แผงวงจรพิมพ์เป็นหัวใจสำคัญของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่ ทำหน้าที่เชื่อมต่อชิ้นส่วนต่างๆ ในอุปกรณ์ตั้งแต่สมาร์ทโฟนไปจนถึงเครื่องจักรในอุตสาหกรรม ผู้ผลิตปฏิบัติตามขั้นตอนต่างๆ เพื่อผลิตแผงวงจรเหล่านี้ แต่ละขั้นตอนต้องใช้ความระมัดระวังเพื่อให้ได้มาตรฐานคุณภาพ บทความนี้จะสำรวจกระบวนการ โดยเน้นเทคนิคที่สำคัญ ผู้อ่านในสาขาวิศวกรรมหรือการผลิตจะได้รับข้อมูลเชิงปฏิบัติที่เป็นประโยชน์ เราจะกล่าวถึงวัสดุ วิธีการผลิต และการตรวจสอบคุณภาพ การทำความเข้าใจองค์ประกอบเหล่านี้จะช่วยได้ในหลายด้าน การคัดเลือกซัพพลายเออร์และการปรับปรุงขั้นตอนการทำงาน
เริ่มต้นด้วยวัสดุและการออกแบบ
กระบวนการเริ่มต้นด้วยการออกแบบ วิศวกรใช้ซอฟต์แวร์ในการวางผังวงจร พวกเขาวางเส้นทางเดินสัญญาณ รูเชื่อมต่อ และแผ่นรองรับ การออกแบบคำนึงถึงความสมบูรณ์ของสัญญาณและการจัดการความร้อน เมื่อเสร็จสิ้นแล้ว ผังวงจรจะถูกถ่ายโอนไปยังไฟล์สำหรับการผลิต
ขั้นตอนต่อไปคือการเตรียมวัสดุพื้นฐาน อีพ็อกซีเสริมใยแก้วทำหน้าที่เป็นพื้นผิว แผ่นฟอยล์ทองแดงจะติดอยู่ด้านใดด้านหนึ่งหรือทั้งสองด้าน สำหรับแผ่นวงจรหลายชั้น จะใช้แกนหลายชั้นซ้อนกันโดยมีชั้นพรีเพรกคั่นอยู่ พรีเพรกคือผ้าที่ชุบเรซินซึ่งจะยึดติดกันเมื่อได้รับความร้อน
ความหนาของแผ่นทองแดงแตกต่างกันไป มาตรฐานอยู่ที่ 1 ออนซ์ต่อตารางฟุต หรือประมาณ 35 ไมครอน แผ่นทองแดงที่หนากว่าเหมาะสำหรับงานที่มีกระแสไฟฟ้าสูง แผ่นทองแดงจะถูกตัดตามขนาดที่ต้องการ โดยทั่วไปจะมีขนาด 18 x 24 นิ้ว ความสะอาดเป็นสิ่งสำคัญในขั้นตอนนี้ ฝุ่นหรือคราบน้ำมันอาจทำให้เกิดความเสียหายในภายหลังได้
การเตรียมพื้นผิว
การเตรียมพื้นผิวประกอบด้วยการทำความสะอาด แปรงช่วยขจัดออกไซด์และเศษสิ่งสกปรก เส้นใยไนลอนใช้งานได้ดี เพราะมีความยืดหยุ่นแต่ทนทาน ช่วยขจัดสิ่งปนเปื้อนโดยไม่ทำให้เกิดรอยขีดข่วน ขั้นตอนนี้เป็นการเตรียมพื้นผิวสำหรับการสร้างภาพ การทำความสะอาดแผ่นวงจรช่วยให้สารเคลือบยึดเกาะได้ดี
ขั้นตอนต่อไปคือการเจาะรูเพื่อกำหนดตำแหน่ง รูเหล่านี้จะช่วยจัดแนวชั้นต่างๆ ในระหว่างการซ้อน ความแม่นยำเป็นสิ่งสำคัญ หากจัดแนวไม่ตรงกันจะทำให้เกิดการเชื่อมต่อที่ผิดพลาด
การถ่ายโอนภาพและลวดลาย
การสร้างภาพเป็นการกำหนดวงจร สารไวแสง (Photoresist) เคลือบอยู่บนทองแดง สารไวแสงนี้ไวต่อแสง ฟิล์มเนกาทีฟหรือเลเซอร์สร้างลวดลายขึ้นมา แสงยูวีจะฉายลงบนสารไวแสง บริเวณที่ได้รับแสงจะแข็งตัว
กระบวนการล้างจะชะล้างสารกันแสงที่ไม่ถูกแสงออกไป สารละลายด่างจะทำหน้าที่นี้ในระบบเปียก สายพานลำเลียงแนวนอนจะเคลื่อนแผ่นภาพผ่านถัง หัวฉีดสเปรย์จะพ่นสารละลายล้างอย่างสม่ำเสมอ การล้างจะช่วยขจัดสารตกค้าง
สำหรับชั้นใน จะเกิดขึ้นก่อนการเคลือบ ส่วนชั้นนอกจะเกิดขึ้นหลังจากชุบแล้ว ความแม่นยำในการสร้างภาพช่วยให้สามารถสร้างเส้นละเอียดได้ถึง 50 ไมครอน
การกัดกรดเพื่อสร้างวงจร
การกัดกรดจะกำจัดทองแดงที่ไม่ต้องการออกไป สารเคมีที่ใช้จะละลายทองแดง คิวปริกคลอไรด์เป็นสารที่นิยมใช้และสามารถฟื้นฟูสภาพได้ สารกัดกรดที่เป็นกรดเหมาะสำหรับสายการผลิตบางประเภท
ในการติดตั้งแบบแนวนอน แผ่นวงจรจะผ่านละอองสารกัดกร่อน การไหลที่สม่ำเสมอจะช่วยป้องกันการเกิดรอยบุ๋ม ค่าการกัดกร่อนจะวัดความตรงของผนังด้านข้าง ค่าสูงหมายถึงลายวงจรที่คมชัด
แถบซีลประกอบด้วยสารละลายในถัง ช่วยลดการรั่วซึมและเสียงรบกวน หลังจากการกัดกรดแล้ว ขั้นตอนการลอกจะกำจัดสารเคลือบกันซึมที่เหลืออยู่ โดยใช้สารละลายด่างในการล้าง
การเจาะและการเตรียมผนังรู
การเจาะจะสร้างรูสำหรับเวียและชิ้นส่วนต่างๆ สว่านเชิงกลใช้ดอกสว่านคาร์ไบด์ ส่วนเลเซอร์ใช้สำหรับเจาะรูไมโครเวีย ซึ่งมีความแม่นยำถึง 0.1 มิลลิเมตร
การลบคมจะทำให้คมของวัสดุเรียบเนียนขึ้น สามารถใช้แปรงหรือเครื่องฉีดน้ำแรงดันสูงช่วยได้ คราบเรซินจากการเจาะจำเป็นต้องกำจัดออก การกำจัดคราบด้วยพลาสมาหรือสารเคมีจะช่วยทำความสะอาดผนังรูเจาะ
การชุบเพื่อการเชื่อมต่อ
การชุบโลหะจะเพิ่มทองแดงเข้าไปในรู การชุบแบบไม่ใช้ไฟฟ้าจะเริ่มต้นด้วยชั้นบางๆ ทำให้ผนังนำไฟฟ้าได้ ส่วนการชุบด้วยไฟฟ้าจะเพิ่มความหนา โดยปกติประมาณ 25 ไมครอน
สารเติมแต่งในอ่างช่วยควบคุมการเจริญเติบโตของคราบ สารเพิ่มความเงาและสารปรับระดับช่วยให้คราบกระจายตัวอย่างสม่ำเสมอ แผงขัดถูช่วยให้คราบกระจายตัวอย่างสม่ำเสมอ การล้างช่วยป้องกันการปนเปื้อนจากคราบสกปรก
การใช้แผ่นปิดกันบัดกรีและการพิมพ์สกรีน
แผ่นกันบัดกรี (Solder mask) ทำหน้าที่ปกป้องลายวงจร เป็นสารเคลือบโพลีเมอร์ ชนิดเหลวที่สามารถสร้างภาพได้ด้วยแสง จะใช้โดยการพ่นหรือปิดคลุม รังสียูวีจะทำให้ลวดลายแข็งตัว ช่องเปิดจะทำให้เห็นแผ่นรองสำหรับบัดกรี
การอบจะทำให้หน้ากากแข็งตัวอย่างสมบูรณ์ สีมาตรฐานคือสีเขียว แต่ก็มีตัวเลือกอื่นๆ ให้เลือกด้วย
การพิมพ์สกรีนเป็นการเพิ่มข้อความและสัญลักษณ์ หมึกพิมพ์ผ่านแผ่นสกรีน แล้วอบด้วยรังสียูวีหรือความร้อน วิธีนี้ช่วยในการประกอบและทำเครื่องหมายตำแหน่งชิ้นส่วนต่างๆ
วัสดุเคลือบผิวเพื่อการปกป้อง
สารเคลือบผิวช่วยป้องกันการเกิดออกซิเดชัน การปรับระดับด้วยลมร้อนจะใช้ตะกั่วบัดกรีในการเคลือบผิว ทำให้แผ่นรองเรียบเสมอกัน การเคลือบดีบุกหรือเงินแบบจุ่มก็เป็นอีกทางเลือกหนึ่ง
การเคลือบทองบนนิกเกิลเหมาะสำหรับระยะห่างระหว่างเกลียวละเอียด สารกันบูดอินทรีย์มีความบางและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม การเลือกใช้ขึ้นอยู่กับอายุการใช้งานและความต้องการในการบัดกรี
การทดสอบและการเดินสายไฟฟ้า
การทดสอบจะตรวจสอบหาข้อบกพร่อง หัววัดจะตรวจสอบการเปิดและปิดวงจร หัววัดแบบเคลื่อนที่ได้มีความยืดหยุ่นสำหรับงานต้นแบบ อุปกรณ์จับยึดเหมาะสำหรับการผลิตจำนวนมาก
การตรวจสอบด้วยแสงจะสแกนพื้นผิว เพื่อตรวจหาชิ้นส่วนที่ขาดหายหรือส่วนที่เชื่อมต่อกัน ในขณะที่การตรวจสอบด้วยรังสีเอ็กซ์จะตรวจสอบชั้นภายใน
การตัดด้วยเครื่องเราเตอร์จะตัดแผ่นไม้จากแผง การกัดด้วยเครื่อง CNC จะขึ้นรูปขอบ การทำรอยบากรูปตัว V ช่วยให้สามารถแยกชิ้นส่วนได้ การตรวจสอบขั้นสุดท้ายจะยืนยันขนาด
กระบวนการเปียกในสายการผลิตแนวนอน
สายงานเปียกสามารถจัดการได้หลายขั้นตอน พวกเขานำแผ่นไม้มาวางเรียงบนสายพานลำเลียง ทำให้ได้ผลลัพธ์ที่ดี เหมาะสำหรับการผลิตในปริมาณมาก
ขั้นตอนการเตรียมการก่อนทำความสะอาดจะใช้แปรงขัด แปรงชนิดไนลอนช่วยขจัดคราบออกไซด์อย่างอ่อนโยน ส่วนลูกกลิ้งฟองน้ำช่วยดูดซับน้ำหลังการล้าง และป้องกันการเกิดคราบ
ขั้นตอนการล้างฟิล์มใช้สเปรย์ด่าง จากนั้นจึงทำการกัดกรดในถังปิดผนึก ใช้ลมเป่าให้แห้งหลังการล้าง และใช้ลมความเร็วสูงเป่าไล่ความชื้น
แผ่นนำทางชิ้นส่วนระบบส่งกำลัง บล็อกรูปตัว U วางตำแหน่งได้อย่างแม่นยำ เฟืองขับเคลื่อนได้อย่างราบรื่น ชิ้นส่วนเหล่านี้ทนทานต่อสารเคมี
สายการผลิตแนวนอนช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการผลิต ลดขั้นตอนการขนย้าย ลดการหยุดชะงัก การจัดวางแบบโมดูลาร์สามารถปรับให้เข้ากับขนาดของแผ่นไม้ได้
- การทำความสะอาด: ใช้แปรงขัด และใช้ฟองน้ำเช็ดให้แห้ง
- การพัฒนา: สารละลายจะละลายสารต้านทาน
- การกัดกรด: ลวดลายทางเคมีบนแผ่นทองแดง
- การล้างออก: น้ำจะช่วยปรับสมดุลความเป็นกรดด่าง
- การอบแห้ง: ใช้ลมเป่าเพื่อระเหยน้ำออก
ระบบดังกล่าวช่วยลดต้นทุน อนุรักษ์น้ำด้วยระบบการไหลแบบขั้นบันได และคุณภาพน้ำดีขึ้นด้วยการไหลที่สม่ำเสมอ
| เวที | วัตถุประสงค์ | อุปกรณ์สำคัญ |
| การทำความสะอาด | กำจัดสิ่งปนเปื้อน | ลูกกลิ้งแปรง |
| กำลังพัฒนา | ต้านทานลวดลาย | ท่อจ่ายสเปรย์ |
| การกัดกรด | กำหนดร่องรอย | ถังกัดกรด |
| การล้าง | ทำความสะอาดคราบตกค้าง | ระบบระบายน้ำล้น |
| การอบแห้ง | กำจัดความชื้น | มีดลม |
ตารางนี้แสดงการไหลของของเหลวในท่อ แต่ละส่วนมีส่วนช่วยให้แผงวงจรมีความน่าเชื่อถือ
การประกันคุณภาพตลอดกระบวนการ
มาตรฐานเป็นแนวทางในการผลิต ข้อกำหนด IPC กำหนดค่าความคลาดเคลื่อน ความกว้างของลายวงจรต้องแน่น การจัดวางรูต้องแม่นยำ
การวิเคราะห์สารละลายช่วยตรวจสอบองค์ประกอบทางเคมี การตรวจสอบค่า pH และความหนาแน่นช่วยรักษาประสิทธิภาพของสารละลาย การบำบัดของเสียจะจัดการกับสารเคมีที่ใช้แล้ว
ระบบตรวจสอบย้อนกลับจะติดตามสินค้าเป็นล็อตๆ ตั้งแต่วัตถุดิบจนถึงแผ่นไม้สำเร็จรูป ซึ่งช่วยในการเรียกคืนสินค้าหากจำเป็น
การฝึกอบรมบุคลากรช่วยรักษาความสม่ำเสมอ การตรวจสอบช่วยยืนยันกระบวนการ การปรับปรุงอย่างต่อเนื่องช่วยพัฒนาวิธีการให้ดียิ่งขึ้น
บริษัท เซินเจิ้น ฉีซิงหยวน แมชชีนเนอรี่ อีควิปเมนท์ จำกัด: ผู้จำหน่ายอะไหล่สำหรับสายการผลิต PCB แนวนอนแบบเปียก
บริษัท เซินเจิ้น ฉีซิงหยวน แมชชีนเนล อีควิปเมนต์ จำกัด บริษัทนี้เป็นผู้จัดจำหน่ายหลักสำหรับอะไหล่และชิ้นส่วนอุปกรณ์การผลิตแบบเปียกในสายการผลิตแนวนอนของ PCB ก่อตั้งขึ้นในปี 2551 โดยรวมการออกแบบ การผลิต และการขายเข้าไว้ด้วยกัน บริษัทถือครองสิทธิบัตรระดับประเทศหลายฉบับ โดยมุ่งเน้นไปที่ชิ้นส่วนที่ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของส่วนการผลิตแบบเปียก
ผลิตภัณฑ์ของพวกเขามีหลากหลาย ตั้งแต่มีดลมสำหรับเป่าแห้ง ลูกกลิ้งแปรงและฟองน้ำสำหรับทำความสะอาด แถบซีลสำหรับถังกัดกรด และชิ้นส่วนส่งกำลัง เช่น บล็อกรูปตัวยูและเฟือง วัสดุมีความทนทานต่อการกัดกร่อน เหมาะสำหรับสภาวะที่เป็นกรดหรือด่าง การปรับแต่งให้เหมาะสมกับความเร็วสายการผลิตและขนาดของแผ่นวงจร
ด้วยโรงงานขนาด 50,000 ตารางเมตรและพนักงานกว่า 300 คน พวกเขาผลิตสินค้าได้หลายล้านชิ้นต่อปี ส่งออกไปยังยุโรป เอเชีย และอเมริกา บริการครบวงจรครอบคลุมตั้งแต่การออกแบบจนถึงการติดตั้ง ปริมาณการสั่งซื้อที่ยืดหยุ่นและการจัดส่งที่รวดเร็ว—ส่วนใหญ่ภายในเจ็ดวัน—ช่วยสนับสนุนผู้ซื้อทั้งรายเล็กและรายใหญ่ ตัวแทนจำหน่ายเน้นย้ำถึงความช่วยเหลือด้านการตลาดและราคาที่แข่งขันได้ สิ่งนี้ทำให้บริษัทเป็นแหล่งที่เชื่อถือได้ ช่วยให้ผู้ผลิตรักษาประสิทธิภาพและความแม่นยำในการผลิต PCB การมุ่งเน้นนวัตกรรมและคุณภาพของพวกเขาสร้างความร่วมมือระยะยาว
บทสรุป
การผลิตแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ผสานวิทยาศาสตร์วัสดุเข้ากับวิศวกรรมที่แม่นยำ กระบวนการเปียกเป็นหัวใจสำคัญในการขึ้นรูปวงจรอย่างน่าเชื่อถือ การเข้าใจขั้นตอนเหล่านี้ช่วยให้สามารถเลือกวิธีการผลิตได้ดียิ่งขึ้น ซัพพลายเออร์ มีบทบาทสำคัญในการจัดหาส่วนประกอบที่ช่วยรักษาคุณภาพ
