La industria de PCB necesita urgentemente inteligencia artificial y aprendizaje automático

Hoy en día, PCB se ha desarrollado a una etapa completamente nueva. Se introducen nuevas tecnologías como la PCB de interconexión de alta densidad (HDI) y el sustrato IC (ICS), lo que hace que todo el proceso de producción sea manual o totalmente automatizado. Con el desarrollo posterior de la tecnología de fabricación, el proceso se vuelve cada vez más complicado, la inspección de defectos se vuelve más importante y más difícil, y estos defectos fatales pueden conducir al desguace de toda la placa de PCB. Para la fabricación de PCB, están surgiendo oportunidades para aprovechar la inteligencia artificial (IA) y optimizar los procesos de producción y, en última instancia, optimizar todo el proceso de fabricación de PCB.

 

La fabricación de PCB a menudo se basa en expertos que han acumulado conocimiento durante muchos años. Estos expertos conocen y entienden cada paso del proceso de fabricación, y saben cómo usar sus conocimientos para optimizar la producción y aumentar el rendimiento. Las limitaciones humanas (incluidas las operaciones incorrectas y la fatiga) dificultan el crecimiento de la eficiencia. El error del operador o la identificación errónea de los defectos de la PCB ("falsas alarmas") pueden afectar los rendimientos debido al sobreprocesamiento e incluso dañar la propia PCB. Al integrar la inteligencia artificial en el proceso de fabricación, las máquinas pueden agregar valor asumiendo ciertas tareas "aprendidas", mientras que los expertos humanos continúan asumiendo tareas más complejas que requieren pensamiento e interacción mientras optimizan y "entrenan" el sistema de inteligencia artificial. La combinación de inteligencia humana y artificial mejora la eficiencia general y las operaciones, y es la mayor oportunidad para los sistemas de IA.

 

Inteligencia Artificial e Industria 4.0

 

La última tendencia del desarrollo de PCB es tener fábricas que integren completamente el sistema Industry 4.0, que utiliza tecnología de inteligencia artificial a nivel global y de sistemas de fabricación. El nivel "global" incluye todos los sistemas de la planta, no solo un único sistema de fabricación. Industry 4.0 proporciona una infraestructura de automatización e intercambio de datos que permite el análisis de producción en tiempo real, la comunicación bidireccional y el intercambio de datos, la trazabilidad y el análisis de datos a pedido. Dentro de cualquier fábrica en particular, AI puede usar datos obtenidos de varios sistemas de fabricación y máquinas para mejorar los procesos, que se recopilan a través de mecanismos de la Industria 4.0 (por ejemplo, trazabilidad, comunicación bidireccional). Las fábricas se benefician porque la inteligencia artificial analiza una gran cantidad de datos de todo el sistema para optimizar los parámetros de configuración de la planta y alcanzar los niveles más altos de productividad y rendimiento. El análisis de inteligencia artificial y el autoaprendizaje son continuos y se realizan a través de redes neuronales artificiales. Dentro de unos años, eliminará la intervención manual del operador y conducirá al establecimiento de fábricas totalmente automatizadas.

 

Este nuevo modelo de fabricación de PCB requiere conectividad total de todos los sistemas de fábrica e IA como mecanismo de monitoreo y toma de decisiones. Actualmente, existen desafíos técnicos y de propiedad que limitan la automatización total de las fábricas de PCB, pero se ha agregado AI a los sistemas individuales tanto como sea posible, como las soluciones de inspección óptica automatizada (AOI). Las ventajas de trasladar las instalaciones de producción a un modelo de IA global incluyen una notificación más confiable de defectos de PCB: "defectos reales" y un mecanismo de retroalimentación que puede identificar la causa raíz del problema y luego modificar automáticamente el proceso de fábrica para eliminar defectos relacionados con el problema.

 

Un subconjunto de IA, que incluye el aprendizaje automático y el aprendizaje profundo, moverá las fábricas de PCB hacia el objetivo de la automatización total. Los algoritmos utilizados por el aprendizaje automático permiten a las computadoras usar datos y ejemplos que han experimentado y aprendido para mejorar el rendimiento de las tareas sin programarlas explícitamente. En términos de fabricación de PCB, el aprendizaje automático puede aumentar los rendimientos, mejorar las operaciones y procesos de fabricación y reducir las operaciones manuales, al tiempo que ayuda a impulsar un procesamiento más eficiente de los activos de la planta, el inventario y las cadenas de suministro.

 

El aprendizaje profundo lleva la IA a un nivel más sofisticado, lo que es beneficioso a nivel de los sistemas globales de fábrica. El aprendizaje profundo está inspirado en la capacidad de las neuronas del cerebro humano, las redes neuronales artificiales multicapa para aprender, comprender e inferir. En una fábrica de PCB, los sistemas de software pueden recopilar datos de manera efectiva y aprender de representaciones complejas de patrones y contextos. El aprendizaje formará la base para la mejora automatizada de procesos en la fabricación de PCB.

 

La implementación del aprendizaje automático y el aprendizaje profundo proporciona a los fabricantes de PCB la capacidad de trascender la comprensión humana; Los sistemas de inteligencia artificial descubren nuevas oportunidades de optimización al profundizar en lugares donde las personas no están dispuestas a explorar. El sistema experto de IA es muy eficiente. Al utilizar parámetros cada vez más complejos para monitorear los sistemas de fábrica en todo el mundo, reduce la cantidad de expertos manuales requeridos y mejora la eficiencia y las mejores prácticas.

 

Utilizando sensores de la Industria 4.0 (sensores que pueden enviar datos desde el dispositivo) y sistemas, a lo largo del proceso de fabricación de PCB, desde simples funciones de lectura y escritura hasta el seguimiento avanzado de los parámetros del proceso, hasta la unidad de PCB más pequeña, se pueden crear datos a nivel mundial. Los parámetros del proceso pueden incluir grabado, resistencia al desarrollo e incluso concentración de material químico durante la fabricación. Utilice el aprendizaje profundo para analizar este tipo de datos para informar métodos y parámetros de fabricación optimizados, identificar patrones y tomar decisiones informadas sobre los cambios necesarios en el proceso. Todo esto se puede hacer las 24 horas del día, los 7 días de la semana.

 

AI a nivel del sistema

 

A nivel del sistema, como en el proceso AOI, la implementación de IA en el taller de fabricación de PCB tiene un impacto considerable en la productividad y el rendimiento. En este caso, el aprendizaje automático reduce en gran medida el error humano al detectar defectos de PCB. Los ejemplos de defectos de PCB incluyen cortocircuitos y circuitos abiertos, e incluso el exceso de cobre está bien. Las inspecciones automatizadas pueden detectar pequeños defectos que no pueden ser encontrados por inspecciones manuales o por error humano. Este es el resultado natural del trabajo repetido.

 

Sin usar AI, una inspección clásica de 100 paneles generalmente encontrará de 20 a 30 defectos por panel, de los cuales alrededor del 75% son falsas alarmas. Debido a que la política requiere que todos los defectos se verifiquen manualmente, la revisión de falsas alarmas desperdicia un valioso tiempo de producción, aumenta el procesamiento de PCB, lo que puede causar nuevos daños y puede afectar a otros errores cometidos por los operadores durante el proceso de revisión.

 

Al realizar el aprendizaje automático en el sistema AOI, tales falsas alarmas y reparaciones pueden reducirse considerablemente. Menos falsos positivos significa menos procesamiento en la PCB y también mejora la eficiencia. Además, AI proporciona una clasificación de defectos consistente (mejorada dinámicamente) sin las limitaciones inherentes a los operadores, proporcionando resultados más confiables y reduciendo el tiempo de verificación. Según la investigación interna de Orbotech, se ha descubierto que la IA en los sistemas AOI reduce los falsos positivos hasta en un 90%. AOI es único en el sentido de que el sistema puede recopilar más datos que cualquier otra solución de fabricación, lo que lo hace muy adecuado como el primer paso en la implementación de IA. Al mismo tiempo, la sala AOI es el área que requiere más mano de obra de la fábrica de PCB. Por lo tanto, el uso de IA en su proceso traerá los mayores beneficios. Para los fabricantes de PCB, todo esto significa que millones de defectos pueden identificarse y clasificarse con mayor precisión, lo que puede aumentar los rendimientos y reducir los costos.