessi nell’etere, ovvero nell’ambiente
circostante. Anche in questo caso
ogni norma è diversificata per famiglia
di prodotto e prevede dei livelli
che non devono essere superati. La
banda di radiofrequenza da analizzare
per questo tipo di prova è compresa
tra 30 MHz e 1000 MHz.
I dispositivi che permettono di rilevare
questo tipo di disturbi sono
l’antenna LOG periodica e l’analizzatore
di spettro o il ricevitore EMI.
Emissioni armoniche (EN 61000-3-2)
Per emissioni armoniche si intendono
tutti i disturbi armonici generati
dall’apparato in prova ed emessi
nella rete di alimentazione. Come
nelle precedenti, anche questa prevede
dei livelli che non devono essere
superati. La banda da analizzare per
questo tipo di prova è compresa tra i
50 Hz e i 4000 Hz. I dispositivi che
permettono di rilevare questo tipo di
disturbi sono la sonda di corrente e la
scheda di acquisizione per i dati rilevati
che verranno poi elaborati.
Emissioni di flicker (EN 61000-3-2)
Per emissione di flicker si intendono
tutti i disturbi di fluttuazione
generati dall’apparato in prova e
immessi nella rete di alimentazione.
I dispositivi che permettono di rilevare
questo tipo di disturbo sono la
sonda flicker e la scheda di acquisizione
dei dati rilevati da elaborare.
Camera anecoica con la strumentazione per le prove di compatibilità
Immunità RF (EN 61000-4-3 e EN
61000-4-6)
L’immunità alla radiofrequenza è
la capacità di continuare a funzionare
anche sotto l’influsso di campi elettromagnetici,
generati artificialmente
tramite apparati dedicati. Le norme
sono diversificate per famiglia di prodotto
e prevedono dei livelli diversi di
irraggiamento. La banda di frequenze
per questo tipo di prova è compresa
tra i 27 MHz e i 1000 MHz.
I congegni che permettono di generare
questo tipo di campi elettromagnetici
sono l’antenna log periodica,
la rete di accoppiamento, l’amplificatore
RF completo di generatore
RF modulato in AM.
Immunità ai transitori o surge &burst
(EN 61000-4-4 e 61000-4-5)
Per immunità ai transitori di rete si
intende la capacità di funzionamento
dell’apparato sotto prova in presenza
di disturbi transitori generati artificialmente
tramite dispositivi appositi.
Ogni norma prevede livelli specifici
con i quali devono essere irradiati
gli apparecchi in prova. Gli strumenti
che permettono di generare
questo tipo di campi elettromagnetici
sono il generatore di burst & surge
(Burst= treni di impulsi, Surge= simulazione
delle fulminazioni), nonché
le reti di accoppiamento con cui
tali disturbi vengono inviati all’apparecchio
in prova.
Immunità ai buchi di rete (EN61000-
4-11)
Per immunità ai buchi di rete
si intende la capacità di mantenere
la continuità di funzionamento
dell’unità in prova in presenza di interruzione
dell’alimentazione di rete
generati artificialmente. L’apparato
che permette questo genere di prova
è il generatore di buchi di tensione e
la rete di accoppiamento per inviare i
disturbi all’unità sotto test.

Particolare della parete interna della camera anecoica
Immunità alle scariche elettrostatiche
(EN 61000-4-2)
Per immunità alle cariche elettrostatiche
si intende la capacità di mantenere
un funzionamento continuo delle
apparecchiature in prova in presenza
di scariche elettrostatiche generate artificialmente.
L’apparato che permette
questo genere di prova è il generatore
di cariche elettrostatiche e i terminali
con cui i disturbi sono inviati al dispositivo
in prova.
Dove nascono i disturbi
nei cavi di connessione
EMI - Rumori Induttivi
Quando la sorgente del rumore è
di origine esterna al cavo, può essere
provocata da linee di potenza, motori,
trasformatori, ecc. Il cavo d’interconnessione
tra due unità viene a
trovarsi immerso in un campo magnetico
variabile. Quando è presente
lo schermo, vi sono indotte correnti
e tensioni che provocano delle
distorsioni nel circuito del cavo.
L’efficacia dello schermo normalmente
viene misurata mediante l’impedenza
di trasferimento, definita in
una elementare lunghezza di cavo
come il rapporto tra la tensione misurata
lungo lo schermo e la corrente
che attraversa il sistema pertur-
bante. Per esperienza si può definire
che per frequenze fino a 100 KHz,
l’impedenza di trasferimento rimane
pressoché costante e il valore è determinato
dal tipo di schermo utilizzato,
nel quale si deve tener conto della
sua resistenza elettrica.
Nel campo di frequenze che spazia
da 100 KHz a 10 MHz, a parità
di schermi, c’è un incremento della impedenza
di trasferimento. Al salire nella
fascia di frequenza, nell’intervallo da
10 MHz a 300 MHz, il valore dell’impedenza
di trasferimento permane influenzato
dal tipo di schermo, oltre che
dalla frequenza.
Nel caso dei cavi di alimentazione
si ricorre al filtro EMI: è un filtro
passivo presente nella gran parte
delle apparecchiature elettroniche,
per permettergli di adeguarsi alle
normative sulla compatibilità elettromagnetica,
e in particolare a quelle
riguardanti le emissioni condotte.
Al lato pratico si tratta di un filtro
passa basso che viene collegato come
ultimo stadio tra l’apparecchiatura e
la rete di alimentazione, in modo da
attenuare le componenti di disturbo
che ogni dispositivo elettronico tenderebbe
a emettere. Il filtro EMI risulta
trasparente alla frequenza di
alimentazione (50-60 Hz) per permettere
il corretto funzionamento
del dispositivo, ma agisce nel campo
delle frequenze 150 kHz-30 MHz
come stabilito dalla normativa.
ESI (electrostatic interferences) o rumori
elettrostatici
La sorgente del rumore è di origine
esterna al cavo. Il disturbo è causato
dall’accoppiamento del campo elettrico
esterno con il circuito, nel cavo
d’interconnessione. In questo caso
l’accoppiamento capacitivo è ostacolato
dall’alta copertura dello schermo,
mentre la sua resistenza elettrica non
è preminente. Importante è la messa a
terra. Per disturbi di tipo ESI si presta
molto bene lo schermo a nastro di
alluminio/poliestere che ha rumori intorno
allo 0,1 mV. Sono invece sconsigliati
schermi a treccia di rame o a spirale
di rame, che possono raggiungere
valori fino a 5 mV.
ESD (electrostatic discharge) o scariche
elettrostatiche
Anche in questo caso la sorgente del
rumore è di origine esterna al cavo. Il
disturbo causa sullo schermo del cavo
un impulso di corrente a basso tempo di
salita, con componenti fino a 100 MHz.
Gli schermi che si prestano meglio sono
quelli composti da alluminio/poliestere
più treccia di rame, ripetuti anche
più volte nei casi ritenuti critici.
PCB giugno 2012
71

72 PCB giugno 2012
▶ TEST & QUALITY - SISTEMA BX BENCHTOP
AOI benchtop
a 5 telecamere
Il sistema AOI deve essere sufficientemente
prestante da supportare produttività e veloci cambi
di codice prodotto sotto l’egida di un efficiente
controllo di processo che possa in tempo reale
dare tutte le informazioni per mantenere
nel target la produzione
di Dario Gozzi
La valutazione di un sistema AOI
è tradizionalmente un’esperienza
lunga e noiosa. Questo è in
massima parte dovuto all’incertezza sul
come valutare il sistema e sulla sensibilità
umana che comunque entra in gioco
nel percepire le prestazioni in termini di
semplicità di programmazione e di risultati
tra reali difetti e falsi difetti (o difetti
non rilevati).
La principale causa del lungo tempo
di valutazione è da ricercare nella pro-
Particolare del vano di alloggiamento del pcb del sistema
a 5 telecamere Yestech BX di Nordson
grammazione della libreria dei componenti
e nella personalizzazione dei programmi.
È richiesto inoltre un supporto
tecnico capace nella programmazione,
per un preciso aggiustamento delle luci e
nell’utilizzo delle diverse telecamere presenti
sul sistema per garantire un’ispezione
efficace. Non è caso raro che dopo
aver speso ore di set-up, sentendo che
persiste la difficoltà, subentra la frustrazione
con risultato negativo sulla valutazione.
Altro fattore d’importanza strategica
nella scelta di un sistema è la capacità del
costruttore di perseguire continui sviluppi
e aggiornamenti sia del software che
dell’hardware al fine di garantire non solo
l’aggiornamento del sistema col trend
tecnologico in corso, ma anche di andare
a porre rimedio alle eventuali lacune che
l’utilizzo dovesse far emergere nel tempo.
Il sistema BX benchtop
Come leader emergente nel campo
dell’ispezione ottica automatica
YesTech, del gruppo Nordson, è ben
cosciente di queste difficoltà per cui ha
destinato notevoli risorse nella ricerca
e sviluppo di telecamere ad alta risoluzione
e di sistemi d’illuminazione che
possano coadiuvare il lavoro delle varie
telecamere di cui dispone il sistema.
Anche lo studio del software ha portato
ad ottenere un prodotto che sia alla
portata di ogni operatore senza perdere
di efficacia nella copertura dei vari
gradi di complessità degli attuali pcb,
Particolare della testa su cui trovano posto le telecamere
e l’illuminazione

inclusa quella da alta intensità
(High-density interconnection).
Unico sistema
in commercio che nella
configurazione da banco
sia configurabile con 5 telecamere,
il modello BX è distribuito
da Cabiotec che
grazie al numeroso installato
è anche in grado di garantire
un efficiente servizio
tecnico di supporto.
Il sistema dispone di
telecamere con cinque
megapixel di risoluzione (2448 x 2048 -
dimensioni di pixel pari a 25, 12 o 8
micron), 3 livelli di zoom e ottiche telecentriche
che ne aumentano la precisione
e la ripetibilità perché garantiscono lo
stesso ingrandimento a qualsiasi distanza
ed eliminano l’incertezza su quanto
posizionato ai bordi rispetto al centro
dell’obiettivo. Le ottiche telecentriche
riducono e in alcuni casi eliminano
errori prospettici, il cambio di ingrandimento
dovuto a spostamenti dell’oggetto
e distorsione dell’immagine. Il sistema
controlla i giunti di saldatura e il corretto
posizionamento dei componenti nei pcb
assemblati, ma verifica anche la corretta
deposizione della pasta saldante (ispezione
2D).
Le quattro telecamere laterali aggiungono
una capacità di ispezione che
usualmente si riscontra solo nei sistemi
in-line. Si passa da un’ispezione 2D con
singola o doppia telecamera al lato top a
un’ispezione multi telecamera grazie alla
quale, attivando la telecamera con la migliore
visuale, permette l’identificazione
dei difetti più critici come ad esempio i
piedini sollevati.
La programmazione è facile e intuitiva;
l’operatore al termine del corso
d’istruzione riesce normamente in trenta
minuti a realizzare il programma d’ispezione
(componenti e giunti di saldatura).
Il sistema BX dispone di una libreria
standard dei package (aperta e implementabile)
che semplifica sia la fase
I seicento LED suddivisi in quattro colori sono il supporto
indispensabile per una meticolosa visione di tutti i particolari
che concorrono nel conferire la giusta qualità del pcb
di training iniziale che ogni operazione
di programmazione successiva. La tecnologia
Fusion Lighting con cui è equipaggiato,
consiste nel disporre di sistemi
con illuminazioni dinamiche multicolore
con differenti livelli di angolazione.
Questo consente di aumentare il contrasto
per una maggiore identificazione dei
difetti. L’illuminazione è programmabile
su 600 LED ad alta intensità, distribuiti
su tre livelli di illuminazione in quattro
colori: bianco, rosso, verde e blu.
Lavorando con l’ampia combinazione
offerta dalle varie telecamere e dall’insieme
delle illuminazioni, il risultato non è
influenzato né dal colore né dalla finitura
del pcb, ma nemmeno dal tipo di crema
saldante o dalla dimensione dei pad.
L’insieme garantisce un’alta copertura
delle difettosità.
La configurazione benchtop del sistema
BX consente di utilizzarlo con
estrema efficacia sia per il controllo
post serigrafico che pre e post-reflow.
La capacità di ispezionare i componenti
PTH (così come i loro giunti) lo vede
ben collocato anche come sistema di
ispezione a fine linea. Con la versione
BX-UV inoltre è possibile eseguire un
controllo automatico anche del processo
di conformal coating.
La programmazione off-line massimizza
l’utilizzo del sistema mentre il
controllo statistico di processo (SPC)
in tempo reale costituisce una soluzione
pratica all’incremento di produttività.
Caratteristiche
e capacità
d’ispezione
L’ispezione è condotta
su schede con dimensione
massima di 18” x 20”
(457x508 mm) e una clearance
di 50 mm per lato
(top e bottom).
La velocità di lavoro arriva
a 25 cm 2 /secondo o
circa 500.000 componenti
all’ora. In funzione delle
esigenze della produzione l’ispezione è
condotta sia su schede serigrafate (pasta
saldante) che su pcb assemblati, nel
qual caso sono verificati:
- difetti di saldatura come mancanza;
- eccessiva o insufficiente quantità di
lega;
- pin sollevati, piegati o in corto tra
loro;
- presenza, assenza e posizionamento
dei componenti;
- tombstone e skew;
- polarità e valori.
Sui componenti PTH si rileva la
presenza o meno del corpo del componente,
l’eventuale polarità, il codice colore,
la presenza del reoforo e la bontà
del relativo giunto di saldatura.
Volendo si può attivare la ricerca anche
della presenza di solder ball, mentre
il componente più piccolo ispezionabile
è lo 0201 e con l’opzione di
maggior ingrandimento si possono indagare
anche gli 01005.
Tra gli algoritmi, oltre a quelli che
basano il riconoscimento sull’immagine
o su precise regole di identificazione,
si annovera quello per la lettura del
barcode e quelli per l’OCV e l’OCR. A
livello di software off-line l’operatore
ha disponibili il pacchetto per il rework
e quello per la creazione e la verifica del
programma d’ispezione.
Cabiotec
www.cabiotec.it
PCB giugno 2012
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74 PCB giugno 2012
▶ TEST & QUALITY - CONTROLLI INTEGRATI
Ispezione a 360°
Gli OEM e CEM che assemblano dispositivi
di alto valore necessitano di soluzioni in
grado di garantire una capacità di ispezione
economicamente conveniente in produzioni in
linea e ad alta velocità
a cura di Richard Vereijssen, Yamaha Motor
automatica viene
largamente usata nelle
L’ispezione
attuali linee di assemblaggio
per montaggio superfi ciale ad
alta velocità quali quelle utilizzate
in ambito automotive, aerospaziale
e difesa, nel settore elettromedicale e
nella produzione di dispositivi consumer.
La tecnologia d’ispezione utilizzata
è normalmente ottica. Quella
a raggi X viene sempre più richiesta
invece in quei settori industriali in
cui sia richiesto un 100% d’ispezione
degli assemblati.
In ogni caso, in un rapporto del 2011
della Reaserchandmarkets, viene ripor-
tato che i manager che si occupano di
produzione vengono spesso forzati a
giustifi care il valore che il sistema AOI
apporta alla linea di assemblaggio e che
molti produttori sono incerti su dove
piazzare le macchine d’ispezione per
ottenere i risultati ottimali o come programmare
e utilizzare al meglio gli strumenti
a loro disposizione.
Ancora, quando sono implementate
in modo corretto, le AOI e la AXI non
sono solo estremamente effi caci nell’evitare
che giungano al cliente fi nale unità
fallate o con caratteristiche inferiori rispetto
agli standard richiesti, ma anche
evidenziare in tempo reale le cause dei
Macchine di ispezione AOI Yamaha, rispettivamente da sinistra i modelli YSi-12, YSi-S e YSi-X
difetti incontrati. Ciò può aiutare i progettisti
a massimizzare il prodotto di fi -
ne linea e la produttività generale, minimizzando
nel contempo i tempi morti,
garantendo in tal modo un rapido ritorno
del capitale iniziale investito.
Integrare l’ispezione
automatica
Idealmente gli assemblati dovrebbero
sottostare all’AOI dopo che il montaggio
dei componenti sia stato eseguito
e, di nuovo, dopo il processo di saldatura
refl ow. Normalmente non c’è bisogno
di eseguire l’SPI dopo la stampa
della pasta saldante, visto che il processo
è altamente automatizzato e può essere
gestito senza problemi dalle moderne
stampanti quali ad esempio la serie
Yamaha YSP dotata del sistema Single
Swing Squeegee (3S).
Dato che il montaggio dei componenti
può coinvolgere un signifi cativo
intervento manuale, come ad esempio
la giuntatura dei nastri e il setup dei
nozzle e dei feeder, l’AOI viene compiuta
in modo ideale dopo questa fase,

Grafico delle correzioni di costo
proprio per localizzare difetti quali la
mancanza di componenti o il loro disallineamento.
Eseguire l’AOI dopo la fase
di montaggio può isolare ogni variazione
inaccettabile nei materiali, quali le
dimensioni dei componenti o le loro effettive
condizioni, che possano pregiudicare
la percezione di qualità da parte
del cliente finale.
L’AOI in linea
Le misure AOI raccolte immediatamente
dopo il montaggio dei componenti
forniscono una ricca fonte d’informazioni,
non solo per segnalare l’esistenza
di difetti, ma anche per l’individuazione
delle cause di questi. Un operatore
d’esperienza con l’abilità di identificare
difetti ricorrenti nei rapporti
può avere la capacità di tracciare la causa
manualmente, per esempio imputandola
a un nozzle di montaggio individuale
o a un feeder.
Una notifica assai più rapida però,
che permette di rettificare l’origine del
problema in tempo reale, è possibile se
la macchia per l’AOI ha la capacità di
comunicare direttamente con la pick
& place. Questa è una cosa difficile da
conseguire. Nonostante il fatto che vengano
normalmente adottati standard
largamente utilizzati a livello industriale
quali lo SMEMA, lo scambio di informazioni
dettagliate fra macchine su
cui funzionino software sostanzialmente
diversi fra loro rimane una vera e propria
sfida. Entrambe le macchine possono
non prevedere l’intero set di messaggi,
cosa che può limitare l’interpretazione
corretta da parte dell’unità di assemblaggio
dei report d’errore forniti
dalla macchina AOI.
Tali problemi possono essere evitati
se le stazioni AOI e le altre macchine
in linea dispongano di una piattaforma
software comune che permetta la comunicazione
fra tutte le macchine agevolando
i processi di individuazione e di
rapporto.
La soluzione Yamaha
Solo pochi fornitori di apparecchiature
dispongono nei loro cataloghi
contemporaneamente di soluzioni
di assemblaggio e di ispezione.
Con una base installata di più di
30.000 unità (fra macchine di piazzamento
SMT e macchine AOI), il pacchetto
Yamaha Intelligent Machines
dispone di una soluzione ideale basata
su un’architettura software unificata
che permette a tutte le macchine in
linea di essere collegate in modo rapido
e semplice fra loro. Questo approccio
supera lo sforzo d’integrazione
necessario a connettere dispositivi
di diversa provenienza e semplifica
le sofisticate linee di comunicazione.
Se un componente mancante, un
errore di polarità o un guasto sia scoperto
dal sistema d’ispezione post reflow
su uno dei lati della scheda, il
software Yamaha opzionale Quality
Assurance (QA) invia un segnale
Posizionamento delle teste laser in colore RGB-IR
d’allarme dall’AOI verso la pick &
place identificata, che si ferma prima
che abbiano inizio le operazioni di
posizionamento. Il rapporto d’ispezione
può quindi essere analizzato per
risolvere la causa del problema.
La stazione AOI in linea YSi-12
raggiunge le migliori prestazioni usando
un sistema potenziato d’illuminazione
e particolari tecniche di cattura
delle immagini. Immagini catturate
sotto illuminazione rossa, verde o
blu emessa da LED posizionati a differenti
angoli di puntamento aumentano
le capacità di distinguere la forma
e il vero colore di ogni obiettivo.
Inoltre, l’immagine infrarossa aumenta
le capacità d’ispezione nel dominio
del visibile, potenziando in tal modo le
capacità di localizzazione degli errori.
Vengono quindi raccolte 10 immagini
per ogni campo di visione, campi che
sono illuminati mediante diverse lunghezze
d’onda e diversi angoli d’incidenza.
Con un numero così grande
di immagini da analizzare, la macchina
ha la possibilità di localizzare errori
che difficilmente l’occhio umano riescirebbe
a distinguere.
Inoltre, la verifica coplanare verticale
del laser risolve una delle
classiche debolezze dei dispositivi
AOI tradizionali, identificando
condizioni quali le parti parzialmente
sollevate dei componenti
saldati. Ciò può aver luogo
in presenza di package particolarmente
leggeri o minuti quali i
QFN o i SON, che possono perdere
contatto con la scheda in caso di
reflow. Una localizzazione tempestiva
PCB giugno 2012
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76 PCB giugno 2012
Ispezione laser di un componente
permette un intervento che scongiuri
la presenza di circuiti aperti,
situazione questa che potrebbe altrimenti
richiedere un’operazione di
risaldatura dopo il test in-circuit.
La YSi-12 mette a disposizione
inoltre un grande profondità di campo
capace di catturare segni sui componenti
di maggiori dimensioni e migliorare
il controllo dell’allineamento
verticale che elimina gli effetti delle
variazioni nelle dimensioni della piazzola
o nella sua forma.
Queste caratteristiche prese insieme
semplificano la programmazione
e permettono di creare con maggiore
semplicità librerie di componenti.
La nuova Yanaha YSi-S è un sistema
AOI offline con la stessa identica
funzionalità e hardware della Inline
YSi-12.
Testa in funzione in una YSi-S
Questa macchina consente agli ingegneri
di eseguire il setup di programmi
indipendenti e trasferirli direttamente
al dispositivo in linea, con
un conseguente aumento della produttività
complessiva. La macchina offline
può inoltre essere usata per l’identificazione
dei problemi e come sistema
di ispezione di piccoli lotti.
L’AOXI ibrida oggi
L’AOI da sola non ha la capacità di
soddisfare tutte le richieste avanzate
dai più esigenti OEM di oggi.
Dov’è richiesta un’ispezione del
100%, gli OEM e i CEM devono
normalmente compiere un’ispezione
a raggi X (AXI) dopo la fase di
reflow o dopo l’inserzione dei componenti
in caso di tecnica through-
hole. Tutto ciò è richiesto principalmente
per garantire la sicurezza che
siano stati verificati i giunti di saldatura
dei componenti al di sotto delle
BGA e dei CSP.
Le macchine tradizionali AXI possono
essere molto care da acquistare,
complesse da utilizzare e possono
essere spesso difficili da integrare in
linea. Per proteggere gli operatori
sono necessari scudi protettivi di
grandi dimensioni. Diversi studi hanno
dimostrato inoltre che l’esposizione
prolungata dei componenti ai raggi
X può determinare una perdita di
corrente nei componenti a semiconduttori.
Nessuno degli attuali produttori
di semiconduttori può garantire
oggi capacità di resistenza ai raggi X
da parte dei componenti ordinari.
La macchina ibrida Yamaha AOXI
YSi-X usa invece una laminografia
3D per acquisire un’immagine completa
d’ispezione dopo aver mantenuto
i componenti esposti a una
dose minima di radiazione minimizzando
in tal modo ogni effetto di
danneggiamento. La massima potenza
consumata da questo tipo di macchina
è comunque sempre minima
rispetto alla media, qualità questa che
permette di ridurre i costi operativi e
complessivamente le dimensioni del
modulo AXI.
La piattaforma ibrida sfrutta tale
tecnologia per combinare l’AXI con le
migliori prestazioni attualmente presenti
sul mercato in fatto di AOI, il
tutto in un unico chassis e senza per
questo incorrere in un problema di
aumento degli ingombri della macchina.
In più, l’AOXI acquisisce simultaneamente
le immagini a raggi X
e quelle ottiche, processo questo che
riduce sensibilmente il tempo ciclo.
Quindi sia le capacità d’ispezione a
raggi X sia quella ottica possono essere
consolidate in un’area ridotta della
linea, immediatamente dopo il reflow
o dopo la pick & place. La flessibilità
in più garantita da tale sistema aiuta
a risolvere le sfide che il produttore si
trova oggi ad affrontare nel tentativo
di soddisfare le richieste di un’industria
che guarda sempre più alla qualità,
garantendo un’ispezione sul 100%
del materiale prodotto.
Yamaha
www.yamaha-motor-IM.eu

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Il 2012 sarà l’anno della seconda edizione della
Guida all’acquisto
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all’acquisto
Attrezzature e materiali
per l’elettronica
Electronics Equipment and Materials
Circuiti stampati
PCB
Strumenti e macchine
ricondizionate
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Il progetto di “Guida
all’acquisto”, organizzato dalla
redazione di PCB Magazine,
si basa sulla richiesta sempre
più frequente da parte
del mercato dell’elettronica
di raccogliere in un
unico manuale l’elenco
delle categorie e dei
settori merceologici che
caratterizzano il mercato
della produzione
e della distribuzione
elettronica in Italia.
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78 PCB giugno 2012
▶ AZIENDE E PRODOTTI - SISTEMA INNOVATIVO
Una soluzione completa
per il rework
La nuova stazione di rework della Martin, Expert 10.6, è un sistema
completamente automatico e computerizzato, dotato di una tecnologia
di pre-riscaldamento di tipo ibrido (a raggi infrarossi e aria calda) che alle
maggiori prestazioni combina un design moderno e innovativo
di Luca Camertoni, P.C.B. Technologies
Da quasi un anno il team R&D
di Martin sta lavorando sulla
stazione di rework Expert
10.6 e, come sempre, l’obiettivo primario
è di soddisfare la crescente
domanda tecnologica nelle applicazioni
di rework di ogni settore.
Gli utilizzatori non solo trarranno
notevoli vantaggi dalla combinazione
di due fattori, cioè dalla maggiore
potenza e da una più larga area di
lavoro, ma anche dall’abbinamento
di raggi infrarossi e aria calda. Questo
moderno metodo di preriscaldo
consente infatti una distribuzione
più omogenea della temperatura sulla
scheda.
L’utente potrà così contare su un
preciso ed efficace flusso di calore per
la rilavorazione di qualsiasi tipo di
scheda. Con questa tecnica viene ridotta
al minimo qualsiasi disomogeneità
di temperatura sul pcb, soluzione
questa molto curata nei detta-
gli che darà come risultato finale un
incremento della produttività e della
qualità insieme a una notevole facilità
d’uso.
Una stazione per il rework
di qualsiasi SMD
La tradizione è stata rispettata, seguendo
la politica di Martin di fornire
soluzioni a ogni problema di rework.
Ai tool di saldatura e al reballing e pre-

Omogenea distribuzione di saldatura sui chip
con i nuovi tool Martin
bumping per tutti i componenti SMD
standard Martin affianca la fornitura
di soluzioni anche per quei componenti
custom e comunque non standard la
cui rilavorazione risulterebbe pressoché
impossibile con altre apparecchiature.
I vari tool sono anche realizzati
su specifica del cliente senza variazioni
rispetto ai prezzi di base. A titolo di
esempio citiamo gli ugelli di saldatura
per connettori, led, socket, component
POP (Package on Package), strumenti
che garantiscono una perfetta distribuzione
di temperatura sul chip.
Reballing di BGA e CSP
Anche per il reballing Martin dispone
di maschere per qualsiasi
pitch, sia universali (full grid) che per
layout particolari. Particolare interesse
hanno generato nel mercato maschere
dedicate specificamente al reballing
di CPU e GPU di Play Station 3.
Se le esigenze di rilavorazione o produzione
richiedono elevate operazioni
di reballing, è disponibile l’opzione
“Multireballing”.
Prebumping di QFN
Martin fornisce tool speciali per il
prebumping di QFN. Sono disponibili
maschere standard, ma ovviamente
possono essere prodotte maschere
su specifica del cliente.
Totale controllo
della temperatura
Grazie alla capacità di generare
e utilizzare profili termici di elevata
qualità sia di tipo “classico” (a nove
zone) che di tipo “rapido”, oltre
all’utilizzo di sensori estremamente
precisi, i sistemi Martin Export 10.6
consentono una gestione costante dei
cicli termici nelle varie fasi di lavorazione.
I livelli delle temperature e le durate
dei processi sono intrinsecamente
controllati al fine di prevenire danneggiamenti
dei componenti e delle
schede.
Si possono gestire componenti FlipChip a MaxiBGA, CSP, SO, QFN, Sockets, Plugs,
Shields, da 01005 a 48 x 48mm
Il software Martin è in grado di fornire tutti i dati
e le caratteristiche del processo
Oltre alle operazioni di saldatura,
dissaldatura, generazione automatica
dei profili, piazzamento e prelevamento
automatico dei chip (tramite
AVP – Automatic Vision Placer e software
grafico a colori), le stazioni Export
10.6 consentono la rimozione dello stagno
residuo dalla scheda e dal componente,
l’erogazione della pasta saldante,
così come la generazione di report di
riparazione. Estremamente importante
è poi la funzione di auto-calibrazione.
Ricordiamo che Expert 10.6 è disponibile
in varie versioni: menzioniamo in
particolare il modello Expert 10.6 IV per
cellulari e smartphone, il modello Expert
10.6 HV per schede madri e console e il
modello Expert 10.6 HXXV per schede
di dimensioni molto grandi.
Tipi di profili termici usati
nelle stazioni Martin
Rapid Profile: utilizza il massimo
gradiente di temperatura consentito:
3,5–4 °C/sec).
Classic Profile: profilo classico a nove
zone, di cui quattro di preriscaldo, tre
di saldatura e due di raffreddamento.
Diagram Profile: generato graficamente
dall’operatore, consente di
ricavare il profilo termico dai dati
SMD del costruttore.
PCB Technologies
www.pcbtech.it/Martin.htm
PCB giugno 2012
79

80 PCB giugno 2012
▶ AZIENDE E PRODOTTI – PICK&PLACE
Montaggio SMT e PTH
tutto in uno
Juki ha lanciato la nuova JM-10, la prima
pick & place multi-tasking per il posizionamento
o l’inserimento di componenti sia SMT che PTH
a cura di Massimiliano Luce
JM-10 è in grado di posizionare
componenti lead radiali, chip,
SOP, BGA, QFP, Connettori,
induttori, capacitor. Grazie alla tecnologia
di centratura laser (LNC60),
i componenti sono ruotati di 360° nel
raggio del laser e l’intera dimensione
del componente è misurata accuratamente
mediante un sensore CCD ad
alta risoluzione. La posizione esatta e
l’angolazione del componente sono
rilevati in una frazione di secondo
senza spostamenti laterali verso la
telecamera. Il riconoscimento laser è
possibile per componenti che vanno
dagli 0201 fi no ai 33,5 x 33,5 mm,
con un’altezza massima di 28 mm
(25 mm + 3 mm di lunghezza dei
terminali). Un inserimento dati
semplice e un centraggio laser
accurato dei componenti sono
possibili con la funzione di
allineamento laser. Grazie
al riconoscimento laser, è
possibile riconoscere i terminali
dei componenti per realizzare
un inserimento preciso dei pin.
Per quanto riguarda la funzione
di inserimento componenti,
JM-10 può gestire schede di dimensioni
minime di 50 x 50 mm e
massime di 410 x 250 mm. La velocità
di posizionamento con nozzle di pick
up è di 0,8 secondi/componente, mentre
con gripper nozzle è di 1,3 secondi/componente.
La funzione di montaggio
superfi ciale supporta schede di
dimensioni pari a quelle della funzione
di inserimento, con un’altezza massima
componenti di 25mm.
La dimensione dei componenti con
sistema di riconoscimento laser va dagli
0201 ai 33,5 x 33,5 mm,
con sistema di riconoscimento
mediante telecamera
da 54 mm va dai
3 mm ai 33,5 x 33,5 mm, mentre con
telecamera da 27 mm i componenti
riconoscibili vanno dagli 1 x 0,5 mm
ai 24 mm. La velocità di posizionamento
per i chip è di 17.500 cph ottimale
e di 12.500 cph con standard
IPC9850, mentre per gli IC è di 4.100
cph. L’accuratezza di posizionamento è
di +/- 0,05 mm (+/- 3 sigma) con riconoscimento
laser e di +/- 0,04mm con
visione (opzionale).
I feeder a tazza vibrata (Bowl
Feeders; MBF) di Juki sono disponibili
per i componenti sfusi. Ogni feeder
può alloggiare fi no a 6 diversi
componenti. Due feeder possono
essere montati su ciascuna macchina
per una massimo di 12 diversi componenti
sfusi. Per i componenti nastrati
sono disponibili i feeder radiali
(MRF), che tagliano i terminali dei
componenti e li presentano in posizione
di presa.
Fino a 10 feeder possono
essere montati sia sul fronte
che sul retro della JM-10,
per un totale di 20. La testa di
posizionamento standard ha
6 nozzle e un sistema di centratura
laser. È inclusa, inoltre,
una serie di nozzle comuni,
mentre un’ampia gamma
di nozzle specifi ci per componenti
particolari è disponibile
su richiesta.
Juki
www.jas-smt.com
Prodelec
www.prodelecgroup.com

Fabbricanti
di circuiti stampati
PCB giugno 2012
81

Produttori di circuiti stampati
pubblicati in base al logo di fabbricazione
Nel corso di tutto il 2012 questa sezione dedicata ai fabbricanti di circuiti stampati verrà aggiornata mensilmente.
Se siete interessati a comparire su queste pagine per ulteriori informazioni contattare il numero 02 30.22.60.60
Informativa ex D. Lgs 196/3 (tutela della privacy).
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B
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