尽管世界杯小组赛中英国对阵威尔士的足球赛可能分散了人们的一些注意力，但还是有一群热情洋溢的PCB爱好者相聚在了英国梅里登，参加电路技术协会举办的圣诞研讨会。人们迫切期待利用这次线下机会与老朋友相聚，同时结识新朋友。会议期间举办了线下行业欢迎会和杰出的技术交流盛会。
.jpg)
选择性焊接喷嘴技术新洞见
第一场演讲的演讲嘉宾是来自考文垂大学功能性材料和化学研究组的Sam McMaster博士。主持人是技术总监Bill Wilkie，他在介绍Sam McMaster博士出场之前，盛赞了Happy Holden近期的工程设计网络系列研讨会取得的巨大成功。在演讲过程中，McMaster分享了自己对选择性焊接喷嘴的磨损机理及未来发展的深入见解。精密焊接技术越来越流行，结合这一实际背景情况，他巧妙地将材料科学、应用物理和金属表面处理等主题结合在一起进行了讲解。
McMaster用视频片段展示了选择性焊接工艺的具体过程。在视频中，焊料按照编程的路径移到组件下方的每个要求位置，将每个通孔元器件焊接到PCB上。在该工艺中使用单管喷嘴的主要优势在于可以在最小的热冲击下单独控制每个焊点。这种高度灵活的无接触式工艺可大幅降低焊接缺陷率。
虽然对于不同的应用，目前的喷嘴技术包括了润湿和不润湿两种方式，但McMaster主要介绍了润湿喷嘴。这类喷嘴的使用寿命有限，并且操作过程中出现的退润湿问题常常导致停机维护的时间增加。其磨损机制是化学腐蚀和物理腐蚀的复合效果。现在还有一个研发新型基材的KTP项目正在进行中，这种基材的成分得到了优化，表面润湿性得到了提升，延长了使用寿命，并且通过电镀和蒸汽沉积涂层改善了表面的抗腐蚀力和初始润湿效果。
从潜在的材料、涂层和表面处理方式评估，到初始样品材料的生产，再到表面经过特殊处理的新型喷嘴，McMaster详细介绍了这个项目使用的方法。这一项目已经确立了新的测试方法，会仿照真实的焊接条件来专门研究选择性焊接喷嘴。
关于喷嘴的焊料润湿以及喷嘴磨损相关的化学反应，McMaster也分享了他们研究得出的新见解。他们的团队还研发出了可以延长工具使用寿命和润湿效果的替代性合金与表面处理方式，但由于签署了商业保密协议，所以McMaster无法透露更多信息。
汽车应用中的挠性电路
汽车行业挠性电路市场在快速增长，尤其是电动汽车（electric vehicle，简称EV）领域。Ioannis Kiratzis博士是Strip Tinning Automotive公司Strip Tinning Flex部门的化学工艺工程师，代表这家刚加入ICT协会的企业会员发表了演讲。Strip Tinning Flex公司成立于1957年，总部位于英国伯明翰，是向一级OEM公司提供元器件的主要供应商，主营产品有天线、智能玻璃、加热产品、照明产品和电池电子产品。
Kiratzis介绍了一些EV电池模块的创新解决方案，包括控制电压和温度所应用的挠性电路，以及在电池模块内用于互连各个电池的智能电池连接系统。他表示，作为汽车行业的供应商，公司始终非常重视生产的审批流程。这项行业标准证明了供应商的制造工艺可以始终满足工程设计和产品规格的要求。关键的要素包括精准的设计记录，清晰明确且受到严格监控的工艺流程，保留了完整记录和工艺失效模式影响分析程序。
Strip Tinning Flex公司最近从丝网印刷技术转向了喷墨成像技术。他们生产的基板包括聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）、聚乙烯对苯二甲酸酯（PET）挠性聚酯纤维层压板以及聚酰亚胺。压接是汽车组件中无焊接的电气连接常用方式。为了满足不断增加的需求，这家公司目前也非常关注企业的可持续性，计划扩大挠性电路产能。
.jpg)
开放的沟通可收获高质量的累累硕果
André Bodegom是荷兰Adeon Technologies公司的总经理，这家公司现已被CCI Eurolam集团收购。André Bodegom的演讲主题与行业合作有关，他向观众传达了一个强有力的信息：“紧密而开放的合作关系是实时集成设计数据和生产结果的先决条件。”
Bodegom首先介绍了一些行业数据与预测，2020年时，PCB全球市场总值达到了709.2亿美元，其中原本只占到8%的挠性PCB在近几年已经涨到了17%；到2026年，整个PCB全球市场总值预计会达到861.7亿美元，并且在2030年预计将达到1300亿美元。尽管现在93%的生产都在亚洲完成，但很明显的趋势是美国的生产将会增加，欧洲也将紧随其后。但只有在欧洲决定投资提高软硬件的自动化水平之后，这种生产的转移才有可能实现。如果欧洲想更好地控制整个工艺、校准不同的工艺，以提高可追溯性和自学习算法为目标，那么在制造流程的每个阶段都引入和保持智能就变得至关重要。
在经历了多年的低迷情况后，欧洲PCB制造业预计会有所增长，但这种提高技术水平的趋势是要对现有工厂扩建并增加投资，而不是增加欧洲PCB工厂的数量。OEM一直在探究为什么他们无法按照自己的产量需求购买到欧洲产的高质量PCB。事实是，在过去的30年，OEM一直从亚洲供应商那里购买产品，逐渐抛弃了欧洲的供应商。与此同时，欧洲逐渐失去了大部分产能，而这种产能是无法轻易恢复的，尤其是面对当下所需的技术和质量要求。
Bodegom观察到，随着人们对设备、材料和工艺流程的需求有越来越多重合的部分，设计与PCB、IC载板和EMS行业的集成程度也在不断加强。他认为未来的关键在于和技术人员组建强有力的团队，建立开放的合作关系，从而更好地支持整个电子产品行业。
Bodegom表示，未来取得成功的基本要素是共享数据，而共享数据一定要从设计阶段就开始。大部分PCB设计数据都是用Gerber格式传输给制造商的。这种开放的ASCII向量格式是40年前人们发明出来，初衷是用基本的机器命令来操作光电绘图仪。使用这种格式，设计过程中产生的所有信息必然会在输出阶段丢失，迫使PCB制造商只能在CAM阶段尝试复原其中的一部分信息，从而为直接成像设备、钻孔设备、AOI设备、电气测试等设备以及化学工艺生产线提供输出文件。这些设备不仅要使用数据，甚至还会生成数据。“我们能用这种格式的数据做什么？”Bodegom问道，“几乎做不了什么，除了可以用它们来追踪并确定引起制造缺陷的原因。”
Adeon和一些供应商开展了合作项目，他们收集并分析数据，然后反馈到整个加工过程中，从设计阶段就开始学习设备是如何控制制造工艺的。Bodegom强调了紧密且开放的合作关系是实时集成设计数据和生产结果的先决条件。目前，设备供应商因为授权原因屏蔽掉了大部分重要的数据。一旦可以读取这些数据，就能将其转化成统一的通讯链接发回生产端。人工智能可以对其进行分析并确定需要改进之点。Bodegom还介绍了几家参与本项目的设备公司。
挠性电路突破长度限制
再来看挠性电路，Trackwise Designs公司CEO Philip Johnston介绍了一个非常有趣的概念——“不限长度的FPC制造技术”。这家公司位于英国Tewkesbury地区，他们是全球第一家研发出可以生产任意长度多层FPC技术的公司。最近，他们就生产出了一条72米长的电路样品，创下了一项新的世界纪录。Johnston表示，产品的总长度只受限于适用材料的可获取性。
Trackwise公司的产品主要面向汽车、航空航天、医疗、科学和工业市场。在汽车应用中，挠性PCB可应用在EV的电池模块、电池组和电池管理系统中。例如6盎司重的铜就可以承受高电压电源。在航空航天领域，大尺寸挠性板（large-scale flex，简称LSF）将数据电缆的质量减轻了70%~90%，将电力电缆的质量减轻了10%~20%。这类材料可用于整个机身或整个机翼内的互连，并且经鉴定在恶劣环境下足够耐高温。另一方面，精细蚀刻的超挠性超长印制电路线距和线宽可以达到50微米。
虽然Trackwise公司已经开始调试使用刚性板生产设备，但他们的专利技术是基于卷对卷加工流程和数字成像的。这家公司不仅从只能根据重复且独立的图像来加工生产的技术转变为机器密集型生产加工技术，而且还能根据不重复的非分离式图像进行加工。为了达到这一点，这家公司在软件开发阶段克服了很多困难。针对电镀技术，他们调整了量产时使用的连续电镀生产线；针对冲压技术，他们调整了生产覆铜层压板时使用的连续式压合机。最后，在那些认可Trackwise公司技术的设备供应商帮助下完成了最终的过渡转型。Trackwise公司的工艺流程在全球范围内都受到专利保护。他们的标准操作就是对所有电路都进行拼板化处理，不论电路是什么尺寸，都拼成100米的卷。
尽管卷对卷挠性电路主要用于无源互连应用，但Trackwise有能力进行卷对卷组装，即可以将其应用到有源互连、“智能电气配线”和挠性混合电子产品当中。
Trackwise新建了一家工厂以扩大产能，这家工厂即将竣工，配备了不限长度的卷对卷FPC制造和组装设备。
通过可循环使用的PCB创建更环保的美好未来
最后一位演讲嘉宾是来自Jiva Materials公司的Steve Driver，他的演讲主题是可循环使用的PCB。他介绍了Jiva公司Soluboard材料的最新动态，以及这款材料在PCB领域的定位。他说：“我想鼓励与会者用不同的角度去思考这项技术要如何应用到我们未来的生活当中。”
Driver表示，ICT协会一直是发布新创意的优质平台。他面临的难题在于如何改变人们的思维模式：“每个人都想讨论有哪些事是他们做不到的。但我是个乐观主义者，我想让所有事情都变得很积极。也许我们毕生都无法看到这些技术投入商用，但它可以是一个不错的开端！”他呼吁整个行业接受Jiva公司的理念，养成“凡事皆可行”的思维模式。
Driver谈到了目前用后即弃的社会风气下的回收再利用问题，废弃电子品的回收过程通常包括粉碎和焚烧，这对环境造成了污染。他明确表示人们正在寻求替代品来解决环保问题。比起可回收能力，一方面层压板行业的前沿技术似乎更重视高速和大功率性能；另一方面，一些改革者又希望发明出新技术。
为什么要选择Soluboard？Driver提到了每年产生的电子、电气设备废品和废弃手机就高达5700万吨，如人们平均每两年就要换一台手机。虽然手机可以回收，但充电器会被扔掉。充电器里使用的简单单面PCB就可以用Soluboard基板来制造。Driver表示，13亿个充电器就能产生4.3吨PCB废品。
法律规定，电子产品制造商必须要负责处理废品。比如电视机顶盒的废物处理就需要高昂的成本，如果改用可循环使用的PCB，就会节省很多成本。Jiva公司收到了对此技术感兴趣的多家公司的咨询，并成功为他们提供了多种解决方案。尽管Soluboard目前在层压板行业占据的市场份额非常小，但Jiva公司会继续通过减少碳排放、电子废品和电气设备废品的方式，用天然的材料来解决电子垃圾问题，从而稳步提升Soluboard的市场份额。
Martin Cotton荣获ICT荣誉会员
研讨会上最受欢迎的参会代表要数Martin Cotton，长期以来他都非常支持ICT协会的工作，并且会定期出席协会组织的活动。本次召开研讨会的日期，正值他大病初愈，但他还是毅然决定出席本次研讨会。在向他颁发ICT荣誉会员时，大家对他的出席表示出了诚挚的谢意。
对了，英国对威尔士的那场球赛，最后比分是3:0！
欢迎扫码关注我们的微信公众号
“PCB007中文线上杂志”
点击这里即可获取完整杂志内容。
.jpg)
