Sản xuất PCB cơ khí: Một phân tích toàn diện từ thiết bị quy trình đến sản xuất thông minh

Sản xuất PCB cơ khí: Một phân tích toàn diện từ thiết bị quy trình đến sản xuất thông minh

Lời giới thiệu
Các bảng mạch in (PCBS), là chất chứa cốt lõi của các sản phẩm điện tử, phụ thuộc rất nhiều vào thiết bị cơ học chính xác và công nghệ tự động hóa trong quy trình sản xuất của chúng.Với sự phát triển của các sản phẩm điện tử hướng tới mật độ cao, thu nhỏ và tần số cao,sự đổi mới công nghệ của thiết bị sản xuất PCB và thiết bị công nghệ gắn bề mặt (SMT) đã trở thành chìa khóa để thúc đẩy tiến bộ của ngành công nghiệpBài viết này sẽ phân tích một cách có hệ thống toàn bộ quy trình và sự phát triển công nghệ của sản xuất PCB cơ khí từ các khía cạnh như thiết bị cốt lõi trong sản xuất PCB, thiết bị quy trình SMT,xu hướng thông minh, và các công nghệ kiểm tra chất lượng.

I. Thiết bị cơ khí cốt lõi cho sản xuất PCB
Quá trình sản xuất PCB phức tạp, liên quan đến nhiều quy trình, mỗi quy trình đều yêu cầu thiết bị chuyên dụng để hỗ trợ.

Cây cưa bảng
Khi cắt các miếng lót bọc đồng cỡ lớn thành những mảnh nhỏ cần thiết cho sản xuất, cần phải kiểm soát độ chính xác kích thước và tỷ lệ sử dụng vật liệu.Bàn cưa giảm chất thải vật liệu và đảm bảo tính phẳng của cạnh bảng bằng cách sử dụng các công cụ chính xác cao và một hệ thống điều khiển tự động.

Thiết bị lithography và khắc

Máy lithography: Mô hình mạch được chuyển sang lớp phủ bằng đồng thông qua phơi nhiễm tia cực tím.Cần phải kiểm soát chính xác năng lượng phơi sáng và độ chính xác sắp xếp để đảm bảo rằng chiều rộng đường / khoảng cách đường đáp ứng các yêu cầu thiết kế (chẳng hạn như chiều rộng đường tối thiểu là 2mil). 59.

Máy khắc: Nó sử dụng dung dịch hóa học (như clorua đồng axit) để loại bỏ lớp đồng không được bảo vệ và tạo ra các mạch dẫn điện.nhiệt độ và tốc độ lưu lượng của dung dịch là chìa khóa để tránh khắc quá mức hoặc không đủ 47.

Thiết bị khoan
PCBS nhiều lớp cần phải đạt được kết nối giữa các lớp thông qua khoan. Máy khoan tốc độ cao sử dụng các giàn khoan ở mức micron và, kết hợp với công nghệ định vị laser,có thể xử lý mật độ cao thông qua các lỗ có đường kính 0.1mm, đáp ứng các yêu cầu của truyền thông 5G và mạch tần số cao 59.

Thiết bị làm chìm đồng
Một lớp đồng được lắng đọng hóa học trên tường lỗ để đảm bảo tính dẫn giữa lớp.Quá trình mưa đồng đòi hỏi phải kiểm soát thành phần dung dịch và nhiệt độ để ngăn chặn lớp đồng trên tường lỗ khỏi lột, có thể ảnh hưởng đến độ tin cậy. 57.

II. Thiết bị và công nghệ chính của quy trình SMT
Công nghệ gắn bề mặt (SMT) là quy trình cốt lõi của lắp ráp PCB và thiết bị của nó trực tiếp xác định hiệu quả sản xuất và chất lượng hàn.

Máy in bột hàn
Bột hàn nên được in chính xác trên các tấm PCB thông qua lưới thép, với độ chính xác in được kiểm soát trong vòng ± 25μm.một kiểm tra quang học (SPI) phải được trang bị để theo dõi độ dày và sự đồng nhất của bột hàn trong thời gian thực. 310

Máy công nghệ gắn bề mặt
Bằng cách áp dụng một hệ thống hình ảnh chính xác cao và cánh tay robot đa trục, việc lắp ráp thành phần nhanh chóng được đạt được (ví dụ, tốc độ lắp ráp của các thành phần đóng gói 0402 có thể đạt 30.000CPH).Máy công nghệ gắn bề mặt hai đường (SMT) có thể xử lý hai tấm đồng thời, tăng công suất sản xuất 610.

Cửa lò hàn ngược
Bằng cách kiểm soát chính xác đường cong vùng nhiệt độ (sưởi ấm trước, tan chảy, làm mát), bột hàn được tan chảy đồng đều và các khớp hàn đáng tin cậy được hình thành.Công nghệ bảo vệ nitơ có thể làm giảm oxy hóa và cải thiện năng suất hàn 310.

Thiết bị hàn sóng
Nó được sử dụng để hàn các thành phần cắm, tránh cầu nối và hàn sai thông qua điều khiển đỉnh sóng động và phù hợp với quy trình lắp ráp lai 610.

Xu hướng của trí thông minh và tự động hóa
Công nghệ phát hiện AI

Kiểm tra quang học tự động (AOI): Sử dụng các thuật toán học sâu để xác định các khiếm khuyết khớp hàn (như hàn sai và bù đắp), với tỷ lệ đánh giá sai dưới 1%310.

Kiểm tra tia X (AXI): Đối với các gói BGA và QFN, phát hiện các lỗ chân lông và vết nứt trong các khớp hàn ẩn để đảm bảo độ tin cậy của các gói mật độ cao 510.

Hệ thống sản xuất linh hoạt (FMS)
Bằng cách tích hợp dữ liệu thiết bị thông qua hệ thống MES, việc chuyển đổi nhanh chóng giữa sản xuất đa giống và sản xuất hàng loạt nhỏ có thể đạt được.hợp tác với AGV, giảm thời gian xử lý vật liệu bằng 10%.

Công nghệ sản xuất xanh
Việc phổ biến các quy trình hàn và hàn nhiệt độ thấp không chì làm giảm ô nhiễm môi trường. Các chất tẩy rửa dựa trên nước thay thế các dung môi hữu cơ, giảm 35% lượng khí thải VOC.

IV. Những thách thức và hướng phát triển trong tương lai
Nhu cầu về độ chính xác cao và thu nhỏ
Việc phổ biến các thành phần đóng gói 01005 và nền IC đòi hỏi độ chính xác của các máy công nghệ gắn bề mặt (SMT) đạt ± 15μm,và vấn đề đồng nhất của in bột mài mỏng cần được giải quyết. 610

Công nghệ tích hợp đa dạng
Bao bì 3D và SiP (System-in-Package) đang thúc đẩy PCBS hướng tới kết nối mật độ cao (HDI) và kết nối lớp tùy ý (ELIC),và các loại thiết bị khoan bằng laser và ắc quy cần được phát triển 59.

Nhà máy thông minh
Ứng dụng công nghệ Internet công nghiệp (IIoT) và công nghệ sinh đôi kỹ thuật số cho phép bảo trì dự đoán thiết bị và tối ưu hóa động các thông số quy trình,Giảm thời gian ngừng hoạt động hơn 30%.

Kết luận
Sản xuất PCB cơ khí là nền tảng của ngành công nghiệp điện tử. Việc lặp lại thiết bị và công nghệ của nó trực tiếp ảnh hưởng đến hiệu suất sản phẩm và chi phí sản xuất.Từ thiết bị khắc truyền thống đến các hệ thống kiểm tra thông minh dựa trên AI, từ máy đặt SMT đến các quy trình sản xuất xanh, đổi mới công nghệ liên tục thúc đẩy ngành công nghiệp hướng tới độ chính xác cao, độ tin cậy cao và bền vững.với sự phát triển bùng nổ của 5G, Internet of Things và điện tử ô tô, thiết bị sản xuất PCB sẽ trở nên thông minh và linh hoạt hơn,cung cấp hỗ trợ cốt lõi cho việc thu nhỏ và đa chức năng của các sản phẩm điện tử.