位于奥地利中部的Leoben市是举办EIPC 2019夏季研讨会的好地点。今年夏天可真热啊,温度计上显示气温已经达到了35摄氏度!EIPC选在Leoben市举办此次研讨会,是因为世界著名的先进PCB技术公司之一——AT&S的总部建在这里。能够邀请他们成为此次研讨会的赞助商并有机会参观世界一流的制造厂,我们深感荣幸。
简介
我很荣幸能在研讨会上致欢迎辞,我选择了人工智能(AI)作为我的演讲主题。在向与会代表表示欢迎并向研讨会赞助商表示感谢后,我用生动的面部识别软件实例演示了图形处理器(GPU)已经彻底改变了图像处理的方式,展示如何仅使用真实对象的几帧图像就能仿造出非常逼真的“深度伪造”视频。我用大疆Mavic Air无人机做了大胆的尝试,通过仅用手势控制无人机的方式来演示无人机的一些AI功能。整个演示过程非常顺利,没有任何人受伤!
在结束演讲之前,我展示了我的第一台无人机坠毁的画面,这个意外发生的原因是因为无人机在执行“返程”AI功能时系统很愚蠢地切换成了人工控制,不小心使无人机撞到了树上。这使我想起了一个惊人的事实——伦敦码头轻轨(DLR)在过去30多年的运行过程中只出现过两次事故,而这两次事故都出现在系统由人工控制的时候!
接下来,我们很荣幸请到了Leoben市副市长Daniel Geiger发表致辞,他向所有与会代表表示了诚挚的欢迎。他强调了欧洲先进制造技术的重要性——这一点引起了所有与会者的共鸣。
上午的会议内容
第一场主题演讲的内容由Walt Custer准备。但Custer因为行动不便无法亲自上台演讲,所以我很荣幸能够代表他做这场主题演讲。经常参加EIPC研讨会的与会者都非常熟悉并且欣赏Custer发表行业前景演讲时的风格。
今年Custer的前景展望并没有对全球制造业增长放缓的情况表示出乐观态度,因为采购经理人指数(PMI)数据显示全球电子供应链的大多数领域都出现了增长放缓或紧缩的情况。地缘政治问题仍然十分严峻,关税、贸易纠纷和英国脱欧都被认为是其中的关键问题。2019年第1季度的全球军费开支与去年同期相比有所增长,这一情况在意料之中。在欧洲,航空航天领域以及电子元件和载板领域的业务出现了增长,这可能意味着有些公司正在增加库存来缓和贸易纠纷及英国脱欧带来的影响。
Custer给出的数据表显示半导体生产与半导体资本设备投资都出现了两位数的缩减,这表明供应链会进一步紧缩。2019预测数据与2018年PCB全球产值相比,2019年会出现0.9%的缩减,而且各个地区的情况有很大差异。与2017年相比,德国PCB产值在2018年增长了3.5%,但今年产值却出现了最严重的紧缩,达到5.5%。
下一场主题演讲的发言人是AT&S公司先进封装部的Gerald Weis。
Gerald的演讲主题是与埋入式元器件相关的面向卓越性设计(DFX)。他的演讲内容充实,阐述了一种以PCB设计为基础的方法,其中涉及到了各种以优化产品实现生命周期为核心的规则、流程和标准。Weis为与会者讲解了整个过程,从埋入的定义开始讲起,然后讲到了可能出现的各种问题。最后在总结时,他表示DFX是一个非常复杂的主题,需要在开发过程中使用智能交换格式,而且设计、仿真和开发这三者之间的接口对于实现提升体积利用率和利用埋入技术降低寄生阻抗的优势都是必不可少的。
下一场关于供应链与可靠性的会议环节由EIPC技术总监Tarja Rapala主持。Tarja向观众介绍了Gardien Group公司的Roland Valentini并请他上台演讲。Valentini表示这次演讲的目标是为了使与会代表更加了解如何用尽可能低的成本去改善供应链从而优化产品交付时间、减少沟通问题并且只接收预先测试过的PCB。他强调了尽管欧洲现在对PCB的需求产值是59亿美元,但现在实际的生产总值只有约20亿美元。
Valentini还表示如果想要填补这个将近40亿美元的供应链缺口,也就是所需进口已组装PCB数量的三分之二,需要使用新型先进供应链工具和控制功能。他继续描述了先进供应链管理会议的框架细节,以及如何在超越客户对性能的要求的同时又可以通过降低生产缺陷率、风险和成本来提高PCBA的生产良率。Gardien公司所提供方案的关键特征就是将现场测试与检验功能集成到持续改善活动中;以质控为核心的措施可减少返工,可使实际生产良率实现完全的透明化。
接下来, Polar Instruments公司的Paul Carré为大家演讲了如何最大程度地提高阻抗测量的可重复性。首先,Carré介绍了自己在Polar Instruments公司的职责和工作经历,并且还分享了自己对鲨鱼的喜爱——你没有听错,是鲨鱼!接下来,他谈到了USB4已经可以实现40 Gbps的最大数据传输速率,并且将于2021年推出,而这项技术的发布将满足人们对可重复性的最大化要求。Carré将这种测试设置描述为两种以TDR为基础的测试系统:一种是35-pS Tektronix DSA8300,另一种是250-pS Polar可控阻抗测试系统(CITS)。他展示了75欧姆测试载体上1英寸、2英寸、3英寸、4英寸、6英寸长的TDR走线,并清楚地说明了稳定测量较短走线长度的难度。Carré在总结时表示,测试的关键在于进入系统时的质量和干扰情况,而较快的上升时间并不能保证具备测量较短走线的能力。他给出了75欧姆测试载体上6、4、3、2、1英寸长的TDR走线。
本环节第一部分的最后一个主题演讲来自Ucamco公司Frank van den Bosch的一篇论文,演讲者是来自Adeon Technologies BV.公司的André Bodegom。这场演讲的主题是直接成像(DI)应用,Bodegom首先回顾了从2005年至今的DI技术发展概况。他介绍了Ledia 6系统的一些功能,该系统可以利用350nm至440 nm范围内的多波长光学系统将能量优化地扩散到整个阻焊油墨或抗蚀剂中。
Ledia 6系统允许用户单独对每种波长的能量或每种材料进行微调,从而得出最佳的效果。用没有侧蚀的50-µm阻焊坝展示了实际效果。Bodegom进一步介绍了有关自动对焦、图像头校准和用于提升对位精度的校准系统的更多详情。接下来,他介绍了Ledia系统中序列化和图像标记(DISI)系统的动态流程格式(DPF)界面,这个界面能够针对加工中的电路板进行序列化处理并在曝光时添加可变的图像标记,从而保证PCB具有独特的身份识别和可追溯性。最后,Bodegom概述了内层、外层以及阻焊层的自动化可选方案。
经过短暂休息后, Elmatica公司的Jan Pedersen介绍了代理商如何通过沟通交流来解决技术难题。他首先介绍了Elmatica公司自1971年成立以来是如何发展成为如今的一家数字供应链合作商。Pedersen用一个图展示出了所需的工艺流程与技术知识,表明了客户的定位,并且还举
了两个工厂的例子。代理商既可以弥补PCB工厂的技术知识,同时掌握的工艺流程知识又超出了客户的要求。通过3个案例分析,他阐述了通过沟通交流并利用工艺知识来解决导通孔开路和扭曲翘曲等问题,并展示了深度铣削半挠性方案。他还特意提到是我建议Elmatica公司使用深度铣削方案,我感到非常高兴和自豪。Pedersen最后用一句来自客户的评语结束了他的主题演讲:“每当与Elmatica合作时,我们总是能找到合适的解决方案并准时交付产品。”
接下来,EIPC副总裁、来自Gen3 Systems公司的Emma Hudson介绍了她的论文《 离子污染:到底改变了什么?》。她解释了我们为什么要关注离子污染,并讲解了各种常用离子污染测试方法的利弊。随后,Hudson介绍了如何通过引入IPC J-STD-001G修订本1来代替20世纪70年代规定的1.56 μg/cm2 NaCl的等效要求,并通过客观证据要求鉴定PCBA上残留的污染物是可接受的,并且在生产期间并未监测到超出该污染水平。到目前为止,运行正常。
但Hudson随后指出,诸如IPC-6012标准汽车附录等其他IPC标准中仍然要求在涂布阻焊层之前达到1.56 μg/cm2的NaCl当量。IPC-6012D的IPC-6012DA-WAM1汽车应用附录中还是要求在涂布阻焊层之前要有0.75 μg/cm2的NaCl当量,却并未科学地说明为什么要规定这一数值——只是表示这一数值“好于” 1.56 μg/cm2。尽管出现了前后不一致的情况,但Hudson还是说明了新方法的一些优点并介绍了获得客观证据的流程。最后她在总结中表示,随着所发生的变化进一步影响到供应链,PCB制造商将会从客户那里听到更多相关消息。
上午场的最后一个主题演讲由Peters公司的Sven Kramer为大家呈现,他的论文题目是《从PCB到组件:整个生产链涂布的新涂层的性能》。在介绍完Peters集团之后,Kramer主要讲解了液态感光阻焊层(LPISM)、支持有效热量管理的涂层,以及用于提升可靠性并延长使用寿命的保护性/三防漆。他展示了LPISM的涂布方式造成不同区域有不同厚度,所以很难符合走线顶部最大厚度和直线拐角处最小厚度的特定要求。
随后,Kramer展示了一种结合印制散热器和印制散热接口膏的方法来整平表面粗糙、置换空气,从而用最佳连接方式连接到冷却部件,实现从组件面到冷却面的热传递和热耗散。他还提到了用于改善产品可靠性和使用寿命的三防漆。此外,Kramer讲解了微型灌封与敷形膜/涂层之间的差异,以及会影响到电子组件的各种应力因素。最后他总结,若想在电子产品高端涂层领域取得成功,需要比以往投入更多的精力,且在技术方面也要加大投资。
下午的会议内容
午餐后,EIPC董事会成员、来自Cicor Group公司的Michele Stampanoni介绍了下一环节的主题是“新材料与涂覆技术”。Sun Chemical公司的Steve Woods介绍了本环节的第一篇论文,讨论了高温DI应用所使用的先进LPISM的发展历程。他还讲解了汽车行业高温热循环测试使用的阻焊层的研发情况。
研发过程采用了现有树脂技术的变体,同时又可以在产品生产过程中保持标准阻焊层的色素水平/颜色密度,阻焊层可以通过丝网印刷、帘布涂敷和喷涂的方法来涂布,并且适用于在DI上曝光和常规光源曝光。他还介绍了两家一级汽车供应商对热循环的要求,并展示了其中最严格的要求(15分钟停顿时间,2000次循环)的测试结果。此外,Woods还演示了研发出的产品可以在零故障前提下满足规定要求(40℃至+170℃)。他还表示,产品在抗湿性、绝缘性和电化腐蚀方面都得到了良好的测试结果。最后他强调了层压板的选择和油墨膜厚度的控制对于
产品能否取得成功起着至关重要的作用。
接下来上台演讲的是Agfa-Gevaert公司的Frank Louwet,他为大家介绍了他的论文《向灵活性与数字化发展:深入了解在PCB生产中采用喷墨打印阻焊层的优点》。他首先介绍了Agfa-Gevaer公司,之后用图表的形式列出了油墨涂覆技术从丝网印刷到激光DI和加成法喷墨打印的发展历程。Louwet强调了100%加成法技术和数字技术的重要性,并说明了仅在必要位置添加阻焊层的主要优点——阻焊层沉积的成本效益得到改善、导通孔中不会出现阻焊油墨、防止间距较小的焊盘之间形成锡桥(打印阻焊坝)、抗电击穿性以及阻焊层厚度得到改善。
Louwet还介绍了如何利用喷墨打印阻焊层的方式来减少工艺步骤,并说明了与传统技术相比这种方式可以大幅减少工艺生态足迹。他还讲解了如何实现不同的厚度、覆盖率、喷墨性能和表面质量,随后又详细介绍了相关的物理要求与电气要求。Louwet在最后总结时概括了喷墨打印技术的优点,其中包括只需按照所需剂量在所需区域涂布阻焊层,这种技术不仅可以满足
当今人们对PCB规定的各种苛刻要求、还可以展现出较高的可靠性和极佳的喷墨性能。
下一个环节依然和喷墨打印主题有关,只不过是从设备的角度入手,Meyer Burger NV公司的Joost Valeton进行了演讲。首先,他介绍了Meyer Burger公司是全球领先的技术公司,主营创新系统与工艺等业务。Valeton展示了应用喷墨系统的不同行业,随后开始重点介绍PCB技术和喷墨技术对环境友好的优势,因为这项技术可以减少工艺步骤,因此也就可以减少废弃物数量和材料使用量。
Valeton随后介绍了Meyer Burger公司提供的一些设备方案,并讲解了软件集成的一些关键特征、喷头的小液滴规格(2.5 pL)、液滴溢出补偿以及用于制造精确特征尺寸的先进分辨率控制功能,这些特征能够实现质量最佳的阻焊层打印效果。他还展示了一些实例,让观众能直观地看到他们的设备与其它系统的性能对比情况。最后,Valeton详细介绍了如何能实现50-μm线宽/线距的技术细节,经验表明其可用性已经超过了96%且打印速度最快可以达到60面/小时。
下一个环节仍旧是和喷墨技术主题有关,没有Taiyo公司Don Monn带来的主题演讲就不能称之为是一场完整的会议,他的演讲内容从不会让观众失望。本次他带来的演讲内容与汽车应用的白色阻焊层有关。他首先预估了汽车照明市场的市值将从2016年的257亿美元增加到2022年的359亿美元。随后Monn又介绍了汽车照明对白色阻焊层的需求,并详细解释了针对热老化后照明工具的光泽、反射率和色泽稳定性的严格规定。他还介绍了生产具备足够光敏性来提供较宽工艺窗口的极度不透明材料过程中会面临哪些挑战。
Monn提到组装过程中白色阻焊层比标准的绿色阻焊层更会频繁遇到开裂的情况并解释了背后的原因,之后介绍了Taiyo新推出的白色阻焊层,这款阻焊层的设计目的是为了在不影响其他必要特性的前提下减少开裂和光敏性问题。除了一般要求以外,Monn还介绍了针对离子污染、热储存和抗溶剂性的额外规格要求,并展示了Taiyo产品的测试结果,显示该产品满足所有要求。
David Bernard Consultancy公司的David Bernard为大家带来了大会第一天的最后一个主题演讲——《裸板检验:为组装打下坚实的基础》。他首先讲解了长久以来PCB组装公司如何使用X射线检验技术来光学检验隐蔽的连接点。X射线系统能够获得高倍放大效果和高分辨率的图像,可以提供自上而下和倾斜角度的视图。考虑到在组装之前检查裸板所面临的各种难题,Bernard介绍了一种使用PCB装配公司现有X射线设备来迅速无损检测裸板样品的理念。
为了演示这种理念,Bernard展示了倾斜的X射线图像,列举了钻孔质量不佳、板层错位、电镀失效和开裂等实例。从2D图像示例开始,他展示了局部计算机断层扫描(PCT)图像,彰显出在Z轴方向上以不同水平重建2D X射线图像的优点,还有一张分离出的图像可以明确显示
出待分析的各个板层。Bernard将PCT技术描述为可以在电路板上任何位置以无损的方式获得的图像,而需要损坏待测样品的CT则要用到一小块样品(就像显微切片的用量一样)来得出高倍放大效果/高分辨率的3D模型。Bernard在演讲结束前表示,他提到的所有技术都有用武之地,并且建议人们按照2D视图、PCT、完整CT和显微切片这样的顺序来使用这些技术。
参观工厂并享用晚餐
在去参观AT&S公司之前,Jürgen Deutschmann为大家做了非常详尽的讲解。他表示,尽管AT&S公司的总部位于奥地利,但公司在欧洲和亚洲地区建有6家工厂,有1万名员工。除了是一家世界前十的PCB制造商外,AT&S公司在高端技术领域位列世界第三。Deutschmann表示决定公司处于世界领先地位的关键因素在于研发能力,并说明公司超过40%的收益都来自于在过去三年内向市场推出的新型创新技术产品。
在做完安全讲解之后,与会代表参观了AT&S公司位于Leoben市的工厂,这座工厂一尘不染、整齐有序且自动化程度非常高。工厂的技术水平和AT&S公司向导的专业能力都给与会代表留下了深刻印象,所有代表都非常感谢AT&S公司的热情招待。参观完AT&S的工厂之后,与会代表受邀前往Leoben市Gösserbräu享用晚餐,EIPC工作人员再一次惊讶地发现啤酒厂竟然是一个如此利于社交的场合。啤酒和食物都非常美味,但我最欣赏的还是这家公司的卓越品质。Daniel Geiger和我们一起享用了晚餐,并征用了几辆当地的公交车送我们回酒店住处。
本报道的第2部分即将发表,敬请期待。
编者注:十分感谢EIPC主席Alun Morgan在我撰写这篇文章过程中给予的支持,他还为本文提供了照片。——Pete Starkey