回路基板製造におけるLDIおよびCCDマシン：技術、応用、および性能

精密度 率の高い回路板製造の世界では 精密性と効率性を確保する役割に 2つの技術が注目されていますレーザー直接画像 (LDI) と充電結合装置 (CCD) の検査システムLDIはPCBパターニングプロセスに革命をもたらし,従来の光立体図をレーザー精度で置き換えました.性能を損なう可能性のある欠陥を検出する5Gルーターから自動車センサーまで あらゆるものに使用される 高密度 高信頼性のボードの作成を可能にしますこのガイドでは,LDIとCCDの仕組みについて詳しく説明します.生産作業の流れで互いを補完する方法です.

主要 な 教訓
1.LDIマシンは,UVレーザーを使用して,PCBに回路パターンを直接イメージし,50μmの痕跡を持つHDIPCBにとって重要な伝統的なフォトマスクよりも5倍以上の ±2μmの精度を達成します.
2.CCD検査システムは,550MPのカメラを搭載し,1ボードあたり1~2分で99%の欠陥 (ショート回路,欠落した痕跡など) を検出し,手動検査 (85%検出率) をはるかに上回ります.
3.LDIは,フォトマスクの作成と取り扱いをなくして生産時間を30%短縮し,CCDは早期発見により再加工コストを60%削減します.
4LDIとCCDは,複合PCBの大量生産 (10層以上,0.4mmのピッチBGA) を可能にしており,欠陥率は100ppm未満で,自動車および航空宇宙の厳格な基準を満たしています.

LDI マシン は 何 です か.どのように 機能 し ます か.
レーザーダイレクトイメージング (LDI) 機械は,物理的な光面膜を使用して PCB に回路パターンを転送する,伝統的な光立体処理を代替します.LDIは高性能のUVレーザーを用いて,光敏感な抵抗コーティングPCBに直接回路を描く..

LDI プロセス: ステップ・バイ・ステップ
1.PCBの調製:赤裸のPCBは光敏感なレジスタ (乾燥フィルムまたは液体) で覆われ,UV光にさらされると硬化します.
2レーザー画像:UVレーザー (355nm波長) は抵抗をスキャンし,銅痕となる領域を暴露します.レーザーはCADデータによって制御されます.PCBの層と精密に並ぶことを確保する.
3開発: 暴露されていない抵抗は洗い去られ,回路を定義する保護パターンが残ります.
4掘削: 露出した銅は掘削され,硬化した抵抗によって保護された望ましい痕跡を残します.

LDI の 主要 な 利点
精度:レーザーは,光面膜では ±10μm に比べて ±2μm の準拠精度を達成し,直径によって50μm の痕跡と0.1mm を可能にします.
スピード: フォトマスクの生産をなくし (24~48時間かかる) パターンの転送時間を50%短縮する.
柔軟性: ソフトウェアを通じて回路パターンを簡単に調整し,プロトタイプや小批量生産に最適です.
費用対効果: 低~中量 (100~1万台) の場合,LDIは,マスクセット1枚あたり photomaskコスト ((500~2,000) を回避する.

CCD マシン と PCB 生産 の 中 で の その 役割 は 何 です か
充電結合装置 (CCD) 機械は,PCBの画像を撮影するために高解像度のカメラを使用し,ソフトウェアアルゴリズムを使用して欠陥を分析する自動検査システムです.主要な段階で展開されます: 彫刻後 (痕跡の整合性を確認するために),部品の配置後,そして溶接後.

CCD 検査 の 仕組み
1画像撮影:LED照明 (白色,RGB,赤外線) を搭載した複数のCCDカメラ (最大8台) は,PCBの2Dまたは3D画像を異なる角度から撮影します.
2画像処理:ソフトウェアは,異常を特定するために,画像を"金色のテンプレート" (欠陥のない参照) と比較します.
3欠陥分類: ショート回路,開いた痕跡,または配列が不良な部品などの問題は,重症度 (重大な,重大,小規模) によってチェックされます.
4報告: 傾向分析のためにデータが記録され,製造者が根本原因に対処するのに役立ちます (例えば,特定のPCBゾーンで繰り返されるショートがLDI校正問題を示す可能性があります).

CCD検査システムの種類
a.2D CCD: 2D 欠陥 (例えば,痕跡幅,欠落した部品) の確認は,上から下の画像を使用する.
b.3D CCD: 構造光またはレーザースキャンを使用して,高さに関する問題を検出する (例えば,溶接器の関節体積,部品の共平面性).
c.インラインCCD:リアルタイム検査のための生産ラインに統合され,毎分最大60PCBを処理する.
d.オフラインCCD:細かいサンプリングまたは故障分析に使用され,細音差の欠陥に対してより高い解像度 (50MP) を有する.

LDI vs CCD:PCB生産における補完的な役割
LDI と CCD は 異なる目的を担うが,PCB の品質を保証する際には密接に関連している.

現代 の PCB に は,LDI と CCD が 必要 な の は なぜ です か
PCBがより複雑になり 10層以上,50μmの痕跡,0.4mmのピッチのコンポーネントを持つため,従来の方法が追いつくのに苦労しています.

1高密度インターコネクト (HDI) のPCBを有効にする
a.LDIの役割:一貫した精度で50μmの痕跡と100μmのバイアスを作成し,HDI設計 (例えば5GベースステーションPCB) を実現する.
b.CCDの役割:高速回路で信号喪失を引き起こす痕跡の薄化や誤った配列による欠陥などの微小な特徴を検査します.

2生産コストを削減する
a.LDI 節約: フォトマスクのコストをなくし,並べない層からのスクラップを削減します (大量生産では70%).
b.CCD節約:欠陥を早期に検出 (例えば,エッチングの後,組み立て後ではなく),再作業コストを60%削減する. 短回路が1回見逃された場合,組み立て後の修正に (50対) 5の費用がかかります..

3厳格な業界基準を満たす
a.自動車用 (IATF 16949):欠陥率が < 100 ppm を要求する.LDIの精度とCCDの99%検出率は適合性を保証する.
b.航空宇宙 (AS9100): 追跡性を要求する.監査追跡のためのLDIとCCDログデータ (パターンファイル,検査報告) の両方.
c.医療 (ISO 13485): 重要な欠陥をゼロにする必要があります. CCDの3D検査は,生命救助装置の溶接穴のような微妙な問題を検出します.

LDIとCCDの実施における課題と解決策
LDI と CCD システムは強力ですが,性能を最大化するために注意深く設定する必要があります.

1LDI の課題
a.レーザー漂流:時間が経つにつれて,レーザーは校正から漂流し,痕跡幅の変動を引き起こす可能性があります.
解決法: レファレンスボードで毎日の校正と,レーザーアライナメントを調整するために,CCD検査からのリアルタイムフィードバック.
b.抵抗感度:抵抗厚さの変化が曝露に影響を与え,過度に曝露した領域に導きます.
解決策: 厚さモニタリング (±1μmの許容度) を備えた自動抵抗コーティングシステム.
c. 大量のスループット:LDIは100,000台以上走行でフォトリトグラフィよりも遅い.
解決策:複数のLDIマシンを並列に展開するか,ハイブリッドシステム (大容量用フォトマスク,プロトタイプ用LDI) を使用する.

2CCD の 課題
a.偽陽性:塵や反射は誤った欠陥アラートを誘発し,生産を遅らせます.
解決策:AI駆動のアルゴリズムが 数千の欠陥画像を訓練し リアルな問題をノイズから区別します
b.3Dデフォクト検出:従来の2DCCDでは,高さに関する問題 (BGAに溶接料が不十分であるなど) が見逃されます.
解決策:レーザープロファイリングを備えた3DCCDシステムで,溶接体積を ±5μmの精度で測定する.
c.複雑なPCB幾何学:硬柔性PCBまたは曲げた表面は標準CCDシステムを混乱させる.
解決法: 多角カメラと調節可能な照明で 近づくのが難しい場所を撮影します

実用 的 な ケース 研究
1HDI PCB メーカー
5Gルーター用の12層HDIPCBの生産者は,LDIで光立体撮影を置き換えて3DCCD検査を追加しました.
結果:痕跡幅の変動が ±8μmから ±3μmに減少し,欠陥率は500ppmから80ppmに減少した.
ROI: スクラップと再加工を減らして9ヶ月でLDI/CCD投資を回収

2自動車用PCBサプライヤー
自動車部品会社で LDI パターン作成の後に CCD インライン検査を統合しました
課題:ADASセンサーPCBで0.1mmのショートキャッチ (フィールド障害を回避するために重要です)
解決法:AIアルゴリズムで 50MP 2D CCDで 99.9%のショートを検出します
影響: パターン欠陥に関連するフィールド障害はゼロに減少し,IATF 16949要件を満たしました.

3医療機器の製造者
ペースメーカーのPCBの製造者は,細角 (0.4mm) のパターンのLDIと,溶接関節の検査のための3DCCDを使用しました.
結果: FDAの規制に100%準拠し,10,000個以上で欠陥なし
キーインサイト: CCDデータは LDI マシンに返信され,レーザー設定を最適化して一貫したパターンを設定します

よくある質問
Q:LDIは フォトリトグラフィーを 完全に置き換えるのでしょうか?
A:ほとんどのアプリケーションでは,特にHDI,プロトタイプ,または低~中程度のボリューム.高ボリューム (100k+ユニット) のシンプルPCBは,単位のコストが低いためにまだ光立体学を使用することができます.

Q: CCD 機械は,反射部品 (例えば,金付ピン) をどのように処理するのですか?
A: 3D CCD システムでは,偏光照明や複数の照明角度を使用して,輝きを減らす.高度なアルゴリズムは,偽の欠陥を避けるために反射をフィルタリングします.

Q:LDI が信頼性のある方法で生産できる最小の特徴サイズは?
A: 最先端のLDI機械は30μmの痕跡と50μmのバイアスを作成できますが,コスト効率のために50μmの痕跡がより一般的です.

Q: LDI と CCD マシン は どれくらい の 頻度 で メンテナンスを 必要 と し ます か.
A: LDIレーザーは年次メンテナンスを必要とし,CCDカメラは毎週レンズ清掃が必要 (または塵の多い環境では毎日).校正チェックは毎日行われます.

Q: LDI と CCD は,硬柔性 PCB に適していますか?
LDIはソフトウェアの調整で柔軟な基板に適応し,曲面スキャンを備えたCCDシステムは柔らかいゾーンを処理します.

結論
LDIとCCDの機械はPCBの生産を変革し,現代の電子機器に必要な精度と品質を可能にしました.CCDの自動化検査は,欠陥が早期に発見されることを保証します.5G,自動車,医療市場で競争することを目指すメーカーにとって,LDIとCCDへの投資は単なる選択ではなく,必要不可欠です.PCB の 複雑さ が 増え ますこの技術が進化し,AIと3D能力は回路板の生産における可能性の限界をさらに押し広げます.