印刷电路板产业

印刷电路板(PCB)行业在过去几年中发生了迅速发展,随着产品不断缩小尺寸并增加复杂性,我们将探讨简单的化学泵如何在高度自动化的生产过程中及新型生产环境中发挥作用。

印刷电路板产业

印刷电路板(PCB)是我们日常依赖的各种电子设备中不可或缺的组件。PCB 的主要功能是连接电子设备中所有不同的组件。以智能型手机为例,它内含显示器、电池、内存、储存装置、调制解调器、相机模块与各种传感器。这些组件无法独立运作,必须连接到处理器单元,如多核心 CPU 和 GPU。这些组件会安装或连接到 PCB 上,由 PCB 提供彼此之间所需的电气连接,让它们能够共同运作。

随着装置体积越来越小、功能越来越强大,电路也必须更小更紧凑。每一代 PCB 的发展都面临新的挑战,需克服技术障碍来提升产品的良率。以下列出的是 PCB 生产中常见的一些挑战,未来有新信息也将持续更新此页面。

印刷电路板的演进

以下是 PCB 发展历程的简要概述。传统的 PCB 包括单面板、双面板与多层板,常应用于计算器、电子计算器等简单电子设备中。进一步的发展是高密度互连板(HDI),这类板材层数增加,但尺寸却越做越小。刚柔结合板(Rigid-flex board)则透过柔性 PCB 将两块或多块 HDI 板相连,可弹性地以不同角度安装于装置中,有效利用三维空间。
「任意层 HDI」则是 HDI 技术的进阶版本,具有更高的电路密度,能进一步缩小 PCB 的尺寸。传统 HDI 是透过导电孔将所有层相互连接,而任意层 HDI 则能实现在任意层之间进行连接,使电路设计更加灵活与紧凑。
其他重要的产业发展还包括「类载板技术(SLP)」,这是一种介于传统 PCB 技术与 IC 封装技术之间的混合技术。

PCB 生产流程

每一代 PCB 的尺寸越来越小,电路的复杂度与数量却越来越高。线宽与线距不断缩小,对生产流程的精密度与控制提出了更高的要求。每一层 PCB 都需要相同的制程步骤,但参数(如流速、喷洒压力等)可能不同,因此设备必须具备高度的弹性,以应对各种生产条件。
为了确保制程的可靠性与稳定性,我们使用变频器(VFD)控制帮浦,并透过监控与微调来维持制程稳定性。

先进的生产控制

高阶 PCB 产品需要更先进的制程控制。由于每个生产步骤涉及许多参数,因此必须实现全面自动化,以减少错误发生的机会。仅仅自动化还不够,还必须具备实时的回馈机制,以侦测任何异常。
例如:如果其中一个喷嘴损坏或松动,喷洒压力会发生变化,进而可能影响产品质量。此时,透过回馈机制将错误讯号送至控制中心或现场操作人员,以便迅速处理,降低生产损失。


生产环境

传统 PCB 工厂多使用开放式的电镀槽,这可能释放腐蚀性气体,影响工作环境。随着技术进步,目前大多数制程都在密闭设备或受控环境中进行,工作条件也因此大幅改善。
随着线宽与线距持续缩小,对无尘环境的需求也日益增加。具备气候控制功能的洁净室已成为新生产设施的标准配置。为了控制粉尘,同时也必须减少现场人员的数量,因为人是粉尘与热源的主要来源。
制程设备必须具备最高等级的可靠性与无泄漏设计,以降低维修与保养需求,避免污染生产环境。设备设计正逐渐朝向「洁净室专用设备」发展,不仅符合上述需求,还提供例如现场监控等附加功能,可进行预防性维护。

保持成本竞争力

PCB 产业竞争激烈,维持竞争力的唯一方式是提高产品良率并降低成本。我们已探讨透过制程控制提升竞争力的方法,以下是制造商可采用的其他策略:

01

使用高效能设备

能源效率一直是优化重点之一。由于整条产线包含多种设备,如帮浦、热交换器、输送系统等,每种设备都有其专业领域,PCB 制造商需与系统设计商讨论节能方案,甚至与设备供货商合作,了解各种可行选项。

02

考虑设备生命周期成本(LCC)

LCC 指的是设备从购买、安装、训练、运转、停机、维护、修理到报废的整体成本。以化学药液帮浦为例,其操作成本通常是 LCC 中最高的一项,其次是维修保养成本。若设备不稳定,导致生产停机,其损失可能非常可观。

03

设备耐用性

一般 PCB 设备的平均使用寿命约为 8 年,之后可能面临淘汰或重新定位。设备组件的耐用性也相当关键。以帮浦为例,若能撑过整个设备生命周期,相较于使用寿命较短的帮浦来说更具成本效益。这点很重要,因为仅看帮浦自身的 LCC 并无法反映其对整体设备寿命周期成本的影响。

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