PCB-assemblage machine: De precisie-motor van de elektronische productieketen

De Printed Circuit Board Assembly Machine is de kernapparatuur in de productie van moderne elektronische apparaten. Het is verantwoordelijk voor het nauwkeurig monteren van componenten zoals weerstanden, condensatoren en chips op de printplaat en het realiseren van elektrische interconnectie door processen zoals solderen en inspectie. Met de snelle ontwikkeling van 5G-communicatie, AI-chips, nieuwe energievoertuigen en andere gebieden, hebben PCB-assemblagemachines continu doorbraken gerealiseerd in de richtingen van hoge snelheid, miniaturisatie en intelligentie. Dit artikel zal een analyse uitvoeren vanuit drie dimensies: kerntechnologiemodules, uitdagingen en innovaties in de industrie en toekomstige trends.

De surface mount technology (SMT) machine is de kernapparatuur voor PCB-assemblage. Het bereikt een nauwkeurige plaatsing van componenten door middel van een high-speed motion control systeem en visuele positioneringstechnologie. De Yuanlisheng EM-560 surface mount technology (SMT) machine maakt bijvoorbeeld gebruik van een vliegende oriëntatiemodule, die de montage van componenten van 0,6 mm * 0,3 mm tot 8 mm * 8 mm ondersteunt, met een nauwkeurigheid van ±25μm34. De geavanceerde apparatuur is ook uitgerust met een AI visueel compensatiesysteem om de offset veroorzaakt door thermische vervorming van de PCB in real-time te corrigeren, waardoor de opbrengst met 6%.

Reflow soldeeroven: Het traditionele proces smelt de soldeerpasta door gelijkmatige verwarming, maar chips met hoge dichtheid zijn gevoelig voor kromtrekken en defecten als gevolg van verschillen in thermische uitzetting. Intel heeft traditioneel reflow solderen vervangen door hot press bonding (TCB) technologie, waarbij lokale warmte en druk wordt uitgeoefend om de afstand tussen de soldeerverbindingen te verkleinen tot minder dan 50μm, waardoor het risico op bruggen aanzienlijk wordt verlaagd met 49.

Hot Press Bonding Machine (TCB) : Bij de productie van HBM (High Bandwidth Memory) bereikt het TCB-apparaat de stapeling van 16 lagen DRAM-chips door middel van nauwkeurige temperatuurregeling (±1℃) en drukregeling (0,05N nauwkeurigheid). De ASMPT -apparaat werd door SK Hynix gebruikt bij de productie van HBM3E vanwege de ondersteuning voor opbrengstoptimalisatie van meerlaagse stapeling.

Automatische optische inspectie (AOI) in combinatie met elektroluminescentie (EL) technologie kan defecten in soldeerverbindingen op micronniveau identificeren. Ams Osram introduceerde de Data Matrix QR-code, die de testgegevens van elke component op het PCB-oppervlak codeert om volledige levenscyclus traceerbaarheid te bereiken 36. Sommige high-end apparatuur integreert ook laser reparatiemodules om overtollig soldeer direct te ableren of valse soldeerverbindingen te repareren.

MicroLED en AI-chips vereisen een pad pitch van minder dan 30μm, wat moeilijk te realiseren is met traditionele aftrekmethoden. De gemodificeerde semi-additiemethode (mSAP) in combinatie met laser direct writing exposure (LDI) technologie kan een lijnbreedte van 20μm bereiken en is geschikt voor processen onder 28nm. Bovendien heeft de popularisering van blind buried vias technologie en arbitrary layer interconnect (ELIC) processen HDI-boards ertoe aangezet om te evolueren naar een lijnbreedte van 40μm.

De PCB van nieuwe energievoertuigen moet een stroom van meer dan 100A dragen. Het zij-ets probleem van dikke koperplaten (2-20oz) wordt opgelost door differentiële etsing, maar de combinatie van dikke koperlagen en hoogfrequente materialen is gevoelig voor delaminatie. Dynamische pulse etsing (DPE) en gemodificeerd PTFE-substraat (Dk-stabiliteit ±0,03) zijn de oplossing geworden 17. Op het gebied van warmteafvoer integreren 3D-structuur PCBS koellichamen door middel van een dieptecontrole sleufontwerp (met een plaatdikte van 50%-80%) om de impact van hoge temperaturen op componenten te verminderen.

Six Sigma DMAIC procesintegratie met IoT-gegevens optimaliseert de opbrengst van de productielijn. De Hanwha SemiTech TCB-bondingmachine is bijvoorbeeld uitgerust met een geautomatiseerd systeem dat snel schakelen tussen 8 en 16 lagen ondersteunt, waardoor handmatige interventie wordt verminderd. Het AI-gestuurde real-time afwijkingscorrectiesysteem kan ook brugrisico's voorspellen op basis van het soldeerpasta diffusiemodel en lasparameters dynamisch aanpassen.

Opvouwbare telefoons en TWS-hoofdtelefoons hebben de vraag naar ultradunne PCBS te bereiken. Blind hole/buried hole technologie (50-100μm micro-gaten) en flexibiliteit-rigide composietplaten (zoals polyimide materialen) zijn mainstream geworden, waarvoor surface mount technology (SMT) machines hoge precisie gebogen oppervlaktebindingsmogelijkheden moeten hebben.

Automotive-grade PCBS moeten bestand zijn tegen hoge temperaturen (hoge Tg-materialen) en trillingstests. Het ENEPIG (Electroless nickel palladium plating) oppervlaktebehandelingsproces is compatibel met aluminium draadverbinding, waardoor de betrouwbaarheid van de ECU-module wordt verbeterd. De Tesla 4680 batterijbeheersysteem gebruikt 20oz dikke koperplaten en ondersteunt hoogstroomoverdracht.

HBM-geheugen is afhankelijk van TCB-bondingmachines om 3D-stapeling te bereiken. SK Hynix's MR-MUF-proces vult de gaten met epoxy gietmassa, en de thermische geleidbaarheid is twee keer zo hoog als die van traditionele NCF, wat geschikt is voor de hoge warmteafvoervereisten van AI-chips.

De popularisering van 3nm-chips heeft de vraag naar opto-elektronische co-packaging (CPO) doen ontstaan. PCBS zullen optische golfgeleiders en silicium fotonische apparaten integreren, waardoor assemblagemachines worden geüpgraded naar laserkoppeling en micro-optische uitlijningstechnologieën.

De promotie van loodvrije soldeersels en halogeenvrije substraten vereist dat lasapparatuur zich aanpast aan lage-temperatuurprocessen (zoals het smeltpunt van Sn-Bi-legering bij 138℃). De EU RoHS 3.0-verordening zal fabrikanten van apparatuur ertoe aanzetten energiezuinige modules te ontwikkelen. Het snelle verwarmings- en koelontwerp van pulse heaters kan bijvoorbeeld het energieverbruik met 50%.

Toekomstige apparatuur kan surface mount technology (SMT), solderen en inspectie integreren. De ASMPT Co-EMIB verpakkingsapparatuur ondersteunt bijvoorbeeld gemengde verwerking op waferniveau en substrateniveau, waardoor de HBM-productiecyclus met 49 wordt verkort.

Als de "precieze handen" van elektronische productie, definieert de technologische evolutie van PCB-assemblagemachines direct de miniaturisatie en prestatiegrenzen van elektronische producten. Van de micron-niveau positionering van surface mount technology (SMT) machines tot de meerlaagse stapeling van TCB-bondingmachines, van AI-kwaliteitsinspectie tot groene processen, drijft apparatuurinnovatie de industriële keten aan om te klimmen naar hoogwaardige gebieden. Met de doorbraken van Chinese fabrikanten zoals Jialichuang in 32-laags meerlaagse bordtechnologie, evenals de concurrentie van Zuid-Korea en de Verenigde Staten Semiconductor en ASMPT in de bondingmachinemarkt, zal de wereldwijde PCB-assemblagemachine-industrie getuige zijn van intensere technologische concurrentie en samenwerking, evenals ecologische reconstructie. 379