Материалы, технологии и инструмент: инновации и опыт применения на российском рынке

Основными направлениями прошедшего семинара стали материалы, технологии и инструмент.

Алексей Репин (рис. 1) в докладе, подготовленном автором совместно со специалистами ООО «Винтех», рассказал об опыте применения материалов Isola, Ventec и Thinflex на российских предприятиях. Он отметил, что сегодня ряд заказчиков уже на постоянной основе заказывают материалы компании Ventec, номенклатура которых идентична популярным материалам Isola: в частности, «стандартный» материал VT‑42 и высокотемпературный VT‑47. Докладчик подчеркнул, что в 2016 году в России были выпущены технические условия на стеклотекстолиты и препреги марок VT‑47 и VT‑42: ТУ 2296-001-01011553-16 (Материал электроизоляционный нормированной горючести для печатных плат на основе стеклоткани, пропитанной эпоксидным связующим) и ТУ 2296-002-01011553-16 (Склеивающая прокладка, пропитанная эпоксидным связующим, нормированной горючести для изготовления многослойных печатных плат).

Рис. 1. Алексей РЕПИН, заместитель директора коммерческого центра

Многие предприятия, по информации Алексея Репина, провели в этом году испытания на соответствие ГОСТ 23752-79, в числе них АО «ГРПЗ» (г. Рязань), АО «НИИ измерительных приборов — Новосибирский завод имени Коминтерна» (АО «НПО НИИИП — НЗиК»), ОАО «Ижевский мото­завод “АКСИОН-ХОЛДИНГ”», АО «Информационные спутниковые системы» им. академика М. Ф. Решет-нева (г. Железногорск), АО «НПО Автоматики им. Академика Н. А. Семихатова» (г. Екатеринбург), ООО «КПО “Печатные платы”» (г. Санкт-Петербург), ФГУП УЭМЗ (г. Екатеринбург), ООО «ИРЗ-Фотон» (г. Ижевск), ОАО «ЭЛАРА» (г. Чебоксары), АО «ПО “Электроприбор”» (г. Пенза), ООО «Связь инжиниринг КБ» (г. Дубна), ООО «Электроконнект» (ПC-Электро, г. Новосибирск), ОАО «Радий» (г. Касли).

В практической части доклада, которая была наиболее интересна слушателям, Алексей Репин представил сравнительные данные по усадке слоев Ventec VT‑42 и Isola DE104ML после травления (табл. 1). Из приведенных результатов видно, что слои Ventec VT‑42 на одном и том же рисунке травления показали большую усадку, чем слои Isola DE104ML. При этом усадка после травления стабильная.

Данные оценки рассовмещения после прессования представлены в таблице 2.

Также докладчик рассказал о практическом опыте применения гибких материалов компании ThinFlex & TopFlex (Тайвань) при производстве гибко-жестких печатных плат (рис. 2, табл. 3).

Рис. 2. Опытный образец гибко-жесткой печатной платы

В рамках данного проекта для гибкой части были применены материалы ThinFlex:

• G6-0602ED — гибкий полиимид толщиной 15 мкм, ламинированный с двух сторон фольгой толщиной 9 мкм;
• N‑0510TF — склеивающий слой эпоксид/полиимид/эпоксид толщиной 25/12/25 мкм;
• Q‑0510TA — покровная пленка эпоксид/полиимид толщиной 25/13 мкм.

Для жесткой части были использованы:нетекучий препрег FR406NF02, тип 106, производства Isola;

фольга толщиной 18 мкм производства Elga (Италия);

защитная паяльная маска XV501T‑4 LDI (2708\2726) производства SunChemical (Великобритания).

Формат заготовки: 346388 мм. Размеры слоев были изменены после операции травление/оксидирование/сушка. Номинальное расстояние между метками — 370 мм. В результате слои увеличились в размере в диапазоне на 120–160 мкм. Коэффициент масштабирования определялся после прессования фольги к гибкой части через нетекучий препрег.

Оценка усадки гибкой части проводилась на станке XRC. Типичная усадка после прессования гибкой части по оси X (сторона 388 мм) составила около 120 мкм, по оси Y (сторона 346 мм) — около 50 мкм. Метки по Х — 366, по Y — 240 мм. Типичная усадка после прессования заготовки ГЖПП по оси X (сторона 388 мм) составила около 50 мкм, типичное растяжение по стороне Y (сторона 346 мм) — около 180 мкм.

Далее Матвей Дианов (рис. 3) представил доклад «Анализ рынка сухих пленочных фоторезистов, применяемых в России. Объемы, производители, опыт внедрения». Он отметил, что потребность отечественных производителей в фоторезисте последние пять лет находится приблизительно на одном и том же уровне — 1,1–1,2 млн м² в год, что невелико по сравнению с рынком Европы и Азии.

Рис. 3. Матвей ДИАНОВ, ведущий инженер

Основные производители фоторезистов, представленные на российском рынке: Elga Europe (Италия) с фоторезистами Ordyl, DuPont (США) с фоторезистами Riston, Hitachi Chemical (Япония) с фоторезистами Photec и Kolon Industries (Корея) с фоторезистами Kolon Accuimage. По словам докладчика, доля фоторезистов данных фирм на российском рынке составляет 61%, 16%, 10% и 9% соответственно. Оставшиеся 4% занимают другие производители резистов, поставляемых в Россию. При изготовлении печатных плат чаще всего используются резисты толщиной 50 мкм для формирования топологии на внешних слоях и толщиной 40 мкм и 30 мкм для формирования топологии на внутренних слоях. Все производители фоторезистов, представленные на российском рынке, поставляют резисты данной толщины. Помимо этого, фоторезисты Ordyl представлены в более широком ассортименте — как для разных процессов, так и отличающиеся по толщине. Компания «ПЕТРОКОММЕРЦ» предлагает своим заказчикам универсальные резисты серии AM100, Alpha300, Alpha800 и Alpha900 в зависимости от технологии изготовления и оборудования, имеющегося на конкретном предприятии. Все эти резисты опробованы на нескольких предприятиях и могут поставляться с шириной рулона, необходимой заказчику, с точностью ±1 мм.

Матвей Дианов подчеркнул, что, исходя из опыта компании «ПЕТРОКОММЕРЦ», можно выделить три основные реперные точки при работе с фоторезистом, которым следует уделять особое внимание:

1. Ламинирование. На данном этапе необходимо следить за температурой заготовок на выходе и состоянием валов ламинатора.
2. Экспонирование. При выполнении этой операции нужно контролировать энергию экспонирования при помощи 21 ступенчатого клина Штоуффера, а также следить за состоянием ламп и системы охлаждения установки экспонирования.
3. Проявление. На данном этапе особое внимание следует уделять величине брейк-поинта, качеству раствора проявления и температуре воды в модулях промывки.

Рис. 4. Семен САВЕНКО, руководитель направления перспективных технологий

В следующем докладе под названием «Как обеспечить точность совмещения рисунка и отверстий? Практические рекомендации к конструкции плат и к построению системы сквозного контроля размеров» Семен САВЕНКО (рис. 4) рассказал о конструкции плат HDI и требованиях стандартов к ним, о построении системы совмещения на базе решений «ПЕТРОКОММЕРЦ», а также о достигнутых результатах ОКР, проведенных в данной области. Докладчик выделил основные технологические и конструкционные факторы, влияющие на точность совмещения (рис. 5).

Рис. 5. Факторы, влияющие на точность совмещения

Также он подробно рассказал об основных требованиях к оборудованию для производства плат до 7-го класса точности:

• единая система базирования для экспонирования и сверления на заготовке;
• оборудование для экспонирования и сверления с оптической системой привязки к базам и автоматическим масштабированием;
• рентгеновское оборудование для анализа смещения внутренних слоев и сверления базовых отверстий с учетом размерных отклонений;
• оптическая установка контроля размеров слоев и заготовок;
• система статистического анализа данных.

Рассказывая об оборудовании, Семен Савенко отметил преимущества системы анализа Schmoll. В частности, применение XRC дает возможность послойного анализа, сбора статистики и создания базы данных по продукции, сверления базовых отверстий (как с половинной компенсацией масштаба, так и с полным масштабированием), автоматической сортировки заготовок согласно заданным параметрам (гарантийный поясок, усадка, межслойное рассовмещение), а также, что очень важно, своевременного выявления ошибок на прошедших этапах производства, начиная от заготовительного участка.

CCD, в дополнение к возможностям ХRC, позволяет проводить анализ толщины слоев для оптимизации глухого сверления, мультиплицированных плат, а также делает возможным сверление с учетом компенсации без снятия заготовки со стола.

В заключение доклада Семен Савенко привел достигнутые результаты работы по совмещению. Так, в рамках организации контроля заготовительного участка удалось добиться сокращения рассовмещения с 200–300 мкм до 70–80 мкм. Оптимизация фотошаблонов на базе статистических данных позволила сократить межслойное рассовмещение с 200 мкм до 15 мкм. Благодаря оптимизации рисунка «заливки» снижение общей усадки достигло трехкратного результата. Контроль глубины сверления (CCD) позволил снизить брак на глухих отверстиях с 50% до 0%, а установка критериев сортировки и контроль качества — своевременно обнаруживать ошибки или неисправности на конкретных этапах производства. Контроль точностных характеристик станков (CCD) дал возможность своевременно выявлять необходимость выполнения профилактики и ремонта. В то же время работа в связке XRC-CCD позволила повысить уровень точности сверления на 20–30 мкм и сделала возможной обработку плат с усадкой без сокращения гарантийного пояска.

Доклад Николая Зиновьева (рис. 6), который взял слово следующим, по факельному нанесению маски затронул все аспекты данной технологии и ее отличительные особенности в сравнении с распространенными в настоящее время на производствах мокрым занавесом и сеткографией. Исходя из презентации докладчика, по многим важным параметрам факельное напыление имеет преимущества (табл. 4). Единственный недостаток, отмеченный Нико-лаем Зиновьевым, — более низкая по сравнению с мокрым занавесом производительность.

Рис. 6. Николай ЗИНОВЬЕВ, заместитель коммерческого директора ТЦ

По сравнению с сеткографией факельное напыление характеризуется:

• более тонким слоем нанесенной маски;
• наименьшим расходом маски среди всех способов нанесения;
• более равномерным покрытием: маска распределяется равномерной толщиной слоя по проводнику, его боковой поверхности и между проводниками;
• более легким вымыванием маски из отверстий и, как следствие, меньшим временем проявления;
• использованием закрытой камеры напыления с системой вытяжки, что предотвращает воздействие паров растворителя на оператора;
• отсутствием необходимости применения дополнительного оборудования;
• простой процедурой очистки оборудования.

Возможности систем факельного напыления дают возможность получить толщину «жидкого» слоя 25–125 мкм и «сухого» — 15–100 мкм. При этом оборудование позволяет регулировать толщину за счет ряда параметров:

• давления в баке с маской;
• давления воздуха, формирующего факел;
• давления воздуха, формирующего форму факела;
• скорости транспортной системы (конвейера);
• скорости и области движения распылителя.

Николай Зиновьев также рассказал о технологии заполнения отверстий пастами и оборудовании компании ITC. В своем докладе он дал ответ на вопрос, почему нужно производить заполнение отверстий. Данная технология пришла из ОПК, где нужно было обеспечить высокую надежность печатных плат, и ее позволяют достичь как раз отсутствие пустот и остатков химии в отверстиях.

Рис. 7. Пример высвобождения пространства на платах HDI

Затем технология нашла активное применение в «гражданском» секторе при производстве плат высокой плотности HDI. При их изготовлении важно сохранить пространство (рис. 7), и, как показывает практика, при расположении контактных площадок непосредственно на отверстиях, заполненных проводящей пастой, экономия пространства позволяет вместо 64 контактных площадок применить 210 (рис. 8).

Рис. 8. Заполнение отверстий проводящей пастой позволяет вместо 64 контактных площадок применить 210

Также интерес слушателей вызвали доклады, представленные компанией Atotech (рис. 9), на темы: «Надежность печатных плат с точки зрения поставщиков химических процессов» и «Современные процессы для подготовки поверхности ПП (ASP) перед нанесением паяльной маски и фоторезиста».

Рис. 9. Докладчики компании Atotech

Дискуссию также вызвал доклад Юрия Конкина («Промэлектронсервис») на тему «Порядок применения базовых материалов на предприятиях оборонно-промышленного комплекса».

Помимо всего вышеназванного, на семинаре прозвучали доклады по следующим темам:

• «Мировые тенденции в конструировании и изготовлении печатных плат»;
• «Критерии выбора материалов, используемых в производстве печатных плат: цена, качество, логистика, техническая поддержка, сервисное обслуживание»;
• «Сравнительный анализ инструмента для механической обработки высокотехнологичных печатных плат»;
• «Практика оптимизации сверления глухих микроотверстий. Сравнение лазерной и классической технологий»;
• «Обзор СВЧ-материалов, применяемых в России (Rogers, Taconic, Arlon, Ventec, Isola)».

На семинаре также была представлена линейка нового оборудования, произведенного ООО «ПЕТРОКОММЕРЦ» (Россия). Его главным преимуществом является многолетний опыт работы специалистов «ПЕТРОКОММЕРЦ», позволяющий совместить знания о новейших и наиболее востребованных технологиях, используемых иностранными производителями оборудования, с потребностями российских производств печатных плат. Кроме того, «ПЕТРОКОММЕРЦ» может разработать и изготовить оборудование непосредственно под нужды конкретного производства печатных плат. Оборудование сопровождается всей необходимой документацией и оперативным сервисом.

На семинаре были представлены такие новинки, как:

• установка вырубки перемычек, предназначенная для удаления перемычек, остающихся после фрезерования по контуру (рис. 10);
• установка обработки кромок, предназначенная для обработки торца и удаления остатков соединительных перемычек после фрезерования. Поворотный механизм столика позволяет также выполнять снятие фаски и формирование разъемов (рис. 11);
• пневматический расштифтовщик, предназначенный для удаления штифтов из пакета заготовок (рис. 12);
• ручной штифтовщик/расштифтовщик, который может эффективно выполнять операции штифтовки и расштифтовки пакетов заготовок печатных плат (рис. 13);
• световой планшет, который представляет собой горизонтальную просмотровую панель для визуального контроля печатных плат и фотошаблонов;
• система автоматического дозирования рабочих растворов, предназначенная для корректировки состава раствора по заданным параметрам в реальном времени.

Рис. 10. Установка вырубки перемычек

Рис. 11. Установка обработки кромок

Рис. 12. Пневматический расштифтовщик

Рис. 13. Ручной штифтовщик/расштифтовщик

Семинар, уже ставший традиционным, собрал на своей площадке для дискуссий более 60 представителей различных российских предприятий, а также технических специалистов некоторых зарубежных компаний (рис. 14). Судя по отзывам, предложенные для обсуждения темы оказались актуальными для российских производителей печатных плат.

Рис. 14. Представители российских и зарубежных предприятий, посетившие семинар