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
Die Beschichtungsmaschine trägt Fotolackmithilfe von Walzen- oder Schlitzdüsenbeschichtungsverfahren gleichmäßig auf dieOberflächedes kupferkaschierten Laminats aufund kontrolliert dabei dieDickeauf 5–20μm. Häufige Probleme sind ungleichmäßigeBeschichtung, Blasen oder Abweichungen inder Dicke, die oft durch verstopfte Düsen oder eine instabile Viskosität des Fotolacks verursacht werden. Eine regelmäßige Reinigung der Rohrleitungen sowie die Überwachung der Umgebungstemperatur und Luftfeuchtigkeit sind erforderlich.
Belichtungsmaschine
Die Belichtungsmaschine überträgt Schaltungsmuster mit ultraviolettem (UV) oder Laserlicht aufden Fotolack, wobei einhochpräzises Ausrichtungssystem (Genauigkeit ±5μm) zum Einsatz kommt. Häufige Probleme sind Fehlausrichtungen, unzureichende Belichtungsenergieoder Staubverschmutzungen, die oft auf alternde optische Systeme oder unzureichende Sauberkeitzurückzuführen sind. Eine regelmäßige Kalibrierung des Strahlengangs und die Aufrechterhaltung einer staubfreien Umgebung sind unerlässlich.
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
Laserbohrmaschinen (CO₂- oder UV-Laser)werden für die Bearbeitung von Mikrobohrungen (0,1–0,3mm) mit einer Genauigkeit von bis zu ±10 μmeingesetzt. Häufige ProblemesindAbweichungen der Bohrungsposition, Verkohlung der Bohrungswände oder Materialverbrennungen, die oft durch Brennweitenfehler oder instabile Laserenergie verursacht werden. Eineregelmäßige Kalibrierung des optischen Systems und Parameteranpassungen auf der Grundlage der Materialeigenschaften sind erforderlich.
Linie zur stromlosen Kupferabscheidung
Bei der elektrolytischen Verkupferungwird durchchemischeAbscheidung eine leitfähige Schicht(0,3–1 μm dick) auf denLochwänden gebildet, wobei Bäder zum Entfetten,Aktivieren und chemischen Verkupfern zum Einsatz kommen.Häufige Probleme sind eineungleichmäßige BedeckungderLochwände oder Abscheidungslücken, dieinder Regel durch unwirksameAktivierungslösungen oderunzureichende Bewegung verursacht werden. Die Prozessüberwachung muss verstärkt und die Methoden zur Bewegung der Bäder optimiert werden.
4. Kaschierung und Lagenstapelung
Vakuum-Laminierpresse
Die Laminierpresse verbindet mehrschichtige Kernplatten und Prepregs unter hoher Temperatur und hohem Druck (180–200 °C, 300–500 psi)unter Verwendung einer segmentierten Temperaturregelungstechnologie. Häufige Probleme sind Delamination, Blasen oderungleichmäßige Dicke, die oft auf eine ungleichmäßigeDruckverteilung oder übermäßige Aufheizraten zurückzuführen sind. DieOptimierung der Laminierkurveund die regelmäßige Wartung der Ebenheit der Heizplatte sind unerlässlich.
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
Die Beschichtungsanlage erhöht elektrolytisch die Kupferdicke derLeiterbahnen (20–30 μm) und trägteinenZinnschutz auf,einschließlich Beiz-, Kupfer- und Verzinnungsprozessen. Häufige Problemesind ungleichmäßige Beschichtungsdicke, Nadellöcher oder Orangenhautmuster, die oft auf eine unkontrollierte Stromdichte oder unausgewogene Additivverhältnisse zurückzuführen sind. Eine Mehrpunkt-Stromüberwachung und eine regelmäßige Filterung der Tankflüssigkeit sind erforderlich.
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)
Die HAL-Maschine beschichtet Lötpad-Oberflächenmit Zinn (1–3 μm dick) unter Verwendung von Heißluftnivellierung, um Oxidation zu verhindern unddie Lötbarkeitzu verbessern. Häufige Probleme sind Zinnunebenheiten, Dickenschwankungenoder Kupferauflösung, dieoftauf eine unkontrollierte Zinnbadtemperatur oder einen ungenauen Luftmesserwinkel zurückzuführen sind. Eine regelmäßige Reinigung des Zinnbehältersund eine Kalibrierung des Luftmessers sind erforderlich.
6. Profiling und Testphase
CNC-Fräsmaschine
Die Fräsmaschine schneidet Leiterplattenkonturenmit Fräsern mit einer Genauigkeit von ±0,05 mm undunterstützt die Bearbeitung unregelmäßiger Schlitze und Löcher. Häufige Probleme sind Grate, Kantenausbrücheoder Maßabweichungen, die oft durch Verschleiß derFräser oder unzureichende Staubabsaugung verursacht werden. Mehrschichtige Frässtrategien und regelmäßiger Werkzeugwechsel sind erforderlich.
Automatisierte optische Inspektion (AOI)
Das AOI-System scannt Schaltkreisfehler(z. B. Kurzschlüsse, Unterbrechungen) mithilfe von Mehrwinkelkameras miteinerErkennungsgenauigkeit von5 μm. Häufige Problemesindhohe Falsch-Positiv-Raten oder Erkennungsfehler, die oft aufungleichmäßige Beleuchtung oder falsche Algorithmus-Schwellenwerteinstellungen zurückzuführen sind. Eine regelmäßige Kalibrierungder Lichtquelle und Aktualisierung der Datenbank sind unerlässlich.
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 Ersatz für herkömmliche Belichtungsmaschinen, Verbesserungder Linienbreitengenauigkeit auf unter 10μm.
- Die Prävention gemeinsamer Probleme erfordert eine Kombination SPC Statistische Prozesskontrolle und TPM Total Productive Maintenance Einführung von Mechanismen zur vorbeugenden Wartung.