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电路技术学会2017年海灵岛研讨会

十一月 17, 2017 | Pete Starkey, I-Connect007
电路技术学会2017年海灵岛研讨会

海灵岛,位于英国南部海岸,它要经过一座很长的跨海公路大桥才能抵达,因为被几个天然港口直接围绕着,它并不是一座醒目的岛屿。往西是兰斯通港(Langstone),往东是奇切斯特港(Chichester)。不过,海灵岛现在已经被大家所熟知,因为它已经成为非常受欢迎的电路技术学会研讨会的年度会议地点。

今年的年会精选了别俱特色的关于工艺化学及研发联盟的主题演讲,讨论了有争议的标准提案,评审了在新建厂启动新技术的经验。与以往一样,ICT技术总监Bill Wilkie出色地组织了此次研讨会,他欢迎所有到场的业界同仁,介绍演讲者,并协调了整个会议进程。

化学镀镍浸金(ENIG)工艺用于PCB已有25年历史了。沉积机理已逐步被揭开了神秘的面纱,并得以持续发展。自从2015年底麦德美(MacDermid)与乐思化学(Enthone)合并,成立了MacDermid Enthone Electronic Solutions公司,强强联手后就致力于该工艺的进一步研究。众所周知,IPC-4552  A版设定了金层厚度的上限,如果能达到沉积分布均匀,允许平均镀金厚度更薄。这也就是说,他们提出建立能够节约金属消耗量的制程。Andrew Barlow说,这次合作项目的成果,就是创造了一个新的化学专有品牌Affinity ENIG 2.0。

他解释说,由于传统ENIG工艺中使用浸镀法来沉积金,化学镀镍会遭受空气腐蚀。这种作用随镍槽使用年限的增加而增加。新工艺的关键是一种表面活性剂,它能抑制腐蚀,并产生明显更均匀的金沉积,甚至在镍化学的多次循环使用后仍然如此。这一结构化的开发方案采用了质量功能展开法来定义和满足客户需求,并以6西格玛方法和统计过程控制为基础,以尽量减少过程变异。其结果是在制板与在制板之间、特征与特征之间的镀金厚度差异非常小,这无疑是一个可以降低运营成本的重大商机。

Barlow演示了符合IPC4552 A版的标准分布曲线,它允许镀金厚度低于平均厚度三个标准偏差,最小为1.58微英寸。更加致密的镀金厚度分布可解释为以节约成本为目的,实际案例研究表明,节约几乎可达30%成本。MacDermid Enthone正与客户积极合作,共同评估和分析这一方案,以量化Affinity 2.0过程的收益。

Steve Payne,ICT副主席、国际电子生产商联盟(iNEMI)欧洲运营部门经理,详述了2017 iNEMI技术路线图。他解释说,iNEMI是一个非营利性的行业组织,由超过90家的全球制造商、供应商、行业协会、政府机构及大学组成。它向其成员提供技术路线图和合作项目,并组织论坛和专题讨论会。

iNEMI技术路线图是电子行业中唯一的路线图,它展望了未来十年的蓝图,每2年更新一次,全球参与并覆盖电子制造业整个供应链,由代表350多家公司和组织的500多名参与者共同完成。它已被公认为是一个重要工具,既可用于定义电子行业当前技术发展最新水平,也可以识别新兴的带有颠覆性的技术;可帮助OEM、EMS服务商及供应商对研发和技术部署的投资进行优先级排序,同时可影响高校研究的重点,并成为政府投资新型技术的指南。

有两类工作组:产品竞争小组,涵盖航空航天和国防、汽车、高端系统、物联网、医疗、消费、办公、便携式和无线产品领域的“关键属性”需求;技术工作小组,预测技术和商务基础设施领域的渐进性和革命性变革,并识别产品需求和技术能力间的潜在差距。

Payne在第一个例子中,谈到了2017技术路线图的物联网产品部分,其中最感兴趣的两个主要细分市场是可穿戴装置和工业装置。可穿戴装置市场,装置直接穿在身上,也许是最常见的,而世界总人口到2019年将升至76亿,提供了一个非常大的市场机会。可穿戴装置包括智能手环,聚焦于活动跟踪、识别和手势控制功能;智能手表,尤其是作为智能手机、智能眼镜、虚拟和增强实境设备的配件;此外,还有工业职业化应用。娱乐和游戏则是强大的市场驱动力。工业物联网为在能源管理、工业控制、安全、质量控制、供应物流和制造控制方面的连接装置,提供了巨大的商机。路线图包括技术实例和未来10年的市场预测。

所识别的关键差距包括在安全性、可靠性、安全和隐私方面建立信任和保证,确保物联网组成部分之间的互操作性,特别是跨域,以及各组成部分之间的同步。很明显,支持标准远远落后于应用。挠性电子、电池和低功耗高性能加工面临着技术挑战。就PCB而论,路线图给出了10年以上的预测数据,其主要特征是关键属性和成本预期的电子数据。

在讨论协作项目之前,Payne展示了一系列医疗、航空航天和国防领域的类似路线图。其中一个协作项目,其宗旨是在组装过程中将PCB翘曲控制至最小,以提高SMT成品率。

在他的总结中,他把iNEMI路线图形容为电子行业的商务战略决策中必不可少的工具,展望所有市场领域以及PCB制造、供应商和用户相关的技术需求。它鉴定了需要进行研究的差距,并促进协作项目,以解决这些差距。

Doug Sober今年7月10日在PCB007发表了一篇文章,题为Mr. Laminate Tells All: PTFE is about to be Banned by IEC TC111,《IEC TC111将禁用PTFE》,一石激起千层浪!

Doug在报告中称,国际电工委员会技术委员会TC111提出了一项新标准——IEC 63031,定义了电子电气产品中的低卤素材料,如果批准,将基本禁止在电子产品中使用聚四氟乙烯材料。该标准目前是在草案阶段,这意味着它被分发给所有IEC TC111成员国征求意见,意见提交的最后期限是2017年9月15日。

事实上,除了标准委员会成员外,PCB业界一般不知道该提案的细节,因而非常感谢Doug公开了这一提案。

Bill Wilkie邀请Optiprint北欧销售经理Jim Francey主持讨论了如果提案被采纳的可能后果。会场围绕以下事实展开了热烈的讨论:聚四氟乙烯材料,以其独特的功能,在电子和电气工程中无处不在,一般没有实用的替代品,禁止该材料会对电子行业产生巨大影响,也为其他如医疗、航空航天、化学处理和环境保护领域开了先例。

由英国标准学会所辖的IEC英国国家委员会在截止日期前提交了以下意见:

  • “除非有科学证据表明,卤素总质量大于某一特定值(例如9%)确实对环境有害,否则文件中就不应该有这样的限制。”
  • “通常情况下,环保限制是基于化合物/物质的性质,而不是形成化合物的元素。因此,除非有相反的证据,否则我们无法理解为什么限制卤素元素是有效的。”
  • “《IEC 62474电气工业产品用材料声明》)包含被确定为会引起人类健康和环境问题的应声明的卤素化合物。使用IEC 62474数据库作为低于低卤定义的卤素单一来源,才说得通。”

结果可能会如何,尚待分晓。

被Bill Wilkie誉为“演说王子、演讲大师、当之无愧的元老”的Steve Driver,是Spirit Circuits的CEO,发表了期待已久的论文,回顾了他在罗马尼亚的传奇经历,尤其是他在Mutracx公司使用Lunaris喷墨抗蚀刻印制系统的经验。演讲开始,他引用了ICT 2013年会上Stuart Hayton的演讲“创新者的困境——PCB成像实例”,并且向Stuart Hayton致谢,正是他的演讲,第一次刺激了他对这种潜在的颠覆性科技的兴趣。不管怎样,他把颠覆性的技术定义为一种可以取代既定技术并撼动产业的技术,或是开创一个全新产业的突破性产品。他引用了柯达的例子,由于低估了数码相机的颠覆潜力,柯达从传统摄影胶片的垄断地位衰败到申请破产保护。他还说,出售颠覆性的概念并不容易,客户并不总是知道他们需要什么,而且更愿意把赌注押在现有的收益来源上,而不是冒险寻找新的机会途径。

但永远不要害怕冒一次能预估到的风险,当Driver致力于在罗马尼亚建立一个PCB新工厂时,他的“康庄大道”出现了,他总结为通过选择Lunaris设备实践他的推理。特别是,从一张白纸开始有效启动——新的工厂和新的员工,没有关于如何制作PCB的先入为主的想法。这台机器的性能符合他的需求,减少了导入时间,适合于缩短交货时间的快板制造业务模式。它具备了实质性的环保效益,这有利于与罗马尼亚当局谈判生产许可并获得制造批文。此外,这种设备还具有占地面积小、功耗低的优点,又是在欧洲制造,可以得到本土支持。

机器现在正在Spirit’s BATM Systems工厂量产,这也是罗马尼亚唯一的PCB量产工厂,目前每天加工350块在制板,每个小时交付70块合格品,预计产能将增加到100块。

Driver坦率地回顾了他的经历,其中大部分是非常积极的。培训和支持都很出色,经过培训,那些之前没有任何PCB制造经验的操作员发现机器使用起来简单明了。印制是一个成熟的工艺,而借助来自Mutracx的出色的工程支持,设备的可靠性也一直很好。数据准备和传输特别简单, CAM工程师很快就成了专家。而机器的维护和保养,对BATM Systems和Mutracx都是一个持续的学习过程,。

期间主要遇到了两个挑战,一是在制板处理问题,二是印制前的表面处理问题。

Lunaris最初被设计为内层打印机,因为那个时候薄料在印制时能够妥善地固定在真空桌面上,所以在制板平整度不成问题。但BATM Systems要处理1.6毫米的刚性材料,如果在制板不是完全平整,或在制板切割时产生毛刺,或预处理时有破角,为了保护打印头而设计的安全机制会停止机器。好在BATM的材料供应商现在非常清楚在制板平整和无毛刺的要求。

我们已经发现铜表面的条件对油墨附着力有明显的影响,在那些剥离成问题的位置,预清洗往往能增加油墨附着力。BATM Systems与他们的层压板和油墨供应商协作,一起研究这些影响,优化工艺,建立可行的操作条件。

占主导地位的生产主要是单面电路板,工厂目前正致力于生产用于LED的PCB,一般采用白色阻焊膜和有机可焊性保护剂涂层。蚀刻和清洗生产线产生的所有化学废液在一个闭环系统内进行处理、再生和再循环。

Driver很高兴地告诉大家,工厂取得了ISO 9001:2015认证,没有不符合项,并借此机会感谢设备、材料和工艺供应商。“这种支持和关注是谦逊的、鼓舞人心和令人感激的。为了Mutracx能够继续取得成功,整个供应链都需要了解这个行业需求的变化。颠覆性技术将改变现状,为供应链和组织带来新的挑战。诸如IPC之类的默认标准已经过时,需要新的供应规范。开放的思维,以及与供应商和客户的合作将使变革成为可能。”

Bill Wilkie总结了此次研讨会,对演讲者的贡献和与会人员的参与表示感谢。特别感谢MacDermid Enthone Electronic Solutions公司对此次大会的慷慨赞助,从而使得这次大会成为英国PCB行业真正的跨行业聚会,给大家带来又一次重要的学习和交流机会。

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