PCB-fremstilling er en præcis og kompleks proces, der er afhængig af en række specialudstyr med høj præcision. Fra fotolitografi, ætsning, laminering, boring, plettering til testning drives hvert produktionstrin af tilsvarende kerneudstyr.
1.Panelskæring og forberedelse af grundmateriale
Panelskæremaskine
Panelskæremaskinen bruges til at skære store kobberbelagte laminater (CCL) i de nødvendige dimensioner til produktionen. Den bruger typisk CNC- eller hydrauliske styresystemer til at opnå en meget præcis positionering, der sikrer dimensionsfejl på mindre end 0,1 mm. Almindelige problemer omfatter grater på skærekanter, deformation af paneler eller dimensionsafvigelser, ofte forårsaget af klingeslid eller fejl i positioneringssystemet. Regelmæssig udskiftning af klinger og kalibrering af udstyr er nødvendig.
Kant-slibemaskine
Kantslibemaskinen bruger sandbånd eller fræsere til at polere panelkanterne og fjerne grater og skarpe kanter, der opstår under skæringen.Det forbedrer driftssikkerheden og lamineringskvaliteten.Almindelige problemer omfatter ujævn slibning eller overdreven slitage, som regel på grund af aldrende sandbånd eller forkert fremføringshastighed.Parametrene skal justeres ud fra pladetykkelsen, og slibeenheden skal vedligeholdes regelmæssigt.
2. Fremstilling af det indre lags kredsløb
Belægningsmaskine
Belægningsmaskinen påfører fotoresist jævnt på den kobberbeklædte laminatoverflade ved hjælp af rulle- eller slidsbelægningsmetoder, hvor tykkelsen kontrolleres til 5-20 μm. Almindelige problemer omfatter ujævn belægning, bobler eller afvigelser i tykkelsen, som ofte skyldes tilstopning af dysen eller ustabil fotoresistviskositet. Regelmæssig rengøring af rørledningen og overvågningaf omgivelsestemperatur og fugtigheder påkrævet.
Eksponeringsmaskine
Eksponeringsmaskinen overfører kredsløbsmønstre til fotoresist ved hjælp af ultraviolet (UV) eller laserlys med et højpræcisionsjusteringssystem (nøjagtighed ±5μm). Almindelige problemer omfatter fejljustering, utilstrækkelig eksponeringsenergi eller støvforurening, ofte på grund af aldrende optiske systemer eller utilstrækkelig renlighed. Regelmæssig kalibrering af den optiske baneog opretholdelse af et støvfrit miljø erafgørende.
Ætsemaskine
Ætsemaskinen bruger kemiske opløsninger (f.eks. surt kobberklorid) til at fjerne ubeskyttede kobberlag og danne kredsløbsmønstre.Almindelige problemer omfatter underætsning/overætsning, sideætsning eller afvigelser i linjebredden, ofte forårsaget af ukontrolleret kemisk koncentration eller ujævnt sprøjtetryk.Realtidsovervågning af kemiske parametre og optimering af dyselayoutet er nødvendigt.
3. Boring og metallisering af huller
Laserboremaskine
Laserboremaskiner (CO₂- eller UV-lasere) bruges til mikroboring (0,1–0,3 mm) med en præcision på op til ±10 μm. Almindelige problemer omfatter afvigelser i hulplacering, karbonisering af hulvægge eller svidning af materialet, som ofte skyldes fejl i brændvidden eller ustabil laserenergi. Det er nødvendigt at kalibrere det optiske system regelmæssigt og justere parametrene på baggrund afmaterialetsegenskaber.
Elektroløs kobberaflejringslinje
Elektrolytisk kobberbelægning danner et ledende lag (0,3–1 μm tykt) på hulvæggene gennem kemisk afsætning, der involverer bade til affedtning, aktivering og kemisk kobberbelægning. Almindelige problemer omfatter ujævn dækning af hulvæggene eller huller i afsætningen, som typisk skyldes ineffektive aktiveringsopløsninger eller utilstrækkelig omrøring. Procesovervågningen skal styrkes, ogmetoderne til omrøring af badet skaloptimeres.
4. Laminering og stabling af lag
Vakuum-lamineringspresse
Lamineringpressen binder flerlags kerneplader og prepregs under høj temperatur og tryk (180–200 °C, 300–500 psi) ved hjælp af segmenteret temperaturreguleringsteknologi. Almindelige problemer omfatter delaminering, bobler eller ujævn tykkelse, ofte på grund af ujævn trykfordeling eller for høje opvarmningshastigheder. Det er vigtigt at optimere lamineringkurven og regelmæssigt vedligeholde varmepladenes planhed.
Brun oxideringslinje
Brun oxidationsbehandling genererer kemisk et mikro-råt lag på kobberoverfladen for at forbedre vedhæftningen mellem lagene.Almindelige problemer omfatter ujævn oxidationsfarve eller utilstrækkelig vedhæftning, ofte forårsaget af svækket kemisk oxidationsevne eller ukorrekt behandlingstid.Regelmæssig analyse af tankens væskesammensætning og kontrol af transportbåndets hastighed er påkrævet.
5. Ydre lags kredsløb og overfladebehandling
Mønsterbelægningslinje
Plateringslinjen øger elektrolytisk kredsløbets kobbertykkelse (20–30 μm) og påfører tinbeskyttelse, herunder bejdning, kobberplettering og tinplettering. Almindelige problemer omfatter ujævn plateringstykkelse, små huller eller appelsinskal-mønstre, ofte på grund af ukontrolleret strømtæthed eller ubalancerede tilsætningsforhold. Overvågning af strømmen på flere punkter og regelmæssig filtrering af tankvæsken ernødvendigt.
Loddemaske-skærmprinter
Skærmprinteren påfører loddemaskeblæk på printpladens overflade ved hjælp af skærmjustering og rakelstyringsteknologi.Almindelige problemer omfatter manglende print, ujævn tykkelse eller forkert justering, ofte forårsaget af tilstopning af skærmen eller forkert tryk på skraberen.Det er vigtigt at vælge et passende maskeantal og opretholde et rent miljø.
Maskine til nivellering med varm luft (HAL)
HAL-maskinen belægger loddeunderlagsoverflader med tin (1–3 μm tykt) ved hjælp af varmluftudjævning for at forhindre oxidation og forbedre loddeevnen. Almindelige problemer omfatter tinbump, tykkelsesudsving eller kobberopløsning, ofte på grund af ukontrolleret tinbadstemperatur eller unøjagtig luftknivvinkel. Regelmæssig rengøring af tinbeholderen og kalibrering af luftkniven er nødvendig.
6. Profilerings- og testfase
CNC-fræsemaskine
Routingmaskinen skærer PCB-konturer ved hjælp af fræsere med en nøjagtighed på ±0,05 mm og understøtter bearbejdning af uregelmæssige slidser og huller. Almindelige problemer omfatter grater, afskalning af kanter eller dimensionelle afvigelser, som ofte skyldes slid på fræseren eller utilstrækkelig støvudsugning. Der kræves lagdelte fræsestrategier og regelmæssig udskiftning af værktøj.
Automatiseret optisk inspektør (AOI)
AOI scanner kredsløbsfejl (f.eks. kortslutninger, åbne kredsløb) ved hjælp af kameraer med flere vinkler og en genkendelsesnøjagtighed på 5 μm. Almindelige problemer omfatter høje falske positive resultater eller oversete fejl, ofte på grund af ujævn belysning eller forkert indstilling af algoritmens tærskelværdier. Regelmæssig kalibrering af lyskilder og opdatering af databaser er afgørende.
Flying Probe Tester
Den flyvende probetester kontrollerer den elektriske ydeevne ved at kontakte pads med prober, hvilket understøtter test af printkort med høj densitet.Almindelige problemer omfatter dårlig probekontakt eller positioneringsfejl, ofte på grund af slid på proben eller mekaniske vibrationer.Impedanskompensationsteknologi og regelmæssig rengøring af proben er nødvendig.
7. Hjælpe- og miljøudstyr
System til behandling af spildevand
Dette system behandler spildevand, der indeholder tungmetaller (f.eks. kobber, nikkel), ved hjælp af udfældnings-, ionbytnings- og membranfiltreringsteknologier.Almindelige problemer omfatter udsving i vandkvaliteten eller mætning af harpiks, hvilket kræver realtidsovervågning af pH og tungmetalkoncentrationer samt planlægning af regenereringscyklusser.
VOC-behandlingsenhed
Denne enhed behandler organiske affaldsgasser ved hjælp af aktiveret adsorption eller katalytisk forbrænding for at opfylde miljømæssige emissionsstandarder.Almindelige problemer omfatter reduceret adsorptionseffektivitet eller katalysatordeaktivering, ofte på grund af for høj luftfugtighed eller ophobning af urenheder. Forbehandling af indkommende luft og regelmæssig udskiftning af adsorptionsmaterialer er nødvendig.
Yderligere noter:
- Moderne printkortfabrikker indfører gradvist Intelligente styringssystemer (f.eks. MES) for at opnå sammenkobling af udstyrsdata og optimering af procesparametre i lukket kredsløb.
- High-end HDI-kortproduktion kræver Laser Direct Imaging-udstyr (LDI) at erstatte traditionelle eksponeringsmaskiner og forbedre linjebreddenøjagtigheden til under 10 μm.
- Forebyggelse af fælles problemer kræver, at man kombinerer SPC statistisk proceskontrol og TPM total produktiv vedligeholdelse at etablere mekanismer for forebyggende vedligeholdelse.