Macchina di assemblaggio PCB: il motore di precisione della catena industriale di produzione elettronica

La Macchina per l'assemblaggio di circuiti stampati è l'apparecchiatura principale nella produzione di dispositivi elettronici moderni. È responsabile del montaggio preciso di componenti come resistori, condensatori e chip sulla scheda a circuito stampato e del raggiungimento dell'interconnessione elettrica attraverso processi come la saldatura e l'ispezione. Con il rapido sviluppo di comunicazioni 5G, chip AI, veicoli a nuova energia e altri settori, le macchine per l'assemblaggio di PCB hanno continuato a fare progressi nelle direzioni di alta velocità, miniaturizzazione e intelligenza. Questo articolo condurrà un'analisi da tre dimensioni: moduli tecnologici principali, sfide e innovazioni del settore e tendenze future.

La macchina a tecnologia a montaggio superficiale (SMT) è l'apparecchiatura principale per l'assemblaggio di PCB. Ottiene un posizionamento preciso dei componenti attraverso un sistema di controllo del movimento ad alta velocità e la tecnologia di posizionamento visivo. Ad esempio, la macchina a tecnologia a montaggio superficiale (SMT) Yuanlisheng EM-560 adotta un modulo di orientamento volante, supportando il montaggio di componenti che vanno da 0,6 mm * 0,3 mm ai 8 mm * 8 mm, con una precisione di ±25μm34. L'apparecchiatura avanzata è inoltre dotata di un sistema di compensazione visiva AI per correggere in tempo reale l'offset causato dalla deformazione termica del PCB, aumentando la resa del 6%.

Forno a rifusione: Il processo tradizionale fonde la pasta saldante attraverso il riscaldamento uniforme, ma i chip ad alta densità sono soggetti a deformazioni e guasti a causa delle differenze di espansione termica. Intel ha sostituito la saldatura a rifusione tradizionale con la tecnologia di incollaggio a caldo (TCB), applicando calore e pressione locali per ridurre la distanza tra i giunti di saldatura a meno di 50μm, riducendo significativamente il rischio di bridging del 49.

Macchina per l'incollaggio a caldo (TCB): Nella produzione di HBM (High Bandwidth Memory), il dispositivo TCB realizza l'impilamento di 16 strati di chip DRAM attraverso un controllo preciso della temperatura (±1℃) e del controllo della pressione (precisione 0,05 N). Il ASMPT è stato utilizzato da SK Hynix nella produzione di HBM3E grazie al suo supporto per l'ottimizzazione della resa dell'impilamento multistrato.

Ispezione ottica automatica (AOI) combinato con la tecnologia di elettroluminescenza (EL) può identificare difetti dei giunti di saldatura a livello di micron. Ams Osram ha introdotto il codice Data Matrix QR, codificando i dati di test di ciascun componente sulla superficie del PCB per ottenere la tracciabilità completa del ciclo di vita 36. Alcune apparecchiature di fascia alta integrano anche moduli di riparazione laser per ablatare direttamente la saldatura ridondante o riparare falsi giunti di saldatura.

MicroLED e chip AI richiedono un passo del pad inferiore a 30μm, che è difficile da soddisfare con i metodi di sottrazione tradizionali. Il metodo semi-additivo modificato (mSAP) combinato con la tecnologia di esposizione a scrittura diretta laser (LDI) può raggiungere una larghezza di linea di 20μm ed è adatto per processi inferiori a 28 nm. Inoltre, la diffusione di tecnologia di vias ciechi interrati e interconnessione a strati arbitrari (ELIC) ha spinto le schede HDI a evolversi verso una larghezza di linea di 40μm.

Il PCB di veicoli a nuova energia deve trasportare una corrente superiore a 100A. Il problema dell'incisione laterale delle piastre di rame spesse (2-20oz) viene risolto tramite incisione differenziale, ma la combinazione di strati di rame spessi e materiali ad alta frequenza è soggetta a delaminazione. Incisione a impulsi dinamici (DPE) e substrato PTFE modificato (stabilità Dk ±0,03) sono diventati la soluzione 17. In termini di dissipazione del calore, le PCB a struttura 3D integrano i dissipatori di calore attraverso un design a fessura di controllo della profondità (con uno spessore della scheda di 50%-80%) per ridurre l'impatto delle alte temperature sui componenti.

Integrazione del processo Six Sigma DMAIC con dati IoT ottimizza la resa della linea di produzione. Ad esempio, la macchina di incollaggio TCB di Hanwha SemiTech è dotata di un sistema automatizzato che supporta il passaggio rapido tra 8 e 16 strati, riducendo l'intervento manuale. Il sistema di correzione della deviazione in tempo reale basato sull'IA può anche prevedere i rischi di bridging in base al modello di diffusione della pasta saldante e regolare dinamicamente i parametri di saldatura.

I telefoni con schermo pieghevole e cuffie TWS hanno guidato la domanda di PCB ultrasottili. Il Tecnologia di fori ciechi/interrati (micro-fori da 50-100μm) e schede composite flessibili-rigide(come i materiali poliimmide) sono diventate mainstream, richiedendo alle macchine a tecnologia a montaggio superficiale (SMT) di avere capacità di incollaggio di superfici curve ad alta precisione.

PCB di grado automobilistico devono superare i test di resistenza alle alte temperature (materiali ad alta Tg) e di resistenza alle vibrazioni. Il processo di trattamento superficiale ENEPIG (placcatura al nichel palladio senza elettrolisi) è compatibile con l'incollaggio a filo di alluminio, migliorando l'affidabilità del modulo ECU. Il sistema di gestione della batteria Tesla 4680 utilizza piastre di rame spesse 20oz e supporta la trasmissione ad alta corrente.

Memoria HBM si basa su macchine di incollaggio TCB per ottenere impilamento 3D. Il processo MR-MUF di SK Hynix riempie gli spazi vuoti con composto di stampaggio epossidico, e la conducibilità termica è due volte superiore a quella del tradizionale NCF, che è adatto per i requisiti di alta dissipazione del calore dei chip AI.

La diffusione di chip da 3 nm ha dato origine alla domanda di co-packaging optoelettronico (CPO). I PCB integreranno guide d'onda ottiche e dispositivi fotonici al silicio, spingendo le macchine di assemblaggio ad aggiornarsi verso l'accoppiamento laser e tecnologie di allineamento micro-ottico.

La promozione di saldature senza piombo e substrati senza alogeni richiede che le apparecchiature di saldatura si adattino ai processi a bassa temperatura(come il punto di fusione della lega Sn-Bi a 138℃). Il regolamento EU RoHS 3.0 indurrà i produttori di apparecchiature a sviluppare moduli a basso consumo energetico. Ad esempio, il design di riscaldamento e raffreddamento rapido degli riscaldatori a impulsi può ridurre il consumo energetico del 50%.

Le future apparecchiature potrebbero integrare tecnologia a montaggio superficiale (SMT), saldatura e ispezione. Ad esempio, le apparecchiature di packaging Co-EMIB di ASMPT supportano l'elaborazione mista a livello di wafer e substrato, riducendo il ciclo di produzione HBM del 49.

Come le "mani precise" della produzione elettronica, l'evoluzione tecnologica delle macchine per l'assemblaggio di PCB definisce direttamente i limiti di miniaturizzazione e prestazioni dei prodotti elettronici. Dal posizionamento a livello di micron delle macchine a tecnologia a montaggio superficiale (SMT) all'impilamento multistrato delle macchine di incollaggio TCB, dall'ispezione di qualità AI ai processi verdi, l'innovazione delle apparecchiature sta guidando la catena industriale a salire verso campi ad alto valore aggiunto. Con le scoperte dei produttori cinesi come Jialichuang nella tecnologia di schede multistrato a 32 strati, così come la concorrenza di Corea del Sud e Stati Uniti Semiconductor e ASMPT nel mercato delle macchine di incollaggio, il settore delle macchine per l'assemblaggio di PCB globale sarà testimone di una competizione tecnologica e di una cooperazione più intense, nonché della ricostruzione ecologica. 379