De productie van PCB's is een nauwkeurig en complex proces dat steunt op een reeks gespecialiseerde apparatuur met hoge precisie. Van fotolithografie, etsen, lamineren, boren en plating tot testen, elke productiestap wordt aangestuurd door overeenkomstige kernapparatuur.
1.Panelen snijden en basismateriaal voorbereiden
Paneel Snijmachine
De plaatsnijmachine wordt gebruikt om grote koperbeklede laminaten (CCL) in de vereiste afmetingen te snijden voor productie. De machine maakt meestal gebruik van CNC- of hydraulische besturingssystemen om een zeer nauwkeurige positionering te bereiken, waardoor maatfouten van minder dan 0,1 mm worden gegarandeerd. Veel voorkomende problemen zijn bramen op snijranden, vervorming van panelen of maatafwijkingen, vaak veroorzaakt door slijtage van het blad of fouten in het positioneersysteem. Regelmatige mesvervanging en kalibratie van de apparatuur zijn noodzakelijk.
Kantslijpmachine
De kantenslijpmachine gebruikt zandbanden of frezen om paneelranden te polijsten, waarbij bramen en scherpe randen die ontstaan tijdens het snijden worden verwijderd.Dit verbetert de operationele veiligheid en de lamineerkwaliteit.Veel voorkomende problemen zijn ongelijkmatig slijpen of overmatige slijtage, meestal door verouderde zandbanden of een onjuiste voedingssnelheid.De parameters moeten worden aangepast op basis van de paneeldikte en de slijpeenheid moet regelmatig worden onderhouden.
2. Binnenste laag Circuit Fabricagefase
Coating Machine
De coatingmachine brengt op uniforme wijze fotoresist aan op het met koper beklede laminaatoppervlak met behulp van roller- of slot-die-coatingmethoden, waarbij de dikte wordt geregeld tot 5-20 μm. Veelvoorkomende problemen zijn onder meer een ongelijkmatige coating, luchtbellen of afwijkingen in de dikte, vaak veroorzaakt door verstopping van de spuitmond of een onstabiele viscositeit van de fotoresist. Regelmatige reiniging van de pijpleiding en controle van de omgevingstemperatuur en luchtvochtigheid zijn vereist.
Belichtingsmachine
De belichtingsmachine brengt circuitpatronen over op de fotoresist met behulp van ultraviolet (UV) of laserlicht, met een uiterst nauwkeurig uitlijningssysteem (nauwkeurigheid ±5μm). Veelvoorkomende problemen zijn onder meer verkeerde uitlijning, onvoldoende belichtingsenergie of stofverontreiniging, vaak als gevolg van verouderde optische systemen of onvoldoende reinheid. Regelmatige kalibratie van het optische pad en het handhaven van een stofvrije omgeving zijn essentieel.
Etsmachine
De etsmachine gebruikt chemische oplossingen (bijvoorbeeld zuur koperchloride) om onbeschermde koperlagen te verwijderen, waardoor circuitpatronen worden gevormd.Veel voorkomende problemen zijn onder-etsen/over-etsen, etsing aan de zijkant of afwijkingen in de lijnbreedte, vaak veroorzaakt door een ongecontroleerde chemische concentratie of ongelijke sproeidruk.Real-time controle van chemische parameters en optimalisatie van de spuitmondlayout zijn noodzakelijk.
3. Boor- en gatmetallisatiefase
Laserboormachine
Laserboormachines (CO₂- of UV-lasers) worden gebruikt voor het bewerken van microgaatjes (0,1-0,3 mm) met een nauwkeurigheid tot ±10 μm. Veelvoorkomende problemen zijn afwijkingen in de positie van de gaatjes, verkoling van de gaatswanden of verschroeiing van het materiaal, vaak veroorzaakt door fouten in de brandpuntsafstand of onstabiele laserenergie. Regelmatige kalibratie van het optische systeem en aanpassing van de parameters op basis van de materiaaleigenschappen zijn noodzakelijk.
Depositielijn voor elektrolytisch koper
Elektrolytisch koperplateren vormt een geleidende laag (0,3-1 μm dik) op gatwanden door middel van chemische afzetting, waarbij baden voor ontvetten, activeren en chemisch koperplateren worden gebruikt. Veelvoorkomende problemen zijn onder meer een ongelijkmatige dekking van de gatwanden of afzettingsholtes, die doorgaans worden veroorzaakt door ineffectieve activeringsoplossingen of onvoldoende roering. Het proces moet beter worden gecontroleerd en de roermethoden voor de baden moeten worden geoptimaliseerd.
4. Lamineren en stapelen van lagen
Vacuümlamineerpers
De lamineerpers verbindt meerlaagse kernplaten en prepregs onder hoge temperatuur en druk (180-200 °C, 300-500 psi) met behulp van gesegmenteerde temperatuurregelingstechnologie. Veelvoorkomende problemen zijn delaminatie, luchtbellen of ongelijkmatige dikte, vaak als gevolg van ongelijkmatige drukverdeling of overmatige verwarmingssnelheden. Het optimaliseren van de lamineercurve en het regelmatig onderhouden van de vlakheid van de verwarmingsplaat zijn essentieel.
Bruine oxidatielijn
De bruine oxidatiebehandeling genereert chemisch een micro-ruwe laag op het koperoppervlak om de hechting tussen de lagen te verbeteren.Veel voorkomende problemen zijn een ongelijkmatige oxidatiekleur of onvoldoende hechting, vaak veroorzaakt door een verzwakte chemische oxideerbaarheid of een onjuiste verwerkingstijd.Regelmatige analyse van de samenstelling van de tankvloeistof en controle van de transportsnelheid zijn vereist.
5. Buitenste laag circuit en oppervlakteafwerking
Patroonplateerlijn
De galvaniseerlijn verhoogt elektrolytisch de dikte van het koper in het circuit (20-30 μm) en brengt een beschermende laag tin aan, inclusief beits-, koper- en vertinningsprocessen. Veelvoorkomende problemen zijn onder meer een ongelijkmatige dikte van de galvaniseerlaag, gaatjes of sinaasappelhuidpatronen, vaak als gevolg van een ongecontroleerde stroomdichtheid of onevenwichtige additiefverhoudingen. Multipuntstroommonitoring en regelmatige filtratie van de tankvloeistof zijn noodzakelijk.
Soldeermasker zeefdrukker
De zeefdrukker brengt soldeermaskerinkt aan op het oppervlak van de printplaat met behulp van zeefuitlijning en rakelbesturingstechnologie.Veel voorkomende problemen zijn gemiste afdrukken, ongelijke dikte of verkeerde uitlijning, vaak veroorzaakt door verstopping van het scherm of onjuiste rakel druk.Het selecteren van de juiste maaswijdte en het handhaven van een schone omgeving zijn essentieel.
Hete lucht nivelleermachine (HAL)
De HAL-machine brengt tin aan op soldeerpadoppervlakken (1–3 μm dik) met behulp van hete luchtnivellering om oxidatie te voorkomen en de soldeerbaarheid te verbeteren. Veelvoorkomende problemen zijn onder meer tinbobbels, dikteverschillen of koperoplossing, vaak als gevolg van een ongecontroleerde temperatuur van het tinbad of een onnauwkeurige hoek van het luchtmes. Regelmatige reiniging van de tinpot en kalibratie van het luchtmes zijn noodzakelijk.
6. Profilerings- en testfase
CNC Freesmachine
De freesmachine snijdt PCB-contouren met frezen met een nauwkeurigheid van ±0,05 mm en ondersteunt de bewerking van onregelmatige sleuven en gaten. Veelvoorkomende problemen zijn bramen, afgebroken randen of afwijkingen in de afmetingen, vaak veroorzaakt door slijtage van de frees of onvoldoende stofafzuiging. Gelaagde freesstrategieën en regelmatige vervanging van gereedschap zijn vereist.
Geautomatiseerde optische inspecteur (AOI)
De AOI scant circuitdefecten (bijv. kortsluitingen, onderbrekingen) met behulp van multi-angle camera's met een herkenningsnauwkeurigheid van 5 μm. Veelvoorkomende problemen zijn hoge percentages valse positieven of gemiste detecties, vaak als gevolg van ongelijkmatige belichting of onjuiste instellingen van de algoritme-drempelwaarden. Regelmatige kalibratie van de lichtbron en updates van de database zijn essentieel.
Vliegende sonde tester
De flying probe tester controleert de elektrische prestaties door contact te maken met de aansluitpinnen met sondes en ondersteunt het testen van printplaten met hoge dichtheid.Veel voorkomende problemen zijn slecht sondecontact of positioneringsfouten, vaak als gevolg van sondeslijtage of mechanische trillingen.Impedantiecompensatietechnologie en regelmatige reiniging van de sonde zijn noodzakelijk.
7. Hulp- en milieuapparatuur
Afvalwaterzuiveringssysteem
Dit systeem behandelt afvalwater dat zware metalen bevat (bijv. koper, nikkel) met behulp van precipitatie, ionenuitwisseling en membraanfiltratietechnologieën.Veel voorkomende problemen zijn schommelingen in de waterkwaliteit of verzadiging van de hars, waardoor real-time controle van de pH en concentraties van zware metalen nodig is, evenals het plannen van regeneratiecycli.
VOS-behandelingsunit
Deze eenheid behandelt organische afvalgassen door middel van geactiveerde adsorptie of katalytische verbranding om te voldoen aan de milieu-emissienormen.Veel voorkomende problemen zijn een verminderde adsorptie-efficiëntie of deactivatie van de katalysator, vaak als gevolg van overmatige vochtigheid of ophoping van onzuiverheden. Voorbehandeling van inkomende lucht en regelmatige vervanging van adsorptiematerialen zijn noodzakelijk.
Aanvullende opmerkingen:
- Moderne printplatenfabrieken introduceren geleidelijk intelligente beheersystemen (bijv. MES) om gegevens van apparatuur te koppelen en procesparameters in een gesloten circuit te optimaliseren.
- Hoogwaardige productie van HDI-kaarten vereist Laser Direct Imaging (LDI) apparatuur ter vervanging van traditionele belichtingsmachines, waardoor de nauwkeurigheid van de lijnbreedte wordt verbeterd tot minder dan 10 μm.
- Preventie van veelvoorkomende problemen vereist een combinatie van SPC statistische procesbeheersing en TPM totaal productief onderhoud om preventieve onderhoudsmechanismen in te stellen.