Materiały chemiczne dla elektroniki są coraz bardziej potrzebne

Materiały chemiczne stają się coraz bardziej potrzebne w produkcji i serwisie urządzeń elektronicznych na skutek dużej dynamiki wielu procesów zmieniających branżę. Najlepszym przykładem może być miniaturyzacja, która wymusza dodatkowe operacje zabezpieczające i ochronne, jak zalewanie żywicami lub lakierowanie.

Na skutek dużego upakowania komponentów staje się też konieczne odprowadzanie ciepła za pomocą materiałów termoprzewodzących, a wrażliwe na uszkodzenia mechaniczne podzespoły trzeba czasem przykleić do płytki lub chassis. Inaczej nie daje się zapewnić wystarczającej jakości lub też za pomocą nowoczesnych preparatów chemicznych można to zrobić najłatwiej i najtaniej.

Preparaty chemiczne są też narzędziem pozwalającym usunąć zanieczyszczenia, resztki topników, zabezpieczyć wrażliwe elementy przed uszkodzeniem w czasie procesu lutowania, przed wnikaniem wilgoci, kurzu i innymi zagrożeniami.

Miniaturowa i nowoczesna elektronika wymaga też odejścia od klasycznego montażu za pomocą skręcania, nitowania i podobnych operacji. Zamiast tego dzisiaj się przykleja, zalewa, owija taśmą, bo jest to sposób lepszy, szybszy i tańszy oraz, co jest coraz ważniejsze - dający się automatyzować.

Rosnące zainteresowanie materiałami chemicznymi i ich coraz większe użycie w procesie produkcji to także wynik tego, że proces montażu powierzchniowego staje się na skutek właśnie miniaturyzacji coraz bardziej złożony i podatny nawet na drobne zaburzenia.

Najważniejsze cechy ofert w obszarze preparatów chemicznych
 
Zestawienie najważniejszych czynników branych pod uwagę przez klientów przy zakupach zdominowała cena. Oczywiście to, że jest ona na samej górze takiego zestawienia, nie jest żadnym zaskoczeniem, ale w przypadku materiałów chemicznych dla elektroniki widać, że wybija się ona sporo ponad całą resztę, sugerując, iż w tym przypadku to kryterium zakupowe jest silne i w dużej mierze determinuje relacje w omawianym segmencie rynku. Gdy cena jest już na poziomie akceptowalnym, w dalszej kolejności pod uwagę brane są parametry techniczne, zgodność z wymaganiami prawnymi, a także jakość i trwałość preparatów. Kompleksowość zaopatrzenia w produkty chemiczne, oraz długotrwałe relacje z dostawcą są w tym przypadku praktycznie bez znaczenia biznesowego, tak samo jak marka i renoma producenta. Wykres dowodzi, że preparaty chemiczne wykorzystywane są przez elektroników utylitarnie, co może wynikać z tego, że po prostu elektronicy na chemii się słabo znają.

Panowanie nad procesem wymaga preparatów chemicznych do przygotowania powierzchni, a potem topników, past, zmywaczy, masek itd. Co więcej, poza materiałami chemicznymi niezbędnymi do tworzenia produktu, jest jeszcze cała spora grupa wyrobów do utrzymania w dobrej kondycji linii produkcyjnej, np. do mycia szablonów.

Kolejny obszar aplikacyjny chemii to oczywiście serwis i utrzymanie ruchu maszyn i urządzeń przemysłowych, gdzie niezbędne są preparaty do czyszczenia, mycia, usuwania lakierów i powłok zabezpieczających po to, aby można było wykonać naprawy lutownicze.

Małgorzata Wierzbicka

Semicon

  • Jaki wpływ na rynek materiałów chemicznych mają tani dostawcy?

Wszystko zależy od rodzaju preparatu i tego, do czego zostanie użyty. Na przykład cena jest decydującym czynnikiem przy wyborze przezroczystych żywic do LED, bo często producenci oświetlenia tego typu są zmuszeni do kupowania tanich zalew, nawet jeżeli mają one niższą jakość, ze względu na dużą konkurencję cenową na rynku. Na rynku występuje również dużo tanich preparatów do serwisu elektroniki. Są one kupowane przez duże zakłady przemysłowe w ramach przetargów, gdzie zwykle podstawowym kryterium jest cena.

  • Czego oczekują klienci?

Klienci poza dobrą jakością materiałów oczekują też doradztwa technicznego. Nie wszyscy potrafią sobie dobrać materiał na podstawie kart technicznych dostępnych na naszej stronie internetowej lub stronie producentów.

Często wymagania są bardzo złożone co do parametrów technicznych, jak np. wysoka odporność temperaturowa, wysokie przewodnictwo cieplne, klasa palności, odporność na chemikalia, twardość. Wówczas staramy się klienta naprowadzić na odpowiedni materiał bądź szukamy pomocy u producenta.

Firma Electrolube np. przy dużych projektach jest w stanie wyprodukować materiał, który spełni oczekiwania klienta. Udostępnia również próbki materiałów do przetestowania, co też jest mile widziane. Ponadto coraz częściej klienci wymagają produktów, które są bezpieczne dla człowieka oraz biodegradowalne.

  • Jakie są największe problemy i bolączki w tym sektorze rynku?

Często klienci mają problemy ze stosowaniem żywic. Ich ręczne mieszanie i nakładanie często prowadzi do występowania błędów i w konsekwencji defektów w gotowym wyrobie. Aczkolwiek wykorzystanie maszyn mieszających i dozujących nie zawsze jest możliwe ze względu na bardzo wysoką cenę takiego sprzętu. W szczególności ten problem jest aktualny dla żywic poliuretanowych, które są bardzo wrażliwe na wilgoć w powietrzu.

Pod wpływem wilgoci utwardzacz żywicy poliuretanowej utwardza się zbyt wcześnie, jeszcze wewnątrz maszyny dozującej, co prowadzi do awarii urządzenia. Tego problemu można uniknąć, stosując ogrzewanie, ale cena takiej maszyny dozującej czyni proces produkcji nieopłacalnym.

SZEROKA OFERTA, WIELU PRODUCENTÓW

Użycie preparatów chemicznych staje się konieczne, bo maleją odległości między elementami i przerwy izolacyjne. Drobne zanieczyszczenia lub pozostałości po lutowaniu są w stanie wpłynąć na jakość produktu i tym samym trzeba je usuwać.

W obszarze chemii bardzo szybko pojawia się też specjalizacja, która sprawia, że nie ma produktów dobrych w każdej sytuacji. Wystarczy przyjrzeć się chociażby preparatom do mycia płytek, które są na bazie alkoholu, wody z detergentami, rozpuszczalników oraz takie będące kombinacją różnych środków podstawowych.

Zestawienie czynników o charakterze negatywnym dla rynku preparatów chemicznych
 
Główny czynnik o zabarwieniu negatywnym dla tempa rozwoju rynku to napływ tanich produktów o niskiej jakości, które na rynku konkurując ceną, trafiają do firm szukających w tym obszarze oszczędności. Pozostałe trzy kryteria, a więc zgodność z normami, silna konkurencja na rynku krajowym, a także brak wiedzy u klientów na tematy związane z szeroko rozumianą chemią dla elektroniki, zostały ocenione wyraźnie słabiej w ankietach, mimo że w sumie są one powiązane z tymi dwoma pierwszymi lub wynikają z takich oszczędności za wszelką cenę. Warto zauważyć, że jakość preparatów chemicznych oraz to, czy są one zgodne z normami i bezpieczne, jest niełatwo ocenić, nie będąc specjalistą, a poza tym zagadnienia chemiczne są dla elektroników zwykle na tyle odległe tematycznie, że brak wiedzy staje się naturalny. Nie można znać się na wszystkim w dzisiejszym wyspecjalizowanym świecie i dlatego w praktyce polega się na tym, co deklaruje producent. Ma to sens, dopóki ktoś tego zaufania nie nadużywa.

Są środki do mycia maszynowego i ręcznego, do zanurzania i natryskiwania, na zimno i na ciepło. To tylko jeden produkt, a już w jego obrębie daje się wyróżnić blisko kilkanaście różnych wersji. W efekcie na rynku materiałów chemicznych funkcjonuje bardzo duży asortyment takich wyrobów, pozwalający dobrać preparat do wymagań procesowych.

CO NA RYNKU?

 
Dostawcy preparatów chemicznych do produkcji i serwisu elektroniki

Materiały do lutowania to głównie topniki, pasty lutownicze i kleje do mocowania elementów SMD na płytce drukowanej. Za każdym z tych terminów kryje się kilkadziesiąt różnych produktów, o różnym składzie, przeznaczeniu, aktywności i sposobie neutralizacji resztek oraz wielkości opakowania.

Kolejna duża grupa produktów o szybko rosnącym potencjale i znaczeniu rynkowym to materiały termoprzewodzące używane do odprowadzania ciepła z układów elektronicznych do obudowy, radiatora lub elementu konstrukcyjnego obudowy. Są to przede wszystkim pasty, podkładki, zalewy i kleje, a także wypełniacze szczelin. Nowością w tym obszarze są materiały typu phase change (zmiennofazowe), które mogą absorbować i oddawać dużą ilość energii dzięki przemianie fazowej (ciało stałe-ciecz).

W każdej z tych kategorii dostępnych jest wiele wersji o różnej przewodności cieplnej, zakresie temperaturowym pracy, sposobie nakładania, gęstości lub grubości i innych szczegółowych parametrach.

Materiały termoprzewodzące zyskują na znaczeniu na skutek wspomnianej wcześniej miniaturyzacji, ale także w wyniku rosnącego znaczenia elektroniki mobilnej oraz ekspansji oświetlenia LED. Są one też korzystnym rozwiązaniem cenowym w zakresie chłodzenia, gdyż dotychczasowe rozwiązania opierające się na elementach mocy połączonych z radiatorem, który następnie jest konwekcyjnie lub w sposób wymuszony chłodzony, nie pasują już do realiów.

Elektronika wydziela dzisiaj mniej ciepła niż dawniej, a sprawność konwersji energii jest tematem dyżurnym w branży, dlatego ponieważ ciepła do odprowadzania jest o wiele mniej niż kiedyś, radiatory ustępują miejsca innym rozwiązaniom lub po prostu są małe i zintegrowane z konstrukcją obudowy.

Poza tym ciepło w układach elektronicznych nie jest wydzielane tak punktowo jak dawniej, a więc przede wszystkich na podzespołach mocy, ale bardziej równomiernie. Konieczność chłodzenia dotyczy tym samym większej części układu elektronicznego, co łatwiej jest zapewnić poprzez np. przymocowanie płytki drukowanej do obudowy za pomocą pasty lub folii termoprzewodzącej.

PREPARATY DO CELÓW SERWISOWYCH

Kolejna wyraźna grupa produktowa kierowana jest w stronę zastosowań serwisowych. Spreje serwisowe służą przede wszystkim do czyszczenia (styków, ekranów, obudów i odkurzania wnętrza obudów), do smarowania styków, zmywania etykiet, a nawet testowania działania w niskich temperaturach (zamrażacze). Ogólnie segment ten obejmuje minimum kilkanaście różnych produktów, z roku na rok jest ich więcej.

Ostatni segment łączy preparaty ogólnego przeznaczenia, a więc bez jasno wskazanego miejsca aplikacji lub też o szerokim spektrum zastosowań. W grupie tej mieszczą się wszystkie kleje, smary i oleje, żywice i żele do zalewania wnętrza obudów, lakiery i podobne. Podobnie jak poprzednio ten ogólny opis rozszerza się na wiele typów i wersji.

Najważniejsze zjawiska pozytywne dla rynku
 
Zestawienie najważniejszych czynników o charakterze pozytywnym dla rynku materiałów chemicznych otwiera kategoria „szybki rozwój elektroniki”, która zauważalnie przeważa nad całą resztą i wskazuje, że za tempo rozwoju rynku odpowiada w największym stopniu to, że stale przybywa miejsc, aplikacji, zadań i przedsiębiorstw, które mają potrzeby w tytułowym zakresie. W drugiej kolejności preparaty stają się narzędziem pozwalającym osiągnąć duże zaawansowanie techniczne, zwłaszcza w sytuacji, gdy stale rośnie złożoność układowa, postępuje miniaturyzacja itd. Podobnie w skali znaczenia oceniono w ankietach wagę niezłej sytuacji w gospodarce w połączeniu ze zwiększającymi się potrzebami klientów w tym zakresie. Innymi słowy, producenci potrzebują coraz więcej materiałów chemicznych do produkcji i mają na to środki finansowe.

Wykorzystanie chemii w produkcji elektroniki wiąże się też z odpowiednią metodą aplikacji i producenci starają się wspierać to, że nie każdy ma specjalistyczną maszynę. Przykładem są oczywiście aerozole, czasem z wbudowaną szczoteczką, butelki z pędzelkiem.

Receptury też uwzględniają aplikację środka przez zanurzenie, natrysk lub nanoszenie pędzlem, dzięki czemu od tej strony nie tworzy się dodatkowych problemów. Producenci zwykle oferują preparaty w różnych opakowaniach: od małych aerozoli po duże kanistry.

Grzegorz Gąsowski

AG TermoPasty

  • Co jest ważne w biznesie związanym z preparatami chemicznymi dla elektroniki?

Z pewnością bardzo ważne jest posiadanie szerokiego asortymentu produktów oraz błyskawiczna dostawa do klienta. Istotną rolę odgrywa również posiadanie lokalnego magazynu produktów katalogowych gotowych do natychmiastowej wysyłki.

Odciąża to magazyn klienta, pozwalając mu na większą elastyczność w składaniu zamówień i planowaniu produkcji. Cena oczywiście też jest ważna, ale z naszych obserwacji wynika, że dzisiaj klienci bardziej zwracają uwagę na czynniki takie, jak jakość preparatu oraz wsparcie techniczne przy jego zakupie i późniejszej aplikacji.

  • Czego oczekują klienci?

Dzisiaj klienci oczekują szeroko rozumianej elastyczności. Oczekują, że dany produkt nie tylko spełni ich potrzeby co do zastosowania, ale także będzie produktem certyfikowanym, spełniającym wymagania z zakresów bezpieczeństwa czy oznakowania. Liczą na pomoc techniczną od momentu złożenia zapytania ofertowego aż do utylizacji pustego opakowania.

Z uwagi na ciągle postępującą automatyzację produkcji, od nas jako dostawcy oczekuje się wiedzy na temat aplikacji i zastosowania na każdym etapie produkcji. Klienci liczą także na dostawy na czas, dlatego często grafik produkcji ułożony jest tak, że dostajemy kalendarz dostaw na kwartał/rok i my jako producent musimy sprostać tym wymaganiom, aby wszystko dostarczyć na czas.

WIEDZA NA TEMAT CHEMII

Inżynieria chemiczna z pewnością dla elektroników jest wiedzą odległą, stąd najczęściej klienci traktują takie zaawansowane materiały jak czarną skrzynkę, o której mają wiedzę wyłącznie aplikacyjną, najczęściej też powierzchowną. Kolejna rzecz, jaką widać podczas przeglądania katalogów i list produktów, jest taka, że jest ich bardzo dużo i różnią się one niekiedy tylko drobnymi niuansami. Nierzadko wybór preparatu takiego jak pasta termoprzewodząca, topnik lub zalewa jest na tyle niejednoznaczna, że powstają wątpliwości, czy wybór jest optymalny z punktu widzenia zastosowania.

Wydaje się, że w przypadku materiałów chemicznych dostępność kompetentnego wsparcia technicznego, a więc specjalisty ze sporą wiedzą aplikacyjną, jest kluczowe z punktu widzenia sprzedaży i rozwoju współpracy z klientami. Jest to niezbędny łącznik między światem chemii a elektroniki i w przypadku opisywanych produktów ma on znacznie większe znaczenie niż dla innych grup produktowych. Zapewne dlatego dostawcy materiałów chemicznych tak akcentują swoje kompetencje w tym zakresie oraz możliwości w zakresie wsparcia technicznego, bo są one kluczem do rynku.

JAKOŚĆ PREPARATÓW

Im bardziej złożony materiał chemiczny, a zadanie, jakie ma on do wykonania, bardziej odpowiedzialne, tym z oczywistych względów znaczenie jakości się zwiększa. W przypadku najprostszych materiałów bazujących na podstawowych substancjach, takich jak alkohol izopropylowy, zapewne ryzyko wpadki jakościowej jest z pewnością mniejsze, ale nietrudno się domyślić, że większość aplikacji i zastosowań wykorzystuje materiały o bardziej skomplikowanych recepturach.

W warunkach krajowych rynek produkcji elektronicznej nastawiony jest głównie na wytwarzanie produktów specjalizowanych, elektroniki wojskowej oraz takich wyrobów, które wytwarzane są w krótkich seriach. Przy takim profilu pokusa oszczędzania na materiałach w produkcji jest w części tłumiona przez sam rynek.

To dlatego, że część wyrobów docelowych przeznaczona jest na eksport, dla przemysłu, medycyny i innych zastosowań określanych jako profesjonalne, a udział produkcji taniej i masowej wśród firm krajowych od lat jest bardzo mały. O wiele gorzej jest w przypadku elektroniki konsumenckiej, a więc segmentu wyrobów masowych, o krótkim czasie życia i takich, gdzie sprzedaż z uwagi na rynkową konkurencję jest dość mocno skorelowana z ceną. W takich przypadkach nadal zdarzają się oszczędności na siłę i w takich obszarach materiały wysokiej jakości z trudem się przebijają.

Najważniejsze trendy na rynku preparatów chemicznych
 
Trzy najważniejsze trendy na rynku preparatów chemicznych do produkcji elektroniki to zgodność z wymaganiami ochrony środowiska i normami branżowymi, bezpieczeństwo ich stosowania i nieszkodliwość dla pracowników oraz także wysoka specjalizacja, a więc to, aby można było korzystać z wielu różnych środków dobrze dobranych do specyfiki aplikacji i celu, jaki chce się osiągnąć. Te kryteria mają na wykresie prawie równe znaczenie i wyraźnie górują nad resztą. Mniejsze znaczenie ma to, jak łatwo dany preparat się stosuje oraz czy jest to nowoczesny środek chemiczny. Jak widać, w chemii dla elektroniki dominuje podejście utylitarne, czyli preparaty mają spełniać oczekiwania i nie sprawiać problemów prawnych dla firmy i zdrowotnych dla pracowników.

Tańsze materiały trafiają zwykle do zastosowań serwisowych. Po części jest to skutek tego, że w takim obszarze zadania, jakie stawia się przed preparatami, są prostsze, bo najczęściej chodzi o czyszczenie lub naprawy lutownicze.

Poza tym w zastosowaniach serwisowych nie kontroluje się tak bardzo jakości, nie ma też jasno sprecyzowanych wskazań przez producenta urządzenia, jaka chemia ma być użyta. Najczęściej dobór aerozoli technicznych wynika z preferencji kupującego, a ponieważ duża część materiałów jest dla siebie alternatywą, wybór sprowadza się też do ceny.

Większość producentów elektroniki rozumie te zależności i nie podejmuje ryzyka zakupów z niepewnych źródeł, bo oszczędności są iluzoryczne. Mniejsze i średnie firmy dbające o jakość współpracują zwykle z jedną lub dwoma firmami i kupują od nich równoważne pod względem technicznym materiały. Jest to skuteczny sposób zbalansowania ryzyka zaopatrzenia przy jednocześnie zapewnieniu sobie konkurencyjnych cen.

Bogusław Bartosz

Magazyn Centralny Centrum

  • Jakie są czynniki sprzyjające rozwojowi rynku materiałów chemicznych w Polsce?

Mówiąc wprost - potrzeba rynku, bo współczesna elektronika jest skomplikowana i wymagająca, co rodzi nowe potrzeby. Takich zjawisk można wymienić wiele, ale wspomnę o jednej, która na przestrzeni lat rozwijała się najbardziej dynamicznie.

Myślę tu o miniaturyzacji układów elektronicznych, która narzuca stosowanie specjalnych technologii wytwarzania i montażu płytek PCB, jak na przykład conformal coating, tzn. pokrycie układu elektronicznego lakierem w celu izolacji od czynników zewnętrznych.

I to jest ewidentny przykład, jak wymagania rodzą potrzebę. Lakierowanie wymaga maskowania wrażliwych punktów w układzie elektronicznym, aby komponenty, np. czujniki, złącza, nie uległy uszkodzeniu, np. przez zaklejenie taśmą wrażliwych elementów. W dobie coraz większej miniaturyzacji takie zaklejanie jest trudne do zrealizowania oraz wrażliwe na błędy ludzkie. Jednak można tu pomyśleć o nowych technologiach.

  • Jakie nowości są warte zauważenia?

Ostatnio na rynku pojawiło się tworzywo termotopliwe, które jest alternatywą dla maskowania taśmą. Jest ono kompatybilne z powszechnie stosowanymi zautomatyzowanymi systemami dozującymi, umożliwiając szybkie i precyzyjne nakładanie materiału na bardzo małe powierzchnie, zapewniając dokładne pokrycie tylko w miejscach, gdzie jest to potrzebne, bez migracji materiału. Jest to olbrzymia poprawa w stosunku do ręcznego taśmowania. Co więcej, ten nowy materiał jest łatwo usuwalny i nie pozostawia śladów na elementach, zapewniając przewagę nad produktami maskującymi stosowanymi obecnie.

BEZPIECZEŃSTWO - JEDEN TERMIN, WIELE ASPEKTÓW

Ważną częścią zagadnień związanych z wykorzystaniem materiałów chemicznych jest bezpieczeństwo. Materiały chemiczne muszą być bezpieczne dla środowiska naturalnego i ludzi, i podlegają ocenie w takim zakresie wg dyrektywy REACH. Producenci i importerzy muszą określić ryzyko za pomocą oceny bezpieczeństwa chemicznego (CSA), a jej wyniki udokumentować w raporcie.

Ocena powinna uwzględniać produkcję substancji oraz wszystkie znane zastosowania. Raport musi zawierać szczegółowe podsumowanie informacji dotyczących właściwości substancji wpływających na ludzkie zdrowie i środowiska oraz ocenę narażenia i zagrożeń w przypadkach, w których ocena taka jest wymagana. Dla klienta wyniki tych prac są udostępniane w formie zaleceń za pośrednictwem standardowych ostrzeżeń i piktogramów umieszczanych na etykietach oraz kart charakterystyki.

Zagadnienia bezpieczeństwa są w przypadku preparatów istotne nie tylko z uwagi na wymagania prawne, ale i tego, że zagadnienia chemiczne są skomplikowane, zwłaszcza dla osób spoza branży. Obejmują one aspekty takie jak palność, przewodzenie prądu elektrycznego, zawartość substancji lotnych (freony, chlor), zapach, toksyczność.

Do tego dochodzi to, czy materiał powoduje korozję, zostawia osady, jest obojętny dla tworzyw, czy nie zostawia śladów a także spełnia wymagania RoHS i WEEE. Ta ostatnia kategoria dotyczy możliwości utylizacji resztek. Jak widać, zagadnień związanych z bezpieczeństwem jest dość dużo, a oczywiście wymienione kryteria nie stanowią pełnej listy.

Bezpieczeństwo w preparatach chemicznych dotyczy także zakresu jego stosowania, np. okresu przydatności do produkcji, czasu, w jakim należy go zużyć po otwarciu opakowania, warunków przechowywania, aplikacji, zakresu temperatur przechowywania i używania, konieczności zapewnienia wentylacji, stosowania środków ochrony osobistej i postępowania w przypadku, gdyby doszło do sytuacji awaryjnej (np. kontaktu skóry z preparatem). Z pewnością opis ten jest bardzo pobieżny, niemniej sygnalizuje dość wyraźnie, że termin bezpieczeństwo jest bardzo pojemny i istotny.

Prezentacje przykładowych firm powiązanych z tematyką tej analizy znajdują się na stronie:

 

Najlepsi w branży