PCB技術 - 基板加工機の発展

基板は電子部品のコアキャリアとして、その加工精度は製品の性能と信頼性を直接決定した。スマートフォンから人工知能チップ、自動車電子から航空宇宙設備まで、基板加工機は集積デジタル制御技術、光学検査と自動化制御を通じて、現代電子製造産業チェーンに不可欠な精密装備となっている。

一、基板加工機の技術構造解析

1.多軸連動デジタル制御システム

現代基板加工機は一般的に5軸連動デジタル制御システムを採用し、複雑な3次元曲面加工を実現することができる。例えば、レーザレーダ基板の製造において、5軸連動により垂直パッケージに必要なミクロン級ビア充填プロセスを完成することができ、レーザダイオードチップと基板の熱膨張係数のマッチングの需要を満たすことができる。ある型番の加工機を例に、その主軸回転速度は60 krpmに達し、送り量は0.2 m/minで、10μm級の線路精度を実現でき、半導体レーザパッケージにおけるDPCセラミック基板の応用需要を満たす。

2.インテリジェント圧縮と位置決めシステム

特許技術によると、ハイエンド基板加工機は圧縮装置を備えており、回転部材と繊維状部材を組み合わせることで、異なる材質の基板の適応的な圧縮を実現することができる。例えば、1.6 mmアルミニウム基板を加工する際、システムは材料特性に応じて圧力足の力を自動的に調整し、ワーク表面を傷つけないようにすることができる。センサと爪の連動設計により、リアルタイムで圧縮状態を監視でき、加工中の基板の安定性を確保できる。

3.自動化上下材料と検査システム

全自動基板加工機はAGV小型車とアームを集積し、材料の自動搬送と加工経路の計画を実現することができる。例えば、ある型番の設備はAOI検査システムを備えており、内層線路加工後にリアルタイム欠陥検査を行うことができ、検査速度は毎分10錠に達し、欠陥認識の正確率は99.5%を超えている。

図　基板製品

二、技術革新：減成法から半加算法への突破

1.減成法プロセスの最適化

従来の減成法では現像、エッチングによりライン作成が完了していたが、薬水の浪費や環境汚染の問題があった。現代加工機は乾燥膜圧着技術を採用し、レーザー直写設備を配合し、無薬水エッチング技術を実現することができる。例えば、ある企業が開発したグリーンエッチングシステムは、エッチング液の温度と濃度を制御することにより、銅面の損失率を5μm以下に下げ、従来技術より70%の化学品消費を減少させる。

2.半加算法技術の突破

半付加法（SAP）は種子層堆積と電気めっきにより線路作製を完了し、高密度相互接続（HDI）基板に適している。例えば、ABF基板の製造において、加工機はスパッタリング技術を用いて銅種子層を堆積し、レーザーパンチとスルーホール充填技術を結合して、8-16層の線路積層を実現でき、人工知能チップの信号完全性に対する需要を満たすことができる。

3.材料互換性の向上

加工機はモジュール化設計を通じて、セラミックス、金属、フレキシブルフィルムなどの多種の基板材料と互換性がある。例えば、フレキシブル基板加工において、基材としてポリイミド（PI）フィルムを採用し、レーザー切断と熱プレス成形プロセスに合わせて、曲げ半径が1 mm未満のフレキシブル回路基板製造を実現でき、ウェアラブルデバイスの軽量化に対する需要を満たすことができる。

三、応用場面：消費電子からハイエンド製造まで

1.消費電子分野

スマートフォン、タブレットなどの機器は基板加工精度に極めて高い要求がある。例えば、折り畳み式携帯電話基板の製造において、加工機は0.1 mm厚さのフレキシブル基板加工を実現する必要があり、同時に線路の平坦度が0.3μm未満であることを保証する。ある企業が開発した基板加工機は、ナノスケール位置決めシステムを通じて、20000回の曲げが効かないフレキシブル回路基板の製造を完成することができる。

2.自動車電子分野

自動車レーザレーダ、VCSELなどのデバイスは基板の放熱性能に厳しい要求がある。例えば、窒化アルミニウムセラミックヒートシンク基板の加工において、加工機は熱膨張係数の整合と高熱伝導性を実現する必要がある。ある型番の設備はレーザーパンチとスルーホール充填銅技術を採用し、熱抵抗が0.5 K/W未満の基板製造を完成でき、レーザーダイオードチップの包装需要を満たす。

3.航空宇宙分野

衛星、ミサイルなどの設備は基板の信頼性に極めて高い要求がある。例えば、熱電冷凍シート（TEC）基板の製造において、加工機は高い絶縁性と機械的強度を実現する必要がある。ある企業が開発した基板加工機は、アルミナセラミックス基板堆積技術を通じて、破壊電圧が5 kVより大きい基板製造を完成でき、宇宙機の熱管理需要を満たすことができる。

四、未来の趨勢：知能化とグリーン化

1.人工知能とIoT技術の融合

将来の基板加工機はAIアルゴリズムを集積し、プロセスパラメータの適応調節を実現する。例えば、機械学習により履歴加工データを分析することで、主軸回転数と送り量を最適化し、加工良率を99.9%に高めることができる。ある企業が開発したインテリジェント監視システムは、刃物の摩耗と基板の変形をリアルタイムで監視することができ、予測的なメンテナンスは停止時間を50%削減することができる。

2.グリーン製造技術

環境保護法規は加工機の無薬水エッチングと低エネルギー消費の方向への発展を推進する。例えば、ある企業が開発したプラズマエッチングシステムは、アルゴンガス保護ガスと低温プラズマ技術により、廃水排出のない基板加工を実現することができる。同時に、設備のエネルギー消費は伝統技術より30%減少し、炭素中和目標を満たす。

3.新型材料と技術の開発

5G、6G通信技術の発展に伴い、基板加工機は高周波基材と3次元パッケージ技術を適応させる必要がある。例えば、LCP（液晶ポリマー）基板加工において、デバイスは誘電率が3未満の基板製造を実現し、ミリ波通信の需要を満たす必要がある。ある企業が開発したレーザー誘導前方向転移技術は、ナノメートル級の線路製作を実現し、基板加工をより高精度に発展させることができる。