最新PCB工厂设施规划.doc

最新PCB工厂设计一、新工厂规划、建设的程序一般来讲，新建PCB工厂的规划与建设程序是由以下内容构成的。1.决定产品规格和生产数量。2.确定生产工艺。3.与设备、材料厂商接触，收集设备规格技术情报和要求报价，同时设计工厂布局与制造预算，作出厂房的设计图（第一方案）。4.通过预算。5.根据需要从程序1到程序3反复进行，逐步地将各种详细指标决定下来（第二方案、第三方案）。当引进新技术时，应与设备、材料厂商合作进行实际验证，把结果反馈到程序1到3的运作中（决定详细建设规划）。6.决定具体设备的采用，熟悉设备操作与性能的对应机制和操作人员的教育等等。7.厂房建筑的委托，设备的订购。8.厂房建筑工程的实施。9.进行设备（生产设备和辅助设备）的搬入、安置、调整和试运行。同时进行操作人员的教育，最好还能作成操作手册。10.根据综合试运行确立生产体制，进行产品认定（工厂内部的认定、客户的认定、第三者的认定）。第三者的认定有UL、ISO等。在这里，我将就对全程序中的最初阶段（程序1到程序3），介绍一个事例。这只是一个到制定第一方案为止的事例，但是，因为在这个阶段决定了工厂最基本的指标与规格，所以它是全过程中特别重要的部分。在后面例举了把基本概念具体化的一个例子。但这仅是一种假设，不一定适用于所有的情况，希望对诸位在今后工厂规划时起到参考作用。二、产品规格首先，要决定新工厂将生产的产品的目标规格。我们考虑了根据印制板的不同用途，将其分成几个典型的产品群。比如，笔记本电脑、携带电话等等。接着，各个产品群按以下的项目决定典型数据的估计值。基板尺寸层数线宽/间距板厚表面积层(Build-up)的层数有无层压型盲孔表面处理有无端子电镀这些数值依照产品群的比率进行均衡，计算出全体的平均值。以这个平均值为基础来决定设备的技术规格和设备的必需台数。三、生产工序的基本事项和工序间的平衡根据这次的假设，研究应采用的工艺和工序时，生产工序中最基本的事项有以下2项。1.表面层的图形形成采用整板电镀和干膜蔽掩法。2.作为表面积层(Build-up)基板的生产工序，使用树脂附铜箔板，对于铜箔蚀刻后形成的孔，采用里面的树脂层通过激光打孔的方法(ConformalMask法)加工出盲孔。以此为前提，我们对工序间的平衡进行计算与调整。首先，在这里把生产工序大致划分为下面三个部分：第一部：内层工序。到内层芯材线路形成为止。第二部：外层前工序。从层压开始到外层线路形成为止。第三部：外层后工序。从阻焊剂涂布开始到最终检查为止。第一部：内层工序内层工序的必要倍率是根据在上述“产品规格”一节中计算出来的层数平均值来决定的。通常的多层板（以往的非表面积层(Build-up)制造的线路板）的生产是根据内层芯材的枚数，需要增加内层工序的生产量。比如，当生产8层板时，内层芯材需要有3枚（计为6层），所以，内层工序的必要倍率是3.0。第二部：外层前工序外层前工序的必要倍率根据上述“产品规格”一节中计算出来的表面积层(Build-up)层数的平均值来决定。用表面积层法(Build-up)生产的多层印制线路板，除了内层工序必要倍率以外，还要按表面积层(Build-up)层数的比例增加外层前工序的负荷。并且还要增加激光打孔工序。另外，采用层压型盲孔制造法的多层印制线路板是根据层的构成在内层工序和外层前工序都需要进行必要倍率的计算。第三部：外层后工序在外层后工序有必要根据表面处理工序的技术方法（从热风整平处理、化学镀镍金处理等方法中选一种）的比率和需要端子电镀的印制板的比率来考虑设备的选用。四、生产能力指标为了决定设备的规格与台数，就必须要有设备的生产能力指标。为了按综合生产能力（比如：月xxx平方米）算出各个设备的指标（比如：间隔时间xxx秒，或者是传送带速度xxx米/分），就必须要有下述情报资料：1.工厂每月（或者年度）工作日和每天的工作时间。由此计算出单位时间的生产能力（每小时xx平方米、每分xx平方米之类）。2.假设生产的成品率。它是品质上的比率（合格率）和材料效率（材料的整个面积中作为成品的使用比率）的乘积。3.决定拼板的工作尺寸，依此可以进行生产面积与枚数之间的换算。4.从单位时间中需要生产的枚数，倒过来计算，得到每一枚拼板的生产时间（间隔时间）。5.根据所定的拼板在传送带上的配置（前进方向为长边或者短边）和拼板间的距离，计算每一枚拼板在传送带上的占有长度。依此可以换算出生产数量与转送带的速度。6.假设各设备的实动率。从以上信息求得各个工序的生产设备能力指标，再加上设备的技术规格情况来决定设备台数。五、生产工序的要点下面对作为决定生产工序时特别需要注意的主要技术项目加以说明（以这次的假设为例）。1.采用整板电镀和干膜蔽掩法我们不采用图形电镀法，即把通过图形电镀形成的表面金属层（锡铅合金层或锡层）作为抗蚀层而使用的方法；而是采用整板电镀法，即对拼板进行全面的电镀，使用干膜（抗蚀层）来保护镀覆孔，形成线路的方法。采用整板电镀法的优点如下：a)要不发生像图形电镀法那样的由于导线不均匀而使线路稀疏部电流集中的情况，使电镀层能均一分布。这种方法十分适用于表面积层(Build-up)制造法。b)整板电镀法不需要像图形电镀法那样根据导电图形的面积而进行电镀电流调整的作业。因此，其最适合于批量生产。但是，对于整板电镀法，还有使人感到不安的地方这也是事实。这就是由于干膜蔽掩的不良而造成镀覆孔内断线的致命性问题。对此，我们要事先采取对策。另外，近几年在干膜材料的开发上有了很大的进步，材料本身的特性问题已有解决，因此在这里不考虑材料问题。a)从贴膜开始，曝光、显影到蚀刻为止的工序，采用全自动流水线，使之一直在稳定而最优的条件下形成抗蚀层。b)通过高精度对位的自动曝光机和可以高精度地制成生产底板的光绘机的组合，能使是孔环宽度狭窄的设计也不会产生蔽掩不良，确保位置的精度。c)对于产生蔽掩不良的原因之一的孔边毛刺，使用强力研磨机完全地去除。d)有关电镀产生的微凸（微小树状突出），当然需要通过电镀管理来加以防止。但是当一旦发生但又要使其不至于产生致命的影响，我们在电镀后配置了砂带研磨机，以期万全之策。e)对于在设计上无法确保充分的孔环宽度的产品，我们在流水线外，配置了孔内抗蚀剂涂布装置。2.在化学处理方面使用水平型传送装置所具有的优点在去钻污、镀铜、黑化处理等工序中，都可以使用水平型传送装置。但是，最好把水平型传送装置和垂直型传送装置各自的特征结合起来，设计生产流水线。这次我们主要考虑对应带有小孔和盲孔的产品的生产，所以优先考虑孔内处理的加工水平，仅在去钻污工序和直接电镀的孔内导电化工序的两个工序中采用水平型传送装置。然而，对于只有表面处理而没有孔内处理的黑化处理、化学镀铜和电镀铜装置中采用一般的垂直型传送装置。是因为对于垂直型传送方式，水平型传送方式有以下两个优越性。a)品质的优越性：因为可以在离板很近的地方喷流处理液，所以，孔内液体的往返非常好，极其适应于小孔以及盲孔的孔内处理。b)生产性上的优越性：因为不要在电镀框架和电镀网篮上进行装取，故容易实现自动化和节省操作工时。3.对应生产工艺上的少数派这次假设的是生产笔记本电脑、携带电话用高密度多层印制板的批量工厂。因此，我们的主要重点是放在整体生产中占大多数产量的技术规格的印制板的大批量高效率生产上。但是，也要考虑在这个主要的技术规格以外的少数派印制板的生产，通过下面的对策形成了可能生产的体制。a)在自动曝光机以外还准备有对付小批量生产的手动曝光机，同时，为了防止手动作业引起的菲林位置精度的低下，还要采用对位装置。b)对于层压方法，批量工厂一般采用热压定位装叠法（无销钉定位装叠法），但在叠层室的设计上也考虑到了一部分产品有使用销钉定位装叠的需要。c)为了对应一部分孔环的狭窄设计，采用孔内抗蚀剂涂布装置。4.传送的要点关于拼板在工序间的搬运，我们是以下面的方针来考虑并选定设备的。a)线路形成前的拼板的搬运是以单位斜插式或者单位水平叠放（平叠）来进行。b)线路形成后的拼板在中间夹垫纸的状态下单位水平叠放后搬送的。根据这个方针，我们选定了向各设备投料的投料机和从各设备中取出的取出机。此外，在工序的连接传送的关键部位的设计上安置了暂存装置。在下工序设备有异常发生停止时，可作为上工序流出的拼板的暂时性避难所，从而不会涉及上工序的正常工作。六、工厂设备布局设计上的注意点在决定工厂设备布局的时候，我们重现下面的二个方针，并据此实行设计。a)建立根据生产工序的顺序排列设备的，考虑到拼板流动的设备布局（重视流动的生产线）。这是最适合于高效率批量生产的生产线。但是，以后要进行工序调整就比较困难，缺少柔软性。有难于对应多规格生产的弱点。b)将生产工序中各个阶段相似的设备（比如：机械加工、曝光工序、化学处理工序等）集中在一个地方（重视个别工序的生产线）。在这里，通过防止同样的工序散布于工厂的各部位，使各工序的能力提高。但是，工序间的搬运变得烦杂，有整个生产工序连携不足的弱点。以上方针一般难以两立，需要进行协调。但是工厂设备布局设计最好不要偏重于一方，尽量有两种方针的调和。另外，为了同一生产小组能够同时掌握工序的入口和出口的情况，尽可能把流水线设计为“字型”。比如，曝光工序要在无尘室中进行，因此比较容易导致生产线的分断。但是，如果把曝光工序安排在“字型”的转弯部位的话，可以设计出简洁而连续的生产线。七、结束语这次我是以建设一个用目前最新技术来生产笔记本电脑，携带电话用印制电路板的工厂为假设，并依此介绍了工厂设备布局设计的基本概念，但是，这仅仅是一个事例而已。如果前提变化，那么所谓最佳工厂设备布局