Machine d'assemblage de PCB: Le moteur de précision de la chaîne industrielle de fabrication électronique

La Machine d'assemblage de circuits imprimés est l'équipement central dans la fabrication des appareils électroniques modernes. Il est responsable du montage précis de composants tels que des résistances, des condensateurs et des puces sur le circuit imprimé, et de la réalisation de l'interconnexion électrique grâce à des processus tels que la soudure et l'inspection. Avec le développement rapide de la communication 5G, des puces d'IA, des véhicules à énergie nouvelle et d'autres domaines, les machines d'assemblage de PCB ont constamment percé dans les directions de la haute vitesse, de la miniaturisation et de l'intelligence. Cet article procédera à une analyse à partir de trois dimensions : les modules technologiques de base, les défis et les innovations de l'industrie, et les tendances futures.

La machine de technologie de montage en surface (SMT) est l'équipement central pour l'assemblage de PCB. Elle réalise un placement précis des composants grâce à un système de contrôle de mouvement à grande vitesse et à une technologie de positionnement visuel. Par exemple, la machine de technologie de montage en surface (SMT) Yuanlisheng EM-560 adopte un module d'orientation volante, supportant le montage de composants allant de 0,6 mm * 0,3 mm aux 8 mm * 8 mm, avec une précision de ±25μm34. L'équipement de pointe est également équipé d'un système de compensation visuelle IA pour corriger en temps réel le décalage causé par la déformation thermique du PCB, augmentant le rendement de 6%.

Four de refusion: Le processus traditionnel fait fondre la pâte à souder grâce à un chauffage uniforme, mais les puces à haute densité sont sujettes au gauchissement et à la défaillance en raison des différences d'expansion thermique. Intel a remplacé la refusion traditionnelle par la technologie de liaison par pression à chaud (TCB), en appliquant une chaleur et une pression locales pour réduire l'espacement des joints de soudure à moins de 50μm, réduisant considérablement le risque de pontage de 49.

Machine de liaison par pression à chaud (TCB) : Dans la fabrication de HBM (High Bandwidth Memory), le dispositif TCB réalise l'empilement de 16 couches de puces DRAM grâce à un contrôle précis de la température (±1℃) et du contrôle de la pression (précision de 0,05 N). Le ASMPT a été utilisé par SK Hynix dans la production de HBM3E en raison de son support pour l'optimisation du rendement de l'empilement multicouche.

Inspection optique automatique (AOI) combinée à la technologie d'électroluminescence (EL) peut identifier les défauts des joints de soudure au niveau du micron. Ams Osram a introduit le code QR Data Matrix, codant les données de test de chaque composant sur la surface du PCB pour réaliser une traçabilité complète du cycle de vie 36. Certains équipements haut de gamme intègrent également des modules de réparation laser pour enlever directement la soudure redondante ou réparer les faux joints de soudure.

MicroLED et puces d'IA nécessitent un pas de pastille inférieur à 30μm, ce qui est difficile à atteindre avec les méthodes de soustraction traditionnelles. La méthode semi-additive modifiée (mSAP) combinée à la technologie d'exposition par écriture directe laser (LDI) peut atteindre une largeur de ligne de 20μm et convient aux processus inférieurs à 28 nm. De plus, la popularisation des technologies de vias borgnes et enterrés et interconnexion de couches arbitraires (ELIC) a conduit les cartes HDI à évoluer vers une largeur de ligne de 40μm.

Le PCB des véhicules à énergie nouvelle doit transporter un courant de plus de 100A. Le problème de la gravure latérale des plaques de cuivre épaisses (2-20 oz) est résolu par la gravure différentielle, mais la combinaison de couches de cuivre épaisses et de matériaux haute fréquence est sujette à la délamination. La gravure par impulsions dynamiques (DPE) et substrat PTFE modifié (stabilité Dk ±0,03) sont devenus la solution 17. En termes de dissipation thermique, les PCB à structure 3D intègrent des dissipateurs thermiques grâce à une conception de fente de contrôle de la profondeur (avec une épaisseur de carte de 50 % à 80 %) pour réduire l'impact des températures élevées sur les composants.

Intégration du processus Six Sigma DMAIC avec les données IoT optimise le rendement de la chaîne de production. Par exemple, la machine de liaison TCB de Hanwha SemiTech est équipée d'un système automatisé qui prend en charge le passage rapide entre 8 et 16 couches, réduisant l'intervention manuelle. Le système de correction des écarts en temps réel basé sur l'IA peut également prédire les risques de pontage en fonction du modèle de diffusion de la pâte à souder et ajuster dynamiquement les paramètres de soudure.

Les téléphones à écran pliable et écouteurs TWS ont stimulé la demande de PCB ultra-minces. Le technologie des trous borgnes/enterrés (micro-trous de 50 à 100μm) et cartes composites flexibles-rigides (telles que les matériaux polyimides) sont devenues courantes, nécessitant que les machines de technologie de montage en surface (SMT) aient des capacités de liaison de surface incurvée de haute précision.

Les PCB de qualité automobile doivent passer des tests de résistance aux hautes températures (matériaux à Tg élevée) et de résistance aux vibrations. Le processus de traitement de surface ENEPIG (placage de nickel palladium sans électrode) est compatible avec la liaison filaire en aluminium, améliorant la fiabilité du module ECU. Le système de gestion de batterie Tesla 4680 utilise des plaques de cuivre épaisses de 20 oz et prend en charge la transmission à courant élevé.

La mémoire HBM repose sur les machines de liaison TCB pour réaliser l'empilement 3D. Le processus MR-MUF de SK Hynix comble les lacunes avec le composé de moulage époxy, et la conductivité thermique est deux fois plus élevée que celle du NCF traditionnel, ce qui convient aux exigences de dissipation thermique élevée des puces d'IA.

La popularisation des puces de 3 nm a suscité la demande de co-encapsulation optoélectronique (CPO). Les PCB intégreront des guides d'ondes optiques et dispositifs photoniques en silicium, ce qui incitera les machines d'assemblage à se moderniser vers les technologies de couplage laser et alignement micro-optique.

La promotion des soudures sans plomb et substrats sans halogène exige que les équipements de soudure s'adaptent aux processus à basse température (tels que le point de fusion de l'alliage Sn-Bi à 138℃). Le règlement européen RoHS 3.0 incitera les fabricants d'équipements à développer des modules à faible consommation d'énergie. Par exemple, la conception de chauffage et de refroidissement rapides des chauffages à impulsions peut réduire la consommation d'énergie de 50%.

Les futurs équipements pourraient intégrer la technologie de montage en surface (SMT), la soudure et l'inspection. Par exemple, l'équipement d'encapsulation Co-EMIB d'ASMPT prend en charge le traitement mixte au niveau de la plaquette et niveau du substrat, raccourcissant le cycle de production HBM de 49.

En tant que "mains précises" de la fabrication électronique, l'évolution technologique des machines d'assemblage de PCB définit directement les limites de miniaturisation et de performance des produits électroniques. Du positionnement au niveau du micron des machines de technologie de montage en surface (SMT) à l'empilement multicouche des machines de liaison TCB, de l'inspection de qualité IA aux processus écologiques, l'innovation des équipements pousse la chaîne industrielle à gravir les échelons vers des domaines à haute valeur ajoutée. Avec les percées des fabricants chinois tels que Jialichuang dans la technologie des cartes multicouches à 32 couches, ainsi que la concurrence de la Corée du Sud et des États-Unis Semiconductor et ASMPT sur le marché des machines de liaison, l'industrie mondiale des machines d'assemblage de PCB sera témoin d'une concurrence technologique et d'une coopération plus intenses ainsi que d'une reconstruction écologique. 379