UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINAPrograma de Ps-Graduao em Metrologia Cientfica e Industrial

SISTEMTICA PARA IMPLANTAO DA GARANTIA DA QUALIDADE EM EMPRESAS MONTADORAS DE PLACAS DE CIRCUITO IMPRESSODissertao submetida Universidade Federal de Santa Catarina para obteno do grau de Mestre em Metrologia

Marcos Marinovic Doro

Florianpolis, 14 de junho de 2004

SISTEMTICA PARA IMPLANTAO DA GARANTIA DA QUALIDADE EM EMPRESAS MONTADORAS DE PLACAS DE CIRCUITO IMPRESSOMarcos Marinovic DoroEsta dissertao foi julgada adequada para a obteno do ttulo de MESTRE EM METROLOGIA e aprovada na sua forma final pelo Programa de Ps-Graduao em Metrologia Cientfica e Industrial______________________________________ Prof. Gustavo Daniel Donatelli, Dr. Eng.ORIENTADOR

______________________________________ Prof. Marco Antnio Martins Cavaco, Ph. DCOORDENADOR DO PROGRAMA DE PS-GRADUAO

BANCA EXAMINADORA:_______________________________________ Prof. Antnio Diomrio de Queiroz, Dr. Eng. _______________________________________ Prof. Carlos Alberto Flesch, Dr. Eng. _______________________________________ Mauro Faccioni Filho, Dr. Eng. _______________________________________ Ginter Pfeiffer, M. Sc.

A todos os meus familiares, e de uma maneira especial ao meu pai, minha me e meus tios Carlos, T e tia Norma que foram impulsionadores deste trabalho.

AGRADECIMENTOS

Ao Programa de Ps-Graduao em Metrologia Cientfica e Industrial, por abrir as portas para a realizao do mestrado, a todos os professores, Armando Albertazzi Gonalves Jr., Carlos Alberto Flesch, Carlos Alberto Schneider e Marco Antnio Martins Cavaco, alunos e colaboradores que sempre me ajudaram durante esta caminhada. Ao Prof. Gustavo Donatelli, mais que um orientador, um amigo que nunca mediu esforos para socorrer-me nas horas difceis. Ao LABelectron, a Fundao CERTI e a MegaflexSul que permitiram a concretizao deste trabalho, em especial ao Ginter Pfeiffer e ao Mrio Albuquerque que confiaram no meu trabalho. A todos meus familiares que sempre me apoiaram para a realizao dos meus estudos, em especial a tia Norma, que sempre procurou mostrar a todos o valor do saber.

SUMRIOLISTA DE ILUSTRAES .....................................................................................8 LISTA DE TABELAS ............................................................................................11 LISTA DE ABREVIATURAS.................................................................................12 RESUMO...............................................................................................................14 ABSTRACT...........................................................................................................15 1 INTRODUO ...................................................................................................16 1.1 OBJETIVO DA DISSERTAO ......................................................................18 1.2 ESTRUTURA DA DISSERTAO ..................................................................20 2 PROCESSOS DE MONTAGEM DE PLACAS DE CIRCUITO IMPRESSO E PRINCIPAIS TIPOS DE DEFEITOS .....................................................................21 2.1 PROCESSO DE MONTAGEM DE PLACAS DE CIRCUITO IMPRESSO UTILIZANDO A TECNOLOGIA TH .......................................................................22 2.2 PROCESSO DE MONTAGEM DE PLACAS DE CIRCUITO IMPRESSO UTILIZANDO A TECNOLOGIA SMT.....................................................................25 2.3 TIPOS DE MONTAGENS E DE PLACAS DE CIRCUITO IMPRESSO ...........29 2.4 DEFEITOS EM PLACAS DE CIRCUITO IMPRESSO .....................................32 2.5 SNTESE .........................................................................................................34 3 GARANTIA DA QUALIDADE NA MONTAGEM DE PLACAS DE CIRCUITO IMPRESSO ...........................................................................................................35 3.1 GARANTIA DA QUALIDADE NO DESENVOLVIMENTO DO PRODUTO ......37 3.1.1 Projeto para manufaturabilidade (DFM) .......................................................37 3.1.2 Projeto para testabilidade (DFT) ..................................................................38 3.2 GARANTIA DA QUALIDADE NO DESENVOLVIMENTO E PLANEJAMENTO DO PROCESSO....................................................................................................39 3.2.1 Fluxograma ..................................................................................................39 3.2.2 Diagrama de Pareto .....................................................................................39 3.2.3 Diagrama de causa-efeito ............................................................................40

3.2.4 Anlise dos modos de falhas do processo e seus efeitos (PFMEA) ............42 3.2.5 Delineamento de experimentos (DOE).........................................................44 3.2.6 Plano de controle .........................................................................................45 3.2.7 Plano de reao ...........................................................................................48 3.2.8 Treinamentos ...............................................................................................49 3.2.9 Procedimentos .............................................................................................49 3.3 GARANTIA DA QUALIDADE NA PRODUO ...............................................50 3.3.1 Controle estatstico de processo (CEP)........................................................50 3.3.2 Manuteno..................................................................................................52 3.3.3 Dirio de bordo.............................................................................................53 3.3.4 Rastreabilidade ............................................................................................53 3.4 INSPEO E TESTE ......................................................................................54 3.4.1 Inspeo.......................................................................................................543.4.1.1 Inspeo visual manual (MVI) ou inspeo humana .............................................55 3.4.1.2 Inspeo ptica automtica (AOI) .........................................................................56 3.4.1.3 Inspeo raio-X......................................................................................................57

3.4.2 Teste ............................................................................................................583.4.2.1 Teste de circuito ou in-circuit (ICT)........................................................................59 3.4.2.2 Teste funcional ......................................................................................................60

3.4.3 Estratgias de inspeo e teste ...................................................................60 3.5 ASPECTOS METROLGICOS.......................................................................63 3.5.1 Calibrao ....................................................................................................63 3.5.2 Estudos de repetitividade e reprodutibilidade (GR&R) .................................64 3.6 INDICADORES DE DESEMPENHO ...............................................................67 3.6.1 Indicadores de qualidade .............................................................................67 3.6.2 Indicadores de produtividade .......................................................................68 3.7 NORMAS E RECOMENDAES ...................................................................68

3.7.1 Desenvolvimento do produto........................................................................69 3.7.2 Desenvolvimento do processo e produo...................................................69 3.7.3 Inspeo e teste ...........................................................................................70 3.7.4 Clculo de indicadores .................................................................................70 3.7.5 Gesto da qualidade ....................................................................................71 3.8 SNTESE .........................................................................................................71 4 SISTEMTICA DE IMPLANTAO DA GARANTIA DA QUALIDADE ...........73 4.1 FASE 1 OU FASE DE ANLISE E SISTEMATIZAO DOS PROCESSOS .77 4.1.1 Metodologia de implantao da Fase 1........................................................794.1.1.1 Planejamento e definio do processo..................................................................79 4.1.1.2 Produo ...............................................................................................................81 4.1.1.3 Anlise da qualidade .............................................................................................84 4.1.1.4 Normas e recomendaes.....................................................................................87

4.1.2 Consideraes finais sobre a Fase 1 ...........................................................87 4.2 FASE 2 OU FASE DE CONTROLE E MELHORIA DOS PROCESSOS .........89 4.2.1 Metodologia de implantao da Fase 2........................................................924.2.1.1 Planejamento e definio do processo..................................................................92 4.2.1.2 Produo ...............................................................................................................95 4.2.1.3 Anlise da qualidade .............................................................................................97 4.2.1.4 Normas e recomendaes.....................................................................................98

4.2.2 Consideraes finais sobre a Fase 2 ...........................................................99 4.3 FASE 3 OU FASE DE OTIMIZAO DOS PROCESSOS............................100 4.3.1 Metodologia de implantao da Fase 3......................................................1024.3.1.1 Planejamento e definio do processo................................................................102 4.3.1.2 Produo .............................................................................................................105 4.3.1.3 Anlise da qualidade ...........................................................................................106 4.3.1.4 Normas e recomendaes...................................................................................107

4.3.2 Consideraes finais sobre a Fase 3 .........................................................107

4.4 COMENTRIOS FINAIS SOBRE A SISTEMTICA APRESENTADA ..........109 5 UM ESTUDO DE CASO: IMPLANTAO INFORMATIZADA DA FASE 1 DA SISTEMTICA NO LABELECTRON..................................................................110 5.1 ESTADO INICIAL DA EMPRESA..................................................................111 5.2 ESTRUTURAO DO SOFTWARE PARA IMPLANTAO DA FASE 1.....113 5.3 ESTUDO DE CASO UTILIZANDO O SOFTWARE PARA IMPLANTAO DA FASE 1 ................................................................................................................116 5.3.1 DFM checklist.............................................................................................117 5.3.2 Lista de componentes e layout da placa ....................................................119 5.3.3 ndice de complexidade..............................................................................120 5.3.4 Fluxograma e plano de controle .................................................................121 5.3.5 Rastreabilidade ..........................................................................................126 5.3.6 Parmetros de processo ............................................................................126 5.3.7 Dirio de bordo...........................................................................................127 5.3.8 Histrico do processo .................................................................................128 5.3.9 Controle de defeitos no cliente ...................................................................130 5.3.10 Histrico do cliente ...................................................................................132 5.3.11 Resultados obtidos ...................................................................................133 6 CONCLUSES E OPORTUNIDADES FUTURAS ..........................................134 6.1 CONCLUSES .............................................................................................134 6.2 OPORTUNIDADES FUTURAS .....................................................................136 REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ...................................................................138

LISTA DE ILUSTRAESFigura 1 Grfico ilustrando a produo mundial de placas de circuito impresso no ano de 2000 [2] ..................................................................................................17 Figura 2 - Difuso da sistemtica de implantao da garantia da qualidade.........20 Figura 3 Montagem de componente utilizando a tecnologia TH [4] ....................21 Figura 4 Montagem de componente utilizando a tecnologia SMT [4] ..................22 Figura 5 Principais tipos de pacotes de componentes TH [6] ..............................23 Figura 6 - Esquema de funcionamento da mquina de solda por onda ................24 Figura 7 - Equipamentos que compem uma tpica linha de montagem TH .........24 Figura 8 - Processo de deposio da pasta de solda [8] ........................................25 Figura 9 - Principais tipos de pacotes de componentes SMT [6] ............................26 Figura 10 Mtodo de funcionamento das cabeas posicionadoras das mquinas de insero automtica de componentes SMT [13] ................................................27 Figura 11 - Perfil trmico usado na refuso da pasta de solda (Sn63Pb37 ou Sn62Pb36Ag2) [15] .................................................................................................28 Figura 12 Equipamentos que compem uma tpica linha de montagem SMT ...29 Figura 13 - Placa de circuito impresso composta de componentes TH e SMT[17] .30 Figura 14 - Detalhe construtivo dos diferentes tipos de placas de circuito impresso................................................................................................................31 Figura 15 - Possveis combinaes de montagem das placas de circuito impresso [18] ...........................................................................................................31 Figura 16 - Distribuio de defeitos nas tecnologias TH e SMT [23], [24],[25] .............33 Figura 17 - Enlace entre os mtodos de garantia da qualidade no processo de montagem de placas de circuito impresso (adaptado de [27]) ................................36 Figura 18 - Diagrama de Pareto dos defeitos encontrados na montagem de placas de circuito impresso [23]. ........................................................................................40 Figura 19 - Diagrama de causa-efeito para mquina de solda por onda...............41 Figura 20 Planilha para elaborao do PFMEA [37] ............................................42 Figura 21 Formulrio para elaborao do plano de controle ..............................46 Figura 22 - Grfico de controle - ferramenta usada no controle estatstico do processo................................................................................................................51 Figura 23 - Princpio de funcionamento das mquinas AOI [52] .............................56

Figura 24 - Princpio de funcionamento das mquinas de inspeo por raio-X [50]..........................................................................................................58 Figura 25 - Flying prober - Os pontos de contato so testados seqencialmente [54] ..............................................................................................59 Figura 26 - Exemplos de estratgias de inspeo e teste [23] ...............................62 Figura 27 - Estruturao dos mtodos de garantia da qualidade para montagem de placas de circuito impresso ..............................................................................71 Figura 28 - Sistemtica de implantao da garantia da qualidade para o processo de montagem de placas de circuito impresso .......................................................74 Figura 29 - Ciclo do PDCA aplicado ao processo de montagem de placas de circuito impresso (adaptado de [41]) .......................................................................75 Figura 30 - Estrutura organizacional mnima para implantao da sistemtica.....76 Figura 31 Conjunto de mtodos e ferramentas da qualidade utilizados na Fase 1 .............................................................................................................77 Figura 32 Conjunto de mtodos e ferramentas da qualidade adicionados na Fase 2 ..............................................................................................................90 Figura 33 Conjunto de mtodos e ferramentas da qualidade adicionados na Fase 3 ............................................................................................................101 Figura 34 - Detalhes da planta da Megaflex Sul..................................................111 Figura 35 - Menu principal do software para implantao da Fase 1 ..................114 Figura 36 - Menu principal do software com os dados referentes placa usada no estudos de caso ..................................................................................................117 Figura 37 - Formulrio DFM checklist preenchido de acordo com a configurao da placa utilizada no estudo de caso ..................................................................118 Figura 38 - Lista de componentes da placa usada no estudo de caso................119 Figura 39 - Layout e silk-screen de uma placa de circuito impresso ...................120 Figura 40 - Clculo do ndice de complexidade da placa ....................................121 Figura 41 - Fluxograma para a montagem de uma placa do tipo SMT Top .......122 Figura 42 - Janela do software para criao do plano de controle da placa .......123 Figura 43 - Criao de etiquetas para identificao das placas ..........................126 Figura 44 - Cadastro dos arquivos de configurao e parametrizao da linha SMT ............................................................................................................127 Figura 45 - Dirio de bordo relatando as modificaes ocorridas no processo ...128

Figura 46 - Planilha de histrico do processo para registro dos defeitos encontrados na linha ...........................................................................................129 Figura 47 - Diagrama de Pareto dos tipos de defeitos encontrados na inspeo ..............................................................................................................130 Figura 48 - Formulrio de controle de defeitos....................................................131 Figura 49 - Planilha para cadastrar os defeitos encontrados nos testes de placas executados pelo cliente .......................................................................................132

LISTA DE TABELASTabela 1 - Mtodos de inspeo e teste versus cobertura de defeitos [56] ............61 Tabela 2 - Caractersticas da empresa situada no Estgio 1 da qualidade ........78 Tabela 3 - Caractersticas da empresa situada no Estgio 2 da qualidade ........89 Tabela 4 - Caractersticas da empresa situada no Estgio 3 da qualidade ......100 Tabela 5 - Caractersticas da empresa situada no Estgio 4 da qualidade ......108 Tabela 6 - Caractersticas do estgio da qualidade da Megaflex Sul..................112 Tabela 7 - Plano de controle para montagem da placa SMT Top .......................124 Tabela 8 - Plano de controle para montagem da placa SMT Top (continuao).125

LISTA DE ABREVIATURASAOI AXI BGA CEP CI DFM DFT DOE DPMO Inspeo ptica Automtica (Automatic Optical Inspection) Inspeo Raio-X Automtica (Automatic X-ray Inspection) Matriz de Bolas (Ball Grid Array) Controle Estatstico de Processo Circuito Integrado Projeto para Manufaturabilidade (Design for Manufacturing) Projeto para Testabilidade (Design for Testing) Delineamento de Experimentos (Design of Experiments) Defeitos por Milho de Oportunidades (Defects per Million Opportunites) DPU PFMEA Defeitos por Unidade (Defects Per Units) Anlise dos Modos de Falhas do Processo e seus Efeitos (Process Failure Modes and Effects Analysis) FPY GR&R Rendimento da montagem (First Pass Yield) Repetitividade e Reprodutibilidade de Instrumentos (Gage

Repeatability and Reproducibility) ICT IPC Teste de Circuito (In-Circuit Test) Associao das Indstrias de Eletrnicos Interconectados

(Association Connecting Electronics Industries) MVI PCI PDCA PTH SMT TH Inspeo Visual Manual (Manual Visual Inspection) Placa de Circuito Impresso Planejar, Executar, Verificar, Controlar (Plan, Do, Check, Act) Revestido Atravs do Furo (Plated Through Hole) Tecnologia de Montagem em Superfcie (Surface Mount Technology) Atravs de Furo (Through-Hole)

THT X-mR Xbar-R

Tecnologia Atravs de Furo (Through-Hole Technology) Grfico de valores individuais e amplitude mvel Grfico de mdia e amplitude

RESUMOA competitividade no mercado das placas de circuito impresso tem criado novos desafios para as empresas montadoras de placas de circuito impresso, obrigando essas empresas a produzirem produtos com qualidade comprovada. Caso a empresa esteja voltada ao mercado interno, os desafios ainda residem, pois necessrio competir com produtos acabados e subprodutos provenientes do mercado externo. Isto significa que as empresas so demandadas a produzir produtos de alta qualidade a preos acessveis, exigindo um sistema da qualidade capaz de estabelecer regras que possibilite alcanar a qualidade classe mundial. Entretanto, de uma maneira geral, a implantao de efetivos programas de qualidade ainda no prtica comum das empresas brasileiras montadoras de placas de circuito impresso, principalmente pelas empresas de pequeno porte. Este trabalho mostra uma sistemtica para a implantao da garantia da qualidade capaz de melhorar progressivamente a qualidade e a eficincia das empresas montadoras de placas de circuito impresso. A sistemtica prope uma implantao em trs fases, cada uma das quais acrescenta novas tcnicas para melhoria da qualidade e novos e mais efetivos meios de inspeo, transformando progressivamente a cultura e capacidade da empresa para atingir patamares mais altos de qualidade e eficincia. A primeira fase aplicvel s empresas que ainda no possuem um sistema de garantia da qualidade e que operam com altos custos de m qualidade. O foco desta fase est na sistematizao dos processos e na gerao de evidncia objetiva sobre a qualidade produzida. Para isso, prope-se a utilizao da metodologia do plano de controle e de ferramentas estatsticas bsicas. A segunda fase adiciona o uso de ferramentas de anlise de risco e sugere a aplicao do controle estatstico nas variveis de produto e processo, com intuito de viabilizar a montagem com ndices da qualidade aceitveis. J na terceira fase, prope-se que a empresa otimize seus processos usando projeto de experimentos e adicione recursos de inspeo mais poderosos, com automao da coleta de dados sobre qualidade. A sistemtica proposta foi parcialmente aplicada numa empresa montadora de placas de circuito impresso, e resultados preliminares mostraram-se promissores.

ABSTRACTTodays competitive printed circuit board market has created new challenges to the printed circuit board assemblers, and to maintain their competitiveness, they have been forced to focus upon producing products of a consistently quality. Even those companies that are driven to domestic market only have been faced major competition due to importation of end products and components to be assembled. That means that companies need to produce highquality products along with low cost, which require a sound quality management system that establish rules to keep the company in accordance with the current market issues and to make attainable the so-called world-class quality. However, generally speaking, the implementation of proper quality programs is not a standard practice when Brazilian small sized assemblers of printed circuit boards are took into consideration. This master thesis presents an approach to the implementation of quality assurance systems in small sized assemblers of printed circuit boards, whose chief objectives are the continuous improvement of the products quality and the of process and the growth of companys throughput. This approach divides the implementation of quality systems into three phases that gradually introduce new methods to reach higher quality levels. The first phase should be applied to those companies that still do not have a quality management system and that are facing high poor quality. To do that, this phase works in the understanding of assembling processes and quality concerns through control plans and basic statistical tools. The second phase uses risk analysis tools and proposes the use of statistical process control to evaluate product variables and process parameters. The goal of this phase is to make possible the assembly of printed circuit boards at reasonable quality rates. The third phase focuses on the optimisation of the companys activities through design of experiments and betterment of inspection resources and automation of quality data acquisition. The proposed approach has been applied to a Brazilian company of the realm of printed circuit boards, and the results up to now have brought to it substantial benefits.

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1 INTRODUO

A placa de circuito impresso foi inventada pelo Dr. Paul Eisner, um cientista austraco, aps a Segunda Guerra Mundial. Ele estava trabalhando na Inglaterra com um conceito para substituir as ligaes das vlvulas do rdio por algo menos volumoso. O conceito desenvolvido foi similar a uma placa de circuito impresso de face simples e, desde ento, vrios tipos de placas foram criados. No incio, eram feitas de materiais cermicos e foram evoluindo tecnologicamente, passando por diversas modificaes e adaptaes. Hoje, so produzidas com multicamadas e, normalmente, so feitas com um material laminado denominado FR-4 [1]. As placas de circuito impresso so elementos fundamentais, presentes em todo e qualquer bem eletrnico, seja de informtica, telecomunicaes, consumo, automatizao ou mdulo de eletrnica embarcada. A sua utilizao, porm, determina que atenda a especificaes mais ou menos rigorosas, de acordo com a complexidade e responsabilidade das tarefas a serem executadas pelo produto final. A presena cada vez maior da eletrnica na vida do homem contemporneo gerou grande crescimento no mercado mundial de placas de circuito impresso. Como indstria eletrnica globalizada, localizam-se nos pases centrais (Estados Unidos e Japo) e na Europa, as fbricas de placas de maior agregado tecnolgico, como aquelas placas de alta performance (para avinicos, satlites, aplicaes militares e mdicas), as destinadas para grandes servidores e equipamentos de telecomunicaes. Em economias emergentes, nas quais a qualificao da mo-deobra j elevada (por exemplo, Coria, Taiwan e Singapura), so produzidas placas de mdia complexidade, como as destinadas a microcomputadores. J as fbricas de placas de face simples, prprias para produtos de consumo, esto basicamente

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concentradas na China, nas Filipinas e na Tailndia de placas de circuito impresso no mercado mundial.

[2]

. A Figura 1 ilustra a produo

Outros 23%

Estados Unidos 25%

Coria 5% China/Hong Kong 9% Taiwan 11% Japo 27%

Figura 1 Grfico ilustrando a produo mundial de placas de circuito impresso no ano de 2000 [2]

No Brasil, a maior parte do mercado de placas de circuito impresso tem sido suprida por importaes, pois a concorrncia com os pases asiticos extremamente difcil. L esto localizadas as principais fbricas de produtos eletrnicos do mundo e, assim, suas fbricas operam com grandes escalas, reduzindo significativamente os preos das placas produzidas. Alm disso, bens eletrnicos recentes, como terminais celulares ou equipamentos de telecomunicaes de ltima gerao, utilizam placas extremamente complexas, cuja tecnologia de fabricao ainda no est disponvel no pas [2]. Desta forma, o nmero de empresas brasileiras fabricantes de placas de circuito impresso, que chegou a ser superior a 200 na dcada de 80, hoje se resume a cerca de 40. Por sua vez, estes fabricantes correspondem a uma oferta ainda pulverizada entre vrias pequenas empresas, basicamente fornecedoras de placas convencionais para prottipos e sries muito pequenas, que atuam ao lado de alguns grandes fabricantes [2]. A competitividade para uma empresa montadora de placas de circuito impresso hoje sobreviver num mercado de livre concorrncia. Se a empresa no deseja exportar, ao menos ter que sobreviver s importaes de produtos acabados ou de subprodutos, placas e componentes. Neste contexto, a gesto da

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qualidade tem um papel fundamental. Sem ser o fundamento em si mesma, segundo Juran[3]

, um conjunto de aes necessrias para que se alcance a

qualidade de nvel mundial. Isto requer uma transformao em relao ao pensamento e as atitudes habituais de gerenciamento praticados nas organizaes. As empresas que se adequarem a esta nova realidade estaro atingindo um elevado potencial de qualidade, de produtividade e de competitividade. Entretanto, de uma maneira geral, a implantao de efetivos programas de qualidade ainda no buscada pelas empresas brasileiras montadoras de placas de circuito impresso, principalmente por empresas de pequeno porte. Isto ocorre pela dificuldade de implantao, devido a fatores como: produtos e processos complexos, custos altos com equipamentos, grande diversificao de produtos e lotes, tecnologia dinmica, testes e inspees laboriosos. Outro problema enfrentado o escasso conhecimento do contedo, eficcia, possibilidades de uso e acessibilidade dos mtodos de gesto da qualidade. Esta ausncia de efetivos sistemas de garantia da qualidade acarreta em altos tempos de retrabalho e altas taxas de defeitos em campo, ocasionando a perda de competitividade para as empresas fabricantes e montadoras de placas de circuito impresso e para seus potenciais clientes, o que leva a substituio das placas nacionais por importadas. Assim, a garantia da qualidade torna-se fundamental para empresas que atuam no mercado de placas de circuito impresso.

1.1 OBJETIVO DA DISSERTAOO objetivo desta dissertao de mestrado desenvolver uma soluo para facilitar a implantao da garantia da qualidade em empresas montadoras de placas de circuito impresso e, com isso, melhorar sua qualidade e competitividade. De uma forma mais especfica, apresentar uma sistemtica para implantao da garantia da qualidade ao processo de montagem de placas de circuito impresso do LABelectron (Laboratrio de Desenvolvimento e Testes de Processos e Produtos Eletrnicos). O LABelectron um laboratrio de manufatura eletrnica de placas de circuito impresso, voltado ao desenvolvimento e teste de processos e produtos eletrnicos, por meio da realizao de pesquisas, desenvolvimento tecnolgico e

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servios especializados. O laboratrio est situado em Florianpolis, capital do estado de Santa Catarina. O seu modelo de operao divide-se em duas vertentes distintas: 1. Pesquisa e Desenvolvimento Tecnolgico: compreende um conjunto coordenado de atividades de pesquisa, desenvolvimento, capacitao e gerao de prottipos e pr-sries. Nesta vertente o laboratrio est disponvel em 25% do seu tempo para a execuo das atividades de pesquisa e desenvolvimento onde, parceiros do Consrcio Tecnolgico (universidades, centros de formao profissional, centros tecnolgicos) e empresas da regio podem fazer uso da planta. 2. Servios Especializados: compreende a operao da planta para fins de gerao de servios especializados a terceiros. Estes servios so geridos por um parceiro industrial do LABelectron, a Megaflex Sul, uma empresa montadora de placas de circuito impresso com sede em So Paulo, que mantm operacional a planta. Cabe ressaltar aqui, que o mercado potencial de placas de circuito impresso no estado de Santa Catarina est formado por empresas de base tecnolgicas incubadas, empresas fabricantes de aparelhos de telefonia, entre as quais se destaca a Intelbras, e outros grandes consumidores como WEG e Embraco. O trabalho se justifica, dada a importncia dos bens eletrnicos nos tempos atuais e as oportunidades que o LABelectron oferece para as empresas catarinenses que usam de placas de circuito impresso em seus produtos, oferecendo inclusive a possibilidade da montagem em pequenas sries para clientes de pequenas empresas, que um real problema atualmente. A sistemtica de implantao da garantia da qualidade aplicada no LABelectron servir como uma sistemtica piloto para as demais empresas montadoras da regio (Figura 2), j que o LABeletron possui uma disponibilidade de acesso para universidades, centros de formao profissional, centros tecnolgicos e empresas da regio, permitindo assim a difuso da sistemtica para todas as empresas catarinenses montadoras de placas.

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PLANALTO NORTE OESTE

NORDESTE

VALE DO ITAJA MEIO OESTE

EMPRESAS DA REGIO

SERRANA

SUL

LABelectron Modelo de Im plantao de G.Q. CENTROS DE TECNOLOGICOS

UNIVERSIDADES

Figura 2 - Difuso da sistemtica de implantao da garantia da qualidade

1.2 ESTRUTURA DA DISSERTAOPara a execuo deste trabalho tem-se no Captulo 2 um levantamento bibliogrfico sobre os processos de montagem de placas de circuito impresso, suas caractersticas, os tipos de componentes e placas, e os principais defeitos que podem existir em uma placa montada. No Captulo 3, ainda no mbito do estado da arte, so apresentados os mtodos de garantia da qualidade, bem como as tcnicas de inspeo e os testes usados em placas de circuito impresso. O Captulo 4 apresenta, atravs de fases definidas por caractersticas prprias, uma sistemtica para implantao da garantia da qualidade em empresas montadoras de placas de circuito impresso. No Captulo 5 descreve-se a aplicao parcial da sistemtica ao ambiente do LABelectron/Megaflex Sul e se apresenta um software para a implantao da Fase 1 da sistemtica. Finalmente, no Captulo 6 so apresentadas as principais concluses do trabalho e sugestes para estudos futuros. No decorrer desta dissertao de mestrado sero utilizadas algumas palavras ou expresses em ingls, pois a traduo para o portugus no comumente empregada na prtica. Porm, ao serem apresentadas pela primeira vez no texto, estas palavras ou expresses sero traduzidas ou apresentada uma breve descrio sobre o significado das mesmas.

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2 PROCESSOS DE MONTAGEM DE PLACAS DE CIRCUITO IMPRESSO E PRINCIPAIS TIPOS DE DEFEITOS

A placa de circuito impresso consiste de uma fina placa onde so impressas ou depositadas trilhas de cobre sobre um ou ambos os lados. Enquanto a placa se comporta como um isolante, as trilhas tm a funo de conectar eletricamente os diversos componentes, para executarem suas funes no circuito. Os componentes so soldados em ilhas, tambm conhecidos como pads. Ilhas so partes das trilhas com espao para uma junta de solda entre o terminal do componente e a placa. As ilhas podem possuir furos para facilitar a montagem dos componentes (through-hole technology) ou os componentes podem ser inseridos diretamente sobre a superfcie das ilhas (surface mount technology). Na montagem atravs de furos (TH), criada por volta de 1940, os componentes possuem terminais salientes e longos, e as placas possuem furos eletricamente conectados s trilhas de metal (Figura 3). Sistemas dessa natureza so fceis para construir, testar e trabalhar, entretanto, em projetos muito complexos, o hardware fisicamente grande e poder ser eletricamente ruidoso para aplicaes em mdia e alta freqncia [4].

Figura 3 Montagem de componente utilizando a tecnologia TH [4]

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J a montagem em superfcie (SMT) os componentes so soldados sobre a superfcie da placa, no necessitando assim, que a placa seja perfurada (Figura 4). Esta tecnologia surgiu na metade dos anos 60 e ainda est evoluindo rapidamente. Inicialmente, os componentes eram produzidos em pacotes similares aos componentes TH, onde os terminais eram cortados e moldados para permitir a soldagem sobre a superfcie da placa. Hoje, a largura dos terminais e a geometria dos componentes esto continuamente sendo reduzidas [4].

Figura 4 Montagem de componente utilizando a tecnologia SMT [4]

A manufatura de uma placa de circuito impresso envolve a seleo de componentes, o layout da placa e os processos de fabricao, montagem e teste. Durante estas etapas vrios defeitos podem ser gerados. Entender a origem e as conseqncias dos defeitos fundamental para que aes corretivas e preventivas sejam tomadas no produto e no processo.

2.1 PROCESSO DE MONTAGEM DE PLACAS DE CIRCUITO IMPRESSO UTILIZANDO A TECNOLOGIA THEste tipo de montagem consiste basicamente de duas atividades

fundamentais: insero dos componentes e soldagem dos componentes. No processo de insero, os componentes podem ser inseridos

automaticamente ou manualmente nos furos da placa. A insero automtica executada por mquinas, que so alimentadas por fitas contendo componentes TH. Os componentes so apanhados da alimentao, moldados e inseridos automaticamente nos furos da placa. Para a mquina poder se referenciar necessrio que a placa possua furos guias, estes furos so posicionados normalmente prximo aos cantos da placa. Entretanto, estas mquinas so capazes de inserir automaticamente somente os componentes TH dos tipos axiais, radiais e

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CIs (DIP) (Figura 5), sendo que os demais tipos de componentes devem ser inseridos manualmente [5].Axiais

Axiais componentes com dois terminais laterais (braos).

Radiais

Radiais componentes com dois ou mais terminais estendidos da base (pernas).

CIs

SIP

DIP Diversos

PGA

CIs (Circuito Integrado) componentes com terminais em linhas paralelas. Dependendo da configurao de seus terminais estes so classificados como: SIP (Single-in-line linha simples), DIP (Dual-in-Line linha dupla) ou PGA (Pin Grid Array matriz de pinos).

Diversos componentes com formatos e terminaes distintas.Figura 5 Principais tipos de pacotes de componentes TH [6]

O processo de insero manual inicia-se com a pr-formagem dos componentes, etapa onde os componentes so cortados, dobrados e separados. Logo em seguida, feita a insero dos componentes na placa. A insero manual muito propensa a erros, portanto recomendvel utilizar mquinas de insero semi-automtica que orientam a posio e o sentido da montagem [5]. Aps todos os componentes serem inseridos na placa executada a soldagem atravs da mquina de solda por onda. Neste processo a placa transportada em uma esteira, passando tangencialmente em algumas cubas e por uma zona de pr-aquecimento (Figura 6). Na primeira etapa, a placa banhada em uma cuba contendo fluxo (compostos qumicos formado por solvente e ativadores, tendo como padro lcool isoproplico e resina baseada em colofonia, produto natural obtido de vrias espcies de pinos)[7]

, cuja funo remover o xido

presente nas superfcies a serem soldadas e proteg-las da re-oxidao. Em seguida, a placa passa por uma zona de pr-aquecimento, a fim de evitar um

24

choque trmico do componente e ativar o fluxo. Finalmente, a placa passa tangencialmente pela cuba contendo a liga de solda fundida. A liga fundida adere aos terminais dos componentes e aos furos, formando liga nas interfaces, e preenche os furos com o material que ir solidificar-se. Deste modo, promover a soldagem do componente. Contudo, um correto ajuste da mquina de solda requer um alto grau de conhecimento em qumica de superfcie, metalurgia e mecnica dos fludos. Desta forma, a probabilidade de gerar juntas defeituosas neste processo muito alta [8].

Figura 6 - Esquema de funcionamento da mquina de solda por onda

A Figura 7 ilustra o fluxo de montagem de uma placa de circuito impresso no processo TH.

Pr-formagem dos componentes

PCI Insero automtica de componentes CIs Insero automtica de componentes Axiais Insero automtica de componentes Radiais Insero semiautomtica e/ou manual componentes (diversos) Mquina de solda por onda

Figura 7 - Equipamentos que compem uma tpica linha de montagem TH

25

2.2 PROCESSO DE MONTAGEM DE PLACAS DE CIRCUITO IMPRESSO UTILIZANDO A TECNOLOGIA SMTA montagem SMT pode ocorrer utilizando o processo de soldagem por refuso, ao de aplicar calor suficiente de modo que ocorra a separao da solda e do fluxo e posteriormente o derretimento da solda[9]

, ou atravs do processo de

soldagem pela mquina de solda por onda, que foi apresentada na seo anterior. Na montagem SMT por refuso, a primeira etapa a ser feita a deposio da pasta de solda sobre as ilhas, localizadas na superfcie da placa. O material que compem a pasta de solda constitudo por um p metlico (63%Sn/37%Pb ou 62%Sn36%Pb/2%Ag) e uma combinao de materiais (resina, ativadores, aditivos reolgicos e solventes) chamado de fluxo de solda ou sistema de veculo[10],[11]

.A

deposio da pasta de solda feita normalmente por um processo de impresso serigrfica. Neste processo, conforme mostra a Figura 8, um rodo pressiona e espalha a pasta de solda sobre uma tela metlica vazada (estncil), permitindo a passagem da pasta somente sobre as ilhas da placa.

1 Rodo empurra estncil para baixo e fora entrada de pasta de solda nas aberturas

2 Pasta de solda preenche as aberturas e adere nas ilhas da placa

3 Estncil deixa a pasta de solda sobre as ilhas na forma de blocos retangulares

Figura 8 - Processo de deposio da pasta de solda [8]

A prxima etapa consiste na insero de componentes sobre a pasta de solda aplicada, esta operao executada atravs das mquinas de insero automtica. Existem basicamente duas topologias de mquinas de insero de componentes SMT: a Turret Head (cabeote revlver) e a Pick & Place (apanhar e inserir). As mquinas Turret Head foram projetadas para inserirem pequenos componentes em

26

alta velocidade (10.000 a 60.000 cph chip por hora) [12], enquanto que as mquinas Pick & Place inserem componentes maiores, tais como fine pitchs e Ball Grid Array (Figura 9), com uma maior exatido na insero.

Chips

MELFs

SOTs

Chips, MELFs (Metal ELectrode Face) ele SOTs (Small Outline Transistors) - Componentes menores que 20 mm.Fine Pitchs

Gull Wing Lead

J-Lead

Fine pitchs (passos finos)componentes com terminais em linhas paralelas muito prximas (0,5 1,0 mm). Estes componentes geralmente possuem quatro estilos de terminais: Gull Wing Lead (terminais em forma de asas), J-Lead (J-terminais), Flat Lead (terminais planos) ou I-Lead (Iterminais).

Flat Lead BGAs

I-Lead

BGAs (Ball Grid Array matriz de bolas) componentes com os terminais dispostos por uma matriz de pontos em forma de bolas na sua base.

Figura 9 - Principais tipos de pacotes de componentes SMT [6]

A maior diferena entre estas mquinas est no transporte do componente do alimentador para a placa (Figura 10). As mquinas Turret Head possuem cabeas posicionadoras rotativas, estas apanham os componentes numa posio e colocam em outra. Os alimentadores so movimentados para a posio de apanhar os componentes e a placa movimentada na direo X e Y em posio de insero. Nas mquinas Pick & Place a cabea posicionadora montada sobre um eixo X-Y,

27

que apanha o componente de um alimentador numa posio fixa e transporta-o at a posio onde deve ser inserido na placa.

Turret Headde insero automtica de componentes SMT [13]

Pick & Place

Figura 10 Mtodo de funcionamento das cabeas posicionadoras das mquinas

Para conseguir referenciar-se com a placa, estas mquinas utilizam um sistema de viso que reconhece as marcas fiduciais na placa. Marcas fiduciais so pequenas figuras (crculos, quadrados, losangos) de cobre geralmente situadas nas extremidades da placa. Um fator importante a ser controlado a presso de insero. Presses muito altas podem danificar os componentes ou a placa. Se a presso for muito baixa o componente poder permanecer na cabea posicionadora, sem ser transferido para a placa, podendo, portanto, se soltar sobre a placa ou dentro da posicionadora [13]. A ltima etapa a ser realizada a soldagem entre o componente e a placa, atravs do processo de refuso da pasta de solda. Normalmente esta etapa realizada em um forno que aquece a placa por conveco forada, denominado de forno de refuso. Uma esteira rolante possibilita que a placa avance atravs do forno. O forno possui zonas com temperaturas diferenciadas ao longo do caminho percorrido pela placa. A refuso da pasta de solda acontece atravs do perfil trmico do forno, ou seja, a curva da temperatura da placa em funo do tempo (Figura 11). Este perfil formado de quatro fases distintas [14]: Pr-aquecimeto nesta fase a temperatura elevada da ambiente de evaporao dos solventes da pasta de solda.

28

Desgaseificao nesta fase a temperatura elevada lentamente com o propsito de ativar o fluxo e igualar a temperatura na placa.

Refuso nesta fase a temperatura elevada para que as esferas de solda se fundam, formando ento a junta de solda.

Resfriamento a temperatura reduzida gradativamente at a temperatura ambiente.

Figura 11 - Perfil trmico usado na refuso da pasta de solda (Sn63Pb37 ou Sn62Pb36Ag2) [15]

J no processo SMT onde a soldagem executada pela mquina de solda por onda, a deposio de pasta de solda substituda pela aplicao de adesivo. O adesivo possui a funo de segurar os componentes durante a soldagem. As demais etapas, insero de componentes e aquecimento da placa, continuam acontecendo. Porm as zonas de aquecimento do forno (perfil trmico) so modificadas, pois sua funo agora curar o adesivo. Aps os componentes serem inseridos e colados na placa executada a soldagem pela mquina de solda por onda, da mesma forma que ocorre no processo TH[16]

. Cabe ressaltar que a soldagem atravs da mquina

de solda por onda ocorre somente quando a placa de circuito impresso constituda por componentes TH na face de cima e componentes SMT na face de baixo.

29

A Figura 12 ilustra o fluxo de montagem de uma placa de circuito impresso no processo SMT.

Aplicadora de pasta de solda PCI

Mquina de insero Turret Head

Mquina de insero Pick & Place

Forno de refuso

Mquina de solda por onda

(Linha TH)

Dispensa de adesivo

Figura 12 Equipamentos que compem uma tpica linha de montagem SMT

2.3 TIPOS DE MONTAGENS E DE PLACAS DE CIRCUITO IMPRESSOA etapas de montagem de uma placa de circuito impresso est relacionada com a escolha dos diferentes tipos de placas e de componentes. Dependendo da sua caracterstica ou necessidade, um produto poder conter somente componentes TH, somente componentes SMT ou ambos. Alm disso, os componentes podem ser montados em uma ou em ambas as faces da placa. Um exemplo de placa de circuito impresso composta por componentes SMT e TH na mesma face mostrado na Figura 13.

30

Figura 13 - Placa de circuito impresso composta de componentes TH e SMT[17]

As placas de circuito impresso mais comumente empregadas so [4]: Face simples - Possuem trilhas condutivas sobre um lado da placa. Neste tipo de placa os componentes TH so inseridos do lado oposto das trilhas e os componentes SMT so inseridos do mesmo lado das trilhas. Dupla face - Possuem trilhas condutivas sobre dois lados da placa. Elas podem ser consideradas como a juno de duas placas de face simples, desta forma, a densidade de componentes aumenta significativamente. A face de cima e a face de baixo da placa podem ser conectadas por um furo metalizado (vias de contato). A metalizao destes furos feita por um processo de revestimento, por esta razo estes furos so chamados de PTH Plated Through Hole (revestido atravs do furo). Multicamadas - Possuem vrias camadas de trilhas, sendo duas localizadas na superfcie da placa. As trilhas internas so construdas num processo de laminao que encaixa as trilhas sobre as camadas. As placas multicamadas so usadas geralmente onde o layout da placa muito complexo. A Figura 14 ilustra o detalhe construtivo dos diferentes tipos de placas de circuito impresso.

31

Figura 14 - Detalhe construtivo dos diferentes tipos de placas de circuito impresso

Os trs tipos de placas de circuito impresso mencionados podem ser usados no processo de montagem, onde so soldados os diversos tipos de componentes SMT e TH. A Figura 15 contm os possveis tipos de montagem de uma placa de circuito impresso.TH Top Composta por componentes TH sobre um lado da placa.

SMT Top Composta por componentes SMT sobre um lado da placa.

SMT Top e Bottom Composta por componentes SMT sobre os dois lados da placa. Composta por componentes SMT sobre um lado da placa e componentes TH sobre o outro lado da placa. Composta por componentes SMT e componentes TH, ambos montados na mesma face da placa. Composta por componentes SMT sobre os dois lados da placa e por componentes TH sobre um lado da placa.

TH Top / SMT Bottom

TH Top / SMT Top

TH Top / SMT Top e Bottom

Figura 15 - Possveis combinaes de montagem das placas de circuito impresso[18]

Deste modo, uma placa de circuito impresso pode ser manufaturada de diversas formas. Entretanto, de grande importncia que o projeto de uma placa de

32

circuito impresso leve em considerao o processo de fabricao e montagem, a fim de que aes preventivas sejam tomadas, como por exemplo: minimizar as etapas de fabricao e montagem, evitar operaes manuais, escolher componentes menos propensos a gerar defeitos de montagem, criar partes padres.

2.4 DEFEITOS EM PLACAS DE CIRCUITO IMPRESSOA manufatura de uma placa de circuito impresso envolve vrias etapas, sendo que, durante estas etapas, existem vrias oportunidades de defeitos ocorrerem. Os defeitos numa placa de circuito impresso montada podem ser divididos em trs categorias bsicas [19],[20],[21],[22]: Defeitos nos componentes ou placas: os defeitos desta categoria no so gerados propriamente pelo processo de montagem. Eles so causados devido m qualidade dos componentes ou das placas, pelo armazenamento, transporte ou manuseio incorreto. Os principais defeitos associados a componentes e placas so: componente eletricamente defeituoso; componente ou placa danificados; componente ou placa contaminados; componente com dimenses erradas; componente com terminais no coplanares; placa de circuito impresso empenada. Defeitos na insero: so defeitos gerados durante a insero dos componentes na placa. Estes defeitos podem ser causados tanto em operaes manuais, por exemplo: uma distrao do operador, como em operaes automticas, devido a erros de programao ou variaes da mquina. Os tipos de defeitos que podem ocorrer numa operao de insero so: componente faltando; componente invertido; componente incorreto; componente desalinhado (somente componentes SMT); tombstone (componente SMT fica suspenso num lado da ilha). Defeitos nas terminaes: so defeitos gerados durante o processo de soldagem, a causa destes defeitos podem estar relacionados com vrios fatores, como por exemplo: aplicao de pasta de solda, parmetros da mquina de solda por onda, orientao e espaamento dos componentes na placas. Os tipos de defeitos que podem ocorrer entre os terminais do

33

componente e a placa so: curto (ligao indesejvel entre dois ou mais pontos que no deveriam estar conectados); excesso de solda; ausncia ou insuficincia de solda; soldagem deficiente; estalactite (projeo ou salincia de solda); solder balls (pequenas partculas de solda com vrios formatos), voids (buracos nas juntas de solda). Qualquer um destes defeitos ir resultar em alguma limitao na performance do produto. Existem defeitos (falta de componente, curto) que impedem diretamente a funcionalidade da placa, enquanto outros (insuficincia de solda, excesso de solda) podero permitir uma funcionalidade total durante a fase de testes, porm mais adiante, quando a placa for transportada ou usada, estes defeitos podem tornar o produto no funcional. A ocorrncia dos diferentes tipos de defeitos no se d na mesma proporo, sendo dependente dos processos, materiais e componentes utilizados. A Figura 16 ilustra uma tpica distribuio de defeitos nas duas tecnologias de placa.

Placa danificada 2% Placa danificada 2%

Figura 16 - Distribuio de defeitos nas tecnologias TH e SMT [23], [24],[25]

Os grficos ilustrados na Figura 16 mostram uma diferena na distribuio de defeitos da tecnologia SMT em relao tecnologia TH, isto ocorre devido o defeito ausncia de solda nas juntas dos componentes SMT. Enquanto que no passado, com as placas totalmente compostas pela tecnologia TH, o defeito que prevalecia era o curto, hoje, com placas de tecnologia mista e totalmente SMT, o defeito que mais ocorre a ausncia ou insuficincia de solda.

34

No entanto, em ambos os casos pode-se notar que o processo de montagem das placas de circuito impresso o que mais contribui para gerao de defeitos na manufatura de um produto eletrnico. Para prevenir ou corrigir defeitos, requer-se de um conhecimento conclusivo das relaes de causa e efeito do processo de montagem. No processo de montagem SMT, estima-se que 60% dos defeitos so originrios da etapa de deposio de pasta de solda mquina de solda por onda[24] [26]

. J nos processos de

montagem TH foi verificado que mais de 50% dos defeitos so causados pela . O formato dos terminais e a geometria dos componentes influem bastante na ocorrncia de certos tipos de defeitos na montagem. Por exemplo, para os componentes do tipo fine pitch de terminais J-lead o defeito dominante a ausncia de solda, seguido pela insuficincia de solda e curto, enquanto que para os componentes do tipo BGA o defeito que mais ocorre a insuficincia de solda seguido pelo void[24]

.

2.5 SNTESEOs processos de montagem de placa de circuito impresso e os tipos de placas e de componentes foram apontadas neste captulo. Em suma, das duas tecnologias de montagem existentes atualmente, a tecnologia SMT oferece uma melhor performance e uma reduo no tamanho dos componentes se comparada com a tecnologia TH. Alm disso, o processo de montagem SMT mais veloz e totalmente automatizado. Entretanto, em ambas as tecnologias, grandes so as oportunidades de surgirem defeitos nas placas de circuito impresso. Conhecer os tipos, as causas e as conseqncias destes defeitos fundamental para que se consiga garantir a qualidade do produto.

35

3 GARANTIA DA QUALIDADE NA MONTAGEM DE PLACAS DE CIRCUITO IMPRESSO

Os mtodos de garantia da qualidade que so pertinentes ao processo de montagem de placas de circuito impresso so apresentados neste captulo. A estrutura adotada para esta apresentao seguiu o modelo proposto por Pfeifer[27]

,

que associa aes e ferramentas da garantia da qualidade s diferentes etapas necessrias, partindo do desenvolvimento do produto, para fornecer um produto de qualidade ao cliente. Adaptando este modelo para o processo de montagem de placas de circuito impresso, tm-se trs etapas principais onde os mtodos de garantia de qualidade devem ser aplicados: no desenvolvimento do produto, no desenvolvimento e planejamento do processo e na produo (Figura 17). Os mtodos de garantia da qualidade aplicados no desenvolvimento do produto e no desenvolvimento e planejamento do processo, tambm conhecidos de mtodos off-line, so dirigidos para a preveno de erros, reduzindo a variabilidade e aumentando a robustez do produto e do processo. Os mtodos aplicados no processo produtivo, os chamados mtodos on-line, so usados para manter o processo dentro de uma especfica rea de variabilidade. Cabe ressaltar que os dados obtidos pela aplicao dos mtodos on-line devem realimentar os mtodos off-line, atravs de uma base viva de informaes, que deve ser continuamente atualizada. A Figura 17 ilustra o enlace entre os mtodos de garantia da qualidade aplicados para o processo de montagem de placas de circuito impresso.

36

Figura 17 - Enlace entre os mtodos de garantia da qualidade no processo de montagem de placas de circuito impresso (adaptado de [27])

Tambm so abordadas as principais tcnicas de inspees e testes usadas no processo montagem de placas de circuito impresso. As inspees e os testes so usados para detectar defeitos nas placas, porm, dependendo de caractersticas como volume da produo, complexidade da placa, tipos de componentes utilizados, algumas tcnicas so mais eficazes que outras. Selecionar a tcnica de inspeo e teste apropriada e permitir que os dados obtidos nestas operaes possam ser analisados essencial para a eficcia do sistema de garantia da qualidade.

37

3.1 GARANTIA DA QUALIDADE NO DESENVOLVIMENTO DO PRODUTOO projeto de um produto no deve atingir somente os requisitos de performance, mas tambm minimizar os defeitos e os custos de manufatura e intensificar a qualidade e a confiabilidade. Para tanto, so usados mtodos preventivos durante o desenvolvimento do produto a fim de assegurar que a placa de circuito impresso possa ser manufaturada, testada e reparada eficientemente. Estes mtodos so descritos a seguir.

3.1.1 Projeto para manufaturabilidade (DFM)Na indstria eletrnica iniciou-se, h mais de dez anos, um conceito conhecido como projeto para excelncia. O projeto para excelncia uma metodologia que envolve vrios setores da empresa, tais como: design, layout, engenharias de produo, de testes e de componentes, compras e marketing, com o objetivo de focar, concorrentemente, no projeto e manufatura de um produto [28]. O projeto para manufaturabilidade a principal prtica contida dentro deste conceito. Os princpios do DFM so usados na indstria atravs de diretrizes de projeto, que orientam o projetista durante o desenvolvimento do produto e por sistemas que medem a eficincia do projeto para a manufatura e custos [29]. O documento de diretrizes de projeto dever conter no mnimo os seguintes tpicos: [18],[30],[31] critrio de seleo de componentes; requisitos de orientao de componentes; requisitos de espaamento de componentes; conveno de nomes e smbolos; requisitos de forma e tamanho da placa de circuito impresso; requisitos para corte de painis de placa de circuito impresso; padres de ilhas e pads; requisitos de forma, tamanho e espaamento de trilhas;

38

requisitos de rea livre para movimentao da placa na linha (esteiras, pallets) e para marcao de rastreabilidade;

requisitos mscara de solda e silk-screen; requisitos de fiduciais e furos de guia; consideraes de processo (pasta de solda, insero, refuso, mquina de solda);

consideraes de ambiente (temperatura, umidade). Alguns benefcios do uso do DFM so: melhoria na qualidade, reduo do

tempo de lanamento do produto no mercado, set-ups melhores, diminuio de custos de materiais e produo, aumento na eficincia da linha e menos interaes no design [32].

3.1.2 Projeto para testabilidade (DFT)O projeto para testabilidade um conjunto de regras e mtodos aplicados durante o desenvolvimento do produto que ir adicionar uma estrutura fsica na placa, o que tornar possvel executar um teste na produo com alta qualidade. Alm disso, o DFT deve promover um bom rendimento no diagnstico para minimizar o tempo e o custo dos testes, bem como reduzir o refugo. Para verificar a funcionalidade de uma placa ideal ter acesso a todos os pontos (ns) da placa de circuito impresso. Contudo, por vrias razes incluindo performance da placa, tamanho do produto e uso de pacotes de componentes, tal como BGA, o total acesso eltrico no se tem tornado possvel. Desta forma, testar placas de circuito impresso hoje exige dos projetistas dispor a mxima testabilidade possvel e criar uma efetiva estratgia de teste em torno da placa. Os engenheiros de teste devem examinar o espectro de defeitos e escolher a estratgia de teste ideal para encontrar cada classe de defeitos. Isso deve acontecer durante o projeto da placa, no escopo da engenharia concorrente ou simultnea [33].

39

3.2 GARANTIA DA QUALIDADE NO DESENVOLVIMENTO E PLANEJAMENTO DO PROCESSODurante a fase de desenvolvimento e planejamento do processo deseja-se criar processos robustos que minimizem as oportunidades de gerar defeitos, reduzindo assim a quantidade de inspeo. Entretanto, para que este objetivo seja alcanado necessrio que exista um esforo contnuo e a utilizao de mtodos consistentes. Nesta fase, um conjunto de mtodos de garantia da qualidade utilizado para analisar o processo, melhorar o desempenho do processo e prevenir erros.

3.2.1 FluxogramaO fluxograma um mtodo para descrever graficamente um processo existente, ou um novo processo proposto, usando smbolos simples, linhas e palavras, de forma a apresentar graficamente as atividades e a seqncia no processo. O objetivo do fluxograma adquirir conhecimento sobre o processo, para definir e implementar processos de aperfeioamento [34]. As informaes contidas nos fluxogramas sero usadas para elaborao do PFMEA e plano de controle, podendo tambm ser usadas como ferramenta de treinamento e base para brainstorming 1 [29],[35].

3.2.2 Diagrama de ParetoO princpio de Pareto aplicado para num processo de manufatura para focar nas provveis causas de defeitos, bem como prioriz-las [36]. O diagrama de Pareto geralmente construdo por tipos de defeitos ou por causas de defeitos. Sua construo feita atravs de um diagrama de barras, onde os dados, agrupados de acordo com os aspectos mais significativos, so dispostos em ordem decrescente. A Figura 18 ilustra um diagrama de Pareto usado para analisar os defeitos encontrados durante a inspeo das placas de circuito impresso.

1

Brainstorming (tempestade cerebral) - Procedimento utilizado para auxiliar um grupo a criar o mximo de idias no menor tempo possvel.

40

Figura 18 - Diagrama de Pareto dos defeitos encontrados na montagem de placas de circuito impresso [23].

No diagrama da figura fica claro que a ausncia e a insuficincia de solda so responsveis por quase 50% dos problemas da qualidade. Reduzindo esses dois tipos de defeitos ser alcanada uma expressiva melhoria da qualidade.

3.2.3 Diagrama de causa-efeitoO diagrama de causa-efeito, tambm conhecido como diagrama de Ishikawa ou diagrama de espinha de peixe, um diagrama que mostra a relao entre uma caracterstica de qualidade (efeito) e os fatores (causas) que a influenciam. Ressalta-se que o nmero de fatores pode ser muito elevado, quando se analisa um processo, por isso geralmente divide-se-o em famlias de causas, que so os chamados 7 M's: material, mquinas, medidas, meio-ambiente, mo-de-obra, mtodo e manuteno. Contudo no h uma regra para a quantidade e a definio destas categorias. Na construo do diagrama de causa-efeito devem-se seguir os seguintes passos [36]: estabelea o efeito (caracterstica) da qualidade; encontre o maior nmero possvel de causas que podam afetar o efeito da qualidade;

41

defina as relaes entre as causas e construa um diagrama de causa e efeito, ligando os elementos com o efeito da qualidade por relaes de causa e efeito;

estipule uma importncia para cada causa e assinale as causas particularmente importantes, que paream ter um efeito significativo na caracterstica da qualidade;

registre quaisquer informaes necessrias. A Figura 19 ilustra um diagrama de causa-efeito utilizado para estudar os

defeitos gerados pela mquina de solda por onda.Layout incorreto

Material

Espaamento Orientao SMT

Mo-de-obraMscara de solda

Meio ambiente

Oxidao Solda Contaminao PCI desalinhada Pallet Empenamento

Relao terminal/furo Dimenses do pad Sujeira Soldabilidade

Implantao de cobre PCI Empenamento

Carregado errado das PCIs

Sujeira

Umidade Configurao errada dos parmetros Temperatura Ventilao

Insero incorreta Tamanho do terminal Densidade Dobra do terminal Distncia entre terminais Componente Soldabilidade Inclinao

Fluxo Contaminao Quantidade de slido

Defeitos mquina de solda por ondaTemperatura pr-aquecimento/ solda Velocidade da esteira Altura e largura da onda Calibrao

Configurao Velocidade Onda Presso Temperatura praquecimento Perfil trmico Temperatura da solda Uniformidade

Esteira

Fluxo Quantidade

Solda Limpeza Fluxo

Mtodo

Manuteno

Figura 19 - Diagrama de causa-efeito para mquina de solda por onda

As principais aplicaes deste

diagrama so: no delineamento de

experimentos (DOE), no controle do processo e no treinamento de novos funcionrios, sendo tambm de grande utilidade no desenvolvimento do plano de reao.

42

3.2.4 Anlise dos modos de falhas do processo e seus efeitos (PFMEA)O PFMEA uma tcnica utilizada pela equipe de desenvolvimento de processo como um meio de assegurar que os modos potenciais de falha e seus respectivos efeitos e causas sero considerados e suficientemente discutidos. O PFMEA inclui a anlise de todos os itens que podem dar errado no processo, baseado na experincia acumulada pela equipe responsvel pelo desenvolvimento e operao do processo. O PFMEA deve ser usado como um documento vivo, sendo atualizado cada vez que existam alteraes no processo. Alguns benefcios do uso desta tcnica so: identificar os modos de falha no processo que podem afetar a qualidade e a confiabilidade do produto; identificar o efeito dos modos de falha sobre o cliente; identificar as causas responsveis pelos modos de falha que podem surgir na montagem ou manufatura; identificar os parmetros do processo a serem controlados para reduzir ou eliminar as falhas; documentar os resultados do estudo, facilitando anlises futuras do processo de manufatura ou montagem [37]. O PFMEA utiliza uma planilha padro (Figura 20) para facilitar e tornar mais objetivo o estudo.Controles atuais Causa potencial da falha Efeito potencial da falha Modo potencial de falha Ao efetuada Resultados das Aes Severidade Ocorrncia Deteco Risco Resultante(13)

Ao recomendada(10)

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

(8)

(9)

(11)

Responsvel

Severidade

Ocorrncia

Operao/ Propsito

Deteco

Risco

(12)

Figura 20 Planilha para elaborao do PFMEA [37]

Os campos da planilha so preenchidos da seguinte forma [37]: 1. Operao/Propsito uma descrio simples de cada operao a ser analisada e o propsito da operao em anlise. Se a operao envolver

43

diversas etapas, com modos potenciais de falhas diferentes, estas devem ser listadas separadamente. 2. Modo potencial de falha trata-se de uma descrio de uma possvel falha ou no conformidade associada com a operao em estudo. 3. Efeito potencial de falha a conseqncia dos modos potenciais de falha, conforme percebidos pelo cliente. A descrio deve ser feita em funo daquilo que o cliente poder observar ou experimentar. 4. Severidade o impacto que o efeito do modo potencial de falha tem sobre a operao do sistema e, por conseguinte, sobre a satisfao do cliente. A severidade estimada atravs de uma escala de 1 (mnima) a 10 (muito alta). 5. Causa Potencial da Falha uma das etapas mais importantes do PFMEA, onde se busca identificar a origem do modo potencial de falha. Para cumprir com sucesso essa etapa necessrio que a equipe tenha conhecimento tcnico sobre o processo em estudo. 6. Ocorrncia est relacionada com a freqncia em que ocorrem as causas (mecanismos de falha listados na coluna anterior). A avaliao feita em uma escala de 1 (mnima) a 10 (muito alta). 7. Controles atuais nesta coluna devem ser descritos os controles incorporados no processo que podem impedir ou detectar um modo de falha. 8. Deteco aqui se busca fazer uma estimativa da habilidade dos controles atuais em detectar modos potenciais de falha em considerao. Tambm usada uma escala de 1 a 10, onde 1 representa uma situao favorvel (modo de falha ser detectado) e 10 representa uma situao desfavorvel. 9. Risco calculado para priorizar as aes de correo/melhoria. O clculo do risco feito a partir do produto entre Severidade, Ocorrncia e Deteco. 10. Ao recomendada a inteno das aes recomendadas deve ser reduzir a Severidade, Ocorrncia e Deteco. Uma vez que os modos de falha tenham sido priorizados atravs do Risco, as aes recomendadas devem se dirigir aos itens de maior Risco. Em geral, considera-se que os Riscos maiores ou iguais a 50 devem ser objeto de aes de melhoria.

44

11. Responsvel indica-se o grupo ou indivduo responsvel pela ao recomendada. 12. Ao efetuada breve descrio das aes de correes e melhorias efetivamente implantadas. 13. Risco resultante depois que aes corretivas tiverem sido identificadas, mas antes de serem efetuadas, faz-se uma estimativa futura para Severidade, Ocorrncia e Deteco. Se nenhuma ao prevista, essas ltimas colunas permanecem em branco. No entanto, a confeco do PFMEA exige primeiramente levantar e registrar todas as caractersticas do processo. necessrio conhecer as funes de todas as partes do processo, as falhas relevantes para estas partes, as causas e conseqncias das falhas. O mnimo de informaes de entrada para elaborao do PFMEA inclui [38]: fluxograma do processo ou diagrama de bloco funcional; especificaes e requisitos do cliente; resultados de testes; resultados quantitativos de anlises (DOE, CEP, indicadores); dados de falha e retrabalho; dados sobre processo similares. Alm disso, necessrio que envolva direta e ativamente representantes de todas as reas. Devem ser avaliados produtos finais, subsistemas, componentes e sistemas relacionados, de tal maneira que as falhas potenciais sejam descritas e entendidas.

3.2.5 Delineamento de experimentos (DOE)O delineamento de experimentos uma sistemtica para planejar um experimento, onde as entradas (ou fatores ou variveis) so alteradas de modo planejado para avaliar seu impacto sobre uma sada (ou resposta) [34].

45

O DOE tem muitas aplicaes no processo de montagem de placas de circuito impresso. As principais so [36]: Estudo de caracterizao do equipamento usado para determinar quais so as variveis mais importantes para controlar o funcionamento de uma mquina ou equipamento. Este conhecimento do processo vital para o sucesso do CEP na prtica, indicando quais parmetros tm a necessidade de ajuste, quando um processo est fora de controle. Estudo de otimizao do equipamento usado na configurao dos parmetros da mquina que podem otimizar o rendimento ou reduzir o nmero de defeitos no produto. Por exemplo: configurao dos parmetros da mquina de solda por onda para reduo de defeitos processo de aplicao de pasta de solda [29]. Avaliao de materiais usada para avaliar os melhores tipos de materiais, tais como: pasta de solda, adesivo, fluxo, que podem ser usados no processo de montagem. O delineamento de experimentos proporciona uma reduo no tempo de desenvolvimento garantindo um maior detalhamento da informao. Depois de identificadas as condies do processo e os componentes do produto que influenciam na qualidade do produto, podem-se ento direcionar esforos de melhoria para aumentar a qualidade, a confiabilidade e o desempenho da montagem. Cabe ressaltar que para qualquer delineamento necessrio que o usurio do mtodo conhea com profundidade o problema (sistema ou processo) que deseja estudar. Como os recursos so limitados, muito importante obter o mximo de informaes para cada experimento que executado [40].[29],[39]

e otimizao do

3.2.6 Plano de controleO objetivo do plano de controle auxiliar na fabricao de produtos de qualidade de acordo com os requisitos do cliente. Ele faz isso fornecendo um modelo estruturado dos mtodos de controle que efetivamente adicionam valor para um processo produtivo, evitando a fabricao de produto no-conforme e reduzindo

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a variao das caractersticas da qualidade de produto e processo. O plano de controle no substitui as instrues detalhadas do operador, mas serve como um guia geral a partir da qual as instrues so desdobradas [35], [41]. A Figura 21 ilustra um formulrio para elaborao do plano de controle que pode ser usado no processo de montagem de placas de circuito impresso.Freqncia de amostragem Especificao Caracterstico Nome do processo/ Descrio da operao Responsvel Tamanho da amostra

Mtodo de controle

Tcnica avaliao/ inspeo

Ponto de controle

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

(8)

(9)

(10)

Figura 21 Formulrio para elaborao do plano de controle

Os campos da planilha so preenchidos da seguinte forma [35], [41]: 1. Ponto de controle o ponto/local do processo em que se realiza a inspeo ou teste, identificado por um nmero que permita localiz-lo no fluxograma do processo. 2. Nome do processo / Descrio da operao nome ou descrio da tarefa que se realiza no ponto de controle. 3. Caracterstico pode ser um caracterstico dos materiais ou insumos utilizados no produto e processo, um caracterstico de produto ou um caracterstico de processo. 4. Especificao contm o valor nominal e a tolerncia para cada caracterstico de material, produto ou processo. 5. Tcnica de avaliao / inspeo mtodo ou sistema usado para medir, inspecionar ou testar o caracterstico a controlar. 6. Responsvel grupo ou indivduo responsvel pelo controle.

Reao

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7. Tamanho da amostra a quantidade de material ou produto retirado para realizar o controle. 8. Freqncia de amostragem tempo entre amostras sucessivas de material ou produto. 9. Mtodo de controle lista de forma concisa o mtodo de controle usado para o caracterstico do produto ou processo (por exemplo controle estatstico de processo). 10. Plano de reao ao corretiva a ser tomada se fosse achado produto no conforme ou se o processo estiver fora de controle. Desta forma, o plano de controle constitui uma lista ordenada das tarefas de controle da qualidade necessrias para garantir a qualidade do produto e do processo. Ele se estende desde a recepo de materiais at a embalagem do produto para ser remetido ao cliente. Caso haja necessidade, podero ser construdos planos de controle para prottipo, para srie piloto e para produo. O plano de controle pode ser entendido como o documento de transferncia entre a gesto preventiva da qualidade e a gesto da qualidade na linha de fabricao. Ele deve ser construdo por uma equipe multidisciplinar, levando em conta a complexidade do produto, o fluxograma do processo, os resultados do FMEA de processos, o histrico de defeitos em produtos similares, os resultados de experimentos realizados sobre o processo, informaes sobre inspeo e testes. Especialmente, o conhecimento das capacidades dos diferentes mtodos de inspeo e testes fundamental para gerar um plano de controle efetivo. Podem ser encontrados subsdios sobre este tema na seo 3.4 desta dissertao. praxe focar o plano de controle nos caractersticos especiais de produto e processo, ou seja, aqueles cuja falha pode acarretar perda de funcionalidade do produto, resultando em insatisfao do cliente, prejuzos econmicos e, eventualmente, danos a equipamentos e pessoas. Um plano de controle bem construdo no especifica inspees e testes desnecessrios, seno somente aqueles que so imprescindveis para garantir a qualidade do produto. A seguir alguns aspectos chave para o sucesso tcnico e econmico de um plano de controle:

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seleo adequada dos pontos de controle as inspees e testes devem ser realizadas imediatamente aps a operao que pode ter produzido a noconformidade ou falha;

foco no controle de processo, mais que na segregao de produto defeituoso; inspees e testes realizados pelo prprio pessoal de processos, sempre que seja possvel;

sempre que possvel utilizar dados obtidos por medio, minimizando o controle por atributos; O plano de controle, tal como o FMEA, um documento vivo do sistema de

garantia de qualidade, que deve ser atualizado cada vez que se modifique alguma das condies de montagem.

3.2.7 Plano de reaoO plano de reao descreve os passos a serem tomados pelo operador quando o mtodo de controle indicar problema. Um bom plano de reao deve incluir quatro elementos crticos [38]: Segregao assim que o problema for identificado necessrio separar todos os produtos suspeitos. Pode-se tambm intensificar a inspeo at o problema ser resolvido. Diagnstico determinar a causa raiz da falha. Verificao coletar amostras adicionais aps a ao corretiva ser implantada, para verificar se os problemas foram solucionados. Disposio dispor apropriadamente do material que foi segregado no primeiro passo do plano de reao (por exemplo, refugar, retrabalhar, manter como est ou retornar para o vendedor). O plano de reao um complemento indispensvel do plano de controle.

49

3.2.8 TreinamentosUma das caractersticas de uma organizao preocupada com a melhoria de produto e processo a capacidade de aprendizagem, tanto do indivduo, em grupos ou no nvel organizacional. Uma vez que a tecnologia est disponvel para todas as empresas, o que diferencia uma das outras o conhecimento, pois a empresa que possui o conhecimento capaz de ter o domnio sobre as demais frente s barreiras comerciais. A aprendizagem organizacional, de acordo com Deming[42]

, gera e abrange

dois tipos de conhecimento: do processo e profundo. O primeiro se refere ao conhecimento das tarefas do processo, completada com o entendimento tcnico, humano e das tarefas necessrias para seguir as instrues operacionais. Este necessrio para entender as caractersticas do processo que produz e entrega produtos e servios. O segundo, o profundo, compreende teorias de sistema, estatstica, psicologia e teorias do conhecimento. Ele inclui os conhecimentos metodolgicos necessrios para conduzir o processo, examinando o que acontece na organizao. As normas ISO 9000[43]

e ISO/TS 16949

[44]

tm requisitos especficos sobre

treinamento, a fim de que a organizao identifique as necessidades de treinamento e treine o pessoal para atender estas necessidades.

3.2.9 ProcedimentosProcedimento uma forma especificada de executar uma atividade ou um processo [45]. A utilizao de procedimentos imprescindvel durante o processo produtivo, pois permitem que todas as operaes de processo sejam seguidas de forma padronizada. Uma vez que o procedimento contm as informaes documentadas, isto ir evitar um desvio das informaes ou que estas sejam passadas de forma incompleta.

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3.3 GARANTIA DA QUALIDADE NA PRODUONa fase de produo o processo deve manter-se com um desempenho adequado e previsvel. Para isto, diversas tcnicas so utilizadas. Umas focam nos materiais, equipamentos e mquinas produtivas visando a preveno de defeitos, enquanto outras focam diretamente no produto visando a correo dos problemas.

3.3.1 Controle estatstico de processo (CEP)Introduzido por Walter A. Shewhart nos anos 30, o CEP (em ingls SPC Statistical Process Control) consiste na aplicao de mtodos estatsticos para analisar e controlar um processo [27]. Pode-se afirmar que qualquer processo apresenta variao, sendo que esta pode ser classificada segundo o comportamento das causas que a produzem. No controle estatstico de processos se distinguem quatro tipos de variao [46]: Variao por causas comuns o resultado da ao do sistema de causas do prprio processo, composto por vrias causas que, por razes tcnicas ou econmicas, no so individualizveis. Esta evidenciada por um padro aleatrio no grfico de controle. Um processo sob a ao de causas comuns apresenta a menor variabilidade consistente com sua configurao. Variao estrutural ou intrnseca o efeito de causas que influenciam o processo numa forma marcada, mas previsvel. Esta evidenciada por padres no aleatrios. tcnica e economicamente vivel identificar as causas de variao estrutural, mas para elimin-las necessrio mudar o processo. Variao por causas especiais resulta da interveno de causas alheias ao processo, sendo evidenciada por padres aleatrios no grfico de controle. tcnica e economicamente vivel identificar e eliminar as causas especiais. Sobre-ajuste o ajuste de um processo para compensar variaes que so devidas a causas comuns. O sobre-ajuste produz sempre um aumento da variabilidade.

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Um processo dito sob controle quando sua variao deve-se somente a causas comuns. Processos sob controle apresentam um comportamento previsvel. Por isso, deve-se trabalhar continuamente para eliminar as causas especiais e estruturais, evitando o sobre-ajuste. O grfico de controle a principal ferramenta empregada no controle estatstico do processo. Um grfico de controle um conjunto de pontos, ordenados no tempo, que so interpretados em funo de linhas horizontais, chamadas de limite superior de controle, linha mdia e limite inferior de controle exemplo de grfico de controle tpico.35 Volume de pasta de solda 30 25 20 15 10 5 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 Amostras[34]

. A Figura 22 apresenta um

LSC

LIC

Figura 22 - Grfico de controle - ferramenta usada no controle estatstico do processo

O grfico de controle permite diferenciar o sinal produzido por uma causa especial do rudo gerado pelo sistema de causas comuns. Assim, podem-se realizar correes quando so necessrias, evitando o sobre-ajuste. Adequadamente assistida por um registro sistemtico das condies de operao, o grfico de controle fornece a informao necessria para manter o processo sob controle estatstico e conhecer o sistema de causas do processo. A partir deste conhecimento, com auxlio de outras ferramentas da qualidade, ser possvel agir sobre essas causas na busca da diminuio da variabilidade [47].

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Existem duas grandes categorias de grficos de controle: Grficos de controle por variveis usadas quando o valor resultado de algum tipo de medio (peso, tempo, calor, comprimento, resistncia). Grficos de controle por atributos usadas quando o valor resultado decorrente de uma classificao ou contagem (nmero de defeituosos, nmero de defeitos, nmero de erros). No processo de montagem de placas de circuito impresso os grficos de controle por variveis so usadas para controlar os parmetros de processo e as caractersticas dos materiais, como por exemplo: temperatura do forno de refuso e viscosidade da pasta de solda. Neste caso, os grficos de controle tm funo de prevenir defeitos. J os grficos de controle por atributos so aplicados para acompanhar o nmero de defeitos no produto, indicando se o nvel de defeitos encontra-se sob controle.

3.3.2 ManutenoA manuteno consiste no conjunto de tcnicas que permitem conservar ou restabelecer a mxima funcionalidade, exatido e disponibilidade de um equipamento produtivo, servio ou produto, em condies econmicas timas. Os tipos de manuteno mais utilizados so [27]: Manuteno corretiva consiste em restabelecer o estado de funcionamento das mquinas, equipamentos e instalaes quando estiverem danificados. Esta imprevisvel e implica perdas e custos extras na produo. Manuteno preventiva consiste em realizar intervenes ou troca de componentes da mquina a cada perodo de tempo ou nmero de unidades de uso. Tem a vantagem de poder planejar as intervenes e realiz-las em perodo de baixa produo, ou quando menos influenciar a mesma. Seus custos so previsveis e avaliveis. Manuteno preditiva baseia-se no conhecimento do estado das mquinas, medindo ou examinando certos parmetros caractersticos da mesma (vibraes, temperatura, anlise de leos) sem a necessidade de parada. Estes parmetros indicam o estado real do funcionamento das mquinas e o

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instante previsvel da quebra. Assim, possvel programar as intervenes antes da falha ocorrer, evitando a substituio desnecessria de peas. A tendncia atual no sentido de priorizar a manuteno preditiva, por ser a que resulta em custos globais menores e numa maior produtividade do processo. Cabe destacar que o sistema de garantia da qualidade tem uma estreita relao bidirecional com a gesto da manuteno. Mquinas em bom estado de manuteno um pr-requisito para trabalhar com processos sob controle que operem com variabilidade reduzida. Reciprocamente, tcnicas da garantia da qualidade, tal como o CEP, quando aplicadas racionalmente, permitem identificar condies no ideais de operao de equipamento antes que se produzam falhas catastrficas.

3.3.3 Dirio de bordoO dirio de bordo um relato de qualquer modificao ou correo por causa especial que ocorre no produto ou processo. O dirio de bordo deve conter informaes como: alteraes ocorridas, motivo das causas especiais, aes tomadas para solucionar os problemas. Nas informaes devem estar indicados a data, a hora, o nome do operador e o cdigo do produto que estava sendo produzido no momento que o evento ocorreu. Os relatos feitos no dirio de bordo servem para criar um histrico do que possa ser correlacionado com a evidncia estatstica, descrevendo a qualidade do produto e o andamento do processo. Sem esse histrico, a identificao das causas de estados indesejveis torna-se muito difcil.

3.3.4 RastreabilidadeRastreabilidade a capacidade de recuperao do histrico, da aplicao ou da localizao de uma entidade, por meio de identificaes registradas [48]. No processo produtivo a rastreabilidade pode ter dois enfoques principais: Rastreabilidade do produto atravs da identificao unvoca de cada unidade produzida possvel conhecer a origem dos materiais e dos componentes, o histrico do produto, a composio do produto e a distribuio e localizao do produto depois da entrega.

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Rastreabilidade na coleta de dados permite relacionar os clculos e os dados gerados em todo o ciclo da qualidade, remontando, s vezes, aos requisitos para a qualidade de uma entidade. Esta deve ser capaz de correlacionar no tempo todas as informaes geradas pelo CEP, dirio de bordo, manuteno, inspeo, testes. A rastreabilidade um elemento essencial na garantia da qualidade de placas

de circuito impresso. Apesar disso, pequenos fabricantes de produtos eletrnicos no a praticam, impossibilitando assim qualquer tipo de melhoria da qualidade.

3.4 INSPEO E TESTEAs inspees e os testes so usados na linha de produo para verificar se a placa de circuito impresso est conforme as especificaes desejadas. As caractersticas das principais tcnicas de inspeo e teste utilizadas no processo de montagem de placas de circuito impresso sero descritas a seguir.

3.4.1 InspeoO principal propsito da inspeo determinar se o produto est conforme as especificaes. Contudo, existem outros propsitos para a inspeo, sendo os mais importantes: distinguir lotes bons de lotes ruins, distinguir indivduos de produto bons de indivduos ruins, determinar se o processo est variando, determinar se o processo est dentro dos limites de especificao, avaliar a capacidade do processo, avaliar a eficincia dos inspetores da qualidade, avaliar um instrumento de medio[48]

. O planejamento da inspeo realizado durante a elaborao do plano de

controle. Na indstria de montagem de placas, as trs principais instncias onde deve ocorrer a inspeo so [49]: Inspeo na entrada executada nas partes que iro compor o produto, ou seja, placa de circuito impresso nua, insumos (pasta de solda, adesivo, fluxo) e componentes. Esta inspeo serve para verificar se as partes encontram-se

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dentro das especificaes. Com isto, possvel avaliar os fornecedores e conhecer se o problema est nos materiais ou no processo de montagem [50]. Inspeo no processo necessria para identificar os defeitos de montagem. Os principais pontos de inspeo no processo SMT so: aps a aplicao de pasta de solda, aps a insero de componentes e aps o forno de refuso. Enquanto que no processo TH, a inspeo deve ocorrer antes e aps a mquina de solda por onda [51].

Inspeo na sada consiste em uma inspeo final feita na placa de circuito impresso, aps todas as etapas serem concludas [49]. As principais tcnicas de inspeo usadas no processo de montagem de

placas de circuito impresso so: inspeo visual manual, inspeo ptica automtica e inspeo raio-X.

3.4.1.1 Inspeo visual manual (MVI) ou inspeo humana O ser humano sem dvida o mais flexvel e inteligente de todos os sistemas de inspeo. Este possui habilidade de relembrar de vrios detalhes dos critrios de inspeo, perceber detalhes de cor e geometria e interpretar novas e imprevistas circunstncias, que so difceis de serem alcanadas com qualquer tecnologia de software e hardware atualmente. Contudo, o elemento humano em um processo de inspeo contribui significativamente para a gerao de erros de inspeo. Os erros de inspeo so de vrias categorias[48]

: erros tcnicos (falta de capacidade para o

cargo, falta de treinamento), erros por inadvertncia (distrao, descuido, tdio) e erros conscientes (fraude). Para minimizar os erros de inspeo necessrio um programa de treinamento e conscientizao para os operadores (ou inspetores) e a utilizao de especificaes de manufatura (padres com as definies de critrios de bom/ruim ou aceitvel/no-aceitvel)[49]

. Padres fotogrficos