Overzicht van PCB productieapparatuur
Gedrukte schakelingen (PCB's) zijn de kerncomponenten van elektronische producten en bijna alle elektronische apparaten vertrouwen erop. Professioneel PCB-productie fabrieken een reeks hightech apparatuur met hoge precisie gebruiken om ontwerpblauwdrukken om te zetten in daadwerkelijke printplaatproducten.Deze machines vormen de infrastructuur van de elektronica-industrie en hun technologisch niveau heeft een directe invloed op de kwaliteit, nauwkeurigheid en productie-efficiëntie van printplaten.
Een complete productielijn voor printplaten bestaat uit tientallen gespecialiseerde machines die volgens het productieproces kunnen worden onderverdeeld in: apparatuur voor de voorbereiding van het materiaal, apparatuur voor de vervaardiging van het binnenste laagcircuit, lamineerapparatuur, boorapparatuur, platingapparatuur, apparatuur voor het buitenste laagcircuit, apparatuur voor het afdrukken van soldeermaskers en legenda's en apparatuur voor de uiteindelijke vormgeving en het testen.Elke stap vereist specifieke machines voor precisieverwerking en elk probleem in één enkele stap kan leiden tot defecte producten.
Omdat elektronische producten steeds miniaturer en dichter worden, blijft de apparatuur voor printplaatproductie evolueren.Moderne printplatenfabrieken gebruiken vaak geautomatiseerde en intelligente productiemachines om te voldoen aan de eisen van hoge precisie en consistentie. Inzicht in deze gespecialiseerde machines helpt elektrotechnici niet alleen bij het ontwerpen van betere printplaten, maar helpt inkopers ook bij het evalueren van de productiemogelijkheden van PCB-leveranciers.
Materiaalvoorbereiding en fabricage van de binnenste laag
De eerste stap in PCB productie begint met het basismateriaal.Het materiaalvoorbereidingsatelier is uitgerust met een reeks gespecialiseerde machines om grote koperbeklede laminaten (CCL) in de vereiste afmetingen voor productie te knippen.Guillotinescharen en paneelzagen knippen grote CCL-platen in werkbare paneelafmetingen met een nauwkeurigheid van ±0,1 mm. Machines die de randen afronden en slijpen maken de paneelranden glad om bramen of delaminatie in volgende processen te voorkomen. Reinigingsmachines en ovens verwijderen oppervlakteverontreinigingen en vocht, waardoor een stabiele materiaalkwaliteit wordt gegarandeerd.
De fabricage van binnenlaagcircuits is een van de kernfasen van de PCB-productie en vereist een reeks nauwkeurige beeldtransmissieapparatuur.Voorbehandelingsmachines reinigen het koperoppervlak met chemische en fysische methodes, waardoor de hechting van de fotolak verbetert.Coatingmachines brengen gelijkmatig vloeibaar fotolak aan op het koperen paneel om een lichtgevoelige laag te vormen.Zeer nauwkeurige belichtingsmachines (zoals LDI directe beeldvormingssystemen) brengen circuitpatronen over op de fotogevoelige laag, waarbij moderne apparatuur lijnbreedtes van minder dan 15 μm bereikt.Ontwikkel-, ets- en stripmachines zetten het circuitpatroon vervolgens permanent vast op de koperfolie door middel van chemische processen.
Na fabricage van de binnenste laag, geautomatiseerde optische inspectie (AOI) apparatuur voert een volledige scan uit van het circuit om defecten zoals open circuits en kortsluitingen op te sporen. Filmmeetinstrumenten zorgen voor de nauwkeurigheid van de patroonafmetingen, terwijl paneelladers, -loaders en stofverwijderingsmachines de continuïteit en netheid van de productie in stand houden. De investering in apparatuur in dit stadium is vaak goed voor meer dan 20% van de totale PCB-fabriekskosten en het technologische niveau bepaalt rechtstreeks de productiecapaciteit voor HDI-printplaten (Highdensity Interconnectity).
Meerlaags lamineren en precisieboren
Voor meerlagige PCB's is de lamineerwerkplaats uitgerust met gespecialiseerde machines om de kernen van de binnenlagen met prepreg (PP) vellen tot één structuur te verlijmen.PP-snij-, snij- en boormachines bewerken het prepreg-materiaal voor een goede uitlijning van de lagen en een gelijkmatige harsstroom.Behandelingslijnen met bruine oxide verbeteren de hechting van het koperoppervlak. Fusion bonders en klinkmachines voeren de voorlopige uitlijning uit, terwijl grote hydraulische persen (gewoonlijk meer dan 200 ton druk) het uiteindelijke lamineren voltooien onder hoge temperatuur en druk, met een nauwkeurigheid van de temperatuurregeling binnen ±1,5°C.
De verwerking na het lamineren is net zo kritisch.Röntgeninspectiemachines controleren de uitlijning tussen de lagen met een nauwkeurigheid van ±25 μm.Richtfreesmachines en CCD boormachines maken referentiegaten voor volgende processen.Freesmachines, kantenslijpmachines en paneelsnijders zorgen voor de voorbewerking, terwijl staalplaatreinigers en koeltorens de productiestabiliteit garanderen. Meerlagige lamineerapparatuur vereist een aanzienlijke investering, maar is essentieel voor de productie van zeer betrouwbare printplaten met een hoge dichtheid.
Boren is een van de meest precieze stappen in de printplaatproductie.Moderne printplaatfabrieken gebruiken CNC boormachines die zijn uitgerust met boren van 0,1 mm tot 6,5 mm, met een positienauwkeurigheid van ±25 μm.Automatische gereedschapswisselsystemen maken een continue verwerking van verschillende gatmaten mogelijk.Boorslijpers verlengen de levensduur van het gereedschap, terwijl pinning- en depinningmachines uitlijnpennen verwerken.Gateninspectieapparatuur controleert de kwaliteit van de gatenwand. Nauwkeurig boren is van fundamenteel belang om de kwaliteit van de daaropvolgende plating en interconnectie te garanderen, vooral voor HDI-boards en IC-substraten.
Plateren en buitenlaagcircuits
De platerij is een van de “heartbeats” van een PCB-fabriek, verantwoordelijk voor het vormen van betrouwbare geleidende banen.Verticaal continu plateren (VCP) en horizontale plateerlijnen (HTP) zijn gangbare apparatuur, die koperlagen afzetten op de wanden van gaten en oppervlakken met nauwkeurige stroomdichtheidscontrole, waardoor een uniforme dikte van ±10% wordt bereikt.Geavanceerde systemen zoals directe metallisatie (DMSE) activeren niet-geleidende gatwanden voor daaropvolgend plateren.Geautomatiseerde plaatbehandelingssystemen verbeteren de productie-efficiëntie.
Na het plateren vormt de fabricage van de buitenste laag de externe circuitpatronen.Oppervlakteslijpmachines en voorbehandelingsmachines reinigen het koperoppervlak om de hechting van de droge film te verbeteren.Lamineermachines brengen fotogevoelige droge film aan, terwijl zeer nauwkeurige belichtingssystemen (zoals laser direct imaging) buitenlaagpatronen overbrengen met resoluties tot 20 μm.Ontwikkel-, ets- en striplijnen verwijderen overtollig koperfolie en vormen nauwkeurige circuitpatronen. In-line AOI-systemen voeren volledige inspecties uit om er zeker van te zijn dat er geen open circuits, kortsluitingen of andere defecten zijn.
Na de fabricage van de buitenste laag worden er voorbereidende elektrische tests uitgevoerd in de elektrische testafdeling (ET).AOI-scanners en flying probe testers controleren de circuitconnectiviteit.Nabewerkingsstations en lijnreparatiemachines herstellen kleine defecten terwijl ponsmachines gereedschapsgaten maken.Apparatuur in dit stadium vereist extreme stabiliteit en consistentie, omdat buitenlaagcircuits rechtstreeks verbinding maken met componenten en de uiteindelijke productprestaties beïnvloeden.
Oppervlakteafwerking en eindverwerking
Het aanbrengen van een soldeermasker (resist) beschermt circuits en voorkomt soldeerfouten.Voorbehandelingsslijpmachines reinigen koperoppervlakken voordat een vloeibaar foto-afbeeldbaar soldeermasker (LPSM) wordt aangebracht via zeefdrukken of spuiten, met een dikteregeling binnen ±5 μm.Belichtingsmachines definiëren openingsgebieden met behulp van films of LDI-technologie en ontwikkelaars verwijderen de niet-uitgeharde weerstand.Moderne fabrieken gebruiken geautomatiseerde visuele inspectiesystemen (AVI) om de kwaliteit van het soldeermasker te controleren, terwijl ultrasone reinigers zorgen voor een schoon oppervlak. Convectieovens en IR-tunnels harden de laag uit met nauwkeurige temperatuurprofielen.
Legenda-printing voegt identificatiemarkeringen toe.Traditioneel zeefdrukken blijft gebruikelijk, maar digitaal inkjetprinten wint aan populariteit en produceert duidelijke tekens van minder dan 0,5 mm.Schermvoorbereidingsgebieden omvatten emulsiecoating, wassen en belichtingsmachines om de afdrukkwaliteit te garanderen.IR-ovens en uithardingstunnels harden de legenda-inkt uit om afbladderen tijdens latere processen te voorkomen.
De freesafdeling scheidt panelen in afzonderlijke platen en bewerkt randen.CNC routers (freesmachines) snijden complexe contouren met een nauwkeurigheid van ±0,05 mm.V-snijmachines verwerken uitbreekbare tabontwerpen, terwijl ponsmachines geschikt zijn voor grote volumes eenvoudige vormen.Reinigingsmachines verwijderen afval voor vlekkeloze afgewerkte producten.
De laatste testafdeling voert de elektrische verificatie uit.Flying probe-testers zijn geschikt voor kleine aantallen printplaten met een hoge complexiteit, terwijl bed-of-nails-testers massaproductie aankunnen en binnen enkele seconden per printplaat testen.De eindinspectie zorgt ervoor dat aan alle eisen van de klant wordt voldaan.Diktemeters controleren de uniformiteit, vlakmachines verbeteren de vlakheid en handmatige/geautomatiseerde visuele inspectie zorgt voor een last-minute screening van defecten. OSP-lijnen (Organic Solderability Preservative) behandelen blootliggende pads om de soldeerbaarheid te verbeteren.
De verpakking maakt gebruik van antistatische materialen om transportschade te voorkomen.De volledige installatie van de printplaatproductie vereist een enorme investering, maar is essentieel voor de productie van printplaten van hoge kwaliteit.