Репортаж с VIII Международного симпозиума Асолд

24 и 25 октября 2012 года в Москве прошел VIII Международный симпозиум Асолд, организованный ЗАО Предприятие Остек. В этом году данное мероприятие было направлено на то, чтобы ответить на вопрос «Как технологии будущего влияют на действия в настоящем?».

Симпозиум открыл директор по маркетингу Предприятия Остек Антон Большаков. Он отметил, что вопрос, заданный организаторами, является жизненно важным в условиях глобализации, роста требования со стороны потребителей, ускоряющегося темпа развития технологий, возрастания наукоемкости изделий и других факторов, характерных для современного рынка производства электроники. Ответ на этот вопрос может быть получен только благодаря глубокому анализу рынка и современных технологий.

В этом году симпозиум был построен по новой схеме: до обеда проводилась пленарная часть, содержавшая всего четыре доклада, посвященных достаточно широким темам:

• 3D компоненты
• Встроенные компоненты
• Трехмерные схемы на пластиках (3D-MID)
• Обработка проводов и кабелей

После обеда были организованы секции с обсуждением представленных в пленарной части докладов. При этом каждый участник мог выбрать секцию, наиболее интересную именно для него. Эта схема напоминает лекции и семинары, и ее реализация на симпозиуме позволила, с одной стороны, более последовательно изложить материал докладчикам, не отвлекаясь на вопросы, а с другой – обеспечить более живое и близкое общение между аудиторией, докладчиками и организаторами.

В нашем репортаже мы отойдем от хронологического изложения и рассмотрим доклады и секции каждой темы отдельно.

3D компоненты

Первый доклад пленарной части представил Владимир Железняк, менеджер по маркетингу и бизнес-развитию компании Camtek Ltd. Он рассмотрел основные тенденции в области трехмерных конструкций электронных изделий, которые приобретают все бóльшую популярность в связи с ростом требований к их микроминиатюризации, функциональности и быстродействию.

Помимо массы очевидных преимуществ, данная технология обладает рядом недостатков, наиболее важными из которых являются необходимость в новом технологическом оборудовании, иные требования к инфраструктуре, тестированию, а также к системам автоматизированного проектирования.

Помимо этого, трехмерные конструкции требуют наличия быстрого и эффективного метода исследования внутренней структуры. Докладчиком было продемонстрировано, как данная проблема может быть преодолена с помощью систем адаптивного ионного травления компании AIM на примере ряда микрофотографий шлифов качественных и дефектных структур.

Секцию «3D компоненты и TSV» на международном симпозиуме Асолд 2012 провел директор Направления производств электронных компонентов ЗАО Предприятие Остек Андрей Хохлун совместно с докладчиком по данной теме в пленарной части симпозиума – Владимиром Железняком. В начале встречи Андрей Хохлун сделал общий обзор перспективных направлений в области микроэлектроники — микросборки, гибридные модули, многокристальные модули, 3D-интегрированные структуры. Эти направления определяют способы получения чрезвычайно перспективных структур — систем в корпусе (System In Package, SIP). Вариантами реализации систем в корпусе являются:

• корпусирование с расположением кристаллов друг на друге, основной областью применения которого в настоящее время является память для мобильный устройств;
• корпус на корпусе (Package on Package, PoP);
• многокристальные модули 3D (Multi Chip Modules — MCM 3D) — модули, состоящие из нескольких бескорпусных кристаллов, расположенных друг на друге в корпусе стандартных габаритов;
• модули (микросборки), в частности, модули на основе низкотемпературной керамики (Low Temperature Cofired Cermic, LTCC), опытные образцы которых были продемонстрированы ведущим секции Андреем Хохлуном и вызвали большой интерес со стороны участников секции.

В ходе обсуждения выяснилось, что данные технологии вызывают огромный интерес среди российских разработчиков и технологов; ведутся работы по освоению данных направлений, и уже достигнуты определенные результаты. В то же время не обходится без трудностей, причем основной проблемой, по словам одного из участников, является не технологическая сторона вопроса, а отсутствие заказов на подобные изделия, что, в том числе, определяется отсутствием не только в России, но и в мире каких-либо стандартов, которые определили бы, например, требования к надежности подобных систем. Это обстоятельство естественно сопутствует любой новой технологии на раннем этапе ее развития и внедрения в массовое производство, однако промедление с внедрением пусть и не до конца разработанной и изученной технологии повышает риск отстать от современных тенденций, которые уже являются общепризнанными и активно разрабатываются и внедряются во всем мире.

Также одним из чрезвычайно перспективных направлений развития современной микроэлектроники в части создания трехмерных сборок является технология 3D TSV (Through Silicon Via – переходные отверстия в кремнии), при которой для создания соединений между расположенными друг на друге кристаллами применяются прямые вертикальные переходные отверстия, которые «пронизывают» кремниевые пластины. В итоге не происходит увеличение габаритов корпуса. Данная технология вызвала большой интерес в мире и активно развивается, в том числе, компанией Camtek Ltd, специалист которой, Владимир Железняк, представил эту технологию на пленарной части симпозиума и дополнил свой доклад об этой технологии на секции. Данная технология еще очень молода, и разработчикам предстоит решить еще много проблем. Слой кремния, применяемый в данной технологии, очень тонкий, по толщине сравним с листом бумаги, что требует разработки специальных держателей. Для достижения необходимых прочностных характеристик применяется даже «сшивание» слоев кремния вспомогательными переходными отверстиями, что имеет отношение уже не только к области электроники, но и к области архитектуры и сопротивления материалов. Нет окончательной определенности в способе формирования переходных отверстий. Отверстия получают ионным травлением кремния с применением установок, обладающих точностью до 1 нм (!), однако, для сохранения требуемого соотношения глубины и диаметра переходные отверстия приходится делать либо не на полную глубину кремниевой пластины (а затем проводить измерения глубины каждого отверстия для определения, сколько кремния нужно удалить с пластины с обратной стороны до «проявления» всех отверстий), либо делать отверстия в два приема, с прямой и обратной стороны кремниевой пластины, либо изначально работать с пластиной меньшей толщины. Все эти способы изучаются, и в каждом варианте есть свои трудности, которые определяются микро- и наноразмерами структур и необходимостью одновременной обработки разнородных материалов. Тем не менее, по словам В. Железняка, это направление очень перспективно, так как компания, которая сможет первой предложить надежную реализацию данной технологии, имеет все шансы стать лидером рынка в этом сегменте и определить путь развития данной технологии.

Работа секции была очень живой и насыщенной, каждый из участников имел возможность высказаться — рассказать о наболевшем, задать вопросы ведущим секции. Направление производств электронных компонентов ЗАО Предприятие Остек предлагает комплексные решения в области оснащения, запуска, поддержки и развития производств компонентов микроэлектроники и всегда готово предложить совместное решение возникающих проблем, о чем еще раз напомнил Андрей Хохлун, подводя итоги работы секции.

Встроенные компоненты

Второй доклад пленарной части, посвященный тенденциям в области оснований электронных узлов со встроенными компонентами, представил Дж. Филип Плонски, управляющий партнер Prismark Partners LLC. Данный доклад, сам по себе, представлял полноценную дорожную карту направления встроенных компонентов и, отчасти, продолжал предыдущую тему. Было продемонстрировано большое количество различных технологий, представлен анализ рынка и перспектив развития тех или иных технологий.

В начале презентации был показан общий обзор истории рынка печатных плат за последние 10 лет и его ближайшие перспективы. Здесь были отчетливо видны последствия кризисов начала 2000-х и 2008-2009 годов, а также смещение производства в Китай и Юго-Восточную Азию.

Прогноз по развитию технологий, в частности, позволяет выявить «лидеров» среди печатных плат: платы с микропереходными отверстиями и гибкие печатные платы.

В технологиях, применяемых в корпусах интегральных микросхем, также существует ряд различных тенденций. В частности, можно выделить два основных направления повышения интеграции: корпус-на-корпусе (PoP) и штабелирование кристаллов с переходными отверстиями в кремнии (TSV). Кроме того, наблюдается устойчивый рост рынка органических подложек внутри корпусов. Эти тенденции очень важны с точки зрения самих технологических подходов, поскольку они стирают границы между микроэлектроникой и технологией печатных плат и узлов.
Также докладчик рассмотрел преимущества основных подходов повышения интеграции и микроминиатюризации и некоторые примеры конкретных реализаций.

После общего обзора рынка и технологий оснований электронных узлов были рассмотрены конструкции со встроенными кристаллами и компонентами с примерами реальных устройств. Среди основных недостатков технологии встроенных кристаллов, помимо общеизвестной проблемы с ремонтопригодностью, были названы существенные отличия требований к инфраструктуре. Эта проблема – общемировая, но для России она может оказаться особенно острой по мере внедрения подобных технологий.

Также докладчик привел данные по потенциальным ведущим поставщикам и общему объему рынка плат со встроенными компонентами.

Секцию, посвященную встроенным компонентам, провел Андрей Насонов, начальник отдела электрического контроля ЗАО Предприятие Остек. Технологию встраивания компонентов в различные основания, как в платы, так и в подложки корпусов интегральных микросхем, стали применять достаточно давно. Однако сейчас эта технология находится на новом витке развития в связи с тем, что резисторы, конденсаторы и кристаллы интегральных микросхем стали весьма миниатюрными, сравнившись по высоте с толщиной плат и подложек. Применение данной технологии обеспечивает массу преимуществ — большая компактность модулей, производимых по данной технологии, сокращение длин связей, что приводит к сокращению энергопотребления и улучшению частотных характеристик. Надежность современных компонентов, произведенных известными уважаемыми компаниями, не вызывает сомнений, а потому встраивание компонентов, которое, разумеется, исключает возможность легкого ремонта и замены отказавшего компонента, не вызывает опасений. Конечно, необходимость тщательной проверки и тестирования собранного по данной технологии модуля остается. Контактные методы контроля здесь неприменимы в связи с отсутствием непосредственного доступа к контактам встроенных компонентов. Однако эту проблему с успехом может решать технология периферийного сканирования (Boundary Scan).

Тема встроенных компонентов вызвала большой интерес у участников симпозиума Асолд 2012, что выразилось в значительном количестве людей, пришедших на посвященную этому перспективному направлению секцию.

Трехмерные схемы на пластиках (3D-MID)

Еще одной темой симпозиума Асолд-2012 стала набирающая популярность технология 3D-MID, в рамках которой одним из двух наиболее распространенных методов – двухкомпонентным литьем или прямым лазерным структурированием – изготавливается объемная литая деталь сложной формы с наносимым впоследствии проводящим рисунком. Такая деталь является законченным электронным модулем и может, например, выполнять коммутационную функцию, служить антенной, быть монтажным основанием для датчиков, нести на себе элементы индикации и управления и т.д.

Участники симпозиума с большим интересом познакомились с технологической дорожной картой по 3D MID, которую представил директор по технологиям 3D-MID швейцарской компании Cicor Printed Circuit Boards Нухад Бачнак. Рассказывая об истории развития этой технологии, Нухад Бачнак провел недвусмысленную параллель с историей развития традиционных печатных плат – если такая аналогия верна, то в настоящее время мы присутствуем при начале взрывного роста технологии 3D-MID.

Существующие и перспективные области применения рассматриваемой технологии весьма разнообразны – представленные примеры ее реализаций, в частности, включали в себя разнообразные антенны для мобильных телефонов, коммутационные модули рулевого управления автомобиля и переключателя газа мотоцикла, модуль наконечника зубной бормашины со встроенными каналами подачи воды и воздуха, кабельный разъем с многоуровневым расположением контактов и т.д.

Рассматривая социальные аспекты, докладчик провел параллель с нестандартными решениями при организации автомобильного трафика – как, например, внедрение кругового движения может разгрузить исчерпавший свою пропускную способность перекресток, так и технология 3D-MID способна предоставить элегантное и умное решение там, где возможности традиционных технологий разработки электронных модулей оказываются исчерпанными или ведут к слишком сложным и затратным решениям.

Секция, посвященная технологии 3D-MID, несмотря на ее очевидную новизну для российских конструкторов и технологов, привлекла большое внимание участников симпозиума – в зале, где проводилась секция, все места оказались занятыми. Предваряя обсуждение, директор Направления производства трехмерных схем на пластиках Предприятия Остек Игорь Волков представил краткую презентацию, где подробно осветил некоторые аспекты технологии – в частности, особенности выполнения двухкомпонентных отливок, ограничения на геометрию сквозных отверстий с точки зрения возможностей по активации лазером их внутренней поверхности, размеры получаемого проводящего рисунка.

Обсуждение протекало весьма оживленно – Нухаду Бачнаку и специалистам Предприятия Остек со стороны участников секции было задано множество вопросов. В частности, поднимались темы, касающиеся рабочих частот таких изделий в СВЧ-диапазоне, поведения таких сборок при повышенных температурах с точки зрения различий в ТКР материалов основания и проводящего рисунка, надежности при термоциклировании, стоимости готового модуля в сравнении с традиционной сборкой на печатной плате, способности материалов к вторичной переработке, автоматизированному оборудованию для установки компонентов на наклонные поверхности и в полости. Отвечая на эти вопросы, Нухад Бачнак, в частности, отметил работу серийных изделий на частоте 13 ГГц и опытных образцов – до 70 ГГц, а также привел результаты, согласно которым при проведении испытаний на термоциклирование (4000 циклов от –40 до +160°С) не было обнаружено отказов модулей, изготовленных по такой технологии.

Много вопросов вызвала номенклатура материалов для выполнения таких изделий – в частности, их способность противостоять температурам пайки оплавлением. Материалы такого класса уже существуют и достаточно широко применяются. Например, была отмечена пригодность для ряда модулей 3D-MID технологии пайки в паровой фазе.

Участники секции согласились с мнением, что данная технология, конечно, не ставит своей целью полностью заменить традиционные модули на печатных платах, но способна расширить возможности конструктора и технолога при совмещении в одном устройстве электрических и механических функций, при размещении сборки в ограниченном или сложном объеме, а также там, где было бы разумно конструктивно объединить печатную плату изделия с корпусом, сократив количество компонентов и упростив технологию изготовления модуля. В частности, одним из участников симпозиума было отмечено, что такая технология помогла бы вынести ряд элементов индикации и управления с печатной платы его изделия на 3D-MID, освободив тем самым площадь на плате для реализации дополнительного функционала.

Нухад Бачнак предоставил участникам возможность рассмотреть «вживую» реальные готовые образцы изделий на 3D-MID, о которых упоминалось в его презентации, в том числе модули с уже смонтированными компонентами – светодиодами, микропереключателями, батареями и пр.

Стоит отметить, что, хотя данная технология в настоящее время еще не находит применения на территории РФ, большой интерес к ней позволяет надеяться на изменение положения дел в недалеком будущем.

Обработка проводов и кабелей

Демонстрируя посетителям симпозиума технологическую дорожную карту для обработки проводов и кабелей ответственного применения, Гарет Льюис, инженер по сбыту продукции в Европе компании Spectrum Technologies PLC, сделал основной акцент на преимуществах лазерной обработки и маркировки проводов и кабелей для многих областей промышленности – от аэрокосмической до медицинской – по сравнению с более традиционными технологиями маркировки чернилами, термотиснением и с помощью кембриков, а также зачистки механическими методами и горячим ножом.

Так, для выполняемой УФ-лазером маркировки в качестве основных достоинств отмечалась устойчивость к внешним воздействиям, отсутствие повреждений материала проводника и изоляции, высокая гибкость процесса. Что касается зачистки проводов с помощью ИК-лазера, то среди ее несомненных достоинств – широкая номенклатура обрабатываемых материалов и диаметров провода и, опять же, отсутствие повреждений материала проводника за счет мощного отражения от него энергии лазера после испарения изоляции.

Отдельно Гарет Льюис остановился на технологии зачистки лазером эмальпроводов, продемонстрировав, с одной стороны, высокую производительность этого метода на примере производства автомобильных генераторов, с другой – высокую точность при обработке таких проводов для медицинской промышленности – например, при изготовлении спиралей кардиостимуляторов. Также приводились примеры зачистки микрокоаксиальных кабелей с помощью волоконного лазера.

Многочисленные фотографии обработанных проводов сопровождались рекомендуемым компанией оборудованием для реализации таких процессов.

В условиях продолжающейся миниатюризации электронных изделий будущее технологии проводов и кабелей докладчик видит, прежде всего, в появлении новых материалов проводников и изоляторов, в том числе и углеродных нанотрубок для проводников, а также в совершенствовании технологий обработки более тонких проводов и широком развитии оптоволоконных технологий передачи данных.

Основное внимание секции, посвященной обработке проводов и кабелей, было посвящено содержанию понятия «инжиниринг кабельного производства». Со стороны Предприятия Остек свой доклад представил Владимир Филаткин, начальник отдела развития и комплексных проектов НПЭтК компании Остек. Было подчеркнуто, что нынешнее положение дел на российских производствах не позволяет идти эволюционным путем: необходимо кардинальное, «революционное» изменение подходов, как технологических, так и организационных. На секции были подробно рассмотрены примеры построения автоматизированных линий по производству кабельных сборок, минимизирующих влияние человеческого фактора и существенно повышающих качество изделий за счет применения современных автоматических методов удаления изоляции, маркировки, вязки, экранирования и защиты кабелей.

В отличие, от секций, посвященных перспективным и не очень широко применяемым в нашей стране технологиям, таким как 3D-MID, аудитория пришла на секцию по обработке кабелей с конкретными вопросами. Было заметно, что технологи различных предприятий сталкиваются с типовыми проблемами. Например, если из аудитории звучал вопрос о проблемах удаления изоляции с провода определенной марки, он тут же находил поддержку со стороны других посетителей секции. На часть вопросов удалось получить ответы от представителей ЗАО Предприятие Остек и производителей оборудования, часть вопросов оказалась требующих дополнительных исследований, при этом авторам таких вопросов было предложено предоставить образцы для проверки возможности выполнения тех или иных операций.

Банкет и презентация русскоязычного адаптированного издания Технологической дорожной карты IPC

Завершающим мероприятием в рамках симпозиума стал банкет для участников, на котором было анонсировано адаптированное для русскоязычной аудитории издание Технологической дорожной карты 2012 года, составленной международной промышленной ассоциацией по коммутационным изделиям для электроники IPC – Association Connecting Electronics Industry ®. Эта книга, содержащая большое количество информации о современном состоянии технологий и рынка производства электроники, является очень полезным инструментом для поиска путей развития компаний, и как нельзя лучше вписывается в тему симпозиума Асолд-2012.

Перевод книги представляет Предприятие Остек, обладающее исключительными правами на данное издание на русском языке. Юрий Ковалевский, представитель ассоциации IPC в России, поблагодарил ЗАО Предприятие Остек за эту инициативу и отметил, что дорожная карта IPC – это инструмент, который нужно правильно использовать, всегда помня, что мир меняется, и дорожная карта меняется вместе с ним. Аркадий Медведев, д.т.н., проф. Московского авиационного института (технического университета), участвовавшего в редактировании перевода книги, также отметил большое значение данного издания для нашего рынка. В завершении презентации несколько слов сказал Илья Шахнович, представитель издательства «Техносфера», издающего книгу, подчеркнув значение научно-технических изданий в современных условиях.

Исходный перевод Технологической дорожной карты IPC выполнялся специалистами проекта Элинформ.

В завершении презентации участникам симпозиума были подарены несколько глав будущей книги, которая увидит свет в ближайшее время.

Декабрь 2012 г.

При перепечатке и цитировании ссылка на ЭЛИНФОРМ (www.elinform.ru) обязательна.