Produkcja urządzeń ekektronicznych

Materiały chemiczne do produkcji elektroniki

W produkcji elektroniki mamy coraz więcej regulacji środowiskowych, związanych z zapewnieniem bezpieczeństwa pracowników, gospodarką odpadami, emisją zanieczyszczeń, takich jak pary rozpuszczalników, i użyciem materiałów szkodliwych dla środowiska w produkcji. To dlatego, że zakłady produkcyjne nie działają w izolacji, bardzo często są integralną częścią wielkich miast, stref przemysłowych i muszą się dostosować do okoliczności i warunków tam panujących.

Najważniejsze dla klientów cechy ofert brane pod uwagę przy kupowaniu materiałów chemicznych

Na szczycie zestawienia najbardziej istotnych dla klientów aspektów ofert handlowych w zakresie materiałów chemicznych niska cena znalazła się dopiero na czwartym miejscu. Kryterium kosztu zakupu spada na niższe pozycje jedynie w rzadkich przypadkach, gdy w grę wchodzą specjalistyczne produkty, usługi z dużą wartością dodaną lub też dotyczy to wąskich niszowych rynków. Cała reszta ma cenę na szczycie. W omawianym zakresie produktów ważniejsze dla klientów jest, aby preparaty chemiczne działały zgodnie z oczekiwaniami, były bezpieczne, trwałe i nie oddziaływały negatywnie na produkty. Duże znaczenie ma też krótki czas dostawy.

Są to kryteria charakteryzujące dojrzałe rynki. Poza wymienionymi kryteriami ważne jest, aby produkty miały certyfikaty potwierdzające jakość i bezpieczeństwo, długą datę ważności, dzięki której minimalizuje się ryzyko niewykorzystania.

Rośnie także świadomość pracowników firm w zakresie obowiązujących norm i zagrożeń wynikających z bycia z nimi niezgodnym, czyli kar oraz sankcji, takich jak przymus wycofania produktu niezgodnego z rynku. Troska za firmę zmusza do tego, aby być zgodnym z przepisami, a bycie na bakier z przepisami najzwyczajniej przestaje się opłacać. Dla pracowników działu produkcji jest to bardzo ważny temat, ponieważ mają oni z nimi kontakt przez wiele godzin w pracy i są wystawieni na narażenia ze strony lotnych zawiązków organicznych, oparami wydzielanymi przez topniki lub detergentami. Do tego dochodzą ekspozycje na pyły, drobinki żużlu i zgarów, na pary alkoholu, barwniki. Na skutek tego to, czy środek do mycia płytek jest na bazie alkoholu, czy wody, zaczyna mieć duże znaczenie w działalności.

Jeśli nawet zarząd firmy nie wykazuje wrażliwości na aspekty środowiskowe, za odpowiednie ustawienie podejścia zadbają klienci (kupujący produkty, zleceniodawcy usług). Ich działania uwzględniają często aspekty środowiskowe produkcji i otrzymanie zlecenia od zachodniego partnera bardzo często obudowane jest wieloma warunkami, które kontrahent musi spełniać i udokumentować. Jest to część świadomej polityki biznesowej, dbania o markę i efekt rosnącej świadomości wielu osób.

Tomasz Mężyk

kierownik sprzedaży w firmie BLelektronik

Jak wygląda sytuacja w zakresie czasów dostaw materiałów chemicznych?

Rynek produktów chemicznych, tak jak cała branża elektroniczna, jest silnie uzależniony od globalnych łańcuchów dostaw, które nadal nie działają dobrze, głównie przez covid i wojnę na Ukrainie. Generalnie, jeśli chodzi o dostępność produktów chemicznych, sytuacja powoli się normalizuje i nie ma już większych problemów z dostawami. Jednak nadal zdarzają się incydentalne sytuacje braku dostępności mniej popularnych preparatów. Wówczas trzeba szukać zamiennika, co w przypadku niektórych projektów wymagających badań i certyfikacji wymaga czasu i generuje niepotrzebne koszty.

Zawirowania z dostawami w całej naszej branży w ostatnich latach spowodowały, że wzrastały zapasy magazynowe, które w przypadku preparatów chemicznych o określonym czasie przydatności mogą generować duże straty. Niektóre branże, gdzie głównymi odbiorcami były firmy z obszarów konfliktu za naszą wschodnią granicą, praktycznie za dnia na dzień ograniczyły produkcję. Przez ostatnie 4 lata na skutek globalnych zawirowań obserwowaliśmy również znaczny wzrost cen. Ta tendencja znacznie przyhamowała, a ceny niektórych materiałów zaczęły spadać, ale i tak część projektów była robiona "po kosztach" lub zostały zatrzymane i nie weszły do produkcji na skutek wspomnianego rozchwiania rynku.

Co jest ważne w handlu takimi produktami, a co nie, np. certyfikaty, wsparcie techniczne dostawcy, długi term

Każdy z wymienionych czynników jest istotny, aby zapewnić klientowi odpowiednią jakość usług oraz produktów wyróżniającą się na tle konkurencji. Ważnym aspektem w handlu materiałami chemicznymi jest ich dostępność oraz jak najdłuższy termin przydatności. Ponieważ u wielu klientów dalej widzimy niestabilność w ciągłości produkcji, istotne jest zapewnienie płynności dostaw.

Bardzo pomocne dla zapewnienia dostępności produktu jest dostosowanie zapasów magazynowych bazując na prognozach przesłanych przez kontrahenta. Możemy wtedy precyzyjniej zaplanować dostawy zapewniając jak najdłuższe terminy ważności dla zamawianego materiału.

Ze względu na różnorodność projektów i ich wymagań w odniesieniu do materiałów chemicznych, przed ich zakupem należy zweryfikować, czy produkt posiada wymagane certyfikaty oraz spełnia założone normy. Oprócz wymaganych obecnie norm REACH i RoHS w wielu branżach konieczne jest zapewnienie dodatkowych certyfikatów do zakupionych materiałów chemicznych, takich jak CoA (Certificate of Analysis), CoC (Certificate of Conformity), FDA itp.

Wsparcie techniczne to jeden z kluczowych czynników, który powinien być zapewniony na każdym etapie, zaczynając od przygotowania projektu, przez wdrożenie aż po obsługę po sprzedaży. Przed zakupem każdego materiału chemicznego, aby odpowiednio go dobrać, istotne jest określenie przez kontrahenta wszystkich wymagań. Ze względu na różnorodne zastosowania ważne jest, aby osoba odpowiedzialna za ten proces znała wszystkie wytyczne dotyczące aplikacji. Jakiekolwiek problemy należy rozwiązywać natychmiast po ich zauważeniu, aby zminimalizować ewentualne koszty zmarnowanego materiału i nakładu pracy.

Oprócz wymagań prawnych i regulacji branżowych dochodzą jeszcze inne oczekiwania o charakterze społecznym. np. aby produkty nie zawierały minerałów, które są wydobywane na świecie w strefach, gdzie nie przestrzega się praw ludzi i ochrony środowiska. To samo dotyczy teraz wojny i współpracy z firmami/państwami w nią uwikłanymi.

Takie relacje i trendy w dużej mierze determinują zmiany na rynku materiałów chemicznych skutkujące wycofywaniem wybranych problematycznych produktów i zastępowaniem ich nowymi wersjami. Nowe oznacza najczęściej droższe i niekoniecznie tak samo dobre jak poprzednik ani wygodne, czyli często o innych właściwościach, co zmusza do uwagi, zmian w procesie i często włączenia dostawcy w proces zmiany rozwiązania. Środki te mają zwykle bardziej skomplikowaną recepturę i węższe tolerancje procesowe. Ale nawet jak produkty ekologiczne są początkowo droższe, to w rozliczeniu finalnym już mogą się przebić, bo nie wymagają użycia ubrań ochronnych, filtrów i wyciągów oraz utylizacji resztek, które też kosztują.

Zagadnienia bezpieczeństwa w materiałach chemicznych są na pierwszym planie

Zagadnienia bezpieczeństwa są w przypadku preparatów istotne nie tylko z uwagi na wymagania prawne, ale z tego, że zagadnienia chemiczne są co do zasady skomplikowane. Obejmują one aspekty takie jak palność, przewodzenie prądu, 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/WEEE i podobne.

Bezpieczeństwo preparatów chemicznych jest też powiązane z ekologią. W tym przypadku chodzi o to, aby używane materiały nie wyrządziły szkód majątkowych (jak pożar), nie zawierały substancji uznanych za szkodliwe i zabronione. Bezpieczeństwo to także brak negatywnego oddziaływania na środowisko oraz potwierdzony brak działań negatywnych przy stosowaniu, np. drażnienia skóry.

Bezpieczeństwo w preparatach chemicznych dotyczy także zakresu ich stosowania, np. okresu przydatności do produkcji, czasu, w jakim należy je zużyć po otwarciu opakowania, warunków przechowywania, aplikacji, zakresu temperatur przechowywania i używania, konieczności zapewnienia wentylacji, stosowania środków ochrony osobistej i postępowania w przypadku, gdyby pojawił się problem. Z pewnością opis ten jest bardzo pobieżny, niemniej sygnalizuje dość wyraźnie, że termin bezpieczeństwo jest bardzo pojemny i jednocześnie istotny. Mówiąc o bezpieczeństwie, warto precyzować, co mamy na myśli.

Ważne i poszukiwane produkty na rynku

Za ważne i poszukiwane na rynku produkty pytani w ankietach specjaliści uznali materiały do zalewania i hermetyzacji, takie jak żywice i wypełniacze, które zapewniają odporność na wilgoć i kurz oraz pozwalają lepiej odprowadzać ciepło. Zalanie obudowy ogranicza możliwość nieautoryzowanej ingerencji, poprawia wytrzymałość mechaniczną, a w obszarze oświetlenia LED- owego pozwala uzyskać długą trwałość i funkcjonalność. Wraz z pogłębiającym się znaczeniem urządzeń mobilnych, postępującą miniaturyzacją oraz coraz większą energooszczędnością na znaczeniu zyskują materiały termoprzewodzące.

Wzrost zaawansowania urządzeń i miniaturyzacja wymusza rozwój materiałów

Wzrost znaczenia materiałów chemicznych w produkcji elektroniki to w dużej mierze efekt coraz większego zaawansowania urządzeń. Mniejsze odległości, większe upakowanie elementów, więcej cienkich wrażliwych połączeń na płytkach drukowanych, większa moc cieplna tworzą wiele problemów ze stabilnością mechaniczną, bezpieczeństwem, wydzielaniem się ciepła. 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. Stąd wrażliwe na uszkodzenia mechaniczne podzespoły trzeba czasem przykleić do płytki lub chassis, z wielu miejsc ciepło można odprowadzić jedynie za pomocą materiałów termoprzewodzących. Zabezpieczenie środowiskowe wymaga umycia płytki, a następnie pokrycia jej powłokami ochronnymi (lakierem) lub zalania wnętrza obudowy żywicą. Inaczej nie ma mowy o jakości i długim czasie pracy bezawaryjnej.

Poza materiałami chemicznymi niezbędnymi do stworzenia produktu, jest jeszcze spora grupa wyrobów do utrzymania w dobrej kondycji linii produkcyjnej, np. do mycia szablonów.

Główne trendy na rynku preparatów chemicznych

Niezmiennie od lat za najważniejsze zagadnienia techniczne w preparatach chemicznych uznawane jest bezpieczeństwo użytkowania oraz zgodność z wymaganiami w zakresie ochrony środowiska. Kupujący oczekują, że materiały chemiczne nie będą ich truć lotnymi związkami organicznymi ani tworzyć szkodliwych dla oddychania par, wymagać kosztownej utylizacji ani też oddziaływać negatywnie na produkty, niszcząc ich powłoki ochronne lub pozostawiając resztki. Trend ten widzimy w tym, że preparaty bazujące na wodzie jako rozpuszczalniku zawsze pozostają w centrum uwagi. Trzecia pozycja na wykresie ma charakter użytkowy związany z wygodą i łatwością aplikacji oraz utylizacji.

Rola wsparcia technicznego w materiałach chemicznych jest kluczowa

Produkcja elektroniki z każdym kolejnym rokiem staje się coraz bardziej zagadnieniem interdyscyplinarnym. Aby dobrze produkować, trzeba być elektronikiem, to oczywiste, ale także w części prawnikiem, fizykiem, automatykiem, materiałoznawcą, metrologiem, handlowcem itp. Bycie chemikiem też się przydaje, stąd można powiedzieć, że produkcja wymaga posiadania szerokich horyzontów.

Inżynieria chemiczna dla elektroników jest wiedzą odległą, stąd najczęściej klienci traktują takie zaawansowane preparaty jako czarną skrzynkę, o której mają wiedzę wyłącznie aplikacyjną, najczęściej też powierzchowną.

Paweł Petykiewicz

dyrektor zarządzający w firmie Skład Techniczny

Jakie nowości produktowe i trendy są warte zauważenia?

Jednym z procesów, który od kilkunastu lat ma bardzo istotny wpływ na rynek produktów chemicznych w Europie, jest stale zaostrzająca się polityka eliminacji szkodliwych dla zdrowia lub środowiska substancji chemicznych. Efektem zmian legislacyjnych, ale również prozdrowotnego trendu, jest m.in. pojawienie się produktów oznaczonych symbolem "CMR free", czyli niezawierających substancji rakotwórczych, mutagennych oraz działających szkodliwie na rozrodczość – CMR (carcinogenic, mutagenic, reprotoxic).

Oprócz pozytywnych efektów zakazu stosowania substancji niebezpiecznych dla zdrowia i środowiska, są także problemy. Powodują one, że producenci są zmuszeni do zmiany dotychczas stosowanych receptur i zastąpienia zakazanych substancji innymi albo wręcz wycofywania niektórych preparatów z rynków. Modyfikacje receptur wpływają najczęściej na znaczące zmiany we właściwościach danej mieszaniny, a wycofywane produkty bardzo trudno zastąpić innymi, które miałyby zbliżone parametry. Przykładem z ostatniego okresu jest wycofanie z rynku jednoskładnikowych kauczuków silikonowych RTV- 1 o oksymowym systemie utwardzania, które w elektronice były używanej jako neutralne elastyczne kleje, uaszczelniacze i powłoki cienkowarstwowe. Co prawda jako zamiennik proponuje się kauczuki silikonowe o alkoholowym systemie utwardzania (alkoxy), oferują one jednak dużo mniejszą wytrzymałość na rozciąganie, a także mają mniejszą stabilność chemiczną, wpływającą na krótszy czas użytkowania produktu.

Innym bieżącym wyzwaniem, przed jakim stoją obecnie producenci i dystrybutorzy produktów chemicznych w Europie, są problemy z dostępnością niektórych wyrobów. Sytuacja ta jest często konsekwencją wydarzeń na Morzu Czerwonym i problemów logistycznych z nich wynikłych. Nawet gdy materiały są produkowane w Europie, często do ich produkcji stosowane są surowce spoza naszego kontynentu, w tym z Azji. Konieczność wydłużenia drogi transportu morskiego, ze względów bezpieczeństwa, wprowadza dodatkowe opóźnienia i podwyższa koszt finalnego produktu. Gdy dany surowiec znajdował się na zatopionym statku, opóźnienia mogą być gigantyczne.

Utrudnia to dobór, stosowanie i analizę przyczyn złego działania oraz optymalne użycie.

Wydaje się, że w przypadku materiałów chemicznych dostępność kompetentnego wsparcia technicznego, a więc dostępu do specjalisty ze sporą wiedzę 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. Zapewne dlatego dostawcy materiałów chemicznych tak wyraźnie akcentują swoje kompetencje w tym zakresie oraz możliwości w zakresie wsparcia technicznego dla klientów, bo te kompetencje są kluczem do rynku.

Wsparcie uznanego producenta z jego rozbudowanym zapleczem technicznym i badawczym, doświadczoną kadrą pracowników i suportem technologicznym z pewnością też jest dużą pomocą dla dystrybutorów.

Oczywiście wszyscy sprzedawcy są zdania, że oferują klientom wsparcie techniczne, bo jest to termin szeroki i nieujęty w szablon. Ale praktyka bywa różna.

Specyfiką omawianego obszaru produktowego jest to, oczekiwania klientów nie ograniczają się do porady i doboru materiału najlepszego do danych zastosowań, tylko ogólnie do rozwiązywania problemów. Jeśli warstwa lakieru ochronnego się łuszczy, to ktoś musi ustalić, z czym jest problem: z materiałem, przygotowaniem powierzchni, aplikacją, narzędziami, niewłaściwym przechowywaniem, temperaturą, zanieczyszczeniami, czy też może źle wykonaną płytką. Ocena nie jest łatwa ani jednoznaczna, wymaga wiedzy i doświadczenia wynikającego z lat pracy i obserwacji podobnych przypadków. Często wymaga to współpracy dystrybutorem z producentem, który ma najszerszą wiedzę, co ponownie uwypukla znaczenie trzymania się w biznesie autoryzowanych kanałów sprzedaży.

Najważniejsze zjawiska pozytywne dla rozwoju rynku materiałów

Największe pozytywne znaczenie dla rozwoju rynku materiałów chemicznych ma stały trend rosnących wymagań klientów w zakresie technologii, jakości, zaawansowania technologicznego. Za korzystne z punktu widzenia rozwoju zjawisko uznano też ogólny rozwój rynku elektroniki, a więc to, że sprzętu jest coraz więcej, jest on bardziej złożony, mniejszy, a więc delikatniejszy i wymagający lepszej ochrony i użycia zaawansowanych procesów. W warunkach polskich sprzyjającym czynnikiem jest ponadto duży potencjał usług EMS, bo producenci tego typu determinują relatywnie dużą wielkość rynku produkcji.

Jakość i marka producenta są ważnymi czynnikami selekcji produktu

Jakości materiałów chemicznych nie jest łatwo ocenić, gdyż wiele problemów pojawia się po dłuższym czasie, niekiedy po wielu miesiącach, gdy zaczynają pojawiać się reklamacje. Nie jest też łatwo powiązać problemy z tym, że podczas produkcji użyto kiepskich materiałów. Co więcej, jakości produktów chemicznych nie da się wiarygodnie określić w momencie zakupu. Opakowanie jest szczelnie zamknięte, więc w praktyce kupujący przyjmuje to, co w karcie katalogowej napisał producent.

Na dodatek nawet dobry preparat może sprawić problemy, bo na skutek innych błędów lub zaniedbań nastąpi kumulacja zjawisk niekorzystnych. Polakierowanie niedostatecznie wyczyszczonej płytki nie przyniesie wzrostu jakości, wilgotna powierzchnia nie zapewni dobrego wiązania z preparatem, a duże zmiany temperatury podczas aplikacji mogą wywołać odwarstwienie. Okazji do popełnienia błędu w tym obszarze tematycznym jest naprawdę wiele. W takich okolicznościach remedium na kłopoty kryje się w bliskiej współpracy z dostawcą renomowanych produktów, dzięki czemu ewentualny problem można będzie rozwiązać wspólnie.

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.

Najważniejsze czynniki negatywne dla rynku

Za główne problemy rynku materiałów chemicznych postrzegane są silna konkurencja wynikająca także z tego, że na rynku jest wielu dostawców proponujących podobne preparaty. Kolejne problemy to oszczędności i związana z tym ciągła presja klientów na niskie ceny. Trzecim czynnikiem negatywnym są długie czasy dostaw. One się stopniowo poprawiają, ale nadal nie wróciliśmy do stanu pełnej stabilizacji. W dalszej kolejności można wymienić brak wiedzy u klientów wymaganej do rozpoznawania jakości, walorów technicznych i porównywania materiałów. Ten brak wiedzy jest wykorzystywany do wprowadzania na rynek produktów o wątpliwej jakości, bo weryfikacja wymaga posiadania laboratorium lub też zebrania doświadczeń w długim czasie, co utrudnia powiązanie przyczyn i skutków złej jakości.

Bardzo szeroki asortyment produktów chemicznych

Asortyment materiałów chemicznych przeznaczonych do produkcji jest bardzo szeroki, ale można wydzielić w nim kilka grup. Pierwsza obejmuje materiały do lutowania, czyli stopy lutownicze w formie drutów oraz sztaby do automatów. Do lutowania niezbędne są także topniki alkoholowe lub wodne o różnym stopniu aktywności.

Materiały lutownicze to oczywiście także pasty, będące mieszaniną rozdrobnionego stopu lutowniczego i topnika w formie lepkiej masy. Materiały do lutowania dostępne są w różnych wielkościach opakowań i średnicach drutu, na skutek tego asortyment u każdego producenta składa się z kilkudziesięciu pozycji.

Po stronie produktów chemicznych mamy środki do mycia płytek po lutowaniu, lakiery akrylowe i uretanowe, do zabezpieczania PCB. Są też kleje do zabezpieczania dużych i ciężkich elementów przed drganiami, łączenia elementów i poprawy mocowania. Ostatnia grupa to zalewy do wypełniania przestrzeni w obudowach, ochrony płytek przed wpływem otoczenia.

Bartosz Ferlin

dyrektor techniczny w firmie Interflux

Jakie są najważniejsze cechy produktów brane pod uwagę przy kupnie materiałów chemicznych dla elektroniki?

W przypadku pasty lutowniczej znaczenie ma trwałość, stabilność i jak największa odporność na warunki zewnętrzne. Jeśli chodzi o topniki do lutowania miękkiego, to kluczowe jest szerokie okno procesowe, jak najniższa zawartość ciał stałych, bo to wpływa na podjęcie decyzji w zakresie: myć czy nie myć. Istotne jest, aby topnik dobrać pod odpowiednią technologię oraz materiał, którym wykończona jest PCB. Pod uwagę wziąć należy również to, czy płytka w dalszych procesach jest testowana np. testerami igłowymi lub flying probe. Pozostałości niektórych topników mogą utrudniać te procesy. W przypadku stopów lutowniczych na czoło wysuwa się cena, w drutach do lutowania ręcznego po prostu wygoda i łatwość lutowania.

Co jest ważne w handlu takimi produktami?

Ważne jest, aby zapewnić ustaloną dostępność materiału używanego przez klienta, a nawet antycypować pewne zmiany w zużyciu tych materiałów po to, aby nie doszło do przerwania produkcji z powodu braku podstawowych materiałów, jak chemia do lutowania.

Jak zmienia się wiedza klientów na temat chemii? Czy dalej jest to tematyka trudna dla inżynierów?

Mam wrażenie, że dla polskich inżynierów nie ma trudnych tematów. Co chwila jestem pod ogromnym wrażeniem szerokiej wiedzy, kreatywności i aktywności moich klientów. Ci ludzie napędzają rozwój branży elektronicznej w Polsce, to oni powodują, że międzynarodowe firmy przenoszą coraz więcej produkcji do Polski, zarówno tej wysokowolumenowej, jak i tej technologicznie zaawansowanej.

Oddzielną kategorię materiałów chemicznych tworzą produkty serwisowe. Ich cechą są mniejsze opakowania niż produkcyjne, dozowanie w formie sprayu i ukierunkowanie na regenerację i przywracanie działania urządzeń, a więc czyszczenie powierzchni, płytek i styków, lakierowanie, zamrażanie, wydmuchiwanie kurzu, a także naprawę płaskich połączeń elektrycznych lakierami grafitowymi i przewodzącymi na bazie srebra.

Osobną grupę tworzą materiały termoprzewodzące umożliwiające sprawne odprowadzanie ciepła z elementów elektronicznych. Są to pasty, podkładki, zalewy i kleje, a także wypełniacze szczelin. Nowością w tym obszarze są materiały zmiennofazowe, które są w stanie 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.