Quy trình sản xuất gia công bảng mạch in điện tử

Quy trình sản xuất gia công bảng mạch in điện tử


Quy trình sản xuất gia công bảng mạch in điện tử

Quy trình công nghệ sản xuất FPCB

Quy trình công nghệ sản xuất FPCB
Quy trình công nghệ sản xuất FPCB

Thuyết minh quy trình công nghệ sản xuất FPCB

(1) Cắt nguyên liệu: Nguyên liệu gồm các tấm vật liệu nhựa CCL với nhiều kích thước khác nhau. Sau khi nguyên liệu nhập về được kiểm tra và cắt theo kích thước yêu cầu. Quá trình cắt thực hiện trên máy được lập trình sẵn theo các thông số yêu cầu về kích thước sản phẩm, cắt nguyên liệu làm phát sinh chất thải rắn là nhựa vụn (được thu gom tại khay chứa bên dưới máy cắt).

(2) Khoan: Nguyên liệu sau khi cắt sẽ được cho vào máy khoan CNC để tạo lỗ trước khi đến công đoạn mạ đồng nhằm mục đích thông mạch giữa các lớp trên sản phẩm qua các lỗ. Máy khoan CNC hoạt động hoàn toàn tự động dưới sự điều khiển của hệ thống máy tính trung tâm. Trước khi thao tác trên bảng mạch, nhân viên sẽ cài đặt chương trình vận hành máy khoan trên máy tính chủ. Sau đó, cho khuôn (Jig) vào vị trí cố định trên máy khoan. Vị trí đặt đảm bảo sao cho các lỗ Jig và bàn khoan trùng nhau. Cài đặt tự động để giữ chặt Jig vào bàn khoan. Khi đã hoàn thiện các công đoạn cài đặt, chuyển chương trình đã cài đặt trên máy về chế độ “Run”, sau đó khởi chạy. Các đầu khoan của máy sẽ chuyển động và thao tác xuống bề mặt bản mạch. Dưới tác động của lực khoan, vật chất cấu tạo nên bảng mạch bị phá vỡ, tạo thành các lỗ khoan. Vật liệu thừa thải và bụi sẽ được tự động thu gom vào bộ phận thu bụi tích hợp tại máy khoan.

Xem thêm phòng thí nghiệm bảng mạch điện tử FPCB

Thi công lắp đặt phòng thí nghiệm điện tử Spartronics
Thi công lắp đặt phòng thí nghiệm điện tử Spartronics

(3) Mạ đồng: Quy trình mạ đồng được thực hiện tuần tự theo các bước sau:

Quy trình công nghệ mạ đồng

Quy trình công nghệ mạ đồng
Quy trình công nghệ mạ đồng

Thuyết minh quy trình công nghệ mạ đồng

- Tẩy rửa bằng hóa chất và nước:

+ Rửa bằng hóa chất: Tấm bản mạch được nhúng vào lần lượt các bể rửa hóa chất để tẩy sạch lớp nhựa bavia trong lỗ khoan, đồng thời làm mòn tạo độ nhám, tạo điều kiện thuận lợi cho đồng bám lên thành lỗ khoan. Hóa chất sử dụng là NaOH 10%, KOH 5%, HCl 10%, H2O2 6%.

+ Rửa bằng nước: Tiến hành rửa bản mạch bằng nước tinh khiết (nước DI) để làm sạch hóa chất còn đọng lại trên bề mặt. Tất cả các bể rửa nước tinh khiết sử dụng trong dây chuyền mạ đồng đều có thể tích khoảng 200 lít và được chia thành 03 ngăn riêng rẽ có thể tích bằng nhau tương đương với 03 bước rửa. Lượng nước DI cấp cho công đoạn tẩy rửa khoảng 10m3 /ngày tương ứng lượng nước thải phát sinh khoảng 10m3 /ngày.

- Mạ hóa học:

Mạ hóa học tạo ra khả năng dẫn điện bên trong thành lỗ thông qua việc hình thành một lớp đồng mỏng trên bề mặt khi cho tấm các tấm bản mạch vào bể chứa hỗn hợp các dung dịch mạ (CuSO4 + HCHO). Quá trình mạ hóa học được thực hiện bằng phản ứng:

Oxi hóa: 2HCHO + 4OH- →2HCOO- + 2H2O + H2 + 2e-

Giảm bớt: Cu2+ + 2e- → Cu

Mạ: 2HCHO + 4OH- + Cu2+ + 2e- →Cu + 2HCOO- + 2H2O + H2

Thời gian mạ kéo dài khoảng 13 đến 18 phút tùy thuộc vào điều kiện sản xuất.

Số lượng bể mạ hóa học là 5 bể với thể tích 220 lít/bể. Lượng dung dịch mạ thải phát sinh khoảng 3 m 3 /lần thay với tần suất thay khoảng 6 tháng/lần thay.

- Tẩy rửa bằng hóa chất và nước:

+ Rửa bằng hóa chất: Sử dụng dung dịch axit H2SO4 10% để trung hòa các hóa chất mạ có chứa thành phần kiềm, tạo điều kiện tốt nhất cho quá trình mạ đồng điện phân.

+ Rửa bằng nước: Tiến hành rửa bản mạch bằng dòng nước tinh khiết (DI) theo 3 bước để làm sạch hóa chất mạ hóa học còn đọng lại trên bề mặt.

Lượng nước DI cấp cho công đoạn tẩy rửa khoảng 10m3 /ngày tương ứng lượng nước thải phát sinh khoảng 10m3 /ngày.

- Mạ điện: Bản mạch được nối với điện cực âm trong dung dịch Đồng Sunfat. Cực dương là tấm kim loại mạ. Sử dụng dòng điện kích hoạt phản ứng xảy ra quá trình mạ điện phân. Dòng điện này sẽ biến đổi các ion Cu2+ (ion dương) trong dung dịch thành một lớp Cu mỏng dẫn điện bao phủ lên bảng mạch.

Quy trình mạ đồng điện phân được mô phỏng thông qua sơ đồ sau:

Trên anot xảy ra quá trình hòa tan kim loại anot:

M – ne→ Mn+

Trên catot xảy ra quá trình cation phóng điện trở thành kim loại mạ:

M n+ + ne → M

Trong bể mạ đồng, dung dịch điện giải thường là dung dịch CuSO4, cực anot là Cu nguyên chất, còn catot là mạch in cần mạ. Các phản ứng điện phân trong bể mạ xảy ra như sau:

Tại cực Anot: Cu→Cu2+ +2e-

Tại cực Catot:

CuSO4→Cu2+ +SO4 2-

Cu2+ +2e-→Cu

Số lượng các bể mạ đồng điện phân là 02 bể với thể tích 250 lít/bể. Lượng dung dịch mạ thải phát sinh khoảng 3 m 3 /lần thay với tần suất thay khoảng 6 tháng/lần thay.

(4) Rửa sạch:

Tại công đoạn này sẽ loại bỏ các vết bẩn bằng các bể chứa axit H2SO4 loãng 10% và H2O2 nồng độ 6%. Tổng số bể rửa tại công đoạn này là 02 bể, thể tích 200 lít/bể. Lượng nước DI cấp cho công đoạn tẩy rửa khoảng 10m3 /ngày tương ứng lượng nước thải phát sinh khoảng 10m3 /ngày.

(5) Sấy: Sau khi rửa, tấm bảng mạch được đưa vào máy sấy tự động để loại bỏ nước bám trên bề mặt và trong thành lỗ khoan nhằm làm khô để tránh bị oxy hóa bề mặt sản phẩm. Nhiệt độ sấy được cài đặt ở 75÷85°C di n ra trong khoảng 15÷20s.

(6) Gắn phim: Bản mạch bán thành phẩm sau mạ đồng sẽ được gắn lớp màng fim có tính cảm quang vào bản mạch đã được xử lí trước rồi chiếu tia UV vào để hình thành nên đường mạch mong muốn.

(7) Kiểm tra quang học: Bản mạch sau đó được đưa vào kiểm tra quang học tự động (A.O.I - Automated Optical Inspection). Các bản mạch bán thành phẩm xuất hiện lỗi, dị vật trên bề mặt sẽ loại ra khỏi quy trình sản xuất và được thu gom, hợp đồng với đơn vị chức năng vận chuyển xử lý theo quy định. Sau công đoạn này, sản phẩm sẽ được chuyển qua dây chuyền mạ thiếc hoặc mạ vàng.

(8) Công nghệ sản xuất dây chuyền mạ thiếc

Công nghệ sản xuất dây chuyền mạ thiếc

Quy trình công nghệ mạ thiếc
Quy trình dây chuyền mạ thiếc

Thuyết minh quy trình công nghệ sản xuất dây chuyền mạ thiếc:

- Tẩy rửa: Công đoạn này được thực hiện nhằm làm sạch các chất bẩn trên bề mặt nhận lớp phủ thiếc để làm tăng hiệu quả của quá trình mạ. Làm sạch là một quá trình gồm nhiều bước, có thể thay đổi tùy thuộc vào từng thành phần của chất nền, lượng bụi bẩn. Hóa chất sử dụng là K-MC (thành phần 95% H2O + 5% H2SO4). Số lượng bể rửa là 03 bể với thể tích 200 lít/bể. Lượng nước DI cấp cho công đoạn tẩy rửa khoảng 10 m 3 /ngày tương ứng lượng nước thải phát sinh khoảng 10 m3 /ngày.

- Rửa: Nhúng toàn bộ bảng mạch vào bể rửa (bằng dòng nước DI được cấp liên tục) để làm sạch các hóa chất, axít và tạp chất trên bề mặt. Số lượng bể rửa là 02 bể với thể tích 200 lít/bể. Lượng nước DI cấp cho công đoạn tẩy rửa khoảng 5 m3 /ngày tương ứng lượng nước thải phát sinh khoảng 5 m3 /ngày.

- Gia công quang học: Sử dụng lớp cản quang kết hợp cùng chất ăn mòn hóa học (H2SO4 10%) để tạo hình bề mặt chi tiết.

- Rửa: Nhúng toàn bộ bảng mạch vào bể rửa (bằng dòng nước DI được cấp liên tục) để làm sạch các hóa chất, axít và tạp chất trên bề mặt. Số lượng bể rửa là 02 bể với thể tích 200 lít/bể. Lượng nước DI cấp cho công đoạn tẩy rửa khoảng 5 m3 /ngày tương ứng lượng nước thải phát sinh khoảng 5 m3 /ngày.

- Xử lý trước khi mạ: Sử dụng giẻ lau thấm cồn để lau sạch, nhằm loại bỏ các vết bẩn trên bản mạch in.

- Mạ thiếc: Sau khi bản mạch được xử lý sạch, sẽ được nhúng vào bể mạ, để thiếc (Sn) phản ứng với đồng (Cu) tạo thành một màng mỏng bảo vệ cho bảng mạch chống han rỉ theo thời gian.

Quá trình điện phân trong qui trình mạ thiếc như sau:

2Cu0→ 2Cu+ + 2e-

Sn+2 + 2e-→ Sn0

2Cu+ +8TU → 2[CuTU4]+

Sn+2 + 2Cu0 + 8TU → Sn0 + 2[CuTU4]+

Số lượng các bể mạ thiếc là 02 bể với thể tích 250 lít/bể. Lượng dung dịch mạ thải phát sinh khoảng 4 m 3 /lần thay với tần suất thay khoảng 6 tháng/lần thay.

- Rửa: Nhúng toàn bộ bản mạch vào bể rửa (dòng nước DI được cấp liên tục) để làm sạch các hóa chất, axít và tạp chất trên bề mặt. Số lượng bể rửa là 02 bể với thể tích 200 lít/bể. Lượng nước DI cấp cho công đoạn tẩy rửa khoảng 5 m3 /ngày tương ứng lượng nước thải phát sinh khoảng 5 m3 /ngày.

- Chống biến màu: Nhúng bản mạch vào bể chứa hóa chất CRC-101 tạo lớp màng bảo vệ bề mặt các chi tiết mạ thiếc, chống biến màu lớp mạ một cách lâu dài nhưng không ảnh hưởng đến quá trình hàn các chi tiết được mạ thiếc.

- Rửa: Nhúng toàn bộ bản mạch vào bể rửa (dòng nước DI được cấp liên tục) để làm sạch các hóa chất, axít và tạp chất trên bề mặt. Số lượng bể rửa là 02 bể với thể tích 200 lít/bể. Lượng nước DI cấp cho công đoạn tẩy rửa khoảng 5 m3 /ngày tương ứng lượng nước thải phát sinh khoảng 5 m3 /ngày.

- Sấy khô: Bản mạch sau khi rửa được đưa vào máy sấy tự động để loại bỏ nước bám trên bề mặt và bên trong lỗ khoan nhằm làm khô sản phẩm để tránh oxy hóa bề mặt sản phẩm. Nhiệt độ sấy khoảng 75÷85°C di n ra trong khoảng 15÷20s.

- Kiểm tra: Sử dụng kính hiển vi để kiểm tra sản phẩm, sản phẩm đạt yêu cầu sẽ được đóng gói, lưu kho chờ xuất hàng; sản phẩm lỗi được loại bỏ, lưu kho CTNH.

(9) Công nghệ mạ vàng

Công nghệ mạ vàng

 

Quy trình công nghệ mạ vàng
Quy trình công nghệ mạ vàng

Thuyết minh quy trình công nghệ mạ vàng:

- Làm sạch: Tấm bản mạch sau khi đã được mạ đồng sẽ qua công đoạn làm sạch nhằm mục đích loại bỏ các tạp chất bám trên bề mặt. Quá trình làm sạch được thực hiện thông qua máy xử lý trước hàn, hóa chất sử dụng là HD-250 (Monoethanolamine; Triethanolamine); H2O2 6%; H2SO4 10%.

- Hàn bản mạch: Sau khi tấm bản mạch được làm sạch sẽ chuyển sang công đoạn hàn bản mạch với mục đích dán tấm trợ cứng vào phần bản mạch để phân định dẫn điện của bản mạch (quá trình này được thực hiện tự động hoặc thủ công).

- Làm nóng nhanh: Các tấm bản mạch được làm cứng bằng máy sấy, dùng nhiệt độ để gia tăng độ cứng cho các tấm bảng mạch, nhiệt độ sử dụng từ 60°C - 150°C, quá trình được thiết kế kín với nhiệt độ và thời gian thích hợp.

- Tạo lỗ: Công đoạn tạo lỗ trên bản mạch với mục đích hình thành lỗ định vị để những công đoạn sau cho chốt định vị vào lỗ đã được tạo để gia công sản phẩm. Bản mạch được đưa vào máy khoan đã được lập trình sẵn, có cam bắt điểm định vị trên bản mạch và tiến hành gia công lỗ theo yêu cầu. Công đoạn này phát sinh một lượng nhỏ phôi bản mạch.

- Mạ Ni-Au: Phương pháp mạ của Công ty sử dụng là mạ hóa học. Bản chất của phương pháp này là hiện tượng xảy ra lớp kết tủa trên bề mặt các chi tiết cần mạ, mạ hóa học là quá trình oxi - hóa khử, được sinh ra trong điều kiện có chất xúc tác. Công nghệ mạ niken vàng hóa học có ưu điểm vượt trội như:

Độ dày lớp hóa chất xi mạ trên sản phẩm đồng đều ngay cả khi mạ những chi tiết có hình dáng phức tạp, lớp mạ có độ mịn tốt, độ cứng cao, có thể mạ trên các bề mặt là chất dẻo, chất dẫn điện, có tính năng hóa học, cơ khí và từ tính đặc biệt.

Xem thêm thiết kế phòng thí nghiệm vàng 

Quy trình công nghệ cụ thể như sau:

Quy trình thực hiện công đoạn mạ
Quy trình thực hiện công đoạn mạ vàng

Thuyết minh quy trình công đoạn mạ Au:

+ Rửa bằng axit: Tấm bản mạch sau công đoạn tạo lỗ sẽ được chuyển sang bể rửa bằng axit (HCl 35%, HNO3 68%), số lượng bể rửa là 02 bể với thể tích 100 lít/bể, lượng nước cấp cho công đoạn này khoảng 10 m 3 /ngày.

+ Rửa bằng nước: Sau đó được rửa lại bằng dòng nước tinh khiết (02 lần) để làm sạch lượng axit còn bám lại trên bản mạch, số lượng bể rửa là 02 bể với thể tích 200 lít/bể, lượng nước cấp cho công đoạn này khoảng 10 m 3 /ngày.

+ Mạ Niken (Mạ hóa học): Sản phẩm được tiến hành mạ lót bằng 1 lớp Niken trước khi mạ vàng để tạo độ bám dính cho lớp mạ vàng lên bản mạch. Bản mạch được nhúng vào bể chứa hỗn hợp dung dịch mạ trong thời gian khoảng 8÷18 phút.

Số lượng các bể mạ Niken là 02 bể với thể tích 250 lít/bể. Lượng dung dịch mạ thải phát sinh khoảng 3 m 3 /lần thay với tần suất thay khoảng 6 tháng/lần thay.

+ Rửa: Sau khi mạ Niken, bản mạch sẽ được rửa bằng dòng nước tinh khiết để làm sạch hóa chất còn sót lại trên bề mặt trước khi chuyển sang công đoạn mạ vàng. Số lượng bể rửa là 02 bể với thể tích 200 lít/bể, lượng nước cấp cho công đoạn này khoảng 10 m 3 /ngày.

+ Mạ vàng (Mạ hóa học): Sau công đoạn mạ Niken, bản mạch được nhúng qua bể chứa dung dịch mạ trong thời gian khoảng 8÷18 phút để tạo thành lớp vàng che phủ lên phần mạ Niken, giúp tăng khả năng dẫn điện cho sản phẩm. Số lượng các bể mạ vàng là 01bể với thể tích 250 lít/bể. Lượng dung dịch mạ thải phát sinh khoảng 3 m 3 /lần thay với tần suất thay khoảng 12 tháng/lần thay.

+ Rửa + Sấy khô: Bản mạch được rửa sạch bằng dòng nước tinh khiết tại lần lượt 02 bể và sấy khô (ở nhiệt độ 75÷850C), số lượng bể rửa là 02 bể với thể tích 200 lít/bể, lượng nước cấp cho công đoạn này khoảng 10 m 3 /ngày. Sau đó, chuyển sang các công đoạn tiếp theo.

- In (PI hoăc PSR hoăc SILK): Là quá trình in tên mẫu, xuất xứ, số lượng, thành phần SMT vào bảng mạch in bằng máy in. Công đoạn in sử dụng các loại hóa chất để tráng phim, chế bản và tẩy rửa sau in (Butyl cellsolve, Kali hydroxit; Kali cacbonat, Azocol Poly - Plus S, Xylen). Sau khi in, bảng mạch sẽ được sấy khô và kiểm tra lớp mực in (mục đích để kiểm tra tình trạng in có đúng vị trí trên bản mạch hay không và có bị lỗi hay không). Sản phẩm in lỗi hỏng sẽ được thu gom và quản lý như đối với chất thải nguy hại. Công đoạn này có sử dụng cồn ethyl để làm sạch các phần lem ra ngoài.

Ghi chú: In PI (là viết tắt của Photo Image — in ảnh), PSR (là viết tắt của Photo Image Solder Resist), In SILK (là in lụa). SMT (Surface Mount Technology - công nghệ dán bề mặt).

- Hàn tấm gia cố: Công đoạn này thực hiện bằng máy hàn bán tự động gắn các tấm cứng SUS304 (inox 304), Tape dẫn điện (băng dẫn điện), kết dính bằng Polyimid nhằm gia cố các vị trí bằng thiết bị gắn Jig (đồ gá lắp, khuôn dẫn). Tại công đoạn này phát sinh chất thải rắn, chất thải nguy hại và hơi keo.

- Ép tấm gia cố: Sau đó tấm gia cố được làm cứng bằng máy ép. Quá trình ép của nhà máy thực chất là quá trình sử dụng thiết bị phát nhiệt chiếu xuống bề mặt sản phẩm và di chuyển khắp bề mặt sản phẩm (đến những vị trí cần thiết trên bảng mạch) để cố định các nguyên liệu với nhau một cách chắc chắn bằng nhiệt độ.

- Kiểm tra: Kiểm tra chức năng thông qua việc kiểm tra điện của sản phẩm trong trạng thái có điện (hoặc bị khóa điện). Công đoạn này đo tiêu chuẩn kích thước, kiểm tra tiêu chuẩn về tổng trở của bo mạch, kiểm tra độ cong vênh của bo mạch và có thể sử dụng cồn ethyl để làm sạch trong trường hợp cần thiết (quá trình làm sạch có thể thực hiện thủ công hoặc tự động bằng máy).

- Dập: Bản mạch sau khi kiểm tra được đưa vào bộ khóa khuôn và tiến hành dập bằng máy dập để dập viền ngoài của sản phẩm cần gia công của bảng mạch (Block - dạng khối) để chuyển sang trạng thái sản phẩm hoàn chỉnh (PSC-sản phẩm). Mục đích của công đoạn dập này để làm cắt sản phẩm ở dạng khối (block) thành từng bảng mạch nhỏ phù hợp với kích thước của thiết bị (điện thoại, máy tính) và thành sản phẩm hoàn chỉnh. Công đoạn này làm phát sinh vụn bảng mạch bằng kim loại đồng và một lượng nhỏ sản phẩm lỗi. Chất thải rắn phát sinh sẽ được quản lý như đối với chất thải nguy hại.

- Kiểm tra lần cuối: Thực hiện kiểm tra ngoại quan các sản phẩm hoàn thiện (áp dụng dựa vào tiêu chuẩn kiểm tra của khách hàng). Trong trường hợp cần thiết, sử dụng cồn ethyl để làm sạch theo tiêu chuẩn của khách hàng. Quá trình làm sạch có thể kiểm tra thủ công hoặc tự động bằng máy.

- Đóng gói/Xuất hàng:

Đóng gói: Thao tác đóng gói đúng với tiêu chuẩn đóng gói của Công ty khách hàng.

Xuất hàng: Phòng chống rò rỉ dựa vào việc kiểm tra ngoại quan và xuất hàng dựa vào việc kiểm tra độ tin cậy

0934 517 576