Mechanizacja wytwarzania płyt PCB: kompleksowa analiza od sprzętu procesowego do inteligentnej produkcji

Mechanizacja wytwarzania płyt PCB: kompleksowa analiza od sprzętu procesowego do inteligentnej produkcji

Wprowadzenie
Płyty obwodów drukowanych (PCBS), jako podstawowy nośnik produktów elektronicznych, w dużym stopniu polegają na precyzyjnym sprzęcie mechanicznym i technologii automatyzacji w procesie produkcji.Wraz z rozwojem produktów elektronicznych w kierunku wysokiej gęstości, miniaturyzacji i wysokiej częstotliwości,Innowacje technologiczne w zakresie urządzeń do produkcji PCB i urządzeń do montażu powierzchniowego (SMT) stały się kluczem do promowania postępu w branżyW tym artykule systematycznie przeanalizowany zostanie cały proces i ewolucja technologiczna produkcji PCB z mechanizacji z takich aspektów, jak podstawowe urządzenia w produkcji PCB, sprzęt procesowy SMT,Inteligentne trendy, oraz technologii kontroli jakości.

I. Podstawowe urządzenia mechaniczne do produkcji płyt PCB
Proces produkcji PCB jest złożony, obejmujący wiele procedur, z których każda wymaga specjalnego sprzętu do wsparcia.

Piła panełowa
Przy cięciu wielkości laminowanych z miedzi na małe kawałki wymagane do produkcji konieczne jest kontrolowanie dokładności wymiarowej i wykorzystania materiału.Piłka płytowa zmniejsza zużycie materiału i zapewnia płaskość krawędzi deski o 47 dzięki precyzyjnym narzędziom i zautomatyzowanemu systemowi sterowania.

Sprzęt do litografii i grafowania

Maszyna litograficzna: wzór obwodu jest przenoszony na pokryty miedziem laminacie poprzez ekspozycję na promieniowanie ultrafioletowe.Konieczne jest precyzyjne kontrolowanie energii ekspozycji i dokładności wyrównania, aby zapewnić, że szerokość linii/rozstaw linii spełnia wymagania projektowe (takie jak minimalna szerokość linii 2 mil)59.

Maszyna do grafowania: Wykorzystuje roztwory chemiczne (takie jak kwaśny chlorek miedzi) do usuwania niezabezpieczonej warstwy miedzi i tworzenia przewodzących obwodów.Temperatura i natężenie przepływu roztworu są kluczem do uniknięcia nadmiernego lub niewystarczającego grawerowania 47.

Urządzenia wiertnicze
Wielowarstwowe układy PCBS muszą osiągnąć połączenie międzywarstwowe poprzez wiercenie.może przetwarzać wysoką gęstość przez otwory o średnicy 0.1 mm, spełniające wymagania komunikacji 5G i obwodów wysokiej częstotliwości 59.

Sprzęt do zatopiania miedzi
Na ścianie otworu jest chemicznie osadzona warstwa miedzi, aby zapewnić przewodność międzywarstwa.Proces osuszania miedzi wymaga kontroli składu roztworu i temperatury, aby zapobiec oderwaniu się warstwy miedzi na ścianie otworu, co może mieć wpływ na niezawodność. 57.

II. Kluczowe urządzenia i technologie procesu SMT
Technologia montażu powierzchniowego (SMT) jest podstawowym procesem montażu PCB, a jej wyposażenie bezpośrednio określa wydajność produkcji i jakość lutowania.

Maszyna do druku pasty lutowej
Pasta lutowa powinna być precyzyjnie drukowana na płytkach PCB przez stalową siatkę, przy dokładności druku kontrolowanej w zakresie ± 25 μm.należy wyposażyć w urządzenie do kontroli optycznej (SPI) w celu monitorowania grubości i jednolitości pasty lutowej w czasie rzeczywistym,. 310

Maszyna o technologii mocowania powierzchniowego
Przyjmując wysokiej precyzji system widzenia i wieloosiowe ramiona robotyczne, osiąga się szybkie montaż komponentów (na przykład prędkość montażu 0402 pakowanych komponentów może osiągnąć 30 000CPH).Maszyna z technologią montażu powierzchni dwustronnej (SMT) może jednocześnie przetwarzać dwa panele, zwiększając zdolność produkcyjną o 610.

Piece do lutowania z powrotem
Dzięki precyzyjnemu kontrolowaniu krzywej strefy temperatury (przegrzewanie, topienie, chłodzenie) pasta lutowa jest równomiernie stopiona i tworzone są niezawodne złącza lutowe.Technologia ochrony azotu może zmniejszyć utlenianie i poprawić wydajność spawania o 310.

Urządzenia do lutowania falami
Używany jest do lutowania komponentów z wtyczką, unikając łączenia mostków i fałszywego lutowania poprzez dynamiczną kontrolę szczytu fali i nadaje się do procesu montażu hybrydowego 610.

Trendy inteligencji i automatyzacji
Technologia wykrywania napędzana AI

Automatyczna inspekcja optyczna (AOI): wykorzystanie algorytmów głębokiego uczenia się w celu identyfikacji wad złączy lutowych (takich jak fałszywe lutowanie i przesunięcie), z częstotliwością błędnego osądu mniejszą niż 1%310.

Badanie rentgenowskie (AXI): W przypadku opakowań BGA i QFN wykrywa się pory i pęknięcia w ukrytych złączach lutowych w celu zapewnienia niezawodności opakowań o wysokiej gęstości 510.

elastyczny system produkcji (FMS)
Dzięki zintegrowaniu danych o sprzęcie za pośrednictwem systemu MES można szybko przełączyć produkcję wieloodmiarową z produkcją w małych partiach.w współpracy z AGV, skraca czas obróbki materiału o 10%.

Zielona technologia produkcji
Popularyzacja procesów lutowania bez ołowiu i spawania w niskich temperaturach zmniejsza zanieczyszczenie środowiska.

IV. Wyzwania i przyszłe kierunki rozwoju
Wymagania dotyczące wysokiej precyzji i miniaturyzacji
Popularyzacja pakowanych komponentów 01005 i podłoża IC wymaga, aby dokładność maszyn wykorzystujących technologię mocowania powierzchniowego (SMT) osiągnęła ±15 μm,i należy rozwiązać problem jednolitego druku pasty mikrosolerowej. 610

Technologia integracji heterogenicznej
Opakowania 3D i SiP (System-in-Package) napędzają PCBS w kierunku interkonekcji wysokiej gęstości (HDI) i interkonekcji dowolnej warstwy (ELIC),Należy również opracować nowe rodzaje sprzętu do wiercenia laserowego i galwanizacji 59.

Inteligentna fabryka
Zastosowanie technologii przemysłowego Internetu Rzeczy (IIoT) i technologii digital twin umożliwia przewidywalną konserwację sprzętu i dynamiczną optymalizację parametrów procesu,zmniejszenie czasu przestoju o ponad 30%.

Wniosek
Mechanizowana produkcja płyt PCB jest kamieniem węgielnym przemysłu elektronicznego.Od tradycyjnego sprzętu etsującego po inteligentne systemy kontroli sterowane sztuczną inteligencją, od maszyn do rozmieszczania SMT po ekologiczne procesy produkcyjne, innowacje technologiczne ciągle napędzają przemysł w kierunku wysokiej precyzji, wysokiej niezawodności i zrównoważonego rozwoju.z gwałtownym rozwojem 5G, Internet rzeczy i elektronika motoryzacyjna, sprzęt do produkcji PCB stanie się bardziej inteligentny i elastyczny,zapewnienie podstawowego wsparcia dla miniaturyzacji i wielofunkcyjności produktów elektronicznych.