PCB-tillverkning är en exakt och komplex process som förlitar sig på en serie specialiserad utrustning med hög precision. Från fotolitografi, etsning, laminering, borrning, plätering till testning drivs varje produktionssteg av motsvarande kärnutrustning.
1.Panelkapning och förberedelse av basmaterial
Panelskärmaskin
Panelskärmaskinen används för att skära stora kopparpläterade laminat (CCL) i de dimensioner som krävs för produktionen. Den använder vanligtvis CNC- eller hydrauliska styrsystem för att uppnå positionering med hög precision, vilket säkerställer dimensionsfel på mindre än 0,1 mm. Vanliga problem är grader på skäreggar, deformation av paneler eller dimensionsavvikelser, som ofta orsakas av slitage på klingan eller fel i positioneringssystemet. Regelbundna bladbyten och kalibrering av utrustningen är nödvändiga.
Slipmaskin för kanter
Kantslipmaskinen använder sandband eller fräsar för att polera panelkanterna och ta bort grader och vassa kanter som uppstår vid skärning.Detta förbättrar driftsäkerheten och lamineringskvaliteten.Vanliga problem är ojämn slipning eller överdrivet slitage, vilket vanligtvis beror på åldrande sandband eller felaktig matningshastighet.Parametrarna bör justeras utifrån paneltjockleken och slipenheten måste underhållas regelbundet.
2. Tillverkningssteg för kretsar i det inre lagret
Beläggningsmaskin
Beläggningsmaskinen applicerar fotoresist jämnt på den kopparpläterade laminatytan med hjälp av rull- eller slitsmunstycksbeläggningsmetoder, och kontrollerar tjockleken till 5–20 μm. Vanliga problem är ojämn beläggning, bubblor eller tjockleksavvikelser, som ofta orsakas av igensatta munstycken eller instabil fotoresistviskositet. Regelbunden rengöring av rörledningar och övervakning av omgivningstemperatur och luftfuktighet krävs.
Exponeringsmaskin
Exponeringsmaskinen överför kretsmönster till fotoresisten med hjälp av ultraviolett (UV) eller laserljus, med ett högprecisionsinriktningssystem (noggrannhet ±5μm). Vanliga problem är felinriktning, otillräcklig exponeringsenergi eller dammföroreningar, ofta på grund av åldrande optiska system eller otillräcklig renlighet. Regelbunden kalibrering av den optiska banan och upprätthållande av en dammfri miljö är avgörande.
Etsningsmaskin
Etsmaskinen använder kemiska lösningar (t.ex. sur kopparklorid) för att avlägsna oskyddade kopparlager och bilda kretsmönster.Vanliga problem är underetsning/överetsning, sidoetsning eller avvikelser i linjebredd, vilket ofta orsakas av okontrollerad kemikaliekoncentration eller ojämnt spraytryck.Realtidsövervakning av kemiska parametrar och optimering av munstyckets layout är nödvändigt.
3. Borrning och metallisering av hål
Laserborrmaskin
Laserborrmaskiner (CO₂- eller UV-lasrar) används för bearbetning av mikrohål (0,1–0,3 mm) med en precision på upp till ±10 μm. Vanliga problem är avvikelser i hålens position, karbonisering av hålväggarna eller brännskador på materialet, vilket ofta orsakas av fel i brännvidden eller instabil laserenergi. Regelbunden kalibrering av det optiska systemet och parameterjusteringar baserade på materialegenskaperna krävs.
Elektrolös kopparbeläggningslinje
Elektrolytisk kopparplätering bildar ett ledande skikt (0,3–1 μm tjockt) på hålväggarna genom kemisk avsättning, vilket innefattar bad för avfettning, aktivering och kemisk kopparplätering. Vanliga problem är ojämn täckning av hålväggarna eller tomrum i avsättningen, vilket vanligtvis orsakas av ineffektiva aktiveringslösningar eller otillräcklig omrörning. Processövervakningen måste stärkas och metoderna för omrörning av baden måste optimeras.
4. Laminering och stapling av lager
Press för vakuumlaminering
Lamineringpressen binder samman flerlagers kärnplattor och prepregs under hög temperatur och tryck (180–200 °C, 300–500 psi) med hjälp av segmenterad temperaturkontrollteknik. Vanliga problem är delaminering, bubblor eller ojämn tjocklek, ofta på grund av ojämn tryckfördelning eller för hög uppvärmningshastighet. Det är viktigt att optimera lamineringskurvan och regelbundet underhålla värmeplattans planhet.
Brun oxideringslinje
Brun oxidationsbehandling genererar kemiskt ett mikroskopiskt skrovligt lager på kopparytan för att förbättra vidhäftningen mellan skikten.Vanliga problem är ojämn oxidationsfärg eller otillräcklig vidhäftning, vilket ofta orsakas av försvagad kemisk oxidationsförmåga eller felaktig behandlingstid.Regelbunden analys av tankvätskans sammansättning och kontroll av transportörens hastighet krävs.
5. Yttre skiktets krets och ytbehandling
Mönsterpläteringslinje
Pläteringslinjen ökar elektrolytiskt kretsens koppartjocklek (20–30 μm) och applicerar tennskydd, inklusive betning, kopparplätering och förtenning. Vanliga problem är ojämn pläteringstjocklek, små hål eller apelsinskalstruktur, ofta på grund av okontrollerad strömtäthet eller obalanserade tillsatsförhållanden. Flerpunktsströmövervakning och regelbunden filtrering av tankvätskan är nödvändigt.
Screentryckare för lödmask
Screentryckaren applicerar lödmaskbläck på kortytan med hjälp av skärmjustering och rakelstyrningsteknik.Vanliga problem är missade utskrifter, ojämn tjocklek eller felaktig inriktning, vilket ofta orsakas av igensättning av skärmen eller felaktigt rakeltryck.Det är viktigt att välja rätt antal maskor och att upprätthålla en ren miljö.
HAL-maskin (Hot Air Leveling)
HAL-maskinen belägger lödplattornas ytor med tenn (1–3 μm tjockt) med hjälp av varmluftsnivellering för att förhindra oxidation och förbättra lödbarheten. Vanliga problem är tennbump, tjockleksvariationer eller kopparupplösning, ofta på grund av okontrollerad tennbadstemperatur eller felaktig luftknivvinkel. Regelbunden rengöring av tennkärlet och kalibrering av luftkniven är nödvändigt.
6. Profilerings- och testfas
CNC-fräsmaskin
Routingmaskinen skär PCB-konturer med fräsar med en noggrannhet på ±0,05 mm och stöder bearbetning av oregelbundna slitsar och hål. Vanliga problem är grader, flisning av kanter eller dimensionella avvikelser, som ofta orsakas av slitage på fräsen eller otillräcklig dammutsugning. Det krävs lagerfräsningsstrategier och regelbundet byte av verktyg.
Automatiserad optisk inspektör (AOI)
AOI skannar kretsfel (t.ex. kortslutningar, öppna kretsar) med hjälp av kameror med flera vinklar och en igenkänningsnoggrannhet på 5 μm. Vanliga problem är höga falska positiva resultat eller missade detektioner, ofta på grund av ojämn belysning eller felaktiga tröskelvärden för algoritmen. Regelbunden kalibrering av ljuskällan och uppdatering av databasen är viktigt.
Testare för flygande prober
Testaren med flygande prober kontrollerar elektrisk prestanda genom att kontakta kontaktytor med prober, vilket stöder kretskortstestning med hög densitet.Vanliga problem är dålig probekontakt eller positioneringsfel, ofta på grund av probeslitage eller mekanisk vibration.Impedanskompensationsteknik och regelbunden rengöring av proberna är nödvändiga.
7. Hjälp- och miljöutrustning
System för rening av avloppsvatten
Detta system behandlar avloppsvatten som innehåller tungmetaller (t.ex. koppar och nickel) med hjälp av fällning, jonbyte och membranfiltrering.Vanliga problem är fluktuationer i vattenkvaliteten eller mättnad av hartser, vilket kräver realtidsövervakning av pH och tungmetallkoncentrationer samt planering av regenereringscykler.
Enhet för behandling av VOC
Denna enhet behandlar organiska avgaser genom aktiverad adsorption eller katalytisk förbränning för att uppfylla miljöutsläppsnormerna.Vanliga problem är minskad adsorptionseffektivitet eller deaktivering av katalysatorn, ofta på grund av för hög luftfuktighet eller ansamling av föroreningar. Förbehandling av inkommande luft och regelbundet byte av adsorptionsmaterial är nödvändigt.
Ytterligare anmärkningar:
- Moderna PCB-fabriker introducerar gradvis intelligenta ledningssystem (t.ex. MES) för att uppnå sammankoppling av utrustningsdata och optimering av processparametrar i slutna kretsar.
- Produktion av avancerade HDI-kort kräver Utrustning för direkt laseravbildning (LDI) för att ersätta traditionella exponeringsmaskiner, vilket förbättrar linjebreddsnoggrannheten till under 10 μm.
- Förebyggande av vanliga problem kräver kombination SPC statistisk processtyrning och TPM totalt produktivt underhåll att införa mekanismer för förebyggande underhåll.