Еженедельник "Снабженец"
http://www.snab.ru

Полная версия этой статьи в формате PDF:
СКАЧАТЬ

Оборудование для производства электроники как антикизисное предложение Производство микроэлектроники в России на сегодняшний день развивается слабо. И вовсе не потому, что не хватает профессиональных кад­ров. Многие отечественные специалис­ты, уехавшие в Америку, стали там директорами преуспевающих компаний, которые могут производить все, что угодно. Однако добиться подобных результатов на Родине, где долгие годы много говорят о необходимости развития инновационных технологий, они не смогли. Сегодня практически все российские предприятия электронной промышленности нуждаются в техни­ческом перевооружении, но своих денег на приобретение современного оборудования у них, как правило, нет. Компании вынуждены ждать финансирования от государства, но программы по развитию высоко­технологичных направлений в России оформляют годами и средства выделяют примерно такими же темпами. Ситуация до боли известная — проекты, не сопровождаемые откатами чиновникам, пробуксовываются, держатся «под сукном». Когда же деньги на приобретение запланированного оборудования наконец поступают, зачастую оказывается, что прогресс ушел далеко вперед. Если бы высокотехнологичные разработки финансировались так же хорошо, как строительство экспортных газо- и нефтепроводов, страна могла бы избежать вероятных грядущих потрясений. Мировой финансовый кризис скоро пройдет, и развитые страны выйдут из него с эффективно функ­ционирующим реальным сектором экономики. Российские же перспективы, по оценкам аналитиков, далеки от радужных. Многие чиновники, пристроившиеся к потоку нефтедолларов, искренне считают, что переждут мировой кризис на своей подушке безопасности, а когда начнет расти спрос на энергоресурсы, то опять забьют фонтаны нефтегазовых сверхприбылей. Только вовсе не обязательно, что будет именно так. Если страны с сырьевым характером экономики кровно заинтересованы в высоких ценах на энергоносители, то экономически развитые — совсем наоборот. Для последних оптимальным вариантом разрешения такого противо­речия является известная схема «нефть в обмен на продовольствие» и конкретные действия, направленные на ее реализацию. Долгая игра на нью-йоркской товарной бирже на повышение стоимости нефти стала наиболее эффективным инструментом для осуществления подобной схемы. За последние десятилетия приоритетом экономической стратегии российского госаппарата стало создание инфраструктуры экспорта энергоносителей и ее интеграция в мировую экономику. Функциони­ро­вание же остальной части промышленно-хозяйственного комплекса, непосредственно не связанного с этим направлением, оказалось в подчиненном положении. Оно в значительной степени зависит от перераспределения нефтедолларовых пос­ту­п­лений. Именно на эти средства сегодня закупается все, что в России не производится, но требуется. Нынче даже за самую примитивную продукцию платят валютой. По мнению западных экспертов, мировые цены на нефть и газ долго будут оставаться на относительно низком уровне. США прочувствовали на себе последствия от лопнувших финансовых пузырей, в надувание которых свой немалый вклад внесла игра во всегдашнюю готовность платить за нефть практически любое количество долларов. Возобнов­ля­е­мые запасы последних у США определяются, как известно, исключительно производительностью печатных станков. Россия же, исчерпав свои валютные резервы, будет продавать энергоносители по любым ценам, обеспечивая нужды Запада в произвольных объемах и независимо от политического строя. Сможет ли в недалеком будущем РФ избежать экономической и продовольственной зависимости? Неко­то­рые экономисты считают, что да. Но для этого реальный сектор должен быть поддержан госзаказами на производство импортозамещающей продукции, а внутренние цены на энергоносители необходимо значительно снизить, что позволит поднять рентабельность отечественных предприятий. Особо отмечается также, что для спасения страны от экономичес­кого краха необходимо незамедлительно, пока еще есть запас прочности, перейти к экспортной продаже энергоресурсов за рубли. Такая мера выведет российскую валюту в разряд международных, что даст гарантии стабилизации положения, а затем и динамичного развития. Подобная идея неоднократно озвучивалась президентом и премьер-министром, однако и по сей день она остается в разряде благих намерений. Между тем в союзной Беларуси слова президента Лукашенко редко расходятся с делами. Известно, что эта страна не имеет запасов газа и нефти. Однако государственные предприятия разрабатывают и выпускают высокотехнологичное оборудование, успешно конкурирующее на мировом рынке с японским, германским и американским. В России тоже могут, но не изготавливают. Белорусские устройства для производства электронных изделий, покупаемые компаниями из России, Япо­нии, Кореи, Германии, Тайваня, Китая и других стран, являются надежным источником поступления в страну валюты. Значительная часть этих средств оперативно вкладывается в новые высокотехнологичные разработки. Подобный опыт соседей неплохо было бы позаимствовать и российским власть имущим структурам. Хотя определенное движение в этом направлении происходит. И это находит отражение в заявлениях высших чиновников РФ. В конце 2008 г. в московском Конгресс-центре ЦМТ состоялась V Между­народная специализированная выставка «Силовая электроника и энергетика», организованная вы­ставочными компаниями «Прим­экспо» и ITE Group Рlc. С приветственной речью к участникам мероприятия обратился министр образования и науки РФ Андрей Фурсенко. Он напомнил собравшимся, что сегодня Минобрнауки и, находяще­еся в его ведении Федеральное агент­­ство по науке и инновациям реализуют ряд федеральных целевых программ. В их числе — «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-техни­ческого комплекса России на 2007–2012 гг.» и «Развитие электронной компонентной базы и радиоэлектроники на 2008–2015 гг.». Как выяснилось, многие участники форума услышали об этом впервые. В рамках деловой составляющей выставки прошли технические семинары, круглые столы и презентации. Большой интерес российских специалистов вызвало и современное автоматическое оборудование для производства электронной техники. Оборудование для производства фотошаблонов Научно-производственное унитарное предприятие «КБТЭМ-ОМО» (Беларусь), входящее в состав НПО точ­ного машиностроения «Планар», специализируется на разработке и изготовлении оптико-механического, технологического и контрольно-измерительного оборудования. Послед­нее используется при выпуске изделий электронной техники. Компания выпускает генераторы изображений, установки для ремонта, контрольное оборудование и фото­-повторители для формирования топологических структур на фотошаблонах. Если же клиенту необходимо выполнить ту же операцию на пластинах, предприятие может предложить ему степперы, соответствующие графические редакторы, установки контактного переноса изображений и контрольные устройства. Есть у фирмы новинка и для формирования топологических структур на металлизированных фотошаблонах при производстве БИС, СБИС и других полупроводниковых изделий на технологическом уровне 0,4–0,6 мкм. На выставке компания представила одну из своих последних разработок — многоканальный лазерный генератор изображений ЭМ-5189. Топологическое изображение, содержащее до 18 слоев, аппарат формирует по принципу растрового сканирования. В системе экспонирования используется непрерывный ультрафиолетовый аргоновый (или криптоновый) ионный лазер марки SP-2060 (SP-2060/65) фирмы Spectra Phisics (США) мощностью 300 мВт и длиной волны 350,7 нм. Площадь поля экспонирования, создаваемого ЭМ-5189, составляет 215?215 мм при дискретности адресной сетки — 1,25 нм и размере минимального элемента — 600 нм. Время показа изображения в области 100?100 мм — не более 60 мин. Совмещаемость комплекта шаблонов — 70 нм. В настоящее время предприятие разрабатывает многоканальный лазерный генератор для технологического уровня 0,25 мкм. Установки автоматического конт­роля топологии фотошаблонов, вы­пускаемые фирмой, по своим техническим характеристикам и технологическому уровню не уступают аналогичным установкам компании KLA-Tencor (США). А ведь последняя фактически монополизировала производство подобного оборудования. Дело в том, что такие аппараты являются ключевыми в цепочках технологических устройств, применяемых для изготовления фотошаблонов. Последнее считается наиболее выгодным направлением в электрон­ном бизнесе. Если раньше в основных шаблонных центрах Германии, США или Кореи приобретение фотошаблона обходилось в среднем в 1 тыс. долл., то стоимость современной формы, в связи со значительным уменьшением нормируемых размеров, доходит до 1 млн долл. и более. Преимущества вложений в электронику очевидны. Ведь можно заработать миллион долларов путем изготовления и продажи только одного фотошаблона. С другой стороны те же деньги можно получить в результате производства и продажи 100 тракторов, или же при добыче, транспортировке и продаже 40 тыс. барр нефти (по цене 25 долл/барр). Особым предложением предприятия является установка автоматичес­кого контроля топологии фотошаблонов ЭМ-6729, позволяющая обнаруживать дефекты с минимальным размером 45–65 нм (технологический уровень предыдущей модели ЭМ-6329 был 0,25 мкм). Устройство предназначено для проверки первичных и рабочих фотошаблонов, имеющих как прозрачные, так и непрозрачные дефекты: островки, проколы, выступы, разрывы, перемычки между элементами, скругления углов, уходы размеров и т. д. Автоматический контроль дефектов осуществляется методом сравнения изображения, полученного с фотошаблона в проходящем свете, с искусственным (эталонным) вариантом, генерируемым из проектных данных. Оба таких варианта преобразовываются в соответствующие виртуальные файловые структуры, а после завершения автоматической проверки файл дефектов выводится на экран дисплея. Для коррекции и ремонта фотошаблонов компания предлагает использовать установку лазерного устранения дефектов ЭМ-5001Б. Непрозрачные дефекты она удаляет путем испарения остатков хрома при помощи импульсного лазера совместного белорусско-японского предприятия LOTIS TII. Размеры ремонтируемого участка задаются с дискретностью 100 нм. Ретушь прозрачных дефектов осуществляется с помощью лазерно-стимулированного осаждения металло­органического соединения из газообразной фазы. Источником излучения при проведении данного процесса служит непрерывный аргоновый лазер фирмы Spectra Phisics. Мини­мальный размер неисправностей, устраняемых ЭМ-5001Б, составляет 0,5 мкм. Размер рабочего поля установки — 160?160 мм. Три описанных машины представ­ляют собой законченный набор оборудования для изготовления фотошаблонов. По данным главного специалиста отдела маркетинга предприятия Сергея Воронина, в настоящее время компания «КБТЭМ-ОМО» является единственной в мире, предлагающей комплекс таких устройств от одного производителя. Успешно конкурирует с японскими аналогами и разработанная компанией автоматическая установка совмещения и мультипликации ЭМ-5434М. Она предназначена для выполнения технологической операции литографии при производстве печатных плат высокой плотности соединений (HDI), таких как MCM и Flip Chip (BGA/CSP). В основе работы аппарата лежит способ последовательного переноса (мультипликации) изображения фотошаблона на пластину с фоторезистором. Последняя по специальным знакам совмещения, нанесенным на ее рабочую поверхность, предварительно фокусируется и совмещается с плоскостью изображения шаблона. Фотолитографическое разрешение установки (на структурах линия–промежуток) составляет 10 мкм. Случайная составляющая погрешности совмещения слоев не превышает ±2 мкм. Максимальный размер рабочего поля (с учетом фотомонтажа) — 210?250 мм. Размер фотошаблона — 254?304 мм, габариты обрабатываемых пластин печатных плат — от 300?300 до 610?610 мм. В настоящее время предприятие разрабатывает подобную автоматическую установку (ЭМ-5634) для печатных плат с микросхемами, имеющими штырьковые выводы. Контроль и резка полупроводниковых пластин Белорусское научно-производственное унитарное предприятие «КБТЭМ-СО» также входит в состав НПО точного машиностроения «Пла­нар». Основным направлением его деятельности является разработка и изготовление специального технологического оборудования для сборки интегральных микросхем, полупроводниковых приборов и других изделий электронной техники. Компания выпускает установки для зондового контроля, утонения и разделения полупроводниковых пластин, а также проверки, кассетирования и монтажа кристаллов и присоединения к ним выводов. Кроме того, они служат для предзащиты интегральных схем, сортировки и упаковки СБИС и транзисторов в блистерную ленту, поверхностного монтажа и лазерной прецизионной обработки. В этом году номенклатурный ряд выпускаемого предприятием оборудования пополнился несколькими современными устройствами, основные технические характеристики которых не уступают показателям продукции ведущих мировых брендов. Компания представила на выставке автоматическую установку ЭМ-6290, обеспечивающую за­груз­ку и выгрузку пластин, а также контактирование по заданной программе измерительных зондов с площадками интегральных микросхем. Кроме того, устройство осуществляет маркировку с помощью манипулятора негодных кристаллов краской и демонстрирует на мониторе результаты контроля. Аппарат рассчитан также на создание и вывод электронной карты годных и негодных кристаллов. Зондовый автомат позволяет отсортировать годные кристаллы по десяти группам качества, негодные — по трем. Помимо высокой производительности и выполнения всех операций в автоматическом режиме, ЭМ-6290 отличается от ранее выпускаемых моделей повышенной точ­ностью. Погрешность контактирования измерительных зондов составляет ±5 мкм. Стоит такая машина нового поколения около 2,5 млн руб. Одна из очередных разработок компании — полуавтоматическая установка ЭМ-2048 — предназначена для монтажа полупроводниковых пластин на рамки с адгезионной пленкой с целью их подготовки к последующим операциям сквозного разделения и монтажа кристаллов. Если в ранее выпускаемых моделях пленочный носитель прикатывался к пластине валиком, то в новом аппарате он приклеивается за счет разницы давлений. Используемый метод высоковакуумного монтажа позволяет ис­ключить появление загрязнений, царапин, а также ломку тонких и больших деталей из хрупких материалов. Производительность установки при монтаже пластин диаметром 100–150 мм составляет 60, а 200 мм — 40 шт/ч. При этом расход сжатого воздуха — 200 л/мин, а время переналадки на другой диаметр обрабатываемой пластины — не более 1,5 ч. Стоит ЭМ-2048 около 1,2 млн руб. Главными достоинствами еще одной новинки предприятия — автомата дисковой резки пластин на кристаллы ЭМ-2065 — являются минимальное участие в техпроцессе оператора и высокая точность шаговых перемещений стола. После того как 25-местная кассета устанавливается в зону загрузки, все дальнейшие операции осуществляются в автоматическом режиме. Согласованность подачи пластин с одной позиции на другую обеспечивается системой технического зрения и автоманипуляторами. Ход процесса следующий. Манипулятор берет из кассеты пластину и укладывает ее в зону резки. Техническое зрение определяет дорожки разделения, после чего система совмещения выполняет автоматическую ориентацию пластины и она разделяется на отдельные кристаллы алмазными дисками. Затем манипулятор переносит кристаллы в зону отмывки, где они очищаются от мелкодисперсной пыли, образующейся в процессе резки. Те, что в течение двух минут не отмываются, автоматически отбраковываются. Годные же укладываются в кассету, в корпуса микросхем или на ленточный носитель (для производства пластиковых карточек). Если ранее выпускаемые аппараты дисковой резки позволяли обрабатывать пластины диаметром до 200 мм, то для ЭМ-2065 этот показатель составляет 300 мм. Точность, характеризуемая накопленной по­греш­ностью шаговых перемещений стола по координате Y, на длине 310 мм составляет 5 мкм. Толщина лезвий дисковых ножей — 15–20 мкм. Для получения микропузырькового эф­фекта, заметно повышающего качест­во отмывки кристаллов, подаваемая на их очистку деионизированная вода смешивается в установке со сжатым воздухом. Часовая производительность авто­мата — 5–6 тыс. уложенных в корпуса кристаллов. Стоит ЭМ-2065 около 3 млн руб. Все для монтажа кристаллов и лазерной обработки Для автоматического присоединения кристаллов к корпусам обычных и больших интегральных схем, электронных карт и транзисторов, установленных на ленточных носителях, компания «КБТЭМ-СО» предлагает автомат ЭМ-4485. Он предназначен для поиска и съема с пластины годных кристаллов, монтажа их к корпусу, а также контроля качества выполненной операции и подачи изделия на рабочую позицию. Производительность установки составляет 5 тыс. кристаллов в час, точность присоединения по координатам Х и Y — ±0,035 мм, по углу — ±2,5°. Размеры кристаллов, монтируемых методом эвтектики или на клей, могут быть в пределах от 0,4?0,4 до 20?20 мм. Время монтажного цикла не превышает 0,45 с. Для разного типа обрабатываемых изделий выпускается четыре модификации автомата: ЭМ-4485, ЭМ-4485-1, ЭМ-4485-2 и ЭМ-4485К. Все они могут работать с пластинами диамет­ром до 200 мм. С 2009 г. взамен агрегата присоединения кристаллов в атмосфере защитного газа ЭМ-4085-14М, рассчитанного на пластины диаметром 150 мм, предприятие начинает выпускать автомат ЭМ-4685, предназначенный для работы с пластинами большего диаметра. В качестве защитной среды, служащей для снятия с припоя оксидной пленки и защиты его от окисления, в устройстве используется смесь азота с водородом. Аппарат имеет микропроцессорное управление и оснащен системой диагностики, упрощающей поиск неисправностей и их устранение. Многомагазинная подача позволяет загружать дополнительную обойму с рамками, обеспечивая тем самым возможность работы установки без перерыва. Автомат применяется для монтажа кристаллов мощных транзис­торов типа ТО-220 или ТО-218 в корпуса. Размеры кристаллов могут быть от 1?1 до 10?10 мм. Ориентировочная стоимость нового устройства составит 2,5–3 млн руб. Выпускает компания и установку высококачественной лазерной об­работки ЭМ-250А Она предназначена для скрайбирования кремниевых пластин, сквозной резки по заданному контуру, профильной обработки кристаллов, а также прошивки отверстий в пластинах алюмокерамики, кремния и других материалов. При этом автомат исключает образование в местах обработки микродефектов, которые при воздействии больших нагрузок или перепадов температур могут стать причиной неисправностей. В качестве рабочего инструмента в ЭМ-250А используется лазер типа Nd-YAG модели RL-300 с акустооптической модуляцией добротности. Блок питания и охлаждения лазера имеет систему выбора и стабилизации температуры охлаждающей воды, позволяющую поддерживать заданный уровень средней мощности излучения. Наличие блокировок по величине минимального потока охлаждающей воды и по ее максимальной температуре значительно повышает надежность и долговечность лазера. Его средняя мощность составляет 10–25 Вт, поле обработки — 150?150 мм, точность — 5 мкм, максимальная скорость линейных перемещений — 600 мм/с, наибольшая толщина обрабатываемых пластин — 2 мм. Стоит ЭМ-250А около 3 млн руб. Не лишним будет отметить, что цена аналогичной установки японского производства составляет 6–8 млн руб. Автоматы присоединения выводов Для автоматического присоединения золотой проволоки диамет­ром 18–50 мкм к контактным площадкам кристалла и к выводам корпусов интегральных схем и ЧИП-модулей компания «КБТЭМ-СО» предлагает использовать установки ЭМ-4360 и ЭМ-4360-М. Монтаж производится методом термозвуковой сварки с производительностью 10 перемычек/с. Точность присоединения при этом составляет ±4,5 мкм. По таким характеристикам автоматы превосходят ранее выпускаемые почти в 2 раза. В установках применен ультразвуковой генератор с рабочей частотой 60,5–64 кГц и выходной мощностью 0,2–5 Вт. Температура нагрева может меняться от 100 до 400 ?°С, усилие сжатия соединяемых выводов — от 0,2 до 3 Н. Рабочее поле аппаратов — 50?50 мм, время переналадки на другой тип изделия — 5–10 мин. Для автоматического присоединения алюминиевых проволочных выводов увеличенного диаметра к контактным площадкам мощных тран­зисторов, гибридных схем и силовых модулей предприятие разработало установку ЭМ-4340-А1. Операция монтажа проволоки диаметром 100–500 мкм производится методом ультразвуковой сварки с помощью генератора, позволяющего проводить соединение без подогрева выводов. Система управления аппаратом обеспечивает возможность программирования режимов сварки, а также формы и количества перемычек. Усилие сжатия свариваемых элементов может регулироваться от 1,5 до 30 Н. Установка выполняет и разварку перемычек в колодцах глубиной до 12 мм и с поворотом на угол до 90° от направления сварки. Совмещение перемычек с контакт­ными площадками осуществляется автоматически, время одной операции не превышает 0,8 с. Макси­мальная выходная мощность генератора составляет 40 Вт, рабочая частота — 66 кГц. ЭМ-4340-А1 оснащена системами технического зрения и контроля качества сварки. Стоит аппарат около 1,8 млн руб. Не имеет мировых аналогов установка ЭМ-4320-4, предназначенная для присоединения к кристаллам выводов методом контактной сварки. Она позволяет с высокой степенью надежности работать с платиновой, палладиевой, медной и золотой проволокой диаметром 0,025–0,1 мм, а также выводами из плоских проводников размерами 0,02–0,03?0,1–0,2 мм. Усилие сжатия соединяемых элементов регулируется от 0,15 до 6 Н, максимальное количество стежков в перемычке — 10, наибольшая глубина проникновения инструмента — 31 мм. Поставщик на российский рынок технологического оборудования веду­щих мировых производителей — ООО «Ай Ви Тек Электроникс» (Калужская обл.) — представило универсальные установки для присоединения выводов к кристаллам, выпус­каемые фирмой F&K Delvotec (Германия). В их числе автоматичес­кие, полуавтоматические и ручные аппараты, использующие метод ультра­звуковой сварки. Устройства комплектуются быстросменными рабочими головками, позволяющими выполнять термокомпрессионную, а также термо- и ультразвуковую сварку. Автоматическая установка се­рии G5, оборудованная системой машинного зрения, способной распознавать топологию кристалла, все операции выполняет по заранее заданной программе. Рабочее поле аппарата составляет 200?250 мм, погрешность позиционирования не превышает 3 мкм. Устройство обеспечивает компенсацию разновысотности подложки и наклона кристалла. Оно оснащено системами 100-процентного контроля качества сварки, визуальной инспекции PBInspect, а также проверки импеданса и механической прочности соединений. G5 может использоваться для работы с корпусами, выводными рамками и печатными платами. Полуавтоматическая установка серии 5600 перед началом выполнения каких-либо действий требует от оператора подтверждающих действий. Как и полный автомат, она имеет рабочее поле 200?250 мм и точность ±3 мкм. С помощью спе­-­циальных сменных головок аппарат производит тестирование механической прочности полученных сварных соединений. Программное обеспечение тестирующих головок позволяет проводить статистический анализ полученных данных по стандарту MIL 883. Стоят установки ультразвуковой сварки фирмы F&K Delvotec, в зависимости от типа и оснащения, от 2 до 8,5 млн руб. Александр Пуховский