Технологии в электронной промышленности №6'2011

Горизонт внутреннего монтажа

В начале 2010 года на базе ОАО «Московский радиозавод “Темп”» был создан Центр радиоэлектронных технологий (ЦРЭТ). Одной из его основных задач стало внедрение технологии внутреннего монтажа радиоэлектронных узлов как средства снижения себестоимости и увеличения надежности радиоэлектронной аппаратуры. О преимуществах этой технологии в интервью главному редактору журнала «Компоненты и технологии» Павлу Правосудову рассказал директор Центра радиоэлектронных технологий Евгений Назаров.

— Каковы причины создания Центра радиоэлектронных технологий?

— Завод «Темп» производит несколько серий автоматических радиокомпасов для российской авиации — самолетов и вертолетов различных типов, а кроме того — радиокомпасы для поиска спускаемых космических аппаратов и экипажей и для точной координации боевых самолетов в воздухе при дозаправке. Высокоточные приемоиндикаторы производства МРЗ «Темп» становятся все более легкими и миниатюрными, при этом надежность аппаратуры должна всегда быть высокой. Переход от старой, «штыревой» технологии производства электронных узлов к технологии поверхностного монтажа уменьшил размеры узлов в 2–3 раза, но надежность узлов, особенно в случае применения микросхем в BGA-корпусах, существенно ухудшилась. Переход к технологии внутреннего монтажа позволяет уменьшить размеры электронных узлов в 20–30 раз, при этом надежность узлов не уменьшается, а увеличивается.

Вот почему МРЗ «Темп» начал разработку технологии внутреннего монтажа и при отсутствии других отраслевых научных технологических центров вынужден был создать свой научно-исследовательский центр. ЦРЭТ создан нами специально для внедрения, развития и популяризации этой технологии: мы оснастили свое производство соответствующим оборудованием, подобрали команду специалистов — сейчас в штате уже работает 30 человек, но в перспективе мы планируем увеличить его до 120 человек.

— В чем заключаются основные задачи ЦРЭТ?

— Нашей миссией является технологическое перевооружение предприятий радиоэлектронного комплекса на основе перспективных технологий изготовления радиоэлектронных модулей, в частности — технологии внутреннего монтажа кристаллов. В состав ЦРЭТ входит конструкторский отдел, способный перерабатывать радиоэлектронные изделия, созданные по технологии поверхностного монтажа, для их перевода на внутренний монтаж. Мы уже имеем комплект оборудования, который позволяет нам мелкосерийно выпускать продукцию на базе этой технологии. При этом опытные образцы продукции мы готовы делать для всех, совершенно открыто.

Первым направлением деятельности ЦРЭТ после его создания стала разработка и переработка радиоэлектронных узлов с рабочими частотами в десятки гигагерц, в которых наличие каких-либо выводов создает паразитные явления индуктивной природы, в то время как в планарных радиоэлектронных узлах, смонтированных по технологии внутреннего монтажа, эти паразитные явления минимальны. Для производства АФАР может оказаться интересна разрабатываемая в настоящее время совместно с Московским институтом электронной техники технология производства конформных печатных плат со встроенными активными компонентами.

Второе направление работы ЦРЭТ — содействие коммерциализации аппаратуры ГЛОНАСС и организации в России массового производства мобильных и навигационных устройств. То есть ЦРЭТ — это не просто производитель оборудования для внутреннего монтажа и образцов продукции на его базе, а поставщик технологии, готовый предоставить комплекс услуг в области наладки ее на предприятии заказчика и поставки всего необходимого для этого оборудования.

— В каких областях применения внутренний монтаж может принести наибольшую выгоду?

— С моей точки зрения, эта технология оптимальна для производства любой радио-электронной продукции. Перспективное направление для внутреннего монтажа — высокочастотная радиоэлектроника и антенно-фидерные устройства буквально до терагерцового диапазона. Технология подразумевает монтаж кристаллов прямо в основу радиоэлектронного блока. Это исключает необходимость их корпусирования, так как в качестве корпуса используется сама основа радиоэлектронного блока. Для этого в ней лазером или методом анизотропного ионноплазменного травления формируются отверстия под закладку кристаллов. Основа радиоэлектронного блока играет также роль печатной платы, на которую через технологическую маску напыляют токоведущий рисунок радиоэлектронной схемы. При напылении рисунка схемы происходит соединение контактных площадок кристаллов с токоведущими дорожками блока, при этом ни сварка, ни пайка не требуются. Что же касается пассивных и прочих элементов радиоэлектронного блока, то они в этом случае паяются на поверхность основы как элементы поверхностного монтажа. В результате получается электроника совсем другого уровня: в несколько раз снижаются габаритные размеры, повышается устойчивость к вибрациям и температуре, а самое главное — происходит резкое удешевление ее себестоимости.

Затраты на производство продукции на базе поверхностного монтажа растут год от года, тогда как стоимость кристаллов сохраняется на минимальном уровне. При производстве микросхем в корпусах такие кристаллы — лишь определенная и далеко не последняя стадия производства, так сказать полуфабрикат, из которого должна быть в дальнейшем получена корпусированная микросхема. Для внутреннего же монтажа кристалл — это законченный элемент сборки, не требующий никакого корпусирования. Кристалл без корпусировки может стоить на два порядка дешевле, чем его корпусной аналог. При этом решающую роль в снижении себестоимости продукции играет даже не уменьшение расхода материалов, а именно резкое сокращение количества операций при производстве и контроле изделий.

— Какими еще очевидными преимуществами обладает радиоэлектронная продукция, созданная на базе внутреннего монтажа?

— Такая конструкция обладает массой положительных свойств, включая стабильность частотных характеристик, отсутствие паразитных явлений индуктивной и конденсаторной природы, а также высокую надежность и нечувствительность к внешним электромагнитным воздействиям. Особенность современной поверхностно монтируемой радиоэлектронной аппаратуры в том, что она фактически является антенной для восприятия сигналов. То есть любые посторонние электромагнитные воздействия оказывают влияние не только на ее микросхемы, но и на сами печатные платы. Из-за этого, в частности, современные ГЛОНАСС-приемники приходится экранировать со всех сторон, но даже это не всегда помогает. Благодаря внутреннему монтажу можно создавать электронные модули, нечувствительные к электромагнитным воздействиям. Это очень важно для любой аппаратуры, но прежде всего для электронных устройств массового пользования. Например, для тех же навигационных ГЛОНАСС-приемников. Благодаря этому можно сразу создать массовое производство и не только закрепиться на российском рынке, но и выходить на международные рынки. Раньше было наоборот: новые технологии создавались для техники специального назначения, на ней обкатывались и уже только потом упрощались и попадали в массовые устройства.

— В чем заключаются основные предпосылки для дальнейшей популяризации технологии внутреннего монтажа?

— Технические и экономические недостатки поверхностного монтажа были очевидны еще более 20 лет назад. За этот период в радио-электронике произошли существенные изменения: в частности, увеличились рабочие частоты СВЧ-узлов, что потребовало улучшить их теплоразгрузку, а также появились новые кристаллы с наногетероструктурой, монтаж которых традиционными методами сварки малопродуктивен, а иногда и невозможен. Технология поверхностного монтажа оказалась неспособной к дальнейшему снижению массо-габаритных характеристик радиоэлектронной аппаратуры без снижения ее надежности. Кроме того, в 2004 году была введена в действие директива RoHS, запрещающая применение свинца в радиоэлектронной аппаратуре, поставляемой на европейские рынки. Большинство бессвинцовых припоев имеют увеличенную относительно свинцово-оловянных припоев температуру плавления, что вынуждает производителей увеличивать температуру прогрева печатных узлов при пайке, а следовательно, наращивать выброс в атмосферу продуктов перегрева печатных плат, в том числе фенола. При этом в процессе нагрева электронного узла появляются скрытые дефекты в структурах печатных плат, корпусах микросхем и паяных соединениях, что снижает срок службы и износостойкость радиоэлектронной аппаратуры.

Само производство печатных плат и корпусов микросхем также оказывает негативное влияние на окружающую среду. Наконец, несколько лет назад рухнул последний серьезный аргумент, сдерживающий развитие технологии внутреннего монтажа в России: развитие производства радиоэлектронной аппаратуры достигло такого уровня, когда ремонт радиоэлектронных узлов стал экономически не оправдан. Поэтому глобальный переход радиоэлектронной промышленности на внутренний монтаж — это, можно сказать, жизненная необходимость. По нашим данным, 25% всей электроники в мире уже делается по этой технологии, и в дальнейшем уровень ее проникновения будет стремительно расти.

— Почему в России технология внутреннего монтажа до сих пор мало освоена?

— Это заблуждение, поскольку у этой технологии российские корни: фактически ее изобрел брянский завод «Кремний» еще в середине 80-х годов прошлого века. Она прошла все виды испытаний и была оформлена в соответствующем военном стандарте, затем применялась для создания радиоаппаратуры на десятках предприятий, в том числе и при производстве первого приемника ГЛОНАСС в 1993 году. Зарубежные аналоги этой технологии гораздо менее эффективны и более затратны. Этим можно и нужно воспользоваться отечественным производителям в конкурентной борьбе с иностранными компаниями, в том числе — с китайскими. Искусственно воспитанное в нас представление об отсталости отечественной схемотехники по причине использования в ней устаревшей элементной базы в корне не верно. Я убежден, что для России внедрение технологии внутреннего монтажа радиоэлектронных блоков — единственно возможный путь сохранения отечественной электроники вообще. Страна обладает колоссальным массивом схемотехнических и программных наработок во всех областях радиоэлектронной отрасли, и не использовать их просто неразумно.

— Что же до сих пор мешает продвижению технологии внутреннего монтажа на российском рынке?

— Главное препятствие на пути ее развития — необоснованная уверенность российских чиновников в том, что все западное принципиально лучше, чем отечественное, и переломить это мнение очень сложно. Все сводится к обсуждению технологических норм производства — в России только осваиваются 90 нм, а за рубежом уже освоены недостижимые для отечественного производства 65 и даже 32 нм. Так стоит ли мучаться самим, если за рубежом уже все есть — не проще ли все, что необходимо, покупать там? Запад уже давно развивает технологии поверхностного монтажа, поэтому попытка отечественного электропрома выпустить продукт на базе импортных компонентов и решений приводит к его неконкурентоспособности с точки зрения стоимости. Такой подход в корне неверен. Отставание России в развитии элементной базы от Запада действительно существует, но весьма относительное, и оно устранимо. Нужно только перераспределить ресурсы в пользу развития кристального производства и производства функциональных радиоэлектронных блоков методом внутреннего монтажа. Это позволит, с одной стороны, обновить и конкурентоспособно использовать наработанные ранее схемные и программные решения, а с другой — сосредоточиться на действительно важном направлении — функциональном развитии кристальной элементной базы. Надо решительно оставить в прошлом корпуса микросхем и полимерные печатные платы. Это даст гигантскую экономию средств и упростит задачу функционального развития электронной и радиоэлектронной отраслей.

— Что вы намерены предпринять, для того чтобы переломить существующие стереотипы в отношении отечественной радиоэлектроники?

— Нам обязательно нужно какое-то «показательное выступление». В последнее время мы все больше склоняемся к прямому выходу на международный рынок, причем об этом подумывает руководство не только нашего предприятия, но и ряда других. Мы выбрали в качестве демонстрации возможностей технологии внутреннего монтажа рынок приемников GPS/ГЛОНАСС, так как это популярный продукт, который может идти на массовый рынок большими тиражами. Только успех нашей продукции на международном рынке может стать для российских чиновников своеобразным подтверждением того, что технология внутреннего монтажа уже апробирована и заслуживает поддержки. Для этого необходимо применять ее именно в коммерческой радиоэлектронной продукции: в навигационной аппаратуре ГЛОНАСС/GPS, в мобильных телефонах, в автомобильной электронике и радиоэлектронных узлах для цифрового телевидения и вычислительных комплексов широкого назначения. Пока же во всех этих областях мы наблюдаем лишь воспроизводство и копирование зарубежных технических решений, что в перспективе обернется чрезмерной стоимостью радиоэлектронных продуктов, их отставанием по основным техническим параметрам от зарубежных образцов и окончательным разочарованием государства и самих творцов техники в возможностях отечественной радиоэлектроники. Если производство средств мобильной связи, спутниковой навигации и промышленных вычислительных комплексов будет осуществляться по импортным технологиям, наша радиоэлектронная отрасль, несмотря на господдержку, так и не сможет выйти на конкурентоспособный уровень. Государственная финансовая и техническая помощь должна касаться не только специальных задач, но и создания производств массовых коммерческих продуктов радиоэлектроники, способных конкурировать на внешнем и внутреннем рынке за счет применения оригинальных технических решений. Для достижения этой цели во всех крупных российских городах необходимо создать на базе местных предприятий региональные центры по разработке и применению перспективных технологий изготовления радиоэлектронных модулей, в том числе планарного внутреннего монтажа.

— Кого вы видите своими основными партнерами по продвижению технологии внутреннего монтажа на рынке ГЛОНАСС-устройств?

— Наиболее перспективным мне видится сотрудничество с научно-исследовательским институтом микроэлектронной аппаратуры «Прогресс» (ФГУП «НИИМА “Прогресс”»). Именно их изделия благодаря техническим особенностям можно буквально штамповать по технологии внутреннего монтажа.

— Как вы оцениваете отношение российских предприятий к технологии внутреннего монтажа?

— Интерес к ней есть, и он довольно высок. На конференции с нашими докладами по ней специально приезжают заказчики. А мы со своей стороны готовы им подсказать, как правильно и с минимальными затратами перейти на эту технологию. Для выхода России из кризиса необходимо массовое применение технологии внутреннего монтажа.

Другие статьи по этой теме


 
ПОДПИСКА НА НОВОСТИ

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

ремонт ванной комнаты вебсайт