Технологии в электронной промышленности №3'2010

Обзор зимней конференции Европейского института печатных плат (EIPC)

Дж. Х. Линг (J. H. Ling)

Перевод: Дина Агбан

28–29 января 2010 годав Тулузе прошла очередная конференция Европейского института печатных плат (EIPC). Она была посвящена передовым технологиям в изготовлении печатных плат. В статье представлен краткий обзор докладов конференции.

День 1

Популярная конференция была открыта приветственной речью Рекса Розарио, председателя Европейского института печатных плат, который отметил, что, несмотря на рецессию, EIPC продолжает свою активную деятельность. В частности, в течение последних 6 месяцев в Германии и Великобритании были проведены практические занятия по ингибиторам горения, в Университете Лестера - семинары по ионической металлизации. Г-н Розарио также подчеркнул, что производство высокотехнологичных плат, столь необходимых для стратегически критич-ных потребностей медицинской, оборонной и аэрокосмической сфер, останется в Европе.

Уолтер Кастер, президент консалтинговой компании "Custer Consulting Group", представил обзор по мировой экономике и статистике рынка. Данные по производству показали, что, хотя самое худшее уже позади, до полного восстановления еще далеко. Экономика еврозоны стабилизировалась, но вполне возможно, что это восстановление объясняется правительственным стимулированием, которое в скором времени завершится. Рынок электрооборудования в целом стоит $1712 млрд, Европа владеет 13-16%. В первом квартале 2010 г. наблюдалось увеличение этой суммы при небольших запасах, что уже хорошо. Производство ПК, электронных и оптических товаров в Европе отстает от остального мира, Европа находится на том же уровне, что и в прошлом году. По отгрузкам электронного оборудования Китай и Тайвань уже восстановились, а Европе еще требуется на это время. Во всех других отраслях уже отмечается рост, это в скором времени отразится и на электронной индустрии. Отрасль PCB оценивается в $50 млрд, при этом из 20 ведущих компаний, производителей печатных плат, две компании находится в США и только одна - в Европе. Главные же игроки сосредоточены в Японии и на Тайване. В Европе рынок жестких и гибких плат оценивается в $3658 млн, сумма по сравнению с прошлым годом уменьшилась, но уже сейчас заметен рост количества отгрузок и некоторая стабилизация.

Комментарий Майкла Гэша прояснил этот момент: «У нас был примечательный год: все изменилось. С мая мы наблюдаем прогрессирующее улучшение, хотя оборот в 2009 г. был на 30% ниже, чем в 2008 г., и на 40% ниже, чем в 2000-м. Количество заказов снизилось на 33% по сравнению с 2008 г., а по сравнению с 2000 г. - вполовину. В 2009 г. мы стали свидетелями банкротства копаний Ruwel (которая выжила, но представляет сейчас собственную тень) и Fuba (которая в настоящий момент завершает свои последние заказы и закрывается навсегда). Компания Ruwel International сможет достичь лишь трети своего оборота 2008 года.

С другой стороны, весьма примечательно то, что почти все компании смогли продолжить свое существование (по крайней мере, пока). Я ожидаю, что будут еще неприятные сюрпризы в ближайшие месяцы, так как банки с неохотой протягивают руку помощи (и это для нашей же пользы, чтобы мы не злоупотребили их добротой). Наши клиенты неожиданно испугались того, что не могут получить все, что они хотят, и немедленно, что есть такая вещь, как «срок производства», и что их поставщик теперь не желает снижать цены (но, увы, есть люди, которые не бросят заказ по низкой цене только потому, чтобы его не перехватили конкуренты^) Мы потеряли 20% сотрудников в прошлом году. Сейчас начинается очень осторожный набор персонала - возможно, он продлится».

Хотя некоторый рост в этом году все же будет зафиксирован, его не стоит рассматривать на фоне неудачного 2009 г.; отрасль не вернется к тому уровню, на котором была пять лет назад. Господин Кастер также отметил, что продажи электронных товаров имеют циклический и сезонный характер, и в глобальном масштабе мы сейчас находимся на циклическом подъеме, но в сезонном спаде. В настоящее время наблюдается дисбаланс между сектором компонентов (печатные платы и полупроводники) и сектором электронного оборудования, но это продлится недолго. Инфляция - еще один момент для беспокойства, ведь цены на металл и нефть поднялись. Недавно было отмечено замедление роста цен в Германии, и к тому же сильный евро наносит ущерб экспорту. 2010-й выглядит как «год скромного роста». Азиатский рынок получит преимущество, но и в других регионах будет наблюдаться подъем.

Ханс Фридрихкрайт из компании PCB Network представил интересный документ по «зеленым» технологиям, а также возможностям развития таких технологий для европейской индустрии печатных плат. Из-за демографической ситуации в Европе - стареющего населения - наиболее востребованными становятся медицинские технологии и разработки, а из-за уменьшения запасов нефти наиболее востребованы «зеленые» источники энергии, такие как ветряные турбины, солнечные батареи и топливные элементы. Новые системы производства энергии управляются ветряными турбинами, которые, в свою очередь, работают от фотогальванических элементов. В этой области лидируют Германия и Испания. Что касается фотогальванических элементов, то Германия в результате государственного стимулирования имеет самый большой объем установок (31,4%), но идет на втором месте после Испании (41,3%). Европа производит 27% необходимых фотогальванических элементов, а Китай - 26%. В Португалии построены специальные фермы, где установлено несколько интересных солнечных установок для производства энергии. Поэтому сейчас наблюдается спрос на большие печатные платы с высоким содержанием меди (2 платы на заготовку размером 18"·24"), используемые в преобразователях. В Европе это почти 100-миллионный рынок, и компания Schweizer, например, является одним из главных поставщиков таких плат. Мировой рынок фотогальванических элементов показывает 27% ежегодного роста и оценивается сейчас в $70 млрд. Солнечные панели эффективны пока только на 14%. Средний автомобиль имеет в своем устройстве 60-100 плат. Ожидается, что к 2020 г. 58% автомобилей все еще будут на бензиновом или дизельном топливе, гибридов будет 20%, электронных 6% и 2% - на природном газе. Но к 2050 г. запасы нефти будут истощены, и к 2100 г. большая часть энергии будет солнечной. Таким образом, можно сделать вывод, что Европа движется по правильному курсу, развивая этот сектор производства.

Летиция Тоннелиер из Airbus (Франция) перечислила специфические требования для печатных плат, используемых в авиационной радиоэлектронике. Основные области применения: оборудование для контроля полетов, сигнальная аппаратура, ремонтная техника и аппаратура для связи и обеспечения внутренней безопасности. Типы плат включают: соединительные платы, платы первого уровня, такие как центральные процессоры ввода/вывода и энергообеспечения. Большинство из них -жесткие многослойные печатные платы, а также гибко-жесткие многослойные платы

для А340. Все платы состоят из 4-20 слоев, самые распространенные - из 14. Отношение линейных размеров составляет 120 ед., стандартные размеры 200·300 мм. Для всех плат используется текстолит FR4 с тройным финишным покрытием поверхности, включая HASL, химическое олово и NiAu. Применяются как свинцовые, так и бессвинцовые процессы, а также стандарты IPC A-600, при этом учитываются специфические характеристики Airbus. Тесты на износ предусматривают условия среды с малыми вибрациями, термической цикличностью в 500 оборотов при температурах от -55 до +125 °C с перерывом в 15 мин и проверкой на влажность в течение 10 дней при температуре 85 °C, при относительной влажности 85%. Требования по качеству от поставщиков включают аккредитации EN9100 и NADCAP. Проводится тщательный анализ первого образца, а также анализ риска, рассматриваются возможные улучшения. При этом получение плат от европейского поставщика принципиально по политическим и стратегическим причинам.

Нил Чемберлен (компания Polar Instruments) рассказал о работе системы Speedflex 2010, предназначенной для раскладки гибко-жестких плат. Система сокращает время конструирования и обеспечивает быструю оценку стоимости и воспроизведения конструкции. Расчеты полного сопротивления всегда сложны, занимают большое количество времени, сопровождаются множеством ошибок. Speedflex 2010 заявлена как система, которая снижает вероятность ошибки, сокращает время расчетов, что в свою очередь отражается на стоимости. Данные, полученные в результате расчетов, можно экспортировать в разные форматы, включая Gerber и DXF. Speedflex проводит проверку, выявляет несоответствие материалов, дисбаланс меди и т. п., а также приводит ограничения по материалам для проверки качества конструкции. Далее создается отчет, с помощью которого заказчик может создать воспроизводимые «живые» стеки заготовок, при этом производится расчет сопротивления с максимальной экономией времени и в широко распространенном формате.

Сибил Шмелзингер (компания HOLP) рассказала о маркировке печатных плат с помощью технологии маркировки лазером Nutek 2 D. Известные методы уже включают трафаретную печать, лазерное экспонирование и пр., необходимые для отслеживания и обеспечения безопасности. Традиционная маркировка (легенда) использует буквы, цифры и графику, которые занимают много места на печатной плате. Применение кодировки 2 D Data Matrix позволяет разместить большое количество закодированной информации в небольшом квадрате или прямоугольнике. Штрих-коды состоят из 8-12 символов и используют 134·20 пикселей, тогда как 2 D состоит из 96 символов на пространстве из 14·14 пикселей. При этом нанесение такой метки не является дополнительным процессом, как, например, трафаретная печать. Лазерная маркировка также относится к «зеленым» технологиям, так как не использует чернила и химикаты, не требует технологической обработки. Лазерная печать точна, эргономична и сокращает число рабочих на предприятии.

Вьеко Грисхабер из Q-Technologies GmbH рассказал о новом интернет-портале для индустрии печатных плат - pcbspecs. Это новая база данных, содержащая спецификации по печатным платам, которой может пользоваться каждый. С помощью такой централизованной и унифицированной базы данных запрос на спецификацию обрабатывается гораздо быстрее, что позволяет специалисту сэкономить время и предоставляет полные и детализированные характеристики. Обычно, когда дело касается описаний и спецификаций, файлы с данными большие и громоздкие, часто содержат нечитаемые или непонятные данные. Все эти проблемы решает система pcbspecs, которая может быть использована на любой стадии цепи, от разработки до покупки. Данная база экономит время (в среднем 17 мин на работу) и затраты, предлагает отличную безопасность хранения данных и может быть использована в сочетании с другими базами данных, такими как Polar Instruments и Mentor Graphic. Система получила премию Mittelstand IT 2009 за инновационность.

Продолжая тему трассируемости и безопасности, Александр Шмольдт (Murata Europe) представил новую систему конвертации печатной платы в RFID-чип. Это новая технология, которая обезопасит товары от подделок; она обеспечивает трассируемость и устраняет проблемы, возникающие со штрих-кодами. Радиоидентификация может снижать затраты, это более надежная и гибкая технология, чем штрих-код, так как информацию, хранящуюся на радиометке, в отличие от штрих-кода изменить нельзя. Александр Шмольдт описал, как Magicstrap может быть использована с LTCC (низкотемпературной керамикой) для образования радиометки, которую можно будет встроить в печатную плату. Это даст возможность увеличить показатель дальности чтения до 5 м против 0,7 м, как при использовании обычной антенны. Производство метки устанавливается в рамках международного стандарта, то есть одна метка может использоваться в любых продуктах и быть читаемой для всех. Кроме того, метка может быть абсолютно невидимой, так как в целях безопасности она спрятана в плате.

Дневная сессия конференции охватила три разных технологических сектора производства печатных плат. Проверка надежности была предметом доклада Арндта Штайнке (CIS), который рассмотрел микропроцессорные приборы. CIS работает на основных компонентах, пьезо-резистивных и импедиметрических преобразователях, с датчиками частиц, датчиками выравнивания и флуоресцентными датчиками. В своей работе CIS используют технологии солнечных элементов на кремнии, с анализом заготовок, тестированием модулей и обработкой солнечных фотоэлементов. Г-н Штайнке обратил особое внимание на большой спрос на модули тестирования, которые применяются в комплексных автомеханических электронных устройствах, а также на использование в них сенсоров, в частности, для измерения конденсации. Модули тестирования необходимы для испытаний в полевых условиях, для тестов в камерах искусственного климата и процессах нанесения покрытия. Г-н Штайнке представил современный технический взгляд на датчики измерения конденсации и места их установки, например, на задней стороне приборного щитка автомобиля, внутри аудиосистем.

Проверка на надежность - это выяснение того, как продукт выживет в поле, как сказал Билл Берч из PWB Interconnect Solutions Inc. Влияние бессвинцовой пайки уже известно: температуры во время сборки очень высокие, плата едва ли будет использоваться при таких температурах. Нагрузка вызывает расслоение и наносит ущерб всей структуре. Найти повреждение материала трудно, ведь существует множество причин возникновения расслоения, но важно знать, что материалы могут выдержать условия сборки. Существует необходимость в таких методах проверки, IPC предложили полезный способ тестирования.

Доктор Удо Бехтлофф говорил о платах для высокочастотных применений, и здесь очевидны проблемы объединения цифровых сигналов, где несоответствие сопротивления становится причиной всех осложнений. «Высокие скорости» требуют использования компонентов с поверхностным монтажом вместо кор-пусирования в отверстия, технологии шариковых выводов (BGA) вместо интегральных схем с дополнительными пинами и т. д. Это часто встречающиеся ситуации, ведь сопротивляемость на концах дорожки ограничивает прохождение тока. Минимальное активное сопротивление становится причиной искажения волны, тогда как с минимальным полным сопротивлением формируются аккуратные пары линий. В своем рассказе г-н Бехтлофф подробно рассказал об «эффекте оболочки», который состоит в том, что на внешней стороне проводника проходит большая часть тока. Но глубина этой оболочки не расскажет нам о том, насколько глубоко ток проникает в проводник. Это был самый полезный технический доклад, представленный производителями плат.

День 2

Майкл Финк - генеральный директор Dyconex, швейцарской компании, позиционирующей себя на рынке в качестве производителя печатных плат высокой сложности. Среди ее клиентов есть заказчики из медицинской, оборонной и близких к ним сфер, оборот ком-паниия в 2008 г. составил 46 млн швейцарских франков, а штат сотрудников - 170 человек. Г-н Финк рассказал о недавно созданной Micro Systems Technology Group, уникальном синдикате для медицинской и оборонной отраслей.

Маркус Вилле (Schoeller Electronics) представил доклад, посвященный созданию основных технологий компоновки. Гибко-жесткие платы основаны на соединении компонентов, они нашли применение во многих сферах почти любого рынка, например, потребительских товаров (Apple iPhone), в автомобильной электронике, промышленной электронике, медицинской технике, телекоммуникациях, авиационной, космической и оборонной промышленности. Г-н Вилле продемонстрировал, как гибко-жесткие платы используются в автомобильных тормозных системах. Применение в микроэлектронике: пилюли с камерой внутри и энергоснабжением, и как с помощью 6-слойной гибко-жесткой платы все это объединяется в пилюле. Гибко-жесткие платы также используются в высокоскоростной передаче данных и оптических трансиверах. Компания Schoeller участвовала в совместном исследовательском проекте "hotEL" («Инновационные производственные процессы для высокотемпературной электроники»), который продемонстрировал, что выпускаемые органические основания для высокотемпературной электроники с диапазоном от 150 до 180 °C, используемые для изготовления многослойных печатных плат, выдержат этот диапазон температур с высокой надежностью. Полученные результаты и технологии могут быть применены для гибко-жестких плат, это позволяет определить их как следующее поколение высоких технологий электроники. Гибко-жесткие платы исключают использование многих узлов, потенциальных источников сбоев, и являются соединениями высокой надежности. Новые материалы, такие как LCP и PEEK, могут стать альтернативой полиимида и применяться в высоких температурах. Однако на рынке это новые продукты, и в данный момент они производятся в малых количествах. Цены на них достаточно высоки.

Джакомо Ангелони (компания Somacis pcb Industries) представил обзор будущих возможностей рынка печатных плат Европы по сравнению с остальным миром, в частности азиатскими странами. Он привел примеры типов плат SBU, производимых в Европе, опережающих возможности плат китайского производства. Рассмотрены товары, которые появятся на рынке в следующие пять, десять и двадцать лет, и мощности, необходимые для их поддержания. По мнению г-на Ангелони, для выживания европейским компаниям, вопреки самим себе, нужно сконцентрировать внимание на производстве печатных плат для военных, аэрокосмических, промышленных, медицинских, инновационных и высокотехнологичных нужд, на гибких/гибко-жестких платах, «зеленых» материалах и процессах.

Пьер Эммануэль Гуторбе из CIRE Group рассказал о том, зачем нужны платы HDI. Данные платы в основном применяются в медицинском, авиационном, военном и космическом оборудовании, а также в технологиях для потребительского рынка. HDI стандартно применяются в мобильных телефонах, GPS, карманных компьютерах и цифровых камерах. В данный момент требуется наличие нескольких компонентов на одной плате: у этих компонентов выше характеристики ввода/вывода, меньше шаг компоновки. У HDI есть технологические преимущества, которые включают «слепые» микроотверстия, многослойные внутренние структуры и т. д. Основные используемые материалы - текстолит High Tg FR4 180 °C, полиимид 260 °C, медная фольга толщиной 5~18 мкм, диэлектрики и стандартные препреги 106 и 1080. Г-н Гуторбе проиллюстрировал основные процессы компоновки и объяснил, как используется лазер для сверления металлизированных отверстий в текстолите FR4 с медным покрытием.

Хоаким Гертц из 3 M Deutschland представил доклад о рабочих характеристиках и надежности ультратонких конденсаторных материалов. Он показал, что даже при высоких температурах до 260 °C на телекоммуникационной плате можно избежать установки конденсатора. Конденсаторные материалы компании 3 M широко используются в платах почти 300 млн мобильных телефонов. Электрические преимущества ультратонких конденсаторных материалов (заземление) - снижение сопротивления системы распределения питания, ослабление резонансных колебаний, подавление шумов от слоев питания, снижение радиоизлучения, значительное улучшение производительности.

Томас Лантцер из DuPont представил свой взгляд на эволюцию гибкой платы, на то, как она появилась и для чего необходима. Такие платы отличаются небольшим размером, гибкостью в применении и в установке (сгибается и мнется), небольшой толщиной, малым весом, высокой плотностью и т. д. Полиимид - это диэлектрик с высокой скоростью производительности и хорошей химической сопротивляемостью. Г-н Лантцер представил гибкие платы, которые используются в мобильных телефонах и медицине. Также была показана 24-слойная плата - «переплетчик», как образец того, что может быть достигнуто сегодня.

Общее направление технологий ламинирования рассмотрел Сильвестр Коттард из Winside/ Nanya. Он представил различные способы составления, включая эффект материи, эффект заполнения (который может устранить недостатки), эффект переплетения и пр., и то, как были выполнены тесты на надежность платы NP175 F 26 l. Было подтверждено, что ламинаты Nan Ya выдержат все тепловые тесты.

Предметом доклада доктора Рональда Кирби из Arlon была термо-окислительная стабильность. Он рассказал о функциональных материалах и сферах их применения. Представил нормативные документы для бессвинцовой пайки, разработанные для минимизации ошибок, связанных с высокими температурами оплавления. Кроме того, рассказал об исследовании на стабильность, которое было проведено для 5 разных ламинатов. В ходе исследования было выяснено, что некоторые из этих материалов реагируют с воздухом, что приводит к окислению. Компания Arlon представила более надежный материал, выпущенный в этом году, который обеспечивает улучшение целостности сигнала. Тестирование представленного материала проводилось 72 часа при температуре 130 °C.

Марк Лаурейс и Джон Хендрикс из Rogers Corporation сообщили о ламинатах, которые можно использовать при высоких температурах и в суровой химической среде. Дан-ные ламинаты называются Syron и XT/ duroid. Компания Rogers специализируется на высокочастотных материалах и имеет широкий ассортимент высокочастотных ламинатов. Новые материалы имеют ряд преимуществ, например, они безопасны для окружающей среды. Точка плавления невероятно высока. Такие материалы применяются в нефтяной и автомобильной промышленности, для датчиков, печатных работ; RFID-меток для использования в суровых условиях; в воздушных радарах. Новые ламинаты могут работать при температуре 250 °C, устойчивы к окислению при 288 °C, были протестированы для широкого спектра химических элементов, неочищенной нефти, различных кислот, солей, воды и пива.

Джейм Пераза, представитель компании Atotech, представил работу по устойчивости покрытия плат к коррозии. Каждый год коррозия приносит ущерб в 4% ВВП Германии (100 млрд евро). Например, половина всех повреждений в автомобилях приходится на поломки электронных систем из-за коррозии. Atotech провел тесты, включая тесты с SO2, тест Кестерниха, тест с распылением соли, тест по изоляции поверхности (SIR). Тесты были подробно описаны, а их результаты тщательно проанализированы. Также было показано, что иммерсионное олово, фосфор ENIG и ENEPIG показали наилучшие результаты на устойчивость конечного продукта.

На конференции были традиционно представлены передовые и наиболее интересные технологии и разработки для изготовления печатных плат. Для обмена мнениями собрались ведущие европейские специалисты, работающие в таких областях, как производство печатных плат, производство оборудования и расходных материалов. Обзор европейского рынка печатных плат Уолта Кастера, президента компании Custer Consulting Group, и обзор азиатского рынка Хайао Накахара, президента компании N. T. Information Ltd, позволили осветить основные проблемы развития отрасли.

Другие статьи по этой теме


 
ПОДПИСКА НА НОВОСТИ

Оцените, пожалуйста, удобство и практичность (usability) сайта:
Хорошо
Нормально
Плохо

Купить контейнер
Перечень контейнеров в наличии. Контейнеры и бытовки
stelkont.ru
Упаковка подарочная
Статьи об упаковке. Тара и упаковка из картона. Подарочная упаковка
mahapack.ru
Кондиционеры воронеж
Подбор бытового кондиционера на официальном сайте Carrier. Точно и легко
voronezh.splitcenter.ru