La produzione di PCB è un processo preciso e complesso che si basa su una serie di apparecchiature specializzate ad alta precisione. Dalla fotolitografia, all'incisione, alla laminazione, alla foratura, alla placcatura e al collaudo, ogni fase di produzione è guidata da un'apparecchiatura centrale corrispondente.
1.Fase di taglio del pannello e preparazione del materiale di base
Macchina per il taglio dei pannelli
La macchina per il taglio dei pannelli viene utilizzata per tagliare laminati rivestiti in rame (CCL) di grandi dimensioni nelle dimensioni richieste per la produzione. In genere utilizza sistemi di controllo CNC o idraulici per ottenere un posizionamento di alta precisione, garantendo errori dimensionali inferiori a 0,1 mm. I problemi più comuni includono bave sui bordi di taglio, deformazioni del pannello o deviazioni dimensionali, spesso causate dall'usura della lama o da errori del sistema di posizionamento. È necessario sostituire regolarmente le lame e calibrare le apparecchiature.
Macchina per la rettifica dei bordi
La rettificatrice per bordi utilizza nastri di sabbia o frese per lucidare i bordi dei pannelli, eliminando le bave e i bordi taglienti generati durante il taglio.Ciò migliora la sicurezza operativa e la qualità della laminazione.Tra i problemi più comuni vi sono la levigatura non uniforme o l'usura eccessiva, solitamente dovuta all'invecchiamento dei nastri di sabbia o alla velocità di avanzamento non corretta.I parametri devono essere regolati in base allo spessore del pannello e l'unità di rettifica deve essere sottoposta a regolare manutenzione.
2. Fase di fabbricazione del circuito dello strato interno
Macchina per il rivestimento
La macchina di rivestimento applica uniformemente il fotoresist sulla superficie del laminato rivestito in rame utilizzando metodi di rivestimento a rullo o a fessura, controllando lo spessore a 5-20 μm. Problemi comuni includono rivestimento irregolare, bolle o deviazioni di spessore, spesso causati dall'intasamento degli ugelli o dalla viscosità instabile del fotoresist. Sono necessarie una pulizia regolare delle tubazioni e il monitoraggio della temperatura e dell'umidità ambientali.
Macchina per l'esposizione
La macchina di esposizione trasferiscei modelli dei circuitisul fotoresist utilizzando luce ultravioletta (UV) o laser, con un sistema di allineamento ad alta precisione (accuratezza ±5μm). I problemi più comuni includono disallineamento, energia di esposizione insufficiente o contaminazione da polvere, spesso dovuti all'invecchiamento dei sistemi ottici o a una pulizia inadeguata. È essenziale calibrare regolarmente il percorso ottico e mantenere un ambiente privo di polvere.
Macchina per l'incisione
La macchina incisore utilizza soluzioni chimiche (ad esempio, cloruro di rame acido) per rimuovere gli strati di rame non protetti, formando i modelli di circuito.I problemi più comuni sono la sotto-incisione/sovra-incisione, l'incisione laterale o le deviazioni della larghezza della linea, spesso causate da una concentrazione chimica non controllata o da una pressione di spruzzatura non uniforme.È necessario monitorare in tempo reale i parametri chimici e ottimizzare la disposizione degli ugelli.
3. Fase di foratura e metallizzazione del foro
Macchina per la foratura laser
Le macchine per foratura laser(laser CO₂ oUV)vengono utilizzate per la lavorazione di microfori (0,1-0,3 mm) con una precisione fino a ±10 μm. Problemi comuni includono deviazioni nella posizione dei fori, carbonizzazione delle pareti dei fori o bruciature del materiale, spesso causati da errori nella lunghezza focale o dall'instabilità dell'energia laser. È necessaria una calibrazione regolare del sistema ottico e una regolazione dei parametri in base alle proprietà del materiale.
Linea di deposizione di rame chimico
La placcatura elettrolitica inrame forma uno strato conduttivo (spessore 0,3-1 μm) sulle pareti dei fori attraverso la deposizione chimica, che prevede l'uso di bagni per lo sgrassaggio, l'attivazione e la placcatura chimica in rame. Problemi comuni includono una copertura non uniforme delle pareti dei fori o vuoti di deposizione, causati in genere da soluzioni di attivazione inefficaci o da un'agitazione insufficiente. È necessario rafforzare il monitoraggio del processo e ottimizzare i metodi di agitazione dei bagni.
4. Fase di laminazione e impilamento degli strati
Pressa per laminazione sottovuoto
La pressa di laminazione unisce pannelli multistrato e preimpregnati ad alta temperatura e pressione (180-200 °C, 300-500 psi), utilizzando una tecnologia di controllo della temperatura segmentata. I problemi più comuni includono delaminazione, bolle o spessore irregolare, spesso dovuti a una distribuzione non uniforme della pressione o a velocità di riscaldamento eccessive. È essenziale ottimizzare la curva di laminazione e mantenere regolarmente la planarità della piastra riscaldante.
Linea di ossidazione marrone
Il trattamento di ossidazione bruna genera chimicamente uno strato micro-ruvido sulla superficie del rame per migliorare l'adesione tra gli strati.I problemi più comuni includono un colore di ossidazione non uniforme o un'adesione insufficiente, spesso causati da un'ossidabilità chimica indebolita o da un tempo di lavorazione non corretto.È necessario analizzare regolarmente la composizione del fluido del serbatoio e controllare la velocità del trasportatore.
5. Circuito dello strato esterno e fase di finitura superficiale
Linea di placcatura del modello
La linea di placcatura aumentaelettroliticamente lo spessoredel rame del circuito (20-30 μm) e applica una protezione in stagno, compresi i processi di decapaggio, placcatura in rame e placcatura in stagno. I problemi più comuni includono spessore di placcatura non uniforme, fori o effetto buccia d'arancia, spesso dovuti a densità di corrente non controllata o rapporti di additivi sbilanciati. Sono necessari un monitoraggio multipunto della corrente e una filtrazione regolare del fluido del serbatoio.
Stampante serigrafica per maschere di saldatura
La stampante serigrafica applica l'inchiostro della maschera di saldatura sulla superficie della scheda utilizzando la tecnologia di allineamento dello schermo e di controllo della spatola.I problemi più comuni sono la mancanza di stampe, lo spessore non uniforme o il disallineamento, spesso causati dall'intasamento del retino o da una pressione impropria della racla.La selezione di un numero di maglie adeguato e il mantenimento di un ambiente pulito sono essenziali.
Macchina livellatrice ad aria calda (HAL)
La macchina HAL rivestedi stagnole superfici dei pad di saldatura (spessore 1-3 μm) utilizzando la livellatura ad aria calda per prevenire l'ossidazione e migliorare la saldabilità. Problemi comuni includono protuberanze di stagno, fluttuazioni di spessore o dissoluzione del rame, spesso dovuti alla temperatura incontrollata del bagno di stagno o all'angolo impreciso della lama d'aria. È necessario pulire regolarmente il recipiente di stagno e calibrare la lama d'aria.
6. Fase di profilazione e test
Macchina di fresatura CNC
La fresatrice tagliai contorni dei PCB utilizzando frese conuna precisione di ±0,05 mm, supportando la lavorazione di slot e fori irregolari. I problemi più comuni includono sbavature, scheggiature dei bordi o deviazioni dimensionali, spesso causati dall'usura della fresa o da un'aspirazione insufficiente della polvere. Sono necessarie strategie di fresatura a strati e una sostituzione regolare degli utensili.
Ispettore ottico automatizzato (AOI)
L'AOI esegue la scansione dei difetti dei circuiti (ad esempio cortocircuiti, interruzioni) utilizzando telecamere multiangolari con una precisione di riconoscimento di 5 μm. Problemi comuni includono alti tassi di falsi positivi o mancati rilevamenti, spesso dovuti a illuminazione non uniforme o impostazioni errate delle soglie dell'algoritmo. Sono essenziali una calibrazione regolare della sorgente luminosa e aggiornamenti del database.
Tester a sonda volante
Il tester a sonda volante controlla le prestazioni elettriche contattando le piazzole con le sonde, supportando il collaudo di schede ad alta densità.I problemi più comuni sono il cattivo contatto della sonda o gli errori di posizionamento, spesso dovuti all'usura della sonda o alle vibrazioni meccaniche.La tecnologia di compensazione dell'impedenza e la pulizia regolare delle sonde sono necessarie.
7. Attrezzature ausiliarie e ambientali
Sistema di trattamento delle acque reflue
Questo sistema tratta le acque reflue contenenti metalli pesanti (ad esempio, rame e nichel) utilizzando tecnologie di precipitazione, scambio ionico e filtrazione a membrana.Tra i problemi più comuni vi sono le fluttuazioni della qualità dell'acqua o la saturazione delle resine, che richiedono il monitoraggio in tempo reale del pH e delle concentrazioni di metalli pesanti, nonché la pianificazione dei cicli di rigenerazione.
Unità di trattamento dei COV
Questa unità tratta i gas di scarico organici mediante adsorbimento attivato o combustione catalitica per soddisfare gli standard di emissione ambientale.I problemi più comuni sono la riduzione dell'efficienza di adsorbimento o la disattivazione del catalizzatore, spesso a causa dell'eccessiva umidità o dell'accumulo di impurità. Sono necessari il pretrattamento dell'aria in ingresso e la sostituzione regolare dei materiali di adsorbimento.
Note aggiuntive:
- Le moderne fabbriche di PCB stanno gradualmente introducendo sistemi di gestione intelligenti (ad esempio, MES) per ottenere l'interconnessione dei dati delle apparecchiature e l'ottimizzazione ad anello chiuso dei parametri di processo.
- La produzione di schede HDI di fascia alta richiede Apparecchiatura Laser Direct Imaging (LDI) per sostituire le tradizionalimacchine di esposizione, migliorando la precisione della larghezza della linea fino a meno di 10 μm.
- La prevenzione dei problemi comuni richiede la combinazione di Controllo statistico dei processi SPC nonché TPM manutenzione produttiva totale stabilire meccanismi di manutenzione preventiva.