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ICT电路技术学会秋季研讨会介绍

十二月 24, 2019 | I-Connect007
ICT电路技术学会秋季研讨会介绍

众多技术人员、会员和行业协会相聚于电路技术学会(Institute of Circuit Technology ,简称ICT)举办的秋季研讨会。ICT技术总监Bill Wilkie组织和主持了此次研讨会,会议议程包括五个内容丰富的技术演讲,探讨了该行业的重要主题和最新研发。

 Coventry大学制造与材料工程研究中心的博士生Sophia Danilova,探讨了选择性金属化在电子领域的重要性,她的演讲题目为《通过磁场施加在非导电基板上的选择性化学镀铜》,介绍了PCB、模制互连器件、微电子产品、印制电子产品、可穿戴技术和射频识别器件。 

据估计,电子设备总制造成本的30%至40%与光刻相关,这是一种耗时、步骤多的工艺,材料浪费率高,因为在曝光和显影之前要用光致抗蚀剂涂覆整个表面以形成抗蚀图形。而通过磁场形成图案的方法正在研究中,它是一种成本更低、加工时间更短的替代方法。目标是选择性地沉积催化剂,然后通过化学镀铜沉积来形成导体图形。

第一步是制备适当的磁性催化剂。最初用球磨将银粉和铁粉结合在一起,形成的粉末颗粒直径过大,无法形成精确的图形。由斯洛文尼亚JožefStefan研究所的专家提供的铁钯纳米颗粒不适合该应用。以精氨酸为还原剂的湿化学合成法得到的银和氧化铁合成物却取得了令人满意的结果,而以锡为还原剂的湿化学合成法得到的银与二氧化硅和氧化铁复合物颗粒,可形成规则分布的磁性和催化位点。

根据由化学镀铜覆盖均匀性决定的时间和pH值优化了催化剂的磁性沉积条件。使用有限元方法磁性(FEMM)软件设计磁性模板,用于磁场分布传真。通过化学镀已经成功地生成了具有微米级的铜图形,并且研究已经从想法进入到过程验证,未来工作的主要目标是通过创建单分散磁性纳米颗粒选择性沉积亚微米级的铜图形,以及继续使用3D仿真软件进行模板建模来优化催化剂和铜电镀条件。

 

Coventry大学教授兼ICT主席Andy Cobley的演讲分为两部分,第一部分介绍了MATUROLIFE项目的最新进展,Coventry大学为该项目的合作伙伴;第二部分介绍了ReCollect项目,ICT为该项目的合作伙伴。Horizon 2020资助的MATUROLIFE项目周期为36个月,现在进行到了第20个月,Cobley报告了项目的设计、材料、电子产品集成和样品制造领域的进展。来自9个欧洲国家的20个合作伙伴组成的联盟将富有创意和艺术性的设计与材料科学和电子制造结合在一起,与欧洲老年人共同创建辅助技术应对独立老龄化和健康问题。

智能纺织品概念的基础是实用的金属化工艺,已开展了大量工作来比较聚酯、尼龙和棉纤维化学镀铜的不同催化剂。从化学沉积的导电性来看,铜纳米颗粒配方比标准胶体钯具有更好的结果。通过添加聚乙二醇来调节粘度,已生产出该配方的可喷墨打印版,在精细聚酯织物上,该产品已可生成高分辨率图像。评估了各种有机后处理工艺对导电走线防汗渍和反复洗涤的保护作用。

 Cobley还展示了通过将智能纺织品嵌入一系列服装、家具和鞋类的解决方案来集成电子产品的实例,已制造出概念样品,并探索了工业化生产的可行性。在演讲的第二部分中,Cobley介绍了由Innovate UK资助的ReCollect项目,ICT承诺支持英国工业界对项目开发反馈的激励和宣传。
 
据估计,全球每年对FR-4玻璃环氧树脂电路板的需求为近200亿平方米,其中约15%是单面板和双面板,在产品使用寿命结束时回收玻璃纤维和环氧树脂成分是不切实际的。通常,回收仅限于粉碎和焚烧以回收贵金属。ReCollect项目提出了另一条途径来管理报废的电路板,即从供应链中去除玻璃环氧树脂材料,并为无毒、可回收的复合层压板建立有效的制造工艺。

其中的一个项目合作伙伴已经证明用天然纤维增强水溶性材料作为单面和双面PCB基板的可行性。该项目的主要目的是证明在英国大批量生产这种材料的可行性,并证明它可以与CEM 1和FR-4的性能相匹敌。第二个目的是研究化学保护材料免受PCB制造中现有水处理工艺影响的方法。另一个项目合作伙伴正在开发一种用于连续生产板材的新型工艺。整个市场机会是巨大的,尽管不可避免地需要克服从长期存在的现有技术过渡时会遇到的预期惯性。

 

多年来,Martin Goosey教授因其在科学和实践上的杰出贡献,以及对环境的关注和奉献精神得到了印制电路行业的认可,他提请与会代表注意电子行业关键原材料的有限供应,还特别强调了铂族金属(PGM)的稀缺性、全球需求的增长以及回收和再利用这些材料以弥补不断扩大的供需缺口的重要性。

Goosey长期进行从PCB和废旧电气电子设备(WEEE)中回收材料的研究。我记得他曾担任印刷电路互连联盟环境工作组主席,研究PCB的回收已有二十多年。最近,技术的变化一直在推动对关键原材料的需求,包括从CRT转向LCD和OLED显示器、用LED代替白炽灯照明、电池技术从镍镉到镍氢再到锂离子的演变,以及车辆动力系统从内燃机转向电池供电。

据估计,欧洲对铂族金属(PGM)的需求量每年最高为40吨,价值超过11亿欧元,而在全球范围内,目前每年的需求量与主要来源供给之间的缺口约为20吨,预计短缺将继续扩大。报废回收利用变得更加重要,特别是考虑到电子废物中铂族金属(PGM)的含量至少是天然矿产的100倍。传统方法是将废弃物粉碎并燃烧,迫切需要开发可行的方法回收报废产品中有价值的材料。

此外,Goosey还介绍了PLATIRUS项目(从WEEE中回收关键原料),该项目是由欧盟委员会资助的Horizon 2020研究与创新计划的一部分。Goosey的公司Env-Aqua Solutions Ltd.是代表整个价值链中行业、研究和学术组织的12个合作伙伴之一。PLATIRUS项目目标是通过开发新的二次原料并将其引入汽车催化剂、采矿和电子废物的回收供应链中,来弥补欧洲铂族金属(PGM)的供需缺口。该项目旨在根据先进湿法冶金、离子冶金、超临界CO2萃取、溶剂冶金、火法冶金、湿法冶金的成本效益组合进行选择和优化,开发铂族金属的小型回收工艺,并将该工艺升级到工业化生产水平。

除了弥合供需缺口和减少欧洲对全球铂族金属(PGM)供应链的依赖外,PLATIRUS项目在降低能源成本和环境影响方面具有巨大潜力,并提供了比集中精炼厂所需的资本投资更低的解决方案,并最大限度地利用了当地的废物源。PLATIRUS项目的工作即将完成,将于2020年10月发布最终报告。

 

Azurion公司技术总监Frank Ferdinandi介绍了一种可为PCB提供持久的防水涂层,该涂层实际上是通过等离子体工艺原位沉积和聚合的超薄氟化学敷形纳米涂层,可沉积在铜上以提供长期的抗氧化保护,同时通过标准方法铜层仍具有可焊接性。Ferdinandi展示了10年前采用早期版本涂层涂覆的电路板样品,可见到该样品的铜层仍保持光亮无锈,且仍易于焊接。这是一个持续开发的项目,目前的涂层为第三代产品。

Ferdinandi说,在关键领域新技术的表现优于现有表面涂层技术,并为PCB保护和后处理提供了关键优势。它的功能优势包括出色的长期抗氧化保护,以及与无铅/含铅焊料回流焊工艺兼容的焊料穿透能力。焊接后,其在整个表面上的非润湿特性使电路对侵蚀性环境的抵抗力增强,从而延长了产品使用寿命,无返工问题。主要的环境效益是,由于不使用水,因此消除了与传统表面涂层工艺相关的废水排放,显著减少了健康和安全问题。等离子体沉积是在单个腔室中进行的,因此可以进行原位清洗,该系统可以针对高产量实现半自动化。

已针对可焊性、焊点可靠性和电气性能进行了广泛的研究,并与浸银、热风整平(HASL)、有机保焊膜(OSP)、ENIG、电镀镍金和浸锡进行了比较。尽管以前的商业化计划仅取得了有限的成功,但目前又燃起了行业的兴趣,尤其是在中国减少用水量这方面特别有吸引力。

 

Rainbow Technology Systems公司的团队在30多年前向印刷电路制造行业介绍了一种专门的表面清洗技术,他们的接触片清洗和网清洗解决方案系统基于橡胶提取辊,可将微小颗粒从表面举起并将其转移到胶粘辊上,成为了行业标准。Rainbow公司的销售和市场经理David Westwood解释了这项经过验证的技术在超精细电路发展和开发中的重要性和影响力。

在一系列动画的辅助下,Westwood用一个小型手持式提取辊和一个胶粘板,产生了戏剧性的效果,证明了与灰尘有关的成像缺陷对生产良率的潜在影响。20世纪80年代具有300微米线宽/线距的设计中的典型灰尘和碎屑插图中,有75微米至100微米、50微米、25微米至30微米以及最小15微米的各种大小颗粒。在该设计规则水平下,即使清洗效率仅为98%,熟练的操作员也可以用稳定的双手解决与剩余2%相关的任何问题。但对于当前的线宽/线距趋向于15微米至20微米的设计,情况就大不相同了!

Rainbow Technology Systems公司的KSM Superclean部门一直领先于行业的技术发展水平,他们确信接触清洗仍然是去除表面碎屑的最有效方法。他们已经开发出了辊和胶粘剂技术,对低至0.5微米至3微米临界水平的更细颗粒的清洗效率可达99.9%。已要较硬的辊可用于精密的表面涂层,具有无硅和静电消散功能,而胶粘剂卷是基于无尘室薄膜材料。Westwood认为,随着设计技术从精细线路发展到超精细线路,接触清洗将继续是永久清除表面碎屑的最有效方法。

 

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标签:
#会议  #ICT电路技术学会  #磁场应用.智能纺织品.铂族金属稀缺.接触清洗 

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