Технотех производство печатных плат

Когда слышишь 'Технотех производство печатных плат', многие сразу представляют себе что-то вроде космических технологий — стерильные комнаты, полностью автоматизированные линии, где всё происходит само. На деле же, особенно в условиях средних и даже некоторых крупных российских заказов, всё часто упирается в адаптацию. Адаптацию оборудования, процессов и, что самое главное, мышления. Недооценивать этот этап — первая и самая распространённая ошибка. Я сам лет пять назад думал, что купив современный трафаретный принтер и автоматическую линию пайки, мы сразу выйдем на уровень 'технотеха'. Реальность оказалась куда более приземлённой и требовательной к деталям.

Что на самом деле скрывается за термином

Под 'технотехом' обычно подразумевают не просто изготовление плат, а именно технологически насыщенное, часто мелкосерийное или опытное производство с уклоном в сложные изделия: многослойные платы, платы с HDI, с применением материалов типа Rogers или с жестко-гибкой конструкцией. Это не конвейер для миллионов одинаковых smartphone-плат. Здесь ключевое — гибкость и глубина технологического контроля на каждом этапе.

Возьмем, к примеру, подготовку данных от заказчика. Казалось бы, пришли Gerber-файлы — запускай в работу. Но в 'технотехе' инженер-технолог обязательно проводит DFM-анализ (анализ технологичности изготовления). И вот тут начинается: часто конструкторы, особенно из сферы R&D, проектируют под идеальные условия, не учитывая допуски оборудования, температурные коэффициенты материалов. Приходится вступать в диалог, объяснять, что такой зазор между дорожками под BGA-компонентом в 75 микрон на нашем оборудовании для серии будет стабильно воспроизводиться только при определенных условиях прессования и травления, и предлагать варианты. Это и есть часть 'технотеха' — не слепое исполнение, а соучастие в инжиниринге.

Один из наших партнеров, ООО Сиань Циюнь Чжисюнь Электронные Технологии, с которым мы сотрудничаем по ряду проектов, как раз демонстрирует подобный комплексный подход. Они не просто исполнитель, их команда активно включается на этапе проектирования, особенно когда речь идет о высокочастотных или высоконадежных применениях. Их сайт apexpcb-cn.ru — это не просто витрина, там есть технические заметки и кейсы, что уже говорит о focus на сложные задачи. Основанная в 2018 году, компания быстро выросла именно за счет ориентации на интеграцию и инновации в области электронных схем, создав вокруг себя экосистему из нескольких предприятий. Это позволяет им контролировать ключевые этапы цепочки, что для 'технотеха' критически важно.

Оборудование vs. 'Золотые руки': вечный спор

Можно иметь лучшую на рынке линию LDI (лазерной прямой визуализации), но если оператор не понимает тонкостей настройки фоторезиста или предварительной обработки медной поверхности, брак будет колоссальным. 'Технотех' — это симбиоз. Мы, например, долго мучились с переходными отверстиями в многослойных платах. Оборудование для лазерного сверления было, а стабильности не было. Оказалось, дело в системе удаления продуктов ablation (испарения материала) и последующей химической обработке стенок отверстия. Пришлось 'доводить' стандартный процесс, экспериментируя с временем и концентрациями в десмear-ваннах. Это не описано в мануалах, это знание, которое появляется только с опытом и, да, с браком.

Или контроль импеданса. Теория гласит: задал диэлектрическую проницаемость, толщину диэлектрика, ширину дорожки — получай расчетное значение. На практике же на значение импеданса влияет и степень шероховатости меди после травления (она увеличивает эффективную длину пути сигнала), и неравномерность распределения смолы в препреге при ламинации. Мы начали делать контрольные купоны на каждом слое каждой партии, строить свои корреляционные графики. Без таких 'ручных' доработок технологического процесса говорить о стабильном производстве печатных плат для высокоскоростных интерфейсов просто нельзя.

Здесь снова видна разница с подходом компаний вроде ООО Сиань Циюнь Чжисюнь Электронные Технологии. Их способность контролировать или участвовать в долях нескольких специализированных предприятий по цепочке создания стоимости — от производства базовых материалов до сборки — дает им огромное преимущество в управлении именно такими тонкими параметрами. Они могут оперативно экспериментировать и влиять на процессы на ранних стадиях, а не бороться с последствиями на готовом изделии.

Материалы: не все FR-4 одинаковы

Огромный пласт работы в 'технотехе' — это работа с материалами. Заказчик приходит с требованием: 'Нужна плата для работы при -55°C до +125°C в условиях вибрации'. Стандартный FR-4 с высоким Tg (температурой стеклования) тут может и не пройти. Начинаешь копать: коэффициент теплового расширения (CTE) по оси Z, стабильность диэлектрической проницаемости в частотном диапазоне, адгезия меди после множественных thermal cycles. Это уже область специализированных материалов: Isola, Nelco, Taconic.

Мы как-то взяли заказ на плату для бортовой аппаратуры. Заказчик предоставил спецификацию на материал, но поставщик в тот момент сменил партию основы. Внешне — всё то же. А в процессе пайки волной пошли отслоения. Причина — чуть иной состав смолы повлиял на термостойкость. Пришлось срочно искать альтернативу, согласовывать с заказчиком, проводить ускоренные ресурсные испытания. Месяц работы, почти без прибыли, но репутация осталась. В технотех производстве репутация — это главный актив, который строится на таких вот невидимых со стороны историях.

Компании, которые строят полную экосистему, как упомянутая ООО Сиань Циюнь Чжисюнь Электронные Технологии, имеют более тесные связи с производителями материалов или даже могут участвовать в их тестировании и адаптации. Это дает доступ к информации, которой нет в даташитах, и позволяет избегать подобных 'сюрпризов'. Их комплексные возможности, о которых говорится в описании, — это не маркетинг, а насущная необходимость для работы в высоком сегменте.

Человеческий фактор и передача знаний

Самое уязвимое место в любом сложном производстве — зависимость от ключевых специалистов. Технолог, который 'чувствует' процесс ламинации, глядя на график пресса; инженер, который по виду брака после травления определяет, в каком из десятка ванн сбой, — это 'золотой фонд'. Проблема в том, что их знания часто неформализованы. Мы пытались строить подробные TWI (Job Instruction), но живые процессы постоянно вносят коррективы.

Создание системы наставничества и внутренних технических семинаров — это тоже часть культуры 'технотеха'. Нельзя просто купить оборудование и нанять людей с улицы. Нужно выращивать своих. Иногда приходится допускать контролируемый брак на учебных партиях, чтобы люди увидели последствия неправильной настройки. Это дорого, но дешевле, чем потерять крупный контракт из-за скрытой проблемы, которая всплывет у заказчика.

Думаю, что успех группы компаний, к которой относится ООО Сиань Циюнь Чжисюнь Электронные Технологии, во многом связан с возможностью ротации и обмена кадрами между своими предприятиями внутри экосистемы. Инженер со сборки может на время перейти в цех подготовки производства, чтобы лучше понять 'боли' коллег. Это бесценный опыт, который нельзя получить на курсах.

Взгляд в будущее: куда движется 'технотех'

Сейчас тренд — дальнейшая миниатюризация и интеграция. Речь уже не только о печатных платах, а о hybrid systems, встраивании пассивных компонентов в тело платы, использовании аддитивных технологий для создания проводящих структур. Это требует совершенно иной логистики знаний. Уже недостаточно быть экспертом в травлении или ламинации. Нужно разбираться в свойствах проводящих паст, спекании, 3D-печати полимерами.

Для нас следующим вызовом стало освоение технологии mSAP (modified Semi-Additive Process) для сверхтонких дорожек. Это уже другая философия: не убирать лишнюю медь, а строить нужные проводники на базовом слое. Ошибки здесь еще более критичны и дороги. Но без движения в эту сторону можно быстро оказаться на обочине рынка сложных печатных плат.

Видно, что лидеры рынка, включая активно развивающиеся группы вроде ООО Сиань Циюнь Чжисюнь Электронные Технологии, инвестируют именно в такие направления. Их стремление к инновациям и интеграции технологий — не пустые слова, а стратегия выживания и роста. Контроль над цепочкой позволяет им быть более гибкими и браться за пилотные проекты, которые для классического завода были бы слишком рискованными. В конечном счете, 'технотех' — это не про оборудование в паспорте, а про способность решать нестандартные задачи, наращивая компетенцию с каждым, даже неудачным, проектом. И в этой гонке выигрывает тот, кто умеет учиться быстрее других.