Piirilevyjen valmistus on tarkka ja monimutkainen prosessi, joka perustuu useisiin erittäin tarkkoihin erikoislaitteisiin. Fotolitografiasta, syövytyksestä, laminoinnista, porauksesta, pinnoituksesta ja testauksesta lähtien jokaista tuotantovaihetta ohjataan vastaavilla ydinlaitteilla.
1.Paneelin leikkaaminen ja perusmateriaalin valmisteluvaihe
Paneelin leikkauskone
Paneelileikkauskonetta käytetään suurikokoisten kuparipäällysteisten laminaattien (CCL) leikkaamiseen tuotantoa varten tarvittaviin mittoihin. Tyypillisesti siinä käytetään CNC- tai hydraulisia ohjausjärjestelmiä, joilla saavutetaan erittäin tarkka paikannus ja varmistetaan alle 0,1 mm:n mittavirheet. Yleisiä ongelmia ovat muun muassa purseet leikkausreunoissa, levyn muodonmuutokset tai mittapoikkeamat, jotka johtuvat usein terän kulumisesta tai paikannusjärjestelmän virheistä. Terien säännöllinen vaihtaminen ja laitteiden kalibrointi ovat välttämättömiä.
Edge hionta kone
Reunahiomakoneessa käytetään hiekkahihnoja tai jyrsimiä paneelin reunojen kiillottamiseen, jolloin leikkauksen aikana syntyneet purseet ja terävät reunat poistetaan.Tämä parantaa työturvallisuutta ja laminoinnin laatua.Yleisiä ongelmia ovat epätasainen hionta tai liiallinen kuluminen, joka johtuu yleensä hiekkahihnojen vanhenemisesta tai väärästä syöttönopeudesta.Parametrit on säädettävä paneelin paksuuden mukaan, ja hiontayksikkö on huollettava säännöllisesti.
2. Sisäkerroksen piirin valmistusvaihe
Pinnoituskone
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.
Valotuskone
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.
Syöstökone
Syövytyskoneessa käytetään kemiallisia liuoksia (esim. hapanta kuparikloridia) suojaamattomien kuparikerrosten poistamiseksi, jolloin muodostuu piirikuvioita.Yleisiä ongelmia ovat ali- tai ylietsaus, sivusyövytys tai viivan leveyden poikkeamat, jotka johtuvat usein kemikaalin hallitsemattomasta pitoisuudesta tai epätasaisesta ruiskutuspaineesta.Kemikaaliparametrien reaaliaikainen seuranta ja suuttimen asettelun optimointi ovat välttämättömiä.
3. Poraus- ja reiän metallointi vaiheet
Laserporauskone
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.
Electroless Copper Deposition Line
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. Laminointi- ja kerrospinointivaihe
Tyhjiö laminointi Press
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.
Ruskea hapettumisviiva
Ruskea hapetuskäsittely tuottaa kuparin pintaan kemiallisesti mikrokarhean kerroksen, joka parantaa kerrosten välistä tarttuvuutta.Yleisiä ongelmia ovat epätasainen hapettumisväri tai riittämätön tarttuvuus, jotka johtuvat usein heikentyneestä kemiallisesta hapettuvuudesta tai väärästä käsittelyajasta.Säiliön nesteen koostumuksen säännöllinen analysointi ja kuljettimen nopeuden valvonta ovat tarpeen.
5. Ulkokerroksen piiri ja pintakäsittelyvaihe
Pattern Plating Line
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.
Juotosmaski näytön tulostin
Seulatulostin levittää juotosmaskin musteen levyn pinnalle käyttämällä seulan kohdistusta ja puristimen ohjaustekniikkaa.Yleisiä ongelmia ovat muun muassa tulostumatta jääneet tulosteet, epätasainen paksuus tai vääränlainen kohdistus, jotka johtuvat usein seulan tukkeutumisesta tai vääränlaisesta puristimen paineesta.Sopivan seulan silmäluvun valinta ja puhtaan ympäristön ylläpitäminen ovat olennaisen tärkeitä.
Hot Air Leveling (HAL) kone
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. Profilointi- ja testausvaihe
CNC reitityskone
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.
Automaattinen optinen tarkastaja (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.
Lentävä koetin Tester
Lentävä koettimen testauslaite tarkistaa sähköisen suorituskyvyn koskettamalla tyynyjä koettimilla, mikä tukee tiheää levyn testausta.Yleisiä ongelmia ovat huono kosketus tai paikannusvirheet, jotka johtuvat usein anturin kulumisesta tai mekaanisesta tärinästä.Impedanssin kompensointitekniikka ja säännöllinen anturin puhdistus ovat välttämättömiä.
7. Apu- ja ympäristölaitteet
Jäteveden käsittelyjärjestelmä
Tässä järjestelmässä käsitellään raskasmetalleja (esim. kuparia ja nikkeliä) sisältävää jätevettä saostus-, ioninvaihto- ja kalvosuodatustekniikoilla.Yleisiä ongelmia ovat veden laadun vaihtelut tai hartsin kyllästyminen, mikä edellyttää pH:n ja raskasmetallipitoisuuksien reaaliaikaista seurantaa sekä regenerointikierrosten suunnittelua.
VOC-yhdisteiden käsittelyyksikkö
Tämä yksikkö käsittelee orgaanisia savukaasuja aktivoidun adsorption tai katalyyttisen polton avulla ympäristöpäästönormien täyttämiseksi.Yleisiä ongelmia ovat adsorptiotehokkuuden heikkeneminen tai katalysaattorin deaktivoituminen, mikä johtuu usein liiallisesta kosteudesta tai epäpuhtauksien kertymisestä. Tuloilman esikäsittely ja adsorptiomateriaalien säännöllinen vaihto ovat tarpeen.
Lisähuomautukset:
- Nykyaikaiset PCB-tehtaat ottavat vähitellen käyttöön älykkäät hallintajärjestelmät (esim. MES), jotta saadaan aikaan laitetietojen yhteenliittäminen ja prosessiparametrien suljetun silmukan optimointi.
- High-end HDI-levytuotanto edellyttää Laser Direct Imaging (LDI) -laitteet to replace traditional exposure machines, improving line width accuracy to below 10μm.
- Yleisten ongelmien ennaltaehkäisy edellyttää seuraavien toimien yhdistämistä SPC tilastollinen prosessinohjaus ja TPM kokonaistuotannollinen kunnossapito ottaa käyttöön ennaltaehkäisevän kunnossapidon mekanismeja.