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
Pinnoituskone levittää fotoresistiä tasaisesti kuparipäällysteisen laminaatin pinnalle rullalla tai rako-suuttimen pinnoitusmenetelmällä, säätämällä paksuuden 5–20 μm:iin. Yleisiä ongelmia ovat epätasainen pinnoitus, kuplat tai paksuuden vaihtelut, jotka johtuvat usein suuttimen tukkeutumisesta tai fotoresistin epävakaasta viskositeetista. Putkisto on puhdistettava säännöllisesti ja ympäristön lämpötilaa ja kosteutta on seurattava.
Valotuskone
Valotuslaite siirtää piirikuvioita fotoresistille ultraviolettivalon (UV) tai laservalon avulla, ja siinä on erittäin tarkka kohdistusjärjestelmä (tarkkuus ±5 μm). Yleisiä ongelmia ovat kohdistusvirheet, riittämätön valotusenergia tai pölysaasteet, jotka johtuvat usein optisten järjestelmien vanhentumisesta tai puutteellisesta puhtaudesta. Optisen polun säännöllinen kalibrointi ja pölyttömän ympäristön ylläpitäminen ovat välttämättömiä.
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
Laserporauskoneita (CO₂- tai UV-lasereita) käytetään mikro-reikien (0,1–0,3 mm) työstämiseen ±10 μm:n tarkkuudella. Yleisiä ongelmia ovat reikien sijainnin poikkeamat, reikien seinämien hiiltyminen tai materiaalin palaminen, jotka johtuvat usein polttovälin virheistä tai epävakaasta laserenergiasta. Optisen järjestelmän säännöllinen kalibrointi ja materiaalin ominaisuuksiin perustuvat parametrien säätöjä tarvitaan.
Electroless Copper Deposition Line
Elektrolyyttinen kuparipinnoitus muodostaa johtavan kerroksen (paksuus 0,3–1 μm) reikien seinämiin kemiallisen kerrostumisen avulla, johon kuuluu rasvanpoisto-, aktivointi- ja kemiallinen kuparipinnoituskylpy. Yleisiä ongelmia ovat epätasainen reikien seinämien peitto tai kerrostumisen aukot, jotka johtuvat tyypillisesti tehottomista aktivointiliuoksista tai riittämättömästä sekoituksesta. Prosessin valvontaa on tehostettava ja kylpyjen sekoitusmenetelmiä on optimoitava.
4. Laminointi- ja kerrospinointivaihe
Tyhjiö laminointi Press
Laminointipuristin liimaa monikerroksiset ydinlevyt ja prepregit korkeassa lämpötilassa ja paineessa (180–200 °C, 300–500 psi) käyttäen segmenttistä lämpötilan säätötekniikkaa. Yleisiä ongelmia ovat delaminaatio, kuplat tai epätasainen paksuus, jotka johtuvat usein epätasaisesta paineen jakautumisesta tai liiallisesta kuumenemisnopeudesta. Laminointikäyrän optimointi ja lämmityslevyn tasaisuuden säännöllinen ylläpito ovat olennaisen tärkeitä.
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
Pinnoituslinja lisää elektrolyyttisesti piirilevyn kuparin paksuutta (20–30 μm) ja levittää tinapinnoitteen, mukaan lukien peittaus-, kuparipinnoitus- ja tinapinnoitusprosessit. Yleisiä ongelmia ovat epätasainen pinnoituksen paksuus, reikiintyminen tai appelsiininkuorimainen pinta, jotka johtuvat usein hallitsemattomasta virrantiheydestä tai epätasapainoisista lisäaineiden suhteista. Monipisteinen virranvalvonta ja säännöllinen säiliönesteen suodatus ovat välttämättömiä.
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
HAL-kone päällystää juotosalustojen pinnat tinalla (paksuus 1–3 μm) käyttämällä kuumailmavalmistusta hapettumisen estämiseksi ja juotettavuuden parantamiseksi. Yleisiä ongelmia ovat tinakohoumat, paksuuden vaihtelut tai kuparin liukeneminen, jotka johtuvat usein hallitsemattomasta tinakylvyn lämpötilasta tai epätarkasta ilmasuuttimen kulmasta. Tinakattilan säännöllinen puhdistus ja ilmasuuttimen kalibrointi ovat välttämättömiä.
6. Profilointi- ja testausvaihe
CNC reitityskone
Reitityskone leikkaa piirilevyjen ääriviivat jyrsinterillä ±0,05 mm:n tarkkuudella ja tukee epäsäännöllisten urien ja reikien käsittelyä. Yleisiä ongelmia ovat purseet, reunojen lohkeilu tai mittapoikkeamat, jotka johtuvat usein terän kulumisesta tai riittämättömästä pölynpoistosta. Tarvitaan kerroksellisia jyrsintästrategioita ja säännöllistä työkalujen vaihtoa.
Automaattinen optinen tarkastaja (AOI)
AOI skannaa piirivikoja (esim. oikosulkuja, katkosia) monikulmaisilla kameroilla, joiden tunnistustarkkuus on 5 μm. Yleisiä ongelmia ovat korkeat väärien positiivisten tulosten määrät tai havaitsematta jääneet viat, jotka johtuvat usein epätasaisesta valaistuksesta tai virheellisistä algoritmin kynnysarvoasetuksista. Säännöllinen valonlähteen kalibrointi ja tietokannan päivitykset ovat välttämättömiä.
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 korvaamaan perinteiset valotuslaitteet ja parantamaan viivan leveyden tarkkuutta alle 10 μm:iin.
- Yleisten ongelmien ennaltaehkäisy edellyttää seuraavien toimien yhdistämistä SPC tilastollinen prosessinohjaus ja TPM kokonaistuotannollinen kunnossapito ottaa käyttöön ennaltaehkäisevän kunnossapidon mekanismeja.