Die Herstellung von Leiterplatten ist ein präziser und komplexer Prozess, der sich auf eine Reihe von hochpräzisen Spezialgeräten stützt. Von der Fotolithografie über das Ätzen, Laminieren, Bohren und Beschichten bis hin zum Testen wird jeder Produktionsschritt durch entsprechende Kerngeräte gesteuert.
1.Plattenzuschnitt und Vorbereitung des Grundmaterials
Plattenschneidmaschine
Die Plattenschneidmaschine wird verwendet, um großformatige kupferkaschierte Laminate (CCL) in die für die Produktion erforderlichen Maße zu schneiden. In der Regel werden CNC- oder hydraulische Steuerungssysteme eingesetzt, um eine hochpräzise Positionierung zu erreichen, die Maßfehler von weniger als 0,1 mm gewährleistet. Zu den häufigen Problemen gehören Grate an den Schnittkanten, Plattenverformungen oder Maßabweichungen, die häufig durch Messerverschleiß oder Fehler im Positioniersystem verursacht werden. Ein regelmäßiger Austausch der Klingen und eine Kalibrierung der Geräte sind notwendig.
Kantenschleifmaschine
Die Kantenschleifmaschine poliert mit Hilfe von Sandbändern oder Fräsern die Plattenkanten und entfernt Grate und scharfe Kanten, die beim Schneiden entstehen.Dies verbessert die Betriebssicherheit und die Qualität der Laminierung.Zu den häufigen Problemen gehören ungleichmäßiger Schliff oder übermäßiger Verschleiß, in der Regel aufgrund von gealterten Sandbändern oder ungeeigneter Vorschubgeschwindigkeit.Die Parameter sollten je nach Plattendicke angepasst werden, und die Schleifeinheit muss regelmäßig gewartet werden.
2. Stufe der Herstellung der Innenschichtschaltung
Beschichtungsmaschine
The coating machine uniformly applies photoresist onto the copper-clad laminate surface using roller or slot-die coating methods, controlling the thickness to 5–20μm. Common issues include uneven coating, bubbles, or thickness deviations, often caused by nozzle clogging or unstable photoresist viscosity. Regular pipeline cleaning and monitoring of ambient temperature and humidity are required.
Belichtungsmaschine
The exposure machine transfers circuit patterns onto the photoresist using ultraviolet (UV) or laser light, with a high-precision alignment system (accuracy ±5μm). Common problems include misalignment, insufficient exposure energy, or dust contamination, often due to aging optical systems or inadequate cleanliness. Regular calibration of the optical path and maintaining a dust-free environment are essential.
Ätzmaschine
Die Ätzmaschine verwendet chemische Lösungen (z. B. saures Kupferchlorid), um ungeschützte Kupferschichten zu entfernen, wodurch Schaltkreismuster entstehen.Zu den häufigen Problemen gehören Unterätzung/Überätzung, Seitenätzung oder Abweichungen in der Linienbreite, die oft durch unkontrollierte chemische Konzentration oder ungleichmäßigen Sprühdruck verursacht werden.Die Überwachung der chemischen Parameter in Echtzeit und die Optimierung der Düsenanordnung sind notwendig.
3. Bohren und Metallisierung der Löcher
Laser-Bohrmaschine
Laser drilling machines (CO₂ or UV lasers) are used for micro-hole processing (0.1–0.3mm) with precision up to ±10μm. Common issues include hole position deviation, hole wall carbonization, or material scorching, often caused by focal length errors or unstable laser energy. Regular calibration of the optical system and parameter adjustments based on material properties are required.
Linie zur stromlosen Kupferabscheidung
Electrolytic copper plating forms a conductive layer (0.3–1μm thick) on hole walls through chemical deposition, involving baths for degreasing, activation, and chemical copper plating. Common issues include uneven hole wall coverage or deposition voids, typically caused by ineffective activation solutions or insufficient agitation. Process monitoring must be strengthened, and bath agitation methods must be optimized.
4. Kaschierung und Lagenstapelung
Vakuum-Laminierpresse
The lamination press bonds multilayer core boards and prepregs under high temperature and pressure (180–200°C, 300–500psi), using segmented temperature control technology. Common problems include delamination, bubbles, or uneven thickness, often due to uneven pressure distribution or excessive heating rates. Optimizing the lamination curve and regularly maintaining the heating plate flatness are essential.
Braune Oxidationslinie
Die braune Oxidationsbehandlung erzeugt chemisch eine mikroraue Schicht auf der Kupferoberfläche, um die Haftung zwischen den Schichten zu verbessern.Zu den häufigen Problemen gehören eine ungleichmäßige Oxidationsfarbe oder eine unzureichende Haftung, die oft durch eine schwache chemische Oxidationsfähigkeit oder eine unangemessene Verarbeitungszeit verursacht wird.Eine regelmäßige Analyse der Zusammensetzung der Tankflüssigkeit und die Kontrolle der Fördergeschwindigkeit sind erforderlich.
5. Außenschichtkreislauf und Oberflächenbehandlung
Musterbeschichtungsanlage
The plating line electrolytically increases circuit copper thickness (20–30μm) and applies tin protection, including pickling, copper plating, and tin plating processes. Common issues include uneven plating thickness, pinholes, or orange peel patterns, often due to uncontrolled current density or imbalanced additive ratios. Multi-point current monitoring and regular tank fluid filtration are necessary.
Lötmaske Siebdrucker
Der Siebdrucker trägt die Lötmaskenfarbe mithilfe der Siebausrichtungs- und Rakelsteuerungstechnologie auf die Leiterplattenoberfläche auf.Zu den häufigen Problemen gehören fehlende Drucke, ungleichmäßige Dicke oder Fehlausrichtung, die häufig durch ein verstopftes Sieb oder einen unangemessenen Rakeldruck verursacht werden.Die Auswahl einer geeigneten Siebmaschenzahl und die Aufrechterhaltung einer sauberen Umgebung sind von entscheidender Bedeutung.
Heißluft-Nivelliermaschine (HAL)
The HAL machine coats tin on solder pad surfaces (1–3μm thick) using hot air leveling to prevent oxidation and improve solderability. Common issues include tin bumps, thickness fluctuations, or copper dissolution, often due to uncontrolled tin bath temperature or inaccurate air knife angle. Regular tin pot cleaning and air knife calibration are necessary.
6. Profiling und Testphase
CNC-Fräsmaschine
The routing machine cuts PCB outlines using milling cutters with an accuracy of ±0.05mm, supporting irregular slot and hole processing. Common problems include burrs, edge chipping, or dimensional deviations, often caused by cutter wear or insufficient dust extraction. Layered milling strategies and regular tool replacement are required.
Automatisierte optische Inspektion (AOI)
The AOI scans circuit defects (e.g., shorts, opens) using multi-angle cameras with a recognition accuracy of 5μm. Common issues include high false positive rates or missed detections, often due to uneven lighting or improper algorithm threshold settings. Regular light source calibration and database updates are essential.
Flying Probe Tester
Der Flying-Probe-Tester prüft die elektrische Leistung durch Kontaktierung von Pads mit Prüfspitzen und unterstützt so die Prüfung von Leiterplatten mit hoher Dichte.Zu den häufigen Problemen gehören schlechter Kontakt der Prüfspitzen oder Positionierungsfehler, die oft auf Verschleiß der Prüfspitzen oder mechanische Vibrationen zurückzuführen sind.Eine Impedanzkompensationstechnologie und eine regelmäßige Reinigung der Prüfspitzen sind erforderlich.
7. Hilfs- und Umweltausrüstung
Abwasserreinigungssystem
Dieses System behandelt schwermetallhaltige Abwässer (z. B. Kupfer, Nickel) mit Hilfe von Fällungs-, Ionenaustausch- und Membranfiltrationstechnologien.Häufige Probleme sind Schwankungen der Wasserqualität oder die Sättigung der Harze, was eine Echtzeitüberwachung des pH-Werts und der Schwermetallkonzentrationen sowie die Planung von Regenerationszyklen erfordert.
VOC-Behandlungseinheit
Diese Anlage behandelt organische Abgase durch aktivierte Adsorption oder katalytische Verbrennung, um die Emissionsnormen zu erfüllen.Zu den häufigen Problemen gehören eine verringerte Adsorptionsleistung oder die Deaktivierung des Katalysators, die häufig auf übermäßige Feuchtigkeit oder die Ansammlung von Verunreinigungen zurückzuführen sind. Eine Vorbehandlung der einströmenden Luft und ein regelmäßiger Austausch des Adsorptionsmaterials sind erforderlich.
Zusätzliche Hinweise:
- Moderne PCB-Fabriken führen nach und nach intelligente Steuerungssysteme (z. B. MES), um die Vernetzung von Anlagendaten und die Optimierung von Prozessparametern im geschlossenen Regelkreis zu erreichen.
- Die Produktion von High-End-HDI-Platten erfordert Laser Direct Imaging (LDI)-Ausrüstung to replace traditional exposure machines, improving line width accuracy to below 10μm.
- Die Prävention gemeinsamer Probleme erfordert eine Kombination SPC Statistische Prozesskontrolle und TPM Total Productive Maintenance Einführung von Mechanismen zur vorbeugenden Wartung.