PCB Üretim Ekipmanlarına Genel Bakış
Baskılı devre kartları (PCB'ler) elektronik ürünlerin temel bileşenleridir ve neredeyse tüm elektronik cihazlar bunlara dayanır. Profesyonel PCB üretimi tesisler, tasarım planlarını gerçek devre kartı ürünlerine dönüştürmek için bir dizi yüksek hassasiyetli, yüksek teknolojili ekipman kullanır.Bu makineler elektronik imalat endüstrisinin altyapısını oluşturur ve teknolojik seviyeleri PCB kalitesini, doğruluğunu ve üretim verimliliğini doğrudan etkiler.
Eksiksiz bir PCB üretim hattı, üretim sürecine göre kategorize edilebilen düzinelerce özel makineden oluşur: malzeme hazırlama ekipmanı, iç katman devre üretim ekipmanı, laminasyon ekipmanı, delme ekipmanı, kaplama ekipmanı, dış katman devre ekipmanı, lehim maskesi ve efsane baskı ekipmanı ve son şekillendirme ve test ekipmanı.Her aşama hassas işleme için özel makineler gerektirir ve tek bir adımdaki herhangi bir sorun kusurlu ürünlere yol açabilir.
Elektronik ürünler minyatürleştirme ve daha yüksek yoğunluğa doğru ilerledikçe, PCB üretim ekipmanı da gelişmeye devam ediyor.Modern PCB fabrikaları, yüksek hassasiyet ve tutarlılık taleplerini karşılamak için genellikle otomatik ve akıllı üretim makineleri kullanmaktadır. Bu özel makineleri anlamak, elektronik mühendislerinin daha iyi devre kartları tasarlamasına yardımcı olmakla kalmaz, aynı zamanda satın alma personelinin PCB tedarikçilerinin üretim yeteneklerini değerlendirmesine de yardımcı olur.
Malzeme Hazırlama ve İç Katman İmalatı
PCB üretimindeki ilk adım temel malzeme ile başlar.Malzeme hazırlama atölyesi, büyük boyutlu bakır kaplı laminatları (CCL) üretim için gerekli boyutlarda kesmek üzere bir dizi özel makineyle donatılmıştır.Giyotin makaslar ve panel testereler, büyük CCL levhaları ±0,1 mm hassasiyetle çalışılabilir panel boyutlarına keser. Kenar yuvarlama ve kenar taşlama makineleri, sonraki işlemlerde çapak veya delaminasyonu önlemek için panel kenarlarını düzleştirir. Temizleme makineleri ve fırınlar, yüzey kirleticilerini ve nemi gidererek istikrarlı malzeme kalitesi sağlar.
İç katman devre imalatı, PCB üretiminin temel aşamalarından biridir ve bir dizi hassas görüntüleme transfer ekipmanı gerektirir.Ön işlem makineleri bakır yüzeyi kimyasal ve fiziksel yöntemlerle temizleyerek fotorezist yapışmasını artırır.Kaplama makineleri, ışığa duyarlı bir katman oluşturmak için sıvı fotorezisti bakır panele eşit şekilde uygular.Yüksek hassasiyetli pozlama makineleri (LDI doğrudan görüntüleme sistemleri gibi) devre desenlerini ışığa duyarlı katmana aktarır ve modern ekipmanlar 15 μm'nin altında çizgi genişliklerine ulaşır.Geliştirme, aşındırma ve sıyırma makineleri daha sonra devre desenini kimyasal işlemlerle bakır folyo üzerine kalıcı olarak sabitler.
İç katman imalatından sonra, otomati̇k opti̇k deneti̇m (AOI) ekipmanı, açık devreler ve kısa devreler gibi kusurları tespit etmek için devrenin tam bir taramasını gerçekleştirir. Film ölçüm araçları kalıp boyutsal doğruluğunu sağlarken, panel yükleyiciler, boşaltıcılar ve toz giderme makineleri üretim sürekliliğini ve temizliğini korur. Bu aşamadaki ekipman yatırımı genellikle toplam PCB fabrika maliyetinin 'sinden fazlasını oluşturur ve teknolojik seviyesi, yüksek yoğunluklu ara bağlantı (HDI) kartları için üretim kapasitesini doğrudan belirler.
Çok Katmanlı Laminasyon ve Hassas Delme
Çok katmanlı PCB'ler için laminasyon atölyesi, iç katman çekirdeklerini prepreg (PP) levhalarla birleşik bir yapıya bağlamak için özel makinelerle donatılmıştır.PP kesme, düzeltme ve delme makineleri, katman hizalamasını ve düzgün reçine akışını sağlamak için prepreg malzemeyi önceden işler.Kahverengi oksit işleme hatları bakır yüzey yapışmasını artırır. Füzyon bağlayıcılar ve perçinleme makineleri ön hizalamayı gerçekleştirirken, büyük hidrolik presler (tipik olarak 200 tonun üzerinde basınç) ±1,5°C'lik sıcaklık kontrol hassasiyetiyle yüksek sıcaklık ve basınç altında nihai laminasyonu tamamlar.
Laminasyon sonrası işlemler de aynı derecede kritiktir.X-ray kontrol makineleri katmanlar arası hizalamayı ±25 μm hassasiyetle kontrol eder.Hedef frezeleme ve CCD delme makineleri sonraki işlemler için referans delikler oluşturur.Yönlendirme makineleri, kenar taşlama makineleri ve panel kesiciler ön şekillendirmeyi gerçekleştirirken, çelik plaka temizleyiciler ve soğutma kuleleri üretim istikrarını sağlar. Çok katmanlı laminasyon ekipmanı önemli bir yatırım gerektirir ancak yüksek güvenilirlikli, yüksek yoğunluklu devre kartları üretmek için gereklidir.
Delme, PCB üretiminde en fazla hassasiyet gerektiren adımlardan biridir.Modern PCB fabrikaları, 0,1 mm ila 6,5 mm arasında değişen matkap uçlarıyla donatılmış CNC delme makineleri kullanır ve ±25 μm içinde konumsal doğruluk elde eder.Otomatik takım değiştirme sistemleri, farklı delik boyutlarının sürekli olarak işlenmesini sağlar.Matkap ucu bileme makineleri takım ömrünü uzatırken, pimleme ve depinleme makineleri hizalama pimlerini işler.Delik kontrol ekipmanı delik duvar kalitesini kontrol eder. Yüksek hassasiyetli delme, özellikle HDI kartları ve IC alt tabakaları için sonraki kaplama ve ara bağlantı kalitesini sağlamak için esastır.
Kaplama ve Dış Katman Devresi
Kaplama atölyesi, bir PCB fabrikasının “kalp atışlarından” biridir ve güvenilir iletken yollar oluşturmaktan sorumludur.Dikey sürekli kaplama (VCP) ve yatay kaplama hatları (HTP), hassas akım yoğunluğu kontrolü ile delik duvarlarına ve yüzeylerine bakır katmanları biriktiren ve ±% 10 içinde kalınlık homojenliği sağlayan ana ekipmanlardır.Doğrudan metalizasyon (DMSE) gibi gelişmiş sistemler, sonraki kaplama için iletken olmayan delik duvarlarını etkinleştirir.Otomatik panel işleme sistemleri üretim verimliliğini artırır.
Kaplamadan sonra, dış katman devre imalatı dış devre modellerini oluşturur.Yüzey taşlama ve ön işlem makineleri, kuru film yapışmasını artırmak için bakır yüzeyini temizler.Laminasyon makineleri ışığa duyarlı kuru film uygularken, yüksek hassasiyetli pozlama sistemleri (lazer doğrudan görüntüleme gibi) dış katman desenlerini 20 μm'ye kadar çözünürlüklerle aktarır.Geliştirme, aşındırma ve sıyırma hatları fazla bakır folyoyu kaldırarak hassas devre desenleri oluşturur. In-line AOI sistemleri açık devre, kısa devre veya diğer kusurların olmadığından emin olmak için tam denetimler gerçekleştirir.
Dış katman imalatından sonra, elektriksel test (ET) bölümünde ön elektriksel testler yapılır.AOI tarayıcıları ve uçan prob test cihazları devre bağlantısını kontrol eder.Delme makineleri takım delikleri oluştururken, tamir istasyonları ve hat onarım makineleri küçük kusurları giderir.Dış katman devreleri doğrudan bileşenlere bağlandığından ve nihai ürün performansını etkilediğinden, bu aşamadaki ekipman son derece kararlılık ve tutarlılık gerektirir.
Yüzey İşlemleri ve Son İşlemler
Lehim maskesi (resist) uygulaması devreleri korur ve lehimleme kısa devrelerini önler.Ön işlem öğütücüler, ±5 μm içinde kalınlık kontrolü ile serigrafi veya püskürtme yoluyla sıvı fotoğrafla görüntülenebilir lehim maskesi (LPSM) uygulanmadan önce bakır yüzeyleri temizler.Pozlama makineleri filmleri veya LDI teknolojisini kullanarak açık alanları tanımlar ve geliştiriciler kürlenmemiş direnci kaldırır.Modern fabrikalar lehim maskesi kalitesini kontrol etmek için otomatik görsel denetim (AVI) sistemleri kullanırken, ultrasonik temizleyiciler yüzey temizliğini sağlar. Konveksiyon fırınları ve IR tünelleri, hassas sıcaklık profili ile direnci iyileştirir.
Lejant baskısı tanımlama işaretleri ekler.Geleneksel serigrafi baskı hala yaygındır, ancak dijital inkjet baskı popülerlik kazanmakta ve 0,5 mm'nin altında net karakterler üretmektedir.Serigrafi hazırlık alanları, baskı kalitesini sağlamak için emülsiyon kaplama, yıkama ve pozlama makinelerini içerir.IR fırınlar ve kürleme tünelleri, sonraki işlemler sırasında soyulmayı önlemek için lejant mürekkebini sertleştirir.
Yönlendirme departmanı panelleri ayrı ayrı levhalara ayırır ve kenarları işler.CNC yönlendiriciler (freze makineleri) karmaşık hatları ±0,05 mm hassasiyetle keser.V-çentikleme makineleri ayrılabilir tırnak tasarımlarını işlerken, zımba presleri yüksek hacimli basit şekillere uygundur.Temizleme makineleri lekesiz bitmiş ürünler için kalıntıları temizler.
Son test bölümü elektriksel doğrulamayı gerçekleştirir.Uçan prob test cihazları düşük hacimli, yüksek karmaşıklığa sahip panolar için uygunken, çivili yatak test cihazları seri üretimin üstesinden gelir ve pano başına saniyeler içinde test yapar.Son denetim, tüm müşteri gereksinimlerine uygunluğu sağlar.Kalınlık ölçerler homojenliği kontrol eder, düzleştirme makineleri düzlemselliği iyileştirir ve manuel/otomatik görsel denetim son dakika kusur taraması sağlar. Organik lehimlenebilirlik koruyucu (OSP) hatları, lehimlenebilirliği artırmak için açıkta kalan pedleri işler.
Ambalaj, nakliye hasarını önlemek için anti-statik malzemeler kullanır.PCB üretim ekipmanı kurulumunun tamamı büyük yatırım gerektirir ancak yüksek kaliteli devre kartları üretmek için gereklidir.