Obwody drukowane – bez nich nie ma elektroniki

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. Stale zwiększa się gęstość upakowania ścieżek, zmniejszają się średnice otworów oraz zawężają się tolerancje na operacjach obróbki mechanicznej. Równocześnie płytek potrzeba coraz więcej, bo rośnie liczba firm zajmujących się elektroniką, a na rynku jest więcej urządzeń, zatem w produkcji trzeba zapewnić powtarzalność i wydajność. To nie wszystko – oprócz zaawansowania technologii coraz więcej uwagi poświęca się powtarzalnej jakości, bo nieprawidłowy obwód drukowany może spowodować duże straty finansowe i wizerunkowe.

Na rynku elektroniki jest coraz więcej firm o niewielkim stażu i zasobach. Startupy, małe biznesy, firmy skupione na projektach z nowych obszarów, takich jak oświetlenie, automatyka budynkowa, elektroniczny handel. Każde nowe otwarcie na rynku, nowy obszar zastosowań oraz technologiczny przełom to dla rynku obwodów drukowanych dobra wiadomość. Rynek zmienia się też, jeśli chodzi o produkty. Większe znaczenie ma dzisiaj elektronika konsumencka, aplikacje IoT, komunikacja bezprzewodowa oraz ogólnie postrzegany sprzęt mobilny. W takich warunkach oczekiwania klientów co do kompetencji dostawców i usługodawców się zwiększają. Dotyczy to firm EMS, producentów płytek i sieci dystrybucji, na skutek czego początkowe obszary biznesowe z czasem naturalnie rosną po to, aby dla takich klientów stanowić oparcie.

Najważniejsze cechy oferty brane pod uwagę przy wyborze dostawcy PCB

 

Dzisiaj w obwodach drukowanych liczy się jakość i niezawodność, a w minimalnie mniejszym stopniu termin wykonania. Cena jest dopiero na trzecim miejscu w rankingu kryteriów selekcji ofert i jest to w branży PCB spora zmiana. We wszystkich naszych poprzednich badaniach wykonywanych mniej więcej co trzy lata cena zawsze była na pierwszej pozycji i jej przewaga była wyraźnie zarysowana. Wynika to zapewne z tego, że dysproporcje cen między ofertą rynku krajowego a produktami importowanymi się wyrównały, mamy na rynku trudności z zaopatrzeniem w podzespoły elektroniczne, przez co wiele projektów czeka w kolejce na moment, kiedy się je uda kupić. Planowanie działań produkcyjnych jest trudniejsze, serie produkcyjne są mniejsze, rośnie też liczba zadań nazywanych potocznie projektami, a więc takich, gdzie urządzenie tworzy się na zamówienie pod określoną specyfikację. W efekcie wiele firm kupuje płytki na bieżąco, a nie na zapas i znaczenie terminu wykonania się uwypukla.

STABILNE RELACJE

To, że zmiany na rynku PCB zachodzą bardzo wolno i krajobraz firm, który ukształtował się blisko 20 lat temu zmienia się w bardzo niewielkim stopniu, to efekt, za który w dużej mierze odpowiadają klienci kupujący obwody drukowane. Ich przywiązanie do poszczególnych producentów jest bardzo duże i w efekcie migracje od jednej fabryki do drugiej są niewielkie. Jeśli tylko producent płytek jest w stanie zachować wysoką i powtarzalną jakość wykonania oraz dobrą obsługę, to nieznacznie wyższa cena nie jest w stanie spowodować odejścia do konkurencji.

Taka zmiana wytwórcy to przecież też ryzyko, konieczność dogrania szczegółów w zakresie formatów plików i dokumentacji, szczegółów związanych z panelizacją, obróbką mechaniczną lub też z ograniczeniami procesowymi i technologicznymi. Ustalenie zabiera czas, więc zmiana producenta musi być podparta poważniejszym uchybieniem we współpracy. A tak wystarczy wysłać pliki e-mailem bez mozolnego opisywania, jak mają być przetworzone.

MONTAŻ, PCB I PODZESPOŁY

Bliskie relacje kupujących płytki drukowane z dostawcami obwodów drukowanych pogłębia coraz szerszy zakres usług, a więc głównie montaż pakietów. Możliwość zamówie nia 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 możliwość zajęcia się kupnem elementów elektronicznych.

Usługi kompleksowe w zakresie produkcji pakietów elektronicznych (czyli płytek z elementami) są już dostępne u wielu producentów obwodów drukowanych. Można też wskazać przypadki, gdzie montaż okazał się na tyle atrakcyjny, że produkcja płytek została zakończona, jak również takie, gdzie producenci nie chcą rozwijać działalności montażowej z uwagi na to, aby nie stać się konkurencją dla swoich klientów, a więc przecież także firm EMS. Procesy te są za każdym razem oddzielnym studium przypadku i nie ma uniwersalnej reguły, która by je opisywała.

Najważniejsze trendy pozytywne dla rozwoju rynku

 

Najważniejszym zjawiskiem pozytywnie oddziałującym na rynek obwodów drukowanych jest szybki rozwój elektroniki, który tworzy coraz więcej potrzeb na obwody i sprawia, że mimo dużej konkurencji zagranicznej i krajowej branża znajduje stan równowagi. Płytki są potrzebne w każdym urządzeniu, a zakres ich zastosowań jest coraz szerszy. Pełnią funkcję konstrukcji mechanicznej, elementu odprowadzającego ciepło, anten, ekranu w.cz itp. co też w pewnym stopniu stymuluje popyt. Z kolei zaawansowanie techniczne i presja na jakość w elektronice przenoszą konkurencję na rynku z poziomu ceny o oczko wyżej. Nietrudno dostrzec, że coraz więcej producentów PCB oferuje też montaż.

WIĘCEJ KOMPETENCJI TO BARDZIEJ ZŁOŻONE PCB

Dla rynku PCB montaż podzespołów z pewnością wydaje się najbliższym tematycznie kierunkiem rozszerzenia rozwoju, ale kompetencji można poszukiwać także w drugim kierunku, a więc w stronę usług projektowania elektroniki. Ten sposób rozwoju jest jeszcze stosunkowo słabo zarysowany, mało popularne jest też wspólne działanie przedsiębiorstw z różnych obszarów aktywności w formie klastra. W zasadzie można wymienić tylko jeden przykład, który tym samym staje się w kraju wyjątkiem.

Popyt na usługi projektowania i wsparcie inżynierskie produkcji elektroniki będą coraz większe, bo elektronika się szybko komplikuje. Dzisiaj płytki wielowarstwowe nie są już wyjątkiem i fanaberią projektanta, któremu nie chce się męczyć z prowadzeniem ścieżek po dwu stronach. Ich ceny też przestały być zaporowe. Przyjmując 100% jako punkt odniesienia dla obwodu dwustronnego, płytka 4-warstwowa kosztuje ok. 170%, a 6-warstwowa 280%. Oznacza to, że koszt realizacji układu na płytkach 4-warstwowych nie odbiega wiele od wersji 2-warstwowej, bo taka płytka może być mniejsza. Podobnie będzie niedługo z obwodami na materiałach elastycznych i wersjami sztywno-giętkimi.

Specjaliści sygnalizowali nam w ankietach, że wzrasta liczba realizowanych w kraju projektów o wysokim stopniu skomplikowania i na nietypowych laminatach (Isola, Rogers), co pewnie jest jakimś pokłosiem wzrostu liczby firm z branży kosmicznej. Ten popyt na pewno jest symptomatyczny. Wskazuje to, że Polska zbliża się do światowych trendów w produkcji elektroniki, oferując ten sam lub wyższy poziom obsługi produkcji elektroniki wraz z bardzo docenianym wysokim poziomem zarządzania przez kadrę kierowniczą.

Wzrost skomplikowania obwodów wymusi również zapotrzebowanie na usługi przedprodukcyjne np. projektowanie obwodów drukowanych wraz z dostawą prototypów. Zapytania o warunki technologiczne, realizowalność, parametry brzegowe technologii na pewno będą kierowane do dostawców płytek i te potrzeby mogą stać się przyczyną do tego, aby poszerzyć obszar działania. W ten sposób część produkcji może być realizowana na miejscu, część za pomocą importu. Taki model mieszany widać już gdzieniegdzie w naszym zestawieniu tabelarycznym.

Główne problemy rynku PCB

 

W rankingu największych problemów trapiących rynek obwodów drukowanych w Polsce dwie kategorie wyraźnie wybiły się ponad całą resztę – płytki importowane z Chin, które stanowią silną konkurencję cenową i technologiczną oraz rosnące koszty produkcji, w tym ceny materiałów. Nie są to żadne nowe wiadomości, bo te problemy to znak ostatniej dekady. W ostatnich latach zdrożał znacząco laminat, a dodatkowo jego import nie wiadomo czemu jest obłożony 5-procentowym cłem, co niestety podrożyło produkcję i podniosło ceny. Z pewnością jest to spory problem dla krajowych producentów i wykres trafnie oddaje sytuację na rynku. Na trzeciej pozycji odnotowano fakt, że branża PCB obejmuje w Polsce relatywnie dużo firm, co tworzy silną konkurencję, niemniej słupek jest dwukrotnie mniejszy, co można odczytywać tak, że z konkurencją krajową daje się żyć.

PŁYTKI Z IMPORTU – TEMAT STALE AKTUALNY

Płytki importowane z Chin to temat, którym branża PCB żyje od lat i zapewne w przewidywalnej przyszłości też będą one determinować relacje na rynku. Produkcja obwodów drukowanych jest bezsprzecznie droga i wymagająca od przedsiębiorcy ponoszenia dużych nakładów inwestycyjnych na urządzenia. Wiele procesów technologicznych w PCB zalicza się do tzw. mokrych, a wykorzystywane substancje są szkodliwe dla zdrowia i środowiska naturalnego. Wymagania prawne nakładają na producentów liczne obowiązki związane z przechowywaniem, wykorzystywaniem, utylizacją. Drogie są materiały, a więc laminaty i chemia, przez co koszty produkcji są znaczące i wymagają od producenta działania w odpowiednio dużej skali, aby całość biznesu zamknęła się na plusie.

Oczekiwania klientów w zakresie technologii

 

W zestawieniu najważniejszych oczekiwań klientów w zakresie obwodów drukowanych na pierwszym miejscu znalazło się 100-procentowe testowanie połączeń, a więc usługa kontrolna dająca pewność, że płytka będzie miała wszystkie połączenia poprawne. Jest to bardzo ważny element zapewnienia jakości, tak samo jak zlokalizowana na trzeciej pozycji wysoka powtarzalność obwodów. Z kolei szybkie prototypowanie zawsze było w czołówce takich zestawień, bo elektronikom się spieszy, a prototyp to kamień milowy prac konstrukcyjnych. Wysoka pozycja na wykresie płytek wielowarstwowych, na laminatach MPCB, HDI i sztywno-giętkich, to doskonała wiadomość, bo jest to pośredni dowód na to, że krajowa elektronika idzie w kierunku zaawansowania technicznego.

Duża skala działania jest też wymagana z uwagi na to, że rynek elektroniki szybko się zmienia po stronie technologii i płytki drukowane muszą być coraz bardziej zaawansowane. Oznacza to cieńsze ścieżki, przelotki o mniejszych wymiarach, więcej warstw w laminacie, precyzyjniejszą obróbkę mechaniczną, lepszą ochronę powierzchni, przy jednocześnie zachowanej powtarzalności i wysokim uzysku produkcyjnym.

To oczywiście nie wszystko, bo lista wymagań, jakie klienci kierują dzisiaj do producenta obwodów, to nierzadko koncert życzeń. Czasy, gdy płytka służyła po prostu do połączenia elektrycznego między elementami, to zamierzchła przeszłość. Wraz z komunikacją bezprzewodową, szybkimi układami cyfrowymi, oświetleniem ledowym, energetyką, definiowane są co chwilę nowe potrzeby.

Płytki drukowane z Azji a rynek krajowy

 

Ponieważ płytki importowane z Azji są dyżurnym tematem w krajowej branży PCB, za każdym razem przy okazji omawiania tego sektora prosimy specjalistów o ocenę ich potencjału i wpływu na rynek. Jak widać z wykresu, nie zanosi się w najbliższym czasie, aby proces ekspansji obwodów importowanych wyhamował. Blisko 80% pytanych uważa, że importowane płytki cały czas rozpychają się na rynku krajowym. W analogicznym badaniu wykonanym trzy lata temu, wartości procentowe wyniosły odpowiednio 66% i 31%, co oznacza, że mimo istnienia wielu przesłanek, na razie nie widać stabilizacji.

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. Z czasem okazało się, że tamtejsi producenci konkurują z resztą świata także w prostych obwodach i ta konkurencja stała się w biznesie poważnym wyzwaniem. Jak widać z wyników naszego badania ankietowego, przez cały czas jest to w branży aktualny i główny problem.

Problemem na rynku PCB jest to, że cło na laminat sprowadzany z Chin wynosi 5,2%, a na gotowe płytki 0%. Utrudnia to producentom krajowym konkurowanie z tamtejszymi wytwórcami. Stawki powinny być wyrównane w jedną lub drugą stronę, a niestety inicjatywa zmiany tej niekorzystnej niesymetrii, jaką podjęła firma PCB Technology, została odrzucona przez urzędników.

RYNEK PCB DAJE WIELE MOŻLIWOŚCI ZAOPATRZENIA

Płytki drukowane potrzebne są praktycznie do każdego urządzenia elektronicznego, dla firm EMS, producentów oświetlenia, wytwórców urządzeń przemysłowych czy startupów zajmujących się IoT. Rynek obwodów rośnie wraz z całą branżą elektroniczną. Wspólnym celem dla tych przedsiębiorstw staje się zapewnienie sobie dobrych i niedrogich płytek, obojętnie, czy krajowej produkcji, czy importowanych. Największe wyzwanie to zapewnienie wysokiej jakości przy krótkich terminach dostaw.

Pomijając chwilowo obwody wytwarzane przez producentów krajowych, można wyróżnić następujące sposoby zaopatrywania się w importowane PCB. Pierwszy to specjalizowani pośrednicy mający w kraju biuro i współpracujący z wieloma fabrykami w Azji. Zapewniają obsługę lokalną i rozliczenia, nie opierają biznesu na współpracy z jedną fabryką, tylko z wieloma oraz działają w dużej międzynarodowej skali. Doskonałym przykładem takiego podejścia do biznesu jest firma NCAB.

Inni próbują działać podobnie do nich, ale w ich przypadku lokalne przedstawicielstwo to niekoniecznie biuro ze sporą obsadą, a jeden pracownik, często na tzw. homeoffice czyli pracujący w domu, 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. Na rynku polskim aktywni są również zagraniczni producenci PCB z Europy Zachodniej i Dalekiego Wschodu (np. Eurocircuits), ale nie wiadomo, jakie mają rezultaty.

Firmy EMS i więksi producenci elektroniki próbują obwody importować samodzielnie. To samo dotyczy wybranych firm dystrybucyjnych, które potrafią znajdować takie kontakty w Azji i mają kadrę do ich obsługi. W przypadku firm kontraktowych import bezpośredni od producenta sprawdza się przede wszystkim w przypadku obsługi większych i planowanych serii produkcyjnych. Dlatego firmy te z reguły mają elastyczne podejście do zaopatrzenia i współpracują z lokalnymi producentami, importerami i bezpośrednio z producentami i wybierają najkorzystniejsze oferty dla produkcji, prototypowania lub zleceń specjalnych.

Na koniec warto wspomnieć, że producenci dalekowschodni coraz częściej mają rozbudowane platformy sprzedaży usług B2B i B2C z kalkulatorami online i rozbudowanymi narzędziami informatycznymi pozwalającymi na samoobsługę. Pozwalają one na przesłanie plików i złożenie zlecenia bezpośrednio u producenta. Z takich możliwości korzystają głównie osoby prywatne, a więc świat hobbystów i makerów, bo dla firm płatności przez Paypal są barierą, tak samo jak księgowanie takich transakcji, a poza tym z tego co można wyczytać na forach dyskusyjnych, zamówienia firmowe wymagają umiejętności radzenia sobie z odprawą celną.

ROLA NOWYCH PODZESPOŁÓW

Zmiany technologiczne na rynku płytek drukowanych wywołują w dużej części nowe podzespoły. Są one coraz mniejsze, bo w ten sposób zapewnia się miniaturyzację, niższe koszty i wiele innych istotnych parametrów urządzeń. Obudowy bezwyprowadzeniowe typu BGA z rastrem rzędu 0,4 mm nie są dzisiaj wytworem wyobraźni. Konstruktorzy mają też coraz mniej możliwości wyboru obudowy dla poszczególnych chipów. Często nowe serie są dostępne w dwóch wersjach, z czego obie są bardzo małe. Skutkiem jest konieczność stosowania płytek wielowarstwowych, zagrzebanych przelotek i innych nowinek, bo przy gęstym rastrze nie da się przeprowadzić ścieżek między padami.

KIERUNKI ZMIAN

Rozwój elektroniki wywołuje zainteresowanie obwodami na cienkich laminatach, także płytkami sztywno- -giętkimi i elastycznymi oraz oczywiście płytkami wielowarstwowymi. To zapewne wynik większej popularności urządzeń mobilnych i aplikacji IoT. Coraz więcej klientów przechodzi na obwody wielowarstwowe, bo tylko one są w stanie zapewnić możliwość ciasnego upakowania złożonych układów cyfrowych.

Przykładem mogą być tutaj firmy związane z sektorem kosmicznym, które są klientami na obwody mikrofalowe, w tym również na konstrukcje hybrydowe. Bazują one na specjalnych laminatach teflonowych, które pokrywa się powłokami z pozłacanego srebra immersyjnego, które nie powoduje pogorszenia parametrów obwodów mikrofalowych. Wyższe wymagania jakościowe i techniczne dotyczą też płytek dwustronnych, a widać to po np. popularyzującym się złoceniu ścieżek metodą ENIG. Płytki złocone mają bardziej płaską powierzchnię i sprawiają mniej problemów przy lutowaniu komponentów z drobnymi rastrami.

Materiały na podłożach aluminiowych, które wykorzystywane są do celów oświetlenia LED odgrywają coraz bardziej znaczącą rolę, bo ceny podłoży nie są już tak wysokie jak dawniej.