Máy lắp ráp PCB: Động cơ chính xác của chuỗi công nghiệp sản xuất điện tử

Máy lắp ráp PCB: Động cơ chính xác của chuỗi công nghiệp sản xuất điện tử

Máy lắp ráp bảng mạch in là thiết bị cốt lõi trong sản xuất các thiết bị điện tử hiện đại. Nó chịu trách nhiệm lắp ráp chính xác các thành phần như điện trở, tụ,và chip trên bảng mạch, và đạt được kết nối điện thông qua các quy trình như hàn và kiểm tra. Với sự phát triển nhanh chóng của truyền thông 5G, chip AI, xe năng lượng mới và các lĩnh vực khác,Máy lắp ráp PCB đã liên tục phá vỡ theo hướng tốc độ cao, thu nhỏ và trí thông minh. Bài viết này sẽ tiến hành phân tích từ ba chiều: các mô-đun công nghệ cốt lõi, những thách thức và đổi mới của ngành và xu hướng trong tương lai.

I. Các mô-đun kỹ thuật cốt lõi của máy lắp ráp PCB
Máy chọn và đặt SMT
Máy công nghệ gắn bề mặt (SMT) là thiết bị cốt lõi cho lắp ráp PCB.Nó đạt được vị trí chính xác của các thành phần thông qua một hệ thống điều khiển chuyển động tốc độ cao và công nghệ định vị trực quanVí dụ: máy Yuanlisheng EM-560 công nghệ gắn bề mặt (SMT) áp dụng một mô-đun định hướng bay, hỗ trợ lắp đặt các thành phần từ 0,6mm × 0,3mm đến 8mm × 8mm,với độ chính xác ± 25μm34Thiết bị tiên tiến cũng được trang bị hệ thống bù trừ thị giác AI để điều chỉnh sự dịch chuyển do biến dạng nhiệt PCB trong thời gian thực, tăng năng suất 6%.

Thiết bị hàn

Nồi hàn ngược: Quá trình truyền thống làm tan chảy bột hàn thông qua quá trình sưởi ấm đồng đều, nhưng các chip mật độ cao dễ bị biến dạng và thất bại do sự khác biệt trong sự mở rộng nhiệt.Intel đã thay thế hàn tái dòng truyền thống bằng công nghệ dán nóng (TCB), áp dụng nhiệt và áp suất địa phương để giảm khoảng cách khớp hàn xuống dưới 50μm, làm giảm đáng kể nguy cơ cầu nối 49.

Máy kết nối nén nóng (TCB): Trong sản xuất của HBM (High Bandwidth Memory),Thiết bị TCB đạt được việc xếp chồng 16 lớp chip DRAM thông qua kiểm soát nhiệt độ chính xác (± 1 °C) và kiểm soát áp suất (0Thiết bị ASMPT được SK Hynix sử dụng trong sản xuất HBM3E do hỗ trợ tối ưu hóa năng suất của xếp chồng nhiều lớp.

Hệ thống phát hiện và sửa chữa
Kiểm tra quang học tự động (AOI) kết hợp với công nghệ điện chiếu sáng (EL) có thể xác định các khiếm khuyết khớp hàn ở mức micron.mã hóa dữ liệu thử nghiệm của mỗi thành phần trên bề mặt PCB để đạt được khả năng truy xuất lại toàn bộ vòng đời 36Một số thiết bị cao cấp cũng tích hợp các mô-đun sửa chữa laser để trực tiếp loại bỏ hàn dư thừa hoặc sửa chữa các khớp hàn giả.

II. Thách thức kỹ thuật và hướng đổi mới
Giới hạn công nghệ của kết nối mật độ cao
Các chip MicroLED và AI yêu cầu độ cao pad dưới 30μm, khó có thể đáp ứng bằng các phương pháp trừ truyền thống.Phương pháp bán bổ sung sửa đổi (mSAP) kết hợp với công nghệ phơi sáng ghi trực tiếp bằng laser (LDI) có thể đạt được chiều rộng đường 20μm và phù hợp với các quy trình dưới 28nmNgoài ra, sự phổ biến của công nghệ ống dẫn chôn mù và quy trình kết nối lớp tùy ý (ELIC) đã thúc đẩy các bảng HDI phát triển hướng tới chiều rộng đường 40μm.

Khả năng tương thích đa vật liệu và quản lý nhiệt
PCB của các phương tiện năng lượng mới cần phải mang dòng điện trên 100A. Vấn đề khắc cạnh của tấm đồng dày (2-20oz) được giải quyết bằng cách khắc chênh lệch,nhưng sự kết hợp của các lớp đồng dày và các vật liệu tần số cao có xu hướng phân mảnhĐộng lực xung khắc (DPE) và biến đổi PTFE nền (Dk ổn định ± 0.03) đã trở thành giải pháp 17.Cấu trúc 3D PCBS tích hợp thùng tản nhiệt thông qua thiết kế khe cắm kiểm soát độ sâu (với độ dày bảng 50% -80%) để giảm tác động của nhiệt độ cao đối với các thành phần.

Sản xuất thông minh và linh hoạt
Sự tích hợp quy trình DMAIC Six Sigma với dữ liệu IoT tối ưu hóa năng suất dây chuyền sản xuất.Máy kết nối TCB của Hanwha SemiTech được trang bị một hệ thống tự động hỗ trợ chuyển đổi nhanh giữa 8 và 16 lớpHệ thống điều chỉnh độ lệch theo thời gian thực do AI điều khiển cũng có thể dự đoán rủi ro cầu nối dựa trên mô hình khuếch tán bột hàn và điều chỉnh động các thông số hàn.

Các kịch bản ứng dụng và các động lực của ngành công nghiệp
Điện tử tiêu dùng
Điện thoại màn hình gập và tai nghe TWS đã thúc đẩy nhu cầu về PCBS siêu mỏng.Công nghệ lỗ mù / lỗ chôn (50-100μm micro-hole) và các tấm composite dẻo dai cứng (như vật liệu polyimide) đã trở thành chủ đạo, yêu cầu các máy công nghệ gắn bề mặt (SMT) có khả năng gắn kết bề mặt cong chính xác cao.

Điện tử ô tô
PCBS cấp ô tô cần vượt qua các thử nghiệm chống nhiệt độ cao (vật liệu Tg cao) và chống rung.Quá trình xử lý bề mặt ENEPIG (cát nickel palladium không điện) tương thích với liên kết dây nhômHệ thống quản lý pin Tesla 4680 sử dụng tấm đồng dày 20oz và hỗ trợ truyền dòng điện cao.

AI và máy tính hiệu suất cao
Bộ nhớ HBM dựa trên máy gắn kết TCB để đạt được xếp chồng 3D. Quá trình MR-MUF của SK Hynix lấp đầy các khoảng trống bằng hợp chất đúc epoxy,và độ dẫn nhiệt cao gấp đôi so với NCF truyền thống, phù hợp với các yêu cầu phân tán nhiệt cao của chip AI.

IV. Xu hướng trong tương lai và triển vọng của ngành
Tích hợp lai quang điện
Sự phổ biến của chip 3nm đã tạo ra nhu cầu về cỗ máy kết hợp quang điện tử (CPO).lái máy lắp ráp để nâng cấp sang các công nghệ nối laser và sắp xếp quang vi mô.

Sản xuất xanh và tiêu chuẩn hóa
Việc thúc đẩy hàn không chì và nền không halogen đòi hỏi thiết bị hàn phải thích nghi với các quy trình nhiệt độ thấp (như điểm nóng chảy của hợp kim Sn-Bi ở 138 ° C).Quy định sẽ thúc đẩy các nhà sản xuất thiết bị phát triển các mô-đun tiêu thụ năng lượng thấpVí dụ, thiết kế sưởi ấm và làm mát nhanh của máy sưởi xung có thể giảm tiêu thụ năng lượng 50%.

Mô-đun hóa và tích hợp đa chức năng
Thiết bị trong tương lai có thể tích hợp công nghệ gắn bề mặt (SMT), hàn và kiểm tra.Thiết bị đóng gói Co-EMIB của ASMPT hỗ trợ xử lý hỗn hợp ở cấp độ wafer và tầng nền, rút ngắn chu kỳ sản xuất HBM bằng 49.

Kết luận
Là "bàn tay chính xác" của sản xuất điện tử, sự phát triển công nghệ của máy lắp ráp PCB trực tiếp xác định giới hạn thu nhỏ và hiệu suất của các sản phẩm điện tử.Từ vị trí ở mức micron của các máy công nghệ gắn bề mặt (SMT) đến xếp chồng nhiều lớp của các máy kết dính TCB, từ kiểm tra chất lượng AI đến các quy trình xanh, đổi mới thiết bị đang thúc đẩy chuỗi công nghiệp leo lên các lĩnh vực có giá trị gia tăng cao.Với những bước đột phá của các nhà sản xuất Trung Quốc như Jialichuang trong công nghệ bảng đa lớp 32 lớp, cũng như cạnh tranh từ Hàn Quốc và Mỹ Semiconductor và ASMPT trên thị trường máy dán,ngành công nghiệp máy lắp ráp PCB toàn cầu sẽ chứng kiến sự cạnh tranh và hợp tác công nghệ mãnh liệt hơn cũng như tái thiết sinh thái. 379