تولید میکانیزه PCB: یک تجزیه و تحلیل جامع از تجهیزات فرآیند به تولید هوشمند

تولید میکانیزه PCB: یک تجزیه و تحلیل جامع از تجهیزات فرآیند به تولید هوشمند

مقدمه
صفحه های مداری چاپی (PCBS) ، به عنوان حامل اصلی محصولات الکترونیکی، به شدت به تجهیزات مکانیکی دقیق و فناوری اتوماسیون در فرآیند تولید خود متکی هستند.با توسعه محصولات الکترونیکی به سمت تراکم بالا، کوچک سازی و فرکانس بالا،نوآوری تکنولوژیکی تجهیزات تولید PCB و تجهیزات فناوری نصب سطح (SMT) تبدیل به کلید پیشرفت صنعت شده استاین مقاله به طور سیستماتیک کل فرآیند و تکامل تکنولوژیکی تولید PCB مکانیزه را از جنبه هایی مانند تجهیزات اصلی در تولید PCB، تجهیزات فرآیند SMT،روند هوشمندانه، و فناوری های کنترل کیفیت.

I. تجهیزات مکانیکی اصلی برای تولید PCB
فرآیند تولید PCB پیچیده است و شامل چندین روش است که هر یک از آنها نیاز به تجهیزات اختصاصی برای پشتیبانی دارند. تجهیزات اصلی شامل:

نردبان پانل
در هنگام برش لایه های پوشش داده شده مس بزرگ به قطعات کوچک مورد نیاز برای تولید، لازم است دقت ابعاد و میزان استفاده از مواد کنترل شود.نردبان پانل مواد زباله را کاهش می دهد و اطمینان از صاف بودن لبه صفحه را از طریق 47 ابزار با دقت بالا و یک سیستم کنترل خودکار.

تجهیزات لیتوگرافی و حکاکی

دستگاه لیتوگرافی: الگوی مدار از طریق قرار گرفتن در معرض ماوراء بنفش به لایه های مس پوشانده منتقل می شود.لازم است به دقت کنترل انرژی قرار گرفتن در معرض نور و دقت تراز برای اطمینان از اینکه عرض خط / فاصله خط با الزامات طراحی (مانند حداقل عرض خط 2 میلی متر) مطابقت دارد.. 59.

ماشین حکاکی: از محلول های شیمیایی (مانند کلرید مس اسیدی) برای حذف لایه مس محافظت نشده و تشکیل مدارهای رسانا استفاده می کند. کنترل دقیق غلظت،درجه حرارت و سرعت جریان محلول کلید جلوگیری از حکاکی بیش از حد یا ناکافی است 47.

تجهیزات حفاری
PCBS چند لایه ای نیاز به دستیابی به ارتباط بین لایه ای از طریق حفاری دارد. ماشین حفاری با سرعت بالا از قطعات حفاری در سطح میکرو استفاده می کند و در ترکیب با تکنولوژی موقعیت گذاری لیزر،می تواند از طریق حفره هایی با قطر 0 تراکم بالایی را پردازش کند..1mm، که نیازهای ارتباطات 5G و مدارهای فرکانس بالا 59 را برآورده می کند.

تجهیزات غوطه ور کردن مس
یک لایه مس به صورت شیمیایی بر روی دیوار سوراخ قرار می گیرد تا هدایت بین لایه را تضمین کند.فرآیند بارش مس نیاز به کنترل ترکیب محلول و درجه حرارت برای جلوگیری از لایه مس در دیوار سوراخ از پوست کردن، که ممکن است روی قابلیت اطمینان تاثیر بگذارد. 57.

تجهیزات کلیدی و فن آوری های فرآیند SMT
تکنولوژی نصب سطح (SMT) فرآیند اصلی مونتاژ PCB است و تجهیزات آن به طور مستقیم کارایی تولید و کیفیت جوش را تعیین می کند.

دستگاه چاپ پودر
خمیر جوش باید با دقت از طریق شبکه فولادی بر روی پد های PCB چاپ شود و دقت چاپ در حدود ± 25μm کنترل شود.یک بازرسی نوری (SPI) باید برای نظارت بر ضخامت و یکنواخت خمیر جوش در زمان واقعی مجهز باشد.. 310

ماشین با تکنولوژی نصب سطحی
با اتخاذ یک سیستم دید با دقت بالا و بازوهای رباتیک چند محوری، نصب سریع قطعات به دست می آید (به عنوان مثال، سرعت نصب قطعات بسته بندی شده 0402 می تواند به 30،000CPH برسد).تکنولوژی نصب سطح دو مسیر (SMT) ماشین می تواند پانل های دوگانه را همزمان پردازش کند، افزایش ظرفیت تولید 610

کوره ی جوش مجدد
با کنترل دقیق منحنی منطقه دمایی (پیش گرم کردن، ذوب شدن، خنک شدن) ، خمیر جوش به طور یکنواخت ذوب می شود و مفاصل جوش قابل اعتماد تشکیل می شود.فناوری حفاظت از نیتروژن می تواند اکسیداسیون را کاهش دهد و بهره وری جوش را 310٪ افزایش دهد.

تجهیزات جوش موج
از آن برای جوشاندن قطعات پلاگین استفاده می شود، از طریق کنترل اوج موج پویا از پل و جوشاندن غلط جلوگیری می شود و برای فرآیند مونتاژ هیبریدی 610 مناسب است.

روند هوش و اتوماسیون
تکنولوژی تشخیص AI

بازرسی نوری خودکار (AOI): استفاده از الگوریتم های یادگیری عمیق برای شناسایی نقص های مفصل جوش (مانند جوش غلط و آفست) ، با نرخ اشتباه کمتر از 1٪310.

بازرسی اشعه ایکس (AXI): برای بسته های BGA و QFN، حفره ها و ترک ها را در مفاصل جوش پنهان شناسایی کنید تا اطمینان از قابلیت اطمینان بسته های با چگالی بالا 510 وجود داشته باشد.

سیستم تولید انعطاف پذیر (FMS)
با یکپارچه سازی داده های تجهیزات از طریق سیستم MES، می توان به سرعت از تولید چند نوع به تولید دسته های کوچک تغییر کرد.در همکاری با AGV ها، زمان دستکاری مواد را 10 درصد کاهش می دهد.

تکنولوژی تولید سبز
محبوبیت جوش و جوش بدون سرب و فرآیند جوش با دمای پایین باعث کاهش آلودگی محیط زیست می شود. مواد تمیز کننده مبتنی بر آب جایگزین حلال های آلی می شوند و انتشار COV را 35٪ کاهش می دهند.

IV. چالش ها و مسیرهای توسعه آینده
تقاضا برای دقت بالا و کوچک سازی
محبوبیت قطعات بسته بندی شده 01005 و زیربناهای IC مستلزم این است که دقت ماشین های فناوری نصب سطح (SMT) به ±15μm برسد.و مسأله ی یکنواخت چاپ مایکرو سولدر باید حل شود.. 610

تکنولوژی ادغام ناهمگن
بسته بندی سه بعدی و SiP (System-in-Package) باعث می شود که PCBS به سمت high-density interconnect (HDI) و arbitrary layer interconnect (ELIC) حرکت کند.و انواع جدیدی از تجهیزات حفاری لیزری و الکتروپلاستی باید توسعه یابد 59.

کارخانه هوشمند
استفاده از اینترنت اشیاء صنعتی (IIoT) و فناوری دوقلو دیجیتال امکان نگهداری پیش بینی کننده تجهیزات و بهینه سازی پویا پارامترهای فرآیند را فراهم می کند.کاهش زمان توقف بیش از 30٪.

نتیجه گیری
تولید PCB مکانیزه سنگ بنای صنعت الکترونیک است. تکرار تجهیزات و فناوری آن به طور مستقیم بر عملکرد محصول و هزینه های تولید تأثیر می گذارد.از تجهیزات حکاکی سنتی تا سیستم های بازرسی هوشمند مبتنی بر هوش مصنوعی، از ماشین های قرار دادن SMT تا فرآیندهای تولید سبز، نوآوری های تکنولوژیکی به طور مداوم صنعت را به سمت دقت بالا، قابلیت اطمینان بالا و پایداری هدایت می کند.با رشد انفجاری 5G، اینترنت اشیاء و الکترونیک خودرو، تجهیزات تولید PCB هوشمندتر و انعطاف پذیرتر می شوند،ارائه پشتیبانی اصلی برای کوچک سازی و چند عملکردی محصولات الکترونیکی.