The เครื่องประกอบแผงวงจรพิมพ์ เป็นอุปกรณ์หลักในการผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่ มีหน้าที่ติดตั้งส่วนประกอบต่างๆ เช่น ตัวต้านทาน ตัวเก็บประจุ และชิป ลงบนแผงวงจรอย่างแม่นยำ และเชื่อมต่อทางไฟฟ้าผ่านกระบวนการต่างๆ เช่น การบัดกรีและการตรวจสอบ ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของ การสื่อสาร 5G, ชิป AI, ยานยนต์พลังงานใหม่ และสาขาอื่นๆ เครื่องประกอบ PCB ได้ก้าวข้ามขีดจำกัดอย่างต่อเนื่องในทิศทางของความเร็วสูง การย่อขนาด และความชาญฉลาด บทความนี้จะทำการวิเคราะห์จากสามมิติ: โมดูลเทคโนโลยีหลัก ความท้าทายและนวัตกรรมของอุตสาหกรรม และแนวโน้มในอนาคต
The เครื่องเทคโนโลยีการติดตั้งพื้นผิว (SMT) เป็นอุปกรณ์หลักสำหรับการประกอบ PCB มันบรรลุการวางส่วนประกอบอย่างแม่นยำผ่านระบบควบคุมการเคลื่อนที่ความเร็วสูงและเทคโนโลยีการวางตำแหน่งด้วยภาพ ตัวอย่างเช่น Yuanlisheng EM-560 เครื่องเทคโนโลยีการติดตั้งพื้นผิว (SMT) ใช้โมดูลการวางแนวแบบบินได้ รองรับการติดตั้งส่วนประกอบตั้งแต่ 0.6 มม.*0.3 มม. ถึง 8 มม.*8 มม. โดยมีความแม่นยำ ±25μm34. อุปกรณ์ขั้นสูงยังติดตั้ง ระบบชดเชยภาพ AI เพื่อแก้ไขการชดเชยที่เกิดจากการเสียรูปทรงความร้อนของ PCB แบบเรียลไทม์ เพิ่มผลผลิตขึ้น 6%.
เตาอบ Reflow: กระบวนการแบบดั้งเดิมจะหลอมวางประสานผ่านความร้อนสม่ำเสมอ แต่ชิปความหนาแน่นสูงมีแนวโน้มที่จะบิดเบี้ยวและล้มเหลวเนื่องจากความแตกต่างในการขยายตัวทางความร้อน Intel ได้แทนที่การบัดกรีแบบ reflow แบบดั้งเดิมด้วย เทคโนโลยีการเชื่อมแบบกดร้อน (TCB) โดยใช้ความร้อนและแรงกดในพื้นที่เพื่อลดระยะห่างของข้อต่อบัดกรีให้น้อยกว่า 50μm ลดความเสี่ยงในการเชื่อมต่อลงอย่างมาก 49.
เครื่องเชื่อมแบบกดร้อน (TCB) : ในการผลิต HBM (หน่วยความจำแบนด์วิธสูง) อุปกรณ์ TCB ทำให้เกิดการซ้อนกันของชิป DRAM 16 เลเยอร์ ผ่านการควบคุมอุณหภูมิที่แม่นยำ (±1℃) และการควบคุมแรงดัน (ความแม่นยำ 0.05N). ASMPT ถูกใช้โดย SK Hynix ในการผลิต HBM3E เนื่องจากรองรับการเพิ่มประสิทธิภาพผลผลิตของการซ้อนหลายชั้น
การตรวจสอบด้วยแสงอัตโนมัติ (AOI) รวมกับ เทคโนโลยีการเรืองแสงด้วยไฟฟ้า (EL) สามารถระบุข้อบกพร่องของข้อต่อบัดกรีในระดับไมครอนได้ Ams Osram แนะนำ รหัส Data Matrix QR โดยเข้ารหัสข้อมูลการทดสอบของแต่ละส่วนประกอบบนพื้นผิว PCB เพื่อให้ได้การตรวจสอบย้อนกลับตลอดวงจรชีวิต 36. อุปกรณ์ระดับไฮเอนด์บางตัวยังรวม โมดูลซ่อมแซมด้วยเลเซอร์ เพื่อขจัดบัดกรีส่วนเกินโดยตรงหรือซ่อมแซมข้อต่อบัดกรีเท็จ
MicroLED และ ชิป AI ต้องการระยะพิทช์ของแผ่นน้อยกว่า 30μm ซึ่งเป็นเรื่องยากที่จะตอบสนองด้วยวิธีการลบแบบดั้งเดิม วิธีการเติมกึ่ง (mSAP) ที่ปรับเปลี่ยน รวมกับ เทคโนโลยีการเปิดรับแสงโดยตรงด้วยเลเซอร์ (LDI) สามารถทำความกว้างของเส้นได้ 20μm และเหมาะสำหรับกระบวนการต่ำกว่า 28nm. นอกจากนี้ การเผยแพร่ของ เทคโนโลยี blind buried vias และ กระบวนการเชื่อมต่อแบบเลเยอร์ใดๆ (ELIC) ได้ผลักดันให้บอร์ด HDI พัฒนาไปสู่ความกว้างของเส้น 40μm.
PCB ของ ยานยนต์พลังงานใหม่ ต้องพกกระแสไฟเกิน 100A. ปัญหาการกัดด้านข้างของแผ่นทองแดงหนา (2-20oz) แก้ไขได้โดย การกัดแบบดิฟเฟอเรนเชียล แต่การรวมกันของชั้นทองแดงหนาและวัสดุความถี่สูงมีแนวโน้มที่จะเกิดการแยกชั้น การกัดแบบพัลส์ไดนามิก (DPE) และ ซับสเตรต PTFE ที่ปรับเปลี่ยน (ความเสถียร Dk ±0.03) ได้กลายเป็นโซลูชัน 17. ในแง่ของการกระจายความร้อน PCBS โครงสร้าง 3 มิติ รวมฮีทซิงค์ผ่านการออกแบบช่องควบคุมความลึก (โดยมีความหนาของบอร์ด 50%-80%) เพื่อลดผลกระทบของอุณหภูมิสูงต่อส่วนประกอบ
การรวมกระบวนการ Six Sigma DMAIC กับ ข้อมูล IoT เพิ่มประสิทธิภาพผลผลิตของสายการผลิต ตัวอย่างเช่น เครื่องเชื่อม TCB ของ Hanwha SemiTech ติดตั้งระบบอัตโนมัติที่รองรับการสลับอย่างรวดเร็วระหว่าง 8 และ 16 เลเยอร์ ลดการแทรกแซงด้วยตนเอง ระบบแก้ไขความเบี่ยงเบนแบบเรียลไทม์ที่ขับเคลื่อนด้วย AI ยังสามารถทำนายความเสี่ยงในการเชื่อมต่อโดยพิจารณาจากแบบจำลองการแพร่กระจายของวางประสานและปรับพารามิเตอร์การเชื่อมแบบไดนามิก
โทรศัพท์หน้าจอพับได้ และ หูฟัง TWS ได้ขับเคลื่อนความต้องการ PCBS บางเฉียบ. เทคโนโลยี Blind hole/buried hole (50-100μm micro-holes) และ บอร์ดคอมโพสิตแบบยืดหยุ่น-แข็ง (เช่น วัสดุโพลีอิไมด์) ได้กลายเป็นกระแสหลัก ซึ่งต้องใช้ เครื่องเทคโนโลยีการติดตั้งพื้นผิว (SMT) เพื่อให้มีความสามารถในการยึดติดพื้นผิวโค้งที่มีความแม่นยำสูง
PCBS เกรดยานยนต์ ต้องผ่านการทดสอบความทนทานต่ออุณหภูมิสูง (วัสดุ Tg สูง) และการทดสอบความทนทานต่อการสั่นสะเทือน กระบวนการบำบัดพื้นผิว ENEPIG (การชุบนิกเกิลพาลาเดียมแบบไร้ไฟฟ้า) เข้ากันได้กับ การเชื่อมต่อสายอะลูมิเนียม เพิ่มความน่าเชื่อถือของ โมดูล ECU. ระบบจัดการแบตเตอรี่ Tesla 4680 ใช้ แผ่นทองแดงหนา 20oz และรองรับการส่งกระแสไฟสูง
หน่วยความจำ HBM อาศัย เครื่องเชื่อม TCB เพื่อให้ได้ การซ้อนแบบ 3 มิติ. กระบวนการ MR-MUF ของ SK Hynix เติมช่องว่างด้วย สารประกอบการขึ้นรูปอีพ็อกซี และการนำความร้อน สูงเป็นสองเท่า กว่า NCF แบบดั้งเดิม ซึ่งเหมาะสำหรับข้อกำหนดการกระจายความร้อนสูงของ ชิป AI.
การเผยแพร่ของ ชิป 3nm ได้ก่อให้เกิดความต้องการ การบรรจุร่วมแบบออปโตอิเล็กทรอนิกส์ (CPO). PCBS จะรวม ตัวนำคลื่นแสง และ อุปกรณ์โฟโตนิกส์ซิลิคอน ขับเคลื่อนให้เครื่องประกอบอัปเกรดไปสู่ การจับคู่ด้วยเลเซอร์ และ เทคโนโลยีการจัดตำแหน่งไมโครออปติคอล.
การส่งเสริม บัดกรีปราศจากสารตะกั่ว และ ซับสเตรตปราศจากฮาโลเจน กำหนดให้อุปกรณ์เชื่อมปรับให้เข้ากับ กระบวนการอุณหภูมิต่ำ (เช่น จุดหลอมเหลวของ โลหะผสม Sn-Bi ที่ 138℃). ข้อบังคับ EU RoHS 3.0 จะกระตุ้นให้ผู้ผลิตอุปกรณ์พัฒนา โมดูลใช้พลังงานต่ำ. ตัวอย่างเช่น การออกแบบการให้ความร้อนและความเย็นอย่างรวดเร็วของ เครื่องทำความร้อนแบบพัลส์ สามารถลดการใช้พลังงานได้ 50%.
อุปกรณ์ในอนาคตอาจรวม เทคโนโลยีการติดตั้งพื้นผิว (SMT) การบัดกรีและการตรวจสอบ ตัวอย่างเช่น อุปกรณ์บรรจุภัณฑ์ Co-EMIB ของ ASMPT รองรับการประมวลผลแบบผสมที่ ระดับเวเฟอร์ และ ระดับซับสเตรต ลด รอบการผลิต HBM ลง 49.
ในฐานะ "มือที่แม่นยำ" ของการผลิตอิเล็กทรอนิกส์ วิวัฒนาการทางเทคโนโลยีของ เครื่องประกอบ PCB กำหนดขีดจำกัดการย่อขนาดและประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์โดยตรง จาก การวางตำแหน่งในระดับไมครอน ของ เครื่องเทคโนโลยีการติดตั้งพื้นผิว (SMT) ถึง การซ้อนหลายชั้น ของ เครื่องเชื่อม TCB จาก การตรวจสอบคุณภาพ AI ถึง กระบวนการสีเขียว นวัตกรรมอุปกรณ์กำลังขับเคลื่อนห่วงโซ่อุตสาหกรรมให้ไต่ขึ้นไปสู่สาขาที่มีมูลค่าเพิ่มสูง ด้วยความก้าวหน้าของ ผู้ผลิตชาวจีน เช่น Jialichuang ใน เทคโนโลยีบอร์ดหลายชั้น 32 ชั้น รวมถึงการแข่งขันจาก เกาหลีใต้และสหรัฐอเมริกา Semiconductor และ ASMPT ในตลาดเครื่องเชื่อม อุตสาหกรรมเครื่องประกอบ PCB ทั่วโลก จะเป็นพยานถึงการแข่งขันและความร่วมมือทางเทคโนโลยีที่เข้มข้นยิ่งขึ้น รวมถึงการสร้างระบบนิเวศใหม่ 379
