Обзор оборудования для производства печатных плат
Печатные платы (ПП) являются основными компонентами электронных изделий, и почти все электронные устройства полагаются на них. Профессиональные Производство печатных плат На заводах используется ряд высокоточного, высокотехнологичного оборудования для преобразования проектных чертежей в реальные печатные платы.Эти машины образуют инфраструктуру электронной промышленности, и их технологический уровень напрямую влияет на качество, точность и эффективность производства печатных плат.
Полная линия по производству печатных плат состоит из десятков специализированных машин, которые можно разделить в зависимости от производственного процесса на: оборудование для подготовки материалов, оборудование для изготовления схем внутреннего слоя, оборудование для ламинирования, сверлильное оборудование, оборудование для нанесения покрытия, оборудование для изготовления схем внешнего слоя, оборудование для печати паяльной маски и легенды, а также оборудование для окончательной формовки и тестирования.Каждый этап требует специального оборудования для точной обработки, и любые проблемы на одном из этапов могут привести к браку.
По мере того как электронные изделия становятся все более миниатюрными и плотными, оборудование для производства печатных плат продолжает развиваться.Современные заводы по производству печатных плат обычно используют автоматизированное и интеллектуальное производственное оборудование, чтобы соответствовать требованиям высокой точности и последовательности. Понимание этих специализированных машин не только помогает инженерам-электронщикам разрабатывать более совершенные печатные платы, но и помогает специалистам по закупкам оценивать производственные возможности поставщиков печатных плат.
Подготовка материала и изготовление внутреннего слоя
Первый шаг в производстве печатных плат начинается с материала основания.Цех подготовки материалов оснащен рядом специализированных станков для резки крупногабаритных медно-плакированных ламинатов (CCL) на необходимые для производства размеры.Гильотинные ножницы и панельные пилы разрезают большие листы CCL на панели приемлемых размеров с точностью ±0,1 мм. Кромкооблицовочные и кромкошлифовальные станки сглаживают края панелей, чтобы предотвратить появление заусенцев или расслоения в последующих процессах. Очистительные машины и печи удаляют поверхностные загрязнения и влагу, обеспечивая стабильное качество материала.
Изготовление схем внутреннего слоя является одним из основных этапов производства печатных плат и требует применения ряда точного оборудования для переноса изображений.Машины предварительной обработки очищают медную поверхность химическими и физическими методами, улучшая адгезию фоторезиста.Машины для нанесения покрытия равномерно наносят жидкий фоторезист на медную панель для формирования светочувствительного слоя.Высокоточные экспонирующие машины (например, системы прямой визуализации LDI) переносят рисунки схем на фоточувствительный слой, причем современное оборудование позволяет добиться ширины линий менее 15 мкм.Затем с помощью химических процессов проявочные, травильные и зачистные машины закрепляют схему на медной фольге.
После изготовления внутреннего слоя, автоматизированная оптическая инспекция (AOI) выполняет полное сканирование схемы для обнаружения дефектов, таких как обрыв и короткое замыкание. Инструменты для измерения пленки обеспечивают точность размеров деталей, а загрузчики панелей, разгрузчики и машины для удаления пыли поддерживают непрерывность и чистоту производства. Инвестиции в оборудование на этом этапе часто составляют более 20 % от общей стоимости производства печатных плат, а его технологический уровень напрямую определяет возможности производства плат с высокой плотностью межсоединений (HDI).
Многослойное ламинирование и прецизионное сверление
Для многослойных печатных плат цех ламинирования оснащен специализированным оборудованием для склеивания сердечников внутренних слоев с листами препрега (ПП) в единую структуру.Станки для резки, обрезки и сверления ПП предварительно обрабатывают материал препрега, чтобы обеспечить выравнивание слоев и равномерную подачу смолы.Линии обработки коричневым оксидом улучшают адгезию меди к поверхности. Машины для склеивания и клепки выполняют предварительное выравнивание, а большие гидравлические прессы (обычно более 200 тонн давления) завершают окончательное ламинирование при высокой температуре и давлении, с точностью контроля температуры в пределах ±1,5°C.
Не менее важна и обработка после ламинирования.Машины для рентгеновского контроля проверяют межслойное выравнивание с точностью ±25 мкм.Целевые фрезерные и CCD-сверлильные станки создают контрольные отверстия для последующих процессов.Фрезерные станки, кромкошлифовальные машины и плиткорезы выполняют предварительную обработку, а очистители стальных листов и градирни обеспечивают стабильность производства. Оборудование для многослойного ламинирования требует значительных инвестиций, однако оно необходимо для производства высоконадежных и высокоплотных печатных плат.
Сверление - один из самых требовательных к точности этапов производства печатных плат.На современных заводах по производству печатных плат используются сверлильные станки с ЧПУ, оснащенные сверлами диаметром от 0,1 мм до 6,5 мм, обеспечивающие точность позиционирования в пределах ±25 мкм.Системы автоматической смены инструмента позволяют непрерывно обрабатывать отверстия различных размеров.Станки для заточки сверл продлевают срок службы инструмента, а станки для заделки и высадки штифтов обрабатывают центровочные штифты.Оборудование для контроля отверстий проверяет качество стенок отверстий. Высокоточное сверление имеет решающее значение для обеспечения последующего нанесения покрытия и качества соединений, особенно для плат HDI и подложек ИС.
Нанесение покрытия и схемы внешнего слоя
Цех нанесения покрытия - одно из “сердцебиений” завода по производству печатных плат, отвечающее за формирование надежных проводящих дорожек.Вертикальное непрерывное нанесение покрытия (VCP) и горизонтальные линии нанесения покрытия (HTP) являются основным оборудованием, осаждающим медные слои на стенки отверстий и поверхности с точным контролем плотности тока, достигая равномерности толщины в пределах ±10%.Передовые системы, такие как прямая металлизация (DMSE), активируют непроводящие стенки отверстий для последующего нанесения покрытия.Автоматизированные системы обработки панелей повышают эффективность производства.
После нанесения покрытия внешний слой формирует внешние схемы.Машины для шлифовки поверхности и предварительной обработки очищают медную поверхность для улучшения адгезии сухой пленки.Машины для ламинирования наносят фоточувствительную сухую пленку, а высокоточные системы экспонирования (например, лазерная прямая визуализация) переносят рисунки внешнего слоя с разрешением до 20 мкм.Линии проявки, травления и зачистки удаляют излишки медной фольги, формируя точные схемы. Поточные системы АОИ выполняют полную проверку, чтобы убедиться в отсутствии обрывов, коротких замыканий и других дефектов.
После изготовления внешнего слоя в отделе электрических испытаний (ET) проводятся предварительные электрические испытания.Сканеры AOI и тестеры с летающими щупами проверяют подключение цепей.Станции переделки и станки для ремонта линий устраняют мелкие дефекты, а перфораторы создают отверстия для оснастки.Оборудование на этом этапе требует исключительной стабильности и согласованности, поскольку цепи внешнего слоя напрямую соединяются с компонентами и влияют на характеристики конечного продукта.
Финишная обработка поверхности и окончательная обработка
Нанесение паяльной маски (резиста) защищает микросхемы и предотвращает короткие замыкания при пайке.Шлифовальные машины для предварительной обработки очищают медные поверхности перед нанесением жидкой фотоизображаемой паяльной маски (LPSM) методом трафаретной печати или напыления с контролем толщины в пределах ±5 мкм.Машины для экспонирования определяют открытые области с помощью пленок или технологии LDI, а проявочные машины удаляют неотвержденный резист.Современные заводы используют автоматизированные системы визуального контроля (AVI) для проверки качества паяльной маски, а ультразвуковые очистители обеспечивают чистоту поверхности. Конвекционные печи и ИК-туннели отверждают резист с точным профилированием температуры.
Печать легенд добавляет идентификационную маркировку.Традиционная трафаретная печать остается распространенной, но все большую популярность приобретает цифровая струйная печать, позволяющая получать четкие символы размером менее 0,5 мм.Зоны подготовки трафаретов включают машины для нанесения эмульсионного покрытия, промывки и экспонирования для обеспечения качества печати.ИК-печи и туннели для полимеризации затвердевают чернила для печати легенд, чтобы предотвратить отслаивание в последующих процессах.
Отдел фрезеровки разделяет панели на отдельные платы и обрабатывает кромки.Фрезерные станки с ЧПУ вырезают сложные контуры с точностью ±0,05 мм.Станки с V-образным скоблением обрабатывают отрывные вкладки, а вырубные прессы - простые формы в больших объемах.Очистительные машины удаляют мусор, чтобы готовая продукция была безупречной.
Отдел окончательного тестирования выполняет электрическую проверку.Тестеры с летающими щупами подходят для малосерийных плат высокой сложности, в то время как тестеры с гвоздями справляются с массовым производством, тестируя каждую плату за считанные секунды.Окончательный контроль обеспечивает соответствие всем требованиям заказчика.Толщиномеры проверяют однородность, плоскошлифовальные машины улучшают плоскостность, а ручной/автоматизированный визуальный контроль позволяет выявить дефекты в последний момент. Линии органических консервантов паяемости (OSP) обрабатывают открытые площадки для улучшения паяемости.
Для упаковки используются антистатические материалы, предотвращающие повреждение при транспортировке.Вся установка оборудования для производства печатных плат требует значительных инвестиций, но необходима для производства высококачественных печатных плат.