التصنيع الآلي لـ PCB: تحليل شامل من معدات العملية إلى الإنتاج الذكي
مقدمة
لوحات الدوائر المطبوعة (PCBS) ، باعتبارها الناقل الأساسي للمنتجات الإلكترونية ، تعتمد بشكل كبير على المعدات الميكانيكية الدقيقة وتكنولوجيا الأتمتة في عملية التصنيع.مع تطور المنتجات الإلكترونية نحو الكثافة العاليةالتصغير و التردد العاليأصبح الابتكار التكنولوجي لمعدات تصنيع PCB ومعدات تكنولوجيا تركيب السطح (SMT) مفتاحًا لتعزيز تقدم الصناعةستقوم هذه المقالة بتحليل منهجي للعملية الكاملة والتطور التكنولوجي لإنتاج PCB الميكانيكي من جوانب مثل المعدات الأساسية في تصنيع PCB ، ومعدات عملية SMT ،الاتجاهات الذكية، وتقنيات فحص الجودة.
I. المعدات الميكانيكية الأساسية لتصنيع PCB
عملية تصنيع أقراص PCB معقدة ، وتشمل إجراءات متعددة ، تتطلب كل منها معدات مخصصة لدعمها. تشمل المعدات الأساسية:
المنشار
عند قطع المصفوفات المعلبة بالنحاس ذات الحجم الكبير إلى قطع صغيرة مطلوبة للإنتاج ، من الضروري التحكم في دقة الأبعاد ومعدل استخدام المواد.يقلل من النفايات المادية ويضمن مسطحة حافة اللوحة بنسبة 47 من خلال أدوات عالية الدقة ونظام التحكم الآلي.
أجهزة ليتوغرافيا وحفر
آلة التصوير الحجري: يتم نقل نمط الدوائر إلى اللامينات المطلي بالنحاس من خلال التعرض للأشعة فوق البنفسجية.من الضروري التحكم بدقة في طاقة التعرض ودقة المحاذاة لضمان أن عرض الخط / المسافة بين الخطين يلبي متطلبات التصميم (مثل الحد الأدنى لسرعة الخط من 2mil). 59.
آلة الحفر: تستخدم محلولات كيميائية (مثل كلوريد النحاس الحمضي) لإزالة طبقة النحاس غير المحمية وتشكيل دوائر موصلة. التحكم الدقيق في التركيز،درجة حرارة ومعدل تدفق المحلول هو مفتاح لتجنب الحفر المفرط أو غير الكافي 47.
معدات الحفر
يجب أن يحقق PCBS متعددة الطبقات اتصالًا بين الطبقات من خلال الحفر. تستخدم آلة الحفر عالية السرعة قطع الحفر على مستوى الميكرون ، وبالتزامن مع تكنولوجيا تحديد الموقع بالليزر ،يمكن معالجة الكثافة العالية من خلال ثقوب قطرها 0.1ملم ، تلبي متطلبات الاتصالات 5G والدوائر عالية التردد 59.
معدات غرق النحاس
يتم إيداع طبقة نحاسية كيميائيا على جدار الثقب لضمان الموصلات بين الطبقات.تتطلب عملية هطول النحاس التحكم في تكوين المحلول ودرجة الحرارة لمنع طبقة النحاس على جدار الثقب من القشرة، والتي قد تؤثر على الموثوقية.
المعدات الرئيسية والتقنيات في عملية SMT
تكنولوجيا التثبيت السطحي (SMT) هي العملية الأساسية لتجميع PCB ، ومعداتها تحدد مباشرة كفاءة الإنتاج وجودة اللحام.
آلة طباعة لحام البستة
يجب طباعة معجون اللحام بدقة على لوحات PCB من خلال الشبكة الصلبة ، مع تحكم دقة الطباعة في غضون ± 25μm.يجب أن تكون مجهزة بمفتش بصري لمراقبة سمك ووحدة معجون اللحام في الوقت الحقيقي.. 310
آلة تكنولوجيا التثبيت السطحي
من خلال اعتماد نظام الرؤية عالي الدقة والأذرع الروبوتية متعددة المحاور ، يتم تحقيق تركيب المكونات بسرعة (على سبيل المثال ، يمكن أن تصل سرعة تركيب 0402 من المكونات المعبأة إلى 30،000CPH).يمكن لجهاز تكنولوجيا تركيب السطح مزدوج المسار (SMT) معالجة ألواح مزدوجة في وقت واحد، زيادة القدرة الإنتاجية بنسبة 610.
أفران لحامة العودة
من خلال التحكم بدقة في منحنى منطقة درجة الحرارة (التسخين المسبق والذوبان والتبريد) ، يتم ذوبان معجون اللحام بشكل موحد وتشكيل مفاصل اللحام الموثوق بها.يمكن لتكنولوجيا حماية النيتروجين أن تقلل من الأكسدة وتحسين عائد اللحام بنسبة 310.
معدات لحام الموجات
يستخدم لحام مكونات الشبكة ، وتجنب الجسر والحام الزائف من خلال التحكم في ذروة الموجة الديناميكية ، وهو مناسب لعملية التجميع الهجينة 610.
3 - اتجاهات الذكاء والأتمتة
تكنولوجيا الكشف القائمة على الذكاء
التفتيش البصري التلقائي (AOI): باستخدام خوارزميات التعلم العميق لتحديد عيوب مفاصل اللحام (مثل اللحام الخاطئ والتعديل) ، مع معدل خطأ أقل من 1٪310.
فحص بالأشعة السينية (AXI): بالنسبة للحزم BGA و QFN ، اكتشاف المسام والشقوق في مفاصل اللحام الخفية لضمان موثوقية حزم ذو الكثافة العالية 510.
نظام التصنيع المرن (FMS)
من خلال دمج بيانات المعدات من خلال نظام MES ، يمكن تحقيق التحول السريع بين الإنتاج المتعدد المجموعات والإنتاج في دفعات صغيرة.بالتعاون مع المركبات المتحركة، يقلل من وقت معالجة المواد بنسبة 10%.
تقنية التصنيع الخضراء
إن تعميم عمليات اللحام الخالية من الرصاص واللحام منخفضة درجة الحرارة يقلل من التلوث البيئي. تستبدل مواد التنظيف على أساس الماء المذيبات العضوية ، مما يقلل من انبعاثات مركبات عاديّة متطايرة بنسبة 35٪.
التحديات واتجاهات التنمية المستقبلية
الطلب على الدقة العالية والتصغير
شعبية المكونات المعبأة 01005 والروابط IC تتطلب أن دقة آلات تكنولوجيا التثبيت السطحي (SMT) تصل إلى ± 15μm ،ومسألة توحيد طباعة البستة المصغرة باللحام تحتاج إلى معالجة. 610
تكنولوجيا التكامل غير المتجانس
تعبئة ثلاثية الأبعاد و SiP (نظام في الحزمة) تدفع PCBS نحو التواصل بين الكثافة العالية (HDI) وتواصل الطبقة التعسفية (ELIC) ،وتحتاج إلى تطوير أنواع جديدة من معدات الحفر بالليزر والطلاء الكهربائي 59.
مصنع ذكي
يسمح تطبيق الإنترنت الصناعي للأشياء (IIoT) وتكنولوجيا التوأم الرقمي بالصيانة التنبؤية للمعدات والتحسين الديناميكي لمعلمات العملية ،تقليل أوقات التوقف بأكثر من 30%.
الاستنتاج
تصنيع أقراص PCB الميكانيكية هو حجر الزاوية لصناعة الإلكترونيات. يؤثر تكرار معداتها وتقنياتها بشكل مباشر على أداء المنتج وتكاليف الإنتاج.من معدات الحفر التقليدية إلى أنظمة التفتيش الذكية القائمة على الذكاء الاصطناعي، من آلات وضع SMT إلى عمليات التصنيع الخضراء، الابتكار التكنولوجي يدفع الصناعة باستمرار نحو الدقة العالية، والموثوقية العالية والاستدامة.مع النمو المتفجّر لـ 5G، إنترنت الأشياء والإلكترونيات السيارات، وسوف تصبح معدات تصنيع PCB أكثر ذكاء ومرونة،توفير الدعم الأساسي لتصغير الأجهزة الإلكترونية ومتعددة وظائفها.
