La fabrication de circuits imprimés est un processus précis et complexe qui repose sur une série d'équipements spécialisés de haute précision. De la photolithographie à la gravure, en passant par la stratification, le perçage, le placage et les essais, chaque étape de la production est pilotée par un équipement de base correspondant.
1.Étape de découpe des panneaux et de préparation du matériau de base
Machine à découper les panneaux
La machine de découpe de panneaux est utilisée pour découper des laminés de cuivre de grande taille dans les dimensions requises pour la production. Elle utilise généralement des systèmes de commande numérique ou hydraulique pour obtenir un positionnement de haute précision, garantissant des erreurs dimensionnelles inférieures à 0,1 mm. Les problèmes les plus courants sont les bavures sur les arêtes de coupe, la déformation des panneaux ou les écarts dimensionnels, souvent dus à l'usure des lames ou à des erreurs du système de positionnement. Le remplacement régulier des lames et l'étalonnage de l'équipement sont nécessaires.
Machine à meuler les bords
La ponceuse de chants utilise des bandes de sable ou des fraises pour polir les chants des panneaux, en éliminant les bavures et les arêtes vives générées lors de la découpe.Cela permet d'améliorer la sécurité des opérations et la qualité du laminage.Les problèmes les plus courants sont un ponçage inégal ou une usure excessive, généralement dus au vieillissement des bandes de sable ou à une vitesse d'avance inadaptée.Les paramètres doivent être ajustés en fonction de l'épaisseur du panneau et l'unité de meulage doit être entretenue régulièrement.
2. Étape de fabrication du circuit de la couche interne
Machine d'enduction
La machine d'enduction applique uniformément le photorésist sur la surface du stratifié recouvert de cuivre à l'aide de méthodes d'enduction au rouleau ou à fente, en contrôlant l'épaisseur entre 5 et 20 μm. Les problèmes courants comprennent un revêtement inégal, des bulles ou des écarts d'épaisseur, souvent causés par le colmatage des buses ou la viscosité instable du photorésist. Un nettoyage régulier des conduites et une surveillance de la température et de l'humidité ambiantes sont nécessaires.
Machine à exposer
La machine d'exposition transfère les motifs de circuits sur le photorésist à l'aide d'une lumière ultraviolette (UV) ou laser, avec un système d'alignement de haute précision (précision ±5 μm). Les problèmes courants comprennent le désalignement, une énergie d'exposition insuffisante ou la contamination par la poussière, souvent dus au vieillissement des systèmes optiques ou à une propreté insuffisante. Il est essentiel de calibrer régulièrement le chemin optique et de maintenir un environnement exempt de poussière.
Machine à graver
La machine à graver utilise des solutions chimiques (par exemple, du chlorure de cuivre acide) pour enlever les couches de cuivre non protégées et former des circuits.Les problèmes les plus courants sont la sous-mordançage/sur-mordançage, la gravure latérale ou les écarts de largeur de ligne, souvent dus à une concentration chimique incontrôlée ou à une pression de pulvérisation inégale.La surveillance en temps réel des paramètres chimiques et l'optimisation de la disposition des buses sont nécessaires.
3. Étape de perçage et de métallisation du trou
Machine de perçage au laser
Les machines de perçage laser (lasers CO₂ ou UV) sont utilisées pour le traitement de micro-trous (0,1 à 0,3 mm) avec une précision allant jusqu'à ±10 μm. Les problèmes courants comprennent le décalage de la position des trous, la carbonisation des parois des trous ou la brûlure des matériaux, souvent causés par des erreurs de distance focale ou une énergie laser instable. Un étalonnage régulier du système optique et des ajustements des paramètres en fonction des propriétés des matériaux sont nécessaires.
Ligne de dépôt de cuivre chimique
Le placage électrolytique au cuivre forme une couche conductrice (d'une épaisseur de 0,3 à 1 μm) sur les parois des trous grâce à un dépôt chimique, qui implique des bains de dégraissage, d'activation et de placage chimique au cuivre. Les problèmes courants comprennent une couverture inégale des parois des trous ou des vides de dépôt, généralement causés par des solutions d'activation inefficaces ou une agitation insuffisante. La surveillance du processus doit être renforcée et les méthodes d'agitation des bains doivent être optimisées.
4. Étape de laminage et d'empilage des couches
Presse à lamination sous vide
La presse à laminer assemble des panneaux multicouches et des préimprégnés à haute température et sous haute pression (180-200 °C, 300-500 psi), à l'aide d'une technologie de contrôle segmenté de la température. Les problèmes courants incluent le délaminage, la formation de bulles ou une épaisseur inégale, souvent dus à une répartition inégale de la pression ou à des vitesses de chauffage excessives. Il est essentiel d'optimiser la courbe de laminage et d'entretenir régulièrement la planéité de la plaque chauffante.
Ligne d'oxydation brune
Le traitement d'oxydation brune génère chimiquement une couche micro-rugueuse sur la surface du cuivre afin d'améliorer l'adhérence entre les couches.Les problèmes les plus courants sont une couleur d'oxydation inégale ou une adhérence insuffisante, souvent dus à une oxydabilité chimique affaiblie ou à un temps de traitement inapproprié.Une analyse régulière de la composition du liquide du réservoir et un contrôle de la vitesse du convoyeur sont nécessaires.
5. Circuit de la couche externe et stade de finition de la surface
Ligne de placage de motifs
La ligne de placage augmente par électrolyse l'épaisseur du cuivre du circuit (20 à 30 μm) et applique une protection à l'étain, notamment par des processus de décapage, de placage au cuivre et de placage à l'étain. Les problèmes courants comprennent une épaisseur de placage inégale, des piqûres ou des motifs en peau d'orange, souvent dus à une densité de courant non contrôlée ou à des ratios d'additifs déséquilibrés. Une surveillance multipoint du courant et une filtration régulière du fluide du réservoir sont nécessaires.
Sérigraphie de masques de soudure
La sérigraphie applique l'encre du masque de soudure sur la surface de la carte en utilisant l'alignement de l'écran et la technologie de contrôle de la raclette.Les problèmes les plus courants sont les impressions manquées, les épaisseurs inégales ou les défauts d'alignement, souvent dus au colmatage de l'écran ou à une pression inadéquate de la raclette.Il est essentiel de sélectionner un nombre de mailles d'écran approprié et de maintenir un environnement propre.
Machine à niveler à air chaud (HAL)
La machine HAL recouvre les surfaces des pastilles de soudure d'une couche d'étain (d'une épaisseur de 1 à 3 μm) à l'aide d'un nivellement à l'air chaud afin d'empêcher l'oxydation et d'améliorer la soudabilité. Les problèmes courants comprennent les bosses d'étain, les fluctuations d'épaisseur ou la dissolution du cuivre, souvent dues à une température incontrôlée du bain d'étain ou à un angle imprécis de la lame d'air. Un nettoyage régulier du pot d'étain et un étalonnage de la lame d'air sont nécessaires
6. Phase de profilage et de test
Défonceuse CNC
La machine à fraiser découpe les contours des circuits imprimés à l'aide de fraises avec une précision de ±0,05 mm, permettant ainsi le traitement de fentes et de trous irréguliers. Les problèmes courants comprennent les bavures, l'écaillage des bords ou les écarts dimensionnels, souvent causés par l'usure des fraises ou une extraction insuffisante de la poussière. Des stratégies de fraisage par couches et un remplacement régulier des outils sont nécessaires.
Inspecteur optique automatisé (AOI)
L'AOI scanne les défauts des circuits (par exemple, courts-circuits, circuits ouverts) à l'aide de caméras multi-angles avec une précision de reconnaissance de 5 μm. Les problèmes courants comprennent des taux élevés de faux positifs ou des détections manquées, souvent dus à un éclairage inégal ou à des réglages de seuil d'algorithme inappropriés. Un étalonnage régulier de la source lumineuse et des mises à jour régulières de la base de données sont essentiels.
Testeur de sondes volantes
Le testeur à sondes volantes vérifie les performances électriques en mettant en contact les plots avec des sondes, ce qui permet de tester des cartes à haute densité.Les problèmes les plus courants sont un mauvais contact entre les sondes ou des erreurs de positionnement, souvent dus à l'usure des sondes ou aux vibrations mécaniques.Une technologie de compensation d'impédance et un nettoyage régulier des sondes sont nécessaires.
7. Équipements auxiliaires et environnementaux
Système de traitement des eaux usées
Ce système traite les eaux usées contenant des métaux lourds (cuivre, nickel, etc.) en utilisant les technologies de précipitation, d'échange d'ions et de filtration membranaire.Les problèmes les plus courants sont les fluctuations de la qualité de l'eau ou la saturation des résines, ce qui nécessite une surveillance en temps réel du pH et des concentrations de métaux lourds, ainsi que la planification des cycles de régénération.
Unité de traitement des COV
Cette unité traite les gaz résiduaires organiques par adsorption activée ou combustion catalytique afin de répondre aux normes d'émissions environnementales.Les problèmes les plus courants sont la réduction de l'efficacité de l'adsorption ou la désactivation du catalyseur, souvent dues à une humidité excessive ou à l'accumulation d'impuretés. Un prétraitement de l'air entrant et un remplacement régulier des matériaux d'adsorption sont nécessaires.
Notes complémentaires:
- Les usines modernes de circuits imprimés introduisent progressivement systèmes de gestion intelligents (par exemple, MES) pour réaliser l'interconnexion des données des équipements et l'optimisation en boucle fermée des paramètres du processus.
- La production de cartes HDI haut de gamme nécessite Équipement d'imagerie laser directe (LDI) pour remplacer les machines d'exposition traditionnelles, améliorant la précision de la largeur de ligne à moins de 10 μm.
- La prévention des problèmes courants nécessite de combiner SPC contrôle statistique des processus et TPM maintenance productive totale mettre en place des mécanismes de maintenance préventive.