Productronica‑2015. Обзор технологий и общие тенденции

Приблизительно 38 000 гостей почти из 80 стран побывали на этой промышленной ярмарке в Мюнхене в 2015 году. Словом, как и в предыдущие годы, Productronica остается значимым событием для специалистов отрасли и вызывает их высокую заинтересованность. Вслед за Германией страны с наибольшим числом посетителей распределились следующим образом (в порядке возрастания): Италия, Австрия, Швейцария, Чешская Республика, Российская Федерация и Великобритания. Кстати, обращает на себя внимание тот факт, что РФ присутствует пятерке лидеров по числу посетителей.

В 2015‑м представленная экспозиция состояла из пяти кластеров, размещенных в семи выставочных павильонах (рис. 1).

Рис. 1. Структура и экспозиция Productronica-2015

1. Кластер технологии поверхностного монтажа:

• • А1 — контроль, измерения, подтверждение качества.
  • А2 — контроль, измерения, подтверждение качества:
    • технология монтажа компонентов;
    • логистика, обеспечение поставок материалов.
  • А3 — технология монтажа компонентов.
  • А4 — технология пайки и формирования соединений для ПП.

2. Кластер ПП и контрактного производства (В1):

• • производство ПП и других носителей;
  • обеспечение производства электроники.

3. Кластер кабелей, моточных изделий и гибридных компонентов (В2):

• • технология производства кабелей и соединителей (разъемов);
  • моточные изделия;
  • производство гибридных компонентов.

4. Кластер рынка инноваций (В3):

• • IT2Industry;
  • CAM, ПО Industry 4.0;
  • технологии аккумуляторов и систем хранения энергии;
  • органическая и печатная электроника;
  • 3D-печать, аддитивная технология.

5. Кластер полупроводников (В3):

• • производство полупроводников;
  • производство дисплеев. Светодиоды и дискретные компоненты;
  • производство фотовольтаики (солнечных батарей);
  • микро-, нанопродукция;
  • чистые комнаты;
  • обработка материалов.

Ну а теперь конкретно о новом оборудовании, наиболее близком к сфере наших профессиональных интересов. Основное из того, что привлекло внимание.

Технология и оборудование для производства ПП

Лидер в оборудовании для «мокрых» процессов в производстве печатных плат, компания Schmid (Германия), представила свою новейшую линию Infinity Line. Теперь Schmid вместо CombiLine и PremiumLine планирует поставлять InfinityLine (рис. 2).

Рис. 2. Установка прецизионного травления InfinityLine с технологией NEO

Под термином NЕО (New Etching Options — новые решения в технологии травления) Schmid, сохраняя предыдущую схему (блок предварительного травления + блок интермиттирующего травления), предлагает несколько дополнительных опций, которые значительно улучшают результат травления.

Среди основных опций:

• возможность установки дифференцированной производительности форсунок (давление и поток могут быть отрегулированы индивидуально для каждой линейки форсунок) для обеспечения более высокого качества травления;
• вакуумное травление, которое особенно подходит для выполнения прецизионного рисунка, значительно увеличивает фактор травления и улучшает распределение его равномерности, сохраняя высокую производительность. Следует подчеркнуть, что именно сочетание интермиттирующего и вакуумного травления позволяет получить новый результат (синергию качества травления);
• возможность увеличения давления на форсунках до 4 бар (сейчас 2,5 max) и оптимизированная транспортная система, которая гарантирует больше однородности во время травления.

Авторитетный производитель лабораторного оборудования для печатных плат Walter Lemmen (Германия) показал установку экспонирования Aktina S, линии для «мокрых» процессов Convert и Etching center, ламинатор RLM419p и новую разработку — гальваническую линию Compacta с автооператором, которая позволяет существенно снизить влияние субъективного фактора на предприятиях с небольшой производительностью (рис. 3).

Рис. 3. Гальваническая линия Compacta с автооператором

За счет модульности конструкций своих установок Walter Lemmen может очень гибко и оперативно приспосабливать их к различным условиям малосерийных производств и комплексно удовлетворять потребности изготовителей прототипов ПП, что делает установки этой фирмы очень востребованными на лабораторных производствах, а также для оснащения учебных процессов.

Фирма Ucamco (Бельгия) демонстрировала успешно завоевывающую мировой рынок современную универсальную установку прямого экспонирования печатных плат и паяльной маски — марки Ledia от компании Screen (Япония) с роботом для загрузки/разгрузки плат (рис. 4).

Рис. 4. Роботизированная установка прямого экспонирования марки Ledia

Использование робота, имеющего позицию переворота, очистки от пыли, станцию считывания штрихкодов, повышает производительность и сокращает потребность в ручном труде и влияние человеческого фактора. На установке прямого экспонирования марки Ledia за счет использования широкополосных источников экспонирования с двумя (365+385 нм или 365+405 нм) и тремя (365+385+405 нм) УФ-светодиодами (UV LED) компании Screen удалось оптимально соединить высокую производительность по СПФ и непревзойденную производительность по ПМ. Это делает данную установку универсальной, функциональной и конкурентной по характеристикам цены, производительности и качества, а следовательно, очень востребованной на рынке, особенно малосерийного и прототипного производства МПП, где необходимо экспонировать большое количество слоев с разным рисунком.

На стенде фирмы Limata (Германия) среди бюджетных установок прямого экспонирования, использующих оригинальную компоновку лазерных диодов с разной длиной волны в экспонирующих головках, была представлена установка марки UV-P с автоматическим роботом для загрузки и разгрузки печатных плат и двойным столом (рис. 5), предназначенная для небольших производств.

Рис. 5. Установка прямого экспонирования марки UV-P (фирма Limata, Германия)

Международный концерн DOW сделал сообщение о новых возможностях химикатов и концентратов для производства современных печатных плат. Среди них, на наш взгляд, следует выделить принципиально новый процесс нанесения автокаталитического серебра (ASIG) SILVERON MF 100, обладающий преимуществами по сравнению с традиционными иммерсионными покрытиями (пайка по меди, а не по никелю, сохранение паяемости до двух лет, возможность сварки проволокой).

Компания Gardien (Германия) представила новый тестер ПП с «летающими» щупами модели G70 с увеличенным рабочим полем.

Фирма Piergiacomi показала новое конкурентное оборудование для бондирования с индукционным инструментом, увеличивающим технологическое окно при выборе режимов бондирования, среди которых наибольшее внимание привлекли установка с ручным совмещением МВМ 4000 и модель НРАМ, совмещенная с CCD-камерами и CNC-контроллером (рис. 6).

Рис. 6. Установки бондирования с индукционным инструментом компании Piergiacomi:
а) HPAM;
б) MBM 3000

Производитель принтеров для прямого нанесения маркировки, компания CircaPrint (Великобритания), продемонстрировала работу новой бюджетной установки CircaPrint 6080, позволяющей наносить на печатную плату несколько цветов маркировки одновременно. В комплекте поставки предлагается маркировочная краска фирмы Electra, однако возможна заправка картриджей любой краской (рис. 7).

Рис. 7. Принтер для прямого нанесения маркировки CircaPrint 6080

Технология и оборудование для сборочно-монтажных работ

Как всегда, очень представительной была экспозиция, посвященная сборочно-монтажным процессам, в частности поверхностному монтажу. Столь обширную экспозицию невозможно детально осмотреть за короткое время действия выставки. Поэтому расскажем о том оборудовании, с которым удалось ознакомиться подробно.

Компания Panasonic (Япония) показала сразу несколько новинок: автомат трафаретной печати SPV, ориентированный на работу в сборочных линиях со сдвоенным конвейером, высокоскоростной установочный модуль NPM-DX, универсальный модуль NPM-VF, способный устанавливать как стандартные SMD-компоненты, так и компоненты, монтируемые в отверстия (THT-компоненты). Также были продемонстрированы трафаретный принтер SPG, универсальный установщик AM100 и система автоматической шлифовки и резки кремниевых пластин для микроэлектронного производства.

Все технические новинки минимизируют дефекты нанесения припойной пасты — точность совмещения, стабильность трафарета и ракеля, различные системы подачи пасты, регулярная очистка трафарета. Ведь, как известно, около 80% дефектов паяных соединений возникают из-за неправильного нанесения припойной пасты.

Основные отличия автомата трафаретной печати SPV (рис. 8):

• время цикла печати, включая очистку трафарета, составляет 10 с;
• интеграция конвейера-«шаттла» внутрь установки, что позволяет использовать 1 трафарет для нанесения пасты на 2 различных вида изделий без переналадки;
• отвод платы от трафарета с многоступенчатой скоростью, позволяющий сохранять оптимальную форму дозы припойной пасты для разных апертур;
• системы автоматической подачи припойной пасты непосредственно из банок;
• экономия бумаги для очистки трафарета, порядка 6 мм/проход. Очень актуально, поскольку общеизвестно, что чистота трафарета существенно влияет на качество нанесенного отпечатка припойной пасты. Раньше постоянная чистка трафарета приводила к большому расходу чистящей бумаги. Новая система позволяет увеличить срок службы 1 рулона бумаги более чем в 2 раза;
• при работе в двухконвейерных системах установка принтеров «спина-к‑спине» позволяет получить время цикла всего 5 с;
• интегрированный в принтер видеомодуль для 2D-контроля нанесения припойной пасты.

Рис. 8. Автомат трафаретной печати SPV

Установщики компонентов, представленные на выставке, имеют следующие особенности:

• подразделяются на два основных типа — большие универсальные машины с множеством устанавливаемых питателей (до 160 типов компонентов), предназначенные для широкой номенклатуры компонентов, и много-
  функциональные производственные модули, специализированные по типам (до 120 типов/модуль), которые можно устанавливать как в линию, так и офлайн. Предусмотрено увеличение скорости (до 180 000 комп./ч), расширение номенклатуры в сторону нестандартных компонентов;
• интеграция видеомодуля внутрь установщика для контроля качества нанесения пасты и/или правильной установки компонентов (p‑a‑p);
• машины оснащены большим количеством сменных установочных захватов для решения различных задач.

Особое внимание посетителей привлекли установщики NPM-VF и AM100.

NPM-VF — принципиально новый концепт установщика компонентов, способный устанавливать как обычные SMT-компоненты, так и компоненты в отверстия (TNT- и DIP-компоненты). Машина оборудована двумя установочными головками с временем цикла 0,8 с/комп. Оснащена вращающимся разгибочным устройством, позволяет задавать требуемое усилие при захвате компонента и усилие, с которым тот или иной компонент должен быть установлен на плату.

АМ100 — новая модель в широком ряду машин Panasonic, которая может быть использована для сборки электронных модулей на различных промышленных устройствах широкой номенклатуры. Сочетает высокую производительность, отличное качество монтажа и производственную гибкость (рис. 9).

Рис. 9. Универсальный автомат AM100 «все-в одном»

Установки оснащены ПО, обеспечивающим контроль точности нанесения пасты по совмещению и обратную связь по точности нанесения между установщиком и принтером.

Фирма Digitaltest (Германия) показала третью модификацию своей установки электрического контроля электронных модулей с «летающими» пробниками MTS 505 Condor, а также новую версию программного обеспечения Digitaizer 2.0, позволяющего получать необходимые CAD-данные для электронного узла методом обратного инжиниринга (рис. 10).

Рис. 10. MTS 505 Condor III с ручной загрузкой плат

Общие тенденции в производстве электроники в целом. Впечатления и размышления

Теперь о некоторых общих трендах, которые привлекли внимание на этой выставке. Пожалуй, в сложившихся условиях многих разработчиков электроники, особенно имеющих оснащенные дизайн-центры, заинтересует возможность корпусирования микросхем в конструктивах CSP, BGA, SIP с использованием заказных структур на пластинах. Такие работы могут проводиться при создании специализированных микропроцессоров, устройств электроники с встроенными пассивными и активными компонентами, они оптимально вписываются в оснащение сборочнo-монтажных производств, существенно удешевляют стоимость разработки и постановки на производство инновационной электроники за счет увеличения локализации и хорошо укладываются в популярный тренд импортозамещения. Оборудование, способное решать эти задачи, также было широко представлено на Productronica. Примерный комплект подобного оборудования состоит из установок утонения пластин, установок скрайбирования и разделения пластин на кристаллы, установок формирования шариковых выводов на кристаллах и интерпозерах (носителях микросхем), установок корпусирования (дозаторов‑заливщиков компаундами — андерфиллерами). Это отдельная и привлекательная тема, о которой авторы данной статьи планируют рассказать в отдельном цикле материалов. Было бы интересно узнать мнение специалистов, насколько актуальна для них такая тематика и существует ли заинтересованность в ней.

На Productronica‑2015 было представлено на удивление мало установок для пайки в паровой фазе. По-видимому, это происходит потому, что удается добиваться соизмеримо высокого качества формирования паяных соединений на конвейерных конвекционных установках, а они дешевле по стоимости владения и значительно более гибкие и универсальные в многономенклатурном техпроцессе, особенно при пайке при различных температурах. Большинство представленных на выставке конвейерных конвекционных установок пайки оплавлением были оснащены блоками вакуумной пайки и (или) системами подачи инертного газа (азота). Если раньше это считалось экзотикой, то сейчас становится привычным. И похоже, что паровая фаза сходит на нет.

Набирает популярность предварительная плазменная очистка перед нанесением влагозащиты (хорошо удаляет органические загрязнения). Все большее распространение получает парилен в качестве влагозащитного покрытия, по-видимому, это связано с увеличением доступности исходного мономера.

• В кластере инноваций широко представлены аддитивные технологии:
• 3D MID-формирование проводящего рисунка на 3‑мерных конструкциях — осаждение специальных составов с последующей активацией лазером и дальнейшим осаждением на активированных участках проводящих слоев с финишными паяемыми покрытиями;
• прямое экспонирование и прямое формирование рисунка струйным принтером (пока только маркировка).

Произошла смена основного организационного лозунга на производстве. Если раньше было “High volume — high mix” («Большие объемы при широкой номенклатуре»), то теперь лозунг звучит так: “Any volume — any mix” («Любые объемы при любой номенклатуре») (рис. 11).

Рис. 11. Новый лозунг, новые организационные подходы к производству, новая философия

Смена лозунга означает изменение организационных подходов, требующих высокой организационной гибкости и быстрой смены типономиналов. Решать эти задачи позволяет программное обеспечение, охватывающее все аспекты производства и известное под названием Smart Factory/Industry 4.0. (формирование заказа, расчет цены и издержек, подготовка производства, диспетчеризация, система менеджмента качества, прослеживаемость). Реализация этих подходов актуальна в первую очередь для объемных многономенклатурных производств, где существует потребность быстро перестраивать процессы с одного типономинала на другой. Примером такого ПО является Integr8tor от компании Ucamco.

В заключение хочется подчеркнуть, что своим обзором мы не претендуем на всеохватность оценок и проблем и скорее можем задать вопросы, чем ответить на них. Надеемся, для кого-то эти размышления будут интересны и поставленные вопросы найдут отклик, поэтому мы открыты для общения. Конечно, на выставке, как на любом международном форуме, было еще очень много интересного для специалистов, и каждая фирма представляла лучшее из того, что у нее есть. Отрасль не стоит на месте, она меняется и развивается. Но невозможно объять необъятное, и в своем рассказе мы представили то, что показалось нам особенно привлекательным. А про остальное расскажут другие публикации в профессиональной периодике. Их, наверное, будет много — адекватно тому живейшему интересу, который вызывает Productronica у специалистов нашей отрасли.