Produkcja urządzeń elektronicznych

Kontraktowa produkcja elektroniki i usługi EMS

Szybki rozwój branży EMS wynika w dużej mierze z tego, że usługi te doskonale wpisują się w aktualne potrzeby rynku oraz można wyróżnić bardzo wiele czynników pozytywnie stymulujących ten rynek. Początkowo paliwem napędowym były niższe koszty, bo kooperacja jest sposobem na to, aby nie musieć utrzymywać własnego parku maszynowego, magazynu, logistyki i tym samym zapewnić sobie lepszą konkurencyjność na rynku w warunkach sezonowości, ograniczonego budżetu itd.

Drugi czynnik to dostęp do nowoczesnej technologii. Bez względu na wielkość firmy i jej potencjał produkcja wymaga sięgania po nowoczesne rozwiązania, w tym najbardziej te zapewniające miniaturyzację lub takie, które sprawdzą się w trudnych warunkach środowiskowych. Wytwarzanie wymaga użycia drogich maszyn, które w wielu przypadkach są poza zasięgiem producentów, zwłaszcza tych mniejszych, nie mówiąc o start-upach. Inwestycja we własny park maszynowy i budowanie organizacji produkcyjnej, nie tylko wymaga kapitału, ale również kompetencji i wiedzy organizacyjnej, planistycznej oraz inżynieryjnej. Bardzo często takie firmy nie będą w stanie wykorzystać w pełni mocy produkcyjnej, a koszty inwestycji, budynku oraz zatrudnienia trzeba pokryć, nawet jeśli zamówień nie ma.

Po trzecie, elastyczność, a więc możliwość wytwarzania krótkich serii w różnych technologiach, wariantach, a więc bez ograniczeń brzegowych wynikających z własnego parku maszynowego. Elastyczność techniczna i terminowa jest jednym z ważniejszych powodów, dla których z producentami EMS współpracują też firmy posiadające własne linie produkcyjne, bo dzięki kooperacji likwidują zatory terminowe i mają dostęp do innych technologii.

Po czwarte, usługi EMS pozwalają skupić się firmie na rozwoju produktu, a więc głównej wartości firmy. Przy dzisiejszym poziomie innowacyjności i rozwoju technologicznym cały wysiłek powinien być poświęcony na produkt, bez tracenia energii i kosztów na zarządzanie produkcją.

To oczywiście tylko te najważniejsze przykłady. Analizy przygotowane przez firmy EMS skrupulatnie wymieniają wiele innych korzyści związanych z jakością, terminami, zaangażowaniem kapitałów, ryzykiem biznesowym, odpowiedzialnością za błędy i podobnymi czynnikami. Pozytywnie na rynek oddziałuje także wzrost znaczenia kooperacji w produkcji elektroniki na całym świecie, będący wynikiem rosnącego znaczenia specjalizacji, jak i wzrostu stopnia skomplikowania.

Coraz więcej firm równa się lepsza oferta

W miarę upływu lat firm EMS jest coraz więcej i poszerzają się ich możliwości technologiczne. Ten drugi kierunek rozwoju rynku pozwala oderwać się firmom od konkurowania ceną i poszerza krąg odbiorców o firmy mające specyficzne wymagania techniczne, np. w zakresie obsługi długich płytek drukowanych, laminatów z rdzeniem metalowym, podłoży elastycznych i przejść między płytką sztywną a elastyczną, montażu typu PoP i podobnych.

Krajowym firmom udaje się także zapewnić stałe unowocześnianie parku maszynowego, bo rozwój technologii elektroniki stanowi czynnik wymuszający takie zmiany. Ale z drugiej strony w kraju zamawiane są głównie małe serie wyrobów, gdzie stosunek nakładu pracy do zysków nie jest wcale taki duży. Z czasem może to powodować problemy z tym, aby firmy mogły finansować rozwój z dochodów z montażu.

Kompetencje muszą być potwierdzone certyfikatami

Kompetencje krajowej branży EMS z roku na rok rosną i dobrym miernikiem tego procesu mogą być coraz liczniejsze certyfikaty IPC, jakie pojawiają się na witrynach internetowych usługodawców. Aby mówić o jakości, poprawiać i doskonalić procesy technologiczne i aby mieć wspólną i jednoznacznie opisaną płaszczyznę wymagań co do montażu, trzeba mieć wzorce do porównań i punktów odniesień. Tę funkcję pełnią od lat normy IPC, np. IPC- -A610G i należy się cieszyć, że są one cenione i pożądane przez specjalistów oraz że nie ma problemów ze zdobyciem takich certyfikatów.

O jakości wiele się mówi we współczesnej technice, niemniej jest to pojęcie bardzo nieostre, czyli takie, które może być różnie interpretowane, przez co to, co dla jednego jest satysfakcjonujące, innemu wydaje się nieodpowiednie. Normy IPC definiują jakość jednoznacznie w obszarze montażu płytek drukowanych i zapewne dlatego branża jest zainteresowana tym, aby "być zgodnym". Jakość montażu według standardu IPC stała się normą, a obecnie widać też wzrost zainteresowania klasą 2, czyli procesem, gdzie dopuszczalne odchyłki od ideału są mniejsze.

Potencjał branży ems nieustannie się zwiększa

Branża EMS w Polsce cały czas się rozwija, a najważniejsze czynniki sprzyjające rozwojowi krajowego rynku usług to oczywiście niższe koszty pracy, co przekłada się na tańsze usługi w Polsce niż w krajach Europy Zachodniej i Skandynawii. Liczą się też wysokie kompetencje naszej kadry, niezła wiedza na temat technologii produkcji, dobra jakość i rzetelność krajowych firm. Kolejny czynnik to korzystna lokalizacja Polski pomiędzy Europą Zachodnią a Azją. Pozytywnie oddziałuje także wzrost znaczenia kooperacji w produkcji elektroniki na całym świecie, będący wynikiem rosnącego znaczenia specjalizacji i wzrostu stopnia skomplikowania.

Polskie firmy zaczynają powoli odnosić korzyści ze zwiększających się kosztów w firmach azjatyckich oraz ryzyka polityczno-gospodarczego związanego z uzależnieniem się od tamtejszych dostawców. Skutkiem są powroty produkcji na rynki macierzyste lub bliskie geograficznie i w tym kontekście jesteśmy tutaj dobrą alternatywą. Te procesy nasiliły się po pandemii i problemach z dostawami podzespołów. One okazały się katalizatorem przyspieszającym te ruchy biznesowe opisywane terminem reshoring.

Pandemia zmieniła też jeden z głównych paradygmatów związanych z produkcją urządzeń elektronicznych, który mówił, że duże serie (wolumenowe) produkujemy tanio w Azji, a na rynku lokalnym prototypy oraz te średnie i krótkie. To już historia.

Kompleksowość usług niezmiennie jest bardzo pożądana

Cały czas zwiększa się znaczenie kompleksowej usługi produkcyjnej i firmy EMS nieustannie poszerzają katalog dostępnych operacji, często o specjalistyczne usługi, takie jak kontrola rentgenowska, selektywne lutowanie i lakierowanie, montaż mechaniczny, wykonywanie wiązek kablowych i podobne (wytwarzanie elementów metodą druku 3D). Kompleksowość zapewnia także wydzielona linia do szybkiego prototypowania oraz magazyn komponentów z kontrolowaną atmosferą.

Poza procesami produkcyjnymi w zapewnieniu kompleksowości pomaga projektowanie. Niekoniecznie od razu takie zaawansowane, bo rynek potrzebuje nawet prostego przeprojektowania płytki pod inne komponenty, modernizacji pod mniejsze wersje, te montowane automatycznie itp. W dalszej kolejności dochodzi pełne projektowanie, potem badania inżynierskie, dalej optymalizacja konstrukcyjna produktów pod kątem produkcji i technologicznej łatwości, serwis gwarancyjny i podobne zagadnienia.

Branża EMS bezsprzecznie zmienia się w tym kierunku, a powodem jest wysoki koszt pracy inżynierskiej, ograniczona dostępność doświadczonych specjalistów i złożoność zagadnień projektowych. Wiele firm działających w mniejszej skali nie dysponuje takim projektantami, nie ma na to środków albo nie jest w stanie zapewnić im zajęcia na cały etat. Producentowi EMS łatwiej spełnić te warunki, bo ma wielu klientów i zna się na technologii produkcji. Zwłaszcza takiemu, który sam coś wytwarza, a jako EMS sprzedaje nadwyżki mocy.

Projektowanie jako cenny dodatek

Tak jak można było przed laty obserwować integrację biznesu PCB i CEM, a więc produkcji płytek drukowanych i montażu kontraktowego w spójną działalność będącą podwaliną EMS, tak samo teraz widać podobne procesy w zakresie projektowania. Wielu producentów płytek rozszerzyło biznes o montaż, a firmy montażowe zajęły się importem obwodów. Podobnie obecnie EMS-y rozwijają ofertę w zakresie inżynierskim, z wykorzystaniem własnych zasobów kadrowych, poprzez współpracę ze specjalistami spoza firmy lub w ramach umów z biurami projektowymi. Konkretny wariant zależy od wielu czynników i środowiska biznesowego, w jakim firma się obraca, skali działania, a nierzadko też trochę jest dziełem przypadku. Z czasem można oczekiwać, że współpraca między firmami w zakresie projektowania zacznie się zacieśniać.

Jakość jest niezmiennie istotna w branży EMS

Najważniejszym wymogiem stawianym przed firmą usługową z obszaru EMS przez cały czas jest wysoka jakość. Kontrola jakości musi być potwierdzona poprzez AOI, X-Ray i odpowiednie testowanie. Klienci zwracają ponadto uwagę na przestrzeganie zasad ochrony ESD oraz utrzymanie standardów jakości gwarantowanych przez ISO/IPC.

Elementem walki o jakość jest też zwiększająca się popularność lakierowania i zalewania płytek. Klienci zwracają ponadto uwagę na przestrzeganie norm i stosowanie się do standardów IPC. To wszystko są atrybuty zaawansowania technologicznego i wysokiej jakości w produkcji a które się zwraca uwagę. W przypadku montażu kontraktowego zawsze będzie ona wiodącym tematem w branży.

Popularnym tematem związanym z jakością jest dzisiaj traceability. Terminem tym określa się możliwość prześledzenia drogi produktu, od momentu, jego powstania z surowców, do momentu gdy trafi on do ostatniego klienta w łańcuchu dostaw. Znając historię danego towaru, jesteśmy w stanie odszukać dostawcę komponentów lub surowców, które mają wpływ na np. obniżenie jakości naszego produktu, wezwać do serwisu innych właścicieli urządzenia wykonanego z tych samych komponentów itd. Obowiązek śledzenia historii produktów spoczywa m.in. na producentach z branży farmaceutycznej i motoryzacyjnej. Okazuje się jednak, że wiele firm, które nie mają takiego obowiązku, same dla swojego bezpieczeństwa decydują się na wdrożenie systemu traceability, w tym wiele firm elektronicznych.

Materiały do produkcji elektroniki

Materiały do produkcji elektroniki z jednej strony determinują jakość i w części zaawansowanie procesów produkcyjnych, z drugiej strony ustalają też koszty produkcji. Przy szerokim asortymencie produktów na rynku, licznych markach handlowych, rozbudowanej sieci dystrybucji, wybór konkretnego produktu staje się zagadnieniem wielowymiarowym. Konieczne jest precyzyjne określenie swoich potrzeb i wymagań, a następnie znalezienie produktu o najlepszym stosunku możliwości do ceny. Rozwiązanie takiej łamigłówki wymaga wiedzy oraz dużej ilości wolnego czasu stąd w wielu przypadkach decydująca staje się opinia, rekomendacja i dostępne wsparcie techniczne ze strony dostawcy.

Z roku na rok związki elektroniki z chemią bardziej się pogłębiają i wymuszają na inżynierach elektronikach coraz więcej zainteresowania tą dziedziną. Bezsprzecznie zagadnienia chemiczne są odległe merytorycznie od rdzenia zagadnień elektronicznych, ale elektronicy nie mają wyjścia i przynajmniej ogólna orientacja w tytułowych zagadnieniach staje się dzisiaj obowiązkowa. Zagadnienia chemiczne są dość odległe tematycznie od elektroniki i z reguły wiedza tych, którzy używają materiałów, przynależy do kategorii użytkowej. Nie jest to dziwne ani też nie stanowi problemu w sytuacji, gdy mamy możliwość otrzymania wsparcia technicznego, konsultacji ze specjalistą.

Znaczenie wsparcia technicznego w obszarze produktów chemicznych jest oczywiście duże, ale specyfiką branży jest to, że nie ogranicza się ono do porady i doboru materiału najlepszego do danych zastosowań, tylko ogólnie do rozwiązywania problemu klienta z użyciem chemii. A to już wyższy poziom abstrakcji.

W omawianej tematyce zwykle klient ogólnie definiuje swoje potrzeby i zgłasza problemy, a sprzedawca ma za zadanie coś mu zaproponować. Idąc dalej, gdy podczas produkcji pojawia się problem, to dostawca materiałów musi umieć go rozwiązać i to zadanie jest znacznie trudniejsze od tego z doborem. Bo jeśli natryskiwany lakier ochronny po pewnym czasie się łuszczy i odpada od płytki, a producent walczy z reklamacjami zgłaszanymi przez klienta końcowego, to ktoś musi ustalić, z czym jest problem: z materiałem, przygotowaniem powierzchni, aplikacją, narzędziami, niewłaściwym przechowywaniem, zanieczyszczeniami czy też może źle wykonaną płytką. Ocena, czemu jest źle, wcale nie jest łatwa ani jednoznaczna, wymaga wiedzy, doświadczenia wynikającego z lat pracy i obserwacji podobnych przypadków. Jej wynikiem musi być decyzja, co trzeba zmienić, aby było dobrze i do niej potrzebna jest wiedza wykraczająca poza to, co napisano na etykiecie produktu.

W zakresie materiałów chemicznych bliska współpraca za dostawcą, jego kompetencje i chęć do współpracy są z takich powodów bardzo istotne. To może być także powód, dla którego producenci wiążą się z dostawcami i markami produktów na długie lata. Zaufanie i pozytywne doświadczenia są cennym dorobkiem, a w dzisiejszych czasach czasu na eksperymenty nie ma dużo. Raczej standardem jest to, że jesteśmy bardzo zapracowani i cenimy sobie relacje, w których nie trzeba cały czas pozostawać w napięciu i nieufności, że coś może znowu "wyskoczyć".

Rośnie liczba wymagań formalnych

Jakość materiałów chemicznych jest bardzo istotna w zastosowaniach profesjonalnych, a więc też takich, gdzie tych produktów używanych jest najwięcej. Niewłaściwie dobrany materiał lub taki, który ma złą jakość, niekoniecznie wywołuje skutki od razu. Regułą jest to, że o tym, co kupiliśmy dowiadujemy się dużo później, niekiedy po wielu miesiącach, gdy zaczynają pojawiać się zgłoszenia reklamacyjne. Drugim problemem jest to, że nie jest łatwo powiązać problemy z elektroniką z tym, że podczas produkcji użyto kiepskich materiałów. Trzeci problem jest taki, że jakości produktów chemicznych nie da się łatwo określić w momencie zakupu. Nie ma jak ich zbadać i zmierzyć, więc w praktyce polega się na tym, co w karcie katalogowej napisał producent lub na tym, co zaproponował jego przedstawiciel handlowy. Póki ich działania są rzetelne, wszystko jest w porządku.

Brak problemów z elektroniką pracującą w trudnych warunkach i przez wiele lat zmusza do sięgnięcia po preparaty chemiczne, ale kiepskie materiały mogą zadziałać dokładnie przeciwnie, np. wywołać korozję, elektromigrację i to na dodatek ukrytą pod nieprzezroczystą warstwą tworzywa.

Jeszcze innym problemem jest to, że nawet dobry materiał 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 dużo.

Szczegóły związane z dobrą jakością obejmują zagadnienia takie jak odporność na promieniowanie UV (zmiana koloru, twardnienie, pękanie, utrata przezroczystości), na utlenianie powierzchni (pękanie, mikropękanie, kruszenie, utrata elastyczności). Jakość to także odporność na zmiany temperatur w szerokim zakresie (bez utraty przyczepności, elastyczności).

Bezpieczeństwo – termin bardzo pojemny

Zagadnienia ekologiczne w obszarze preparatów chemicznych zawsze były postrzegane za istotne i na przestrzeni lat znaczenie tego parametru jeszcze bardziej się uwypukliło. 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. Stąd pojęcia takie jak ilość lotnych zawiązków organicznych, mimo że brzmią neutralnie, dla nich oznaczają przebywanie w atmosferze drażniącego śluzówki zapachu. Ci, którzy lutują zmagają się z oparami wydzielanymi przez topniki, inni narażeni są na kontakt z detergentami. Do tego dochodzą ekspozycje na pyły, drobinki żużlu i zgarów, pary alkoholu, barwniki i wiele innych podobnych substancji.

Na skutek tego to, czy środek do mycia płytek jest na bazie alkoholu, czy wody, zaczyna mieć znaczenie. Nawet jeśli ten drugi jest droższy, bo ma skomplikowaną recepturę i wymaga wielu dodatków uszlachetniających, przebija się na rynku, bo jeśli dział produkcji ma działać efektywnie, to trzeba zaakceptować to, że kadra musi mieć komfortowe warunki pracy.

Materiały, które nie wymagają specjalnych zabiegów przy produkcji, takich jak ubiór ochronny, filtr i wyciąg powietrza, a potem specjalnego traktowania resztek, nawet jak są w momencie kupowania droższe, w końcowym rozliczeniu mogą być tańsze, bo przecież zabezpieczenia kosztują.

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 preparatów chemicznych jest blisko powiązane z ekologią. W tym przypadku chodzi i 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 oczu lub skóry

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.

Wsparcie techniczne na wyższym poziomie

Znaczenie wsparcia technicznego w obszarze produktów chemicznych jest oczywiście duże, ale specyfiką tego obszaru produktowego jest to, że nie ogranicza się ono do porady i doboru materiału najlepszego do danych zastosowań, tylko ogólnie do rozwiązywania zagadnień. Jeśli natryskiwany lakier ochronny po pewnym czasie się łuszczy i odpada, a producent walczy z reklamacjami zgłaszanymi przez klienta końcowego, to ktoś musi ustalić, z czym jest problem: z materiałem, przygotowaniem powierzchni, aplikacją, narzędziami, niewłaściwym przechowywaniem, zanieczyszczeniami czy też może źle wykonaną płytką. Ocena nie jest łatwa ani jednoznaczna, wymaga wiedzy, doświadczenia wynikającego z lat pracy i obserwacji podobnych przypadków. Często wymaga to współpracy dystrybutora z producentem, który ma najszerszą wiedzę, co ponownie uwypukla znaczenie trzymania się w biznesie autoryzowanych kanałów sprzedaży.

Jakość materiałów jest niełatwa do weryfikacji

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.

Bardzo szeroka oferta asortymentowa

Cechą szczególną rynku materiałów do produkcji elektroniki jest bardzo duży asortyment pozwalający na zgodne współistnienie wielu dostawców na rynku oraz na specjalizację firm w określonej tematyce. Patrząc pod tym kątem na rynek, można wyróżnić kilka istotnych grup produktowych.

Materiały termoprzewodzące to pasty o różnej rezystancji termicznej, a także wypełniacze szczelin, zalewy i żele, które różnią się pomiędzy sobą gęstością, sposobem aplikacji i także zastosowaniem. Są też materiały PCM (z przemianą fazową), które mają lepsze właściwości cieplne w porównaniu do równoważnych rozwiązań tradycyjnych. Poza materiałami bezpostaciowymi są oczywiście jeszcze folie i gotowe podkładki tego typu, także grube, ale elastyczne i przypominające gąbkę wypełniacze szczelin (gap filler). Ważnym atutem taśm i folii termoprzewodzących jest to, że zapewniają potrzebną izolację galwaniczną, co pomaga w zapewnieniu bezpieczeństwa użytkowania.

Druga ważna grupa to materiały do ochrony antystatycznej dla pracowników, a więc odzież, obuwie, rękawiczki, opaski, maski, a także środki chroniące proces produkcyjny, jak meble, maty, podłogi, sprzęt kontrolny (testery), elementy wyposażenia stanowisk pracy. Dalej są produkty do ochrony gotowych wyrobów, takie jak opakowania: folie, torebki strunowe, pianki, pudełka itd.

Trzecia grupa to materiały do lutowania – 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.

W dalszej kolejności można wyróżnić produkty chemiczne do czyszczenia i zabezpieczania. Są to głównie zmywacze rozpuszczalnikowe bazujące na alkoholu izopropylowym lub wodzie z dodatkiem substancji aktywnych, takich jak detergenty oraz środki obniżające napięcie powierzchniowe. Zabezpieczenia to przede wszystkim lakiery akrylowe i uretanowe, ale także silikonowe i epoksydowe. Lakiery muszą spełnić odpowiednie warunki, takie jak elastyczność, odporność na zmiany temperatury i wibracje. Bardzo ważne jest to, aby były odporne na wilgoć oraz cechowały się dobrymi właściwości izolacyjnymi, a także miały dobrą odporność chemiczną i przepuszczalność do podłoża. Bardzo ważna jest też zdolność lakieru do zwilżania powierzchni płytki i komponentów na niej umieszczonych.

Na koniec trzeba wspomnieć o aerozolach serwisowych. Są to najczęściej środki czyszczące styki z brudu i tlenków, sprężone gazy do wydmuchiwania kurzu oraz zmywacze i rozpuszczalniki. W aerozolu jest dostępnych wiele środków specjalistycznych: lakiery izolacyjne, emulsje światłoczułe, zamrażacze itd.

Narzędzia ręczne i wyposażenie warsztatowe

Rynek narzędzi ręcznych i wyposażenia warsztatowego rozwija się w kierunku rozwiązań trwałych, ergonomicznych i dopasowanych do specyficznych procesów technologicznych. Klienci coraz częściej oczekują funkcjonalności dostosowanej do konkretnego środowiska pracy, dlatego rośnie znaczenie niestandardowych projektów, takich jak indywidualnie konfigurowane stanowiska czy systemy montażowe. Pozytywnym zjawiskiem dla omawianego sektora rynku są na pewno rosnąca automatyzacja i standaryzacja produkcji, co wymusza stosowanie wysokiej jakości narzędzi. Niewątpliwie największym czynnikiem negatywnym jest bardzo duża konkurencja na rynku oraz bardzo agresywna promocja produktów azjatyckich, głównie chińskich. Nawet duże znane marki sprzedają coraz częściej produkty chińskie, co najwyżej "brandowane" własnym logo. Co więcej, presja na obniżenie kosztów i zwiększenie zysków prowadzi do zalewu rynku przez produkty o niskiej jakości.

Najważniejszą grupę produktów do omawianych zadań tworzy sprzęt lutowniczy, w tym lutownice, stacje lutownicze i na gorące powietrze oraz stanowiska do reworku, czyli do napraw w trakcie produkcji. Kolejna grupa to wyposażenie stanowisk pracy w serwisie, laboratoriach, utrzymaniu ruchu, produkcji. W tym obszarze mieści się odzież antystatyczna i środki ochrony osobistej (rękawiczki, obuwie) oraz meble warsztatowe, biurka (stanowiska robocze), oświetlenie, wyciągi, sprzęt do magazynowania komponentów i podobne produkty, jakie są konieczne, aby po prostu wygodnie i efektywnie pracować. Ostatnia grupa produktów to narzędzia ręczne, których oferta szybko się poszerza, nie tylko w zakresie szczypiec i śrubokrętów, ale także w obszarze sprzętu do inspekcji, mycia, manipulowania. Podobnie jest w narzędziach do obróbki złączy: do zaciskania, obrabiania końcówek, przygotowywania kabli itp. Takiego sprzętu są dziesiątki, stąd każde hasło wymaga rozwinięcia.

Z uwagi na tę szybko rosnącą ilość niezbędnego sprzętu i postępującą specjalizację nie da się mieć na stole warsztatowym wszystkiego z górnej półki. Nierzadko przeszkadza w tym mała skala działania, okresowość koniunktury w biznesie oraz krótki czas życia wielu produktów i technologii zwłaszcza z zakresu elektroniki konsumenckiej. Narzędzi jest dzisiaj tyle, że dostawcy tworzą zestawy ukierunkowane na potrzeby specyficznych branż, np. serwisu telefonów komórkowych.

Sprzęt do lutowania

Stacja lutownicza jest głównym elementem każdego stanowiska roboczego. Kluczowe parametry użytkowe lutownic to między innymi moc, zakres temperatur pracy i sposób jej stabilizacji a także wykonanie. Dobre lutownice nie powodują zmęczenia operatora nawet przy całodziennym użytkowaniu. Mają ponadto dobrą izolację cieplną i nie podgrzewają ręki. Układ stabilizacji temperatury grota eliminuje możliwość przegrzewania komponentów i pól lutowniczych, a duża moc grzewcza rozszerza zakres zastosowań lutownic na obsługę elementów o dużej pojemności cieplnej oraz ogranicza wahania temperatury podczas montażu. Duża moc stacji lutowniczych pozwala też na szybką pracę, a więc produktywność.

W stacjach lutowniczych widoczny jest trend integracji tych urządzeń z resztą wyposażenia stanowiskowego, np. odciągiem oparów. Stacje lutownicze przestają być jednostkami autonomicznymi, które działają niezależnie od reszty. Wybrane modele pozwalają na podłączenie do sieci z możliwością zarządzania i rejestracji danych w zakresie parametrów lutowania dla potrzeb systemów traceability. Wyciągi i pochłaniacze dymu oraz oparów powstających podczas lutowania stają się częścią nie tylko stanowisk produkcyjnych, ale także miejsc, gdzie lutowanie jest okazyjne. Chodzi o ochronę zdrowia personelu.

Lutownice do zastosowań w elektronice najczęściej zasilane są niskim napięciem po to, aby ograniczyć do minimum szansę uszkodzenia delikatnych podzespołów elektronicznych na skutek upływności i poprawić bezpieczeństwo pracy operatora. Kolby umożliwiają wymianę grotów i nierzadko dla danego producenta liczba dostępnych wersji końcówek sięga kilkudziesięciu sztuk, tworząc system powiązany z marką producenta. Dobra dostępność grotów o różnych kształtach, w niskich cenach, trwałych, a więc starczających na wiele godzin pracy, jest dla dużej części użytkowników z obszaru produkcji zagadnieniem kluczowym przy wybieraniu danego rozwiązania. Niektóre lutownice opierają się konstrukcyjnie na wymiennych grotogrzałkach po to, aby poprawić stabilizację temperatury przy jednocześnie mniejszych rozmiarach części gorącej kolby.

Poza lutownicami kolbowymi w tym obszarze produktowym funkcjonują jeszcze lutownice na gorące powietrze wykorzystywane do lutowania i demontażu elementów SMD oraz specjalizowane stacje do demontażu i montażu (reworku) układów w obudowach bezwyprowadzeniowych (BGA i pokrewne). Urządzenia do wymiany układów BGA występują w wielu odmianach różniących się stopniem automatyzacji procesu, dokładnością pozycjonowania i funkcjami. Podobne zjawiska można obserwować w zakresie sprzętu do demontażu za pomocą nadmuchu gorącego powietrza, który można kupić w różnych wersjach, mocach, wersjach mechanicznych i stopniach zaawansowania.

Materiały i produkty chemiczne do produkcji

Na stanowisku elektronika coraz więcej miejsca zajmują materiały chemiczne, takie jak aerozole czyszczące, smarujące, lakiery do zabezpieczania powierzchni, środki penetrujące, zmywacze, zamrażacze, sprężone powietrze, rozpuszczalniki, kleje i inne. Można założyć, że absolutne minimum to dziesięć pojemników. Do tego trzeba doliczyć materiały lutownicze (minimum dwa typy drutów oraz pastę), topniki w kilku wersjach o różnej aktywności i przeznaczeniu, preparaty zmywające pozostałości po lutowaniu. Przydaje się plecionka do usuwania cyny, kalafonia, czyściki i gąbki oraz oczywiście zapasowe groty do lutownicy.

Niezbędną listę uzupełnią taśmy serwisowe: kaptonowe, winylowe (izolacyjne) oraz srebrzanka, kynar, koszulki termokurczliwe, opaski zaciskowe, etykiety, elementy mechaniczne takie jak śrubki oraz tulejki i przewody. W pracy przydają się też rękawiczki (bezpyłowe i antystatyczne), ściereczki do czyszczenia i podobne. Nie wolno zapomnieć o materiałach termoprzewodzących: pasta jest absolutnym minimum, ale podkładki silikonowe też się coraz częściej przydają. W zastosowaniach serwisowych komplet materiałów przewodzących jest obowiązkowy.

Na biurku inżynierskim często widoczne są zestawy komponentów: oporników, kondensatorów, popularne typy półprzewodników, bezpieczniki, baterie, żarówki i LED-y. Są one potrzebne do prototypowania, gdzie eksperymentuje się z wartościami lub prostuje pomyłki. Razem tworzy to potężny niezbędnik, który na dodatek z czasem zawsze się będzie o coś powiększać. Dlatego stanowisko robocze musi mieć dzisiaj pojemne szuflady zdolne do zmieszczenia tego wszystkiego albo szafki. Producenci materiałów chemicznych bardzo szybko poszerzają w ostatnich latach asortyment i podstawowe grupy materiałów, np. czyszczących, zawierających już nawet kilkanaście różnych typów środków o wąskim przeznaczeniu.

W przypadku serwisu i stanowisk projektowych bardzo trudno jest przewidzieć swoje potrzeby, gdyż zawsze czegoś będzie brakować lub pojawi się przypadek, którego nie braliśmy pod uwagę. Stąd typowe podejście jest takie, aby mieć możliwie dużo, znacznie więcej niż na bieżące potrzeby i zakres prac. Szczęśliwie materiały do celów serwisowych często są dostępne w małych opakowaniach, strzykawkach lub innego typu dozownikach, a komponenty w zestawach.

Narzędzia ręczne

Zjawiska rynkowe w obszarze narzędzi ręcznych są podobne jak w omówionych wcześniej materiałach chemicznych. Niekoniecznie w zakresie szczypiec i śrubokrętów, ale jeśli chodzi o sprzęt do inspekcji, mycia, manipulowania, to zmian jest wiele. To samo dotyczy narzędzi specjalistycznych, np. zaciskarek do konektorów, przyrządów do usuwania izolacji z przewodów, a także narzędzi precyzyjnych do pracy z urządzeniami mobilnymi. Wiele sprzętu tego typu jest dostępne w wersjach antystatycznych i antymagnetycznych. Szeroka oferta jest elementem promowania rozwiązań wysokiej jakości, poprzez porównanie i zestawianie obok siebie produktów różnej klasy i tym samym budowanie świadomości klientów co do jakości. Jakość narzędzi ręcznych definiują głównie materiały i ich obróbka uszlachetniająca, po to, aby krawędzie robocze nie pękały, nie odkształcały się i tym samym nie psuły precyzji działania.

Miniaturyzacja i złożoność

Na rynku mamy coraz więcej urządzeń mobilnych, a więc sprzętu małego i jednocześnie bardzo skomplikowanego. Złożoność innych urządzeń też się powiększa na skutek rosnącej funkcjonalności, gęstości mocy i podobnych zjawisk. W efekcie na płytkach drukowanych jest coraz ciaśniej, także z uwagi na koszty. Elementy elektroniczne są obecnie tak małe, że wiele z nich jest nie większych od łepka szpilki. Ponadto nowoczesne aplikacje IoT, układy czujnikowe lub pomiarowe muszą być zminiaturyzowane, aby ich zastosowanie (aplikacja) miało sens. Małe płytki, mikroskopowej wielkości podzespoły zapewniają też niskie koszty materiałowe dla producentów, stąd nie ma odwrotu od tego, aby w przyszłości wszystko było jeszcze mniejsze, niż jest teraz.

Skutek tych procesów jest taki, że do pracy konieczne są mikroskopy, lupy nagłowne, precyzyjne narzędzia do manipulacji oraz także urządzenia, które pozwalają na zmontowanie małej serii płytek, przy możliwie prostej konfiguracji i dużej elastyczności działania, takie jak podajniki. Do tego dochodzi sprzęt poprawiający komfort pracy ze zminiaturyzowaną elektroniką, a więc chwytaki, ssawki, manipulatory, końcówki, pęsety. Za każdą z wymienionych nazw kryje się cała grupa produktów różniących się szczegółami, takimi jak typ i wielkość końcówek, pokrycie, kształt itd. Samych pęset potrzeba dzisiaj minimum dziesięć.

Coraz więcej narzędzi ręcznych ukierunkowanych jest na poprawę komfortu pracy na stanowisku. Są to na przykład chwytaki, zestawy "trzecia ręka" i podobne akcesoria. Ta funkcjonalność jest analogiczna do urządzeń do poprawy komfortu widzenia.

Jakość i ergonomia

Wspólną tendencją od lat w krajowej branży elektroniki jest zainteresowanie wysoką jakością produktów i usług. Zapewnienie jakości w produkcji bezsprzecznie wymaga użycia dobrych narzędzi. Inaczej w razie problemów nie będzie wiadomo, co jest powodem usterki, np. błąd projektowy, wada materiału, uszkodzony komponent, a może jednak źle przygotowana seria próbna. Wraz z pogłębiającą się i stale rosnącą złożonością i miniaturyzacją elektroniki coraz mniej szczegółów widać gołym okiem, stąd znaczenie zaawansowanych narzędzi stale się pogłębia.

Inwestycje w wyposażenie stanowisk roboczych są częścią zapewnienia odpowiedniego poziomu zaawansowania procesów w firmie, takich jak produkcja, kontrola, serwis oraz obsługa posprzedażna. Usługi wysokiej jakości stają się ponadto istotne z uwagi na coraz większe koszty pracy, logistykę towarów (spedycję i magazynowanie) wraz z coraz bardziej kosztownymi podzespołami, a także dla zachowania dobrych relacji z klientami i postrzegania marki. Tak naprawdę wszystkie procesy biznesowe w dzisiejszych czasach stają się ważne.

Istotnym zagadnieniem w opisywanym obszarze jest ponadto ergonomia, a więc to, aby produkty miały konstrukcję i kształt dopasowany do fizjonomii człowieka, zapewniały ludziom komfortową pracę przez długi czas bez zmęczenia. Ergonomia w największym stopniu dotyczy stanowisk roboczych i narzędzi ręcznych, prawdopodobnie z uwagi na długi czas wykorzystania ich w pracy. Na stanowiskach pracy ergonomia jest kluczowym czynnikiem zapewniania wydajności i ograniczania absencji chorobowej. Poza tym ergonomiczne narzędzia pośrednio gwarantują długi okres ich używania, także dzięki ich lepszej akceptacji przez pracowników.

Konkurencja chińska

Narzędzia ręczne, sprzęt lutowniczy oraz wyposażenie stanowisk roboczych są produkowane przez wiele firm chińskich i sprzedawane za pomocą wielu kanałów logistycznych, w tym internetowych platform B2B/ B2C. Zaawansowanie techniczne, jakość wykonania oraz ceny takich produktów znacznie się różnią, od jakościowych i dopracowanych wersji po tandetę rozpadającą się po godzinie pracy. Wiele urządzeń przypomina wyroby znanych marek, a popularne lutownice, tygle itp. mają nierzadko kilku producentów i różnią się tylko logotypem. Są one też oferowane jako marki własne.

Produkty te pojawiają się w kraju, są sprzedawane przez wiele firm handlowych oraz na portalach aukcyjnych i konkurują ceną. Wprawdzie w ostatnich latach sytuacja trochę się poprawiła, bo granica celna i podatkowa UE została uszczelniona, ale problem dalej jest.

Mimo że są to oczywiste zależności i w sumie każdy je zna, takie narzędzia i sprzęt znajdują nabywców, którzy liczą, że nie będzie tak źle, że kupione narzędzia okażą się akurat lepsze, bo przecież nie wszystko, co jest wytwarzane na Dalekim Wschodzie, jest z definicji złe. Tamtejsi producenci potrafią produkować dobry sprzęt i wielu kupujących ma nadzieję, że trafi właśnie na taki. Tanie produkty są kupowane także z uwagi na cenę, bo niestety dobre narzędzia kosztują i na początku inwestycji lub też projektu są one pozycją, na której próbuje się zaoszczędzić. Jest to słaba strategia, ale podbudowują ją oczekiwania, że z czasem, jak biznes się rozkręci, to firmę będzie stać na coś lepszego. I nierzadko tak jest.

Mamy polskich producentów

W obszarze narzędzi i wyposażenia stanowisk roboczych mamy w kraju znaczący potencjał produkcyjny. Jest producent stacji lutowniczych i kilka firm wytwarzających lutownice transformatorowe. Produkujemy tygle lutownicze, urządzenia do montażu i demontażu BGA, odzież antyelektrostatyczną, meble przemysłowe antystatyczne – stoły, wózki, krzesła, regały, szafy, szafy Rack, systemy transportu bliskiego, urządzenia do produkcji i serwisu. Krajowe firmy zajmują się produkcją mebli antystatycznych, wytwarzają stanowiska montażowe. Mamy w kraju także producenta preparatów chemicznych, takich jak środki czyszczące, lakiery, smary, topniki i materiały do lutowania oraz materiałów antystatycznych. Nawet jeśli ten potencjał nie jest duży, jest wykonywany w kooperacji lub produkcja krajowa obejmuje tylko część procesów i pokrywa tylko wybrane nisze produktowe, to i tak w obliczu konkurencji chińskiej stanowi wielki wyczyn, który warto dostrzec.

Obwody drukowane

Wymagania producentów elektroniki w stosunku do obwodów drukowanych stale rosną w tempie pojawiających się nowych aplikacji, podzespołów oraz razem z wartościami parametrów, takich jak gęstość mocy lub zakres temperatur pracy. Projektanci elektroniki mobilnej w tym aplikacji IoT szukają głównie możliwości miniaturyzacji. Dla nich przeznaczone są obwody o dużej liczbie warstw, wersje sztywno-giętkie, płytki HDI, a wkrótce zapewne ultraHDI. Dla projektantów elektroniki mocy istotne są obwody zawierające grubą folię miedzianą, która pozwala na przewodzenie prądu o dużym natężeniu oraz umożliwia lepsze rozpraszanie ciepła. Firmy zajmujące się komunikacją i aplikacjami w.cz. poszukują możliwości realizacji płytek na laminatach teflonowych, tj. takich, które mają mały współczynnik stratności, doskonałą geometrię oraz jednorodność po to, aby nie było odbić sygnału i związanych z nimi strat. Do wszystkich aplikacji są dostępne płytki elastyczne, które mają szerokie spektrum aplikacyjne i pojawiają się obecnie w wielu rozwiązaniach, m.in. zastępując złącza i wiązki kablowe. Możliwości technologiczne branży PCB są bezsprzecznie szerokie, ale prawdziwym wyzwaniem dla projektanta jest osiągnięcie potrzebnej funkcjonalności i niezawodności produktu przy użyciu możliwie prostych i ekonomicznych rozwiązań PCB.

Konkurencja ze strony firm chińskich

Płytki importowane z Chin to temat, którym branża PCB żyje od lat i to na całym świecie. Produkcja obwodów drukowanych jest relatywnie droga i kosztowna od strony wymaganej infrastruktury. Wiele procesów technologicznych w PCB zalicza się do tzw. mokrych, a substancje wykorzystywane są szkodliwe dla zdrowia i środowiska naturalnego. Wymagania prawne nakładają na producentów liczne obowiązki związane z przechowywaniem, wykorzystywaniem oraz utylizacją materiałów. Materiały takie jak laminat są produkowane wyłącznie w Azji, droga jest energia elektryczna. Z uwagi na to koszty produkcji w naszym rejonie są znaczące i wymagają od producenta wielkiego wysiłku, aby całość biznesu zamknęła się na plusie. Na dodatek władze chińskie dotują przesyłki międzynarodowe, przez co koszty transportu mimo ogromnej odległości są niższe niż u nas dla przesyłek lokalnych w kraju.

Płytki importowane z Chin okazały się ważne w skali całego świata, bo tamtejsi producenci postawili na dużą skalę działania i na początku nie musieli się tak przejmować środowiskiem naturalnym. Zapewniły też dostęp do zaawansowanych technologii w PCB, których w kraju nie było i nierzadko nie ma do dzisiaj. W tym aspekcie obwody importowane są dla rynku cenne i pożyteczne, bo poszerzają ofertę. Z czasem okazało się, że tamtejsi producenci konkurują z resztą świata także w prostych obwodach i ta konkurencja stała się w biznesie poważnym wyzwaniem.

Nieobciążeni wysokimi kosztami i wspierani przez własne państwo oferują ceny, z którymi nie mają szans konkurować oferty rodzimych producentów. Dewastacja rynku postępuje od wielu lat i po obwodach drukowanych zaczyna też w podobny sposób oddziaływać na rynek usług EMS. Bez wprowadzenia przez UE ceł na obwody i produkty wykonane w ramach usług EMS w Chinach, europejski rynek w najbliższych latach będzie pod silną presją determinującą relacje biznesowe. Niestety mówi się o tym od dekady a zmian w polityce jak nie było, tak nie ma, tak samo jak wsparcia państwa dla producentów elektroniki i PCB.

Długotrwała współpraca to podstawa biznesu

Zmiany na rynku PCB zachodzą wolno i mimo wielu przeciwności biznesowych i bardzo silnej konkurencji lista dostawców nie zmienia się często. Wiele firm ma wieloletnią historię i działa na rynku od dekad, mimo wielu zmian w przepisach, wzrostu kosztów, wbrew pandemii, zawłaszczania rynku przez Chińczyków itd. Za ten efekt stabilności (przynajmniej pozornej) w dużej mierze odpowiadają klienci kupujący obwody drukowane. Ich przywiązanie do producentów jest bardzo duże i w efekcie migracje od jednego do drugiego dostawcy są relatywnie niewielkie. Jeśli tylko firma jest w stanie zachować wysoką i powtarzalną jakość wykonania oraz dobrą obsługę oraz ma kompetencje techniczne, to drobne niedogodności czy różnice w cenie nie są w stanie spowodować całkowitego przejścia do konkurencji i spalenia za sobą mostów.

W branży elektroniki wiele źródeł dostaw jest czymś naturalnym, stąd firmy produkcyjne współpracują zarówno z lokalnymi producentami, jak i importerami obwodów drukowanych, w zależności od potrzebnego wolumenu, terminu, typu. Zazwyczaj jest to kilka firm, z którymi mają już ustalone szczegóły w zakresie formatów plików i dokumentacji, panelizację, obróbkę mechaniczną oraz znają ich ograniczenia procesowe i technologiczne. Jeśli współpraca dotyczy także montażu, współpraca staje się jeszcze bliższa, bo możliwość zamówienia w jednej firmie całego urządzenia w ramach kompleksowej usługi produkcyjnej z roku na rok jest coraz bardziej oczekiwana na rynku i popularna.

Powodów jest wiele: wygoda, niższe koszty, jeden dostawca, który odpowiada za całość produkcji, a także wiele innych problemów kadrowych, organizacyjnych, kłopoty z zaopatrzeniem, a także często skala działania na tyle niewielka, aby inwestycje w park maszynowy były uzasadnione. W efekcie takich procesów firmy zajmujące się montażem zapewniają klientom obwody drukowane, a wielu producentów płytek rozszerza ofertę o montaż. Wszyscy razem dają ponadto zaopatrzenie w elementy elektroniczne. Warto zauważyć, że w przypadku zleceń kompleksowych, tj. płytki, montażu razem z kupnem podzespołów, cena płytki nie odgrywa tak dużej roli w całkowitych kosztach.

Skomplikowane łańcuchy dostaw

Łańcuchy dostaw płytek drukowanych w Polsce są często uwikłane. Najkrótsza sieć łączy klienta, który zamówi płytki bezpośrednio u polskiego producenta. Ale krajowe firmy też wspierają się importem i działają w modelu mieszanym, produkują i importują po to, aby poszerzyć ofertę i lepiej wykorzystać swoje możliwości. I tak płytki dwustronne do prototypów mogą być wytwarzane w kraju błyskawicznie, w ciągu nawet jednego dnia, zaś reszta może być importowana. Wówczas łańcuch dostaw jest już dłuższy.

Trochę dłuższa sieć łączy też klienta zamawiającego płytki u producenta europejskiego. Kilka firm takich jak np. Eurocircuits wyspecjalizowało się w szybkiej produkcji zaawansowanych obwodów drukowanych np. dla świata nauki, kosmosu, i mają swoje grono stałych klientów.

Na rynku działają też przedstawiciele fabryk chińskich zapewniający kontakt dla przedsiębiorców w języku polskim i rozliczenia z fakturą w złotych. Jeszcze inni pośrednicy działają z zagranicy i nie tworzą nawet lokalnego punktu kontaktowego, ale faktem jest, że często mają w swoich zasobach osoby mówiące po polsku. Są też specjalizowani pośrednicy mający w kraju biuro i współpracujący z wieloma fabrykami w Azji (brokerzy). Zapewniają oni obsługę lokalnych klientów i rozliczenia, nie opierają biznesu na współpracy z jedną fabryką, tylko z wieloma oraz działają w dużej, międzynarodowej skali.

Producenci elektroniki mogą też zamówić obwody bezpośrednio w fabrykach chińskich, gdyż wiele z nich ma platformy sprzedaży z rozbudowanymi narzędziami do wyceny, kontroli projektu i płatności. W tym przypadku możliwa jest pełna samoobsługa. Z takich możliwości korzystają głównie osoby prywatne, a więc świat hobbystów i makerów, ale firmy produkcyjne wykorzystują te platformy także w przypadku zamawiania serii próbnych.

PCB I EMS, czyli synergia w produkcji elektroniki

Atutem Polski jest rozwinięta branża firm EMS, które stanowią zaplecze produkcyjne dla firm krajowych i zagranicznych. Mamy mniejsze koszty, doświadczoną kadrę, wiedzę na temat technologii produkcji, a dodatkowo zapewniamy jakość i rzetelność. Polska jest też blisko rynków zachodnich zarówno geograficznie, jak i mentalnie. Pozytywnie oddziałuje także wzrost znaczenia kooperacji w produkcji elektroniki na całym świecie, będący wynikiem rosnącego znaczenia specjalizacji i wzrostu stopnia skomplikowania. Firmy EMS zapewniają dostęp do zaawansowanych technologii, które w wielu przypadkach są poza zasięgiem producentów, zwłaszcza tych mniejszych, nie mówiąc o start-upach.

Usługi EMS oferuje wiele firm, które kiedyś wytwarzały obwody drukowane, gdyż jest to zbliżony obszar kompetencji i naturalny kierunek rozwoju biznesu (np. Techno-Service, Kompania, Printor). Co więcej, wielu producentów PCB, którzy postawili na rozwój usług EMS, porzuciło produkcję płytek we własnym zakresie i dzisiaj je wyłącznie importuje z uwagi na koszty i to, że mając ograniczony budżet, na coś muszą postawić w inwestycjach, a obie te dziedziny są bardzo kapitałochłonne, jeśli chodzi o park maszynowy.

Analogicznie producenci kontraktowi zapewniają klientom obecnie płytki drukowane i komponenty w ramach kompleksowych usług produkcyjnych. W ogromnej większości płytki te są zamawiane w fabrykach chińskich, niemniej celem jest elastyczność, czyli różne źródła dostaw, w zależności od wymagań technologicznych, terminu, wielkości serii itd. Z całą pewnością można jednak stwierdzić, że producenci EMS są dostawcami obwodów drukowanych w Polsce i tworzą wyraźnie odrębny segment.

Zaawansowanie technologii stale się zwiększa

Przez wiele lat rynek PCB zdominowany był przez zwykłe płytki jednoi dwustronne. Płytki wielowarstwowe były drogie i trudno dostępne, gdyż firm, które zajmowały się ich produkcją, nie było wiele. Dzisiaj to już historia i warunki są zupełnie inne. Wszystkie globalne trendy zmieniające światową elektronikę, a więc IoT, komunikacja bezprzewodowa, elektronika mobilna oraz noszona, prowadzą do coraz większej miniaturyzacji i szybkiego wzrostu wymagań technologicznych w zakresie obwodów drukowanych. To tworzy ogromną potrzebę użycia płytek wielowarstwowych, elastycznych oraz sztywno- giętkich, gdyż ułatwiają one miniaturyzację. Pojawiają się również potrzeby w zakresie ślepych i zagrzebanych przelotek, niestandardowe grubości laminatów i miedzi (cieńsze laminaty, ale też grubsza miedź), co jest istotne w aplikacjach dużej mocy. W niektórych rozwiązaniach, np. wojskowych, zaawansowane obwody drukowane są wręcz kluczowe.

Takich aplikacji jest bardzo dużo, odpowiadający popyt rynku pozwala producentom na inwestycje w technologię. Z podobnych przesłanek ciągle zwiększa się zainteresowanie obwodami sztywno-giętkimi i elastycznymi oraz obwodami o dużej gęstości (HDI). Wraz z inwestycjami maleją też ceny i te nowości stają się przystępne cenowo.

Mniejsze obudowy podzespołów wymuszają postęp w technologii

Za rozwój technologii obwodów drukowanych w znacznej części odpowiadają zmiany w podzespołach elektronicznych. Są one coraz mniejsze, a wiele nowych produktów wytwarzanych jest w małych bezwyprowadzeniowych obudowach o rastrach wyprowadzeń nieprzekraczających 0,5 mm. Z uwagi na koszty, wzrost upakowania płytek i złożoności układów elektronicznych, miniaturyzację, koszty dystrybucji i podobne czynniki, znaczna część elementów jest wytwarzana wyłącznie w małych obudowach i liczba dostępnych wersji obudów jest dzisiaj znacznie mniejsza niż dekadę temu, gdzie standardem były minimum 3–4 typy. Skutkiem jest konieczność stosowania płytek wielowarstwowych, zagrzebanych przelotek, płytek HDI i innych nowinek, bo przy tak małym rastrze nie da się przeprowadzić ścieżek między padami.

Wszędzie dzisiaj ogranicza się koszty i stara się efektywnie gospodarować mocami produkcyjnymi, dlatego preferowanym podejściem jest mała i tania w produkcji obudowa elementów. To oddziałuje na sektor PCB, bo kupujący układy scalone mają dzisiaj mniejszy wybór, a obwody drukowane muszą się do tego dopasować pod kątem zaawansowania technologii.

Sprzęt i usługi do produkcji małoseryjnej i prototypowej

Inżynierom zawsze się spieszy, stąd możliwość szybkiego wykonania prototypu lub małej serii próbnej jest i była w centrum zainteresowania. Z takich powodów większość firm PCB proponuje wykonanie ekspresowe prototypów, firmy EMS zapewniają montaż i do realizacji takich zleceń często mają wydzielony sprzęt. Coraz częściej za terminem prototypowanie kryje się wręcz kompleksowa pomoc będącą kombinacją wszystkich czynności związanych z przygotowaniem produktu – od etapu biura projektowego, przez montaż, programowanie oraz dobór odpowiedniej obudowy. To bezsprzecznie jeden z najbardziej istotnych czynników pozytywnych dla omawianego rynku.

Zapotrzebowanie na usługi i produkty związane z prototypowaniem elektroniki oraz produkcją małoseryjną zwiększa postępująca miniaturyzacja. Współczesna elektronika staje się coraz bardziej złożona, a jednocześnie coraz mniejsza, lżejsza, bardziej mobilna. Na płytkach drukowanych jest coraz ciaśniej, bo z uwagi na koszty i wymagania klientów co do funkcjonalności układy elektroniczne stają się bardziej złożone i upakowane na mniejszym obszarze.

Elementy elektroniczne są obecnie tak małe, że łepek od szpilki jest w stanie je zakryć. A nowoczesne aplikacje IoT, układy czujnikowe lub pomiarowe muszą być miniaturowe, aby ich użycie miało sens. Stąd nawet jeśli potrzebna jest tylko jedna sztuka urządzenia, raczej nie da się wykonać jej ręcznie i wymagane jest wsparcie maszyn.

Montaż ręczny płytek PCB daje się wykonać w przypadku elementów o rozmiarze nie mniejszym niż 0603, o ile oczywiście nie ma obudów BGA i innych bezwyprowadzeniowych, wyświetlacza, który wymaga zgrzania taśmy elastycznej, a rastry wyprowadzeń nie przekraczają 0,125 mm. Miniaturyzacja wymusza wykonanie prototypu w oparciu o normalny proces produkcji także dlatego, że nawet nadzwyczaj sprawny operator może pogorszyć jakość na tyle, że późniejsza analiza działania wersji próbnej będzie utrudniona.

Montaż SMT to najważniejszy proces

Od lat głównym procesem technologicznym w produkcji elektroniki jest montaż powierzchniowy. Dzięki dużej automatyzacji operacji związanych z układaniem i lutowaniem elementów oraz standaryzacji obudów elementów elektronicznych zapewnia on dużą wydajność i znakomitą jakość. Montaż SMT został w ogromnej części zoptymalizowany pod kątem wszystkich kluczowych parametrów. Najnowsze urządzenia montują dziesiątki tysięcy elementów w ciągu godziny, zapewniając powtarzalność oraz bardzo mały koszt.

Im mniejsze serie (wolumeny), im więcej wariantów, typów oraz wersji, tym te zalety stają się trudniejsze do osiągnięcia. Ustawienie parametrów procesu produkcji, przezbrojenie automatu na inne zadanie, zamontowanie podajników z innymi podzespołami zajmuje czas i wymaga poświęcenia uwagi na dopracowanie parametrów. Stąd produkcja małych serii rządzi się innymi prawami i jest mniej opłacalna.

Dla firmy kontraktowej zlecenia prototypowe wymagają ponadto innej organizacji pracy zapewniającej możliwość wykonania niewielkiego, ale pracochłonnego zadania, obok "normalnej" produkcji. Przy wykorzystaniu wspólnego parku maszynowego zadanie to jest trudne do osiągnięcia, stąd coraz powszechniej firmy inwestują w działającą równolegle linię do obsługi takich zleceń. Rozwiązanie takie ma wiele zalet i umożliwia niezależny montaż nowych opracowań w działach R& D bez przerywania ciągłości bieżącej produkcji i tym samym bez zagrożenia dla powtarzalności i jakości procesów.

Kilka linii produkcyjnych umożliwia też optymalizację kosztów, bo urządzenia mają swoje profile, np. są ukierunkowane na wykonywanie dużych jednakowych serii, inne mają małą wydajność, ale za to łatwo się je przestawia, jeszcze inne zapewniają dużą uniwersalność i obsługują szeroki zakres elementów kosztem wydajności itd. Nawet jeśli taka linia nie działa cały czas, to ułatwia zgranie harmonogramu i ułożenie różnego typu zleceń w grafiku oraz brak konieczności zlecania wykonania prototypów na zewnątrz do kooperantów. Takie zależności powodują, że wydzielone urządzenia do małych serii, prototypów, stają się normalną częścią parku maszynowego.

Z roku na rok w ofertach producentów jest coraz więcej sprzętu ukierunkowanego na opisywane potrzeby, co wynika z tego, że serie produkcyjne są coraz mniejsze. Tak zmienia się branża elektroniczna i oczekiwania klientów, którzy poszukują innowacji, wariantowości, możliwości kastomizacji. Do tego dochodzi presja kosztowa związana z magazynowaniem gotowych wyrobów i ryzyko ich niesprzedania. Z uwagi na koszty te duże serie produkowane są w globalnych firmach EMS, stąd na naszym rynku najczęściej dominują serie małe i średnie, a za nimi idą zakupy maszyn pod takie właśnie warunki.

Automaty pick & place, które nakładają też pastę lutowniczą, są często atrakcyjną propozycją, bo zajmują mniej miejsca w hali i nie kosztują tyle, ile trzeba zapłacić za dwie osobne maszyny. Analogicznie jest ze sprzętem pozwalającym na obsadzanie podzespołów SMT i THT, także tych większych i o nietypowych rozmiarach.

Dla potrzeb zapewnienia elastyczności warto mieć w firmie dwie linie produkcyjne, a gdy zleceń jest jeszcze więcej, to nawet trzy nie są przesadą. Wydzielone stanowiska do poprawek, sprzęt do prototypowania też staje się z czasem czymś naturalnym w przedsiębiorstwie. Wiele linii produkcyjnych umożliwia także optymalizację działań po stronie kosztów.

Istotna dostępność podzespołów

Z uwagi na wysoki poziom innowacyjności i zmienności branży elektronicznej, a także mocno skrócone okresy wycofywania elementów z rynku w porównaniu z okresem sprzed kilku lat, producenci elektroniki z coraz wyższą częstotliwością wprowadzają nowe wersje produktów oraz zupełnie nowe produkty, co powoduje stopniowe odchodzenie od bardzo dużych serii produktowych na rzecz mniejszych partii. Każda taka partia musi być poprzedzona prototypem, co z kolei powoduje widoczny od kilku lat wzrost zapotrzebowania na krótkie serie testowe. Firmy nieposiadające własnych linii montażowych najchętniej zlecają produkcję gotowych modułów (usługa kompleksowa), firmy z własnymi liniami montażowymi zamawiają wszystkie elementy oddzielnie i składają oraz testują je u siebie. Widoczny jest coraz bardziej nacisk na czas realizacji takich zleceń (prototyp ma być gotowy jak najszybciej) oraz chęć przetestowania prototypu już w docelowej konfiguracji parametrów, innymi słowy, rośnie stopień zaawansowania technologicznego.

Kolejnym czynnikiem jest to, że trudno jest kupić elementy elektroniczne w małych ilościach i dobrej cenie. Inżynierowie tworzący prot typy oraz firmy produkujące małoseryjną elektronikę skazani są na wybór podzespołów "typowych", dostępnych z magazynów dostawców/hurtowni. Odcięci są w ten sposób od najnowszych technologii.

Usługi powiązane z prototypowaniem

Pod kątem prototypowania dostępne są ekspresowe usługi wykonania płytek drukowanych, wydruki 3D do testowania koncepcji detali mechanicznych i obudów, druk cyfrowy treści płyt czołowych (elewacji), obróbka CNC mechaniki. Kolejny zestaw usług związany jest z projektowaniem układu elektronicznego, płytki drukowanej, tworzeniem modelu komputerowego obudowy. Ten obszar to domena biur inżynierskich, niemniej w praktyce obszary aktywności firm, kompetencje i oferty się przenikają.

Z prototypowaniem powiązane są też badania urządzeń pod kątem zgodności z normami i certyfikacja. W ramach badań cząstkowych wykonywanych podczas realizacji projektu sprawdza się, czy nie są konieczne jakieś korekty w założeniach lub wykonanych etapach po to, aby zawczasu poprawić lub zmienić konstrukcję, bo np. pojawiają się zakłócenia. Usługi te świadczą laboratoria badawcze i są to badania precompliance (projektowe) oraz finalne testy zgodności z normami wykonywane na koniec procesu przygotowania urządzenia do produkcji.

Poza badaniami w zakresie kompatybilności weryfikacje laboratoryjne dotyczą testów klimatycznych, narażeń mechanicznych (np. odporności na upadek), bezpieczeństwa użytkowania, a dalej specyficznych norm branżowych: medycznych, telekomunikacyjnych, wojskowych, pożarniczych i innych specjalistycznych, jak badania odporności na impulsy HPEM (dużej mocy), badania odporności urządzeń na anomalie występujące w sieciach zasilających m.in. zmiany częstotliwości sieci zasilającej, wahania napięcia, zniekształcenia przebiegu napięcia itp., badania zaburzeń od urządzeń PLC pracujących w liniach niskiego napięcia. Jeszcze bardziej specjalistycznie wyglądają badania fotobiologiczne, temperatury barwowej i wskaźnika oddawania barw w oświetleniu, a także oddziaływania fal elektromagnetycznych na organizm ludzki.

Jak widzimy z tego skrótowego opisu, usług kierowanych w stronę przygotowania prototypów jest dość dużo, ale są one rozproszone między wielu usługodawców na rynku.

Przegląd produktów do prototypowania

Najważniejszą grupę produktów do takich zadań tworzy sprzęt lutowniczy, w tym lutownice, stacje lutownicze i na gorące powietrze oraz stanowiska do reworku, czyli napraw płytek w trakcie produkcji. Lutownice do zastosowań w elektronice najczęściej zasilane są niskim napięciem po to, aby ograniczyć do minimum ryzyko przebicia elementów i pozwalają na uziemienie. Kolby umożliwiają wymianę grotów i nierzadko dla danego producenta liczba dostępnych wersji końcówek sięga nawet kilkudziesięciu sztuk. Dobra dostępność grotów o różnych kształtach, w niskich cenach, trwałych, a więc wystarczających na wiele godzin pracy, jest dla dużej części użytkowników z obszaru produkcji zagadnieniem kluczowym przy wybieraniu danego modelu lub też grupy produktów zgodnych pod tym kątem.

Poza lutownicami kolbowymi w tym obszarze produktowym funkcjonują jeszcze lutownice na gorące powietrze wykorzystywane do lutowania i demontażu elementów SMD oraz specjalizowane stacje do demontażu i montażu (reworku) układów w obudowach bezwyprowadzeniowych.

Kolejna grupa to wyposażenie stanowisk pracy w serwisie, laboratoriach, utrzymaniu ruchu, produkcji. Ostatnia grupa produktów to narzędzia ręczne, których oferta szybko się poszerza. Niekoniecznie w zakresie szczypców i śrubokrętów, ale jeśli chodzi o sprzęt do inspekcji, mycia, manipulowania, to zmian jest wiele. Podobnie jest w narzędziach do obróbki złączy: do zaciskania, obrabiania końcówek, przygotowywania kabli itp.

Oprogramowanie projektowe

Znaczenie oprogramowania w procesie wykonania prototypu jest ogromnie duże i cały czas się zwiększa, a im bardziej złożony projekt, im większe wymagania, tym potrzeba posiadania zaawansowanego oprogramowania projektowego jest mocniej zarysowana. Najbardziej perspektywiczne obszary aplikacyjne z punktu widzenia prototypowania to przygotowanie wizualizacji przestrzennej i poddanie go symulacji za pomocą wielu pakietów odpowiedzialnych za ocenę zjawisk elektromagnetycznych, termicznych, integralności sygnałowej i innych. Środowisko projektowe zapewnia obecnie wizualizację płytki w trzech wymiarach, projektowanie mechaniczne obudowy i rozwiązań połączeniowych z możliwością złożenia całości ze sobą (płytki, obudowy, wiązki).

Liczba narzędzi symulacyjnych szybko rośnie i patrząc na to, co dzieje się na rynku, należy oczekiwać, że tempo to jeszcze bardziej wzrośnie w kolejnej dekadzie. Rozwój symulatorów i zaawansowanych pakietów przyspieszył wraz z popularyzacją przetwarzania danych w chmurze (cloud computing), gdyż umożliwia to uzyskanie dużej mocy obliczeniowej niezbędnej do szybkich obliczeń złożonych zagadnień. Najbardziej znaczący postęp dotyczy zapewne kompatybilności elektromagnetycznej i symulacji cieplnych (rozkładu temperatury, chłodzenia na poziomie systemu). W tych dziedzinach symulacja przynosi bardzo spektakularne efekty. Rozwijają się też zagadnienia łączenia symulacji z rzeczywistymi pomiarami i modelowaniem fragmentu sprzętowego jeszcze niedostępnego w formie fizycznej.

Dostawcy produktów i usług

Firm związanych z tematyką prototypowania i produkcji małoseryjnej jest dość dużo, a rynek produktów usług jest bardzo szeroki, gdyż tak sformułowany temat jest podzbiorem dla szerszego kryterium, czyli produkcji elektroniki w ogólności. Stąd w naszym zestawieniu są duże firmy dystrybucyjne o szerokiej ofercie produktowej, jak TME, Masters, Conrad, które sprzedają narzędzia ręczne, stacje lutownicze itp., i zarazem dostawcy oprogramowania projektowego i narzędzi do prototypowania, jak Cadrex. Kolejna grupa charakterystyczna to dostawcy urządzeń do produkcji elektroniki i materiałów, tacy jak SMT- TECH, Loktech, Labem, Robtools. Firmy te mają szerokie oferty sprzętu różnej klasy i o różnym przeznaczeniu, w tym często rozwiązania specjalnie ukierunkowane na produkcję małoseryjną, jak np. urządzenia półautomatyczne wspomagające pracę ręczną lub combo (dwa w jednym).

Następna grupa to firmy kontraktowe produkujące elektronikę na zlecenie. Dla nich wytwarzanie prototypów jest naturalną częścią pracy i wiele firm ma do tego celu wydzieloną infrastrukturę. W realiach krajowych firmy tego typu produkują najczęściej średnie i krótkie serie, wielowariantowe rozwiązania produktowe, a część z nich angażuje się w usługi projektowe i ma niezłe zaplecze przygotowane pod tym kątem. Firmy takie często łączą projektowanie z produkcją małoseryjną i prototypowaniem.

Poza opisanymi zbiorami są też firmy, które trudno sklasyfikować w tym zestawieniu, jak firmy dystrybucyjne specjalizowane, producenci PCB, klawiatur, dostawcy aparatury do badań precompliance i wybranych urządzeń specjalistycznych. Przygotowanie produkcji urządzeń elektronicznych obejmuje wiele działań i procesów, stąd taka szeroka reprezentacja firm jest tutaj naturalna.

Urządzenia technologiczne do produkcji elektroniki

Od ponad dekady można obserwować w Polsce szybki wzrost możliwości technologicznych zapewnianych przez krajowe przedsiębiorstwa w zakresie produkcji elektroniki. Dotyczy on dwóch ścieżek, pierwsza obejmuje usługi produkcji kontraktowej elektroniki (EMS), które dla klientów z kraju i zagranicy świadczy około setki firm. Drugą ścieżkę tworzą producenci urządzeń elektronicznych, którzy również inwestują w rozbudowę potencjału produkcyjnego i zdolności wytwórczych w swoich zakładach.

Koniunktura w ostatniej dekadzie sprzyjała całej branży elektronicznej, a kryzysy raczej ją wspierały, zamiast osłabić. To dlatego, że kłopoty gospodarcze powodowały napływ do Polski zleceń montażowych z Europy Zachodniej i Skandynawii, bo nasze firmy EMS są tańsze i jednocześnie mają kompetencje techniczne nieodbiegające od konkurencji na tamtejszych rynkach. Z kolei producenci elektroniki dostrzegli możliwości kryjące się w wielu niszach rynkowych i branżach specjalistycznych, na które jest spore zapotrzebowanie nie tylko rynku krajowego, ale i innych krajów w UE. Elektronizacja jest też metodą na obniżenie kosztów lub zyskanie przewagi konkurencyjnej, stąd gdy na rynku działo się nienajlepiej, elektronicy z reguły nie narzekali na brak pracy, inwestycji oraz szczególnie nie zmagali się z koniecznością oszczędności. Teraz ta reguła tymczasowo została wygaszona, bo cały rynek doświadcza zadyszki, ale na szczęście perspektywy są cały czas dobre, bo od elektronizacji nie ma odwrotu.

Zwiększające się zaawansowanie technologii wymusza inwestycje

Nowe inwestycje w zakresie urządzeń do produkcji elektroniki często wiążą się z poprawą szeroko rozumianej jakości. Firmy EMS i OEM inwestują znaczną część wypracowanych zysków i przykładają dużą wagę do rozwoju posiadanej technologii produkcji w stronę jej większego zaawansowania, powtarzalności, dokładności i precyzji, a także do minimalizacji braków i problemów technicznych powstających przy produkcji, jednym słowem "w jakość". Takie są wymagania klientów krajowych i zagranicznych. Bez dobrej jakości nie da się też uzyskać niskich cen z uwagi na straty w materiałach.

Im bardziej zaawansowana elektronika, mniejsze komponenty, bardziej upakowane ścieżki na płytce, tym zapewnienie jakości staje się trudniejsze, bo proces zaczyna się ocierać o możliwości technologiczne maszyn i parametry graniczne materiałów lub też przestaje zapewniać wystarczającą wydajność. W efekcie konieczne stają się inwestycje w nowszy i tym samym bardziej zaawansowany sprzęt lub staje się niezbędna rozbudowa o kolejną linię technologiczną lub jakiś element z nią związany.

Kontrola jakości musi być realizowana za pomocą urządzeń AOI, SPI i testów ICT/ FCT. Walka o jakość to także traceability. Pod tym pojęciem kryje się możliwość prześledzenia krok po kroku poszczególnych etapów procesu technologicznego. Taki zapis czynności, w połączeniu z parametrami procesu, obsługą, materiałami wykorzystanymi w produkcji (numery partii i produktu) jest podstawowym źródłem danych dla zakładowego systemu kontroli jakości, pozwalając w kolejnym kroku na doskonalenie procesu. Elementem jakości jest też zwiększająca się popularność lakierowania płytek dla poprawy odporności środowiskowej, w tym tworzenia pokryć selektywnych oraz urządzeń do przechowywania podzespołów w kontrolowanej atmosferze. Standardem jest przestrzeganie norm i stosowanie się do standardów IPC. To wszystko są atrybuty zaawansowania technologicznego i jakości w produkcji, które dopiero wdrożone razem są w stanie przynieść pożądany efekt.

Dla rynku urządzeń produkcyjnych zapewnienie jakości to wielowymiarowy aspekt, niemniej można czasem odnieść wrażenie, że inwestycje mają charakter fal, np. w AOI, w magazyny elementów z kontrolowaną atmosferą, sprzęt do prototypowania i produkcji małoseryjnej, a w ostatnim okresie w automatyzację montażu ręcznego i roboty.

Automatyzacja produkcji postępuje

Głównym procesem technologicznym w produkcji elektroniki jest montaż powierzchniowy. Dzięki dużej automatyzacji operacji związanych z układaniem i lutowaniem elementów oraz na skutek dalekiej standaryzacji obudów elementów elektronicznych SMD, zapewnia on dużą wydajność i małe koszty, a także znakomitą jakość. Przez wiele lat wydawało się, że uda się osiągnąć stan, kiedy na płytce drukowanej będą tylko elementy SMD i producentom uda się stworzyć takie odpowiedniki powierzchniowe dla wielu komponentów przewlekanych takich jak złącza, transformatory, ekrany. Takich rozwiązań na rynku jest wiele, ale mimo to problem z zapewnieniem automatycznego montażu całego PCBA jest daleki od opanowania. Elementy indukcyjne, moduły, konektory oraz elementy montażowe i podobne części są za duże lub za ciężkie, aby można było je montować w procesie SMT. Nawet gdyby montaż był możliwy, bo automaty dokonują dzisiaj cudów, to i tak z punktu widzenia trwałości montaż powierzchniowy jest za delikatny. Stąd każdy producent musi montować i utrzymywać stanowiska pracy ręcznej.

Szans na pozbycie się takich elementów z płytek drukowanych nie widać. Z jeden strony przyczyną jest szybki rozwój elektroniki, a więc to, że elektronizacja dotyczy dzisiaj także specjalistycznych dziedzin, związanych z dużą mocą (energia odnawialna, energoelektronika), sterowaniem silnikami, motoryzacją i podobnych obszarów, gdzie wykorzystuje się wiele mało typowych elementów. Są to też dziedziny, w których czas życia produktów jest relatywnie długi, konieczne jest zapewnienie możliwości serwisu poprzez naprawę, a niekoniecznie tylko przez wymianę całej płytki i tak dalej. Wiele takich i podobnych czynników przekłada się na to, że na płytkach drukowanych cały czas są elementy THT, które trzeba jakoś zamontować.

Montaż THT to proces w dużej mierze ręczny, a więc mało wydajny, podatny na błędy i coraz bardziej kosztowny. Większość płytek zawiera elementy różnego typu, a więc SMD i THT, w dowolnych kombinacjach stron, na skutek czego lutowanie automatyczne wymaga też odpowiedniej organizacji procesu. Praca ręczna dotyczy też mechaniki, a więc montażu płytki w obudowie, przykręcenia wyświetlacza lub montażu okablowania, a w kolejnym etapie także zapakowania produktu. Efekt jest taki, że czynności wykonywanych przez personel jest cały czas dużo.

Ten problem próbuje się rozwiązywać za pomocą robotów. Urządzenia te w działaniu przypominają człowieka z jedną ręką, którą trzyma lutownicę, wkrętak lub chwytak. Różnica jest taka, że robot jest bardzo sprawny, niesamowicie dokładny i nigdy się nie męczy. Nowe konstrukcje robotów, tzw. współpracujące (coboty), nie wymagają tworzenia specjalnych stref bezpieczeństwa oddzielających ich od ludzi. Są to małe urządzenia, które można postawić na stole, dzięki temu są bardzo wygodne. W ostatnich latach takich robotów pojawiło się na rynku bardzo dużo, na skutek konkurencji i rosnącego rynku ceny przestały być szokująco wysokie. Integrację w procesie ułatwia też oprogramowanie, które nie wymaga ani szczególnych umiejętności, ani też poświęcenia wiele czasu. Jak wynika z naszego badania ankietowego i danych pokazanych na wykresie, branża produkcji elektroniki traktuje roboty jako atrakcyjną propozycję rozwoju technologicznego.

Miniaturyzacja stymuluje postęp

Szybki i wielotorowy rozwój branży elektroniki jest jednym z czołowych czynników prorozwojowych dla branży produkcji urządzeń elektronicznych (obojętnie czy dla firm EMS lub firm, z produkcją własną) i tezę tę potwierdzają również nasze badania ankietowe. Bez względu na to czy chodzi o sprzęt przemysłowy, medyczny, wojskowy czy też elektronikę konsumencką, w tym sprzęt mobilny, na rynku jest coraz więcej urządzeń relatywnie małych i jednocześnie bardzo skomplikowanych. Można powiedzieć, że poziom złożoności wszystkich produktów z roku na rok się powiększa. Na płytkach drukowanych jest coraz ciaśniej, elementy są coraz mniejsze, ścieżki cieńsze, a połączeń jest coraz więcej. Wiele elementów elektronicznych jest obecnie tak małych, że wielkością przypominają ziarenka maku. Nie ma od tego odwrotu, gdyż nowoczesne aplikacje IoT, układy czujnikowe lub pomiarowe muszą być małe, aby ich aplikacja miała sens.

Takie procesy silnie oddziałują na branżę produkcji elektroniki, gdyż firmy muszą brać pod uwagę przy planowaniu działalności takie zjawiska jak wzrost miniaturyzacji. W przypadku własnej produkcji pole manewru jest teoretycznie szersze, gdyż decyzje w zakresie obsługiwanej technologii firma podejmuje sama, kupując dane podzespoły, wybierając obudowy. Producent EMS musi brać pod uwagę, że nastąpi moment, gdy zlecenie będzie zawierało podzespoły w obudowach 0201, 10005 lub w dowolny inny sposób wykraczało poza to, z czym radzą sobie jego maszyny. I musi być do tego przygotowany.

Wydarzenia ostatnich dwóch lat związane z niedostępnością podzespołów uwypukliły znaczenie tych zjawisk, bo wiele starszych typów elementów elektronicznych wycofano z użycia po to, aby zwolnić moce produkcyjne na nowe. Ograniczono też liczbę wariantów dostępnych obudów, preferując te mniejsze, a więc tańsze i bardziej przyszłościowe, a rezygnując z większych, kosztowniejszych, mniej perspektywicznych. W ten sposób rynek przyspieszył z miniaturyzacją jeszcze bardziej.

Kompetencje zawsze są w cenie

Wsparcie techniczne i pomoc ze strony dostawcy jest coraz ważniejsza, gdyż orientacja na rynku, w którym jest wiele marek produktów, mnóstwo rozwiązań technicznych, technologii oraz metod rozwiązywania problemów z procesem produkcji, nie jest łatwa. Z reguły firmy potrafią wskazać problem do rozwiązania, np. wąskie gardło w produkcji lub brak powtarzalności. Na podstawie tego dostawcy przedstawiają koncepcję rozwiązania w oparciu o swoje doświadczenie i wiedzę oraz ew. po wsparciu się kompetencjami producenta, którego reprezentują.

Wskazuje to, że znaczenie wyboru dostawcy i tego, jaki poziom merytoryczny on reprezentuje, jest w tytułowym obszarze techniki czynnikiem pierwszorzędnym. Jednocześnie dobór produktu to skomplikowane wielowariantowe zagadnienie, w którym trzeba rozważyć wiele czynników nie tylko związanych z daną maszyną, ale całym środowiskiem produkcyjnym, obecnym stanem posiadania oraz możliwościami finansowymi inwestora. Do tego dochodzą zagadnienia przyszłego wykorzystania, możliwości rozbudowy, dopasowania do innych zadań, a także kwestie utrzymania maszyn w ruchu (a więc koszty serwisu i dostępność części zamiennych). Takich problemów jest bardzo dużo, stąd w praktyce dobór maszyny bazuje na wiedzy, kompetencjach i rzetelności dostawcy. Z tych przyczyn nie jest to działalność dla przypadkowych osób i firm, bo do sukcesu firmy te dochodzą latami. Z tego też powodu zmiany w krajobrazie firm są bardzo niewielkie, żeby nie powiedzieć, że w praktyce żadne.

Krajowy rynek wiązek kablowych

Rynek wiązek kablowych to sektor wrażliwy na wahania koniunktury, stąd jego bieżąca kondycja odzwierciedla warunki rynkowe w skali kontynentu lub wręcz globalne. Wiązki są niczym papierek lakmusowy, którego kolor jest wypadkową wielu procesów, dziejących się w gospodarce. Największy wpływ na wzrost produkcji, a tym samym na rozbudowę samych zakładów i ich zatrudnienia ma przede wszystkim ogólnie wyraźna poprawa koniunktury na świecie. Czynnikiem kluczowym dla potencjału rynku jest dobre położenie naszego kraju względem docelowych odbiorców, a więc bliskie sąsiedztwo głównych rynków zbytu w Europie. W przypadku Polski jest to w większości motoryzacja i AGD. Ułatwia to logistykę, komunikację i zapewnia szybki przepływ informacji o dostawach. Dodatkowo siła robocza w Polsce jest wciąż tańsza w porównaniu z Europą Zachodnią, co ma przełożenie na mniejsze koszty produkcji.

Zacznijmy od pozytywów. Ruszyły środki z KPO, jest szansa, że rozbudzą one rynek budowlany w 2026, co poprawi sytuację producentów elektroniki – w tym popyt na wiązki. To ważny sygnał, gdyż w UE i Polsce znaczący wpływ na produkcję w wielu sektorach mają dotacje unijne. Klienci wręcz czekają na takie programy wsparcia lub na ustalenie zasad ich przyznawania i odkładają zakupy na późniejszy termin, co ma wpływ na odbicie u producentów i ich dostawców. Dlatego odblokowanie KPO liczy się jako czynnik prorynkowy.

Pozytywnym zjawiskiem dla branży jest też wzrost zapotrzebowania na wiązki w sektorach lotnictwa i wojska, co może być w części wynikiem inwestycji i zamówień wywołanych wojną. Z kolei zła sytuacja w motoryzacji skłania też producentów do szukania klientów w innych sektorach techniki. Wynikająca z tego większa dywersyfikacja biznesu jest zjawiskiem pozytywnym, bo uodparnia biznes na problemy i cykle koniunkturalne.

Poza czynnikami ekonomicznymi, pozytywne zjawiska dla rynku wiązek to coraz większa automatyzacja i robotyzacja, rosnące wymagania klienta i zwiększająca się specjalizacja producentów.

Po stronie zjawisk negatywnych należy niestety zapisać sytuację w motoryzacji, w tym wejście chińskich producentów samochodów na rynek UE. Problemy rynku to także konkurencja producentów chińskich oferujących dużo niższe ceny. Wzrost cen produktów sprowadzanych z USA oraz rosnące koszty zatrudnienia w Europie Zachodniej skutkują dużą presją kosztową, podwyżkami cen produktów albo redukcją etatów lub przenoszeniem działalności do innych krajów, z czego z kolei wynika wydłużenie czasów realizacji. Nie bez znaczenia jest także niestabilność w zakresie polityki celnej oraz dostępności materiałów.

Kooperacja w wiązkach jest rzeczą naturalną

Firmy produkcyjne chętnie oddają dzisiaj kooperantom wybrane etapy produkcji, zwłaszcza te, z którymi wiążą się jakieś kłopoty, np. inwestycyjne, utrzymanie jakości, nieciągła produkcja, mała skala, kosztowny park maszynowy, ale jednocześnie są to takie procesy, które nie wiążą się z utratą dorobku intelektualnego przedsiębiorstwa. Wiązki, montaż komponentów, produkcja płytek drukowanych, wykonywanie obudów, badania i certyfikacja wyrobów, to doskonałe przykłady takich wydzielonych obszarów, w których outsourcing staje się coraz ważniejszy.

W przypadku wiązek kablowych silnym czynnikiem sprzyjającym kooperacji jest duże znaczenie zwiększających się wymagań technicznych oraz to, że wielu producentów urządzeń nie potrzebuje tyle wiązek kablowych, aby inwestycja w produkcję we własnym zakresie była uzasadniona. Chodzi oczywiście o koszt parku maszynowego i wydatki na płace specjalistów w odniesieniu do wolumenu produkcji.

W miarę upływu lat, na skutek rosnących wymagań, park maszynowy producentów wiązek staje się coraz bardziej złożony. Po stronie produkcji celem jest ograniczenie znaczenia pracy ręcznej po to, aby zapewnić wydajność i powtarzalność. Stąd niezbędne są maszyny do zaciskania pinów, cięcia i odizolowywania przewodów. W zakresie kontroli jakości niezbędne są testery elektryczne z adapterami, urządzenia do badania skuteczności zaciśnięcia, a nawet sprzęt do kontroli rentgenowskiej. W halach pojawiają się roboty. Utrzymanie całości i zapewnienie rozwoju wymaga zleceń, a najlepiej, gdyby produkcja była realizowana w systemie 3-zmianowym, bo wówczas koszty działalności w przeliczeniu na produkt będą minimalne.

Outsourcing w produkcji wiązek daje też możliwość sprostania uniwersalnym trendom zmieniającym współczesną technikę jak miniaturyzacja. Oczekiwania klientów stale się zwiększają na kolejne zagadnienia, jak posiadanie certyfikatów jakości ISO, spełnianie norm branżowych, kontrola jakościowa. W dalszej kolejności ważne są bufory magazynowe, kompleksowa usługa, doświadczenie oraz specjalistyczny sprzęt do kontroli wiązek pozwalający m.in. na szczegółowe kontrole obszaru zacisku przewodu, inspekcję promieniami Roentgena czy wręcz badanie składu chemicznego materiałów. To wymaga specjalizacji.

Kastomizacja i projekty

Coraz więcej urządzeń i systemów nie tworzy obecnie sztywnej koncepcyjnie całości, ale jest elastycznie dopasowywanych do potrzeb. Nierzadko sprzęt bazuje na jednej uniwersalnej elektronice, ale zawiera różne komponenty peryferyjne, a więc czujniki, układy wykonawcze, elementy interfejsu użytkownika. Takie instalacje powstają w ramach tzw. projektów lub integracji oraz są elementem spójnej rodziny produktów. Nierzadko każda wersja wymaga innej wiązki, stąd komponent ten staje się podstawą do zapewnienia elastyczności i różnorodności produktowej. Takie podejście do konstrukcji jest standardem w branżach profesjonalnych (medycyna, wojsko), motoryzacji oraz przemyśle i zjawisko to można postrzegać jako pierwotne źródło potrzeb.

Zapotrzebowanie na wiązki to także pochodna szybkiego rozwoju elektroniki, a więc miniaturyzacji, dużej liczby złączy i ich typów oraz producentów, przez co montaż przewodów, zgodny z wymaganiami producenta, wymaga posiadania nie tylko pełnego spektrum narzędzi, ale również wiedzy i doświadczenia niezbędnego do zapewnienia wysokiej jakości i trwałości. Koszty serwisu i obsługi posprzedażnej są dzisiaj wysokie, a gdy firma sprzedaje swoje produkty za granicę, to nawet bardzo wysokie, dlatego unikanie problemów przez współpracę ze specjalistami, którzy są w stanie zagwarantować brak wad ukrytych, wydaje się nie tylko rozsądne, ale także dalekowzroczne.

Kiepska wiązka jest w stanie pogrążyć markę producenta i opinię o produkcie. Jej uszkodzenie oznacza fatalną awarię, taką samą jak uszkodzenie zasilacza. Dlatego jakość wykonania ma kluczowe znaczenie dla realizowanej produkcji, kosztów serwisu. Te zależności są dzisiaj oczywistością dla znakomitej części odbiorców tych produktów.

Akcesoria powiązane z wiązkami

Wiązki to nie tylko złącza, ale też przewody, taśmy i uszczelki, osłony złączy, wyprowadzeń kabla ze złącza, peszle, ekrany oraz koszulki termokurczliwe, które dostępne są w wersjach sztywnych i elastycznych, o różnym stopniu kompresji, a nawet z wewnętrznym ekranem oraz klejem uszczelniającym.

Jakość tych materiałów jest tak samo istotna jak całej reszty, bo zapewnia długoterminową odporność mechaniczną oraz środowiskową. Przewody i duża część materiałów tego typu są wytwarzane przez firmy krajowe, zwłaszcza dotyczy to przewodów standardowych. Na rynku działają też firmy specjalizujące się w sprzedaży takich akcesoriów. Przewody specjalistyczne (na wysokie temperatury, bardzo cienkie, w podwójnej izolacji, o dużej elastyczności i podobne) pochodzą w większości z importu.

Jakość oczkiem w głowie producentów

W warunkach charakterystycznych dla Polski producenci wiązek kablowych stawiają na zaawansowanie techniczne i jakość produktów, dysponują kadrą doświadczonych inżynierów, mają z reguły nowoczesny park maszynowy, w tym automaty do obróbki przewodów i zaciskania złączy. Po wielu latach zajmowania się tą tematyką najlepiej wyposażone zakłady dysponują najnowocześniejszym parkiem maszynowym do obróbki i konfekcji wiązek kablowych czy stanowiskami precyzyjnego lutowania laserowego złączy.

Również działające przy zakładach laboratoria dysponują kompetencjami oraz specjalistycznym sprzętem do kontroli wiązek pozwalającym m.in. na badanie obszaru zacisku przewodu, prześwietlanie obszaru zacisku czy wręcz badanie składu chemicznego materiałów wiązek pod kątem zgodności z RoHS. Te kompetencje są ogromnym atutem na rynku i w dużej części decydują o tym, że branża jest konkurencyjna i w jakiejś mierze pomagają rozwojowi. Kompetentny partner i usługodawca zawsze mogą liczyć na to, że klient to doceni. Można powiedzieć, że celem w omawianym biznesie jest zapewnienie niskiej ceny i bardzo dużej powtarzalności produkcji, będącej podstawą wysokiej jakości.

Widoczny wzrost złożoności wiązek

Wiązki stają się produktem coraz bardziej złożonym. Są to nie tylko złącza i przewody, ale też taśmy, uszczelki, osłony złączy, peszle, ekrany, koszulki termokurczliwe. Umiejętne dobranie takich materiałów w jeden produkt nie jest proste, ale jest tak samo istotne dla jakości jak cała reszta, bo zapewnia długoterminową odporność mechaniczną oraz środowiskową. Podobnie jest z przewodami, gdzie poza wersjami typowymi funkcjonuje wiele wersji specjalistycznych: na wysokie temperatury z izolacją silikonową, bardzo cienkie, w podwójnej izolacji, linkowe o dużej elastyczności. Ich aplikacja wymaga uwzględnienia wielu szczegółów i jest to domena producentów.

Rynek wiązek tworzy wiele przedsiębiorstw

Wiele firm tworzy rynek wiązek kablowych w Polsce i trudno w prosty sposób podzielić je na kategorie lub rynkowe specjalizacje. Z pewnością mamy w kraju duże firmy zagraniczne, w tym przedsiębiorstwa globalne, które zwykle pracują na rzecz producentów samochodów lub AGD, jak m.in. WeWire, Leoni Wiring Systems, PKC Group Poland i Kabel-Technik-Polska, PanLink, Habia Cable, AQ Wiring Systems, SEWS-Cabind. Zwykle, bo w praktyce firmy te po prostu realizują duże zamówienia, będąc elementem łańcucha dostaw. Ich zakłady w Polsce powstawały z uwagi na niższe koszty pracy, dostępność pracowników oraz bliskość odbiorców z Europy Zachodniej oraz to, że często ich inwestycje były wspierane jako element walki z bezrobociem.

Czynniki ekonomiczne w ciągu ostatnich lat zmieniły się znacząco, koniunktura w motoryzacji miała dołki i górki, pojawiła się konkurencja w Polsce i za granicą. Stąd biznes, w którym koszty są bardzo istotne, wielokrotnie się zmieniał. Firmy wychodziły z Polski, inne wchodziły, łączyły się. Najpierw były rekrutacje, potem zwolnienia grupowe, tak że aktualny stan branży, kto jest kim, kto dla kogo pracuje, wcale nie jest prosty do ustalenia. W dodatku jest to informacja ulotna, bo aktualnie motoryzacja ma gorszy okres, trwają cięcia kosztów, praca w Polsce drożeje i może się okazać, że to, co zostanie napisane i ustalone, w kolejnym dniu nie będzie już aktualne.

Na dodatek duże globalne firmy są wyizolowane z rynku polskiego. Są one częścią globalnego łańcucha dostaw i kontraktów bez działów sprzedaży. Widać to chociażby po tym, że firmy te nie są częścią naszych analiz, tj. nie podają informacji.

Poza nimi są krajowi producenci wyspecjalizowani w aplikacjach przemysłowych i profesjonalnych oraz rynkach niszowych, jak El-Cab, Omega, Domar, Starpol II, Radiotechnika, Robtronik, Technokontakt. Firmy te można określić jako specjalizowane, działające w średniej lub mniejszej skali, ale za to zapewniające elastyczność działania, bliską współpracę z klientem, kompleksowe usługi i podobne czynniki charakterystyczne dla sektora usług produkcyjnych. One stanowią głównego partnera dla krajowych przedsiębiorców i formalnie tworzą opisywaną branżę.

Wiązkami zajmują się też producenci złączy, którzy mają w kraju własne biura i przedstawicielstwa, bo dzięki temu są w stanie zaoferować więcej niż tylko produkt, przyciągnąć klienta korzystną ofertą łączoną, której cena jest niższa od obu tych składników liczonych osobno. Usługi wykonywania wiązek są dla producentów złączy ważnym i strategicznym z punktu widzenia biznesu kanałem zbytu, zwłaszcza dla tych firm, które mają w ofertach dużo złączy standardowych, takich, które można zastąpić innym równoważnym wyrobem innego producenta.

Są też dystrybutorzy podzespołów elektronicznych, którzy oferują wiązki importowane. Na skutek tego rynek wydaje się bardzo zróżnicowany. Na dodatek termin "wiązka kablowa" jest bardzo pojemny, od kilku przewodów do systemów elektrycznych po hybrydowe rozwiązanie wieloprzewodowe dla zaawansowanej elektroniki. Oba te skrajne przypadki wymagają innych kompetencji i w praktyce przypisane są do różnych firm.