Global Soul Limited liyi@gs-smt.com 86-755-27962186
Máy Máy lắp ráp bảng mạch in (PCB) là thiết bị cốt lõi trong sản xuất các thiết bị điện tử hiện đại. Nó chịu trách nhiệm gắn chính xác các linh kiện như điện trở, tụ điện và chip lên bảng mạch, và đạt được sự kết nối điện thông qua các quy trình như hàn và kiểm tra. Với sự phát triển nhanh chóng của truyền thông 5G, chip AI, xe năng lượng mới và các lĩnh vực khác, máy lắp ráp PCB đã liên tục đột phá theo hướng tốc độ cao, thu nhỏ và thông minh. Bài viết này sẽ tiến hành phân tích từ ba khía cạnh: các mô-đun công nghệ cốt lõi, những thách thức và đổi mới trong ngành, và xu hướng tương lai.
Máy công nghệ gắn bề mặt (SMT) là thiết bị cốt lõi để lắp ráp PCB. Nó đạt được vị trí chính xác của các linh kiện thông qua hệ thống điều khiển chuyển động tốc độ cao và công nghệ định vị trực quan. Ví dụ, máy công nghệ gắn bề mặt (SMT) Yuanlisheng EM-560 áp dụng mô-đun định hướng bay, hỗ trợ gắn các linh kiện từ 0.6mm*0.3mm đến 8mm*8mm, với độ chính xác là ±25μm34. Thiết bị tiên tiến này cũng được trang bị một hệ thống bù trực quan AI để hiệu chỉnh độ lệch do biến dạng nhiệt PCB trong thời gian thực, tăng năng suất lên 6%.
Lò hàn lại: Quy trình truyền thống làm tan chảy keo hàn thông qua gia nhiệt đồng đều, nhưng các chip mật độ cao dễ bị cong vênh và hỏng do sự khác biệt về giãn nở nhiệt. Intel đã thay thế hàn lại truyền thống bằng công nghệ liên kết ép nóng (TCB), áp dụng nhiệt và áp suất cục bộ để giảm khoảng cách mối hàn xuống dưới 50μm, giảm đáng kể nguy cơ cầu nối xuống 49.
Máy liên kết ép nóng (TCB) : Trong sản xuất HBM (Bộ nhớ băng thông cao), thiết bị TCB đạt được việc xếp chồng 16 lớp chip DRAM thông qua kiểm soát nhiệt độ chính xác (±1℃) và kiểm soát áp suất (độ chính xác 0.05N). ASMPT đã được SK Hynix sử dụng trong sản xuất HBM3E do hỗ trợ tối ưu hóa năng suất của việc xếp chồng nhiều lớp.
Kiểm tra quang học tự động (AOI) kết hợp với công nghệ điện phát quang (EL) có thể xác định các khuyết tật mối hàn ở cấp độ micron. Ams Osram đã giới thiệu mã QR Ma trận Dữ liệu, mã hóa dữ liệu kiểm tra của từng linh kiện trên bề mặt PCB để đạt được khả năng truy xuất nguồn gốc trong suốt vòng đời 36. Một số thiết bị cao cấp cũng tích hợp các mô-đun sửa chữa bằng laser để trực tiếp loại bỏ các mối hàn dư thừa hoặc sửa chữa các mối hàn giả.
MicroLED và chip AI yêu cầu khoảng cách pad nhỏ hơn 30μm, điều này khó đáp ứng bằng các phương pháp trừ truyền thống. Phương pháp bán cộng đã sửa đổi (mSAP) kết hợp với công nghệ phơi sáng viết trực tiếp bằng laser (LDI) có thể đạt được chiều rộng đường là 20μm và phù hợp với các quy trình dưới 28nm. Ngoài ra, sự phổ biến của công nghệ lỗ thông qua mù và các quy trình liên kết lớp tùy ý (ELIC) đã thúc đẩy các bảng HDI phát triển theo hướng chiều rộng đường là 40μm.
PCB của xe năng lượng mới cần mang dòng điện trên 100A. Vấn đề ăn mòn cạnh của các tấm đồng dày (2-20oz) được giải quyết bằng khắc vi sai, nhưng sự kết hợp giữa các lớp đồng dày và vật liệu tần số cao dễ bị phân lớp. Khắc xung động (DPE) và chất nền PTFE đã sửa đổi (độ ổn định Dk ±0.03) đã trở thành giải pháp 17. Về tản nhiệt, PCBS cấu trúc 3D tích hợp tản nhiệt thông qua thiết kế khe kiểm soát độ sâu (với độ dày bảng là 50%-80%) để giảm tác động của nhiệt độ cao lên các linh kiện.
Tích hợp quy trình Six Sigma DMAIC với dữ liệu IoT tối ưu hóa năng suất dây chuyền sản xuất. Ví dụ, máy liên kết TCB của Hanwha SemiTech được trang bị một hệ thống tự động hỗ trợ chuyển đổi nhanh chóng giữa 8 và 16 lớp, giảm sự can thiệp thủ công. Hệ thống hiệu chỉnh độ lệch thời gian thực do AI điều khiển cũng có thể dự đoán các rủi ro cầu nối dựa trên mô hình khuếch tán keo hàn và điều chỉnh động các thông số hàn.
Điện thoại màn hình gập và tai nghe TWS đã thúc đẩy nhu cầu về PCBS siêu mỏng. Công nghệ lỗ mù/lỗ chôn (lỗ siêu nhỏ 50-100μm) và bảng mạch composite linh hoạt-cứng (chẳng hạn như vật liệu polyimide) đã trở thành xu hướng chủ đạo, yêu cầu máy công nghệ gắn bề mặt (SMT) phải có khả năng liên kết bề mặt cong có độ chính xác cao.
PCBS cấp ô tô cần vượt qua các bài kiểm tra chịu nhiệt độ cao (vật liệu Tg cao) và chống rung. Quy trình xử lý bề mặt ENEPIG (mạ niken palladium không điện) tương thích với liên kết dây nhôm, tăng cường độ tin cậy của mô-đun ECU. Hệ thống quản lý pin Tesla 4680 sử dụng tấm đồng dày 20oz và hỗ trợ truyền dòng điện cao.
Bộ nhớ HBM dựa vào máy liên kết TCB để đạt được xếp chồng 3D. Quy trình MR-MUF của SK Hynix lấp đầy các khoảng trống bằng hợp chất đúc epoxy, và độ dẫn nhiệt cao gấp hai lần so với NCF truyền thống, phù hợp với các yêu cầu tản nhiệt cao của chip AI.
Sự phổ biến của chip 3nm đã làm nảy sinh nhu cầu về đồng gói quang điện tử (CPO). PCBS sẽ tích hợp ống dẫn sóng quang và thiết bị silicon photonic, thúc đẩy máy lắp ráp nâng cấp theo hướng ghép nối laser và công nghệ căn chỉnh vi quang.
Việc thúc đẩy chất hàn không chì và chất nền không halogen yêu cầu thiết bị hàn phải thích ứng với các quy trình nhiệt độ thấp (chẳng hạn như điểm nóng chảy của hợp kim Sn-Bi ở 138℃). Quy định EU RoHS 3.0 sẽ thúc đẩy các nhà sản xuất thiết bị phát triển các mô-đun tiêu thụ năng lượng thấp. Ví dụ, thiết kế gia nhiệt và làm mát nhanh chóng của bộ gia nhiệt xung có thể giảm mức tiêu thụ năng lượng xuống 50%.
Thiết bị trong tương lai có thể tích hợp công nghệ gắn bề mặt (SMT), hàn và kiểm tra. Ví dụ, thiết bị đóng gói Co-EMIB của ASMPT hỗ trợ xử lý hỗn hợp ở cấp độ wafer và cấp độ chất nền, rút ngắn chu kỳ sản xuất HBM xuống 49.
Là "bàn tay chính xác" của sản xuất điện tử, sự phát triển công nghệ của máy lắp ráp PCB xác định trực tiếp các giới hạn thu nhỏ và hiệu suất của các sản phẩm điện tử. Từ định vị cấp micron của máy công nghệ gắn bề mặt (SMT) đến xếp chồng nhiều lớp của máy liên kết TCB, từ kiểm tra chất lượng AI đến các quy trình xanh, đổi mới thiết bị đang thúc đẩy chuỗi công nghiệp leo lên các lĩnh vực giá trị gia tăng cao. Với những đột phá của các nhà sản xuất Trung Quốc như Jialichuang trong công nghệ bảng nhiều lớp 32 lớp, cũng như sự cạnh tranh từ Hàn Quốc và Hoa Kỳ Semiconductor và ASMPT trên thị trường máy liên kết, ngành công nghiệp máy lắp ráp PCB toàn cầu sẽ chứng kiến sự cạnh tranh và hợp tác công nghệ khốc liệt hơn cũng như tái thiết sinh thái. 379
